На уроках природоведения вы узнали, что в природе происходят разные физические и химические свойства.
Физические свойства
Каждый из вас наблюдал за тем, как тает лед, кипит или замерзает вода. Лед, вода и водяной пар состоят из одних и тех же молекул; они являются одним веществом, которое находится в разных агрегатных состояниях.
Явления, при которых вещества не превращаются в другие, называют физическими.
К физическим явлениям принадлежат не только изменения агрегатного состояния вещества, но и свечение сильно нагретого металла или камня, прохождения электрического тока в металлах, распространение запаха веществ в воздухе, растворение жира в бензине, притяжение железа к магниту и т.п. Такие явления изучает наука физика.
Химические явления (химические реакции)
Одним из химических явлений является горение. Рассмотрим, как горит спирт (рис. 1). Этот процесс происходит при участии кислорода, которые содержится в воздухе. Кажется, что он переходит в газообразное состояние подобно тому, как вода при нагревании превращается в водяной пар.
Рис. 1. Горение этилового спирта.
Но это не так. Если газ, добытый в результате сгорания спирта, охладить, то часть его сконденсируется в жидкость, но не в спирт, а в воду. Остальной газ останется. При помощи специального опыта можно доказать, что этим остатком является углекислый газ.
Явления, при которых одни вещества превращаются в другие, называют химическими явлениями, или химическими реакциями.
Вещества, которые вступают в химическую реакцию, называют исходными веществами, или реагентами, а те, что образуются, – конечными веществами, или продуктами реакции.
Суть рассмотренной химической реакции передает следующая запись:
Реагенты и продукты этой реакции состоят из молекул. При горении создается высокая температура. При этих условиях молекулы реагентов распадаются на атомы, которые соединяясь, образуют молекулы новых веществ – продуктов. Итак, все атомы во время химической реакции сохраняются.
Сделанный вывод подтвердим на примере другой реакции, использовав модели молекул (рис. 2).
Рис. 2. Взаимодействие молекул водорода и кислорода с образованием молекул воды.
Внешние эффекты, которые сопровождают химические реакции
Наблюдая за прохождением химических реакций, можно зафиксировать:
- появление, исчезновение или изменение окраски (рис. 3, а);
- выделение газа (рис. 3, б);
- образование или растворение осадка (рис. 3, в);
- появление, исчезновение или изменение запаха;
- выделение или поглощение теплоты;
- появление пламени (рис. 1), иногда – свечения.
Рис. 3. Внешние эффекты при химических реакциях: а – появление окраски; б – выделение газа; в – образование осадка.
Указанные внешние эффекты, кроме появления пламени, можно наблюдать и при физических явлениях.
Пример 1. Порошок серебра, полученный в результате химической реакции в растворе, имеет серый цвет (рис. 4, а). Если его расплавить, а потом охладить, то получим металл не серого, а белого цвета, с характерным блеском (рис. 4, б)
Рис. 4. Серебро – продукт реакции в растворе (а) и после переплавки (б).
Пример 2. Во время нагревания природной воды из нее задолго до кипения начнут выделяться маленькие пузырьки газа. Это – воздух, который содержался в воде. Его растворимость в воде, как и любого газа, с увеличением температуры уменьшается.
Пример 3. Неприятный запах в холодильнике со временем исчезает, если в него поместить гранулы силикагеля – одно из веществ Кремния. Силикагель впитывает молекулы разных веществ без их разрушения. Аналогично действует активированный уголь в противогазе.
Пример 4. При превращении воды в водяной пар теплота поглощается, а при замерзании воды – выделяется.
Чтобы определить, какое явление происходит – физическое или химическое, нужно внимательно исследовать вещества до и после проведенного эксперимента.
Химические реакции в природе, быту, на производстве
В окружающей среде постоянно происходит множество химических реакций. Много веществ, растворенных в реках, морях и океанах, взаимодействуют между собой, некоторые реагируют с кислородом. Растения впитывают из атмосферы углекислый газ, из почвы – воду, растворенные в ней вещества и перерабатывают их на белки, жиры, глюкозу, крахмал, витамины, а также кислород. Чрезвычайно важными являются реакции при участии кислорода, который поступает в живые организмы во время дыхания.
Со многими химическими реакциями мы сталкиваемся в повседневной жизни. Они происходят при жарке мяса, овощей, выпекании хлеба, скисании молока, брожении плодовых и ягодных соков, отбеливании тканей, горении топлива, отвердевании цемента и алебастра, почернении серебряных украшений и т.п.
Химические реакции составляют основу многих технологических процессов – добывания металлов, производства синтетических волокон, медицинских препаратов, удобрений, других важных веществ (рис. 5). Тепловую и электрическую энергию вырабатывают, сжигая уголь, газ, мазут. При помощи химических реакций обезвреживают токсические вещества, перерабатывают промышленные и бытовые отходы.
Рис. 5. Химические реакторы в заводском цеху.
Одновременно прохождение некоторых реакций приводит к негативным последствиям. Ржавление железа сокращает срок работы разных механизмов, оборудования, транспортных средств, обуславливает большие потери этого металла. Пожары уничтожают жилье, промышленные и культурные объекты, исторические памятки, лесные массивы. Большинство пищевых продуктов портится вследствие взаимодействия с кислородом воздуха. При этом образуются вещества, которые имеют неприятные запах и вкус, являются вредными для человека.
Химические свойства вещества
Каждому веществу присуща совокупность разных свойств.
Кроме физических свойств, вещества имеют и химические свойства. Среди них – способность вступать в химические реакции с определенными веществами, инертность по отношению к другим веществам, термическая стойкость или способность к химическому превращению при нагревании (рис. 6).
Рис. 6. Превращение соединения 
при нагревании.
Рассмотрим некоторые химические свойства воды. При обычных условиях и при наличии воздуха (кислорода) она медленно взаимодействует с железом (этот процесс называют ржавлением). Но вода не реагирует с мелом, песком. Её молекулы начинают разрушаться только при очень сильном нагревании (значительно выше 1000 
). Вследствие этой химической реакции водяной пар превращается в два газа – водород и кислород.
Некоторые вещества (например, металлы натрий, калий, неметаллы фтор, хлор) называют химически активными. Они взаимодействуют с многими веществами. Такие реакции нередко сопровождаются воспламенением или взрывом. Существуют и химически пассивные вещества. Золото ни при каких условиях не взаимодействует с водой, кислородом, уксусом, раствором пищевой и кальцинированной соды, а газ гелий вообще не вступает в химические реакции.
Химические свойства вещества зависят от его состава и внутреннего строения.
Выводы:
- Физическими называют явления, во время которых каждое вещество сохраняется.
- Химические явления, или химические реакции, – это превращение одних веществ в другие. Они могут сопровождаться разными внешними эффектами. Многочисленные химические реакции происходят в окружающей природе, живых организмах. На превращении веществ основываются разные технологические процессы.
- Каждое вещество имеет химические свойства, которые состоят в ее способности вступать в определенные химические реакции.