А ещё....ЧИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА И СМЕСИ
Химия – наука старая и вместе с тем молодая. Старая потому, что ещё в Древнем Египте люди умели осуществлять разные превращения веществ. Ведь уже тогда они научились добывать огонь, лепить и обжигать посуду из глины, окрашивать ткани, печь хлеб… А ведь всё это – химические явления. Химия – наука молодая, потому что, в подлинном смысле наукой, со своими законами, она стала всего два с лишним века назад, правда, за эти два столетия она достигла значительных успехов, чем в предыдущие тысячелетия. С помощью химии человек раскрыл немало природных тайн.
Что же такое химия? Химия – это наука о веществах, её называют «индустрией чудесных превращений». Это одна из наук о природе, об изменениях, происходящих в природе. Сама природа является объектом естествознания,а химия относится к естественным наукам. Она тесно связана с физикой, биологией, геологией и другими науками о природе. Велика роль химии практически во всех сферах деятельности человека. Она настолько пронизывает всю нашу жизнь, что современный человек просто не может быть с ней не знаком. Благодаря работам учёных и специалистов-практиков химия достигла огромных результатов, но многое предстоит ещё исследовать.
Химия – очень древняя наука. Химическое производство существовало уже за 3-4 тыс. лет до н.э. В древнем Египте умели выплавлять из руд металлы, применяли золото, серебро, производили стекло, керамику, краски, духи. Первыми учеными-химиками были египетские жрецы (бальзамирование и изготовление стойких красок).
Происхождение слова химия от слова «Хеми» - черный, тайный. От слова «Хюма» - литьё. От слова «Хёми» - Египет. От слова «Химевсис» - смешивание. От слова «Ким» - золото.
Развитие химии в России связано с работами М .В. Ломоносова. В 1748 г. он сформулировал важнейший закон химии – закон сохранения массы. Значительный вклад в развитие химии внесли выдающиеся русские ученые – А.М. Бутлеров и Д.И. Менделеев. А.М. Бутлеров в 1861 г. создал теорию строения органических веществ. Д. И. Менделеев в 1869 г. открыл Периодический закон и на его основе создал Периодическую систему.
Учение Аристотеля явилось идейной основой развития отдельной эпохи в истории химии – АЛХИМИИ. Алхимия – это темная, дьявольская наука. В средние века жили люди, которые много времени проводили в небольших лабораториях, получая различные вещества. Это были алхимики. Алхимики пытались превратить металлы в золото. Цари и короли держали их при своих дворах. Но им не повезло - они не научились превращать металлы в золото и алхимию запретили, а алхимиков обвиняли в колдовстве и сжигали на кострах.
Науку запретить нельзя, поэтому ученые отбросили от слова «алхимия» - «ал» и получили новое название «химия». Так называется наука, изучающая окружающие нас вещества, а также их свойства и превращения. Развитие химии продолжается и в настоящее время.
Химия – одна из наук о природе, об изменениях, происходящих в ней. Она изучает из каких веществ состоит тот или иной предмет. Химия – наука удивительная! Как только человек рождается, он попадает в мир химических веществ. Первый вздох и вот уже в лёгких смесь газов, первый глоток материнского молока и самый главный шедевр биохимической эволюции – белок начинает работать в организме малыша. Наш организм – «химический реактор», ведь он превращает одни вещества в другие и при этом выделяется энергия для жизни. Она нужна для нас всех.
Окружающий нас мир состоит из химических элементов: мебель, одежда, книги, краски. О некоторых химических элементах мы уже слышали: железо, золото, серебро, йод, водород, кислород, кальций и другие. На нашей планете больше всего кислорода (О). Одних элементов в природе очень много, других совсем мало. Больше всего на свете водорода (Н) и гелия (Не). Из этих химических элементов почти целиком состоит Солнце, далёкие звёзды, кометы… А почему трава зелёная? Потому, что в каждой травинке есть химическое соединение – хлорофилл, благодаря которому растения дышат и растут. Почему соль солёная? Потому, что в ней есть натрий (Na) и хлор (Cl), который попадая на слюну образуют раствор с особым привкусом. А химический элемент железо (Fе) есть не только в гвозде или машине, но и в воде, в земле, в деревьях и даже в организме человека. В крови человека есть частички железа (Fе), но они так малы, что увидеть их можно при помощи микроскопа. А если хочется скорее вырасти – потреблять нужно химический элемент кальций (Са). Его много в молоке и в молочных продуктах. Даже настроение человека, его здоровье, во многом зависят от присутствия некоторых химических элементов в организме. Химический элемент магний (Mg) влияет на работу сердца. Он содержится в абрикосах и персиках. Химическое явление в природе – это процесс, в результате которого из одних веществ образуются другие. При химических реакциях исходные вещества превращаются в другие вещества, обладающие другими свойствами. В мире ежедневно происходит множество удивительных, прекрасных, а также опасных и пугающих химических явлений. Из многих человек научился извлекать пользу: создает строительные материалы, готовит пищу, заставляет транспорт перемещаться на огромные расстояния и многое другое. Без многих химических явлений не было бы возможным существование жизни на земле: без озонового слоя люди, животные, растения не выжили бы из-за ультрафиолетовых лучей. Без фотосинтеза растений животным и людям нечем было бы дышать, а без химических реакций дыхания этот вопрос вообще не был бы актуальным. На кухне можно рассмотреть еще несколько любопытных химических явлений например,образование накипи в чайнике. А без другого химического явления не было бы вкусных маминых пирогов и булочек: речь о гашении соды уксусом. Свечение ночного моря. Голубой свет газовой горелки. Слабое белесое свечение гнилого дерева в лесу. Светящийся фосфор. Во всех этих случаях свечение возникает за счет энергии химической реакции. Отсюда — название явления: хемилюминесценция, т. е. химическое свечение.
Автор: Быкова Елена Юрьевна
Вам, конечно, знакомо понятие «физическое тело». Это любой предмет, имеющий объем, массу, плотность, температуру, твердость, вязкость, электропроводность и многие другие подобные свойства, называемые физическими.
Допустим, этот предмет — кусочек свинца. В физическом эксперименте можно, например, бросать свинцовый предмет с разной высоты, чтобы определить ускорение свободного падения. В другом опыте можно измерить объем этого кусочка и определить плотность свинца. Можно нагреть свинец, чтобы расплавить его и определить температуру плавления. Можно измерить электропроводность свинца. А можно погрузить в воду и измерить выталкивающую силу. Во всех этих опытах будут проявляться разные физические свойства предмета. Но если в первом опыте не так уж и важно, из чего он сделан — из свинца, резины или железа, то во всех остальных опытах исследователь получит совершенно разные результаты для свинцового, резинового и железного физического тела. Значит, во многих случаях важно, из какого вещества сделан тот или иной предмет.
Химические явления. Химическая реакция
Если при физических явлениях вещества, как правило, лишь изменяют агрегатное состояние, то при химических явлениях происходит превращение одних веществ в другие. Приведем несколько простых примеров: горение спички сопровождается обугливанием древесины и выделением газообразных веществ, то есть, происходит необратимое превращение древесины в другие вещества. Другой пример: со временем бронзовые памятники покрываются налетом зеленого цвета. Дело в том, что в состав бронзы входит медь. Этот металл медленно взаимодействует с кислородом и влагой воздуха, в результате на поверхности памятника образуются новые вещества зеленого цвета.
Процесс взаимодействия веществ с образованием новых веществ называют химической реакцией. Химические реакции окружают нас повсеместно. Химические реакции происходят и в нас самих. В нашем организме непрерывно происходят превращения множества веществ в другие, вещества реагируют друг с другом, образуя продукты реакции. Таким образом, в химической реакции всегда есть реагирующие вещества, и вещества, образованные в результате реакции. Химическая реакция изображается в общем виде схемой реакции
РЕАГЕНТЫ ПРОДУКТЫ,
где реагенты – исходные вещества, взятые для проведения реакции; продукты – новые вещества, образовавшиеся в результате протекания реакции
Рассмотрим вышесказанное на конкретном примере. При гашении соды уксусом наблюдается вспенивание смеси вследствие выделения углекислого газа. Сода и уксус – реагенты, которые вступают в реакцию, выделяющийся углекислый газ – продукт реакции. Любые химические явления (реакции) сопровождаются определенными признаками, при помощи которых химические явления можно отличить от физических. К таким признакам можно отнести изменение окраски веществ, выделение газа, образование осадка, выделение тепла, выделение света.
Многие химические реакции сопровождаются выделением энергии в виде тепла и света. Как правило, такими явлениями сопровождаются реакции горения. В реакциях горения на воздухе вещества реагируют с кислородом, который содержится в воздухе. Так, например, металл магний вспыхивает и горит на воздухе ярким слепящим пламенем. Именно поэтому вспышку магния использовали при создании фотографий в первой половине ХХ века. В некоторых случаях возможно выделение энергии в виде света, но без выделения тепла. Один из видов тихоокеанского планктона способен светиться ярко-голубым светом. Выделение энергии в виде света – результат химической реакции, которая протекает в организмах данного вида планктона
Чистые вещества и смеси
Существуют ли абсолютно чистые вещества? Вещества абсолютно чистые, в составе которых нет ни единого постороннего атома или молекулы? В природе таких веществ не существует. Любое вещество содержит определенное количество примесей. Даже хорошо очищенная вода не может считаться чистым веществом, так как в ней растворены кислород, углекислый газ, и другие газы, содержащиеся в воздухе. Все вещества в природе в том или ином виде являются смесями. Если в веществе содержание посторонних веществ незначительно, то такие вещества условно считают чистыми. Если из водопроводной воды в значительной мере удалить все растворенные в ней вещества, то такую воду можно считать чистым веществом. Растворимость газов воздуха в воде крайне мала и ей можно пренебречь. Таким образом, все вещества и материалы в природе можно разделить на индивидуальные вещества и смеси веществ. Представление о смесях и чистых веществах имели еще древнегреческие ученые. Согласно этим представлениям, чистое вещество состоит из частиц одного вида, а смеси состоят из различных частиц. Итак, чистое вещество состоит из одинаковых молекул, а смеси - из разных. В смесях веществ свойства отдельных компонентов не меняются.
Гомогенные смеси можно делить по агрегатному состоянию на твердые, жидкие и газообразные. Например, воздух – это гомогенная смесь различных газов. Гомогенными смесями являются сплавы металлов, растворы соли, сахара в воде.
Гетерогенные смеси могут быть различными. Рассмотрим два примера таких смесей. Первая смесь – смесь муки и воды. В данной смеси, после ее перемешивания,частицы муки какое-то время равномерно распределены в воде. Такие смеси называют суспензиями.
Вторая смесь состоит из воды и подсолнечного масла. Данные жидкости не смешиваются друг с другом. Но если смесь энергично перемешать, то какое-то время капельки масла будут равномерно распределены в воде. Такие смеси называются эмульсиями.
Гетерогенные смеси могут состоять и из компонентов, находящихся в одном агрегатном состоянии. Например, смесь песка и древесных опилок – гетерогенная, так как ее компоненты легко различить визуально
Химические явления в быту
К ним относятся те, что можно наблюдать в повседневной жизни современного человека. Некоторые из них совсем простые и очевидные, любой может наблюдать их на своей кухне: например, заваривание чая. Нагретые кипятком чаинки меняют свои свойства, в результате меняется и состав воды: она приобретает другой цвет, вкус и свойства. То есть получается новое вещество.
Если в этот же чай насыпать сахар, в результате химической реакции получится раствор, который снова будет обладать набором новых характеристик. В первую очередь, новым, сладким, вкусом. На примере крепкой (концентрированной) чайной заварки можете самостоятельно провести и еще один опыт: осветлить чай при помощи дольки лимона. Из-за кислот, содержащихся в лимонном соке, жидкость еще раз изменит свой состав.
Какие еще явления вы можете наблюдать в быту? Например, к химическим явлениям относится процесс сгорания топлива в двигателе. Если упростить, реакцию сгорания топлива в двигателе можно описать так: кислород + топливо = вода + углекислый газ. Вообще в камере двигателя внутреннего сгорания происходит несколько реакций, в которых задействованы топливо (углеводороды), воздух и искра зажигания. А точнее, не просто топливо – топливно-воздушная смесь из углеводородов, кислорода, азота. Перед зажиганием смесь сжимается и нагревается. Сгорание смеси происходит в доли секунды, в итоге связь между атомами водорода и углерода разрушается. Благодаря этому высвобождается большое количество энергии, которая приводит в движение поршень, а тот – коленчатый вал. В дальнейшем атомы водорода и углерода соединяются с атомами кислорода, образуется вода и углекислый газ.
А без другого химического явления не было бы вкусных маминых пирогов и булочек: речь о гашении соды уксусом. Когда мама гасит соду в ложке уксусом. Полученный в ее результате углекислый газ стремится покинуть тесто – и тем самым изменяет его структуру, делает пористым и рыхлым. Кстати, можете рассказать маме, что гасить соду вовсе не обязательно – она и так прореагирует, когда тесто попадет в духовку. Реакция, правда, будет проходить немного хуже, чем при гашении соды. Но при температуре от 60 градусов (а лучше 200) происходит разложение соды на карбонат натрия, воду и все тот же углекислый газ. Правда, вкус готовых пирогов и булочек может оказаться хуже.
Материал взят из учебников