Химия – это естественная наука. Естественная она потому, что изучает природу, точнее, что у нее «под капотом».

Химия очень похожа на физику. Но эти науки изучают разные процессы: физика изучает физические процессы, а химия – химические.

Чтобы не делать за физиков их работу, важно научиться эти процессы различать. А помогут нам в этом свойства воды.

Ты уже знаешь, что вода существует не только в виде жидкости, но также в виде льда и пара. По-научному говорят так: вода может существовать в трех различных состояниях, а именно в твердом, жидком или газообразном состоянии.

Попробуй ответить на следующие вопросы:

• Как называется вода в твердом состоянии?
• Как называется вода в газообразном состоянии?

Чтобы узнать ответ, нажми на кнопку ниже.

Почти верно!

И правда, второй эксперимент (замерзание воды с образованием льда) относится к физическим процессам, ведь в данном случае происходит только изменение состояния.

Однако первый эксперимент (испарение воды) соответствует не химическому процессу, а тоже физическому. Пар представляет собой другую форму воды, потому что при охлаждении он снова превращается в жидкую воду.

Вернись назад и попробуй снова.

Эх, кажется, ты меня слушаешь :(

Если ты будешь чуточку внимательнее, то у тебя все получится! Я тебе обещаю. Возвращайся, когда отдохнешь.

Ты правильно ответил: осторожный удар двух стаканов не изменяет стекло – вещество, из которого они изготовлены. А значит, это физический процесс.

Однако второй эксперимент – тоже физический процесс. Даже тонко размолотый стеклянный порошок все еще остается стеклом. Здесь не происходит настоящего изменения вещества, поэтому данный процесс нельзя отнести к химическому.

Вернись назад и попробуй снова.

Ты совершенно прав, что светло-серый порошок не является химическим соединением.

Однако растирание в ступке – это физический процесс, поскольку при размалывании и перемешивании сами вещества остаются неизмененными, а изменяются только их состояния.

Жаль, что ты еще не можешь уверенно отличить химический процесс от физического. Будет время, пройди эту программу заново.

Попробуй снова ответить на вопрос.

Диоксид серы представляет собой химическое соединение, образованное из серы и кислорода.

Химическое соединение – диоксид серы – образуется в результате химического процесса. При соединении серы с кислородом происходит горение. Образование химических соединений часто сопровождается горением или выделением тепла.

Итак, мы приходим к новому важному понятию – химическое соединение.

Если два вещества соединяются друг с другом в химическом процессе, то при этом образуется ... ... .

Вставь пропущенные слова в это предложение.

Совершенно верно!

Конечно, замерзание и испарение воды – это физические процессы, поскольку в них происходит только изменение состояния.

А вот в химических процессах участвующие в них вещества ... .

Вставь в это предложение пропущенные слова и проверь свой ответ.

Вода в твердом состоянии – это лед, а в газообразном – пар.

Но вода не единственное вещество, которое может существовать в трех состояниях (твердом, жидком и газообразном).

Железо тоже можно расплавить, т. е. превратить из твердого состояния в жидкое. А если нагреть до 2750°С, оно начнёт кипеть и превратится в газ.

А в карбюраторе автомобиля, к примеру, испаряется бензин. Это означает переход из ... состояния в ... состояние.

Вставь пропущенные слова. Запиши их на бумаге или просто запомни. Ты сможешь проверить ответ далее.

Нет. Кажется, ты не внимательно прочитал описание эксперимента.

Смесь не была разогрета до каления. Свечение возникло само, когда смесь чуть нагрели снизу. После того как пламя убрали, свечение стало более интенсивным. Значит, большая часть тепла в этом эксперименте выделилась в самой смеси.

Полученная серая масса представляет собой единое вещество. Поэтому под микроскопом в ней невозможно различить исходное железо или серу.

Точно так же невозможно удалить из полученной массы при помощи магнита хоть сколько-нибудь свободного железа. Любая попытка извлечь серу из полученной массы при помощи дисульфида углерода также обречена на неудачу.

Вернись назад и попробуй снова.

1. Плавление сахара – это физический процесс. Он просто переходит из твердого состояния в жидкое.
2. Когда сахар сгорает, образуется древесный уголь. Происходит превращение вещества, т.е. химический процесс.
3. При ржавлении железа образуется вещество, которое по своим свойствам резко отличается от исходного железа. Значит, происходит превращение вещества, т. е. протекает химический процесс.
4. 1. Плавление воска – это лишь изменение его состояния, поэтому физический процесс.
   2. Горение воска – это превращение вещества, поэтому химический процесс.

Отлично! Возвращайся к основной программе.

Очень хорошо, что ты не гадал, а честно признался, что тебе еще не все ясно.

Растворение сахара в воде – это физический процесс.

В этом процессе сахар не подвергается химическому превращению, т. е. не образуется новое вещество с другими свойствами. С помощью другого физического процесса (испарения воды) можно снова получить исходный сахар.

Попробуй снова.

Если два или несколько веществ соединяются с образованием вещества, имеющего совершенно другие свойства, то это новое вещество называется химическое соединение. (Исходные вещества тоже могут быть химическими соединениями, т. е. образованными из каких-либо других веществ.)

Чтобы разобраться в этом получше, рассмотрим описание следующего эксперимента:

4 г (грамма) серы и 7 г железных опилок растирают в ступке, т. е. размалывают и перемешивают. Из смеси желтой серы и серых железных опилок образуется светло-серый порошок. Если рассмотреть эту смесь под микроскопом, то можно увидеть в ней неизменившиеся частицы серы и железа, перемешанные друг с другом.

Какое из следующих утверждений правильно?

Да, это два физических процесса. Когда стаканы осторожно сталкивают друг с другом, заставляя их звенеть, образующее их вещество никак не изменяется.

Даже если разбить стаканы, их вещество не изменится. Потому что кусочки стекла или тонко размолотый стеклянный порошок по-прежнему остаются стеклом. В данном случае не происходит настоящего превращения вещества.

Рассмотрим третий пример.

Сера – желтое вещество, которое легко превратить в порошок из-за ее хрупкости.

1. Немного серы осторожно нагревают в фарфоровой ложке. Через некоторое время сера плавится.
2. Ту же серу нагревают сильнее. Расплавленная сера начинает гореть голубым пламенем, образуются едкие газы. Через некоторое время вся сера исчезает. При охлаждении газов сера не осаждается.

Какие процессы в этих двух экспериментах?

Правильно!

Когда вода испаряется или замерзает, изменяется только ее состояние.

Вернись немного назад и снова попробуй ответить на контрольный вопрос.

Физическими называются процессы, в которых вещество остается неизменным, а происходят лишь изменения его состояния и связанных с состоянием свойств.

Процессы, в которых изменяются сами вещества, называются химические процессы (например, уголь → зола и дым).

Определение. Химическими называются процессы, в которых происходит превращение участвующих веществ в другие вещества. Постарайся хорошо запомнить это определение!

Примерами химических процессов являются все случаи горения. Вспомни, как горит природный газ, когда включена газовая плита, восковые свечи, сигареты, спички и т. п. Все это химические процессы.

Представь, что проводятся два эксперимента:

1. Литр воды нагревают до кипения. Кипение начинается при 100°С, и при этом образуется пар. Через некоторое время вся вода выкипает до конца.
2. Литр воды охлаждают. При 0°С она замерзает и превращается в лед.

Какого типа процессы происходят в этих экспериментах?

Когда бензин испаряется в карбюраторе, он переходит из жидкого состояния в газообразное состояние.

Не имеет значения, в каком состоянии находится бензин, вода и железо – в жидком, твердом или газообразном – это по-прежнему бензин, вода и железо.

Если говорить по-научному: когда изменяется состояние, само вещество остается неизменным. Оно просто переходит из одного состояния в другое.

Изменение состояния легко обратить, т. е. провести изменение в обратном направлении.

Пример. Если вскипятить воду, образуется пар (происходит превращение жидкости в газ). Если над паром подержать холодную ложку, пар охладится и снова станет жидкостью (превращение газа в жидкость).

Попробуй описать, как изменить состояние воды из жидкого в твердое, а затем снова в жидкое.

В химических процессах участвующие в них вещества превращаются в другие вещества.

Если ответил правильно, значит, ты большой молодец! Если допустил ошибку – ничего страшного, постарайся теперь получше запомнить это важное определение.

Запиши определение физического изменения и проверь ответ.

Неправильно.

Растворение сахара в воде представляет собой физический процесс, поскольку вода содержит сахар в растворенном виде.

Ни с сахаром, ни с водой в данном случае не происходит истинного превращения вещества. Даже если сахар находится в растворе, его все равно можно определить по вкусу.

Очевидно, ты не понимаешь, что означает важное понятие «химическое соединение». Вернись немного назад.

Вспомни химический процесс, протекающий при горении серы. Сера сгорает с образованием голубого пламени и выделением едкого газа. (Сера продается в аптеке. Ты можешь повторить эксперимент, если знаешь, как не спалить дом.)

В процессе горения сера соединяется с кислородом воздуха и образует новое вещество – диоксид серы. Он и появляется в виде едкого газа.

Сера и кислород в диоксиде серы уже не являются свободными, а входят в него в связанной форме. В таком случае можно сказать, что произошло образование нового химического соединения.

Вставь пропущенные слова в следующее предложение:

Диоксид серы представляет собой химическое соединение, образованное из ... и ... .

Хорошо, что ты не стал гадать.

При описании данного эксперимента тебя должны были насторожить два факта, а именно:

1. Свечение массы становится более интенсивным после удаления пламени. Этот факт указывает на химический процесс. В них часто выделяется тепло и даже происходит воспламенение.
2. Образовавшаяся серая масса обладает совершенно иными свойствами, чем исходная смесь.

Вернись назад и внимательно сопоставь свойства серой массы со свойствами исходной смеси.

То, что горение серы представляет собой химический процесс, это правильно.

Однако, когда сера плавится, изменяется только ее состояние (переход из твердого состояния в жидкое). Поэтому плавление серы – это физический процесс.

Вернись назад и попробуй снова.

Сера + Кислород → Диоксид серы

Диоксид серы является химическим соединением, которое образуется из серы и кислорода.

Что понимается под химическим соединением?

Если два или несколько веществ соединяются с образованием ... , имеющего совершенно другие свойства, то это новое вещество называется ... .

Заверши это определение и проверьте свою запись.

Надеюсь, ты ответил правильно. Уголь изменился: он полностью превратился в другие вещества. А такой процесс не может быть физическим по определению.

Ты ведь помнишь определение физического процесса?

Физическими называются процессы ...

При охлаждении воды ниже 0°С образуется лед (переход из жидкого состояния в твердое). Если этот лед нагреть, из него снова получится вода (переход из твердого состояния в жидкое).

Изменения состояния представляют собой физические процессы и не имеют ничего общего с химией.

В физических процессах могут изменяться и такие свойства, как теплосодержание (горячее/холодное), магнетизм (магнитное/немагнитное), размеры частиц (большие/средние/малые) и степень растворения (растворенное вещество/нерастворенное вещество).

Запомните! Во всех физических процессах само вещество не изменяется. Это означает, что вещество должно снова перейти в исходное состояние, если вернуть начальные условия эксперимента (температуру и т.д.).

Сможешь завершить предложение?

Физические процессы – это такие процессы, в которых вещество остается неизменным и изменяется только eгo ... .

Неправильно.

Химическими являются процессы, в которых участвующие вещества превращаются в другие вещества.

Дам тебе еще одну попытку.

Превращается ли вода в другое вещество, когда она испаряется или замерзает?

Физическими называются процессы, в которых вещество остается неизменным, а происходит лишь изменение eго состояния и связанных с этим свойств.

Рассмотрим второй пример.

1. Два стеклянных стакана осторожно сталкивают, заставляя их звенеть.
2. Эти же два стакана сталкивают друг с другом так сильно, что стекло разбивается. Осколки стекла размалывают в ступке до получения порошка.

Процессы какого типа происходят в этих экспериментах?

Плавление серы представляет собой физический процесс, а сгорание серы – химический процесс.

Твой ответ показывает, что ты полностью понимаешь материал, пройденный до сих пор. Можешь переходить к следующей теме.

Если сомневаешься в своих знаниях, я приготовил еще несколько интересных примеров. Можешь проверить себя.

На оба вопроса следует ответить «нет», поскольку ни позвякивание стаканов, ни размалывание стекла не приводят к появлению нового вещества.

Вернись назад и еще раз ответь на вопрос.

Совершенно верно!

Растирание в ступке железных опилок и порошка серы – физический процесс. Участвующие вещества остаются неизменными, а меняется только их степень измельчения.

Смесь частиц железа и серы, т.е. светло-серый порошок, не является химическим соединением. В описанном эксперименте не образуется новое вещество, обладающее новыми свойствами. В этом можно убедиться, снова разделив полученную смесь.

Разделение нетрудно выполнить двумя способами:

1. Так как железо притягивается магнитом, а сера нет, железо можно удалить из смеси магнитом. При этом сера останется на месте.
2. Так как сера растворяется в некоторых растворителях (например, в дисульфиде углерода), а железо не растворяется в них, серу можно извлечь из смеси, растворяя ее в дисульфиде углерода. После фильтрования полученного раствора железо останется на фильтре. Серу можно выделить из раствора, прошедшего через фильтр, подвергая этот раствор упариванию.

Внимание! Дисульфид углерода чрезвычайно легко воспламеняется и очень ядовит!

Оба описанных метода разделения включают ... (физический/химический) процессы.

Впиши недостающее слово и проверь ответ.

Правильно.

Сильное свечение, которое стало еще сильнее после удаления пламени, указывает на протекание химического процесса и образование нового соединения. Полученное соединение серы и железа называется сульфид железа.

Оно обладает свойствами, совершенно отличающимися от свойств смеси серы и железа. Химическое соединение в отличие от смеси нельзя разделить на исходные составляющие посредством какого-либо чисто физического процесса.

Рассмотрим теперь эксперимент, в котором немного сахара растворяют в воде. Вода приобретает сладкий вкус, хотя если не знать этого, то совсем не очевидно, что вода содержит растворенный в ней сахар. Если выпаривать воду, то в конце концов останется слой сахара.

Образуется ли новое химическое соединение, когда сахар растворяется в воде?

Почти верно!

Ты правильно ответил, что первый эксперимент (испарение воды) включает физический процесс, поскольку испарение – это просто изменение состояния вещества.

Однако и второй эксперимент включает не химический, а тоже физический процесс. Когда вода замерзает с образованием льда, изменяется только ее состояние!

Во втором эксперименте не происходит настоящего изменения (превращения) вещества. Если лед нагреть, он снова станет водой.

Вернись назад и попробуй снова.

Физические процессы – это такие процессы, в которых вещество остается неизменным и изменяется только его состояние.

Сформулируем это важное утверждение по-другому, чтобы получилось определение. (Определения даются, чтобы облегчить тебе правильные ответы на вопросы, связанные с важными понятиями.)

Определение. Физическими называются процессы, в которых вещество не подвергается превращениям, а происходят лишь изменения его состояния и связанных с этим свойств.

Пожалуйста, хорошо запомни это определение! Оно заумное, но очень важное.

При горении угля выделяется не только тепло, также образуются зола и дым. Как ты думаешь, что происходит при этом? Изменяется ли уголь, или изменяется лишь его состояние?

Ответ на этот вопрос дается далее. Но, прежде чем узнать его, подумай очень внимательно.

Нет!

Когда вода испаряется, то не превращается в другое вещество. Изменяется только ее состояние. Образующийся пар можно охладить и снова превратить в жидкую воду.

Аналогично, когда вода замерзает и образует лед, она не превращается в другое вещество, а изменяется лишь ее состояние. Если лед нагреть, он расплавится и снова превратится в воду.

Ничего страшного, просто повтори теорию.

Ты правильно ответил, что первый эксперимент – это физический процесс. Когда стакан разбивается от сильного удара, само стекло, из которого он состоит, никак не изменяется (не превращается в другое вещество).

Однако и первый эксперимент – это тоже физический процесс. Звенящий звук от удара стаканов не изменяет стекло вообще никак. Так как в этом процессе вещество не изменяется, он не может быть химическим!

Вернись назад и попробуй снова.

Химическое соединение

Для этого чрезвычайно важного понятия я сейчас дам общее определение, которое легко запомнить.

Определение. Если два или несколько веществ соединяются с образованием нового вещества, имеющего совершенно иные свойства, то это новое вещество называется химическое соединение.

Например, ржавчина – это химическое соединение, которое образуется при взаимодействии железа и кислорода. Она обладает совершенно иными свойствами, чем исходное вещество (железо).

Железо + Кислород → Ржавчина

А как образуется диоксид серы?

... + ... → Диоксид серы

Заверши запись в предыдущей строке и проверьте свой ответ.

Нет!

Растирая в ступке какое-либо вещество, т. е. размалывая и перемешивая его, можно изменить только его состояние (от крупных кусков до тонкого порошка).

До тех пор, пока частицы серы и железа остаются в смеси в неизмененном виде, нельзя говорить о превращении вещества.

Вернись назад и продумай как следует свой ответ!

Химический или физический процесс? Попробуй догадаться.

1. Немного сахара осторожно нагревают. В результате образуется прозрачная вязкая расплавленная масса.
2. Расплавленный сахар нагревают сильнее. Он темнеет, выделяются пары, и в конце концов образуется черная зола.
3. Железный предмет подвергают ржавлению.
4. Восковую свечу зажигают и в процессе горения наблюдают следующие явления:
   1. Плавление воска под действием тепла пламени;
   2. Горение воска на фитиле свечи.

Укажи, какой процесс в каждом из этих экспериментов (1, 2, 3, 4.1 и 4.2), и проверь свой ответ.

Оба метода разделения включают физические процессы. (Если не понимаешь, почему так, изучи дополнительный материал. Там описан простой эксперимент, который можно выполнить дома.)

Теперь представим, что смесь 4 г серы и 7 г железных опилок пересыпают в пробирку. Пробирку снизу нагревают небольшим пламенем.

В месте нагрева начинает появляться свечение. Даже если убрать пламя от этого места, свечение продолжается и даже усиливается и постепенно распространяется на всю смесь.

После охлаждения в пробирке находится однородная серая масса. В ней уже нельзя обнаружить исходных частиц серы и железа даже под микроскопом. Из серой массы не извлекается ни железо (при помощи магнита), ни сера (из раствора в дисульфиде углерода).

Что представляет собой эта серая масса?

Ты правильно указал, что плавление серы – физический процесс, поскольку при этом изменяется только ее состояние (из твердого в жидкое).

Однако в процессе горения серы выделяется едкий газ. Этот газ не испаряющаяся сера, а новое вещество. Если этот газ охладить, сера вновь не появится. Поэтому горение серы – это химический процесс.

Вернись назад и попробуй снова.

Первый метод разделения (извлечение железа при помощи магнита) и второй метод (растворение смеси в дисульфиде углерода с последующим фильтрованием) основаны на физических процессах. Но второй метод не похож на физический процесс так, как первый.

Первый метод. Ясно, что при извлечении железа при помощи магнита с ним не происходит никаких превращений и то же самое относится и к сере, которая остается после разделения смеси.

Второй метод. При обработке смеси дисульфидом углерода сера полностью растворяется, подобно тому как растворяется в воде соль. Однако и при этом не происходит превращения вещества. Это доказывается тем, что после испарения дисульфида углерода остается осадок неизменившейся серы.

Если тебе трудно представить мысленно, что происходит в описанном случае, попробуй выполнить самостоятельно следующий эксперимент:

Надеюсь, что я помог тебе разобраться, почему второй эксперимент тоже основан на физическом процессе. Возвращайся к основной программе.

Нет! Ни в одном из этих двух экспериментов не происходят химические процессы.

Ответь на следующие вопросы:

1. Превращается ли стекло в другое вещество при осторожном ударе двух стаканов друг о друга, вызывающем звенящий звук? ... (Да/Нет).
2. Превращается ли стекло в другое вещество при размалывании его осколков в ступке? ... (Да/Нет).

Запишите ответы на эти вопросы и проверьте их правильность.

Совершенно верно. Растворение сахара в воде – это физический процесс, потому что новое химическое соединение при этом не образуется.

Разделить два вещества, сахар и воду, содержащиеся в растворе, очень просто: нужно выпарить воду, и после этого останется сухой сахар. Пар можно охладить в специальном аппарате и снова получить воду (сконденсировавшуюся).

А теперь подведем итоги:

Ты познакомился и, надеюсь, запомнил три новых определения. Пользуясь этими определениями, ты сможешь отличать друг от друга простые физические и химические процессы и устанавливать, произошло ли образование химического соединения.

Смеси и растворы могут быть разделены при помощи физических процессов, а химические соединения нельзя разделить таким способом.

Конец первого урока.

Ты совершенно правильно понял, что размалывание в ступке – это физический процесс.

Однако светло-серый порошок, состоящий из смеси мелко размолотых частиц железа и серы, не является химическим соединением.

И вот почему:

• Химические соединения образуются только в химических процессах и никогда не образуются в физических процессах.
• Хотя железо и сера находились в тесном контакте, они не соединились друг с другом. В смеси по-прежнему удается различить (если необходимо, при помощи микроскопа) желтые частицы серы и серые частицы железа.

Вернись назад и попробуй снова.