Динамічні зміни вбудовані в саму природу. Все змінюється так чи інакше кожен момент. Якщо ви уважно озирніться, ви знайдете сотні прикладів фізичних і хімічних явищ, які є цілком природними перетвореннями.

Зміни – єдина константа у Всесвіті

Як не дивно, зміна є єдиною константою в нашій Всесвіту. Щоб зрозуміти фізичні і хімічні явища (приклади в природі зустрічаються на кожному кроці), прийнято класифікувати їх за типами, залежно від характеру кінцевого результату, викликаного ними. Розрізняють фізичні, хімічні та змішані зміни, які містять в собі і перші, і другі.

Фізичні і хімічні явища: приклади та значення

Що таке фізичне явище? Будь-які зміни, що відбуваються в речовині без зміни його хімічного складу, є фізичними. Вони характеризується змінами фізичних атрибутів і матеріального стану (тверде, рідке або газоподібне), щільності, температури, об’єму, які відбуваються без зміни його фундаментальної хімічної структури. Не відбувається створення нових хімічних продуктів або зміни загальної маси. Крім того, цей тип змін зазвичай є тимчасовим і в деяких випадках повністю оборотним.

Коли ви змішуєте хімікати в лабораторії, можна легко побачити реакцію, але в світі навколо вас відбувається безліч хімічних реакцій кожен день. Хімічна реакція змінює молекули, в той час як фізична зміна тільки перебудовує їх. Наприклад, якщо ми візьмемо газ хлору і металевий натрій і об’єднаємо їх, ми отримаємо столову сіль. Отримане речовина сильно відрізняється від будь-якого з його складових частин. Це хімічна реакція. Якщо потім розчинити цю сіль у воді, ми просто змішуємо молекули солі з молекулами води. У цих частинках немає змін, це фізичне перетворення.

Приклади фізичних змін

Все складається з атомів. При з’єднанні атомів утворюються різні молекули. Різні властивості, які успадковують об’єкти, що є наслідком різних молекулярних або атомних структур. Основні властивості об’єкта залежать від їх молекулярного розташування. Фізичні зміни відбуваються без зміни молекулярної або атомної структури об’єктів. Вони просто перетворять стан об’єкта, не змінюючи його природи. Плавлення, конденсація, зміна обсягу і випаровування є прикладами фізичних явищ.

Додаткові приклади фізичних змін: метал, розширюється при нагріванні, передача звуку через повітря, замерзання води взимку на лід, мідь втягується в дроти, формування глини на різних об’єктах, морозиво плавиться до рідини, нагрівання металу і перетворення його в іншу форму, сублімація йоду при нагріванні, падіння будь-якого об’єкта під дією сили тяжіння, чорнило поглинаються крейдою, намагнічування залізних цвяхів, сніговик, що тане на сонці, лампи розжарювання, магнітна левітація об’єкта.

Як розрізняти фізичні та хімічні зміни?

Безліч прикладів хімічних явищ і фізичних можна зустріти в житті. Часто важко визначити різницю між ними, особливо коли обидва можуть відбуватися одночасно. Щоб визначити фізичні зміни, задайте наступні питання:

• Є стан зміною стану об’єкта (газоподібним, твердим та рідким)?
• Є зміна чисто обмеженим фізичним параметром або характеристикою, такий як щільність, об’єм, температура або обсяг?
• Є хімічна природа об’єкта зміною?
• Чи виникають хімічні реакції, що призводять до створення нових продуктів?

Якщо відповідь на одне з перших двох питань так, і відповіді на наступні питання відсутні, це, швидше за все, це фізичне явище. І навпаки, якщо відповідь на будь-який з двох останніх питань позитивний, у той час як перші два негативні, це, безумовно, хімічне явище. Трюк полягає в тому, щоб просто чітко спостерігати і аналізувати те, що ви бачите.

Приклади хімічних реакцій в повсякденному житті

Хімія відбувається в навколишньому вас світі, а не тільки в лабораторії. Матерія взаємодіє для утворення нових продуктів за допомогою процесу, званого хімічною реакцією або хімічним зміною. Кожен раз, коли ви готуєте або прибираєте, це хімія в дії. Ваше тіло живе і зростає завдяки хімічним реакціям. Є реакції, коли ви приймаєте ліки, запалюєте сірник і зітхаєте. Ось 10 хімічних реакцій в повсякденному житті. Це всього лише невелика вибірка з тих прикладів фізичних і хімічних явищ у житті, які ви бачите і відчуваєте багато разів кожен день:

Фотосинтез. Хлорофіл у листках рослин перетворює вуглекислий газ і воду у глюкозу і кисень. Це одна з найпоширеніших щоденних хімічних реакцій, а також одна з найбільш важливих, оскільки саме так рослини виробляють їжу для себе і тварин і перетворюють вуглекислий газ в кисень.

Аеробне клітинне дихання є реакцією з киснем в людських клітинах. Аеробне клітинне дихання є протилежним процесом фотосинтезу. Різниця полягає в тому, що молекули енергії об’єднуються з киснем, яким ми дихаємо, щоб вивільнити енергію, необхідну нашим клітинам, а також вуглекислий газ і воду. Енергія, яка використовується клітинами, являє собою хімічну енергію у вигляді АТФ.

Анаеробне дихання. Анаеробне дихання виробляє вино та інші ферментовані продукти. Ваші м’язові клітини виконують анаеробне дихання, коли ви закінчуються подається кисень, наприклад, при інтенсивному або тривалому вправі. Анаеробне дихання дріжджами і бактеріями використовується для ферментації для виробництва етанолу, вуглекислого газу та інших хімічних речовин, які виробляють сир, вино, пиво, йогурт, хліб і багато інші розповсюджені продукти.

Згоряння – це тип хімічної реакції. Це хімічна реакція в повсякденному житті. Кожен раз, коли ви запалюєте сірник або свічку, розпалюєте багаття, ви бачите реакцію горіння. Спалювання об’єднує енергетичні молекули з киснем для отримання двоокису вуглецю і води.

Іржа – загальна хімічна реакція. З часом залізо розвиває червоне, лущиться покриття, зване іржею. Це приклад реакції окислення. Інші повсякденні приклади включають формування вердигров на міді і потьмяніння срібла.

Змішування хімічних речовин викликає хімічні реакції. Пекарський порошок і харчова сода виконують аналогічні функції при випічці, але вони по-різному реагують на інші інгредієнти, тому ви не завжди можете замінити їх на інший. Якщо ви комбінуєте оцет і харчову соду для хімічного “вулкана” або молока з порошком для випічки в рецепті, ви відчуваєте реакцію подвійного зсуву або метатези (плюс деякі інші). Інгредієнти рекомбінують для отримання газоподібного діоксиду вуглецю і води. Вуглекислий газ утворює бульбашки і допомагає “вирощування” хлібобулочних виробів. Ці реакції здаються простими, але часто складаються з декількох етапів.

Батареї є прикладами електрохімії. Батареї використовують електрохімічні або окислювально-відновні реакції для перетворення хімічної енергії в електричну.

Травлення. Тисячі хімічних реакцій, що відбуваються під час травлення. Як тільки ви покладете їжу в рот, фермент у вашій слині, званий амилазой, починає руйнувати цукру та інші вуглеводи до більш прості форми, що ваше тіло може поглинати. Соляна кислота у вашому шлунку реагує з їжею, щоб її зруйнувати, а ферменти розщеплюють білки і жири, щоб вони могли всмоктуватися в кров через стінки кишечника.

Кислотно-базові реакції. Всякий раз, коли ви змішуєте кислоту (наприклад, оцет, лимонний сік, сірчану кислоту , соляну кислоту ) з лугом (наприклад, харчовою содою, милом, аміаком, ацетоном), ви виконуєте кислотно-лужну реакцію. Ці процеси нейтралізують один одного, отримуючи сіль і воду. Хлорид натрію не є єдиною сіллю, яка може бути утворена. Наприклад, тут наведено хімічне рівняння для реакції кислотно-лужної реакції, в якій утворюється хлорид калію, звичайний замінник столової солі: HCl + KOH → KCl + H2O.

Мило та миючі засоби. Їх очищають шляхом хімічних реакцій. Мило емульгує бруд, що означає, що масляні плями зв’язуються з милом, щоб їх можна було зняти водою. Миючі засоби знижують поверхневий натяг води, тому вони можуть взаємодіяти з маслами, ізолювати їх і змивати.

Хімічні реакції при приготуванні їжі. Кулінарія – один великий практичний експеримент з хімії. Приготування використовує тепло, щоб викликати хімічні зміни в їжі. Наприклад, коли ви сильно кип’ятіть яйце, сірководень, отриманий нагріванням яєчного білка, може реагувати з залізом з яєчного жовтка, утворюючи сіро-зелене кільце навколо жовтка. Коли ви готуєте м’ясо або випічку, реакція Майяра між амінокислотами і цукрами дає коричневий колір і бажаний смак.

Інші приклади хімічних і фізичних явищ

Фізичні властивості описують характеристики, які не змінюють речовина. Наприклад, ви можете змінити колір паперу, але це ще папір. Ви можете кип’ятити воду, але коли ви збираєте і конденсируете пар, це все ще вода. Ви можете визначити масу аркуша паперу, і це все ще папір.

Хімічними властивостями є ті, які показують, як речовина реагує або не реагує з іншими речовинами. Коли металевий натрій поміщають у воду, він реагує бурхливо, утворюючи гідроксид натрію і водень. Достатнє тепло виділяється тим, що водень виривається в полум’я, реагуючи з киснем в повітрі. З іншого боку, коли ви кладете шматок мідного металу у воду, реакція не виникає. Таким чином, хімічна властивість натрію полягає в тому, що він реагує з водою, а хімічна властивість міді полягає в тому, що це не так.

Які ще можна привести приклади хімічних явищ і фізичних? Хімічні реакції завжди відбуваються між електронами в валентних оболонках атомів елементів періодичної таблиці. Фізичні явища на низьких енергетичних рівнях просто включають механічні взаємодії – випадкові зіткнення атомів без хімічних реакцій, таких як атоми або молекули газу. Коли енергії зіткнень дуже великі, цілісність ядра атомів порушується, що призводить до поділу або злиття залучених видів. Спонтанний радіоактивний розпад зазвичай вважається фізичним явищем.