Fenomeni fisici e chimici

Conducendo esperimenti e osservazioni, siamo convinti che le sostanze possano cambiare.

Vengono chiamati cambiamenti nelle sostanze che non portano alla formazione di nuove sostanze (con proprietà diverse). fenomeni fisici.

1. Acqua quando riscaldato può trasformarsi in vapore e quando raffreddato - nel ghiaccio .

2.Lunghezza del filo di rame variazioni estate-inverno: aumenta con il riscaldamento e diminuisce con il raffreddamento.

3.Volume l'aria nel pallone aumenta in una stanza calda.

Si verificarono cambiamenti nelle sostanze, ma l'acqua rimase acqua, il rame rimase rame, l'aria rimase aria.

Non si formarono nuove sostanze, nonostante i loro cambiamenti.

Esperienza

1. Chiudere la provetta con un tappo in cui è inserita una provetta

2. Metti l'estremità del tubo in un bicchiere d'acqua. Riscaldiamo la provetta con le mani. Il volume dell'aria al suo interno aumenta e parte dell'aria dalla provetta fuoriesce nel bicchiere d'acqua (vengono rilasciate bolle d'aria).

3. Quando la provetta si raffredda, il volume dell'aria diminuisce e l'acqua entra nella provetta.

Conclusione. Le variazioni del volume dell'aria sono un fenomeno fisico.

Compiti

Fornisci 1-2 esempi di cambiamenti che si verificano nelle sostanze che possono essere definiti fenomeni fisici. Scrivi degli esempi sul tuo quaderno.

Fenomeno chimico (reazione) – un fenomeno in cui si formano nuove sostanze.

Quali segni possono essere utilizzati per determinare cosa è successo? reazione chimica ? Alcune reazioni chimiche causano precipitazioni. Altri segni sono un cambiamento nel colore della sostanza originaria, un cambiamento nel suo gusto, il rilascio di gas, il rilascio o l'assorbimento di calore e luce.

Vedi esempi di tali reazioni nella tabella.

Segni di reazioni chimiche
Cambiamento di colore della sostanza originaria	Cambiamento nel gusto della sostanza originale	Precipitazione	Rilascio di gas	Appare l'odore

Reazione	Cartello
	Cambio di colore
	Cambiamento di gusto
	Rilascio di gas

Varie reazioni chimiche si verificano costantemente nella natura vivente e inanimata. Il nostro corpo è anche una vera e propria fabbrica di trasformazioni chimiche di una sostanza in un'altra.

Osserviamo alcune reazioni chimiche.

Non puoi condurre da solo esperimenti con il fuoco!!!

Esperienza 1

Teniamo sul fuoco un pezzo di pane bianco contenente materia organica.

Osserviamo:

1. carbonizzazione, cioè cambiamento di colore;

2. comparsa dell'odore.

Conclusione . Si è verificato un fenomeno chimico (si è formata una nuova sostanza: il carbone)

Esperienza 2

Prepariamo un bicchiere di amido. Aggiungere un po' d'acqua e mescolare. Quindi rilasciare una goccia di soluzione di iodio.

Osserviamo un segno di reazione: cambiamento di colore (scolorimento blu dell'amido)

Conclusione. Si è verificata una reazione chimica. L'amido si è trasformato in un'altra sostanza.

Esperienza 3

1. Sciogliere una piccola quantità di bicarbonato di sodio in un bicchiere.

2. Aggiungi qualche goccia di aceto lì (puoi prendere il succo di limone o una soluzione di acido citrico).

Osserviamo il rilascio di bolle di gas.

Conclusione. Il rilascio di gas è uno dei segni di una reazione chimica.

Alcune reazioni chimiche sono accompagnate dal rilascio di calore.

Compiti

Mettete qualche pezzetto di patate crude in un barattolo di vetro (o bicchiere). Aggiungi il perossido di idrogeno dal tuo armadietto dei medicinali di casa. Spiega come puoi determinare che si è verificata una reazione chimica.

Ti garantisco che hai notato più di una volta qualcosa come il modo in cui l'anello d'argento di tua madre si scurisce nel tempo. O come si arrugginisce un chiodo. O come i tronchi di legno si riducono in cenere. Bene, va bene, se a tua madre non piace l'argento e non hai mai fatto un'escursione, hai sicuramente visto come viene preparata una bustina di tè in una tazza.

Cosa hanno in comune tutti questi esempi? E il fatto che si riferiscano tutti a fenomeni chimici.

Un fenomeno chimico avviene quando alcune sostanze si trasformano in altre: nuove sostanze hanno una composizione diversa e nuove proprietà. Se ricordi anche la fisica, ricorda che i fenomeni chimici si verificano a livello molecolare e atomico, ma non influenzano la composizione dei nuclei atomici.

Dal punto di vista della chimica, questa non è altro che una reazione chimica. E per ogni reazione chimica è certamente possibile individuare dei tratti caratteristici:

• Durante la reazione può formarsi un precipitato;
• il colore della sostanza può cambiare;
• la reazione può provocare il rilascio di gas;
• il calore può essere rilasciato o assorbito;
• la reazione può anche essere accompagnata dal rilascio di luce.

Inoltre, è stato a lungo determinato un elenco di condizioni necessarie affinché avvenga una reazione chimica:

• contatto: Per reagire, le sostanze devono toccarsi.
• macinazione: affinché la reazione proceda con successo, le sostanze che entrano in essa devono essere frantumate il più finemente possibile, idealmente sciolte;
• temperatura: molte reazioni dipendono direttamente dalla temperatura delle sostanze (molto spesso devono essere riscaldate, ma alcune, al contrario, devono essere raffreddate a una certa temperatura).

Scrivendo l'equazione di una reazione chimica in lettere e numeri, descrivi così l'essenza di un fenomeno chimico. E la legge di conservazione della massa è una delle regole più importanti quando si elaborano tali descrizioni.

Fenomeni chimici in natura

Ovviamente capisci che la chimica non avviene solo nelle provette di un laboratorio scolastico. Potrete osservare i fenomeni chimici più impressionanti della natura. E il loro significato è così grande che non ci sarebbe vita sulla terra se non fosse per alcuni fenomeni chimici naturali.

Quindi, prima di tutto, parliamo di fotosintesi. Questo è il processo mediante il quale le piante assorbono l'anidride carbonica dall'atmosfera e producono ossigeno quando esposte alla luce solare. Respiriamo questo ossigeno.

In generale, la fotosintesi avviene in due fasi e solo una richiede illuminazione. Gli scienziati hanno condotto vari esperimenti e hanno scoperto che la fotosintesi avviene anche in condizioni di scarsa illuminazione. Ma man mano che la quantità di luce aumenta, il processo accelera in modo significativo. Si è notato inoltre che se si aumentano contemporaneamente la luce e la temperatura della pianta, la velocità della fotosintesi aumenta ancora di più. Ciò avviene fino a un certo limite, oltre il quale un ulteriore aumento dell'illuminazione cessa di accelerare la fotosintesi.

Il processo di fotosintesi coinvolge i fotoni emessi dal sole e speciali molecole di pigmenti vegetali: la clorofilla. Nelle cellule vegetali è contenuto nei cloroplasti, che sono ciò che rende verdi le foglie.

Da un punto di vista chimico, durante la fotosintesi avviene una catena di trasformazioni, il cui risultato è ossigeno, acqua e carboidrati come riserva energetica.

Inizialmente si pensava che l'ossigeno si formasse a seguito della scomposizione dell'anidride carbonica. Tuttavia, Cornelius Van Niel scoprì in seguito che l'ossigeno si forma a seguito della fotolisi dell'acqua. Studi successivi hanno confermato questa ipotesi.

L'essenza della fotosintesi può essere descritta utilizzando la seguente equazione: 6CO 2 + 12H 2 O + luce = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

Respiro, i nostri compreso te, – anche questo è un fenomeno chimico. Inspiriamo l'ossigeno prodotto dalle piante ed espiriamo l'anidride carbonica.

Ma non solo l’anidride carbonica si forma a causa della respirazione. La cosa principale in questo processo è che attraverso la respirazione viene rilasciata una grande quantità di energia e questo metodo per ottenerla è molto efficace.

Inoltre, il risultato intermedio delle diverse fasi della respirazione è un gran numero di composti diversi. E questi, a loro volta, servono come base per la sintesi di aminoacidi, proteine, vitamine, grassi e acidi grassi.

Il processo di respirazione è complesso e suddiviso in più fasi. Ognuno di essi utilizza un gran numero di enzimi che agiscono come catalizzatori. Lo schema delle reazioni chimiche della respirazione è quasi lo stesso negli animali, nelle piante e persino nei batteri.

Da un punto di vista chimico, la respirazione è il processo di ossidazione dei carboidrati (a scelta: proteine, grassi) con l'ausilio dell'ossigeno; la reazione produce acqua, anidride carbonica ed energia, che le cellule immagazzinano in ATP: C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 = CO 2 + 6 H 2 O + 2,87 * 10 6 J.

A proposito, abbiamo detto sopra che le reazioni chimiche possono essere accompagnate dall'emissione di luce. Ciò vale anche nel caso della respirazione e delle reazioni chimiche che la accompagnano. Alcuni microrganismi possono brillare (luminescenza). Sebbene ciò riduca l'efficienza energetica della respirazione.

Combustione avviene anche con la partecipazione dell'ossigeno. Di conseguenza, il legno (e altri combustibili solidi) si trasforma in cenere, e questa è una sostanza con composizione e proprietà completamente diverse. Inoltre, il processo di combustione rilascia una grande quantità di calore e luce, oltre che di gas.

Naturalmente non bruciano solo le sostanze solide, semplicemente era più conveniente utilizzarle per fare un esempio in questo caso.

Da un punto di vista chimico la combustione è una reazione di ossidazione che avviene ad altissima velocità. E con una velocità di reazione molto, molto elevata, può verificarsi un'esplosione.

Schematicamente la reazione può essere scritta come segue: sostanza + O 2 → ossidi + energia.

Lo consideriamo anche un fenomeno chimico naturale. marcire.

In sostanza, questo è lo stesso processo della combustione, solo che procede molto più lentamente. La decomposizione è l'interazione di sostanze complesse contenenti azoto con l'ossigeno con la partecipazione di microrganismi. La presenza di umidità è uno dei fattori che contribuiscono al verificarsi della putrefazione.

Come risultato di reazioni chimiche, dalle proteine ​​si formano ammoniaca, acidi grassi volatili, anidride carbonica, idrossiacidi, alcoli, ammine, scatolo, indolo, idrogeno solforato e mercaptani. Alcuni dei composti contenenti azoto formati a seguito della decomposizione sono velenosi.

Se torniamo al nostro elenco di segni di una reazione chimica, in questo caso ne troveremo molti. In particolare, c'è un materiale di partenza, un reagente e i prodotti di reazione. Tra i segni caratteristici si segnalano l'emissione di calore, gas (odore forte) e cambiamento di colore.

Per il ciclo delle sostanze in natura, il decadimento è molto importante: permette di trasformare le proteine ​​degli organismi morti in composti idonei all'assimilazione da parte delle piante. E il cerchio ricomincia da capo.

Sono sicuro che hai notato quanto sia facile respirare d'estate dopo un temporale. E anche l'aria diventa particolarmente fresca e acquisisce un odore caratteristico. Ogni volta dopo un temporale estivo, puoi osservare un altro fenomeno chimico comune in natura: formazione di ozono.

L'ozono (O3) nella sua forma pura è un gas blu. In natura la concentrazione più elevata di ozono si trova negli strati superiori dell'atmosfera. Lì funge da scudo per il nostro pianeta. Ciò la protegge dalle radiazioni solari provenienti dallo spazio e impedisce alla Terra di raffreddarsi, poiché ne assorbe anche le radiazioni infrarosse.

In natura, l'ozono si forma principalmente a causa dell'irradiazione dell'aria con i raggi ultravioletti del Sole (3O 2 + luce UV → 2O 3). E anche durante le scariche elettriche dei fulmini durante un temporale.

Durante un temporale, sotto l'influenza dei fulmini, alcune molecole di ossigeno si dividono in atomi, l'ossigeno molecolare e atomico si combinano e si forma O 3.

Ecco perché dopo un temporale ci sentiamo particolarmente freschi, respiriamo più facilmente, l'aria sembra più trasparente. Il fatto è che l'ozono è un agente ossidante molto più forte dell'ossigeno. E in piccole concentrazioni (come dopo un temporale) è sicuro. Ed è anche utile perché decompone le sostanze nocive presenti nell’aria. Praticamente lo disinfetta.

Tuttavia, a dosi elevate, l’ozono è molto pericoloso per le persone, gli animali e persino le piante: è tossico per loro.

A proposito, le proprietà disinfettanti dell'ozono ottenuto in laboratorio sono ampiamente utilizzate per ozonizzare l'acqua, proteggere i prodotti dal deterioramento, in medicina e cosmetologia.

Naturalmente, questo non è un elenco completo degli straordinari fenomeni chimici presenti in natura che rendono la vita sul pianeta così varia e bella. Puoi saperne di più su di loro se ti guardi intorno attentamente e tieni le orecchie aperte. Ci sono molti fenomeni sorprendenti in giro che aspettano solo che tu ti interessi a loro.

Fenomeni chimici nella vita quotidiana

Questi includono quelli che possono essere osservati nella vita quotidiana di una persona moderna. Alcuni di essi sono molto semplici ed evidenti, chiunque può osservarli nella propria cucina: ad esempio, preparare il tè. Le foglie di tè riscaldate con acqua bollente cambiano le loro proprietà e di conseguenza cambia la composizione dell'acqua: acquisisce colore, gusto e proprietà diverse. Cioè, si ottiene una nuova sostanza.

Se aggiungi zucchero allo stesso tè, la reazione chimica risulterà in una soluzione che avrà nuovamente una serie di nuove caratteristiche. Innanzitutto un gusto nuovo e dolce.

Usando come esempio le foglie di tè forti (concentrate), puoi condurre tu stesso un altro esperimento: chiarificare il tè con una fetta di limone. A causa degli acidi contenuti nel succo di limone, il liquido cambierà nuovamente la sua composizione.

Quali altri fenomeni puoi osservare nella vita di tutti i giorni? Ad esempio, i fenomeni chimici includono il processo combustione del carburante nel motore.

Per semplificare, la reazione di combustione del carburante in un motore può essere descritta come segue: ossigeno + carburante = acqua + anidride carbonica.

In generale, nella camera di un motore a combustione interna avvengono diverse reazioni che coinvolgono il carburante (idrocarburi), l'aria e una scintilla di accensione. Più precisamente, non solo carburante: una miscela aria-carburante di idrocarburi, ossigeno, azoto. Prima dell'accensione, la miscela viene compressa e riscaldata.

La combustione della miscela avviene in una frazione di secondo, rompendo infine il legame tra gli atomi di idrogeno e di carbonio. Ciò rilascia una grande quantità di energia, che aziona il pistone, che quindi muove l'albero motore.

Successivamente, gli atomi di idrogeno e carbonio si combinano con gli atomi di ossigeno per formare acqua e anidride carbonica.

Idealmente, la reazione della combustione completa del carburante dovrebbe assomigliare a questa: C n H 2n+2 + (1,5N+0,5) O 2 = nCO 2 + (N+1) H 2 O. In realtà, i motori a combustione interna non sono così efficienti. Supponiamo che se durante una reazione si verifica una leggera mancanza di ossigeno, come risultato della reazione si forma CO. E con una maggiore mancanza di ossigeno si forma fuliggine (C).

Formazione di placca sui metalli come risultato dell'ossidazione (ruggine sul ferro, patina sul rame, oscuramento dell'argento) - anche dalla categoria dei fenomeni chimici domestici.

Prendiamo come esempio il ferro. La ruggine (ossidazione) si verifica sotto l'influenza dell'umidità (umidità dell'aria, contatto diretto con l'acqua). Il risultato di questo processo è l'idrossido di ferro Fe 2 O 3 (più precisamente Fe 2 O 3 * H 2 O). Potresti vederlo come un rivestimento sciolto, ruvido, arancione o rosso-marrone sulla superficie dei prodotti metallici.

Un altro esempio è il rivestimento verde (patina) sulla superficie dei prodotti in rame e bronzo. Si forma nel tempo sotto l'influenza dell'ossigeno atmosferico e dell'umidità: 2Cu + O 2 + H 2 O + CO 2 = Cu 2 CO 5 H 2 (o CuCO 3 * Cu(OH) 2). Il carbonato basico di rame risultante si trova anche in natura, sotto forma di minerale malachite.

E un altro esempio di una lenta reazione di ossidazione di un metallo nelle condizioni quotidiane è la formazione di un rivestimento scuro di solfuro d'argento Ag 2 S sulla superficie dei prodotti in argento: gioielli, posate, ecc.

La “responsabilità” della sua comparsa ricade sulle particelle di zolfo, che sono presenti sotto forma di idrogeno solforato nell’aria che respiriamo. L'argento può anche scurirsi a contatto con prodotti alimentari contenenti zolfo (uova, ad esempio). La reazione è questa: 4Ag + 2H 2 S + O 2 = 2Ag 2 S + 2H 2 O.

Torniamo in cucina. Ecco alcuni fenomeni chimici più interessanti da considerare: formazione di calcare nel bollitore uno di loro.

In condizioni domestiche non c'è acqua chimicamente pura, in essa sono sempre disciolti sali metallici e altre sostanze in concentrazioni variabili. Se l'acqua è satura di sali di calcio e magnesio (bicarbonati), è detta dura. Maggiore è la concentrazione di sale, più dura sarà l'acqua.

Quando tale acqua viene riscaldata, questi sali subiscono la decomposizione in anidride carbonica e sedimento insolubile (CaCO 3 eMgCO3). Puoi osservare questi depositi solidi guardando nel bollitore (e anche osservando gli elementi riscaldanti di lavatrici, lavastoviglie e ferri da stiro).

Oltre al calcio e al magnesio (che formano incrostazioni carbonatiche), nell’acqua è spesso presente anche il ferro. Durante le reazioni chimiche di idrolisi e ossidazione, da esso si formano idrossidi.

A proposito, quando stai per sbarazzarti delle incrostazioni nel bollitore, puoi osservare un altro esempio di chimica divertente nella vita di tutti i giorni: il normale aceto da tavola e l'acido citrico fanno un buon lavoro nel rimuovere i depositi. Si fa bollire un bollitore con una soluzione di aceto/acido citrico e acqua, dopodiché il calcare scompare.

E senza un altro fenomeno chimico non esisterebbero le deliziose torte e focacce della mamma: stiamo parlando di soda estinguente con aceto.

Quando la mamma spegne il bicarbonato di sodio in un cucchiaio con l'aceto, si verifica la seguente reazione: NaHCO 3 + CH 3 COOH =CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 . L'anidride carbonica risultante tende a fuoriuscire dall'impasto, modificandone così la struttura, rendendolo poroso e sciolto.

A proposito, puoi dire a tua madre che non è affatto necessario spegnere la soda: reagirà comunque quando l'impasto entrerà nel forno. La reazione, tuttavia, sarà leggermente peggiore rispetto allo spegnimento della soda. Ma a una temperatura di 60 gradi (o migliore di 200), la soda si decompone in carbonato di sodio, acqua e la stessa anidride carbonica. È vero, il gusto delle torte e dei panini già pronti potrebbe essere peggiore.

L'elenco dei fenomeni chimici domestici non è meno impressionante dell'elenco di tali fenomeni in natura. Grazie a loro abbiamo le strade (fare l'asfalto è un fenomeno chimico), le case (la cottura dei mattoni), i bellissimi tessuti per l'abbigliamento (la tintura). Se ci pensi, diventa chiaramente chiaro quanto sia multiforme e interessante la scienza della chimica. E quanti benefici possono derivare dalla comprensione delle sue leggi.

Tra i tanti, tanti fenomeni inventati dalla natura e dall'uomo, ce ne sono di speciali, difficili da descrivere e spiegare. Questi includono acqua che brucia. Com’è possibile, ti chiederai, visto che l’acqua non brucia, serve per spegnere il fuoco? Come può bruciare? Ecco il punto.

La combustione dell'acqua è un fenomeno chimico, in cui i legami ossigeno-idrogeno vengono rotti in acqua mescolata con sali sotto l'influenza delle onde radio. Di conseguenza, si formano ossigeno e idrogeno. E, naturalmente, non è l'acqua in sé a bruciare, ma l'idrogeno.

Allo stesso tempo, raggiunge una temperatura di combustione molto elevata (più di millecinquecento gradi), inoltre durante la reazione si forma nuovamente acqua.

Questo fenomeno interessa da tempo gli scienziati che sognano di imparare come utilizzare l'acqua come combustibile. Ad esempio, per le automobili. Per ora si tratta di qualcosa che appartiene al regno della fantascienza, ma chissà cosa gli scienziati riusciranno a inventare molto presto. Uno degli ostacoli principali è che quando l’acqua brucia, viene rilasciata più energia di quella spesa per la reazione.

A proposito, qualcosa di simile può essere osservato in natura. Secondo una teoria, le grandi onde singole che sembrano apparire dal nulla sono in realtà il risultato di un’esplosione di idrogeno. L'elettrolisi dell'acqua, che vi conduce, viene effettuata a causa dell'impatto di scariche elettriche (fulmini) sulla superficie dell'acqua salata dei mari e degli oceani.

Ma non solo nell'acqua, ma anche sulla terra puoi osservare fenomeni chimici sorprendenti. Se avessi la possibilità di visitare una grotta naturale, probabilmente potresti vedere i bizzarri e bellissimi "ghiaccioli" naturali appesi al soffitto - stalattiti. Come e perché compaiono è spiegato da un altro interessante fenomeno chimico.

Un chimico, guardando una stalattite, vede, ovviamente, non un ghiacciolo, ma il carbonato di calcio CaCO 3. La base per la sua formazione sono le acque reflue, il calcare naturale e la stalattite stessa è costruita a causa della precipitazione del carbonato di calcio (crescita verso il basso) e della forza di adesione degli atomi nel reticolo cristallino (crescita più ampia).

A proposito, formazioni simili possono salire dal pavimento al soffitto: vengono chiamate stalagmiti. E se stalattiti e stalagmiti si incontrano e crescono insieme in solide colonne, prendono il nome stalagnate.

Conclusione

Ogni giorno nel mondo si verificano molti fenomeni chimici sorprendenti, belli, nonché pericolosi e spaventosi. Le persone hanno imparato a trarre vantaggio da molte cose: creano materiali da costruzione, preparano il cibo, fanno viaggiare i trasporti su grandi distanze e molto altro ancora.

Senza molti fenomeni chimici l’esistenza della vita sulla terra non sarebbe possibile: senza lo strato di ozono le persone, gli animali, le piante non sopravviverebbero a causa dei raggi ultravioletti. Senza la fotosintesi delle piante, gli animali e le persone non avrebbero nulla da respirare, e senza le reazioni chimiche della respirazione questo problema non sarebbe affatto rilevante.

La fermentazione consente di cuocere il cibo e il fenomeno chimico simile della decomposizione decompone le proteine ​​in composti più semplici e le restituisce al ciclo delle sostanze in natura.

Sono considerati fenomeni chimici anche la formazione di un ossido quando il rame viene riscaldato, accompagnata da una brillante luminosità, la combustione del magnesio, lo scioglimento dello zucchero, ecc. E trovano usi utili.

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Scuola secondaria Zaporozhye dei livelli І-ІІІ n. 90

Fenomeni chimici nella vita quotidiana e nella quotidianità

Studente di 7a elementare

Dmitri Baluev

introduzione

ossidazione del combustibile per reazione chimica

Il mondo che ci circonda, con tutta la sua ricchezza e diversità, vive secondo leggi abbastanza facili da spiegare con l'aiuto di scienze come la fisica e la chimica. E anche la base dell'attività vitale di un organismo così complesso come una persona non è altro che fenomeni e processi chimici.

Sicuramente avrai notato spesso qualcosa come il modo in cui l'anello d'argento di tua madre si scurisce nel tempo. O come si arrugginisce un chiodo. O come i tronchi di legno si riducono in cenere. Ma anche se a tua madre non piace l'argento e non sei mai andato in campeggio, hai sicuramente visto come viene preparata una bustina di tè in una tazza.

Cosa hanno in comune tutti questi esempi? E il fatto che si riferiscano tutti a fenomeni chimici.

Quindi, gli esempi più comuni di fenomeni chimici nella vita e nella vita di tutti i giorni:

chiodo arrugginito

combustione del carburante

precipitazione

fermentazione del succo d'uva

carta marcia

sintesi degli spiriti

oscuramento di un orecchino d'argento

l'aspetto di un rivestimento verde sul bronzo

formazione di calcare nelle caldaie

soda estinguente con aceto

carne in decomposizione

combustione della carta

Vuoi dettagli? Un esempio elementare è un bollitore messo a fuoco. Dopo un po’ l’acqua inizierà a scaldarsi e poi a bollire. Sentiremo un caratteristico sibilo e flussi di vapore voleranno fuori dal collo del bollitore. Da dove viene, perché originariamente non era nei piatti! Sì, ma l'acqua, ad una certa temperatura, comincia a trasformarsi in gas, cambiando il suo stato fisico da liquido a gassoso. Quelli. è rimasta la stessa acqua, solo che ora sotto forma di vapore. Questo è un fenomeno fisico.

E vedremo fenomeni chimici se mettiamo un sacchetto di foglie di tè nell'acqua bollente. L'acqua in un bicchiere o in un altro contenitore diventerà rosso-marrone. Si verificherà una reazione chimica: sotto l'influenza del calore, le foglie di tè inizieranno a vaporizzare, rilasciando i pigmenti colorati e le proprietà aromatiche inerenti a questa pianta. Otterremo una nuova sostanza: una bevanda con caratteristiche qualitative specifiche caratteristiche solo di essa. Se aggiungiamo qualche cucchiaio di zucchero, si dissolverà (reazione fisica) e il tè diventerà dolce (reazione chimica). Pertanto, i fenomeni fisici e chimici sono spesso correlati e interdipendenti. Ad esempio, se la stessa bustina di tè viene messa in acqua fredda, non si verificherà alcuna reazione, le foglie di tè e l'acqua non interagiranno e nemmeno lo zucchero vorrà dissolversi.

Pertanto, i fenomeni chimici sono quelli in cui alcune sostanze vengono convertite in altre (acqua in tè, acqua in sciroppo, legna da ardere in cenere, ecc.). Altrimenti, un fenomeno chimico è chiamato reazione chimica.

Possiamo giudicare se si verificano fenomeni chimici da determinati segni e cambiamenti osservati in un particolare corpo o sostanza. Pertanto, la maggior parte delle reazioni chimiche sono accompagnate dai seguenti “segni identificativi”:

di conseguenza o durante il suo verificarsi, si verifica un precipitato;

il colore della sostanza cambia;

Durante la combustione possono essere rilasciati gas, come il monossido di carbonio;

il calore viene assorbito o, al contrario, rilasciato;

è possibile l'emissione di luce.

Per osservare i fenomeni chimici, ad es. si verificano reazioni, sono necessarie alcune condizioni:

le sostanze reagenti devono entrare in contatto, essere in contatto tra loro (cioè le stesse foglie di tè devono essere versate in una tazza con acqua bollente);

È meglio macinare le sostanze, quindi la reazione procederà più velocemente, l'interazione avverrà prima (è più probabile che lo zucchero semolato si dissolva e si sciolga in acqua calda rispetto allo zucchero in zollette);

Affinché si verifichino molte reazioni, è necessario modificare il regime di temperatura dei componenti reagenti, raffreddandoli o riscaldandoli a una determinata temperatura.

Puoi osservare un fenomeno chimico sperimentalmente. Ma puoi descriverlo su carta usando un'equazione chimica (equazione di una reazione chimica).

Alcune di queste condizioni funzionano anche per il verificarsi di fenomeni fisici, ad esempio un cambiamento di temperatura o il contatto diretto di oggetti e corpi tra loro. Ad esempio, se si colpisce abbastanza forte la testa di un chiodo con un martello, questo può deformarsi e perdere la sua forma normale. Ma resterà la testa di un chiodo. Oppure, quando accendi la lampada elettrica, il filamento di tungsteno al suo interno inizierà a riscaldarsi e a brillare. Tuttavia, la sostanza di cui è composto il filo rimarrà lo stesso tungsteno.

Ma diamo un'occhiata a qualche altro esempio. Dopotutto, capiamo tutti che la chimica non si verifica solo nelle provette del laboratorio scolastico.

1. Fenomeni chimici nella vita quotidiana

Questi includono quelli che possono essere osservati nella vita quotidiana di una persona moderna. Alcuni di essi sono molto semplici ed evidenti; chiunque può osservarli nella propria cucina, come l'esempio della preparazione del tè.

Usando come esempio le foglie di tè forti (concentrate), puoi condurre tu stesso un altro esperimento: chiarificare il tè con una fetta di limone. A causa degli acidi contenuti nel succo di limone, il liquido cambierà nuovamente la sua composizione.

Quali altri fenomeni puoi osservare nella vita di tutti i giorni? Ad esempio, i fenomeni chimici includono il processo di combustione del carburante in un motore.

Per semplificare, la reazione di combustione del carburante in un motore può essere descritta come segue: ossigeno + carburante = acqua + anidride carbonica.

In generale, nella camera di un motore a combustione interna avvengono diverse reazioni che coinvolgono il carburante (idrocarburi), l'aria e una scintilla di accensione. Più precisamente, non solo carburante: una miscela aria-carburante di idrocarburi, ossigeno, azoto. Prima dell'accensione, la miscela viene compressa e riscaldata.

La combustione della miscela avviene in una frazione di secondo, rompendo infine il legame tra gli atomi di idrogeno e di carbonio. Ciò rilascia una grande quantità di energia, che aziona il pistone, che quindi muove l'albero motore.

Successivamente, gli atomi di idrogeno e carbonio si combinano con gli atomi di ossigeno per formare acqua e anidride carbonica.

Idealmente, la reazione di combustione completa del carburante dovrebbe assomigliare a questa: CnH2n+2 + (1,5n+0,5)O2 = nCO2 + (n+1)H2O. In realtà, i motori a combustione interna non sono così efficienti. Supponiamo che se durante una reazione si verifica una leggera mancanza di ossigeno, come risultato della reazione si forma CO. E con una maggiore mancanza di ossigeno si forma fuliggine (C).

Anche la formazione di placca sui metalli a seguito dell'ossidazione (ruggine sul ferro, patina sul rame, oscuramento dell'argento) è un fenomeno chimico domestico.

Prendiamo come esempio il ferro. La ruggine (ossidazione) si verifica sotto l'influenza dell'umidità (umidità dell'aria, contatto diretto con l'acqua). Il risultato di questo processo è l'idrossido di ferro Fe2O3 (più precisamente Fe2O3 * H2O). Potresti vederlo come un rivestimento sciolto, ruvido, arancione o rosso-marrone sulla superficie dei prodotti metallici.

Un altro esempio è il rivestimento verde (patina) sulla superficie dei prodotti in rame e bronzo. Si forma nel tempo sotto l'influenza dell'ossigeno e dell'umidità atmosferica: 2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu2CO5H2 (o CuCO3 * Cu(OH)2). Il carbonato basico di rame risultante si trova anche in natura, sotto forma di minerale malachite.

E un altro esempio di una lenta reazione di ossidazione di un metallo nelle condizioni quotidiane è la formazione di un rivestimento scuro di solfuro d'argento Ag2S sulla superficie dei prodotti in argento: gioielli, posate, ecc.

La “responsabilità” della sua comparsa ricade sulle particelle di zolfo, che sono presenti sotto forma di idrogeno solforato nell’aria che respiriamo. L'argento può anche scurirsi a contatto con prodotti alimentari contenenti zolfo (uova, ad esempio). La reazione è questa: 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O.

Torniamo in cucina. Qui puoi considerare molti fenomeni chimici più interessanti: la formazione di incrostazioni in un bollitore è uno di questi.

In condizioni domestiche non c'è acqua chimicamente pura, in essa sono sempre disciolti sali metallici e altre sostanze in concentrazioni variabili. Se l'acqua è satura di sali di calcio e magnesio (bicarbonati), è detta dura. Maggiore è la concentrazione di sale, più dura sarà l'acqua.

Quando tale acqua viene riscaldata, questi sali subiscono la decomposizione in anidride carbonica e sedimenti insolubili (CaCO3 e MgCO3). Puoi osservare questi depositi solidi guardando nel bollitore (e anche osservando gli elementi riscaldanti di lavatrici, lavastoviglie e ferri da stiro).

Oltre al calcio e al magnesio (che formano incrostazioni carbonatiche), nell’acqua è spesso presente anche il ferro. Durante le reazioni chimiche di idrolisi e ossidazione, da esso si formano idrossidi.

A proposito, quando stai per sbarazzarti delle incrostazioni nel bollitore, puoi osservare un altro esempio di chimica divertente nella vita di tutti i giorni: il normale aceto da tavola e l'acido citrico fanno un buon lavoro nel rimuovere i depositi. Si fa bollire un bollitore con una soluzione di aceto/acido citrico e acqua, dopodiché il calcare scompare.

E senza un altro fenomeno chimico non ci sarebbero deliziose torte e focacce della mamma: stiamo parlando dello schiacciamento della soda con l'aceto.

Quando la mamma spegne il bicarbonato in un cucchiaio con l'aceto, si verifica la seguente reazione: NaHCO3 + CH3COOH = CH3COONa + H2O + CO2. L'anidride carbonica risultante tende a fuoriuscire dall'impasto, modificandone così la struttura, rendendolo poroso e sciolto.

A proposito, puoi dire a tua madre che non è affatto necessario spegnere la soda: reagirà comunque quando l'impasto entrerà nel forno. La reazione, tuttavia, sarà leggermente peggiore rispetto allo spegnimento della soda. Ma a una temperatura di 60 gradi (o migliore di 200), la soda si decompone in carbonato di sodio, acqua e la stessa anidride carbonica. È vero, il gusto delle torte e dei panini già pronti potrebbe essere peggiore.

L'elenco dei fenomeni chimici domestici non è meno impressionante dell'elenco di tali fenomeni in natura. Grazie a loro abbiamo le strade (fare l'asfalto è un fenomeno chimico), le case (la cottura dei mattoni), i bellissimi tessuti per l'abbigliamento (la tintura). Se ci pensi, diventa chiaramente chiaro quanto sia multiforme e interessante la scienza della chimica. E quanti benefici possono derivare dalla comprensione delle sue leggi.

2. Fenomeni chimici interessanti

Vorrei aggiungere alcune cose interessanti. Tra i tanti, tanti fenomeni inventati dalla natura e dall'uomo, ce ne sono di speciali, difficili da descrivere e spiegare. Ciò include la combustione dell'acqua. Com’è possibile, ti chiederai, visto che l’acqua non brucia, serve per spegnere il fuoco? Come può bruciare? Ecco il punto.

La combustione dell'acqua è un fenomeno chimico in cui i legami ossigeno-idrogeno vengono rotti nell'acqua contenente sali sotto l'influenza delle onde radio. Di conseguenza, si formano ossigeno e idrogeno. E, naturalmente, non è l'acqua in sé a bruciare, ma l'idrogeno.

Allo stesso tempo, raggiunge una temperatura di combustione molto elevata (più di millecinquecento gradi), inoltre durante la reazione si forma nuovamente acqua.

Questo fenomeno interessa da tempo gli scienziati che sognano di imparare come utilizzare l'acqua come combustibile. Ad esempio, per le automobili. Per ora si tratta di qualcosa che appartiene al regno della fantascienza, ma chissà cosa gli scienziati riusciranno a inventare molto presto. Uno degli ostacoli principali è che quando l’acqua brucia, viene rilasciata più energia di quella spesa per la reazione.

A proposito, qualcosa di simile può essere osservato in natura. Secondo una teoria, le grandi onde singole che sembrano apparire dal nulla sono in realtà il risultato di un’esplosione di idrogeno. L'elettrolisi dell'acqua, che vi conduce, viene effettuata a causa dell'impatto di scariche elettriche (fulmini) sulla superficie dell'acqua salata dei mari e degli oceani.

Ma non solo nell'acqua, ma anche sulla terra puoi osservare fenomeni chimici sorprendenti. Se avessi la possibilità di visitare una grotta naturale, probabilmente potresti vedere i bizzarri e bellissimi "ghiaccioli" naturali che pendono dal soffitto: le stalattiti. Come e perché compaiono è spiegato da un altro interessante fenomeno chimico.

Un chimico, guardando una stalattite, vede, ovviamente, non un ghiacciolo, ma carbonato di calcio CaCO3. La base per la sua formazione sono le acque reflue, il calcare naturale e la stalattite stessa è costruita a causa della precipitazione del carbonato di calcio (crescita verso il basso) e della forza di adesione degli atomi nel reticolo cristallino (crescita più ampia).

A proposito, formazioni simili possono salire dal pavimento al soffitto: sono chiamate stalagmiti. E se stalattiti e stalagmiti si incontrano e crescono insieme in solide colonne, vengono chiamate stalagnate.

Conclusione

Ogni giorno nel mondo si verificano molti fenomeni chimici sorprendenti, belli, nonché pericolosi e spaventosi. Le persone hanno imparato a trarre vantaggio da molte cose: creano materiali da costruzione, preparano il cibo, fanno viaggiare i trasporti su grandi distanze e molto altro ancora.

Senza molti fenomeni chimici l’esistenza della vita sulla terra non sarebbe possibile: senza lo strato di ozono le persone, gli animali, le piante non sopravviverebbero a causa dei raggi ultravioletti. Senza la fotosintesi delle piante, gli animali e le persone non avrebbero nulla da respirare, e senza le reazioni chimiche della respirazione questo problema non sarebbe affatto rilevante.

La fermentazione consente di cuocere il cibo e il fenomeno chimico simile della decomposizione decompone le proteine ​​in composti più semplici e le restituisce al ciclo delle sostanze in natura.

Sono considerati fenomeni chimici anche la formazione di un ossido quando il rame viene riscaldato, accompagnata da una brillante luminosità, la combustione del magnesio, lo scioglimento dello zucchero, ecc. E trovano usi utili.

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I cambiamenti fisici non sono associati alle reazioni chimiche e alla creazione di nuovi prodotti, come lo scioglimento del ghiaccio. Di norma, tali trasformazioni sono reversibili. Oltre agli esempi di fenomeni fisici, nella natura e nella vita di tutti i giorni esistono anche trasformazioni chimiche in cui si formano nuovi prodotti. Tali fenomeni chimici (gli esempi saranno discussi nell'articolo) sono irreversibili.

Cambiamenti chimici

I cambiamenti chimici possono essere considerati come qualsiasi fenomeno che consenta agli scienziati di misurare le proprietà chimiche. Molte reazioni sono anche esempi di fenomeni chimici. Anche se non è sempre facile capire che si è verificato un cambiamento chimico, ci sono alcuni segnali rivelatori. Cosa sono i fenomeni chimici? Facciamo degli esempi. Può trattarsi di un cambiamento nel colore della sostanza, della temperatura, della formazione di bolle o (nei liquidi) della formazione di un precipitato. Si possono fornire i seguenti esempi di fenomeni chimici nella vita:

1. Ruggine sul ferro.
2. Legno che brucia.
3. Metabolismo del cibo nel corpo.
4. Miscelazione di acidi e alcali.
5. Cucinare l'uovo.
6. Digestione dello zucchero da parte dell'amilasi nella saliva.
7. Mescolare bicarbonato di sodio e aceto per creare anidride carbonica.
8. Cuocere una torta.
9. Galvanizzazione dei metalli.
10. Batterie.
11. Esplosione di fuochi d'artificio.
12. Banane marce.
13. Formazione di prodotti dell'acido lattico.

E questo non è l'intero elenco. Possiamo esaminare alcuni di questi punti più in dettaglio.

Fuoco esterno utilizzando legna

Fuoco - questo è anche un esempio di fenomeno chimico. Si tratta della rapida ossidazione di un materiale in un processo di combustione chimica esotermica, con rilascio di calore, luce e vari prodotti di reazione. Il fuoco è caldo perché avviene una conversione del debole doppio legame dell'ossigeno molecolare O 2 nei legami più forti dei prodotti della combustione, anidride carbonica e acqua. Si libera una grande energia (418 kJ per 32 g O 2); Le energie leganti del carburante svolgono qui solo un ruolo minore. Ad un certo punto della reazione di combustione, chiamato punto di infiammabilità, si formano le fiamme.

Questa è la parte visibile del fuoco ed è costituita principalmente da anidride carbonica, vapore acqueo, ossigeno e azoto. Se la temperatura è sufficientemente elevata, i gas possono ionizzarsi per produrre plasma. A seconda di quali sostanze vengono accese e di quali impurità vengono fornite dall'esterno, il colore della fiamma e l'intensità del fuoco saranno diversi. Il fuoco nella sua forma più comune può provocare un incendio che può causare danni fisici se bruciato. Il fuoco è un processo importante che colpisce i sistemi ecologici di tutto il mondo. Gli effetti positivi del fuoco includono la stimolazione della crescita e il mantenimento di vari sistemi ecologici.

Ruggine

Proprio come il fuoco, anche il processo di ruggine è un processo ossidativo. Semplicemente non così veloce. La ruggine è un ossido di ferro, solitamente un ossido rosso, formato dalla reazione redox di ferro e ossigeno in presenza di acqua o aria. Diverse forme di ruggine si distinguono sia visivamente che spettroscopicamente e si formano in circostanze diverse. Con abbastanza tempo, ossigeno e acqua, qualsiasi massa di ferro prima o poi si trasformerà completamente in ruggine e si decomporrà. La porzione superficiale è friabile e friabile, e non protegge il ferro sottostante, a differenza della patina che si forma sulle superfici in rame.

Un esempio di fenomeno chimico, la ruggine è un termine generale per indicare la corrosione del ferro e delle sue leghe come l'acciaio. Molti altri metalli subiscono una corrosione simile, ma gli ossidi risultanti non vengono solitamente chiamati ruggine. Esistono altre forme di questa reazione come risultato della reazione tra ferro e cloruro in un ambiente privo di ossigeno. Un esempio è l’armatura utilizzata nei pilastri di cemento sott’acqua, che genera ruggine verde.

Cristallizzazione

Un altro esempio di fenomeno chimico è la crescita dei cristalli. È un processo in cui un cristallo preesistente diventa più grande man mano che aumenta il numero di molecole o ioni nelle loro posizioni nel reticolo cristallino. Un cristallo è definito come atomi, molecole o ioni disposti secondo uno schema ripetuto ordinato, un reticolo cristallino, che si estende in tutte e tre le dimensioni spaziali. Pertanto, la crescita dei cristalli differisce dalla crescita di una goccia liquida in quanto durante la crescita, le molecole o gli ioni devono cadere nelle posizioni reticolari corrette affinché un cristallo ordinato cresca.

Quando le molecole o gli ioni cadono in posizioni diverse da quelle di un reticolo cristallino ideale, si formano difetti cristallini. Tipicamente, le molecole o gli ioni in un reticolo cristallino sono intrappolati nel senso che non possono spostarsi dalle loro posizioni, e quindi la crescita dei cristalli è spesso irreversibile, poiché una volta che le molecole o gli ioni si sono sistemati nel reticolo in crescita, vi rimangono fissati . La cristallizzazione è un processo comune sia nell'industria che nel mondo naturale e la cristallizzazione è generalmente intesa come composta da due processi. Se non esisteva alcun cristallo in precedenza, allora deve nascere un nuovo cristallo e poi deve subire una crescita.

Origine chimica della vita

L'origine chimica della vita si riferisce alle condizioni che potrebbero essere esistite e che quindi hanno contribuito all'emergere delle prime forme di vita duplicate.

L'esempio principale dei fenomeni chimici in natura è la vita stessa. Si ritiene che una combinazione di reazioni fisiche e chimiche possa portare alla comparsa delle prime molecole che, attraverso la riproduzione, hanno portato alla nascita della vita sul pianeta.

Ti garantisco che hai notato più di una volta qualcosa come il modo in cui l'anello d'argento di tua madre si scurisce nel tempo. O come si arrugginisce un chiodo. O come i tronchi di legno si riducono in cenere. Bene, va bene, se a tua madre non piace l'argento e non hai mai fatto un'escursione, hai sicuramente visto come viene preparata una bustina di tè in una tazza.

Cosa hanno in comune tutti questi esempi? E il fatto che si riferiscano tutti a fenomeni chimici.

Un fenomeno chimico avviene quando alcune sostanze si trasformano in altre: nuove sostanze hanno una composizione diversa e nuove proprietà. Se ricordi anche la fisica, ricorda che i fenomeni chimici si verificano a livello molecolare e atomico, ma non influenzano la composizione dei nuclei atomici.

Dal punto di vista della chimica, questa non è altro che una reazione chimica. E per ogni reazione chimica è certamente possibile individuare dei tratti caratteristici:

• Durante la reazione può formarsi un precipitato;
• il colore della sostanza può cambiare;
• la reazione può provocare il rilascio di gas;
• il calore può essere rilasciato o assorbito;
• la reazione può anche essere accompagnata dal rilascio di luce.

Inoltre, è stato a lungo determinato un elenco di condizioni necessarie affinché avvenga una reazione chimica:

• contatto: Per reagire, le sostanze devono toccarsi.
• macinazione: affinché la reazione proceda con successo, le sostanze che entrano in essa devono essere frantumate il più finemente possibile, idealmente sciolte;
• temperatura: molte reazioni dipendono direttamente dalla temperatura delle sostanze (molto spesso devono essere riscaldate, ma alcune, al contrario, devono essere raffreddate a una certa temperatura).

Scrivendo l'equazione di una reazione chimica in lettere e numeri, descrivi così l'essenza di un fenomeno chimico. E la legge di conservazione della massa è una delle regole più importanti quando si elaborano tali descrizioni.

Fenomeni chimici in natura

Ovviamente capisci che la chimica non avviene solo nelle provette di un laboratorio scolastico. Potrete osservare i fenomeni chimici più impressionanti della natura. E il loro significato è così grande che non ci sarebbe vita sulla terra se non fosse per alcuni fenomeni chimici naturali.

Quindi, prima di tutto, parliamo di fotosintesi. Questo è il processo mediante il quale le piante assorbono l'anidride carbonica dall'atmosfera e producono ossigeno quando esposte alla luce solare. Respiriamo questo ossigeno.

In generale, la fotosintesi avviene in due fasi e solo una richiede illuminazione. Gli scienziati hanno condotto vari esperimenti e hanno scoperto che la fotosintesi avviene anche in condizioni di scarsa illuminazione. Ma man mano che la quantità di luce aumenta, il processo accelera in modo significativo. Si è notato inoltre che se si aumentano contemporaneamente la luce e la temperatura della pianta, la velocità della fotosintesi aumenta ancora di più. Ciò avviene fino a un certo limite, oltre il quale un ulteriore aumento dell'illuminazione cessa di accelerare la fotosintesi.

Il processo di fotosintesi coinvolge i fotoni emessi dal sole e speciali molecole di pigmenti vegetali: la clorofilla. Nelle cellule vegetali è contenuto nei cloroplasti, che sono ciò che rende verdi le foglie.

Da un punto di vista chimico, durante la fotosintesi avviene una catena di trasformazioni, il cui risultato è ossigeno, acqua e carboidrati come riserva energetica.

Inizialmente si pensava che l'ossigeno si formasse a seguito della scomposizione dell'anidride carbonica. Tuttavia, Cornelius Van Niel scoprì in seguito che l'ossigeno si forma a seguito della fotolisi dell'acqua. Studi successivi hanno confermato questa ipotesi.

L'essenza della fotosintesi può essere descritta utilizzando la seguente equazione: 6CO 2 + 12H 2 O + luce = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

Respiro, i nostri compreso te, – anche questo è un fenomeno chimico. Inspiriamo l'ossigeno prodotto dalle piante ed espiriamo l'anidride carbonica.

Ma non solo l’anidride carbonica si forma a causa della respirazione. La cosa principale in questo processo è che attraverso la respirazione viene rilasciata una grande quantità di energia e questo metodo per ottenerla è molto efficace.

Inoltre, il risultato intermedio delle diverse fasi della respirazione è un gran numero di composti diversi. E questi, a loro volta, servono come base per la sintesi di aminoacidi, proteine, vitamine, grassi e acidi grassi.

Il processo di respirazione è complesso e suddiviso in più fasi. Ognuno di essi utilizza un gran numero di enzimi che agiscono come catalizzatori. Lo schema delle reazioni chimiche della respirazione è quasi lo stesso negli animali, nelle piante e persino nei batteri.

Da un punto di vista chimico, la respirazione è il processo di ossidazione dei carboidrati (a scelta: proteine, grassi) con l'ausilio dell'ossigeno; la reazione produce acqua, anidride carbonica ed energia, che le cellule immagazzinano in ATP: C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 = CO 2 + 6 H 2 O + 2,87 * 10 6 J.

A proposito, abbiamo detto sopra che le reazioni chimiche possono essere accompagnate dall'emissione di luce. Ciò vale anche nel caso della respirazione e delle reazioni chimiche che la accompagnano. Alcuni microrganismi possono brillare (luminescenza). Sebbene ciò riduca l'efficienza energetica della respirazione.

Combustione avviene anche con la partecipazione dell'ossigeno. Di conseguenza, il legno (e altri combustibili solidi) si trasforma in cenere, e questa è una sostanza con composizione e proprietà completamente diverse. Inoltre, il processo di combustione rilascia una grande quantità di calore e luce, oltre che di gas.

Naturalmente non bruciano solo le sostanze solide, semplicemente era più conveniente utilizzarle per fare un esempio in questo caso.

Da un punto di vista chimico la combustione è una reazione di ossidazione che avviene ad altissima velocità. E con una velocità di reazione molto, molto elevata, può verificarsi un'esplosione.

Schematicamente la reazione può essere scritta come segue: sostanza + O 2 → ossidi + energia.

Lo consideriamo anche un fenomeno chimico naturale. marcire.

In sostanza, questo è lo stesso processo della combustione, solo che procede molto più lentamente. La decomposizione è l'interazione di sostanze complesse contenenti azoto con l'ossigeno con la partecipazione di microrganismi. La presenza di umidità è uno dei fattori che contribuiscono al verificarsi della putrefazione.

Come risultato di reazioni chimiche, dalle proteine ​​si formano ammoniaca, acidi grassi volatili, anidride carbonica, idrossiacidi, alcoli, ammine, scatolo, indolo, idrogeno solforato e mercaptani. Alcuni dei composti contenenti azoto formati a seguito della decomposizione sono velenosi.

Se torniamo al nostro elenco di segni di una reazione chimica, in questo caso ne troveremo molti. In particolare, c'è un materiale di partenza, un reagente e i prodotti di reazione. Tra i segni caratteristici si segnalano l'emissione di calore, gas (odore forte) e cambiamento di colore.

Per il ciclo delle sostanze in natura, il decadimento è molto importante: permette di trasformare le proteine ​​degli organismi morti in composti idonei all'assimilazione da parte delle piante. E il cerchio ricomincia da capo.

Sono sicuro che hai notato quanto sia facile respirare d'estate dopo un temporale. E anche l'aria diventa particolarmente fresca e acquisisce un odore caratteristico. Ogni volta dopo un temporale estivo, puoi osservare un altro fenomeno chimico comune in natura: formazione di ozono.

L'ozono (O3) nella sua forma pura è un gas blu. In natura la concentrazione più elevata di ozono si trova negli strati superiori dell'atmosfera. Lì funge da scudo per il nostro pianeta. Ciò la protegge dalle radiazioni solari provenienti dallo spazio e impedisce alla Terra di raffreddarsi, poiché ne assorbe anche le radiazioni infrarosse.

In natura, l'ozono si forma principalmente a causa dell'irradiazione dell'aria con i raggi ultravioletti del Sole (3O 2 + luce UV → 2O 3). E anche durante le scariche elettriche dei fulmini durante un temporale.

Durante un temporale, sotto l'influenza dei fulmini, alcune molecole di ossigeno si dividono in atomi, l'ossigeno molecolare e atomico si combinano e si forma O 3.

Ecco perché dopo un temporale ci sentiamo particolarmente freschi, respiriamo più facilmente, l'aria sembra più trasparente. Il fatto è che l'ozono è un agente ossidante molto più forte dell'ossigeno. E in piccole concentrazioni (come dopo un temporale) è sicuro. Ed è anche utile perché decompone le sostanze nocive presenti nell’aria. Praticamente lo disinfetta.

Tuttavia, a dosi elevate, l’ozono è molto pericoloso per le persone, gli animali e persino le piante: è tossico per loro.

A proposito, le proprietà disinfettanti dell'ozono ottenuto in laboratorio sono ampiamente utilizzate per ozonizzare l'acqua, proteggere i prodotti dal deterioramento, in medicina e cosmetologia.

Naturalmente, questo non è un elenco completo degli straordinari fenomeni chimici presenti in natura che rendono la vita sul pianeta così varia e bella. Puoi saperne di più su di loro se ti guardi intorno attentamente e tieni le orecchie aperte. Ci sono molti fenomeni sorprendenti in giro che aspettano solo che tu ti interessi a loro.

Fenomeni chimici nella vita quotidiana

Questi includono quelli che possono essere osservati nella vita quotidiana di una persona moderna. Alcuni di essi sono molto semplici ed evidenti, chiunque può osservarli nella propria cucina: ad esempio, preparare il tè. Le foglie di tè riscaldate con acqua bollente cambiano le loro proprietà e di conseguenza cambia la composizione dell'acqua: acquisisce colore, gusto e proprietà diverse. Cioè, si ottiene una nuova sostanza.

Se aggiungi zucchero allo stesso tè, la reazione chimica risulterà in una soluzione che avrà nuovamente una serie di nuove caratteristiche. Innanzitutto un gusto nuovo e dolce.

Usando come esempio le foglie di tè forti (concentrate), puoi condurre tu stesso un altro esperimento: chiarificare il tè con una fetta di limone. A causa degli acidi contenuti nel succo di limone, il liquido cambierà nuovamente la sua composizione.

Quali altri fenomeni puoi osservare nella vita di tutti i giorni? Ad esempio, i fenomeni chimici includono il processo combustione del carburante nel motore.

Per semplificare, la reazione di combustione del carburante in un motore può essere descritta come segue: ossigeno + carburante = acqua + anidride carbonica.

In generale, nella camera di un motore a combustione interna avvengono diverse reazioni che coinvolgono il carburante (idrocarburi), l'aria e una scintilla di accensione. Più precisamente, non solo carburante: una miscela aria-carburante di idrocarburi, ossigeno, azoto. Prima dell'accensione, la miscela viene compressa e riscaldata.

La combustione della miscela avviene in una frazione di secondo, rompendo infine il legame tra gli atomi di idrogeno e di carbonio. Ciò rilascia una grande quantità di energia, che aziona il pistone, che quindi muove l'albero motore.

Successivamente, gli atomi di idrogeno e carbonio si combinano con gli atomi di ossigeno per formare acqua e anidride carbonica.

Idealmente, la reazione della combustione completa del carburante dovrebbe assomigliare a questa: C n H 2n+2 + (1,5N+0,5) O 2 = nCO 2 + (N+1) H 2 O. In realtà, i motori a combustione interna non sono così efficienti. Supponiamo che se durante una reazione si verifica una leggera mancanza di ossigeno, come risultato della reazione si forma CO. E con una maggiore mancanza di ossigeno si forma fuliggine (C).

Formazione di placca sui metalli come risultato dell'ossidazione (ruggine sul ferro, patina sul rame, oscuramento dell'argento) - anche dalla categoria dei fenomeni chimici domestici.

Prendiamo come esempio il ferro. La ruggine (ossidazione) si verifica sotto l'influenza dell'umidità (umidità dell'aria, contatto diretto con l'acqua). Il risultato di questo processo è l'idrossido di ferro Fe 2 O 3 (più precisamente Fe 2 O 3 * H 2 O). Potresti vederlo come un rivestimento sciolto, ruvido, arancione o rosso-marrone sulla superficie dei prodotti metallici.

Un altro esempio è il rivestimento verde (patina) sulla superficie dei prodotti in rame e bronzo. Si forma nel tempo sotto l'influenza dell'ossigeno atmosferico e dell'umidità: 2Cu + O 2 + H 2 O + CO 2 = Cu 2 CO 5 H 2 (o CuCO 3 * Cu(OH) 2). Il carbonato basico di rame risultante si trova anche in natura, sotto forma di minerale malachite.

E un altro esempio di una lenta reazione di ossidazione di un metallo nelle condizioni quotidiane è la formazione di un rivestimento scuro di solfuro d'argento Ag 2 S sulla superficie dei prodotti in argento: gioielli, posate, ecc.

La “responsabilità” della sua comparsa ricade sulle particelle di zolfo, che sono presenti sotto forma di idrogeno solforato nell’aria che respiriamo. L'argento può anche scurirsi a contatto con prodotti alimentari contenenti zolfo (uova, ad esempio). La reazione è questa: 4Ag + 2H 2 S + O 2 = 2Ag 2 S + 2H 2 O.

Torniamo in cucina. Ecco alcuni fenomeni chimici più interessanti da considerare: formazione di calcare nel bollitore uno di loro.

In condizioni domestiche non c'è acqua chimicamente pura, in essa sono sempre disciolti sali metallici e altre sostanze in concentrazioni variabili. Se l'acqua è satura di sali di calcio e magnesio (bicarbonati), è detta dura. Maggiore è la concentrazione di sale, più dura sarà l'acqua.

Quando tale acqua viene riscaldata, questi sali subiscono la decomposizione in anidride carbonica e sedimento insolubile (CaCO 3 eMgCO3). Puoi osservare questi depositi solidi guardando nel bollitore (e anche osservando gli elementi riscaldanti di lavatrici, lavastoviglie e ferri da stiro).

Oltre al calcio e al magnesio (che formano incrostazioni carbonatiche), nell’acqua è spesso presente anche il ferro. Durante le reazioni chimiche di idrolisi e ossidazione, da esso si formano idrossidi.

A proposito, quando stai per sbarazzarti delle incrostazioni nel bollitore, puoi osservare un altro esempio di chimica divertente nella vita di tutti i giorni: il normale aceto da tavola e l'acido citrico fanno un buon lavoro nel rimuovere i depositi. Si fa bollire un bollitore con una soluzione di aceto/acido citrico e acqua, dopodiché il calcare scompare.

E senza un altro fenomeno chimico non esisterebbero le deliziose torte e focacce della mamma: stiamo parlando di soda estinguente con aceto.

Quando la mamma spegne il bicarbonato di sodio in un cucchiaio con l'aceto, si verifica la seguente reazione: NaHCO 3 + CH 3 COOH =CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 . L'anidride carbonica risultante tende a fuoriuscire dall'impasto, modificandone così la struttura, rendendolo poroso e sciolto.

A proposito, puoi dire a tua madre che non è affatto necessario spegnere la soda: reagirà comunque quando l'impasto entrerà nel forno. La reazione, tuttavia, sarà leggermente peggiore rispetto allo spegnimento della soda. Ma a una temperatura di 60 gradi (o migliore di 200), la soda si decompone in carbonato di sodio, acqua e la stessa anidride carbonica. È vero, il gusto delle torte e dei panini già pronti potrebbe essere peggiore.

L'elenco dei fenomeni chimici domestici non è meno impressionante dell'elenco di tali fenomeni in natura. Grazie a loro abbiamo le strade (fare l'asfalto è un fenomeno chimico), le case (la cottura dei mattoni), i bellissimi tessuti per l'abbigliamento (la tintura). Se ci pensi, diventa chiaramente chiaro quanto sia multiforme e interessante la scienza della chimica. E quanti benefici possono derivare dalla comprensione delle sue leggi.

Tra i tanti, tanti fenomeni inventati dalla natura e dall'uomo, ce ne sono di speciali, difficili da descrivere e spiegare. Questi includono acqua che brucia. Com’è possibile, ti chiederai, visto che l’acqua non brucia, serve per spegnere il fuoco? Come può bruciare? Ecco il punto.

La combustione dell'acqua è un fenomeno chimico, in cui i legami ossigeno-idrogeno vengono rotti in acqua mescolata con sali sotto l'influenza delle onde radio. Di conseguenza, si formano ossigeno e idrogeno. E, naturalmente, non è l'acqua in sé a bruciare, ma l'idrogeno.

Allo stesso tempo, raggiunge una temperatura di combustione molto elevata (più di millecinquecento gradi), inoltre durante la reazione si forma nuovamente acqua.

Questo fenomeno interessa da tempo gli scienziati che sognano di imparare come utilizzare l'acqua come combustibile. Ad esempio, per le automobili. Per ora si tratta di qualcosa che appartiene al regno della fantascienza, ma chissà cosa gli scienziati riusciranno a inventare molto presto. Uno degli ostacoli principali è che quando l’acqua brucia, viene rilasciata più energia di quella spesa per la reazione.

A proposito, qualcosa di simile può essere osservato in natura. Secondo una teoria, le grandi onde singole che sembrano apparire dal nulla sono in realtà il risultato di un’esplosione di idrogeno. L'elettrolisi dell'acqua, che vi conduce, viene effettuata a causa dell'impatto di scariche elettriche (fulmini) sulla superficie dell'acqua salata dei mari e degli oceani.

Ma non solo nell'acqua, ma anche sulla terra puoi osservare fenomeni chimici sorprendenti. Se avessi la possibilità di visitare una grotta naturale, probabilmente potresti vedere i bizzarri e bellissimi "ghiaccioli" naturali appesi al soffitto - stalattiti. Come e perché compaiono è spiegato da un altro interessante fenomeno chimico.

Un chimico, guardando una stalattite, vede, ovviamente, non un ghiacciolo, ma il carbonato di calcio CaCO 3. La base per la sua formazione sono le acque reflue, il calcare naturale e la stalattite stessa è costruita a causa della precipitazione del carbonato di calcio (crescita verso il basso) e della forza di adesione degli atomi nel reticolo cristallino (crescita più ampia).

A proposito, formazioni simili possono salire dal pavimento al soffitto: vengono chiamate stalagmiti. E se stalattiti e stalagmiti si incontrano e crescono insieme in solide colonne, prendono il nome stalagnate.

Conclusione

Ogni giorno nel mondo si verificano molti fenomeni chimici sorprendenti, belli, nonché pericolosi e spaventosi. Le persone hanno imparato a trarre vantaggio da molte cose: creano materiali da costruzione, preparano il cibo, fanno viaggiare i trasporti su grandi distanze e molto altro ancora.

Senza molti fenomeni chimici l’esistenza della vita sulla terra non sarebbe possibile: senza lo strato di ozono le persone, gli animali, le piante non sopravviverebbero a causa dei raggi ultravioletti. Senza la fotosintesi delle piante, gli animali e le persone non avrebbero nulla da respirare, e senza le reazioni chimiche della respirazione questo problema non sarebbe affatto rilevante.

La fermentazione consente di cuocere il cibo e il fenomeno chimico simile della decomposizione decompone le proteine ​​in composti più semplici e le restituisce al ciclo delle sostanze in natura.

Sono considerati fenomeni chimici anche la formazione di un ossido quando il rame viene riscaldato, accompagnata da una brillante luminosità, la combustione del magnesio, lo scioglimento dello zucchero, ecc. E trovano usi utili.

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