Что же изменяется в молекулах при химических явлениях?
В молекулах атомы связаны прочными химическими связями в единую частицу (в немолекулярных веществах – в единый кристалл). Природа атомов в химических явлениях не меняется, то есть атомы друг в друга не превращаются. Число атомов каждого элемента тоже не меняется (атомы не исчезают и не появляются). Что же изменяется? Связи между атомами! Точно так же и в немолекулярных веществах при химических явлениях изменяются связи между атомами. Изменение связей обычно сводится к их разрыву и последующему образованию новых связей. Например, при горении серы на воздухе разрываются связи между атомами серы в молекулах серы и между атомами кислорода в молекулах кислорода, а образуются связи между атомами серы и кислорода в молекулах диоксида серы.
|
Физические явления – явления,при которых одни химические вещества не превращаются в другие.(Существует группа физических явлений, в которых изменяются сами атомы (точнее атомные ядра). Естественно, что при этом изменяются и вещества, образуемые этими атомами. Так происходит, например, при ядерном взрыве) |
|
Химические явления (химические реакции) – явления, при которых одни химические вещества превращаются в другие |
Появление новых веществ обнаруживается по исчезновению характеристик реагирующих веществ и появлению новых характеристик, присущих продуктам реакции. Так при горении серы желтый порошок серы превращается в газ с резким неприятным запахом, а при горении фосфора образуются клубы белого дыма, состоящего из мельчайших частичек оксида фосфора.
Итак, химические явления сопровождаются разрывом и образованием химических связей, следовательно, химия как наука изучает явления природы, при которых происходит разрыв и образование химических связей (химические реакции),сопровождающие их физические явления и, естественно, химические вещества, участвующие в этих реакциях.
Чтобы изучать химические явления (то есть химию), нужно сначала изучитьсвязи между атомами (что это такое, какие они бывают, в чем их особенности). Но связи-то образуются между атомами.Следовательно, необходимо прежде всего изучить сами атомы, точнее, строение атомов разных элементов.
Таким образом, в 8-м и 9-м классах вы изучите
1) строение атомов;
2) химические связи и строение веществ;
3) химические реакции и процессы, их сопровождающие;
4) свойства важнейших простых веществ и соединений.
Кроме того, за это время вы познакомитесь с важнейшими физическими величинами, используемыми в химии, и с соотношениями между ними, а также научитесь проводить основные химические расчеты.
|
Кислород. Без этого газообразного вещества наша жизнь была бы невозможна. Ведь этот бесцветный газ, без вкуса и запаха, необходим для дыхания. Земная атмосфера примерно на одну пятую часть состоит из кислорода. Кислород – молекулярное вещество, каждая его молекула образована двумя атомами. В жидком состоянии он светло-голубой, в твердом – синий. Кислород очень реакционноспособен, он реагирует с большинством других химических веществ. Горение бензина и древесины, ржавление железа, гниение и дыхание – все это химические процессы с участием кислорода. В промышленности большую часть кислорода получают из атмосферного воздуха. Кислород используется в производстве чугуна и стали, повышая температуру пламени в печах и, таким образом, ускоряя процесс плавки. Обогащенный кислородом воздух применяется в цветной металлургии, для сварки и резки металлов. Применяется он и в медицине – для облегчения дыхания больных. Запасы кислорода на Земле непрерывно восполняются – зелеными растениями вырабатывается около 300 миллиардов тонн кислорода ежегодно. |
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, ХИМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ (ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ).
1.С какими химическими явлениями вы сталкивались при изучении географии?
2.Приведите примеры химических явлений, с которыми вы познакомились, изучая биологию (ботанику)?
3.Приведите примеры других известных вами физических и химических явлений.
4.Какие явления Природы вы затрудняетесь отнести к физическим или химическим?
Наблюдение за горением свечи.
1.7. Место химии среди других наук и ее значение в жизни человека
Химия – одна из естественных наук, то есть наук, изучающих объекты и явления природы. Другое название этих наук – естествознание. К естественным наукам относится физика, химия, биология, физическая география, астрономия и некоторые другие науки.
Составными частями химических веществ, своего рода " кирпичиками" , из которых они построены, являются химические частицы, а это прежде всего атомы и молекулы. Их размеры лежат в интервале длин порядка 10-10 – 10-6метра (смотри рис. 1.5).
Частицы меньших размеров и их взаимодействия изучает физика, эти частицы называются микрофизическимичастицами. Процессы, в которых принимают участие частицы и тела больших размеров, опять же изучаются физикой. Природные объекты, образующие поверхность Земли, изучает физическая география. Размеры таких объектов – от нескольких метров (например, ширина реки) до 40 тысяч километров (длина земного экватора). Планеты, звезды, галактики и явления, с ними происходящие, изучает астрономия и астрофизика. Строение Земли изучает геология. Еще одна естественная наука – биология – изучает населяющие Землю живые организмы. По сложности своего строения (но не по сложности понимания характера взаимодействий) самыми простыми являются микрофизические объекты. Далее следуют химические частицы и образованные из них вещества. Биологические объекты (клетки, их " детали" , сами живые организмы) образованы из химических веществ, и, следовательно, их строение еще более сложное. То же относится и к геологическим объектам, например, горным породам, состоящим из минералов (химических веществ).
Все естественные науки при изучении природы опираются на физические законы. Физические законы – это наиболее общие законы природы, которым подчиняются все материальные объекты, в том числе и химические частицы. Следовательно, химия, изучая атомы, молекулы, химические вещества и их взаимодействия, должна в полном объеме использовать законы физики. В свою очередь, биология и геология, изучая " свои" объекты, обязаны использовать не только законы физики, но и химические законы.
Таким образом, становится ясно, какое место среди близких естественных наук занимает химия. Это место схематически показано на рисунке 1.6.
Особенно тесно связана химия с физикой. Ведь даже одни и те же объекты (атомы, молекулы, кристаллы, газы, жидкости) изучают обе эти науки.
Еще в XVIII веке тесную связь этих двух естественных наук заметил и использовал в своей работе знаменитый русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов (1711 – 1765), который писал: " Химик без знания физики подобен человеку, который всего искать должен ощупом. И сии две науки так соединены между собою, что одна без другой в совершенстве быть не могут".
Теперь уточним, что же химия дает нам как потребителям?
Прежде всего, химия является основой химической технологии – прикладной науки, разрабатывающей промышленные процессы получения самых разнообразных химических веществ. А таких веществ человечество использует великое множество. Это минеральные удобрения и лекарства, металлы и витамины, топливо и пластмассы, компоненты строительных материалов и взрывчатых веществ и многое, многое другое.
С другой стороны, в состав человеческого организма входит огромное количество различных химических веществ. Знание химии помогает биологам разобраться в их взаимодействиях, познать причины протекания тех или иных биологических процессов. А это, в свою очередь, позволяет медицине эффективнее сохранять здоровье людей, лечить болезни и, в конце концов, продлевать человеческую жизнь.