§ 3. Властивості та перетворення речовин

• До змісту відповідей

ПРИГАДАЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Чим різняться фізичні та хімічні властивості речовин?

Фізичні властивості речовини можна визначити за допомогою спостережень та вимірювань без зміни її хімічного складу (наприклад, колір, густина, температура плавлення). Хімічні властивості описують здатність речовини вступати у хімічні реакції та перетворюватися на інші речовини.

Чим різняться фізичні та хімічні явища?

Фізичні явища супроводжуються лише зміною агрегатного стану або форми речовини без утворення нових сполук (наприклад, танення льоду). Хімічні явища (хімічні реакції) завжди призводять до перетворення одних речовин на інші зі зміною їхнього складу та властивостей.

Як можна інтерпретувати або позначати хімічну реакцію?

Хімічну реакцію можна описати словами (назвати реагенти та продукти), зобразити графічно за допомогою кулестрижневих або масштабних моделей молекул, а також записати у вигляді схеми або хімічного рівняння, використовуючи хімічні формули та коефіцієнти.

ЩО ВИ ВЖЕ ЗНАЄТЕ З ХІМІЇ

1. Назвіть кілька фізичних властивостей речовин. Які фізичні властивості є специфічними для твердих речовин; рідких речовин?

До загальних фізичних властивостей належать колір, запах, смак, густина, теплопровідність, електропровідність, температури плавлення та кипіння. Для твердих речовин специфічними властивостями є твердість, крихкість або пластичність. Для рідких речовин характерні плинність та в’язкість.

2. Опишіть фізичні властивості однієї з відомих вам речовин.

На прикладі кухонної солі ($NaCl$): це тверда кристалічна речовина білого кольору, без запаху, має солоний смак, добре розчиняється у воді, має високу температуру плавлення.

Які властивості кисню є фізичними, а які — хімічними: а) погано розчиняється у воді; б) не горить; в) трохи важчий за повітря; г) підтримує горіння речовин; д) зріджується за дуже низької температури?

Фізичні властивості кисню:

• а) погано розчиняється у воді;
• в) трохи важчий за повітря (густина кисню більша за густину повітря);
• д) зріджується за дуже низької температури (зміна агрегатного стану).

Хімічні властивості кисню:

• б) не горить (сам по собі);
• г) підтримує горіння інших речовин (є окисником).

Які зовнішні ефекти супроводжують кожне хімічне явище, зафіксоване на малюнку 8?

На малюнку 8а хімічне явище супроводжується інтенсивним виділенням газу (поява бульбашок). На малюнку 8б ознакою реакції є зміна забарвлення розчину, що свідчить про утворення нової речовини або зміну середовища.

СТАРТУЄМО

1. Запишіть цю хімічну реакцію за допомогою формул речовин.

Рівняння реакції взаємодії чадного газу з киснем (горіння):
$2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$

2. Укажіть схеми хімічних реакцій, у яких проста речовина і складна речовина є: а) реагентами; б) продуктами реакції. I. AB + CD → AC + BD; II. AB + C → AC + B; III. A + B → AB; IV. ABC → A + BC; V. A + BC → ABC.

а) Проста і складна речовини є реагентами у схемах:

• II ($AB$ — складна, $C$ — проста);
• V ($A$ — проста, $BC$ — складна).

б) Проста і складна речовини є продуктами реакції у схемах:

• II ($AC$ — складна, $B$ — проста);
• IV ($A$ — проста, $BC$ — складна).

Назвіть реагенти у фотосинтезі.

Реагентами у процесі фотосинтезу є вуглекислий газ ($CO_2$) та вода ($H_2O$).

СТАРТУЄМО

Запишіть цю хімічну реакцію за допомогою формул речовин.

Рівняння реакції горіння вуглецю (вугілля) з утворенням вуглекислого газу:
$C + O_2 \rightarrow CO_2$

(Примітка: якщо йдеться про попереднє питання щодо чадного газу, то $2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$).

Запишіть цю хімічну реакцію за допомогою формул речовин.

Рівняння реакції взаємодії азоту з киснем (відбувається за дуже високої температури або електричного розряду):
$N_2 + O_2 \rightleftarrows 2NO$

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про фізичні та хімічні властивості речовин, фізичні та хімічні явища (хімічні реакції).

Фізичні властивості речовин (агрегатний стан, колір, густина тощо) виявляються під час спостережень або вимірювань без зміни їхнього хімічного складу. Хімічні властивості виявляються лише в процесі перетворення речовин на інші. Фізичні явища змінюють форму або стан речовини, але не її склад. Хімічні явища (реакції) призводять до руйнування вихідних речовин і утворення нових, що супроводжується зовнішніми ефектами (виділення газу, осаду, тепла, зміна кольору).

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Запитання: «Чому під час гасіння харчової соди оцтом спостерігається “шипіння”, і до якого типу явищ це належить?»
Відповідь: Це хімічне явище. Оцтова кислота реагує з натрій гідрогенкарбонатом (содою), внаслідок чого утворюється нестійка карбонатна кислота, яка миттєво розкладається на воду ($H_2O$) та вуглекислий газ ($CO_2$). Саме виділення вуглекислого газу ми сприймаємо як “шипіння”. Відповідь “це просто розчинення” є неправильною, оскільки фізичне розчинення не супроводжується бурхливим виділенням газу.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

23. Які властивості харчової соди є фізичними, а які — хімічними: а) здатність під час нагрівання розкладатися з утворенням вуглекислого газу і пари; б) відсутність запаху; в) кристалічний стан; г) незмінність після змішування з кухонною сіллю або цукром?

• Фізичні властивості: б) відсутність запаху; в) кристалічний стан.
• Хімічні властивості: а) здатність розкладатися під час нагрівання; г) хімічна інертність (відсутність реакції) при змішуванні з сіллю або цукром.

24. Чим різняться процеси випаровування і горіння спирту?

Випаровування спирту — це фізичне явище, оскільки відбувається лише зміна агрегатного стану з рідкого на газуватий, а молекули спирту залишаються незмінними. Горіння спирту — це хімічне явище, оскільки спирт реагує з киснем, внаслідок чого утворюються нові речовини: вуглекислий газ ($CO_2$) та вода ($H_2O$), а також виділяється енергія.

ПОМІРКУЙМО

25. Назвіть фізичне явище і хімічне явище, під час яких виділяється теплота.

• Фізичне явище: Конденсація водяної пари (перехід з газуватого в рідкий стан) або кристалізація води (перехід у лід) супроводжується виділенням теплоти.
• Хімічне явище: Горіння деревини, природного газу або магнію є екзотермічними реакціями, що супроводжуються виділенням значної кількості теплоти і світла.

26. Які речовини є продуктами реакції горіння природного газу (метану)? Запишіть їхні хімічні формули.

Продуктами горіння метану ($CH_4$) є вуглекислий газ та вода.
Хімічні формули продуктів: $CO_2$ та $H_2O$.

ВИКОНАЙМО ВПРАВУ

27. Водний розчин перекису водню $H_2O_2$ є медичним засобом (мал. 12). Він має обмежений термін придатності, оскільки розчинена речовина повільно розкладається на газ, який міститься в атмосфері, і дуже поширену складну речовину. Запишіть схему цієї хімічної реакції за допомогою формул реагенту і продуктів.

Схема реакції розкладу гідроген пероксиду (перекису водню):
$2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2\uparrow$

АНАЛІЗУЙМО

28. Кристалічна речовина за високої температури перетворюється на порошок речовини $Cr_2O_3$, газ азот і пару. Назвіть хімічні елементи, якими утворена кристалічна речовина. Переглянувши дослід (див. QR-код або посилання), укажіть зовнішні ефекти, якими супроводжується це хімічне явище.

Вихідна речовина — амоній дихромат $(NH_4)_2Cr_2O_7$. Вона утворена чотирма хімічними елементами: Нітрогеном ($N$), Гідрогеном ($H$), Хромом ($Cr$) та Оксигеном ($O$).
Зовнішні ефекти реакції (“Хімічний вулкан”):

1. Виділення іскор і тепла (світловий та тепловий ефект).
2. Зміна забарвлення з оранжевого (вихідна речовина) на темно-зелений (продукт реакції $Cr_2O_3$).
3. Значне збільшення об’єму твердої речовини (утворення “попелу”).

ЕКСПЕРИМЕНТУЙМО

29. Налийте у склянку свіжого непастеризованого молока, прикрийте серветкою і залиште для скисання. Через один-два дні розгляньте вміст склянки. Які сталися зміни? Чи з’явився характерний запах? Спробуйте вміст склянки на смак, порівняйте зі смаком свіжого молока. Доведіть, що під час скисання молока відбуваються хімічні перетворення речовин.

У склянці з молоком відбулося розшарування: утворився густий білий осад (білок) і напівпрозора рідина (сироватка). З’явився характерний кислий запах, а смак змінився з солодкуватого на кислий. Це свідчить про те, що відбулося хімічне явище. Під дією бактерій молочний цукор (лактоза) перетворився на молочну кислоту, що спричинило зміну смаку та згортання білків (утворення осаду).

У КОМАНДІ

30. Складіть перелік кількох харчових продуктів, які внаслідок хімічних реакцій швидко псуються під час зберігання, і продуктів, що протягом тривалого часу не змінюються.

• Швидко псуються: свіже молоко, м’ясо, риба, ягоди, розрізані фрукти та овочі. У цих продуктах швидко відбуваються реакції окиснення, бродіння або гниття.
• Тривалий час не змінюються: кухонна сіль, цукор, мед, сухий рис, макаронні вироби, оцет. Ці продукти є хімічно стабільними або створюють середовище, несприятливе для бактерій.

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

31. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Приклад таблиці самооцінювання:

32. Виконайте розміщені за QR-кодом або покликанням завдання за матеріалом цього розділу підручника.

(Завдання передбачає самостійну роботу учня з інтерактивними вправами за вказаним посиланням для закріплення матеріалу про фізичні та хімічні явища).