Химические реакции: почему алхимики неправы

Видео: Джейк не имеет права на томатное какао | RYTP | РЕАКЦИЯ

Некоторые из древних ученых считали, что мир состоит из одной субстанции в разной форме. Общая концепция материи существует и сейчас, но все же древние были неправы. Из этого заблуждения они исходили, когда пытались заставить свинец превратиться в золото. Однако от физических процессов алхимики перешли к химическим, создавая новую науку. Теперь каждый хорошо успевающий школьник знает признаки отличия этих двух процессов. Что же такое химические реакции?

Примеры их можно увидеть даже в бытовых ситуациях. Многие дети наблюдают, как мама гасит уксусом соду, и так получают самые первые впечатления о химических реакциях. Но в некоторых ситуациях можно обратить внимание ребенка и на другие проявления. Например, ржавление железа и потемнение серебра. Это ведь тоже химические реакции.

Вернемся к различию процессов, упомянутых в начале статьи. Так вот, при физическом процессе не изменяются молекулы вещества. Тело можно заставить изменить форму, можно раздробить вещество на частички, можно изменить его агрегатное состояние. Но состав частиц останется неизменным. Можно раздробить алюминиевую ложку на части или при помощи колоссальных температур и давления заставить ее испариться – но тело останется алюминиевым.

Видео: Делаем из медной монеты золотую (химия)

При химической реакции перестраиваются связи, хотя состав вещества может остаться тем же. Например, если из графита получить алмаз, это нужно считать не физическим процессом, а химическим, так как связи при этом перестраиваются. Хотя, как правило, состав веществ меняется, пример с алмазом – исключение.

Обычно химические реакции связаны с выделением либо поглощением энергии. Последняя проявляет себя как теплота. Есть и термонейтральные реакции, при которых тепловой эффект нулевой. Но их совсем немного, большинство либо требуют «вливаний» энергии, либо идут сами и сопровождаются изменением температуры. Процесс горения дополнительно сопровождается еще и выделением света.

Видео: Радиоактивность. Ядерные реакции

Но далеко не всегда изменение глубинного состава вещества можно назвать химическим процессом. Есть еще и ядерные реакции. Они затрагивают материю на уровне атома. При этом последние превращаются в атомы другой разновидности – иного химического элемента. И это очень сложный процесс, при котором выделяется колоссальное количество энергии. Достаточно вспомнить ядерные взрывы, чтобы понять, о чем речь.

Чтобы зафиксировать происходящие процессы, люди стали использовать особый инструмент: уравнение химической реакции. Слева записываются вещества, которые носят имя реагентов, справа – продуктов. Далеко не все любили в школе расставлять коэффициенты в уравнениях. Надо сказать, что эти коэффициенты просто отражают реальные процессы, а не создаются «из головы» человеком. Ведь атомы не возникают из ниоткуда. Современным школьникам повезло, они могут узнать формулы веществ, а вот древним приходилось опираться только на количества продукта и реагента, что не всегда очевидно.

Видео: Больной Алхимик| RYTP

Как отличить физический и химический процессы? Чаще всего по выделению теплоты, газа или выпадению осадка, изменению окраски. Но такой подход срабатывает не всегда, ведь и из открытой бутылки с газировкой выходит заранее растворенный газ, оксид ртути при измельчении может менять цвет, а оксид цинка меняет цвет при нагревании. Тепловой эффект может быть выраженным очень слабо, так что его зафиксировать непросто, так что такие химические реакции можно обнаружить при помощи... других реакций.

В науке о веществах есть интересный раздел – механохимия. В результате механических воздействий в специальных мельницах в веществе возникают свободные радикалы, и оно приобретает новые свойства. Например, так изготавливается аспирин в фармацевтике. Механически активированные вещества более активны химически, что важно для лекарств.