§ 3. Властивості та перетворення речовин

Зміст

ПРИГАДАЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Чим різняться фізичні та хімічні властивості речовин?

Фізичні властивості (колір, густину, температуру плавлення) визначають спостереженням або вимірюванням без зміни складу речовини. Хімічні властивості — це здатність речовини реагувати з іншими та перетворюватися на нові сполуки.

Чим різняться фізичні та хімічні явища?

Під час фізичних явищ змінюється лише форма або агрегатний стан (як-от танення льоду), нові речовини не утворюються. Хімічні явища (реакції) перетворюють одні речовини на інші, змінюючи їхній склад і властивості.

Як можна інтерпретувати або позначати хімічну реакцію?

Хімічну реакцію описують словами (називаючи реагенти і продукти), малюють через моделі молекул або записують хімічним рівнянням чи схемою за допомогою формул і коефіцієнтів.

ЩО ВИ ВЖЕ ЗНАЄТЕ З ХІМІЇ

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

Загальні фізичні властивості: колір, запах, смак, густина, тепло- та електропровідність, температури плавлення і кипіння. Специфічні для твердих тіл — твердість, крихкість, пластичність. Для рідин — плинність і в’язкість.

2. Опишіть фізичні властивості однієї з відомих вам речовин.

Кухонна сіль ($NaCl$) — тверда біла кристалічна речовина. Вона не має запаху, солона на смак, добре розчиняється у воді та плавиться за високої температури.

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:

• а) погана розчинність у воді;
• в) трохи важчий за повітря (більша густина);
• д) зрідження за дуже низької температури.

Хімічні:

• б) сам не горить;
• г) підтримує горіння інших (діє як окисник).

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

На малюнку 8а видно виділення газу (бульбашки). На малюнку 8б змінюється колір розчину, що вказує на утворення нової речовини або зміну середовища.

СТАРТУЄМО

1. Запишіть цю хімічну реакцію за допомогою формул речовин.

Реакція горіння чадного газу:
$$2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$$

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) Як реагенти:

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

б) Як продукти:

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

Назвіть реагенти у фотосинтезі.

Реагенти фотосинтезу — вуглекислий газ ($CO_2$) і вода ($H_2O$).

СТАРТУЄМО

Запишіть цю хімічну реакцію за допомогою формул речовин.

Реакція горіння вуглецю:
$$C + O_2 = CO_2$$
(Примітка: для чадного газу рівняння $$2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$$).

Запишіть цю хімічну реакцію за допомогою формул речовин.

Реакція азоту з киснем (за високої температури чи 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 фіксують без зміни складу речовини. Хімічні — проявляються лише під час її перетворення на іншу. Фізичні явища змінюють стан або форму, зберігаючи склад. Хімічні реакції руйнують вихідні речовини і створюють нові. Це супроводжується зовнішніми ознаками: виділенням газу, тепла, осаду чи зміною 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 содою, утворюючи нестабільну карбонатну кислоту. Вона одразу розпадається на воду ($H_2O$) і вуглекислий газ ($CO_2$). Виділення газу і є “шипіння”. Версія про фізичне розчинення хибна, бо воно не викликає бурхливого виділення 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: б) немає запаху; в) кристалічний стан.
• Хімічні: а) розклад при нагріванні; г) хімічна інертність під час змішування із сіллю чи цукром.

24. Чим різняться процеси випаровування і горіння спирту?

Випаровування — фізичне явище (зміна стану з рідкого на газуватий без зміни молекул). Горіння — хімічне явище, бо спирт реагує з киснем, виділяючи енергію та утворюючи нові речовини: вуглекислий газ ($CO_2$) і воду ($H_2O$).

ПОМІРКУЙМО

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

• Фізичне явище: конденсація пари або замерзання води.
• Хімічне явище: горіння деревини, газу чи магнію (екзотермічні реакції).

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

Продукти горіння метану ($CH_4$) — вуглекислий газ ($CO_2$) і вода ($H_2O$).

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 розкладу гідроген пероксиду:
$$2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2\uparrow$$

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.

Речовина складається з Нітрогену ($N$), Гідрогену ($H$), Хрому ($Cr$) та Оксигену ($O$).

Зовнішні ефекти реакції (“Хімічний вулкан”):

1. Виділення тепла та іскор.
2. Зміна кольору з оранжевого на темно-зелений ($Cr_2O_3$).
3. 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.

Молоко розшарувалося на густий білий осад і напівпрозору сироватку. З’явився кислий запах і смак. Це доводить, що скисання — хімічне явище. Бактерії перетворюють лактозу на молочну кислоту, через що білок згортається, а смак змінюється.

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 м’ясо, риба, молоко, ягоди. Вони швидко піддаються гниттю, бродінню чи окисненню.
• Довго зберігаються: сіль, цукор, мед, макарони, рис, оцет. Вони хімічно стабільні або непридатні для розвитку 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.

1. Обчисліть і укажіть відносну молекулярну масу $Ca(H_2PO_4)_2$, яка є складником добрива.

Розрахунок маси:
$$M_r(Ca(H_2PO_4)_2) = A_r(Ca) + 4 \cdot A_r(H) + 2 \cdot A_r(P) + 8 \cdot A_r(O)$$
$$M_r(Ca(H_2PO_4)_2) = 40 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 31 + 8 \cdot 16 = 234$$
Відповідь: 234.

2. Явища, які не є хімічними (фізичні явища):

Кипіння води, плавлення свинцю, поява інію на гілках дерев.

3. Твердження, в якому йдеться про просту речовину: Аргон складається з атомів.

4. Порядковий номер хімічного елемента вказує на: Значення заряду ядра атома елемента.

5. Відносна молекулярна маса — це відношення маси молекули до: 1/12 маси атома Карбону.

6. Відносна молекулярна маса сполуки Сульфуру дорівнює 34. Установіть формулу цієї сполуки ($H_2S$). У відповіді вкажіть суму індексів у ній.

Розв’язання: Оскільки $A_r(S) = 32$, на інший елемент залишається $34 – 32 = 2$. Це відповідає двом атомам Гідрогену. Формула — $H_2S$. Сума індексів: 2 + 1 = 3.

7. Рядок, у якому є лише назви простих речовин: Золото, озон, водень.