Fot. 1. Lód i woda to ta sama substancja← 6. Obserwacja, pomiar i wnioskowanie
8. Objawy zachodzenia reakcji chemicznej →
Na pierwszej lekcji powiedzieliśmy, że chemia bada przemiany, czyli sytuacje, w których z jednych substancji powstają inne. Zostawiliśmy wtedy pytanie otwarte: czy topniejące lody to taka przemiana? Teraz potrafisz już opisywać substancje i ich właściwości, więc możemy na nie odpowiedzieć. Nauczysz się rozróżniać dwa rodzaje zmian: zmiany fizyczne i przemiany chemiczne.
Cele lekcji
Zanim zaczniesz. Rozpalona świeca ma płomień. Wosk wokół knota się topi, a płomień go spala. Oba zjawiska dotyczą wosku, ale czy to ta sama rzecz? Zapisz, co twoim zdaniem dzieje się z woskiem w każdym z tych dwóch przypadków.
Wszystko wokół nas stale się zmienia: lód topnieje, papier się spala, kartka się drze, mleko kwaśnieje, cukier rozpuszcza się w herbacie, a gwóźdź rdzewieje. Wszystkie te sytuacje opisujemy słowem „zmiana”, ale chemik wyróżnia wśród nich dwa różne rodzaje. Rozróżnienie opiera się na jednym pytaniu:
Kluczowe pytanie. Czy w wyniku tej zmiany powstała nowa substancja, o innych właściwościach niż te, które były na początku?
Fot. 1. Lód i woda to ta sama substancjaGdy lód topnieje, zamienia się w wodę. Zmienia się jego wygląd, stan skupienia i kształt. Ale nadal mamy do czynienia z tą samą substancją: z wodą. Jeśli wodę ochłodzimy, ponownie zamarznie i znów zobaczymy lód, który ma te same właściwości co wcześniej. W takiej zmianie nie powstają nowe substancje.
Zmiana, w której substancja pozostaje tą samą substancją, a zmieniają się tylko jej stan, kształt lub rozmiar, to zmiana fizyczna.
Fot. 2. Rozpuszczanie cukru w wodzieRozpuszczanie często budzi wątpliwości, bo cukier „znika” w wodzie. Ale nie zniknął: gdy wodę odparujemy, zostanie cukier. Cukier w wodzie jest nadal cukrem, a woda nadal wodą. Są po prostu wymieszane tak drobno, że nie widzimy kryształków.
Fot. 3. Rdza to nowa substancja, której wcześniej nie byłoGdy gwóźdź rdzewieje, powstaje brunatny, kruchy nalot. Rdza ma inną barwę, inną twardość i inne właściwości niż żelazo. Nie przewodzi prądu tak dobrze jak żelazo i kruszy się w palcach. Nie jest już żelazem, tylko nową substancją. Wiemy to z lekcji o właściwościach: skoro właściwości są zupełnie inne, to i substancja jest inna.
Zmiana, w której z jednych substancji powstają inne, o odmiennych właściwościach, to przemiana chemiczna, nazywana też reakcją chemiczną.
Zapamiętaj. W zmianie fizycznej substancja pozostaje tą samą substancją. W przemianie chemicznej powstają nowe substancje o innych właściwościach.
| Zmiana fizyczna | Przemiana chemiczna | |
|---|---|---|
| Czy powstaje nowa substancja? | nie | tak |
| Co się zmienia? | stan skupienia, kształt, rozmiar, sposób wymieszania | substancje i ich właściwości |
| Przykłady | topnienie lodu, parowanie wody, darcie papieru, rozpuszczanie cukru | rdzewienie żelaza, spalanie drewna, kwaśnienie mleka, ciemnienie cukru po ogrzaniu |
Jedna substancja może ulegać zarówno zmianom fizycznym, jak i przemianom chemicznym. Wróćmy do świecy z początku lekcji.
| Substancja | Zmiana fizyczna | Przemiana chemiczna |
|---|---|---|
| wosk | topi się wokół knota; po ostudzeniu znów jest woskiem | spala się w płomieniu; powstają gazy, których nie da się zamienić z powrotem w wosk |
| papier | można go podrzeć na kawałki; nadal jest papierem | spala się; zostaje popiół i dym |
| cukier | można go pokruszyć lub rozpuścić w wodzie | po silnym ogrzaniu ciemnieje i zmienia się w karmel, a potem w czarną masę |
| woda | zamarza, wrze, skrapla się | w liściach roślin bierze udział w fotosyntezie |
Zwróć uwagę, że to, o jaką zmianę chodzi, nie zależy od samej substancji, tylko od tego, co się z nią dzieje. Odpowiedź na pytanie ze wstępu brzmi więc: topniejący wosk to zmiana fizyczna, a płonący wosk to przemiana chemiczna.
Często zauważamy, że zmiany fizyczne można łatwo cofnąć: lód można roztopić i z powrotem zamrozić. Zmiany chemiczne zwykle trudniej jest odwrócić: spalonego papieru nie zrobimy z powrotem z popiołu. Nie jest to jednak reguła bez wyjątków. Niektóre przemiany chemiczne można odwrócić, a niektóre zmiany fizyczne trudno cofnąć (rozbitego szkła nie sklejamy w całość). Dlatego nie oceniamy zmiany po tym, czy jest odwracalna, ale po tym, czy powstała nowa substancja.
Dowiedz się więcej. Suchy lód, czyli zestalony dwutlenek węgla, po wyjęciu z zamrażarki zamienia się w gaz bez przechodzenia przez stan ciekły. Mimo tak nietypowego przebiegu to nadal zmiana fizyczna, bo dwutlenek węgla pozostaje dwutlenkiem węgla.
Rozpuść w szklance ciepłej wody dwie łyżeczki soli kuchennej i mieszaj, aż sól całkowicie zniknie. Przelej roztwór na płaski talerz i postaw w ciepłym, suchym miejscu. Przez kilka dni obserwuj talerz i zapisuj, co widzisz. Na koniec porównaj to, co pozostało na talerzu, z solą, od której zaczynałeś.
To najważniejsze