Глава I.9 Химические реакции

Вещества, вступающие во взаимодействие, называют исходными веществами или реагентами, вещества, образующиеся в результате этого взаимодействия, – продуктами, а сам процесс – химической реакцией.

Проведём несколько опытов, иллюстрирующих признаки химических реакций.

При проведении реакции между хлоридом натрия и нитратом серебра, иодидом натрия и нитратом серебра наблюдается выпадение осадка, только в первом случае осадок белый, а во втором – жёлтый. Образование новых нерастворимых веществ (выпадение осадка) – признак химической реакции.

Обесцвечивание окрашенного раствора или изменение его цвета в результате химической реакции тоже сигнализирует о её протекании.

Может ли быть исходное вещество нерастворимо, а продукт реакции растворим?

Растворение осадка – тоже признак химической реакции.

Выделение газа – ещё один признак химической реакции.

Химическая реакция возможна лишь при соприкосновении веществ. Например, если гранулу цинка поместить в раствор серной кислоты, наблюдается выделение пузырьков газа. Это газ водород. Стоит вынуть металл из раствора, реакция прекращается. На этом условии протекания химических реакций основано действие приборов для получения газов, например аппарата Киппа (рис. 35).

Принцип действия этого аппарата (названного в честь его создателя, голландского аптекаря Петера Якоба Киппа) рассмотрим на примере получения водорода. На решётку, расположенную на дне среднего резервуара, помещают гранулы цинка. В аппарат наливают раствор кислоты (серной или соляной). Когда кран на газоотводной трубке закрыт, кислота находится в верхней воронке и нижнем резервуаре. Как только открывают кран, кислота течёт из воронки и заполняет нижнюю часть второго резервуара, в результате начинается реакция с цинком, выделяется водород. Когда эксперимент окончен, кран закрывают, и водород перестаёт выходить из аппарата Киппа. Давление газа вытесняет кислоту в воронку до тех пор, пока контакт кислоты и цинка не прекратится. Соприкосновение реагирующих веществ прекращается, и водород перестаёт выделяться.

Для протекания некоторых реакций требуется нагревание. Например, если мы откроем крышку склянки, в которой хранится сера, несмотря на её соприкосновение с кислородом воздуха, реакция не начнётся. Но стоит поджечь порошок серы, он загорится бледно-голубым пламенем.

Выделение теплоты и света – признаки химической реакции.

Однако существуют реакции, при которых теплота поглощается.

По тепловому эффекту химические реакции бывают экзотермические и эндотермические.

Слово «экзотермический» происходит от греческого exo-, что означает «за пределы», и слова thermikо́s, что означает «тепловой» (рис. 36).

Из определений понятий «горение» и «экзотермические реакции» следует, что любая реакция горения является экзотермической.

Например, при нагревании природный минерал известняк разлагается на негашёную известь и углекислый газ. При этом теплота поглощается, поэтому для поддержания реакции обжига известняка приходится поддерживать необходимую температуру. Если прекратить нагревание, реакция прекращается.

Знание условий возникновения и протекания химических реакций позволяет управлять ими. Например, для того чтобы погасить пламя, необходимо прекратить доступ кислорода воздуха к горящему предмету. С этой целью пламя накрывают плотной тканью (противопожарным полотном), засыпают песком или используют огнетушители.

В заключение рассмотрим эффектную химическую реакцию. Если на фарфоровую пластину насыпать горкой оранжевые кристаллы дихромата аммония и коснуться её вершины нагретым на пламени спиртовки концом стеклянной палочки, можно наблюдать имитацию извержения вулкана (рис. 37).