§ 3. Превращения веществ. Роль химии в жизни человека
Нальём в пробирку 2 мл соляной кислоты и поместим в неё небольшой кусочек мрамора. Раствор сразу «закипает» — в нём появляются пузырьки газа (рис. 8, а), а кусочек мрамора постепенно уменьшается и затем совсем растворится. Пропустим образующийся газ через прозрачную известковую воду. Она мутнеет (рис. 8, б). Вы, наверное, помните из курса природоведения, что так распознают углекислый газ.
Рис. 8. Превращения веществ: а — взаимодействие мрамора с соляной кислотой; б — взаимодействие углекислого газа с известковой водой; в — выпаривание раствора хлорида кальция
Если взять раствор, получившийся в результате взаимодействия мрамора и соляной кислоты, и выпарить несколько капель его в фарфоровой чашечке или на пластинке, то они покроются беловатым налётом минеральной соли (рис. 8, в) — хлорида кальция (вспомните аналогичную операцию, которую вы делали на уроках природоведения или ботаники, когда определяли состав почвы). Следовательно, при взаимодействии двух исходных веществ — соляной кислоты и мрамора — были получены совершенно новые вещества: углекислый газ и хлорид кальция.
Явления, в результате которых из одних веществ образуются другие, называют химичесними явлениями или химическими реакциями.
К химическим явлениям относят горение веществ, коррозию металлов (ржавление железа), помутнение известковой воды при пропускании через неё углекислого газа.
Явления, в результате которых изменяются размеры, форма тел или агрегатное состояние веществ, но состав их остаётся постоянным, называют физическими явлениями.
Например, испарение и замерзание воды, распространение запаха духов — это физические явления.
Лабораторный опыт № 2
Сравнение скорости испарения воды, одеколона и этилового спирта с фильтровальной бумаги
На фильтровальную бумагу или белую бумажную салфетку капните с помощью пипетки на значительном расстоянии друг от друга по 1 капле: воды, одеколона (туалетной воды), этилового спирта. Какая из капель высыхает быстрее? Какая — медленнее? Какие явления — физические или химические — происходят при этом?
Ощущаемый вами запах одеколона свидетельствует о проникновении молекул пахучих веществ, входящих в его состав, между молекулами газов, образующих воздух. Как называется это явление?
Итак, мы познакомились с тем, что изучает химия. Какова же её роль в жизни человека? Она огромна. Если бы не было химии, не было бы современной металлургии, космические корабли не вырвались бы в космос, ведь горючее для их двигателей, прочные и жаростойкие материалы для их конструкций создают с помощью химии. Химики извлекают из минерального, животного и растительного сырья вещества одно другого чудесней и удивительней. Рождаются тысячи и десятки тысяч веществ и материалов, природе неизвестных, в первую очередь полимерных, о которых вы не только слышали, но и с изделиями из которых вы постоянно сталкиваетесь в повседневной жизни. Недаром наше время называют веком полимеров (как вы помните, в истории человечества уже были каменный, бронзовый и железный века).
Рис. 9. Области применения пластмасс
Использование пластмасс многообразно. Области применения этих материалов в современной жизни иллюстрирует рисунок 9. Из пластмасс изготавливают не только детские игрушки (рис. 10), но и настоящие детали и конструкции. Кроме полимеров, к которым относятся и синтетические волокна, и удивительные пластмассы, химия создаёт и моющие средства, и минеральные удобрения, и средства защиты растений, и лекарственные средства, и многое, многое другое. С помощью химии человек получает вещества с заранее заданными свойствами, а из них производят продукты питания, одежду, обувь, технику, транспорт, современные средства связи и т. д.
Рис. 10. Из пластмасс изготавливают различные предметы и конструкции
Химическая промышленность развивается в настоящее время гораздо быстрее, чем любая другая, и в наибольшей степени определяет научно-технический прогресс (рис. 11). Как никогда по-современному звучат слова великого русского учёного М. В. Ломоносова, сказанные им ещё в XVIII в.: «Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие...»
Рис. 11. Химическая промышленность и научно-технический прогресс: 1 — металлургия; 2 — машиностроение; 3 — сельское хозяйство; 4 — строительство; 5,6 — транспорт; 7 — текстильная промышленность; 8 — пищевая промышленность; 9 — целлюлозно-бумажная промышленность; 10 — производство моющих средств; 11 — производство товаров народного потребления; 12 — фармацевтическая промышленность
Однако производство таких нужных человеку продуктов химической промышленности, как металлы, пластмассы, серная кислота, сода, аммиак, этилен, нефтепродукты и многие другие, сопровождается загрязнением окружающей среды различными вредными веществами. Источниками такого загрязнения являются прежде всего тепловые электростанции, предприятия чёрной и цветной металлургии, химической и горнодобывающей промышленноcти, заводы для сжигания мусора, автомобильный транспорт. Они выбрасывают в воздушный океан — атмосферу, которая не знает государственных границ, — опасные для жизни и здоровья людей, животных и растений вещества: оксиды углерода, азота и серы, соединения металлов, хлора, различную пыль и др. (рис. 12).
Рис. 12. Химический завод — источник загрязнения атмосферы
Над крупными промышленными городами висит густой смог. Образующиеся в атмосфере кислотные дожди разрушают скульптуры (рис. 13, а) и дома, медленно убивают растения (рис. 13, б).
Рис. 13. Результат действия кислотных дождей: а — на скульптуру; б — на растения
Шлаки металлургических производств и отвалы горнодобывающей промышленности занимают большие площади плодородной пахотной земли.
Огромное количество природной воды становится непригодной для питья и жизни населяющих её живых организмов из-за сбрасываемых в водоёмы промышленных и бытовых сточных вод (рис. 14).
Рис. 14. Загрязнённые сточные воды
Неутилизированные бытовые отходы загрязняют природные ландшафты, превращая берега рек и луга в отвратительные помойки (рис. 15).
Рис. 15. Свалка бытовых отходов
Уменьшить такое жестокое давление на природу отчасти может дифференцированное складирование бытового мусора в разные контейнеры, с тем чтобы потом этот мусор можно было отправить на переработку в нужные и полезные человеку вещества и материалы. Пока же сортировку мусора производят рабочие на столь редких в нашей стране мусороперерабатывающих заводах (рис. 16).
Рис. 16. Сортировка мусора на мусороперерабатывающем заводе
Следовательно, достижения химии — это не только благо, это и химическое оружие, и загрязнение окружающей среды, и озоновые дыры, и повышенное содержание нитритов и нитратов в продуктах питания, и ряд других проблем. Виновны в этих бедах люди, использующие достижения химии во вред себе и нашему общему дому — планете Земля. Делают они это иногда сознательно, но очень часто просто из-за химической неграмотности. Понятно поэтому, как важно каждому человеку знать и правильно использовать достижения современной химии.
Ключевые слова и словосочетания
Химические явления, или реакции.
Физические явления.
Достижения химии и их правильное использование.
Работа с компьютером
Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока — сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.
Вопросы и задания
Приведите несколько примеров хорошо известных вам химических и физических явлений.
Стальные детали в результате длительного пребывания во влажной атмосфере покрываются ржавчиной. Как называют это явление? К физическим или химическим явлениям вы его отнесёте? Почему?
Почему процессы горения веществ относят к химическим? Приведите примеры практического применения процессов горения.
Назовите вещества, применяемые вами в быту, но не встречающиеся в живой и неживой природе.
Приведите примеры веществ, используемых при создании автомобиля, и химических реакций, протекающих при его эксплуатации.
