Признаки химических реакций
Признаки химических реакций — внешние изменения, по которым видно, что образовалось новое вещество: выделение газа, выпадение или растворение осадка, изменение цвета, появление запаха, выделение или поглощение теплоты, появление света. Обычно наблюдают сразу несколько признаков. Каждый из них можно увидеть в виртуальной лаборатории: после опыта там нужно отметить, что вы наблюдали, и записать уравнение реакции.
Физические и химические явления
При физическом явлении меняются форма, размер или агрегатное состояние, но вещество остаётся прежним. При химическом явлении из одних веществ образуются другие, с новым составом и свойствами. Химическое явление и есть химическая реакция.
| Физические явления | Химические явления |
|---|---|
| таяние льда, кипение воды | горение свечи, газа, дерева |
| растворение сахара или соли в воде | ржавление железа |
| измельчение мела в порошок | «шипение» мела или соды в уксусе |
| свечение спирали лампы накаливания | потемнение серебряной ложки |
| намагничивание железа | скисание молока, гниение листьев |
Подсказка (но не строгое правило): после физического явления исходное вещество часто можно вернуть простым способом. Пар при охлаждении снова станет водой, соль из раствора можно получить выпариванием — попробуйте выпарить раствор поваренной соли досуха в лаборатории. А пепел и углекислый газ обратно в дерево уже не собрать.
Признаки химических реакций: таблица
| Признак | Пример реакции | Опыт онлайн |
|---|---|---|
| Выделение газа | Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑ | Водород |
| Выпадение осадка | CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ | Ионы меди |
| Растворение осадка | Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄] | Гидроксид алюминия |
| Изменение цвета | FeCl₃ + 3KSCN → Fe(SCN)₃ + 3KCl | Ионы железа(III) |
| Появление запаха | NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃↑ + H₂O | Свободный режим |
| Выделение теплоты | 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ | Натрий и вода |
| Появление света | C + O₂ → CO₂ — лучина вспыхивает в кислороде | Кислород |
Выделение газа
Пузырьки или «шипение» — самый заметный признак. Какой именно газ выделился, узнают простыми пробами:
- водород — цинк, магний или железо в кислоте. Собранный в пробирку газ у пламени сгорает с хлопком;
- кислород — разложение пероксида водорода с MnO₂: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑. Тлеющая лучина в нём вспыхивает;
- углекислый газ — мрамор или сода в кислоте: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O. Горящая лучина в нём гаснет, а известковая вода мутнеет.
Все три газа можно получить и распознать онлайн: водород, кислород, углекислый газ. Водород и кислород в лаборатории собирают газоотводной трубкой в пробирку над водой.
Выпадение осадка
Осадок — нерастворимое вещество, которое образуется при сливании двух прозрачных растворов. Раствор мутнеет, затем на дно оседают хлопья или кристаллы. По цвету осадка можно узнать вещество:
- голубой Cu(OH)₂ — из медного купороса и щёлочи (опыт);
- белый творожистый AgCl: AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃;
- белый мелкокристаллический BaSO₄: BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl;
- жёлтый AgI — из иодида калия и нитрата серебра (опыт);
- золотисто-жёлтый PbI₂ — опыт «Золотой дождь»: Pb(NO₃)₂ + 2KI → PbI₂↓ + 2KNO₃;
- бурый Fe(OH)₃: FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl.
Обратный признак — растворение осадка. Белый студенистый Al(OH)₃ растворяется в избытке щёлочи, потому что он амфотерный, — это видно в опыте «Гидроксид алюминия». Предсказать, выпадет ли осадок, помогает таблица растворимости. Осадки многих ионов — основа качественных реакций.
Изменение цвета
- роданид калия окрашивает раствор FeCl₃ в кроваво-красный цвет — качественная реакция на Fe³⁺;
- малиновый раствор щёлочи с фенолфталеином обесцвечивается, когда кислота её нейтрализует: NaOH + HCl → NaCl + H₂O — опыт «Нейтрализация»;
- голубой осадок Cu(OH)₂ при нагревании чернеет — образуется CuO: Cu(OH)₂ → CuO + H₂O (опыт);
- железо в синем растворе медного купороса покрывается красным налётом меди, а синий цвет раствора бледнеет: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu (опыт).
Цвет может меняться и без реакции: подкрашенная вода светлеет, если долить в неё чистой воды. О том, как индикаторы меняют окраску в кислой и щелочной среде, — на странице «Индикаторы».
Появление запаха
Запах говорит о том, что образовался летучий газ, которого раньше не было:
- резкий запах аммиака — при нагревании соли аммония со щёлочью: NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃↑ + H₂O. Это качественная реакция на ион аммония;
- запах тухлых яиц — сероводород из сульфида и кислоты: Na₂S + 2HCl → 2NaCl + H₂S↑;
- резкий запах сернистого газа — из сульфита и кислоты: Na₂SO₃ + 2HCl → 2NaCl + SO₂↑ + H₂O;
- бурый газ с резким запахом — оксиды азота над медью в азотной кислоте: Cu + 4HNO₃ (конц.) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O.
В свободном режиме лаборатории нагрейте хлорид аммония с раствором щёлочи — лаборатория сообщит о запахе аммиака. В настоящей лаборатории газы нюхают только «помахиванием» ладонью от пробирки к себе — подробнее в правилах техники безопасности.
Выделение теплоты и света
Почти любая реакция сопровождается тепловым эффектом, но заметить его можно не всегда. Теплота выделяется при горении, нейтрализации, взаимодействии активных металлов с водой и кислотами. Кусочек натрия в воде плавится от собственного тепла, бегает по поверхности и выделяет водород, а фенолфталеин окрашивает образовавшуюся щёлочь в малиновый цвет (опыт «Натрий и вода»). Теплота поглощается, например, при разложении известняка или гидроксида меди(II) — их приходится всё время нагревать.
Свет — признак бурных экзотермических реакций: горение магния (яркая белая вспышка), фосфора, водорода. Тлеющая лучина в кислороде вспыхивает ярким пламенем (опыт), а смесь водорода с воздухом сгорает с хлопком. Сколько теплоты даёт реакция и как это записывают, рассказано на странице «Тепловой эффект реакции».
Условия возникновения и протекания химических реакций
Признаки появятся, только если созданы условия, чтобы реакция началась и продолжалась:
- Соприкосновение веществ. Чем больше площадь контакта, тем быстрее реакция: твёрдые вещества измельчают, соли растворяют в воде. Кусок мрамора растворяется в кислоте медленно, порошок мела — быстро.
- Нагревание до определённой температуры. Одним реакциям оно нужно для начала — спиртовку или лучину поджигают, а дальше они горят сами. Другим — постоянно: известняк разлагается, только пока его прокаливают.
- Катализатор. Без MnO₂ пероксид водорода разлагается медленно, с ним — бурно.
- Свет или электрический ток. Свет нужен для фотосинтеза и разложения бромида серебра на фотоплёнке, ток — для электролиза.
Условия пишут над стрелкой уравнения: t°, кат., hν. Как ими управлять, чтобы ускорить или замедлить реакцию, — на странице «Скорость химической реакции».
Как описать признаки реакции в лабораторной работе
В отчёте признаки записывают в графу «Наблюдения»: что взяли, что добавили, что увидели. Например: «к голубому раствору сульфата меди(II) прилили раствор гидроксида натрия — выпал голубой осадок». В графу «Вывод» — какое вещество получилось и по какому признаку вы это поняли. В готовых опытах лаборатории после реакции тоже нужно отметить наблюдения — газ, осадок, смену окраски, разогрев, запах, налёт на металле — и собрать уравнение из карточек с формулами. Готовые работы с образцами отчётов — в разделе «Лабораторные работы».
Проведите опыт онлайн
Эти опыты есть в виртуальной лаборатории: запустите прямо здесь или откройте на весь экран.
Ионы меди(II)
Щёлочь к раствору медного купороса — голубой осадок гидроксида меди(II).
Ионы железа(III)
Роданид калия окрашивает раствор с ионами Fe³⁺ в кроваво-красный цвет.
Натрий и вода
Натрий в воде с фенолфталеином: плавает, шипит, раствор малиновый.
Получение кислорода
Пероксид водорода с катализатором MnO₂: кислород зажигает тлеющую лучину.
Золотой дождь
Нитрат свинца(II) и иодид калия — «золотой дождь» из кристаллов PbI₂.
Читайте также
- Химические реакции: типы, признаки, примеры
- Типы и классификация химических реакций
- Качественные реакции в химии
- Скорость химической реакции
- Тепловой эффект реакции
- Химия 7 класс: введение в химию — уроки и опыты онлайн
- Химия 8 класс: все темы кратко, опыты и практические работы онлайн
- Опыты по химии онлайн
Частые вопросы
Какие признаки химических реакций бывают?
Выделение газа, выпадение или растворение осадка, изменение цвета, появление запаха, выделение или поглощение теплоты, появление света. Обычно реакцию сопровождают сразу несколько признаков.
Чем химическое явление отличается от физического?
При химическом явлении образуется новое вещество с другим составом и свойствами, например при горении или ржавлении. При физическом вещество остаётся прежним, меняются только форма или агрегатное состояние, как при таянии льда.
Является ли растворение соли в воде химической реакцией?
Нет, в школьном курсе это физическое явление: соль не превращается в новое вещество. Если раствор выпарить, соль снова останется на дне — это можно проверить в виртуальной лаборатории.
Всегда ли выделение газа означает химическую реакцию?
Нет. Пузырьки появляются и при кипении воды, и при открывании газированного напитка — это физические процессы. Чтобы доказать реакцию, газ проверяют: водород сгорает с хлопком, кислород разжигает тлеющую лучину, углекислый газ её гасит.
Какие условия нужны, чтобы началась химическая реакция?
Вещества должны соприкоснуться, а частицы — столкнуться с достаточной энергией. Для этого вещества измельчают или растворяют, нагревают, добавляют катализатор, иногда нужны свет или электрический ток.