Ручаюся, ви не раз помічали що-небудь на зразок того, як мамине срібне кільце з часом темніє. Або як іржавіє цвях. Або як згоряють до золи дерев’яні поліна. Ну а якщо мама не любить срібло, а в походи ви не ніколи не ходили, та як заварюється чайний пакетик в чашці бачили точно.
Що спільного у всіх цих прикладів? А те, що всі вони відносяться до хімічних явищ.
Хімічні явища в побуті
До них відносяться ті, що можна спостерігати в повсякденному житті сучасної людини. Деякі з них зовсім прості і очевидні, будь-хто може спостерігати їх на своїй кухні: наприклад, Заварювання чаю. Нагріті окропом чаїнки змінюють свої властивості, в результаті змінюється і склад води: вона набуває інший колір, смак і властивості. Тобто виходить нова речовина.
Якщо в цей же чай насипати цукор, в результаті хімічної реакції вийде розчин, який знову буде володіти набором нових характеристик. У першу чергу, новим, солодким, смаком.
На прикладі міцної (концентрованої) чайної заварки можете самостійно провести і ще один досвід: освітлити чай за допомогою часточки лимона. Через кислоту, що містяться в лимонному соці, рідина ще раз змінить свій склад.
Які ще явища ви можете спостерігати в побуті? Наприклад, до хімічних явищ належить процес згоряння палива в двигуні.
Якщо спростити, реакцію згоряння палива в двигуні можна описати так: кисень + паливо = вода + вуглекислий газ.
Взагалі в камері двигуна внутрішнього згоряння відбувається кілька реакцій, в яких задіяні паливо (вуглеводні), повітря і іскра запалювання. А точніше, не просто паливо – паливно-повітряна суміш з вуглеводнів, кисню, азоту. Перед запалюванням суміш стискається і нагрівається.
Згоряння суміші відбувається в частки секунди, в підсумку зв’язок між атомами водню і вуглецю руйнується. Завдяки цьому вивільняється велика кількість енергії, яка приводить в рух поршень, а той – колінчастий вал.
Надалі атоми водню і вуглецю з’єднуються з атомами кисню, утворюється вода і вуглекислий газ.
В ідеалі реакція повного згоряння палива повинна виглядати так: CnH2n + 2 + (1,5n + 0,5) O2 = nCO2 + (n + 1) H2O. У реальності ж двигуни внутрішнього згоряння не настільки ефективні. Припустимо, якщо кисню при реакції не вистачає незначно, в результаті реакції утворюється СО. А при більшій нестачі кисню утворюється сажа (С).
Утворення нальоту на металах в результаті окислення (іржа на залозі, патина на міді, потемніння срібла) – теж з категорії побутових хімічних явищ.
Візьмемо залізо для прикладу. Іржавіння (окислення) відбувається під впливом вологи (вологість повітря, прямий контакт з водою). Результатом цього процесу стає гідроксид заліза Fe2O3 (точніше, Fe2O3 * H2O). Ви можете побачити його у вигляді пухкого, шорсткого, оранжевого або червоно коричневого нальоту на поверхні металевих виробів.
Іншим прикладом може послужити зелений наліт (патина) на поверхні виробів з міді та бронзи. Він утворюється з часом під впливом атмосферного кисню і вологості: 2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu2CO5H2 (або CuCO3 * Cu (OH) 2). Отриманий у результаті основний карбонат міді зустрічається і в природі – у вигляді мінералу малахіту.
І ще один приклад повільної окисної реакції металу в побутових умовах – це утворення темного нальоту сульфіду срібла Ag2S на поверхні срібних виробів: прикрас, столових приладів і т. п.
“Відповідальність” за його виникнення несуть частинки сірки, які у вигляді сірководню присутні в повітрі, яким ми з вами дихаємо. Потемніти срібло може і при контакті з сірковмістними харчовими продуктами (яйцями, наприклад). Реакція ж виглядає так: 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O.
Повернемося на кухню. Тут можна розглянути ще кілька цікавих хімічних явищ: утворення накипу в чайнику одне з них.
У побутових умовах немає хімічно чистої води, в ній завжди в різній концентрації розчинені солі металів та інші речовини. Якщо вода насичена солями кальцію і магнію (гідрокарбонатами), її називають жорсткою. Чим вище концентрація солей, тим більше жорсткою є вода.
Коли така вода нагрівається, ці солі піддаються розкладанню на вуглекислий газ і нерозчинний осад (СаСО3 і MgСО3). Ці тверді відкладення ви і можете спостерігати, заглянувши в чайник (а також глянувши на нагрівальні елементи пральних і посудомийних машинок, прасок).
Крім кальцію і магнію (з яких виходить карбонатний накип), у воді також часто присутнє залізо. У ході хімічних реакцій гідролізу та окислення з нього утворюються гідроксиди.
До речі, зібравшись позбутися від накипу в чайнику, ви можете спостерігати ще один приклад цікавої хімії в побуті: з відкладеннями добре справляються звичайний столовий оцет і лимонна кислота. Чайник з розчином оцту / лимонної кислоти і води кип’ятять, після чого накип зникає.
А без іншого хімічного явища не було б смачних маминих пирогів і булочок: мова про Гасіння соди оцтом.
Коли мама гасить соду в ложці оцтом, відбувається ось така реакція: NaHCO3 + CH3COOH = CH3COONa + H2O + CO2. Отриманий в її результаті вуглекислий газ прагне покинути тісто – і тим самим змінює його структуру, робить пористим і пухким.
До речі, можете розповісти мамі, що гасити соду зовсім не обов’язково – вона і так прореагує, коли тісто потрапить у духовку. Реакція, правда, буде проходити трохи гірше, ніж при гасінні соди. Але при температурі від 60 градусів (а краще 200) відбувається розкладання соди на карбонат натрію, воду і все той же вуглекислий газ. Правда, смак готових пирогів і булочок може виявитися гірше.
Список побутових хімічних явищ не менш вражаючий, ніж список таких явищ в природі. Завдяки ним у нас є дороги (виготовлення асфальту – це хімічні явище), будинки (випал цегли), красиві тканини для одягу (фарбування). Якщо задуматися про це, стає чітко зрозуміло, наскільки багатогранна і цікава наука хімія. І скільки користі можна витягти з розуміння її законів.