Чем отличаются химические явления от физических

Изменения, происходящие с окружающими нас объектами, классифицируются как химические и физические явления. Чтобы научиться распознавать те и другие, необходимо разобраться в самой их сути.

Определение

Химическими называют явления, приводящие к возникновению абсолютно иных веществ из исходных. Примеры: горение щепки, получение кефира из молока, образование крахмала в растениях.

Физическими называют явления, не затрагивающие молекулярную структуру веществ. Примеры: лепка из пластилина, образование инея, лопается шарик.

к содержанию ↑

Сравнение

Таким образом, решающим критерием становится глубина происходящих изменений. Отличие химических явлений от физических состоит в том, что в первом случае исходные вещества полностью разрушаются, а во втором они остаются сами собой. Иными словами, химические процессы приводят к более кардинальным изменениям, ведь они протекают на молекулярном уровне.

Подобные реакции могут происходить при непосредственном контакте веществ в отсутствие дополнительных факторов, а также под действием электричества, световых волн, при нагревании или участии катализаторов. На выходе получаются вещества с новым составом и свойствами. К примеру, ржавчина, в которую на воздухе под воздействием влаги преобразуется слой железного листа, –это вещество совсем с другими характеристиками, чем само железо.

О том, что произошло химическое превращение, свидетельствуют определенные признаки. В одном случае меняется вкус (как у капусты после квашения), в другом – цвет (посинение крахмального раствора при добавлении в него капли йода), в третьем – выделяется газ (взаимодействие соды и уксуса). Может также образоваться осадок, появиться особый запах или произойти выработка тепла.

В чем разница между химическими и физическими явлениями? В том, что последние, осуществляясь без разрушения молекул, влекут за собой изменения иного характера. Например, наблюдается переход в какое-то другое агрегатное состояние (твердый шоколад в ладони тает). Меняться могут форма (раскатывание теста), размеры (уменьшение длины проводов в мороз), положение в пространстве (падение мяча). Но химический состав во всех случаях остается прежним.

к содержанию ↑

Таблица

Химические явления	Явления физической природы
Разрушение исходных веществ	Молекулярный состав не затрагивается
Получение других веществ с присущими им свойствами	В результате новые вещества не образуются
Признаки: выработка тепла, выделение газа, появление осадка, изменение таких характеристик, как вкус, цвет, запах	Могут меняться: размеры, форма, положение в пространстве, агрегатное состояние

Ответьте на вопрос. Чем физические явления отличаются от химиче ских?

Помню, как в школе на уроке химии, я впервые услышал про химические и физические явления. Эта информация меня очень заинтересовала, и я решил для себя разобраться в чем разница между этими понятиями. Возможно, именно эта тема повлияла на то, что я начал изучать химию и поступил на химический факультет. Как бы там ни было, эти явления стали для меня одним из самых больших открытий.

Физические явления

Физические явления — это процессы, при которых исходное вещество не превращается в другое. Это вещество может поменять агрегатное состояние, например: стать из жидкости газом, или изменить форму, но ее структурная формула останется той же. Например, вода в реке, может при похолодании стать льдом или испарится, но это — та же вода. При ковке металла заготовка растягивается, скручивается, но это тоже железо.

Химические явления и их отличие от физических

Химические явления — это процессы, при которых исходное вещество превращается в другое. Таким образом изменяется структурная формула вещества, количество и разновидность атомов элемента. Если на мгновение забыть, что алхимия невозможна, тогда химическое явление можно назвать алхимией, ведь одно вещество превращается в другое. Примером химического явления может быть горение любого вещества, ведь при горении соединение окисляется кислородом. Дерево или целлюлоза с формулой (C6h20O5)n горит, образовывая углекислый газ (СО2) и воду (Н2О). Таким образом, наше исходное вещество целлюлоза поменяло свою структурную формулу, а значит это — химическое явление. Для химических явлений характерно:

1. Появление осадка.
   
2. Изменение цвета.
   
3. Выделение газа.
   
4. Поглощение или выделение теплоты.

Таким образом если оставить ножик под дождем, он покроется ржавчиной и это — химическое явление, ведь чистое железо (Fe) превратится в оксид железа (Fe₂O₃). Наш ножик из стального цвета станет коричневым, а это один из признаков химического явления.

Без химических явлений не существовало бы нашей Вселенной, ведь сама Земля образовалась вследствие миллиардов сложных реакций. И в нашем организме ежесекундно протекают сотни химических явлений, будь то расщепление жиров, или переваривание пищи.

Чем химическое явление отличается от физического

Не секрет, что вокруг нас постоянно происходит множество химических процессов и физических явлений, над которыми мы даже не задумываемся. Все в школе изучали физику, химию. Однако далеко не каждый может внятно ответить на вопрос: чем же отличается физическое и химическое явление? Где можно провести ту самую грань? Что в них общего? Что собой представляет пар горячего чайника, а что такое кефир? Эти вопросы мы попробуем разложить по полочкам.

Химический процесс или химическое явление?

Чтобы ответить на заглавный вопрос, нужно сначала понимать суть обоих явлений. Начнём с химических явлений.
Химические процессы представляют собой перемещение молекул и атомов, относительно одного объекта или вещества. Другими словами – разрушается первичная структура вещества объёкта или вещи, а после этого молекулы и атомы соединяются в другую структуру, образуя что-то новое. При этом образовавшееся вещество может обладать совершенно иными, отличными от первичного объекта свойствами.

Химическое явление – это совокупность химических процессов, приводящих к изменениям в атомной и молекулярной структуре вещество под воздействием разных факторов.

Химическое явление — горение спички

Хороший пример – скисшее молоко. Кефир обладает уже совсем иными свойствами (вкус, структура, набор микроэлементов и макроэлементов, разный состав витаминов и других веществ), притом, что получался из молока. Оно изменяет свою структуру при контакте с кислородом и повышенной температурой. Правда стоит отметить, что процесс занимает определённое время, ведь скисшее молоко сразу пить не рекомендуется – это довольно вредно для здоровья.

Скисшее молоко

Физические процессы и явления

С физическими явлениями и процессами дело обстоит немного иначе. Здесь структура молекулярных соединений не меняет свою суть. Атомы находятся в тех же молекулах, что и были до действия нужных факторов. Может меняться состояние вещества (вода испарятся или замерзает), однако при восстановлении первичных условий вещество снова вернётся в своё начальное состояние с соответствующими свойствами. Нужно лишь восстановить первичные условия для вещества – лёд растопить, пар – охладить.

Изменения при физическом явлении касаются лишь агрегатного состояния вещества. Тесто приобретает во время лепки другую форму, с комка пластилина делают фигурки разных размеров: длинны, веса, объёма. Но структура пластилина, как вещества, остаётся прежней. Вот когда тесно в форме пирога помещают в духовку, то под действием высоких температур и прошествии определённого времени, оно приобретает другие свойства, становиться другим веществом со структурой, кардинально отличающейся от первичного состояния. Это уже химическое явление.

В чём разница между химическими и физическими явлениями?

Несмотря на вышесказанное, химические и физические процессы имеют также общие черты. Спорным вопросом и хорошим примером здесь есть вода. Ведь она меняет своё состояние от условий окружающей среды. Ведь при температуре выше нуля градусов по Цельсию она находится в жидком состоянии. При существенном повышении температуры – испаряется. Если температура ниже – замерзает. Однако каково состояния воды считать отправным? По сути, меняется структура молекулярных соединений, но атомы остаются на своих местах. То есть явление физическое, но с химическими признаками.

Немножко подытожим различия этих двух явлений, ответив на заглавный вопрос:

• Химические явления порождают новые вещества, физические – новые состояния.
• Химические процессы разрушают структуру молекул и заново соединяют атомы, физические процессы не меняют сути в молекулярной структуре вещества, даже преображаясь в другое состояние, молекула остаётся первичной.
• Физические явления для вещества более поверхностны, химические – более глубинны.
• Физические явления обратимы при определённых условиях, химические – в большинстве нет.

Вывод

Таким образом, мы выделили основные отличия физических явлений от химических. Следует помнить, что химические реакции протекают, связано с физическими процессами и влияниями. Поэтому эти два процесса также тесно связаны между собой. И при всех отличиях химические явления не могут происходить без физического воздействия.

Чем физические явления отличаются от химических? Физические и химические явления: примеры

Часто от многих людей, которые обсуждают тот или иной процесс, можно услышать слова: «Это физика!» или «Это химия!» Действительно, практически все явления в природе, в быту и в космосе, с которыми встречается человек в течение своей жизни, можно отнести к одной из этих наук. Интересно разобраться, чем физические явления отличаются от химических.

Прежде чем отвечать на вопрос, чем физические явления отличаются от химических, необходимо разобраться, какие объекты и процессы исследует каждая из этих наук. Начнем с физики.

С древнегреческого языка слово «fisis» переводится, как «природа». То есть, физика — это наука о природе, которая изучает свойства объектов, их поведение в различных условиях, преобразования между их состояниями. Цель физики заключается в определении законов, которые регулируют происходящие природные процессы. Для этой науки не важно, из чего состоит изучаемый объект, и каков его химический состав, для нее важно лишь, как будет себя вести объект, если воздействовать на него теплом, механической силой, давлением и так далее.

Наука химия

В отличие от физики, химия является наукой, изучающей структуру, состав и свойства материи, а также ее изменение в результате химических реакций. То есть, объектом изучения химии является химический состав и его изменение в ходе определенного процесса.

Химия, как и физика, имеет множество разделов, каждый из которых изучает определенный класс химических веществ, например, органическая и неорганическая, био- и электрохимия. На достижения этой науки опираются исследования в медицине, биологии, геологии и даже астрономии.

Интересно отметить, что химия, как наука, не признавалась древнегреческими философами из-за ее ориентированности на эксперимент, а также из-за псевдонаучных знаний, которые ее окружали (напомним, что современная химия «родилась» из алхимии). Только с эпохи Возрождения и во многом благодаря работам английского химика, физика и философа Роберта Бойля химию стали воспринимать как полноценную науку.

Примеры физических явлений

Можно привести огромное число примеров, которые подчиняются физическим законам. Например, каждый школьник знает уже в 5 классе физическое явление — движение автомобиля по дороге. При этом не важно, из чего состоит этот автомобиль, откуда он берет энергию, чтобы двигаться, важно лишь то, что он перемещается в пространстве (по дороге) вдоль некоторой траектории с определенной скоростью. Более того, процессы разгона и торможения автомобиля также являются физическими. Движением автомобиля и других твердых тел занимается раздел физики «Механика».

Еще один всем известный пример физических явлений — таяние льда. Лед, будучи твердым состоянием воды, при атмосферном давлении может сколь угодно долго существовать при температурах ниже 0 ^oC, но, если температуру окружающей среды увеличить хотя бы на долю градуса, либо, если льду непосредственно передать тепло, например, взяв его в руку, то он начнет таять. Этот процесс, который идет с поглощением тепла и изменением агрегатного состояния материи, является исключительно физическим явлением.

Другими примерами физических явлений являются плавание тел в жидкостях, вращение планет по своим орбитам, электромагнитное излучение тел, преломление света при переходе через границу двух разных прозрачных сред, полет снаряда, растворение сахара в воде и другие.

Примеры химических явлений

Как было сказано выше, любые процессы, которые происходят с изменением химического состава тел, принимающих в них участие, изучаются химией. Если возвращаться к примеру с автомобилем, то можно сказать, что процесс сжигания топлива в его двигателе является ярким примером химического явления, поскольку в результате него углеводороды, взаимодействуя с кислородом, приводят к образованию совершенно других продуктов сгорания, основными из которых являются вода и углекислый газ.

К еще одному из ярких примеров рассматриваемого класса явлений относится процесс фотосинтеза в зеленых растениях. Изначально они располагают водой, углекислым газом и солнечным светом, после же завершения фотосинтеза исходных реагентов уже нет, а на их месте образуются глюкоза и кислород.

В общем случае можно говорить, что любой живой организм представляет собой настоящий химический реактор, поскольку в нем происходят огромное количество преобразовательных процессов, например, распад аминокислот и образование из них новых протеинов, перевод углеводородов в энергию для мышечных волокон, процесс дыхания человека, при котором гемоглобин связывает кислород, и многие другие.

Одним из удивительных примеров химических явлений в природе признано холодное свечение светлячков, которое является результатом окисления специального вещества — люциферина.

В технической сфере примером химических процессов является изготовление красителей для одежды и продуктов питания.

Отличия

Чем физические явления отличаются от химических? Ответ на этот вопрос можно понять, если проанализировать приведенную выше информацию об объектах изучения физики и химии. Основным отличием между ними является изменение химического состава рассматриваемого объекта, наличие которого свидетельствует о преобразованиях в нем, в случае же неизменных химических свойствах тела говорят о физическом явлении. Важно не путать перемену в химическом составе и изменение структуры, под которой понимается пространственное расположение атомов и молекул, образующих тела.

Обратимость физических и необратимость химических явлений

В некоторых источниках, при ответе на вопрос, чем физические явления отличаются от химических, можно встретить информацию о том, что физические явления являются обратимыми, а химические — нет, однако, это не совсем верно.

Направление любого процесса можно определить, используя законы термодинамики. Эти законы говорят, что всякий процесс может идти самопроизвольно только в случае уменьшения его энергии Гиббса (уменьшении внутренней энергии и увеличении энтропии). Однако, этот процесс всегда можно обратить вспять, если использовать внешний источник энергии. Для примера скажем, что недавно ученые открыли обратный фотосинтезу процесс, который является химическим явлением.

Процесс горения

Этот вопрос был специально вынесен в отдельный пункт, поскольку многие люди считают горение химическим явлением, но это не верно. Однако, считать процесс горения физическим явлением, тоже будет неправильно.

Распространенное явление горения (костер, сгорание топлива в двигателе, газовая конфорка или горелка и т. д.) — это сложный физико-химический процесс. С одной стороны, он описывается цепью химических реакций окисления, но с другой стороны, в результате этого процесса происходит сильное тепловое и световое электромагнитное излучение, а это уже область физики.

Где находится граница между физикой и химией?

Физика и химия — это две разные науки, которые обладают различными методами исследования, при этом физика может быть как теоретической, так и практической, химия же является, в основном, практической наукой. Однако, в некоторых областях эти науки соприкасаются настолько близко, что граница между ними размывается. Ниже приводятся примеры научных отраслей, в которых трудно определить, «где физика, а где химия»:

• квантовая механика;
• ядерная физика;
• кристаллография;
• материаловедение;
• нанотехнологии.

Как видно из списка, физика и химия тесно пересекаются, когда рассматриваемые явления имеют атомный масштаб. Такие процессы принято называть физико-химическими. Любопытно отметить, что единственным человеком, который получил Нобелевскую премию по химии и физике одновременно, является Мария Склодовская-Кюри.