Химия

PDF

      VII КЛАСС

      ВВЕДЕНИЕ

      Вы, конечно, слышали о важной и интересной науке — химии, к изучению которой приступаете.
      Химия — одна из наук о природе. Вместе с другими науками химия изучает окружающий нас мир и помогает преобразовывать его.
      Для развития народного хозяйства нашей страны химия имеет огромное значение. Чтобы производить машины, нужен металл. Залежей руд различных металлов в природе очень много. Разведкой и изучением их занимается геология. Из руды можно получить металл. Как это сделать? На этот вопрос отвечает химия.
      Для повышения урожайности наших полей нужны минеральные удобрения. Для защиты культурных растений от вредителей и болезней, для уничтожения сорняков применяют различные ядохимикаты. Все эти вещества производят на химических заводах.
      Многие природные материалы можно переработать в сотни разнообразных новых продуктов. Из каменного угля, нефти, газа получают каучук, краски, лекарства, взрывчатые вещества. Ценные удобрения получают, используя в качестве сырья воду и воздух.
      Для дальнейшего развития техники нужны всё более совершенные машины. Чтобы создать их, необходимы новые материалы. Из природного сырья химики получают разнообразные пластические массы, из которых делают детали машин и оборудование для химических заводов, водопроводные трубы, посуду и многие предметы домашнего обихода.
      Из продуктов переработки древесины и каменного угля изготовляют прочные красивые ткани для одежды. Всё это стало возможным только благодаря химии.
      С каждым днём химия открывает перед нами всё больше возможностей для получения новых материалов, которые применяют в промышленности, сельском хозяйстве и в быту. Химия —• наука замечательных перспектив. Без химии было бы невозможно дальнейшее развитие народного хозяйства. Вот почему Коммунистическая партия Советского Союза и Советское правительство так заботятся о развитии химии и многих отраслей промышленности, связанных с ней.
      Химия помогла нам объяснить многие явления природы, которые когда-то казались людям таинственными и загадочными.
      Что такое огонь? Что происходит с деревом и углем, когда они горят? Почему ржавеет железо и что надо сделать, чтобы предохранить его от ржавления?
      На эти и многие другие вопросы также отвечает химия. Чтобы правильно и сознательно управлять сложными химическими превращениями, надо знать основы химии.
      Изучая химию, вы узнаете много интересного и полезного о свойствах веществ и их разнообразных превращениях, научитесь делать всевозможные химические опыты.
      С химией вы встретитесь дома и на производстве, в сельском хозяйстве и в школьной мастерской. Знания по химии понадобятся вам для лучшего усвоения других наук — физики, биологии, а в будущей практической деятельности помогут овладеть избранной вами специальностью.
      Бережно накапливайте знания, внимательно наблюдайте за явлениями, происходящими в природе и на производстве! И перед вами раскроется неисчерпаемо богатый мир химических превращений.
     
      ГЛАВА I
      ВЕЩЕСТВА И ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
     
      § 1. Что изучает химия?
     
      Окружающие нас предметы представляют собой физические тела. Они могут быть сходны друг с другом или отличаться по форме, размерам, массе и другим признакам.
      Сходство или различие между физическими телами зависит и от материалов, из которых они изготовлены. Стеклянные стаканы, бутылки и листы стекла в окне различны по форме и величине, но сходны в том, что все они сделаны из одного материала — стекла (рис. 1). Одинаковые по форме предметы, например трубы, детали машин и механизмов, могут быть изготовлены из различных материалов: алюминия, меди, чугуна, пластических масс (рис. 2). Различная по внешнему виду домашняя посуда сделана из разнообразных материалов: стекла, фарфора, алюминия и других.
      То, из чего состоит физическое тело, называется веществом.
      Железо, алюминий, стекло, пластмассы, вода, известь, медный купорос, сода и т. д. — всё это различные вещества. Все вещества невозможно перечислить, их известно в настоящее время свыше двух миллионов. С каждым днём химики создают новые вещества. До недавнего времени мы почти не знали пластических масс, а сейчас их широко применяют почти во всех областях народного хозяйства.
      Разнообразные вещества находятся в природе. Из них на заводах и в химических лабораториях можно получить многочисленные новые вещества, в том числе и такие, которых в природе нет. Из одного и того же вещества можно изготовить разнообразные предметы. Но химия изучает не форму и не размеры этих предметов, а вещества, из которых состоят тела природы и предметы, создаваемые людьми.
     
      Вопросы и упражнения
      1. Что называется веществом?
      2. Перечислите важнейшие вещества, которыми вы пользуетесь в домашних условиях. Какие предметы из пластических масс имеются в вашем пользовании?
      3. Какие вещества используют в колхозе (совхозе) и на пришкольном участке для повышения урожайности и для борьбы с вредителями растений?
     
      § 2. Молекулярное строение веществ
     
      Из физики вы знаете, что многие вещества состоят из молекул. Молекула — мельчайшая частица вещества.
      Молекулы очень малы по размерам и по массе, их нельзя видеть даже в самые сильные микроскопы, только с помощью электронного микроскопа можно наблюдать отдельные молекулы некоторых веществ.
      Даже самые небольшие количества вещества содержат огромное число молекул. В 1 г воды, например, содержится 33 000 000 000 000 000 000 000, или 33 х 10 в 21ст., молекул. Это настолько большое число, что, если отсчитывать каждую секунду по 1000 молекул, пришлось бы потратить на это около 1000 млрд. лет.
      Вещество по внешнему виду нам кажется сплошным, на самом же деле между молекулами имеются промежутки, которые могут увеличиваться или уменьшаться. Изменением расстояний между молекулами объясняется расшире-6
      ние тел при нагревании и сжатие их при охлаждении. Наблюдать расширение при нагревании можно на следующем простом опыте (рис. 3): в колбе находится вода, налитая до самой пробки. В пробку вставлена длинная стеклянная трубка. Если осторожно нагревать колбу, объём воды увеличивается и она поднимается по трубке. При остывании уровень воды в трубке понижается.
      Между молекулами действуют силы притяжения и отталкивания. У разных веществ силы притяжения и отталкивания между молекулами неодинаковы. Так, например, во многих твёрдых веществах молекулы прочно удерживаются и не разлетаются, значит, силы притяжения больше сил отталкивания. Наоборот, если притяжение слабее отталкивания, молекулы удаляются друг от друга на значительные расстояния. Это характерно для газообразных веществ.
      Молекулы находятся в постоянном движении. Скорость движения молекул различных веществ неодинакова. Чем
      Рис. 4. Пары брома быстрей распространяются в цилиндре с водородом (справа), чем в цилиндре с воздухом (слева).
      меньше весит молекула, тем с большей скоростью она движется. Это можно наблюдать иа таком опыте. В два маленьких фарфоровых тигля налиты по нескольку капель легко испаряющейся жидкости — брома. (Пары брома тёмно-красного цвета и поэтому хорошо заметны.) Тигли накрыты большими стеклянными цилиндрами (рис. 4). В одном из них находится воздух, в другом — самый лёгкий из газов — водород.
      Молекулы газов движутся, поэтому пары брома перемешиваются с воздухом и водородом. Но так как скорость движения молекул водорода примерно в 4 раза больше, чем молекул газов, составляющих воздух, то пары брома раньше доходят до верха в том цилиндре, где находится водород. В данном случае происходит диффузия, т. е. самопроизвольное перемешивание веществ вследствие движения их мельчайших частиц.
      Скорость движения молекул возрастает с повышением температуры. При нагревании все тела расширяются; это значит, что при более высокой температуре молекулы движутся быстрее, сильнее отталкивают друг друга и расстояния между ними увеличиваются. Например, если нагреть твёрдое вещество до температуры плавления, силы притяжения между частицами настолько ослабевают, что вещество переходит из твёрдого в жидкое состояние. В жидкостях молекулы менее прочно удерживаются, легче отрываются друг от друга, поэтому многие жидкие вещества испаряются даже при низких температурах. Испарение жидкости усиливается при повышении температуры.
      Все молекулы данного вещества одинаковы, но отличаются от молекул других веществ по весу, размерам и многим другим признакам.
      Более подробно о строении веществ вы узнаете при дальнейшем изучении химии.
     
      Задание для самостоятельной работы
      Проделайте дома следующий опыт: на дно стеклянной банки положите 2—3 куска сахару и осторожно налейте полную банку холодной воды. Попробуйте воду, имеет ли она сладкий вкус. Оставьте банку спокойно стоять, закрыв сверху какой-нибудь крышкой от пыли. Попробуйте воду из банки на следующий день. Для этого осторожно, не взбалтывая, зачерпните чайной ложкой немного жидкости сверху. Появился ли сладкий вкус? Оставьте банку с раствором ещё на один день. Через какое время вода в верхнем слое станет сладкой? Чем это можно объяснить?
     
      Вопросы и упражнения
      1. С помощью каких опытов можно доказать, что вещества состоят из мельчайших частиц?
      2. Как доказать, что молекулы находятся в движении?
      3. Что такое диффузия? Приведите примеры. Не приходилось ли вам наблюдать диффузию где-либо в природе или в вашей практической деятельности?
      4. Объясните, что происходит при: а) испарении воды, оставленной на открытом воздухе, б) распространении запаха пролитого бензина или другого пахнущего вещества.
     
      § 3. Свойства веществ
     
      Если сравнить различные вещества друг с другом, то легко обнаружить, что каждое вещество имеет определённые признаки, по которым его можно отличить от других веществ или установить сходство с ними.
      Знакомая вам медь — твёрдое вещество красноватого цвета. Медные предметы тонут в воде, следовательно, медь тяжелее воды. Удельный вес меди 8,9. При ударе молотком по куску медной проволоки она не крошится, а расплющивается, значит, медь обладает ковкостью. Из меди делают электрические провода, так как она хорошо проводит электрический ток.
      Алюминий — тоже твёрдое вещество, но он имеет серебристый цвет. Он тяжелее воды, но легче меди; как и медь, алюминий обладает ковкостью, способен проводить электрический ток. Алюминий и медь непрозрачны, не растворяются в воде.
      Чистая вода — прозрачная жидкость без цвета, без вкуса и без запаха. Бензин и спирт тоже бесцветные жидкости, но их легко отличить от воды и друг от друга по характерному запаху. Кроме того, вода не горит, а спирт и бензин — горючие вещества.
      Сахар и поваренная соль — твёрдые вещества белого цвета. Они тяжелее воды, но растворяются в ней и придают воде сладкий или солёный вкус. Эти вещества не куются, как медь и алюминий, — они хрупки.
      В отличие от всех названных веществ кислород, содержащийся в воздухе, представляет собой бесцветный газ.
      Признаки, по которым можно отличить одни вещества от других или установить сходство между | ними, называются свойствами веществ.
      К свойствам веществ относятся: физическое состояние (твёрдое, жидкое, газообразное), цвет, блеск, запах, твёрдость, теплопроводность и электропроводность, горючесть и многие другие. Свойства характеризуются также такими физическими величинами, как удельный вес, температура кипения и плавления веществ.
      Сходство и различие в свойствах веществ зависят от свойств молекул, из которых они состоят. Некоторые свойства легко установить по внешнему виду вещества. Для выяснения других свойств нужно произвести испытания.
      Чтобы определить запах вещества, нужно его понюхать. Однако нюхать незнакомые вещества нужно очень осторожно (рис. 5). Некоторые из них, например нашатырный спирт, обладают очень резким запахом. Пары многих веществ ядовиты.
      Незнакомые вещества нельзя пробовать на вкус: они могут оказаться ядовитыми. Некоторые вещества вредно действуют на кожу, вызывают ожоги и язвы.
      С помощью органов чувств можно только приблизительно судить о некоторых свойствах веществ. Для более точных определений используют измерительные приборы.
      Чтобы найти, во сколько раз медь тяжелее алюминия, нужно определить их удельные веса. С некоторыми способами определения удельного веса твёрдых тел вы знакомы из курса физики. Удельный вес жидкостей определяют ареометром (рис. 7). Температуру кипения жидкостей устанавливают термометром. Прибор, изображённый на рисунке 6, служит, например, для определения температуры кипения воды. При давлении в 1 ат вода кипит при 100° С. Термо
      метром можно определить также температуру плавления многих веществ. Так, температуру плавления льда можно установить, если погрузить шарик термометра в тающий лёд; она равна 0°С.
      Если вещества плавятся при очень высокой температуре, как например железо и другие металлы, то для определения её используют другие приборы.
      Некоторые вещества совсем не плавятся, например древесина при нагревании не переходит в жидкое состояние, а разрушается и обугливается. Так же ведут себя при нагревании сахар, крахмал, резина. Такие вещества температуры плавления не имеют. Физическое состояние, цвет, твёрдость, удельный вес, температура кипения относятся к физическим свойствам веществ. Горючесть, разрушаемость при нагревании и другие признаки характеризуют их химические свойства.
     
      Вопросы и упражнения
      1. Что называется свойствами веществ?
      2. По каким свойствам можно отличить поваренную соль от мела; керосин от воды? Какие свойства у этих веществ общие?
      3. Перечислите известные вам свойства стекла, древесного угля, железа.
      4. Назовите два известных вам газообразных вещества.
      5. Как можно определить температуру кипения жидкости?
      6. Какое правило нужно соблюдать при определении запаха незнакомого вещества?
     
      ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ
     
      Работа № 1. Приёмы обращения с лабораторным оборудованием
     
      Задание. Прежде чем выполнять какие-либо химические опыты, внимательно изучите следующие правила и строго соблюдайте их при работе.
      Общие правила работы в химической лаборатории
      1. Содержите рабочее место в чистоте.
      2. Не разливайте на стол жидкости и не рассыпайте сухие вещества. Случайно пролитые или рассыпанные реактивы немедленно удаляйте по указанию учителя.
      3. Не пробуйте вещества на вкус. В лаборатории категорически запрещается принимать пищу и пить воду из химической посуды.
      4. Осторожно знакомьтесь с запахом веществ, соблюдая правила (стр. 10 и рис. 5).
      5. Будьте осторожны в обращении с реактивами, следите за тем, чтобы они не попадали на кожу рук и на одежду.
      6. Не оставляйте открытыми склянки с жидкостями и банки с сухими реактивами.
      7. Осторожно обращайтесь с огнём. Вспыхнувшую жидкость гасите, засыпая её песком, накрывая тряпкой или полотенцем.
      8. Не наклоняйтесь близко к кипящей жидкости — брызги могут попасть в лицо.
      9. При порезах или ожогах для оказания первой помощи пользуйтесь школьной аптечкой.
      10. Не оставляйте на рабочих местах грязную посуду с остатками веществ.
     
      А. Приёмы обращения со спиртовой лампочкой
      1. Рассмотрите устройство спиртовой лампочки и уясните назначение отдельных частей. Зарисуйте лампочку в тетради.
      2. Пользуясь воронкой, налейте в лампочку спирт, слегка смочите им наружный конец фитиля, поставьте втулку с фитилём на место и закройте колпачком.
      3. Сняв колпачок, зажгите фитиль, наблюдайте горение, затем накройте пламя колпачком, чтобы погасить его.
      Помните! а) Переносить горящую лампочку с одного стола на другой запрещается.
      б) Гасить пламя можно только колпачком, дуть на него нельзя.
      в) Зажигать одну лампочку от другой можно только горящей лучинкой или спичкой.
     
      Б. Приёмы нагревания
      Внимательно прочитайте следующие указания и затем
      выполните опыт.
      1. У спиртовой лампочки пламени. В этой части пламени следует держать нагреваемый предмет.
      2. Стеклянные пробирки с жидкостями и сухими веществами можно нагревать непосредственно в пламени (на голом огне). Лучше всего держать пробирку специальной держалкой или держалкой, сделанной из согнутой в несколько раз полоски бумаги (рис. 10).
      3. При нагревании пробирки с веществом её сначала слегка обогревают всю, а затем греют в нужном месте, не вынимая из пламени.
      Помните! а) При нагревании жидкости в открытой пробирке отверстие её следует направлять в сторону от себя и своих товарищей. Кипящая жидкость может быть выброшена из пробирки.
      б) Нельзя нагревать пробирку в том месте, где находится уровень жидкости.
      в) Нельзя прикасаться нагретой пробиркой к фитилю лампочки: фитиль холодный и пробирка может треснуть.
      г) Не следует нагревать в пробирке большие количества веществ. Жидкости можно наливать не более г/3 объёма пробирки.
      д) После окончания нагревания немедленно погасить пламя.
      е) Нагретый предмет нельзя класть на стол. Нагретую пробирку с жидкостью нужно поставить в деревянный штатив для пробирок. Нагретую пробирку с твёрдым веществом можно положить на асбестированную сетку.
      Опыт. Усвоив изложенные выше правила, нагрейте в пробирке чистую воду до кипения (рис. 10). Зарисуйте прибор.
     
      В. Приёмы обращения с металлическим лабораторным штативом
      1. Рассмотрите устройство лабораторного штатива, разберите его и вновь соберите. Уясните назначение частей штатива (рис. 12). Зарисуйте штатив, указав названия его частей.
      Прежде чем делать опыт, внимательно рассмотрите рисунок 13. Какую часть пробирки нужно закреплять в зажиме штатива? В какой части пламени спиртовой лампочки находится дно пробирки? Не раздавите пробирку при завинчивании зажима.
      2. Поместите в зажим штатива пробирку с небольшим количеством сахара и нагрейте. Соблюдайте правила нагревания. Наблюдайте изменения, происходящие с сахаром при нагревании. Зарисуйте прибор.
     
      Г. Приёмы обращения со стеклянной химической посудой
      Ознакомьтесь с выданной вам стеклянной посудой и усвойте следующие правила обращения с ней.
      1. Стеклянная химическая посуда имеет тонкие стенки и при неосторожном обращении легко разбивается. Не ставьте химическую посуду (колбы, стаканы) на грязный стол, особенно если на нём
      есть песок. Небольшая песчинка может оставить царапину на стенке сосуда, и тогда при нагревании он треснет.
      2. Не ставьте на холодные поверхности нагретую посуду. Лучше всего нагретую посуду ставить на лист асбеста или асбестированную сетку.
      3. Мыть стеклянную посуду следует горячей водой с мылом, мыльным порошком, содой. Внутреннюю поверхность посуды моют мягкими ёршиками (рис. 15). После мытья посуду хорошо прополаскивают чистой водой. По поверхности чисто вымытой посуды вода стекает равномерно, не образуя капель.
      4. Для хранения растворов, сухих веществ и для других целей применяют толстостенную стеклянную посуду. В толстостенной посуде нельзя ничего нагревать, нельзя наливать в неё горячие жидкости.
      5. Для отмеривания определённых объёмов жидкостей пользуются мерной посудой. В мерной посуде нагревать ничего нельзя.
     
      Д. Собирание простого прибора для получения газов
      Зарисуйте прибор в тетради.
      Указания для сборки прибора
      а) Стеклянную трубочку следует вставить в отверстие пробки вращательным движением, держа трубку рукой у самого конца. Если пробка резиновая, стеклянную трубку смочить водой.
      б) Резиновую трубку надевают на стеклянную вращательным движением, держа стеклянную трубку у самого конца в левой руке.
      в) Проверьте, «держит» ли изготовленный прибор (проверка на герметичность). Для этого конец газоотводной трубки опустите в стакан с водой и пробирку согрейте рукой. Пробулькивание пузырьков воздуха показывает, что прибор «держит». Чем это объясняется? Для чего нужно такое испытание прибора? Что нужно делать, если при испытании пузырьки газа не пробулькивают через жидкость? Придумайте ещё какой-нибудь способ испытания приборов на герметичность.
     
      § 4. Чистые вещества и смеси
     
      Если с помощью лупы внимательно рассмотреть кусок природного камня — гранита, то можно увидеть, что он состоит из нескольких различных веществ: бесцветных или окрашенных зёрнышек кварца, блестящих чешуек слюды и белых или розоватых кусочков полевого шпата. Эти три вещества отличаются друг от друга не только по цвету, но и по другим свойствам: кварц очень твёрдый, при царапании стальной иглой на нём не остаётся следов, слюда и полевой шпат более мягкие. Следовательно, гранит не однороден, он представляет собой смесь различных по свойствам веществ.
      Смеси различных веществ можно приготовить искусственным путём. Если к поваренной соли прибавить мел и тщательно растереть в ступке, то в полученном белом порошке только под микроскопом можно обнаружить крупинки мела и поваренной соли. Наличие этих двух веществ в смеси можно доказать, бросив немного её в воду и размешав палочкой. Нерастворимый в воде мел делает её мутной, а растворимая поваренная соль придаёт воде солёный вкус.
      Мел и поваренная соль образованы различными молекулами, которые в смеси этих веществ сохраняют свои свойства. Все молекулы поваренной соли одинаковы, но отличаются по свойствам от молекул, образующих мел.
      Вещества, состоящие из одинаковых молекул, называются чистыми.
      Только чистые вещества имеют постоянные свойства: они плавятся и кипят при определённой температуре, имеют определённый удельный вес. Например, чистый спирт кипит при температуре 78° С (при давлении 760 мм рт. ст.), удельный вес его при 15° С равен 0,78.
      Температуру кипения 100°С (при давлении 760 мм рт. ст.) имеет только чистая вода. Если в воде растворить, например, поваренную соль, то полученный раствор будет кипеть уже при более высокой температуре.
      В природе вещества редко бывают чистыми. Обычно они представляют собой смеси и растворы веществ, образован
      ные различными молекулами. Так, природная вода всегда содержит растворённые в ней примеси. Некоторые из них при кипячении воды образуют накипь на стенках сосудов. В природной воде могут нахо-
      диться также мелкие частички глины, придающие воде мутный вид. К природным смесям относится также почва. Она состоит из многих веществ, образованных различными молекулами.
      Иногда по внешнему виду трудно отличить смесь от чистого вещества, так как она кажется совершенно однородной. Например, молоко на вид однородно, но под микроскопом можно увидеть мелкие капельки жира, плавающие в жидкости (рис. 17). При длительном спокойном стоянии молока лёгкие капли жира всплывают на поверхность и образуют сливки.
      Чем больше примесей содержит данное вещество, тем сильнее оно отличается по свойствам от чистого. Если свойства чистого вещества (например, температура кипения, удельный вес и другие) нам известны, то можно установить, будет ли чистым вещество, взятое для изучения. Для этого нужно определить температуру кипения или плавления, удельный вес или какие-либо другие свойства изучаемого вещества и сравнить их с известными свойствами чистого вещества.
      Свойства чистых веществ определены опытным путём и описаны в специальных справочных таблицах.
     
      Вопросы и упражнения
      1. Какие вещества называются чистыми?
      2. Что такое смесь?
      3. Почему свойства смесей отличаются от свойств чистых веществ?
      4. Приведите примеры известных вам смесей.
     
      § 5. Очистка веществ
     
      Посторонние примеси затрудняют изучение свойств веществ. Поэтому для практического использования многих веществ необходимо освободить их от примесей, т. е. про-
      извести очистку или выделить чистое Разделение смесей основано на различии свойств входящих в них веществ.
      Для очистки веществ в химических лабораториях и в технике применяют различные способы. Пока познакомимся с тремя из них: отстаиванием, фильтрованием и выпариванием.
     
      Опыты.
      1. В стеклянный цилиндр или высокий стакан с водой бросьте немного сухой, мелко растёртой глины и хорошо взболтайте стеклянной палочкой или лучинкой. Полученную мутную жидкость оставьте спокойно стоять (рис. 18). Что при этом происходит? Крупные или мелкие частицы оседают в первую очередь?
      2. Налейте в пробирку на 1/3 объёма чистой воды и прилейте несколько капель растительного масла. Закройте пробирку пробкой и сильно встряхните несколько раз. Полученную мутную жидкость оставьте спокойно стоять. Посмотрите, что происходит. Какие свойства веществ использованы для разделения смесей? Как можно назвать этот способ разделения?
     
      Отстаивание чаще всего применяют для удаления из жидкостей твёрдых механических примесей, которые образуют в жидкости муть. Акутную жидкость оставляют спокойно стоять в сосуде. При этом сначала более крупные, а затем и более мелкие частицы оседают на дно. Этим способом очищают питьевую воду. Природной воде, содержащей мелкие
      вещество из смеси.
      частицы глины, дают возможность длительное время отстаиваться в больших бассейнах.
      Примесью к жидкости может быть другая, нерастворимая в ней жидкость. Такую смесь также разделяют отстаиванием. Если нерастворимая жидкая примесь легче остальной жидкости, то при отстаивании она всплывает, если же тяжелее, то опускается на дно сосуда (рис. 19). Постепенно образуются два слоя жидкости, которые можно отделить друг от друга.
      В химических лабораториях для разделения нерастворимых друг в друге жидкостей применяют делительную воронку. Например, смесь масла с водой вливают в делительную воронку и дают спокойно стоять. Когда в жидкости образуется два слоя, нижний слой сливают через кран воронки (рис. 20).
      В технике этот способ используют для отделения воды от бензина. Вода тяжелее бензина. Если в бензине имеется примесь воды, то при спокойном стоянии бензина в цистерне, баке или бензоотделительной колонке вода оседает на дно (рис. 21). Бензин, освобождённый от воды, сливают.
      Приведённые примеры показывают, что разделение смесей отстаиванием можно применять во всех случаях, когда вещества, образующие смеси, имеют различные удельные веса.
      Однако отстаиванием далеко не всегда можно отделить от жидкости очень мелкие частицы твёрдых веществ. Так, например, мельчайшие частицы глины, находящиеся в воде, не оседают даже при очень длительном стоянии, и вода остаётся мутной. Для очистки жидкостей от мути применяют фильтрование. В лаборатории для этой цели используют фильтровальную бумагу. Мельчайшие, не видимые глазом отверстия в ней свободно пропускают жидкость, но задерживают частицы твёрдых веществ.
     
      Опыт. Для изучения способа очистки веществ фильтрованием проделайте следующий опыт.
      1. Из куска фильтровальной бумаги приготовьте фильтр в соответствии с размером имеющейся у вас воронки. Обрежьте фильтр так, чтобы при вкладывании в воронку края его были на 0,5 см ниже края воронки (рис. 22).
      2. Вложите фильтр в воронку и слегка смочите его чистой водой.
      3. Поместите воронку с фильтром в кольцо штатива или горло колбы, как показано на рисунке 23, б или 23, а.
      4. Выданную вам для фильтрования жидкость осторожно по стеклянной палочке (рис. 23) выливайте на фильтр. Не переливайте жидкость выше краёв фильтра. Сравните жидкость, прошедшую через фильтр, с жидкостью, взятой для фильтрования. Какая из них прозрачнее?
     
      После фильтрования жидкость становится прозрачной, не растворённые в воде твёрдые примеси остаются на фильтре.
      В технике фильтрование применяют для очистки воды (обычно воду фильтруют через толстый слой песка) и для отделения нерастворимых твёрдых веществ от жидкостей (в этих случаях применяют фильтрование через ткани).
      Фильтрованием можно очистить жидкость только от нерастворимых твёрдых веществ. Если в воде находится в растворённом состоянии, например, поваренная соль, то её не задерживает фильтр, и жидкость после фильтрования всё равно будет соленой. Чтобы выделить соль из воды, раствор подвергают выпариванию (рис. 24). Вода при этом испаряется, а соль остаётся на дне чашки, так как она не- испаряется при таком нагревании. Этот способ выделения вещества из раствора используют для добывания соли из морской воды. Воду из моря накачивают в открытые бассейны и оставляют испаряться. По мере испарения воды на дно бассейна оседает соль.
      Кроме описанных, применяют и другие способы очистки веществ. С некоторыми из них вы познакомитесь позднее.
      Очистка веществ имеет очень важное значение в практике. Во многих случаях вещества, содержащие большое количество примесей, использовать нельзя. Многие отрасли современной техники требуют применения очень чистых веществ, поэтому тщательная очистка их — одна из важнейших задач химии. Медь с примесями других веществ плохо проводит электрический ток, и из неё невыгодно делать провода. Особенно тщательно приходится очищать некоторые металлы, применяемые в радио-и телевизионной аппаратуре.
      Тщательно очищают также все лекарственные вещества, так как примеси могут оказать вредное действие на организм. В химических лабораториях используют только чистые вещества.
     
      Вопросы и упражнения
      1. Почему необходимо производить очистку веществ, применяемых в практике?
      2. Какие вам известны способы очистки веществ? Какое применение они находят в технике?
      3. Какие свойства веществ используют при очистке их: а) отстаиванием; б) фильтрованием; в) выпариванием?
      4. Как разделить смесь мела с поваренной солью?
      5. Как отделить песок от глины?
      6. Как можно отделить от воды: а) растительное масло, б) керосин?
      7. Составьте план работы по разделению смеси древесных опилок, песка и поваренной соли.
     
      Лабораторная работа
      Очистка поваренной соли
     
      Оборудование и реактивы: металлический штатив, фильтровальная бумага, воронка, весы, стакан, стеклянная палочка, колба, чашка для выпаривания, поваренная соль, спиртовая лампочка.
      Выполнение работы. 1. Отвесьте 5 г загрязнённой поваренной соли (бузуна), всыпьте в стакан и влейте туда около 20 мл воды (одну полную пробирку). Размешайте соль в воде стеклянной палочкой до полного растворения. Прозрачная или мутная жидкость получилась?
      2. Соберите прибор для фильтрования (как показано на рис. 23).
      3. Отфильтруйте раствор соли, соблюдая правила фильтрования.
      4. Вылейте половину отфильтрованной жидкости — фильтрата — в фарфоровую чашку, которую поместите на кольцо штатива, и осторожно нагрейте пламенем спиртовой лампочки. Во избежание слишком сильного кипения и разбрызгивания жидкости установите кольцо с чашкой на такой высоте, чтобы пламя только слегка касалось дна. Чашку можно накрыть воронкой.
      Во время выпаривания не наклоняйтесь близко к чашке, чтобы брызги не попали в лицо. Доведите выпаривание до конца, чтобы в чашке осталась сухая соль.
      5. Высыпьте полученную сухую соль из чашки на лист бумаги и рассмотрите сё. Чем она отличается от взятой для очистки технической соли?
      6. Всыпьте очищенную соль в общую банку с этикеткой «Очищенная поваренная соль».
      7. Оставшийся раствор слейте в общую фарфоровую чашку (собрать остатки раствора от всех звеньев) и оставьте испаряться на воздухе в тёплом месте, защищённом от пыли.
      8. Оформите запись выполненной работы по указанию учителя.
      9. Уберите ваше рабочее место.
     
      § 6. Физические и химические явления
     
      Остаются ли вещества всегда неизменными или подвергаются изменениям? Вспомним, что произойдёт с водой, если оставить её в открытом сосуде. Что происходит с упавшим в лесу деревом? Что произойдёт с железом, если оставить его во влажном воздухе?
      На эти вопросы легко ответить, пользуясь повседневными наблюдениями: вода испаряется из открытого сосуда, упавшее дерево сгнивает, железо во влажном воздухе ржавеет. Во всех этих случаях вещества изменяются.
      Разнообразные изменения веществ происходят в природе. В технике они осуществляются при активном участии человека: сжигаются дрова и уголь в топках, размельчаются камни в камнедробильных машинах, из руд выплавляют металлы, смешанная с песком глина при обжиге превращается в твёрдый кирпич и т. д. Изменениям подвержены все вещества, неизменяющихся веществ не существует.
      Все изменения, происходящие в окружающем нас мире, называются явлениями.
      Зная свойства различных веществ, мы можем осуществлять разнообразные изменения их. Убедимся в этом на нескольких опытах.
     
      Опыты.
      1. В стеклянный стакан налейте около 10 мл воды. Поставьте стакан на металлическую сетку, покрытую асбестом, и нагревайте в пламени спиртовой лампы или газовой горелки (рис. 25). Сетка с асбестом позволяет равномернее вести нагревание и предохраняет стакан от растрескивания.
      Когда вода в стакане закипит, накройте его другим стаканом, как показано на рисунке 25. Что образуется на стенках стакана?
      2. Возьмите щипцами небольшую медную пластинку и сильно прокалите в пламени спиртовки. Какие изменения при этом происходят? Дайте пластинке остыть. Принимает ли она при этом прежний вид? Ножом соскоблите с неё чёрный налёт на лист чистой бумаги. Что обнаруживается под чёрным налётом? Повторите опыт ещё раз. Рассмотрите собранный чёрный порошок.
      3. В пробирке нагрейте немного крахмала. Наблюдайте за его изменениями. В другой пробирке нагрейте немного чистого песка. Изменяется ли он при нагревании?
      Ответьте на следующие вопросы:
      1. В каких из проделанных вами опытов изменились свойства веществ?
      2. В каких из этих опытов образовались новые вещества, отличные по свойствам от взятых?
     
      Эти опыты и другие известные вам примеры показывают, что изменения веществ можно разделить на два основных вида.
      При нагревании вода переходит в пар, но при охлаждении пара вновь образуется жидкая вода. При этом изменяется физическое состояние воды, но новых веществ не образуется. То же можно сказать о замерзании воды и таянии льда.
      Раскалённый докрасна песок после охлаждения вновь принимает прежний вид. Стекло при нагревании размягчается, поэтому стеклянную трубку можно согнуть или растянуть в пламени. При этом изменяется только форма стеклянного предмета. Во всех этих случаях не происходит образования новых веществ.
      Такие изменения веществ, при которых меняется форма, физическое состояние, но не происходит образования новых веществ, называются физическими явлениями.
      При нагревании медная пластинка чернеет и после охлаждения уже не принимает прежнего вида (рис. 27).
      На поверхности пластинки образуется новое вещество чёрного цвета — это окись меди.
      При нагревании крахмала образуется несколько новых веществ: уголь, вода и горючие газы.
      Если поджечь ленту металла магния, она сгорает ослепительным пламенем (рис. 28). При этом образуется белый порошок — окись магния. Он так же не похож на металл магний, как окись меди не похожа на металлическую медь.
      Такие изменения веществ, при которых из одних веществ получаются другие, называются химическими явлениями.
      Химические явления происходят при горении, ржавлении железа, при получении металлов из руд и при многих других изменениях веществ.
      Химические явления иначе называются химическими реакциями.
      Изучение химических реакций, в которые вступают различные вещества, — основная задача химии.
     
      Вопросы и упражнения
      1. Приведите примеры изменений веществ в природе.
      2. Какие явления называются физическими? Приведите примеры.
      3. Какие явления называются химическими? Приведите примеры.
      4. Чем отличаются физические явления от химических?
      5. Приведите примеры химических явлений, используемых в домашних условиях.
      6. Нить электрической лампочки ярко светится при прохождении через неё тока. К физическим или к химическим относится это явление?
      7. Стеклянную пробирку нагрели в пламени и опустили в холодную воду. Что произошло со стеклом? К физическим или химическим относятся данные явления?
      8. Приведите примеры физических и химических явлений, происходящих в кузнице, в слесарной мастерской, при работе паровоза.
     
      § 7. Признаки химических реакций и условия их протекания
     
      Как уже было сказано, при химических реакциях из одних веществ образуются другие. Образование новых веществ сопровождается различными признаками: изменением цвета, выделением или поглощением теплоты и др. Одним из признаков является образование осадка или выделение газообразного вещества.
     
      Опыты. Для изучения некоторых внешних признаков химических реакций проделайте следующие опыты.
      1. В пробирку или банку положите несколько кусочков мрамора, прилейте разбавленной соляной кислоты (не более 1/4 сосуда) и закройте пробкой, в которую вставлена газоотводная трубка. В стеклянный стакан налейте немного известковой воды и опустите в неё конец газоотводной трубки (рис. 29).
      Что происходит в пробирке (банке)? Прикоснитесь к дну пробирки (банки) рукой. Что ощущается при этом? Что происходит с известковой водой в стакане?
      2. Внесите в стакан зажжённую лучинку, не касаясь ею известковой воды. Что происходит при этом? Какой газ накопился в стакане над известковой водой? Какие признаки химических реакций можно указать на основании проделанных опытов?
     
      К важнейшим признакам химической реакции относится выделение теплоты. При некоторых реакциях её выделяется мало, при других — очень много. Много теплоты выделяется при горении различного топлива. Эту теплоту используют для приведения в движение машин и для обогрева помещений.
      К признакам многих реакций относится также выделение света. С ярким ослепительным светом сгорает, например, металл магний.
      Для некоторых химических реакций характерно возникновение электрического тока. Такие реакции происходят, например, в батарейке карманного фонаря, в батареях переносных полевых радиостанций и т. д.
      Образовавшиеся при реакциях новые вещества часто имеют иной цвет по сравнению со взятыми для реакции веществами. Поэтому изменение цвета также относят к внешним признакам химических реакций.
      При химических реакциях вещества действуют друг на друга взаимно, т. е. взаимодействуют. Поэтому часто химические реакции называют химическим взаимодействием.
      Для начала и протекания химических реакций необходимы определённые условия. Одно из таких условий — соприкосновение веществ. Реакция между мрамором и соляной кислотой начнётся и будет протекать только в том случае, если эти вещества приведены в соприкосновение друг с другом.
      Для начала многих реакций необходимо нагревание. Чтобы уголь или дрова загорелись, их нагревают до определённой температуры. Это достигается при поджигании. Начавшись, горение протекает далее с выделением теплоты. Для многих реакций необходимо непрерывное нагревание реагирующих веществ. Такие реакции идут с поглощением теплоты.
      Условия, при которых начинаются и протекают химические реакции, весьма многообразны. Часто эти условия создаются в природе. Горные породы химически разрушаются при действии воды и воздуха, горючие вещества воспламеняются от молнии и т. д.
      Изучение условий, необходимых для начала и протекания реакций, — одна из важнейших задач науки химии. Знание этих условий позволяет управлять химическими реакциями, активно вмешиваться в их течение. Зная условия, при которых происходит горение веществ, мы можем сделать их наиболее благоприятными, чтобы получить больше теплоты. В других случаях, создавая неблагоприятные условия для горения, мы можем замедлить или прекратить его. Изучение условий ржавления железа позволяет защищать изделия из него от разрушения.
      В давние времена, когда ещё не существовало науки химии, люди наблюдали многие химические явления в природе и пытались использовать некоторые из них в своей практической деятельности. Но они плохо знали свойства веществ и условия, при которых протекают химические реакции. Вот почему в течение многих веков химические явления казались людям таинственными и загадочными, а воспроизведение их считалось «священным искусством».
      С внешними признаками химических явлений: воспламенением веществ, образованием видимых веществ из невидимых газов, появлением окрашенных веществ из бесцветных и т. д. — связывались различные суеверия, вера в так называемые «чудеса», в существование сверхъестественных сил, которые якобы действуют независимо от воли и желания людей. Служители религии, знавшие некоторые химические превращения, держали их в строгой тайне и выдавали за священные «чудеса». Они обманывали такими «чудесами» суеверных людей.
      Химия разоблачила секреты этих «чудес». Она показала, что в химических явлениях нет ничего таинственного и сверхъестественного, что химические реакции можно не только объяснить — их можно сознательно вызывать и активно управлять ими. Для этого надо знать свойства веществ и условия, необходимые для химических превращений. В мире нет чудес, нет ничего таинственного, недоступного человеческому познанию. Наука раскрывает перед нами всё более глубокие тайны природы. В раскрытии этих тайн огромную роль играет химия.
      Химия — наука о веществах, их свойствах, превращениях и способах управления этими превращениями.

      Вопросы « упражнения
      1. Укажите внешние признаки химических реакций. Приведите примеры.
      2. Назовите условия, необходимые для начала и протекания химических реакций. Приведите примеры. Какое значение имеет знание этих условий для практики?
      3. Дайте определение химии.