Химические явления в природе

Химические явления в природе

Каждый из нас видел, как мамино серебряное кольцо со временем темние.Чы как ржавеет гвоздь. Или как сгорают в золы деревянные поленья, как заваривается чайный пакетик в чашке.

Что общего у всех этих примерах? А то, что все они относятся к химическим явлений.

Химическое явление происходит тогда, когда одни вещества превращаются в другие: в новых веществ другой состав и новые свойства. Если вспомнить еще и физику, то запомните, что химические явления происходят на молекулярном и атомарном уровне, но не затрагивают состав ядер атомов.
С точки же зрения химии это не что иное, как химическая реакция. А для каждой химической реакции обязательно можно выделить характерные признаки:

• в ходе реакции может выпасть осадок;
• может измениться цвет вещества;
• следствием протекания реакции может стать выделение газа;
• может быть выделена или поглощена теплота;
• также реакция может сопровождаться выделением света.

Мы далее рассмотрим примеры различных химических явлений, так что этот момент станет понятнее.

Также давно определен список необходимых для протекания химической реакции условий:

• контакты: чтобы реагировать, вещества должны соприкасаться.
• измельчения: для успешного протекания реакции, вступающих в нее вещества должны быть как можно мельче измельченные,
• идеальный вариант - растворенные;
• температура: очень много реакций непосредственно зависят от температуры веществ (чаще всего их нужно нагреть, но некоторые наоборот - охладить до определенной температуры).

Записывая буквами и цифрами уравнение химической реакции, вы тем самым описываете суть химического явления. А закон сохранения массы - одно и самых главных правил при составлении таких описаний.

Химические явления в природе

Вы, конечно, понимаете, что химия происходит не только в пробирках в школьной лаборатории. Наиболее впечатляющие химические явления можно наблюдать в природе. И значение их так велико, что не было бы никакой жизни на земле, если бы не некоторые из природных химических явлений.

Итак, прежде всего поговорим о фотосинтезе. Это процесс, в ходе которого растения поглощают углекислый газ из атмосферы и под воздействием солнечного света вырабатывают кислород. Этим кислородом мы и дышим.
Вообще фотосинтез протекает в две фазы, и освещение нужно только для одного. Ученые проводили различные опыты и выяснили, что фотосинтез протекает даже при слабом освещении. Но с увеличением количества света процесс значительно ускоряется. Также было отмечено, что если одновременно увеличивать освещенность растения и повышать температуру, скорость фотосинтеза увеличивается еще больше. Происходит это до определенного предела, после достижения которого дальнейшее увеличение освещенности перестает ускорять фотосинтез.
В процессе фотосинтеза задействованы фотоны, излучаемые солнце, и специальные пигментные молекулы растений - хлорофилл. В клетках растений он содержится в хлоропластах, именно благодаря которым листья зеленые.
С точки зрения химии при фотосинтезе происходит цепочка преобразований, результатом которого является кислород, вода и углеводы как запаса энергии.
Сначала считалось, что кислород образуется в результате расщепления углекислого газа. Однако позже Корнелиус Ван Ниль выяснил, что кислород образуется в результате фотолиза воды. Более поздние исследования подтвердили эту гипотезу.
Описать суть фотосинтеза можно с помощью вот такого уравнения: 6СО2 + 12Н2О + свет = С6Н12О6 + 6О2 + 6Н2О.

Дыхание, наше с вами в том числе, - это тоже химическое явление. Мы вдыхаем произведенный растениями кислород, а выдыхаем углекислый газ.
Но не только углекислый газ образуется в результате дыхания. Главное в этом процессе то, что благодаря дыханию выделяется большое количество энергии, и этот способ ее получения очень эффективен.
Кроме того, промежуточным итогом различных этапов дыхания является большое число различных соединений. А те в свою очередь служат основой для синтеза аминокислот, белков, витаминов, жиров и жирных кислот.
Процесс дыхания сложный и разбит на несколько этапов. На каждом из которых в ход идет большое количество ферментов, выполняющих роль катализаторов. Схема химических реакций дыхания практически одинакова у животных, растений и даже бактерий.
С точки зрения химии дыхание - это процесс окисления углеводов (как вариант: белков, жиров) с помощью кислорода, в результате реакции получаются вода, углекислый газ и энергия, которую клетки запасают в АТФ: С6Н12О6 + 6О2 = СО2 + 6Н2О + 2,87 * 106 Дж.
Кстати, мы говорили выше, что химические реакции могут сопровождаться излучением света. В случае с дыханием и сопутствующими ему химическими реакциями это тоже верно. Светиться (люминесцентный) могут некоторые микроорганизмы. Хотя при этом энергетическая эффективность дыхания снижается.

Горения тоже происходит с участием кислорода. В результате древесина (и другое твердое топливо) превращается в золу, а это вещество с совершенно другим составом и свойствами. Кроме того, в процессе горения выделяется большое количество теплоты и света, а также газа.
Горят, конечно, не только твердые вещества, просто с их помощью было удобнее привести пример в данном случае.
С химической точки зрения горения - это окислительная реакция, которая протекает с очень большой скоростью. А при очень-очень высокой скорости реакции может произойти взрыв.
Схематично реакцию можно записать так: вещество + О2 → оксиды + энергия.

Как естественное химическое явление рассматриваем мы и гниения.
По сути, это тот же процесс, что и горения, только протекает он гораздо медленнее. Гниения представляет собой взаимодействие сложных азотсодержащих веществ с кислородом при участии микроорганизмов. Наличие влаги является одним из факторов, способствующих возникновению гниения.
В результате химических реакций из белка образуется аммиак, жирные летучие кислоты, углекислота, оксикислоты, спирты, амины, скатол, индол, сероводород, меркаптаны. Часть из образованных в результате гниения азотсодержащие соединения ядовиты.
Если снова обратимся к нашему списку признаков химической реакции, то многие из них обнаружим и в этом случае. В частности, имеется исходное вещество, реагент, продукты реакции. Из характерных признаков отметим выделения теплоты, газов (сильнопахнущих), изменение цвета.
Для круговорота веществ в природе гниения имеет очень большое значение: позволяет перерабатывать белки погибших организмов в соединения, пригодные к усвоению растениями. И круг начинается сначала.

Уверена, вы замечали, как летом легко дышится после грозы. И воздух тоже становится особенно свежим и приобретает характерный запах. Каждый раз после летней грозы можно наблюдать еще одно распространенное в природе химическое явление - образование озона.
Озон (О3) в чистом виде представляет собой газ синего цвета. В природе наибольшая концентрация озона - в верхних слоях атмосферы. Там он выполняет роль щита нашей планеты. Который защищает ее от солнечной радиации из космоса и не дает Земле остывать, поскольку поглощает и ее инфракрасное излучение.
В природе озон в большинстве своем образуется благодаря облучению воздуха ультрафиолетовыми лучами Солнца (3О2 + УФ свет → 2О3). А также при электрических разрядах молний во время грозы.
В грозу под влиянием молний часть молекул кислорода распадается на атомы, молекулярный и атомарный кислород соединяются, и образуется О3.
Вот почему мы чувствуем особую свежесть после грозы, нам легче дышится, воздух кажется более прозрачным. Дело в том, что озон намного более сильный окислитель, чем кислород. И в небольшой концентрации (как после грозы) безопасен. И даже полезен, поскольку разлагает вредные вещества в воздухе. По сути, дезинфицирует его.
Однако в больших дозах озон очень опасен для людей, животных и даже растений, для них он ядовит.
Кстати, дезинфицирующие свойства полученного лабораторным путем озона широко используются для озонирования воды, предохранения продуктов от порчи, в медицине и косметологии.

Разумеется, это далеко не полный список удивительных химических явлений в природе, которые делают жизнь на планете такой разнообразной и красивой. Вы сможете узнать о них больше, если будете внимательно смотреть по сторонам и держать уши открытыми. Вокруг полно удивительных явлений, которые только и ждут, чтобы вы ими заинтересовались.