Наука и опыты для детей: что такое химические реакции

Наука – это здорово. Химия – ещё и увлекательно! Оказывается, можно объяснить детям базовые знания по химии просто, доступно и задолго до того, как ребёнок начнёт проходить этот предмет в школе.

Если вы – увлечённый родитель, который не может провести ни дня, не открыв своему ребёнку какую-нибудь новую грань окружающего мира, – этот материал для вас.

Что такое химические реакции

Химическая реакция – это процесс, в котором вещества подвергаются химическому изменению для того, чтобы образовать совершенно новое вещество.

Где происходят химические реакции?

Можно подумать, что химические реакции происходят только в научных лабораториях, но на самом деле они протекают всё время в окружающем нас мире. Каждый раз, когда мы едим, наше тело использует химические реакции, чтобы превратить пищу в энергию. Ржавеет металл, горит древесина, батарейки производят энергию, фотосинтез в растениях – это всё химические реакции.

Что такое реагент, реактант и конечный продукт?

Реактанты и реагенты – это вещества, которые участвуют в химической реакции. Реактант – это любое вещество, которое используется в процессе реакции. То вещество, которое получилось в результате химической реакции, называется конечным продуктом.

Скорость реакции

Не все химические реакции протекают с одинаковой скоростью. Некоторые происходят очень быстро, например, взрывы, а другие могут занять много времени, например, процесс покрытия металла ржавчиной. Скорость, с которой реактанты превращаются в конечный продукт, называется скоростью реакции. Скорость реакции можно значительно увеличить, добавив энергию, например, тепло, солнечный свет или электричество. Увеличение концентрации или давление реактантов также увеличивает скорость реакции.

Типы реакций

Существует множество типов химических реакций. Приведём несколько примеров:

• Реакция синтеза. Реакция синтеза – это процесс слияния двух веществ для образования нового вещества. Это можно показать на примере А + В → А-В.

• Реакция распада. Реакция распада – это такая реакция, при которой сложное вещество распадается на два отдельных вещества. Это можно показать на примере А-В → А + В.

• Горение. Реакция горения происходит тогда, когда кислород соединяется с другим компонентом, в результате чего получается вода и углекислый газ. Реакция горения производит энергию в виде тепла.
• Реакция одинарного замещения. Это такая реакция, в процессе которой один реагент забирает элемент у другого реагента. Это выглядит так: А + ВС → АС + В.
• Реакция двойного замещения. Её ещё называют реакцией метатезиса. Представьте себе, как два реагента обмениваются элементами. Выглядит это так: АВ + СD → AD + CB.
• Фотохимическая реакция. При такой реакции происходит поглощение фотонов из света. Одним из примеров такой реакции является фотосинтез.

Катализаторы и ингибиторы

Иногда в химической реакции участвует некое третье вещество для того, чтобы ускорить или замедлить реакцию. Катализаторы помогают увеличить скорость реакции, а ингибиторы, наоборот, её уменьшают.

Интересные факты о химических реакциях:

• Когда тает лёд, происходит физическое превращение твёрдого вещества в жидкость. Тем не менее, это не химическая реакция, так как это всё то же вещество (Н2О – вода).
• Смеси и растворы не являются химическими реакциями, так как молекулярный состав вещества остаётся неизменным.
• Большинство автомобилей получают энергию от мотора, в котором происходит реакция горения.
• Ракеты приводят в движение с помощью реакции слияния жидкого водорода и жидкого кислорода.
• Когда одна реакция вызывает образование других реакций, это иногда называется цепной реакцией.

Практические химические опыты

А теперь предлагаем вам эксперименты, благодаря которым ребёнок воочию убедится, что химическая реакция – это здорово!

Вулкан из соды

Простой эксперимент, для организации которого нужны самые обычные предметы и вещества, имеющиеся практически в каждом доме.

Вам понадобятся:

• Пищевая сода;
• Уксус;
• Достаточно большой контейнер, чтобы избежать утечек;
• Бумажные или тканевые полотенца (на всякий случай).

Инструкция:

• Положите пищевую соду в контейнер.
• Налейте немного уксуса.
• Наблюдайте за реакцией!

Что происходит?

Раствор пищевой соды (натрия двууглекислого) – щелочная среда, а уксус – кислота. Когда эти два вещества вступают в реакцию, образуется угольная кислота, которая очень нестабильна и мгновенно распадается на воду и углекислый газ. Именно он, испаряясь, и создаёт шипение.

Дополнительно можно смастерить вулкан, похожий на настоящий. Это потребует от вас творческих способностей и навыков, но так опыт с уксусом и пищевой содой будет выглядеть ещё более впечатляющим.

Фонтан из диетической колы и драже «Ментос»

Очень известный эксперимент, который интересно делать и в первый раз, и во второй, и в третий…

Гейзер из колы и конфет «Ментос» стал популярным благодаря Стиву Спенглеру (учитель, выступающий на телевидении с научными экспериментами, – прим. редакции), и он обязательно повеселит и удивит ваших детей, друзей и родных (конечно, если вы проведёте его во дворе, а не в гостиной).

Вам понадобятся:

• Большая бутылка диетической колы;
• Примерно половина пачки конфет «Ментос»;
• Игрушка Geyser Tube (необязательно, но с этим устройством проводить опыт намного проще).

Инструкция:

1. Найдите такое место для эксперимента, где ничто не пострадает, когда всё вокруг будет залито диетической колой. Идеальным местом станет площадка на траве, двор. Пожалуйста, даже не пробуйте сделать гейзер в гостиной!
2. Поставьте бутылку с колой вертикально и отвинтите крышку. Установите воронку или трубку сверху так, чтобы вы смогли одновременно бросить нужное количество драже «Ментос» (примерно половина упаковки будет в самый раз). Это сделать достаточно сложно, если у вас нет специально разработанной игрушки Geyser Tube (можно купить в Интернете или поискать в магазинах), но вполне реально.
3. А теперь самая весёлая часть: бросайте «Ментос» в диетическую колу и убегайте со всех ног! Если вы сделали всё правильно, из бутылки должен вылететь огромный гейзер – это очень впечатляющее зрелище. Рекорд высоты такого фонтана составил около 9 метров!

Что происходит?

Существует несколько теорий, почему происходит такая реакция, но самая правдоподобная версия – сочетание углекислого газа в диетической кока-коле и маленьких ямок, которые можно обнаружить на конфетах «Ментос».

Дело в том, что газированные напитки пенятся благодаря углекислому газу, который добавляют в бутылки с напитком при изготовлении. Углекислый газ не высвобождается из жидкости, пока вы не нальете её в стакан и не станете пить. Некоторое количество газа также выходит, когда вы открываете крышку (кстати, достаточно много, если заранее потрясти бутылку). Таким образом, большое количество углекислого газа в бутылке с газировкой просто ждёт не дождётся момента, когда можно будет выйти из жидкости в виде пузырьков.

Когда вы бросаете что-либо в диетическую колу, вы ускоряете этот процесс, так как ваши действия уменьшают поверхностное натяжение жидкости, а также позволяют пузырькам формироваться на поверхности «Ментос». Конфеты «Ментос» покрыты мелкими ямками (напоминает мяч для гольфа), что значительно увеличивает площадь их поверхности и позволяет образоваться огромному количеству пузырьков.

Эксперимент лучше проводить именно с диетической колой, а не с другими газированными напитками – у неё особый, подходящий состав, к тому же она не такая липкая. Так же опыт удаётся лучше с колой, которая была изгатовлена не так давно. Бутылка, которая уже давно стоит на полке магазина, теряет часть своей «шипучести», поэтому проверьте дату изготовления перед покупкой.

Надеемся, что и вам, и вашим детям было интересно – впереди ещё много увлекательного!

Источники: Chemistry for Kids: Chemical Reactions, Vinegar Volcano, Diet Coke and Mentos Eruption

Бесплатные уроки от экспертов

Помогут сделать первый шаг в создании развивающего пространства для вашего ребёнка дома