Превращения веществ

Превращения веществПовседневный опыт говорит о том, что превращения одних веществ в другие происходят на каждом шагу. Однако превращения превращениям рознь.

Свинец можно расплавить, залить в форму и получить отливку той или иной конфигурации.

Но это будет всё тот же свинец.

То же можно проделать и с другими металлами. Вода на морозе превращается в лёд, а при нагревании она переходит в пар. Но лёд можно снова растопить, а водяной пар охладить, и при этом опять получится вода.

Объяснить, что происходит с водой, теперь может любой школьник. Даже при комнатной температуре вода испаряется.

Водяной пар, как и многие газы, бесцветен и невидим (облака, туман — это не пар, а мельчайшие капельки воды).

Чем выше температура, тем быстрее испаряется вода, а когда температура достигает 100 °С, испарение становится бурным — вода кипит.

При этом температура и воды, и водяного пара над ней остаётся равной 100 С. При охлаждении водяной пар снова сгущается (конденсируется) и превращается в жидкую воду. Процесс испарения и повторной конденсации воды (и других жидкостей) называется перегонкой (дистилляцией).

С помощью дистилляции можно очистить воду от нелетучих примесей, например солей.

Именно так, путём перегонки, из солёной и не пригодной для питья морской воды можно получить пресную воду. Химики для своих опытов и фармацевты для приготовления лекарств используют тщательно очищенную перегонкой дистиллированную воду.

Этим же методом нефть — сложную смесь многих веществ — можно разделить на отдельные компоненты — бензин, керосин, мазут и др. Если перегнанную воду снова нагревать, она будет кипеть, конечно, при той же температуре. Значит, при переходе жидкой воды в пар её «сущность» не изменилась — она осталась всё той же водой, только в другом состоянии — газообразном.

Эту «сущность» химики записывают простой формулой: Н20 (читается «аш-два-о»). Здесь символ Н20 обозначает самую мелкую частичку воды — её молекулу. Формула Н20, во-первых, показывает, что вода состоит из водорода (символ Н — от латинского названия водорода Hydrogenium) и кислорода (символ О — от латинского названия кислорода Oxygenium).

Во-вторых, эта формула показывает, что и в одной молекуле воды, и в стакане с водой, и в целом океане на один атом кислорода приходятся два атома водорода.

Если молекулу воды «разобрать на части» (это можно сделать реально), то мы получим отдельные атомы водорода (Н) и кислорода (О) — понятно, что атомов водорода получится в два раза больше; ничего общего с водой у этих атомов не будет.

Эти атомы могут объединиться попарно, образуя молекулы газа водорода (Н2) и газа кислорода (02). Общего с водой у этих газов только одинаковые атомы, из которых они состоят. К теме превращений воды относится и понятие относительной влажности воздуха, которую обычно сообщают в прогнозе погоды наряду с температурой воздуха и атмосферным давлением.

Что это такое?

Окружающий нас воздух никогда не бывает абсолютно сухим — в нём всегда присутствуют в большем или меньшем количестве водяные пары. Их содержание в воздухе можно выражать в тех же единицах, что и атмосферное давление,- в миллиметрах ртутного столба.

Водяной пар, в отличие, например, от водорода, нельзя смешивать с воздухом в любых соотношениях — во всяком случае, при температуре ниже 374 °С. Оказывается, пара в воздухе не может быть больше определённой величины, которая зависит от температуры. Так, при трескучем морозе -60 °С, например в Антарктиде, давление водяного пара в воздухе может быть не больше 0,007 мм рт. ст., при 0 °С — не больше 4,6 мм рт. ст., при комнатной температуре — не больше 20 мм рт. ст., при 40 °С — не больше 55 мм рт. ст., при 60 °С — не больше 150 мм рт. ст. и т. д. Говорят, что такой воздух насыщен парами воды, а влажность воздуха составляет 100%. Если давление паров воды при данной температуре превысит эти значения, насыщенный водяной пар снова превращается (конденсируется) в воду.

В атмосфере насыщенные пары при малейшем понижении температуры собираются в мельчайшие капельки — образуется туман (например, холодным августовским утром у поверхности земли), а на большой высоте, где холодно, поднимающийся вверх влажный воздух теряет часть водяных паров, из которых возникают облака и тучи.

В замкнутом помещении избыток водяных паров конденсируется на более холодных стенках и на потолке и стекает или капает на пол — как в парной.

На морозе же водяные пары, если их слишком много, превращаются в снег (именно поэтому чем холоднее воздух, тем он суше).

В воздухе, которым мы дышим, давление паров воды всегда меньше насыщенного. Например, если атмосферное давление составляет 750 мм рт. ст., то на сам воздух может приходиться, положим, 740 мм рт. ст., а на пары воды — оставшиеся 10 мм рт. ст. В таком случае при комнатной температуре водяных паров в воздухе будет вдвое меньше по сравнению с насыщенным паром.

Соответственно, относительная влажность воздуха составит 10/20 = 0,5, или 50%. Если тот же воздух при неизменном давлении прогреется до 30 °С (когда давление насыщенных паров равно 32 мм рт. ст.), то относительная влажность уменьшится и станет равной 10/32 = 0,31 = 31 %. И наоборот, если, не меняя давления, охладить воздух до 15 °С (когда давление насыщенных паров равно 13 мм рт. ст.), относительная влажность увеличится и станет равной 10/13 = 0,77 = 77%. При этом абсолютная влажность воздуха у нас оставалась постоянной — 10 мм рт. ст., или примерно 10 г/м3. Итак, относительная влажность — это выраженное в процентах отношение действительного содержания водяных паров в воздухе к их содержанию при насыщении при данной температуре.

Комментарии запрещены.

О химии и химиках
  • Выращивание кристаллов

    15.10.2020

    Приготовьте в стакане насыщенный раствор соли. Для этого добавляйте соль в тёплую воду и размешивайте до тех пор, пока соль не перестанет растворяться. Для роста кристалла необходима затравка — крупный кристалл соли, на... 

  • «Тяжелая» вода

    15.10.2020

    Установите подставки по разным сторонам аквариума, наполните пузырьки холодной и горячей водой. Добавьте красители — синий и красный. Прикройте пальцами оба пузырька, одновременно погрузите в аквариум, установив их на... 

  • Прыгающий мыльный пузырь

    15.10.2020

    Наденьте перчатку, затем надуйте пузырь, окунув трубочку или специальное кольцо в мыльный раствор. Когда пузырь будет касаться перчатки, он не лопнет, а лишь отскочит, как воздушный шарик (немного практики и всё получится). Чудо... 

  • Какие опыты можно делать с детьми 7-8 лет дома

    15.10.2020

    Проведение опытов в домашних условиях занятие простое и общедоступное. Демонстрировать их можно детям с раннего возраста, например, запускать самолетики, исследовать песок. С возрастом эксперименты становятся сложнее.... 

  • Как обустроить домашнюю лабораторию для ребенка

    15.10.2020

    Задумываясь о том, чтобы создать дома уголок, где ребенок сможет проводить свои опыты и эксперименты, родителям часто приходится отказываться от подобной затеи.  Читать полностью →