Вещества могут претерпевать два типа превращений: физические и химические.
Физические превращения. Когда с веществом происходит физическое изменение, состав его молекул остается прежним, т.е. вещество сохраняет свою химическую индивидуальность. Существует три типа основных физических превращений - плавление, испарение и замерзание. Лед - твердое вещество - при плавлении превращается в воду - жидкость, которая при замерзании снова становится льдом. Молекулы льда и воды состоят из одних и тех же элементов (H и O), находящихся в одинаковых пропорциях. Когда лед тает, никаких химических реакций не происходит. Другой тип физических превращений - изменение формы вещества, например при его резании, шлифовании, измельчении, растворении, эмульгировании и т.д. Еще один тип физического превращения - сублимация (возгонка), переход твердого вещества непосредственно в газообразное. Именно это превращение имеет место, когда мокрое белье сохнет на морозе.
Химические превращения происходят постоянно и повсюду; при этом изменяется химическая индивидуальность веществ, одни вещества превращаются в другие с иными свойствами. Так, при ржавлении железа образуется новое вещество - ржавчина (оксид железа). Химические превращения могут сопровождаться физическими изменениями. При горении древесины (твердое вещество) образуются диоксид углерода (газ), вода (жидкость) и углерод (твердое вещество). Химические превращения чрезвычайно многообразны, их изучением и классификацией занимается наука химия. Вот некоторые типы превращений, принятые в химии.
Реакции присоединения. Объединение молекул двух или нескольких веществ с образованием молекулы одного нового вещества. Примером служит горение магния на воздухе: 2Mg + O2 ? 2MgO.
В органической химии этим термином часто пользуются для обозначения таких реакций, как взаимодействие этилена С2H4 с бромом с образованием дибромэтана:
C2H4 + Br2 ? C2H4Br2
Реакции разложения. Распад исходного вещества на два или более простых. Так, при разложении оксида ртути образуются элементная ртуть и кислород: 2HgO ? 2Hg + O2.
Реакции замещения. Замена атомов в молекулах сложного вещества атомами простого вещества. Например, железо замещает медь в растворе сульфата меди:
Fe + CuSO4 ? FeSO4 + Cu
Реакции обмена. Образование двух новых веществ при взаимодействии двух исходных. Например, иодид натрия NaI и нитрат свинца Pb(NO3)2 обмениваются своими составными частями с образованием иодида свинца и нитрата натрия:
2NaI + Pb(NO3)2 ? PbI2 + 2NaNO3
Атом хлора обменивается с одним или более атомами водорода в молекуле углеводорода, например метана СН4, следующим образом:
CH4 + Cl2 ? CH2Cl + HCl
Реакция гидролиза. Гидролиз (расщепление с участием воды) - это реакция двойного разложения, когда одним из исходных компонентов является вода. При гидролизе хлорида аммония NH4Cl образуется гидроксид аммония NH4OH и соляная кислота HCl:
NH4Cl + H2O ? NH4OH + HCl
Реакция нейтрализации. Особый случай реакции обмена - взаимодействие кислоты с эквивалентным количеством основания с образованием соли и воды. Соляная кислота HCl и гидроксид натрия NaOH нейтрализуют друг друга с образованием хлорида натрия NaCl и воды:
HCl + NaOH ? NaCl + H2O