Процессы, протекающие в химическом веществе или в смесях различных веществ, представляют собой химические реакции.
При протекании химических реакций всегда образуются новые вещества.
Химические реакции выявляют и характеризуют химические свойства данного вещества.
Исходные вещества, взятые для проведения химической реакции, называются реагентами, а новые вещества, образующиеся в результате химической реакции, — продуктами реакции. В общем виде химическая реакция изображается так:
РЕАГЕНТЫ → ПРОДУКТЫ
Пример. При нагревании магния (серебристо-белый металл) в молекулярном кислороде (бесцветный газ) образуется оксид магния (белый порошок):
2Mg + O2 → 2MgO
Химические реакции всегда сопровождаются физическими явлениями или эффектами. Признаками протекания химических реакций являются:
- Выделение или поглощение энергии. Например выделение тепла и (или) света или наоборот поглощение тепла – охладжение системы;
- Изменение окраски;
- Образование газа, запаха;
- Образование осадка.
Именно по этим основным физическим эффектам часто судят о протекании химических реакций.
Химические процессы, протекающие в веществе, отличаются и от физических процессов, и от ядерных превращений. В физических процессах участвующие вещества сохраняют неизменными свои свойства, но могут изменить внешнюю форму или агрегатное состояние.
Примеры наиболее распространенных физических процессов: обработка резанием (строгание, точение, фрезерование, пиление и др.), бесстружковая обработка (прессование, изгибание, волочение, вытягивание и др.); дробление (размалывание, пульверизация и др.); смешивание (перемешивание, совместное сплавление, растворение и др.); разделение (декантация, фильтрование, центрифугирование, дистилляция и др.); изменение агрегатного состояния (плавление и отвердевание, испарение или кипение и конденсация, сублимация и десублимация).
В химических процессах (химических реакциях) получаются новые вещества с отличными от реагентов свойствами, но никогда не образуются атомы новых элементов. В атомах же участвующих в реакции элементов обязательно происходят видоизменения электронной оболочки. В ядерных реакциях происходят изменения в атомных ядрах всех участвующих элементов, что приводит к образованию атомов новых элементов.
С помощью химических реакций можно получать практически важные вещества, которые в природе находятся в ограниченных количествах, например азотные удобрения, либо вообще не встречаются по каким-либо причинам, например сульфамиды и другие синтетические лекарственные препараты, полиэтилен и другие пластмассы.
Химия позволяет синтезировать новые, неизвестные природе вещества, необходимые для жизнедеятельности человека. Вместе с тем интенсивное химическое воздействие на окружающую среду и на протекающие природные процессы может привести к нарушению установившихся естественных химических циклов, что делает актуальной экологическую проблему (загрязнение окружающей среды) и усложняет задачу рационального использования природных ресурсов и сохранения естественной среды обитания на Земле.