化学研究的对象

值得思考的现象

每一个人，每时每刻都会接触到许多事物和现象，如果你对它们都能仔细观察、认真研究，那么你就能学到许多知识。例如：

坚固的钢铁制品，如刀、剪、机器等，在通常环境下尤其是在潮湿的环境中，很容易生锈。而用中国墨书绘的字画，却能经历千百年而不变。你知道这是什么原因？
堆放着的大草堆、大煤堆等，在没有任何外来火源的情况下，有时会自动燃烧起来，这种现象曾被人们叫做“天火”烧。那么，“天火”到底是怎么回事？应该怎样防止“天火”烧呢？
从前有一支钻井队，在美国南部的得克萨斯州勘探油矿，当他们的钻井打到地下很深的地方时，突然有一股气体以很高的压力从井中喷出来，顿时井口积起了许多白皑皑的“雪花”，年青的钻井队员好奇地跑过去捧起“雪花”玩，结果怪事出现了，“雪花”迅速消失却没有留下一滴水，而捧“雪花”人的手被严重地冻伤了。你知道这种“雪花”是什么东西？
祖国的山河无限美好。许多地方有像《西游记》里描述的“洞天福地”那样神奇美妙的溶洞。例如江苏宜兴的慕蠡洞、善卷洞和张公洞，广西桂林等地的许多溶洞。洞中不仅有钟乳石、石笋、石柱，还有大厅、小室、石床、石凳以及小桥流水，洞顶洞壁有蛇、龙、虎、豹、人物、云彩等形象

（参见书前的彩图），既美观又奇特。这些溶洞是怎样形成的呢？

此外，随着科学技术的日益发展，人们正在逐步实现着“点石成金”（就是变贱为贵、变废为宝）的美好理想。例如，人们已能用灰黑色的、最软的矿物之一——石墨（制铅笔芯的主要原料）制造出自然界最硬的贵重物质—

—金刚石（制玻璃刀头的材料，图 1－1）。

【观察与思考】

请观察几个化学小实验

小小“照明弹”

观察一小段镁带的形态和色泽。用坩埚钳夹住这段镁带在酒精灯火焰上点燃后，观察燃烧时的现象和生成物的形态及色泽等（图 1－2）。

肥皂泡“炸弹”

将盛在塑料袋中的无色气体（氢气和氧气的混合气体），通过玻璃导管吹入盛在蒸发皿里的肥皂水中，使形成少量肥皂泡，移开塑料袋，用燃着的木条去点燃肥皂泡，发生了什么现象（图 1－3）？

“清水变牛奶”

向一只盛有 1/4 管稀硫酸的大试管中，加入几滴氯化钡溶液，充分振荡，

观察发生的现象，静置一段时间后，再观察（图 1－4）。

铜绿受热的变化

加热图 1－5 装置中的铜绿（化学名称为碱式碳酸铜），观察现象。

对于上面介绍的例子和从几个化学小实验中所观察到的有趣现象，同学们一时还说不出所以然来，但是等到学了有关的化学知识后，就会得到合理的答案。

五光十色的化学现象和丰富多采的化学实验充分说明化学知识很有用，可以说在日常生活和工农业生产等每一个领域，都要应用到化学知识。那么，什么是化学呢？我们将要在化学这门课中学习和研究些什么呢？

什么是化学？

化学研究的对象是物质。镰刀、斧头、铁锤、铁锅等是形状和用途各不相同的物体，但是构成它们的主要成分都是铁；玻璃杯、玻璃瓶、窗玻璃、玻璃弹珠等是不同的物体，但是，它们都是玻璃制品；冰、雪、露、水蒸气是不同的物体，但是，它们只是水的不同形态。构成物体的铁、玻璃、水等都是物质。同一种物质可以构成不同的物体，一个物体也可以由几种物质构成，例如，你用的铅笔就是由木材、油漆、石墨、粘土等几种物质构成的。世界上所有的物体，包括生物和非生物以及人体都是由物质构成的，所以说世界是物质的。

不同的物质有不同的特征（就是性质），并且物质都在不断地运动和变化着。化学是一门研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的基础自然科学。

【实验与思考】物质的变化和性质

观察一支矿烛，它是由石蜡和棉纤维的烛芯制成的。石蜡是什么颜色、什么状态？是很硬还是较软？把一块石蜡放在水中，试验一下石蜡能否溶于水？它比水重还是比水轻？
用火柴点燃一支矿烛，观察在点燃和燃烧过程中石蜡所发生的变化。用火柴点燃烛芯，可以看到烛芯下方的石蜡受热熔化，热的液态石蜡被吸上烛芯继续受热而化为气态石蜡，气态石蜡燃烧形成火焰（火焰是气体燃烧特有的现象）。过一会儿，吹熄烛火，可以看到烛芯上面有一丝“白烟” 上升，这是由没有燃烧的石蜡蒸气形成的，如果立即用火柴去点燃这丝“白烟”，火焰会迅速窜回烛芯，矿烛又重新燃烧起来（图 1－6）。
在烛火上方罩一只干燥的冷烧杯，片刻，烧杯壁蒙上了一层依稀可见的水雾，使透明的杯壁显得模糊（图 1－7）。将烧杯移离火焰，迅速正拿烧杯，并立即向其中注入少量澄清的石灰水，摇动烧杯，澄清的石灰水变浑浊。在小学

自然课中讲过这是通常用来检验二氧化碳存在的一种方法。通过上面的实验可以知道，石蜡在空气中完全燃烧，生成水和二氧化碳两种新物质。

仔细观察矿烛的火焰，可以看到火焰分成三层，最内一层较暗，叫做焰心，中间一层明亮，叫做内焰，最外一层不明亮，叫做外焰。取一根火

柴梗，迅速插入火焰之中（如图 1－8 所示），约 1 秒钟后取出，可以看到，火柴梗放在焰心部分的并未烧焦，放在内焰的部分被烤黄了，而放在外焰的部分却被烧焦了。上面的情况说明焰心的温度不高，内焰的温度较高，外焰的温度最高。

从上面观察到的情况，可以知道，石蜡在燃烧过程中发生了许多变化。物质变化有多种类型，主要有物理变化和化学变化两类。

物理变化

石蜡受热熔化，熔化后的石蜡被吸上烛芯并继续受热气化，在这些变化中，石蜡的状态发生了变化，但没有生成其它物质。用粉笔在黑板上写字，把水蒸发成水汽，大气的水汽凝成雨、露、霜、雪，工厂里用铁铸成铁锅等过程中，所发生的变化都没有生成其它物质。科学上把这种没有生成其它物质的变化叫做物理变化。

化学变化

和物理变化不同，气态石蜡被点燃，在空气中燃烧，生成水和二氧化碳这些新物质。前面所做的几个小实验中，镁带燃烧生成了白色粉末状的新物质——氧化镁并伴随着发热和发光；充在肥皂泡中的氢气和氧气的混合气体，点火发生猛烈的爆炸，生成了新物质——水；稀硫酸与氯化钡溶液混和生成不溶于水的白色新物质——硫酸钡；铜绿受热生成了黑色的氧化铜、水和二氧化碳等新物质。在这些变化中原物质都发生了变化，生成了其它物质，我们把这种生成其它物质的变化叫做化学变化。又叫做化学反应。日常生活中常见的纸张、煤炭、汽油、煤气等在空气中燃烧；酒变成醋；铁生锈等变化，都生成了其它物质，所以都是化学变化。

物质发生化学变化时，往往伴随着出现发光、发热或吸热、变色、气体的放出或吸收、生成沉淀等现象。这些现象常常可以帮助我们判断有没有化学变化发生。但是，应当指出，发生上述某些现象的变化，并不一定就是化学变化。例如，白炽灯泡中的钨丝通电而发光、发热就是物理变化；同样，没有明显地伴随着发生上述任何现象的变化，也不一定就不是化学变化。判断某一变化是不是化学变化，归根结底要看是不是生成了其它物质。

物质在发生化学变化的同时，一定发生物理变化。例如，在发生石蜡燃烧生成水和二氧化碳这一化学变化的同时，伴随着发生了石蜡的熔化、气化等物理变化。但是，物质在发生物理变化的过程中，不一定发生化学变化。例如，将石蜡放在试管中慢慢加热，石蜡熔化，然后再冷却，石蜡又凝固，在这个变化的全过程中，就只有物理变化而没有化学变化。

不同的物质具有不同的性质。物质的有些性质，例如石蜡在空气中燃烧生成水和二氧化碳；镁在空气中燃烧生成氧化镁；铁在潮湿的空气中生成铁锈等性质，要在化学变化中才能表现出来。物质的这类性质叫做化学性质。物质的有些性质不需要发生化学变化就能表现出来，例如颜色、状态、

气味、味道、熔点、沸点、硬度、密度、导电性、传热性等。物质的这类性质叫做物理性质。