KEMIJSKE PROMJENE: KARAKTERISTIKE, PRIMJERI, VRSTE - KEMIJA - 2025

U kemijske promjene su promjene koje se javljaju u tvari ili materije od kemijskih reakcija. Karakterizira ih nepovratno jer uključuju formiranje novih veza kojima je potrebna energija ili druge reakcije da bi preokrenule svoje učinke.

Na primjer, život i njegova biokemija sastoje se od stalnih kemijskih promjena koje otkrivaju bezbroj reakcija unutar živih bića. Rezultat je rast, razvoj i starenje biljnih i životinjskih tkiva; da je, kao što je poznato, znanstveno i termodinamički, nepovratan proces.

Promjena boje lišća tijekom jeseni primjer je kemijske promjene. Izvor: Jake Colvin preko Pexelsa.

Zato u živim bićima, od beskralježnjaka do kralježnjaka, nalazimo kemijske promjene čak i dok konzumiraju njihovu hranu, jer koriste enzimske reakcije kako bi ih razgradili i iskoristili energiju i kemijski materijal koji iz njih izvlače.

Kako prepoznati kemijske promjene?

Primjer kemijske promjene

Jedna od glavnih karakteristika koja ih prepoznaje u prirodi jest promatrati ako se dogodi promjena boje ili ako se stvara određeni miris. Tako se u godišnjim dobima cijeni kako drveće postupno počinje mijenjati boju svojih lišća; u njima su klorofil i njegovi prirodni pigmenti podvrgnuti kemijskim reakcijama.

Crvenilo lišća u jesen vrlo je jasan primjer kemijske promjene. Povezujući to sa životom, hobotnice i kameleoni sami se kamufliraju zahvaljujući nizu kemijskih reakcija koje uključuju stanice njihovih kože; ali za razliku od lišća, oni mogu obrnuti promjene boje drugim reakcijama koje "deaktiviraju" kamuflažu.

Međutim, različite boje neba i oblaka nisu proizvod kemijskih, već fizičkih promjena: Raleighovo raspršenje. U međuvremenu, izbjeljivanje odjeće i uklanjanje njihovih mrlja, kao i bojanje odjeće bojama kemijske su promjene.

karakteristike

Spomenuto je da su promjena boje i mirisa dvije glavne karakteristike da je došlo do kemijske promjene i da je stoga došlo do fenomena koji uključuje jednu ili više kemijskih reakcija.

Zatim će se obratiti druge važne karakteristike koje nam omogućuju da ga direktno osjetimo svojim osjetilima. Što više karakteristika možemo uočiti, to je vjerojatnije da smo suočeni s kemijskom promjenom, a ne fizičkom.

Promjena temperature ili oslobađanje svjetlosti

Kemijsku promjenu prati porast (egzotermna reakcija) ili pad temperature (endotermička reakcija); to jest, ako se proizvodi toplina, ili ako se, naprotiv, dobije osjećaj hladnoće. Također, ponekad se oslobađanje topline događa paralelno s pojavom svjetlosti.

Tvorba plina

Stvaranje plinova izravno je povezano s promjenama mirisa. Ako se plin formira u tekućem mediju, primijetit će se mjehurić, što ukazuje na kemijsku promjenu.

To je zato što su molekule s visokim tlakom para koji se lako se odvode od zraka, ili zbog oslobađanja male molekule, kao što je CO ₂, H ₂ S, CH ₄, O ₂, itd, koji su krajnji produkti određene reakcije.

Stvaranje taloga

Ako se reakcije odvijaju u tekućem mediju i počne se primjećivati ​​talog, bez obzira na njegovu boju ili teksturu, kaže se da je došlo do kemijske promjene. Isto tako, mogao bi se dogoditi slučaj da se dva plina miješaju i tvore pepeo ili sol.

Nepovrativost

Iako je istina da postoje reverzibilne reakcije koje mogu uspostaviti ravnotežu, promjene koje se generiraju s do sada opisanim karakteristikama nepovratne su; Potrebne su im druge reakcije ili bilo koja energija da intervenišu kako bi se njihovi učinci preokrenuli. Pa ipak, u mnogim je slučajevima to gotovo nemoguće.

Ta se nepovratnost opaža u promjeni sastava ili u propadanju tvari. Na primjer, drvo koje gori u plamenu i završava u pepelu, čiji se konačni sastav razlikuje od stabla, neće moći preokrenuti kemijsku promjenu koja se dogodila ni na koji način; Osim ako se vrijeme ne može vratiti

vrste

Kemijske promjene same po sebi ne podliježu nikakvoj klasifikaciji: percipiraju se našim osjetilima i može se zaključiti ili ispitati kakve se kemijske reakcije odvijaju. Stoga su takve promjene posljedica skupine anorganskih, organskih ili biokemijskih reakcija.

Kada se govori o anorganskim "promjenama", kaže se da ne uključuje nikakav karbonski koštani spoj, već sve komplekse prelaznih metala; oksidi, sulfidi, hidridi, nitridi, halogeni, između ostalih spojeva.

U međuvremenu, spojevi ugljičnog dioksida sudjeluju u organskim i biokemijskim promjenama, s razlikom što se prvi događaju izvan organizama (osim u reakcijama lijekova), a drugi unutar njih (s obzirom na enzime)., metabolizam, biomolekule).

Primjeri

Žutilo papira

Nabori papira s vremenom požute. Izvor: makamuki0 putem Pixabay-a.

Papi s vremenom gube bjelinu i postaju žućkasti ili smeđi. Taj je proces posljedica oksidacije njegovih polimera, posebno lignina, koji zajedno s celulozom uključuju atome kisika koji na kraju slabe njihove međudolekularne interakcije.

Vatromet

Vatromet predstavlja reakciju izgaranja, u kojoj mješavina potisnih goriva, kalijevog nitrata, ugljika i sumpora gori, dok elektronički potiče metalne soli koje oboje nastale eksplozije.

šupljine

Karijes uzrokuje promjenu boje zuba uslijed njihove demineralizacije, uzrokovane kiselinama koje nastaju kada mikroorganizmi probavljaju saharozu u hrani. Zubna caklina, koja se sastoji od mineraloške matrice kalcijevih fosfata, gubi svoje ione kako se povećava kiselost i napreduje stvaranje šupljina.

Rast algi

Sloj algi i mikroorganizama koji raste u jezerima ponekad je takav da može postati ljepljiv. Izvor: Michael Meiters (https://www.flickr.com/photos/psychofreakx3/5963134909)

Eutrofikacija jezera potiče rast alga koje pokrivaju njihovu površinu zelenom bojom kao rezultat promjene kemijskih svojstava vode; promjena koja završava vidljivom i negativnom za vodenu faunu.

Otapanje Alka-Seltzera

Alka-Seltzer otopljeni u vodi počinju otpuštati mjehuriće koji demonstriraju njihovu šumaranje. Plinovi su zbog CO ₂ generira raspada NaHCO ₃, zajedno s limunske kiseline i acetilsalicilna koji dolaze u zbijenom tableti.

Tjelesne kuge

Kad se znojimo, prije ili kasnije neizbježno je uočiti neugodne mirise koji se nalaze ispod ruku, na koži ili na nogama. Ti loši mirisi nastaju zbog isparljivih organskih molekula koje su sintetizirali mikroorganizmi i ukazuju na to da je došlo do kemijske promjene.

Truljenje

Organsko raspadanje živih bića ili hrane kemijske su promjene koje uključuju niz složenih reakcija. Loši mirisi prate promjena sastava, kao i boje. Na primjer, trulež voća poput banana i avokada pokazuje sve ove karakteristike.

Koks i menta

Mješavina koksa i mente eruptira poput soda vulkana. Izvor: Michael Murphy

Iako je to formalno fizička reakcija, bez kršenja kemijskih veza, ali uz uzastopno sudjelovanje ravnoteže između vrsta H ₂ CO ₃ i CO ₂, erupcija koka-cole-menta može se uzeti kao referenca za otkrivanje drugih eksplozija koje se događaju može biti čisto kemijska.

Peppermint pruža mjesta nukleacije za stvaranje sitnih mjehurića CO ₂ koji apsorbiraju dio otopljenog CO ₂ ometajući njegove interakcije s molekulama vode. Tako se otopljeni CO ₂ koncentrira u više malih mjehurića, koji se suprotstavljaju sve većoj površinskoj napetosti vode uzrokovane šećerom i drugim spojevima.

Rezultat toga je da CO ₂ mjehurići pobjegnu vukući vodu koja ih ne želi "osloboditi". Zbog toga se pojavljuju karakteristične pjene tih osipa od peperminta, kao što se vidi na gornjoj slici.

eksplozije

Eksplozije su obično vrlo burne reakcije izgaranja iz kojih se oslobađa dim, svjetlost i toplina. Gdje god se dogodi eksplozija, suočeni ste s kemijskom promjenom.

Gori drvo

Drvo je u osnovi napravljeno od celuloze i lignina, oba organska polimera. Njegovih atoma ugljika snažno reagiraju s kisikom iz zraka, što uzrokuje CO i CO ₂, ovisno o tome kako je završena izgaranje i stupanj kisika.

Ovo je kemijska promjena, jer se polimeri u drvu, osim oslobađanja topline, svjetlosti i dima, ne mogu vratiti u prvobitno stanje.

sunčanje

Kemijska promjena ogleda se u tenu onih koji svakodnevno uživaju na plaži. Izvor: Pxhere.

Crvenilo ili preplanulost naše kože, pod jakim suncem, ukazuje na to da je došlo do promjene u njezinu sastavu zbog reakcije melanina koji se nalazi u njegovim stanicama, koji oksidira i razgrađuje.

Sok od crvenog kupusa

Epruvete s indikatorom ljubičastog kupusa. Izvor: Indikator-Blaukraut.JPG: Supermartlderivativni rad: Haltopub

Polazeći od soka ljubičastog kupusa, može se postaviti eksperiment da pokaže promjene boje kao funkcije pH. Razmnožavanje je lako u bilo kojem laboratoriju ili kuhinji.

Ako se ovaj sok doda u različite epruvete, oni su označeni i dodaju im se različite tvari, od kiselih (octa) do alkalnih (deterdžent), postojat će niz boja (gornja slika).

To je zato što sok ljubičastog kupusa sadrži prirodne pokazatelje na bazi kiseline, koji reagiraju na promjene u pH. Što je otopina kiselija, to će se pojaviti crveniji; a ako je naprotiv vrlo osnovno, postat će žućkasto.

Skuhajte jaje

Kad se jaje prži ili kuha, dopuštamo toplini da denaturira njegove bjelančevine, razbijajući njegove veze i tvoreći druge, gubeći svoju izvornu strukturu.

Koža blijedi

Boje kože mogu izblijediti zbog djelovanja kisika u zraku i UV zračenja, zbog čega se kemijske veze između boja i organskog materijala raspadaju.

pečen

Promjena boje primijećena u kruhu i slatkišima, kao i vidljiv porast volumena u odnosu na sirovo tijesto, ukazuju na razne kemijske promjene.

Prvo, zbog porasta uzrokovanih kvascem i praškom za pecivo; i drugo, Maillardovom reakcijom, gdje proteini i šećeri reagiraju jedni s drugima da bi smjesu postalo zlatnom.

korozija

Metali hrđaju, pa gube sjaj, potamne i počinju korodirati kada se oksidni slojevi više ne mogu lijepiti ili povezati s metalnom unutrašnjošću. Najreprezentativnija korozija je željezo zbog karakteristične smeđe boje njegovog oksida.

baterije

Unutar baterija ili stanica dolazi do kemijskih reakcija koje stvaraju električnu energiju, električne struje koje prolaze kroz vanjski krug i aktiviraju njihove uređaje. U biti, anoda gubi elektrone (oksidacija), ti elektroni aktiviraju uređaj (daljinski upravljač, telefon, sat, pokazivač itd.), A zatim završavaju na katodi (redukcija).

Krv komaraca

Ako nas ujede komarac i ubijemo ih odmah ili u roku od nekoliko minuta, primijetit ćemo da krv svijetlo crvene boje. U međuvremenu, ako prođe nekoliko sati i ubijemo tog istog komarca, vidjet ćemo da je krv tamna, čak će se pojaviti smeđi tonovi.

Ova promjena boje ukazuje da je krv podvrgnuta kemijskim reakcijama unutar komaraca.

Jodni sat

Reakcija jodnog sata jedan je od najreprezentativnijih kemijskih promjena. Izvor: Daniel J. Lulu

Jedna od najimpresivnijih kemijskih promjena vidi se u poznatoj reakciji satnog joda. To se naziva zato što se njegova brzina može kontrolirati izmjenom koncentracije reaktanata. Reakcija završava kada se pojavi intenzivna, vrlo tamnoplava boja, u velikoj suprotnosti s početnom prozirnom prozirnošću.

Ova boja (gornja slika) nastaje uslijed interakcije između škroba i anionskog kompleksa I ₃ ^-. Jedna od njegovih verzija polazi od jodata, IO ₃ ^- i bisulfita, HSO ₃ ^-:

IO ₃ ^- + 3HSO ₃ ^- → I ^- + 3HSO ₄ ^-

Ja ^- reagira s IO ₃ ^- iz medija za stvaranje joda:

IO ₃ ^- + 5I ^- + 6H ⁺ → 3I ₂ + 3H ₂ O

A to zauzvrat reagira s više bisulfita:

I ₂ + tna ₃ ^- + H ₂ O → 2I ^- + tna ₄ ^- + 2H ⁺

Kada je tna ₃ ^- završi, druga reakcija prevladava dok se višak I. ₂, koji će se vezati na I ^- kako bi se dobilo I ₃ ^-. I na kraju, _I3 ^{- bit će u} interakciji s molekulima škroba potamnjenjem otopine.

Slonova pasta

Eksperiment paste sa slonovima. Izvor: Ferbr1 putem Wikipedije.

Opet, i konačno, imenovana je specifična kemijska reakcija, ali s promjenama koje su previše vidljive da bi ih se mogle izostaviti: slonova pasta za zube (gornja slika). U određenim videozapisima količina pjene je takva da biste doslovno mogli sloti usta slonu.

Ova reakcija se temelji na katalitičke razgradnje vodikovog peroksida, H ₂ O ₂ (vodikov peroksid), s jodidnih iona, I ^-, od topljivih soli, kao što su Nal ili Kl. Prva reakcija koja se događa je prema sljedećoj kemijskoj jednadžbi:

H ₂ O ₂ + I ^- → H ₂ O + IO ^-

IO ^- vrsta zatim reagira s H- ₂ O ₂ u drugoj reakciji:

IO ^- + H ₂ O ₂ → H ₂ O + O ₂ + I ^-

Tamo gdje se katalizator I regenerira ^- (ne troši se).

Napominjemo da su konačni proizvodi su H ₂ O i O ₂. Ako se u reakcijsku smjesu doda deterdžent i bojila, voda zajedno s kisikom će se snažno pjenati, što će se protiv gravitacije podići do spremnika i pucati prema gore.

Zapalite papir

Pri spaljivanju papira stvaraju se ugljični dioksid, vodena para i pepeo. Te su tri tvari kemijski različite od prve tvari, pa je to kemijska promjena.

Oksidacija jabuke

Kad se jabuka nasjecka i ostavi na otvorenom, ona se mijenja od boje bjelokosti u smeđu ili oker. To se naziva oksidacija.

Hrana trulež

Kad se hrana pokvari, dolazi do kemijske promjene. Na primjer, trula jaja prolaze kroz proces raspadanja koji uzrokuje da promijene boju i miris.

Proizvodnja jogurta

Jogurt je rezultat kemijske promjene koja uključuje mlijeko i određene bakterije, poput Streptococcus thermophilus i Lactobacilli bulgaricus.

Otvorena boca šampanjca

Kad otvorite bocu šampanjca ili bezalkoholnog pića, primijetite žuborenje. Ovo bockanje znači da se ugljična kiselina u piću razgradila, oslobađajući ugljični dioksid.

Proizvodnja vina

Stvaranje vina od grožđa proces je fermentacije. Ovo je primjer anaerobne kemijske reakcije u kojoj se šećer pretvara u etilni alkohol i ugljični dioksid.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (8. listopada 2019.). Definicija kemijske promjene u kemiji. Oporavilo od: misel.com
3. Wikipedia. (2019). Kemijska promjena. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
4. Mandeep Sohal. (29. rujna 2019.). Kemijska promjena vs. Fizička promjena. Kemija LibreTexts. Oporavak od: chem.libretexts.org
5. Nathan Crawford. (2019). Što je kemijska promjena? - Svojstva, vrste i primjeri Video. Studija. Oporavilo od: study.com
6. HowStuffWorks. (2019). Zašto novine s vremenom požute? Oporavilo od: science.howstuffworks.com
7. Znanstvenici. (14. lipnja 2012.). Spurting Science: Erupcija dijetalnog koksa s menteom. Oporavak od: scienceamerican.com
8. Quimitube. (2014). Laboratorijska iskustva: sat s jodom. Oporavilo od: quimitube.com