10 Παραδείγματα χημικών αλλαγών

Χημικές αντιδράσεις, που ονομάζονται επίσηςχημικές αλλαγές, αναφέρονται σε διαδικασίες που μεταβάλλουν τις χημικές ενώσεις, δημιουργώντας νέες ουσίες από μία ή περισσότερες παλιές ουσίες. Για να το θέσω αλλιώς, τα άτομα μιας ουσίας αναδιατάσσονται όταν λαμβάνει χώρα μια χημική αλλαγή. Σε αντίθεση με τις φυσικές αλλαγές, οι χημικές αλλαγές δεν μπορούν συνήθως να αντιστραφούν, εκτός εάν λάβει χώρα μια ισοδύναμη χημική αντίδραση.

Η ενέργεια του χημικού συστήματος αλλάζει όταν συμβαίνει μια χημική αλλαγή. Οι ενδόθερμες αντιδράσεις είναι χημικές αντιδράσεις που απορροφούν θερμότητα, ενώ οι εξώθερμες είναι χημικές αντιδράσεις που εκπέμπουν θερμότητα.

Σημεία χημικής αλλαγής

Υπάρχουν διάφορα φυσικά φαινόμενα που μπορούν να υποδεικνύουν την εμφάνιση μιας χημικής αλλαγής. Οι ενδείξεις μιας χημικής αλλαγής περιλαμβάνουν:

1. Εκπομπή φωτός – Ορισμένες χημικές αντιδράσεις παράγουν φως ως αποτέλεσμα της αντίδρασης.
2. Φυσαλίδες – Όταν συμβαίνει μια χημική αλλαγή σε ένα υγρό διάλυμα, πολύ συχνά παράγει φυσαλίδες αερίου, οι οποίες φαίνονται στο υγρό.
3. Αλλαγή χρώματος – Μια ουσία που αλλάζει χρώμα είναι μια εξαιρετική ένδειξη ότι έχει συμβεί κάποια μορφή χημικής αλλαγής. Οι χρωματικές αλλαγές είναι ιδιαίτερα αισθητές στα μέταλλα μετάπτωσης. Ένα παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο μια αλλαγή στο χρώμα υποδηλώνει μια χημική αλλαγή είναι ο χαλκός, ο οποίος μετατρέπεται από χάλκινο σε πρασινωπό χρώμα όταν οξειδώνεται.
4. Αλλαγή οσμής – Οι χημικές αντιδράσεις μπορούν να απελευθερώσουν μόρια με ορισμένες μυρωδιές, αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τις πτητικές χημικές ουσίες.
5. Αλλαγή θερμοκρασίας – Οι χημικές αντιδράσεις απαιτούν μια μετατόπιση της ενέργειας ενός αντικειμένου και αυτή η ενεργειακή αλλαγή είναι συχνά ανιχνεύσιμη ως αλλαγή της θερμοκρασίας.
6. Σχηματισμός ιζήματος – Το ίζημα αναφέρεται σε στερεά σωματίδια που συγκεντρώνονται μαζί σε ένα διάλυμα. Ορισμένες χημικές αντιδράσεις δημιουργούν αυτά τα στερεά σωματίδια.
7. Μη αναστρέψιμες αλλαγές – Αν και οι φυσικές αλλαγές μπορούν συχνά να αντιστραφούν, οι χημικές αλλαγές είναι βασικά μη αναστρέψιμες στη φύση.
8. Αλλαγή Γενικής Μορφής/Σύνθεσης – Ουσιαστικές αλλαγές στη σύνθεση ή τη σύνθεση της ουσίας συχνά υποδηλώνουν χημικές αλλαγές, όπως όταν ένας κορμός μετατρέπεται σε στάχτη καθώς καίγεται.

Ενώ οι παραπάνω δείκτες μπορούν να σας βοηθήσουν να προσδιορίσετε εάν έλαβε χώρα μια χημική αλλαγή, οι χημικές αλλαγές μπορούν να πραγματοποιηθούν χωρίς να εμφανιστούν οι δείκτες, επομένως αυτή δεν είναι μια αλάνθαστη μέθοδος ανίχνευσης. Ως παράδειγμα για το πώς μπορεί να συμβεί μια χημική αλλαγή χωρίς την παρουσία των παραπάνω δεικτών όταν ο σίδηρος σκουριάζει αλλάζει χρώμα και παράγει θερμική ενέργεια, αλλά η διαδικασία είναι πολύ αργή και δεν γίνεται εύκολα αντιληπτή.

Διαφορετικά είδη χημικών αλλαγών

Οι χημικοί χωρίζουν τις χημικές αλλαγές σε τρεις διαφορετικές κατηγορίες:βιοχημικές αλλαγές, οργανικές χημικές αλλαγές και ανόργανες χημικές αλλαγές. Οι βιοχημικές αλλαγές είναι οι αλλαγές που συμβαίνουν στα σώματα των ζωντανών οργανισμών. Αυτές οι χημικές αλλαγές προκαλούνται από ορμόνες και ένζυμα και παραδείγματα τέτοιων αλλαγών είναι η φωτοσύνθεση, η πέψη, η δέσμευση αζώτου, η ζύμωση και ο κύκλος του Krebs.

Εν τω μεταξύ, οι οργανικές χημικές αλλαγές είναι αλλαγές που συμβαίνουν όταν οι οργανικές ενώσεις αλλάζουν τη δομή μιας άλλης χημικής ουσίας. Οι οργανικές ενώσεις περιέχουν υδρογόνο και οξυγόνο. Παραδείγματα οργανικών χημικών αλλαγών περιλαμβάνουν την αλογόνωση, τη μεθυλίωση, την πυρόλυση αργού πετρελαίου και τον πολυμερισμό. Τέλος, οι ανόργανες χημικές αλλαγές είναι χημικές αλλαγές που δεν χρησιμοποιούν άνθρακα ως μέρος της χημικής αντίδρασης. Οι ανόργανες αλλαγές είναι διεργασίες όπως οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, η οξείδωση και το μείγμα βάσεων και οξέων.

Διαφορά μεταξύ χημικών αλλαγών και φυσικών αλλαγών

Μπορεί να έχετε ακούσει για έναν άλλο τύπο αλλαγής που ονομάζεται φυσική αλλαγή. Ας εξετάσουμε τις διαφορές μεταξύ φυσικών και χημικών αλλαγών. Στην ουσία, μια φυσική αλλαγή δεν παράγει μια νέα χημική ουσία, ενώ μια χημική αλλαγή οδηγεί στη δημιουργία μιας νέας ουσίας.

Οι φυσικές αλλαγές απλώς αλλάζουν το σχήμα ή άλλα φυσικά χαρακτηριστικά ενός αντικειμένου/υλικού, η χημική σύνθεση του υλικού δεν αλλάζει κατά τη διάρκεια μιας φυσικής αλλαγής. Μια φυσική αλλαγή είναι κάτι σαν το πάγωμα, το βράσιμο ή το λιώσιμο ενός υλικού/ουσίας, ενώ μια χημική αλλαγή είναι σαν τη σκουριά ή την καύση μιας ουσίας. Δεδομένου ότι οι φυσικές αλλαγές αλλάζουν μόνο τη μορφή μιας χημικής ουσίας και όχι τη σύνθεση της ουσίας, η αλλαγή μπορεί συχνά να αναιρεθεί, αλλά αυτό δεν ισχύει για τις χημικές αλλαγές.

Παραδείγματα χημικών αλλαγών

Οι χημικές αλλαγές συμβαίνουν όταν τα άτομα στην ουσία/ένωση αναδιατάσσονται για να δημιουργήσουν νέους χημικούς δεσμούς.

1. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα χημικής αλλαγής είναι η σκουριά του σιδήρου, η σκουριά που αναπτύσσεται στον σίδηρο είναι το αποτέλεσμα μιας χημικής αλλαγής επειδή δύο διαφορετικές ουσίες δημιουργούν μια νέα ουσία. Η σκουριά του σιδήρου είναι μόρια σιδήρου που αντιδρούν με μόρια οξυγόνου και δημιουργούν οξείδιο του σιδήρου, μια νέα ένωση.
2. Το ψήσιμο ενός κέικ απαιτεί αλλαγή της χημικής σύνθεσης του κέικ. Όταν το κέικ ζεσταίνεται στο φούρνο, συμβαίνει μια ενδόθερμη χημική αντίδραση, η οποία αλλάζει τις πρωτεΐνες του αυγού στη μαλακή ζύμη του κέικ, κάνοντας το κέικ σφιχτό.
3. Το να φτιάξετε καραμέλα από ζάχαρη απαιτεί χημική αλλαγή. Η καραμέλα παίρνει τη γεύση της από μια χημική αντίδραση που λαμβάνει χώρα μεταξύ των αμινοξέων και των σακχάρων όταν θερμαίνονται.
4. Η πέψη των τροφίμων είναι μια διαδικασία που περιλαμβάνει χημικές αλλαγές. Ένζυμα που βρίσκονται στα έντερα και στο στομάχι υποβαθμίζουν τα μακρομόρια στα τρόφιμα, καθιστώντας τα πιο απλά μόρια που μπορούν να απορροφηθούν πιο εύκολα.
5. Η καύση μιας ουσίας είναι ένας τύπος χημικής αλλαγής. Παρόμοια με τη σκουριά, η καύση συμβαίνει όταν τα μόρια στο ξύλο αλληλεπιδρούν με το οξυγόνο του αέρα. Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει ενέργεια θερμότητας και φωτός.
6. Η ανάμειξη οξέων και βάσεων δημιουργεί μια χημική αλλαγή. Τα οξέα και οι βάσεις δημιουργούν μια χημική αντίδραση όταν αναμειγνύονται μεταξύ τους. Ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα αυτού του φαινομένου είναι η ανάμειξη ξιδιού και μαγειρικής σόδας. Το ξύδι είναι οξύ, ενώ η μαγειρική σόδα είναι βάση. Η επακόλουθη φυσαλίδα που εμφανίζεται είναι αποτέλεσμα της χημικής αντίδρασης μεταξύ των δύο.
7. Η φωτοσύνθεση είναι μια διαδικασία που δημιουργεί χρησιμοποιήσιμη ενέργεια για τα φυτά μέσω χημικών αλλαγών. Το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα συνδυάζονται με την ενέργεια από τον ήλιο για να σχηματίσουν οξυγόνο και γλυκόζη. Δεδομένου ότι με αυτήν τη διαδικασία δημιουργούνται νέα είδη χημικών ουσιών, η αλλαγή που συμβαίνει είναι μια χημική αλλαγή.
8. Η ζύμωση είναι μια χημική αλλαγή. Η διαδικασία ζύμωσης πραγματοποιείται από βακτήρια ή μαγιά και η ζάχαρη μετατρέπεται είτε σε αιθανόλη είτε σε γαλακτικό οξύ μέσω της διαδικασίας. Το CO2 απελευθερώνεται επίσης ως υποπροϊόν.
9. Η δέσμευση αζώτου είναι ένας τύπος χημικής αλλαγής. Η δέσμευση αζώτου είναι οποιαδήποτε διαδικασία που προκαλεί τον συνδυασμό ελεύθερων μορίων αζώτου με άλλες ενώσεις. Αυτό δημιουργεί ενώσεις με βάση το άζωτο που είναι πιο δραστικές από τη βασική ένωση και είναι μια μορφή χημικής αλλαγής.
10. Τα πυροτεχνήματα δημιουργούν όμορφες εκρήξεις χάρη στις χημικές αλλαγές. Τα πυροτεχνήματα περιέχουν διάφορα είδη στοιχείων όπως σίδηρο, αλουμίνιο, χάλυβα, μαγνήσιο ή ψευδάργυρο. Αυτές οι νιφάδες μετάλλου θερμαίνονται μέχρι να καούν ή να γυαλίσουν πολύ έντονα.

Παραδείγματα φυσικών αλλαγών

Για να κατανοήσουμε καλύτερα ποιες αλλαγές υπολογίζονται ως χημικές αλλαγές και ποιες αλλαγές μετρούν ως φυσικές αλλαγές, ας ρίξουμε επίσης μια ματιά σε μερικά παραδείγματα φυσικών αλλαγών. Παραδείγματα φυσικών αλλαγών περιλαμβάνουν:

• Το λιώσιμο ενός κύβου πάγου είναι μια φυσική αλλαγή.
• Ο βρασμός του νερού είναι ένα άλλο παράδειγμα φυσικής αλλαγής.
• Ο τεμαχισμός χαρτιού αλλάζει τη φυσική μορφή του χαρτιού.
• Όταν το αλκοόλ εξατμίζεται υφίσταται μια φυσική αλλαγή.
• Όταν σπάσει ένα μπουκάλι έχει συμβεί μια φυσική αλλαγή.
• Η σύνθλιψη ενός κουτιού αλουμινίου είναι μια μορφή φυσικής αλλαγής.

Διακρίνοντας τις χημικές αλλαγές από τις φυσικές αλλαγές

Για να διαπιστώσετε εάν υπάρχει ή όχι μια χημική αλλαγή ή μια φυσική αλλαγή, θα πρέπει να εξετάσετε το αντικείμενο/υλικό/ουσία και να το αναλύσετε για οποιαδήποτε ένδειξη χημικών αλλαγών. Όταν συμβαίνει μια χημική αλλαγή, συχνά απορροφά ή απελευθερώνει θερμότητα ή απορροφά/απελευθερώνει ενέργεια και αυτές οι αντιδράσεις συχνά προκαλούν αλλαγές στον ήχο, το χρώμα, την οσμή ή το αέριο. Εάν δεν παρατηρηθεί κανένας από αυτούς τους δείκτες, πιθανότατα έχει συμβεί μια φυσική αλλαγή παρά μια χημική αλλαγή. Ωστόσο, θα πρέπει να γνωρίζετε ότι οι φυσικές αλλαγές μπορεί συχνά να οδηγήσουν σε δραματικές αλλαγές στην εμφάνιση μιας ουσίας και αυτές οι δραματικές αλλαγές δεν σημαίνουν ότι έχουν λάβει χώρα χημικές αντιδράσεις.

Οι δραματικές αλλαγές στη μορφή μιας ουσίας μπορεί να κάνουν δύσκολο να ξεχωρίσουμε εάν έχει συμβεί φυσική ή χημική αλλαγή. Για παράδειγμα, όταν η ζάχαρη διαλύεται σε νερό, έχει συμβεί μια φυσική αλλαγή παρά μια χημική αλλαγή. Αυτό συμβαίνει γιατί ενώ η ζάχαρη έχει διαλυθεί, τα μόρια σακχαρόζης που αποτελούν τη ζάχαρη παραμένουν ίδια στη χημική τους δομή. Αντίθετα, η διάλυση του αλατιού σε ένα ποτήρι νερό είναι μια χημική αλλαγή επειδή τα μόρια του άλατος διασπώνται και γίνονται ιόντα. Η διάλυση τόσο της ζάχαρης όσο και του αλατιού στο νερό είναι η διαδικασία διάλυσης ενός στερεού σε υγρό και η απομάκρυνση του νερού επιτρέπει την ανάκτηση του αλατιού ή της ζάχαρης. Ωστόσο, παρά τις ομοιότητες, οι διαδικασίες είναι διαφορετικές, η μία είναι μια χημική αλλαγή και η άλλη φυσική.