CHEMICKÉ ZMĚNY: VLASTNOSTI, PŘÍKLADY, TYPY - CHEMIE - 2025

Tyto chemické změny jsou změny, které se vyskytují v látkách nebo ohledu na to, z chemických reakcí. Vyznačují se nevratností, protože zahrnují vytváření nových vazeb, které potřebují energii nebo jiné reakce, aby zvrátily své účinky.

Život a jeho biochemie jsou například tvořeny neustálými chemickými změnami, které odhalují nesčetné množství reakcí, které se odehrávají uvnitř živých bytostí. Výsledkem je růst, vývoj a stárnutí rostlinných a živočišných tkání; že, jak je známo, vědecky a termodynamicky, je to nevratný proces.

Příkladem chemické změny je změna barvy listů během pádu. Zdroj: Jake Colvin přes Pexels.

Proto v živých tvorech, od bezobratlých až po obratlovce, najdeme chemické změny, i když konzumují své jídlo, protože k jejich degradaci využívají enzymatické reakce a využívají energii a chemický materiál, který z nich extrahují.

Jak rozpoznat chemické změny?

Příklad chemické změny

Jednou z hlavních charakteristik, která je rozpoznává v přírodě, je pozorovat, zda dojde ke změně barvy nebo pokud je vyvolán zvláštní zápach. V ročních obdobích se tedy oceňuje, jak stromy postupně mění barvu svých listů; v nich chlorofyl a jeho přírodní pigmenty podléhají chemickým reakcím.

Zčervenání listů na podzim je velmi jasným příkladem chemické změny. Spojení se životem, chobotnice a chameleony se maskují díky řadě chemických reakcí, které zahrnují buňky jejich kůží; ale na rozdíl od listů mohou zvrátit změny barev jinými reakcemi, které „maskují“ maskování.

Různé barvy oblohy a mraků však nejsou výsledkem chemických, ale fyzických změn: rozptyl Raleigh. Mezitím jsou bělení oděvů a odstraňování jejich skvrn, jakož i barvení oděvů barvivy, chemickými změnami.

vlastnosti

Bylo zmíněno, že změna barvy a zápachu jsou dvě z hlavních charakteristik, že došlo k chemické změně, a že proto došlo k jevu, který zahrnuje jednu nebo více chemických reakcí.

Dále se budeme zabývat dalšími důležitými vlastnostmi, které nám umožní detekovat to přímo pomocí našich smyslů. Čím více charakteristik je možné vnímat, tím je pravděpodobnější, že čelíme chemické změně, nikoli fyzické.

Změna teploty nebo uvolnění světla

Chemická změna je doprovázena zvýšením (exotermická reakce) nebo snížením (endotermická reakce) teploty; to znamená, že pokud je produkováno teplo nebo naopak, je získán pocit chladu. Také někdy dochází k uvolňování tepla paralelně se vzhledem světla.

Tvorba plynu

Tvorba plynů přímo souvisí se změnami zápachů. Pokud se v kapalném médiu tvoří plyn, bude pozorováno bublání, což svědčí o chemické změně.

To je v důsledku skutečnosti, že existují molekuly s vysokým tlakem par, které se snadno provádí pomocí vzduchu nebo uvolňování malých molekul, jako je například CO ₂, H ₂ S, CH ₄, O ₂, atd., Které jsou konečné produkty určité reakce.

Tvorba sraženiny

Pokud reakce probíhají v kapalném médiu a začíná se pozorovat tvorba sraženiny, bez ohledu na její barvu nebo strukturu, říká se, že došlo k chemické změně. Podobně by to mohl být případ, kdy se dva plyny smíchají a vytvoří popel nebo soli.

Nevratnost

I když je pravda, že existují reverzibilní reakce, které jsou schopny nastolit rovnováhu, změny vyvolané dosud popsanými charakteristikami jsou nevratné; Potřebují jiné reakce nebo energii jakéhokoli druhu, aby zasáhly, aby se jejich účinky zvrátily. A v mnoha případech je to prakticky nemožné.

Tato ireverzibilita je pozorována při změně složení nebo při zhoršení hmoty. Například strom, který hoří v plamenech a končí v popelu, jehož konečné složení se liší od složení stromu, nebude schopen zvrátit chemickou změnu, ke které došlo jakýmkoli způsobem; Pokud by se čas nemohl vrátit

Typy

Samotné chemické změny nepodléhají žádné klasifikaci: jsou vnímány našimi smysly a lze odvodit nebo zkoumat, jaké typy chemických reakcí probíhají. Takové změny jsou tedy způsobeny skupinou anorganických, organických nebo biochemických reakcí.

Když mluvíme o anorganických „změnách“, říká se, že se nejedná o žádnou uhlíkovou kosterní sloučeninu, ale spíše o všechny komplexy přechodných kovů; oxidy, sulfidy, hydridy, nitridy, halogeny, mimo jiné sloučeniny.

Mezitím se sloučeniny oxidu uhličitého podílejí na organických a biochemických změnách, s tím rozdílem, že první z nich se obvykle vyskytují mimo organismy (s výjimkou reakcí prováděných léky), a ty druhé v nich (s ohledem na enzymy)., metabolismus, biomolekuly).

Příklady

Žloutnutí papírů

Časem se papírové záhyby zbarví na žlutou. Zdroj: makamuki0 přes Pixabay.

Papíry v průběhu času ztrácejí svoji bělost, aby zožloutly nebo zhnědly. Tento proces je způsoben oxidací jeho polymerů, zejména ligninu, které spolu s celulózou obsahují atomy kyslíku, které nakonec oslabují jejich intermolekulární interakce.

Ohňostroj

Ohňostroje představují spalovací reakci, při které dochází ke spálení směsi pohonných hmot, dusičnanu draselného, ​​uhlíku a síry, zatímco elektronicky excituje kovové soli, které impregnují výsledné exploze barvami.

Dutiny

Zubní kaz vytváří v zubech změnu barvy v důsledku jejich demineralizace, způsobené kyselinami, které vznikají, když mikroorganismy tráví sacharózu z potravy. Zubní sklovina, která se skládá z mineralogické matrice fosforečnanů vápenatých, ztrácí své ionty při zvyšování kyselosti a postupném vytváření dutin.

Růst řas

Vrstva řas a mikroorganismů, která roste v jezerech, je někdy taková, že se může stát lepkavou. Zdroj: Michael Meiters (https://www.flickr.com/photos/psychofreakx3/5963134909)

Eutrofizace jezer podporuje růst řas, které pokrývají jejich povrch zeleně v důsledku změny chemických vlastností vody; změna, která se nakonec projeví jako viditelná a negativní pro vodní faunu.

Rozpuštění Alka-Seltzer

Alka-Seltzer po rozpuštění ve vodě začne uvolňovat bubliny, které prokazují jejich šumění. Tyto plyny jsou vzhledem k CO ₂ vytvořeného rozpuštěním NaHCO ₃, spolu s kyselinou citronovou a acetylsalicylové kyseliny, které přicházejí do zhutněné tablety.

Tělové škůdce

Když se potíme, je nevyhnutelné, dříve či později, vnímat nepříjemné pachy umístěné pod pažemi, na kůži nebo na nohou. Tyto špatné pachy jsou způsobeny těkavými organickými molekulami syntetizovanými mikroorganismy a ukazují, že došlo k chemické změně.

Hniloba

Organický rozklad živých bytostí nebo potravin jsou chemické změny, které zahrnují řadu komplexních reakcí. Špatné pachy jsou doprovázeny změnou složení i barvy. Například hniloba ovoce, jako jsou banány a avokádo, vykazuje všechny tyto vlastnosti.

Koks a máta

Směs koksu a máty vybuchla jako soda sopka. Zdroj: Michael Murphy

I když je formálně fyzikální reakce, bez štěpení chemických vazeb, ale s po sobě účasti rovnováhy mezi druhy H ₂ CO ₃ a CO ₂, erupce Coca-Cola-máty může být užíván jako referenční pro detekci další exploze, které dělají mohou být čistě chemické.

Máta poskytuje nukleační místa pro malé bublinky CO _{2 za účelem vytvoření}, které absorbují část rozpuštěného CO _2, interferencí s interakcí s molekulami vody. To znamená, že rozpuštěné CO ₂ koncentráty v několika malých bublinek, které se staví proti zvyšující se povrchové napětí vody způsobené cukru a dalších sloučenin.

Výsledkem je, že bubliny CO ₂ unikají přetažením vody, která je nechce „uvolnit“. To způsobí, že se objeví charakteristická pěna těchto vyrážek máty peprné, jak je vidět na obrázku výše.

Exploze

Výbuchy jsou obvykle velmi intenzivní spalovací reakce, z nichž se uvolňuje kouř, světlo a teplo. Kdekoli dojde k explozi, čelíte chemické změně.

Pálení dřeva

Dřevo je v podstatě vyrobeno z celulózy a ligninu, což jsou oba organické polymery. Jeho atomy uhlíku prudce reagovat s kyslíkem ve vzduchu, což způsobuje CO a CO ₂, v závislosti na tom, jak dokončení spalování a stupeň okysličení.

Jedná se o chemickou změnu, protože polymery ve dřevě se nemohou kromě uvolnění tepla, světla a kouře vrátit do původního stavu.

opalování

Chemická změna se odráží v opotřebení těch, kteří si užívají den na pláži. Zdroj: Pxhere.

Zčervenání nebo opalování naší pokožky, když je pod intenzivním sluncem, naznačuje, že došlo ke změně jejího složení v důsledku reakce melaninu obsaženého v jeho buňkách, které oxidují a rozkládají se.

Červená zelná šťáva

Zkumavky s indikátorem fialové zelí. Zdroj: Indikator-Blaukraut.JPG: Supermartlderivativní práce: Haltopub

Počínaje šťávou fialového zelí může být nastaven experiment, který ukazuje změny barev v závislosti na pH. Reprodukce je snadná v jakékoli laboratoři nebo kuchyni.

Pokud je tato šťáva přidána do různých zkumavek, jsou označeny a jsou do nich přidány různé látky, od kyselých (ocet) po alkalické (detergent), bude existovat řada barev (horní obrázek).

Důvodem je to, že fialová zelná šťáva obsahuje přírodní indikátory kyselé báze, které reagují na změny pH. Čím je roztok kyselejší, tím je červenější; a pokud je naopak velmi základní, změní se nažloutlé.

Vařte vejce

Když je vejce smažené nebo vařené, necháme teplo denaturovat jeho bílkoviny, rozbít jeho pouta a formovat ostatní a ztratit svou původní strukturu.

Blednutí kůže

Barvy kůže mohou vyblednout kvůli kyslíku ve vzduchu a UV záření, které způsobují rozklad chemických vazeb mezi barvivy a organickým materiálem.

Pečený

Změna barvy pozorovaná u chleba a sladkostí, stejně jako jejich zjevný nárůst objemu ve srovnání se syrovým těstem, svědčí o různých chemických změnách.

Zaprvé kvůli vzrůstu způsobenému kvasinkami a práškem do pečiva; a za druhé, Maillardovou reakcí, kde proteiny a cukry spolu reagují, aby ztuhly na směs.

Koroze

Kovy rezují, takže ztratí svůj lesk, ztmavnou a začnou korodovat, když vytvořené oxidové vrstvy již nemohou přilnout nebo se spojit s kovovým vnitřkem. Nejreprezentativnější koroze je železo, způsobené charakteristickou hnědou barvou jeho oxidu.

Baterie

V bateriích nebo článcích dochází k chemickým reakcím, které generují elektřinu, elektrické proudy, které procházejí vnějším obvodem a aktivují jejich zařízení. Anoda v podstatě ztratí elektrony (oxidace), tyto elektrony aktivují zařízení (dálkové ovládání, telefon, hodinky, ukazatel atd.), A pak skončí na katodě (redukce).

Krev komára

Pokud nás komár kousne a okamžitě nebo během několika minut je zabijeme, všimneme si, že krev je světle červená. Mezitím, pokud uběhne několik hodin a zabijeme toho samého komára, uvidíme, že krev je tmavá, dokonce se objeví hnědé tóny.

Tato změna barvy svědčí o tom, že krev podstoupila chemické reakce uvnitř komára.

Jódové hodiny

Jodové hodiny jsou jednou z nejreprezentativnějších chemických změn. Zdroj: Daniel J. Lulu

Jedna z nejpůsobivějších chemických změn je patrná ve slavné reakci jodových hodin. Říká se tomu tak, protože jeho rychlost může být řízena změnou koncentrace reakčních složek. Reakce končí, když se objeví intenzivní, velmi tmavě modrá barva, ve velkém kontrastu k počáteční pozorované průhlednosti.

Tato barva (horní obrázek) je způsobena interakcemi mezi škrobem a aniontovým komplexem I ₃ ^-. Jedna z jeho verzí začíná od jodičnanu, IO ₃ ^- a bisulfitu, HSO ₃ ^-:

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

I ^- reaguje s IO ₃ ^- z média za vzniku jodu:

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

A to zase reaguje s více bisulfitem:

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

Jakmile HSO ₃ ^- je dokončena, se druhý reakční převládají, dokud se přebytek I ₂, které se naváží na I ^- pro vytvoření I ₃ ^-. A nakonec, I ₃ ^{- bude} interagovat s molekulami škrobu, které stmívají roztok.

Sloní pasta

Experiment se sloní pastou. Zdroj: Ferbr1 přes Wikipedia.

Opět a konečně je pojmenována specifická chemická reakce, ale se změnami, které jsou příliš viditelné na to, aby byly vynechány: zubní pasta pro slony (horní obrázek). V některých videích je množství pěny takové, že byste mohli doslova vyčistit ústa slona.

Tato reakce je založen na katalytickém rozkladu peroxidu vodíku, H ₂ O ₂ (peroxid vodíku), s jodidové ionty, I ^-, z rozpustných solí, jako jodidu sodného nebo jodidu draselného. První reakce, která nastane, je, podle následující chemické rovnice:

H ₂ O ₂ + I ^- → H ₂ O + IO ^-

IO ^- druh následně reaguje s H ₂ O ₂ ve druhé reakci:

IO ^- + H ₂ O ₂ → H ₂ O + O ₂ + I ^-

Tam, kde se regeneruje katalyzátor I ^- (není spotřebován).

Upozorňujeme, že finální produkty jsou H ₂ O a O ₂. Pokud se k reakční směsi přidají detergent a barviva, voda spolu s kyslíkem bude intenzivně pěnit, která stoupá nádobou a střílí vzhůru proti gravitaci.

Spalte papír

Při spálení papíru vzniká oxid uhličitý, vodní pára a popel. Tyto tři látky se chemicky liší od první látky, jedná se tedy o chemickou změnu.

Oxidace jablek

Když je jablko nakrájeno a ponecháno venku, mění se ze slonovinové barvy na hnědou nebo okrovou. Tomu se říká oxidace.

Hniloba jídla

Když zkazí jídlo, dojde k chemické změně. Například shnilá vejce procházejí procesem rozkladu, který způsobuje změnu barvy a vůně.

Výroba jogurtu

Jogurt je výsledkem chemické změny zahrnující mléko a určité bakterie, jako je Streptococcus thermophilus a Lactobacilli bulgaricus.

Otevřená láhev šampaňského

Když otevřete láhev šampaňského nebo nealkoholického nápoje, všimnete si bublání. Toto probublávání znamená, že se kyselina uhličitá v nápoji rozpadla a uvolňuje oxid uhličitý.

Výroba vína

Tvorba vína z hroznů je proces kvašení. Toto je příklad anaerobní chemické reakce, při které se cukr přeměňuje na ethylalkohol a oxid uhličitý.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8. října 2019). Definice chemické změny v chemii. Obnoveno z: thinkco.com
3. Wikipedia. (2019). Chemická změna. Obnoveno z: en.wikipedia.org
4. Mandeep Sohal. (29. září 2019). Chemická změna vs. Fyzická změna. Chemistry LibreTexts. Obnoveno z: chem.libretexts.org
5. Nathan Crawford. (2019). Co je to chemická změna? - Vlastnosti, typy a příklady Video. Studie. Obnoveno z: study.com
6. Jak věci fungují. (2019). Proč noviny v průběhu času zbarvují žlutě? Obnoveno z: science.howstuffworks.com
7. Kamaráti věda. (14. června 2012). Spurting Science: Erupting Diet Coke with Mentos. Obnoveno z: scientificamerican.com
8. Quimitube. (2014). Laboratorní zážitky: Jódové hodiny. Obnoveno z: quimitube.com