KEMISKE ÆNDRINGER: EGENSKABER, EKSEMPLER, TYPER - KEMI - 2025

De kemiske ændringer er de ændringer, der forekommer i stoffer eller stoffer fra kemiske reaktioner. De er kendetegnet ved at være irreversible, da de involverer dannelse af nye bindinger, der har brug for energi eller andre reaktioner for at vende deres virkning.

Livet og dets biokemi består for eksempel af konstante kemiske ændringer, der afslører et utal af reaktioner, der finder sted i levende væsener. Resultatet er vækst, udvikling og aldring af plante- og dyrevæv; at det som bekendt, videnskabeligt og termodynamisk, er en irreversibel proces.

Ændringen i farven på bladene i løbet af efteråret er et eksempel på en kemisk ændring. Kilde: Jake Colvin via Pexels.

Derfor finder vi i levende væsner, fra hvirvelløse dyr til hvirveldyr, kemiske ændringer, selv mens de spiser deres mad, da de bruger enzymatiske reaktioner for at nedbryde dem og drage fordel af det energi og det kemiske materiale, de udvinder fra dem.

Hvordan genkendes kemiske ændringer?

Eksempel på kemisk ændring

En af de vigtigste egenskaber ved at genkende dem i naturen er at observere, hvis der forekommer en ændring i farve, eller hvis der produceres en bestemt lugt. I årstidens sæsoner værdsættes det, hvordan træerne gradvist begynder at ændre farven på deres blade; i dem gennemgår klorofyll og dets naturlige pigmenter kemiske reaktioner.

Rødningen af ​​bladene om efteråret er et meget klart eksempel på en kemisk ændring. Når man forbinder dette med liv, blæksprutter blæksprutter og kamæleoner sig takket være en række kemiske reaktioner, der involverer cellerne i deres skind; men i modsætning til blade kan de vende farveændringer gennem andre reaktioner, der "deaktiverer" camouflering.

De forskellige farver på himlen og skyerne er imidlertid ikke et produkt af kemiske, men fysiske ændringer: Raleigh-spredningen. I mellemtiden er hvidtning af tøj og fjernelse af deres pletter såvel som farvning af tøj med farvestoffer kemiske ændringer.

egenskaber

Det blev nævnt, at ændringen i farve og lugt er to af de vigtigste egenskaber, som en kemisk ændring har fundet sted, og at der derfor er sket et fænomen, der involverer en eller flere kemiske reaktioner.

Dernæst behandles andre vigtige egenskaber, der giver os mulighed for at registrere det direkte med vores sanser. Jo flere egenskaber der kan opfattes, jo mere sandsynligt er det, at vi står over for en kemisk ændring og ikke en fysisk.

Ændring i temperatur eller frigivelse af lys

En kemisk ændring ledsages af en stigning (eksoterm reaktion) eller formindskelse (endoterm reaktion) i temperatur; det vil sige, hvis der produceres varme, eller hvis der tværtimod opnås en fornemmelse af kulde. Nogle gange sker frigørelsen af ​​varme parallelt med lysets udseende.

Gasdannelse

Dannelsen af ​​gasser er direkte relateret til ændringer i lugt. Hvis der dannes gas i et flydende medium, vil der blive boblet, hvilket indikerer en kemisk ændring.

Dette er fordi der er molekyler med høje damptryk, som er let medrevet af luften, eller på grund af frigivelsen af små molekyler, såsom CO ₂, H ₂ S, CH ₄, O ₂, etc., der er slutprodukter visse reaktioner.

Dannelse af bundfald

Hvis reaktionerne finder sted i et flydende medium, og dannelsen af ​​et bundfald begynder at blive observeret, uanset hvad der er farve eller tekstur, siges det, at en kemisk ændring har fundet sted. Ligeledes kan det være tilfældet, hvor to gasser blandes og danner aske eller salte.

irreversibilitet

Selvom det er sandt, at der er reversible reaktioner, der er i stand til at etablere en ligevægt, er ændringerne genereret med de hidtil beskrevne egenskaber irreversible; De har brug for andre reaktioner eller energi af enhver art for at gribe ind for at deres virkninger kan vendes. Og alligevel er det i mange tilfælde praktisk talt umuligt.

Denne irreversibilitet ses i en ændring af sammensætningen eller i forringelsen af ​​sagen. For eksempel vil et træ, der brænder i flammer og ender i aske, hvis endelige sammensætning er forskellig fra træets, ikke kunne vende den kemiske ændring, der er sket på nogen måde; Medmindre tiden kunne vendes tilbage

typer

Kemiske ændringer i sig selv er ikke underlagt nogen klassificering: de opfattes med vores sanser, og det kan udledes eller undersøges, hvilke typer kemiske reaktioner der finder sted. Sådanne ændringer skyldes således en gruppe uorganiske, organiske eller biokemiske reaktioner.

Når man taler om uorganiske "ændringer", siges det, at der ikke er nogen kulstofskeletforbindelse involveret, men snarere alle overgangsmetalkomplekser; oxider, sulfider, hydrider, nitrider, halogener, blandt andre forbindelser.

I mellemtiden deltager kulstofforbindelser i organiske og biokemiske ændringer med den forskel, at førstnævnte normalt forekommer uden for organismer (bortset fra reaktioner udført af medikamenter), og sidstnævnte inden i dem (med hensyn til enzymer, stofskifte, biomolekyler).

eksempler

Gulning af papirer

Papirfoldninger bliver gule med tiden. Kilde: makamuki0 via Pixabay.

Papirerne mister over tid deres hvidhed for at blive gullig eller brun. Denne proces skyldes oxidation af dens polymerer, især lignin, der sammen med cellulose inkorporerer oxygenatomer, som ender med at svække deres intermolekylære interaktioner.

Fyrværkeri

Fyrværkeri repræsenterer en forbrændingsreaktion, hvor en blanding af drivmidler, kaliumnitrat, kulstof og svovl forbrænder, mens metallsalte, der farver de resulterende eksplosioner, elektronisk spændes.

hulrum

Karies genererer en farveændring i tænderne på grund af deres demineralisering, forårsaget af de syrer, der genereres, når mikroorganismer fordøjer saccharose fra mad. Dental emalje, der består af en mineralogisk matrix af calciumphosphater, mister sine ioner, når surhedsgraden øges, og dannelsen af ​​hulrum skrider frem.

Alger vækst

Laget af alger og mikroorganismer, der vokser i søer, er undertiden sådan, at det kan blive klistret. Kilde: Michael Meiters (https://www.flickr.com/photos/psychofreakx3/5963134909)

Eutrofiering af søer tilskynder til vækst af alger, der dækker deres overflade i grønt som et resultat af en ændring i vandets kemiske egenskaber; ændring, som ender med at blive synlig og negativ for akvatiske fauna.

Opløsning af Alka-Seltzer

Når Alka-Seltzer opløses i vand, begynder at frigive bobler, der demonstrerer deres brus. Gasserne skyldes CO ₂ genereres ved opløsning af NaHCO ₃, sammen med citronsyre og acetylsalisylsyre syrer, der kommer i den sammenpressede tablet.

Kropslige skadedyr

Når vi sveder, er det uundgåeligt før eller siden at opleve ubehagelige lugte placeret under armene, på huden eller på fødderne. Disse dårlige lugte skyldes flygtige organiske molekyler syntetiseret af mikroorganismer og indikerer, at der er sket en kemisk ændring.

forrådnelse

Den organiske nedbrydning af levende væsener eller fødevarer er kemiske ændringer, der involverer en række komplekse reaktioner. Dårlig lugt ledsages af en ændring i sammensætning såvel som farve. For eksempel viser råden af ​​frugter som bananer og avokado alle disse egenskaber.

Koks og mynte

En blanding af koks og mynte bryder ud som en sodavulkan. Kilde: Michael Murphy

Selv om det formelt er en fysisk reaktion uden at bryde kemiske bindinger, men med den på hinanden følgende deltagelse af en ligevægt mellem arten H ₂ CO ₃ og CO ₂, kan udbruddet af coca-cola-mynt tages som en reference til at opdage andre eksplosioner, der gør kan være rent kemisk.

Pebermynte tilvejebringer nucleationsites, som _{der dannes} små bobler af CO ₂, der absorberer noget af den opløste CO ₂ ved at forstyrre dens interaktion med vandmolekyler. Således koncentreres den opløste CO ₂ i flere små bobler, som modsætter sig den stigende overfladespænding af vand forårsaget af sukker og andre forbindelser.

Resultatet er, at CO ₂ -boblerne slipper for at trække vandet, der ikke ønsker at "frigøre" dem. Dette får det karakteristiske skum af disse pebermynteudslæt til at vises, som det ses på billedet ovenfor.

eksplosioner

Eksplosioner er normalt meget kraftige forbrændingsreaktioner, hvorfra der frigøres røg, lys og varme. Uanset hvor en eksplosion opstår, står du over for en kemisk ændring.

Brænding

Træ er i det væsentlige lavet af cellulose og lignin, begge organiske polymerer. Dens carbonatomer reagerer kraftigt med ilt i luften og forårsager CO og CO ₂, afhængigt af hvor komplet forbrændingen er og graden af ​​iltning.

Dette er en kemisk ændring, fordi polymererne i træet ikke kan vende tilbage til deres oprindelige tilstand ud over frigivelse af varme, lys og røg.

solbadning

En kemisk ændring afspejles i bruden af ​​dem, der nyder en dag på stranden. Kilde: Pxhere.

Rødheden eller garvningen af ​​vores hud, når den er under intens sol, indikerer, at der skete en ændring i dens sammensætning på grund af reaktionen fra melaninet indeholdt i dets celler, som oxiderer og nedbrydes.

Røde kål juice

Reagensglas med indikator for lilla kål. Kilde: Indikator-Blaukraut.JPG: Supermartlderivativt arbejde: Haltopub

Fra saften af ​​lilla kål kan et eksperiment indstilles for at vise farveændringer som en funktion af pH. Det er let at gengive i ethvert laboratorium eller køkken.

Hvis denne juice sættes til forskellige reagensglas, mærkes de, og forskellige stoffer sættes til dem, fra sur (eddike) til alkalisk (vaskemiddel), vil der være en række farver (øverste billede).

Dette skyldes, at lilla kålsaft indeholder naturlige syre-base-indikatorer, som reagerer på ændringer i pH. Jo surere opløsningen er, desto rødere ser den ud; og hvis det tværtimod er meget grundlæggende, bliver det gulligt.

Kog et æg

Når et æg stegt eller koges, tillader vi varmen at denaturere dets proteiner, bryde dets bindinger og danne andre, mens det mister sin oprindelige struktur.

Fading i læder

Læderfarver kan falme på grund af ilt i luften og UV-stråling, som begge får de kemiske bindinger mellem farvestofferne og det organiske materiale til at nedbrydes.

bagt

Ændringen i farve observeret i brød og slik samt deres tydelige stigning i volumen sammenlignet med rå dej er tegn på forskellige kemiske ændringer.

For det første på grund af stigningen forårsaget af gær og bagepulver; og for det andet ved Maillard-reaktionen, hvor proteiner og sukkerarter reagerer med hinanden for at gøre blandingen gylden.

Korrosion

Metaller ruster, så de mister deres glans, mørkner og begynder at korrodere, når de dannede oxidlag ikke længere kan klæbe eller binde til metalindretningen. Den mest repræsentative korrosion er jerns på grund af dets karakteristiske brune farve.

Batterier

I batterier eller celler forekommer kemiske reaktioner, der genererer elektricitet, elektriske strømme, der løber gennem et eksternt kredsløb og aktiverer deres enheder. I det væsentlige mister anoden elektroner (oxidation), disse elektroner aktiverer enheden (fjernbetjening, telefon, ur, markør osv.) Og ender derefter ved katoden (reduktion).

Mygeblod

Hvis en myg bider os, og vi dræber dem med det samme eller inden for få minutter, vil vi bemærke, at blodet er lysrødt. I mellemtiden, hvis der går et par timer og vi dræber den samme myg, vil vi se, at blodet er mørkt, og det vil endda give brune toner.

Denne farveændring er tegn på, at blodet har gennemgået kemiske reaktioner i myggen.

Jodur

Jodurreaktionen er en af ​​de mest repræsentative for en kemisk ændring. Kilde: Daniel J. Lulu

En af de mest imponerende kemiske ændringer ses i den berømte iodurreaktion. Det kaldes så, fordi dens hastighed kan styres ved at ændre koncentrationen af ​​reaktanterne. Reaktionen slutter, når der vises en intens, meget mørkeblå farve i stor kontrast til den oprindelige observerede gennemsigtighed.

Denne farve (øverste billede) skyldes interaktion mellem stivelse og det anioniske kompleks I ₃ ^-. En af dens versioner starter fra iodat, IO ₃ ^- og bisulfit, HSO ₃ ^-:

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

I ^- reagerer med IO ₃ ^- fra mediet for at generere jod:

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

Og dette reagerer igen med mere bisulfit:

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

Når HSO ₃ ^- er færdig, vil den anden reaktion fremherskende indtil der er et overskud af I ₂, som vil binde til I ^- til dannelse af I ₃ ^-. Og endelig vil I ₃ ^- interagere med stivelsesmolekylerne, der mørkner opløsningen.

Elefantpasta

Elefantpasta-eksperiment. Kilde: Ferbr1 via Wikipedia.

Igen og til sidst navngives en specifik kemisk reaktion, men med ændringer, der er for synlige til at blive udeladt: elefant tandpasta (øverste billede). I visse videoer er mængden af ​​skum sådan, at du bogstaveligt talt kan børste en elefants mund.

Denne reaktion er baseret på den katalytiske nedbrydning af hydrogenperoxid, H ₂ O ₂ (hydrogenperoxid), med iodidioner, I ^-, ud fra opløselige salte, såsom Nal eller KI. Den første reaktion, der finder sted, er i henhold til følgende kemiske ligning:

H ₂ O ₂ + I ^- → H ₂ O + IO ^-

IO ^- arter efterfølgende reagerer med H ₂ O ₂ i en anden reaktion:

IO ^- + H ₂ O ₂ → H ₂ O + O ₂ + I ^-

Hvor katalysator I regenereres ^- (forbruges ikke).

Bemærk, at de endelige produkter er H ₂ O og O ₂. Hvis der tilsættes detergent og farvestoffer til reaktionsblandingen, skummes vandet sammen med ilt kraftigt, hvilket vil stige gennem beholderen og skyde opad mod tyngdekraften.

Brænd papir

Når papir brændes, produceres kuldioxid, vanddamp og aske. Disse tre stoffer er kemisk forskellige fra det første stof, så det er en kemisk ændring.

Æbleoxidation

Når et æble hugges og efterlades i det fri, bliver det fra at være en elfenbenfarve til at være brun eller oker. Dette kaldes oxidation.

Madråds

Når fødevarer ødelægger, sker der en kemisk ændring. F.eks. Gennemgår rådne æg en nedbrydningsproces, der får dem til at ændre farve og lugt.

Yoghurtproduktion

Yoghurt er resultatet af en kemisk ændring, der involverer mælk og visse bakterier, såsom Streptococcus thermophilus og Lactobacilli bulgaricus.

Åben flaske champagne

Når du åbner en flaske champagne eller en sodavand, bemærker du en boblende. Denne boblende betyder, at kulsyre i drikken er gået i stykker og frigiver kuldioxid.

Vinproduktion

Oprettelse af vin fra druer er en gæringsproces. Dette er et eksempel på en anaerob kemisk reaktion, hvor sukker omdannes til ethylalkohol og kuldioxid.

Referencer

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8. udgave). CENGAGE Læring.
2. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (8. oktober 2019). Kemisk ændring Definition i kemi. Gendannes fra: thoughtco.com
3. Wikipedia. (2019). Kemisk ændring. Gendannet fra: en.wikipedia.org
4. Mandeep Sohal. (29. september 2019). Kemisk ændring vs. Fysisk forandring. Kemi LibreTexts. Gendannes fra: chem.libretexts.org
5. Nathan Crawford. (2019). Hvad er en kemisk ændring? - Egenskaber, typer og eksempler Video. Undersøgelse. Gendannes fra: study.com
6. HowStuffWorks. (2019). Hvorfor bliver aviserne gule med tiden? Gendannet fra: science.howstuffworks.com
7. Videnskabskammerater. (14. juni 2012). Spurting Science: Udbrud af diætkoks med mentos. Gendannes fra: scientamerican.com
8. Quimitube. (2014). Laboratorieerfaringer: Joduret. Gendannes fra: quimitube.com