Tabla de Contenidos
Ζούμε σε έναν κόσμο που αποτελείται από έναν αμέτρητο αριθμό ατόμων, ιόντων και μορίων που κινούνται συνεχώς, τα οποία συγκρούονται συνεχώς μεταξύ τους, προκαλώντας αναρίθμητες αλλαγές στην ύλη. Αυτές οι αλλαγές μπορεί να είναι φυσικές αλλαγές, όπως το λιώσιμο του πάγου στον ήλιο ή η εξάτμιση του διαλύτη από το στέγνωμα του χρώματος, αλλά σε πολλές περιπτώσεις είναι χημικές αλλαγές ή χημικές αντιδράσεις.
Ένα από τα πιο διασκεδαστικά μέρη της μελέτης της χημείας είναι να μάθουμε να αναγνωρίζουμε αυτές τις αλλαγές που συμβαίνουν παντού γύρω μας και να μαθαίνουμε να βλέπουμε πέρα από την ομορφιά ορισμένων από αυτές τις αλλαγές, καθώς και την απλότητα άλλων. Γι’ αυτό σε αυτό το άρθρο, παρουσιάζουμε μια λίστα με δέκα παραδείγματα χημικών αλλαγών που συμβαίνουν γύρω μας και που βιώνουμε κάθε (ή σχεδόν κάθε μέρα).
Διαφορετικοί τύποι αλλαγών στην ύλη
Πριν μπούμε στα παραδείγματα των χημικών αλλαγών , είναι σημαντικό να αναθεωρήσουμε ποιες είναι οι χημικές αλλαγές, προκειμένου να τις ξεχωρίσουμε από τις άλλες διαδικασίες αλλαγής που επίσης συμβαίνουν συνεχώς γύρω μας.
Να θυμάστε ότι η ύλη μπορεί να υποστεί διαφορετικούς τύπους διαδικασιών αλλαγής ή μετασχηματισμών. Σε γενικές γραμμές, αυτές οι αλλαγές ταξινομούνται σε φυσικές αλλαγές, χημικές αλλαγές και πυρηνικές αλλαγές ή μετασχηματισμούς.
Τι είναι μια φυσική αλλαγή;
Φυσικές αλλαγές είναι εκείνες στις οποίες οι ουσίες δεν υφίστανται καμία αλλαγή στη θεμελιώδη δομή τους. Δηλαδή, είναι διαδικασίες μετασχηματισμού στις οποίες δεν αλλάζει ούτε η φύση ούτε η στοιχειακή σύνθεση, ούτε ο τρόπος με τον οποίο τα άτομα και τα ιόντα που αποτελούν τις ουσίες που υπάρχουν στην ύλη ενώνονται ή συνδέονται μεταξύ τους.
Για παράδειγμα, η εξάτμιση του νερού είναι μια φυσική αλλαγή επειδή τόσο το υγρό νερό όσο και το αέριο νερό παραμένουν νερό, παρά τις ενδείξεις μετασχηματισμού.
Τι είναι μια χημική αλλαγή;
Από την άλλη πλευρά, οι χημικές διεργασίες ή αλλαγές είναι μετασχηματισμοί κατά τους οποίους μία ή περισσότερες χημικές ουσίες μετατρέπονται σε άλλες ή διαφορετικές μέσω μιας αλλαγής είτε στη στοιχειακή τους σύνθεση, είτε στον τρόπο και τη σειρά με την οποία συνδέονται μεταξύ τους. ναι τα άτομα που τα αποτελούν.
Δηλαδή, οι χημικές αλλαγές συνίστανται σε μια διαδικασία αποσυναρμολόγησης και επαναδιαμόρφωσης των ατόμων μιας ή περισσότερων χημικών ουσιών, που ονομάζονται αντιδρώντα, για την παραγωγή μιας ή περισσότερων διαφορετικών χημικών ουσιών, που ονομάζονται προϊόντα.
Οι χημικές αλλαγές είναι εύκολα αναγνωρίσιμες καθώς περιλαμβάνουν την εξαφάνιση μιας ή περισσότερων ουσιών και την εμφάνιση μιας ή περισσότερων διαφορετικών χημικών ουσιών. Αυτά μπορεί να έχουν ριζικά διαφορετικές ιδιότητες και χαρακτηριστικά από τις αρχικές ουσίες, γεγονός που καθιστά, σε ορισμένες περιπτώσεις, πολύ εύκολη αναγνώριση. Για παράδειγμα, πολλές χημικές αντιδράσεις προκαλούν δραστικές χρωματικές αλλαγές, την ξαφνική απελευθέρωση μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας με τη μορφή θερμότητας, φωτός ή και των δύο, ή μπορεί ακόμη και να χαρακτηρίζονται από την εμφάνιση εντυπωσιακών κρυστάλλων διαφορετικών χρωμάτων φαινομενικά από το πουθενά.
Τι είναι μια πυρηνική αλλαγή;
Στην τελευταία θέση έχουμε πυρηνικές αλλαγές. Οι πυρηνικές αντιδράσεις είναι πολύ λιγότερο συχνές από τις φυσικές και χημικές αλλαγές, αλλά έχουν επίσης μεγάλη σημασία. Αποτελούνται από διαδικασίες κατά τις οποίες ο πυρήνας ενός ατόμου αλλάζει προκειμένου να παραχθούν ένα ή περισσότερα νέα άτομα. Αυτός είναι ο τύπος των αντιδράσεων που συμβαίνουν σε πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, στην έκρηξη μιας ατομικής βόμβας ή στον πυρήνα των άστρων.
Τώρα που θυμηθήκαμε τι είναι οι χημικές αλλαγές και ξέρουμε πώς να τις διακρίνουμε από τους άλλους δύο τύπους αλλαγών που μπορεί να υποστεί η ύλη, ας δούμε μερικά συγκεκριμένα παραδείγματα χημικών αλλαγών που συμβαίνουν συνεχώς γύρω μας.
1. Κοπή γάλακτος
Οι περισσότεροι από εμάς είχαμε τη δυσάρεστη έκπληξη ότι το γάλα που ήταν στο ψυγείο έχει χαλάσει. Αυτό το παρατηρούμε αμέσως όταν παρατηρούμε ότι αυτό που αρχικά φαινόταν ως ένα ομοιογενές λευκό μείγμα έχει πλέον χωριστεί σε δύο σαφώς διακριτές φάσεις, η μία από τις οποίες είναι πιο στερεή και επιπλέει σε μια υδατική φάση.
Αυτή η διαδικασία οφείλεται στη δράση των βακτηρίων που όταν αναπτύσσονται και αναπαράγονται πραγματοποιούν μια σειρά βιοχημικών αντιδράσεων που οξινίζουν το γάλα. Όμως, παρά το γεγονός ότι οι βιοχημικές αντιδράσεις είναι, στην πραγματικότητα, ένα σύνολο χημικών αντιδράσεων διαφορετικών τύπων, η αντίδραση που βλέπουμε με γυμνό μάτι συμβαίνει μεταξύ των ιόντων υδρονίου που είναι υπεύθυνα για την οξύτητα (ιόντα H 3 O + ) και των πρωτεϊνών του γάλα που αρχικά είχαν διαλυθεί στο νερό.
Μειώνοντας το pH του γάλακτος (ή αυξάνοντας την οξύτητά του, που είναι το ίδιο), τα περίσσεια ιόντα υδρονίου αντιδρούν με τις πρωτεΐνες, μεταφέροντας πρωτόνια στα μόρια πρωτεΐνης μέσω μιας αντίδρασης οξέος-βάσης. Η πρωτονιωμένη πρωτεΐνη γίνεται λιγότερο διαλυτή και τελικά καθιζάνει στη στερεά κατάσταση και διαχωρίζεται από το νερό.
2. Εξάλειψη της σκληρότητας του νερού με ρητίνες ανταλλαγής ιόντων
Το νερό που έχει σχετικά υψηλή συγκέντρωση ιόντων ασβεστίου (Ca 2+ ) και μαγνησίου (Mg 2` ) είναι γνωστό ως σκληρό νερό . Το σκληρό νερό μπορεί να φέρει πολλά προβλήματα στο σπίτι, συμπεριλαμβανομένης της καθίζησης ανθρακικού ασβεστίου και μαγνησίου στους σωλήνες που σιγά-σιγά τους φράζει σε σημείο που δεν μπορεί να περάσει άλλο νερό. Επίσης σχηματίζουν αδιάλυτα άλατα με μόρια σαπουνιού, εμποδίζοντάς το να δράσει αφαιρώντας τις ακαθαρσίες όταν πλένουμε ή λουζόμαστε.
Σε σημεία που το νερό είναι σκληρό, συχνά τοποθετούνται ειδικά φίλτρα που αφαιρούν αυτά τα ιόντα από το νερό, «μαλακώνοντάς» ουσιαστικά. Σε αντίθεση με ένα συμβατικό φίλτρο, το οποίο είναι ένα πορώδες υλικό που δεν επιτρέπει σε σωματίδια συγκεκριμένου μεγέθους να περάσουν, τα φίλτρα για την αφαίρεση της σκληρότητας από το νερό είναι στην πραγματικότητα κατασκευασμένα από δύο ειδικές ρητίνες που ονομάζονται ρητίνες ανταλλαγής ιόντων. Αυτές οι ρητίνες αντιδρούν μέσω χημικών αντιδράσεων.
Η πρώτη ρητίνη ανταλλάσσει τα αναφερόμενα κατιόντα (Ca 2+ και Mg 2+ ) με πρωτόνια μέσω μιας χημικής αντίδρασης μετατόπισης όπως η ακόλουθη:
Όπου το M 2+ αντιπροσωπεύει ένα από τα δύο κατιόντα Εν τω μεταξύ, για να αποτρέψει το νερό από το να γίνει όξινο, μια άλλη ρητίνη ανταλλάσσει τα ανιόντα που λειτουργούν ως αντίθετα ιόντα για το ασβέστιο και το μαγνήσιο για τα ιόντα υδροξειδίου:
Τα ιόντα υδροξειδίου που απελευθερώνονται στη ρητίνη ανταλλαγής ανιόντων στη συνέχεια εξουδετερώνουν τα πρωτόνια που απελευθερώνονται από τη ρητίνη ανταλλαγής κατιόντων από μια άλλη χημική αντίδραση:
3. Ξεθώριασμα χρωμάτων στον ήλιο
Αν πάμε για μια μικρή βόλτα σε οποιαδήποτε πόλη ή πόλη και κοιτάξουμε τις πολλαπλές διαφημίσεις και τα πανό που είναι διάσπαρτα σε κάθε πλευρά του δρόμου, θα παρατηρήσουμε ότι οι νέες διαφημιστικές πινακίδες έχουν έντονα και ζωντανά χρώματα ενώ αυτές που έχουν εκτεθεί στον ήλιο για περισσότερο, ο άνεμος και η βροχή έχουν ήδη χάσει το μεγαλύτερο μέρος του χρώματός τους. Στην πραγματικότητα, τα πρώτα χρώματα που ξεθωριάζουν είναι συνήθως οι μπλε και οι πράσινοι τόνοι, αφήνοντας κόκκινους και κίτρινους τόνους, γι’ αυτό πολλά παλιά prints που εκτίθενται στον ήλιο φαίνονται κιτρινωπά ή πορτοκαλί.
Σε ορισμένες περιπτώσεις αυτό οφείλεται σε καιρικές συνθήκες και διάβρωση από τον άνεμο και τη βροχή, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ο αποχρωματισμός οφείλεται στη χημική διάσπαση των χρωστικών, ιδιαίτερα των μπλε και πράσινων αποχρώσεων, από τη δράση των υπεριωδών ακτίνων του ήλιου.
4. Ο σχηματισμός αφρού κατά την προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου σε μια πληγή
Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι ένα υδατικό διάλυμα που περιέχει περίπου 10% έως 30% υπεροξείδιο του υδρογόνου (H 2 O 2 ). Αυτή η ένωση αποσυντίθεται αυθόρμητα σε αέριο οξυγόνο και νερό μέσω μιας χημικής αντίδρασης δυσαναλογίας ή δυσαναλογίας:
Αυτή η αντίδραση είναι πολύ αργή σε ένα μπουκάλι υπεροξειδίου του υδρογόνου για αντισηπτική χρήση όπως αυτή που έχουμε συνήθως σε ένα κιτ πρώτων βοηθειών. Ωστόσο, τα κύτταρα του αίματός μας και των περισσότερων ευκαρυωτικών έχουν οργανίδια στα οποία υπάρχουν ένζυμα εξειδικευμένα στην καταλυτική αποσύνθεση του υπεροξειδίου του υδρογόνου. Έτσι, όταν προσθέτουμε υπεροξείδιο του υδρογόνου σε μια ανοιχτή πληγή, αυτό διασπά γρήγορα το υπεροξείδιο του υδρογόνου, απελευθερώνοντας αέριο οξυγόνο που παράγει τις φυσαλίδες που σχηματίζουν τον αφρό που βλέπουμε.
5. Κρυστάλλωση πλαστικών εκτεθειμένων στον ήλιο
Το φως του ήλιου και οι υπεριώδεις ακτίνες του είναι ικανά να καταλύουν μεγάλο αριθμό διαφορετικών χημικών αντιδράσεων. Ένα από αυτά είναι η αποσύνθεση των πολυμερικών αλυσίδων που σχηματίζουν τη δομή των πλαστικών. Κατά συνέπεια, τα περισσότερα από τα πλαστικά αντικείμενα που αφήνουμε στον ήλιο για μεγάλο χρονικό διάστημα καταλήγουν να χάνουν τις πλαστικές τους ιδιότητες και να μετατρέπονται σε ένα άκαμπτο και εύθραυστο υλικό, παρόμοιο με ένα σύνολο συμπιεσμένων κρυστάλλων.
Αυτή η διαδικασία, η οποία συχνά συνδέεται με την κρυστάλλωση, είναι μια χημική αλλαγή καθώς αλλάζει τη χημική σύνθεση και τη συνδεσιμότητα μεταξύ των ατόμων που αποτελούν τα μακρά μόρια πολυμερούς.
6. Η αλλαγή χρώματος του φαγητού κατά το τηγάνισμα ή το ψήσιμο του
Λίγα πράγματα είναι πιο νόστιμα από την αμβλεία και καραμελωμένη γεύση που σχηματίζεται στην επιφάνεια των κρεάτων και των λαχανικών κατά το ψήσιμο, το τηγάνισμα ή το ψήσιμο. Όπως όλα στην κουζίνα, αυτή η διαδικασία καραμελοποίησης συμβαίνει χάρη σε μια σειρά από διαφορετικές χημικές διεργασίες. Σε αυτή την περίπτωση, περιλαμβάνει ένα πολύ περίπλοκο σύνολο χημικών αντιδράσεων γνωστών ως αντιδράσεις Maillard.
Αυτές είναι αντιδράσεις που συμβαίνουν μεταξύ των σακχάρων στα τρόφιμα και των υπολειμμάτων αμινοξέων στις πρωτεΐνες. Αυτές αναφέρονται συχνά ως αντιδράσεις Maillard, αν και τεχνικά πρόκειται για αντιδράσεις γλυκοζυλίωσης ή γλυκοζυλίωσης παρόμοιες με αυτές που εμφανίζονται συνήθως μέσα στα ζωντανά κύτταρα, αλλά χωρίς την παρέμβαση ενζυμικών καταλυτών. Αντίθετα, οι αντιδράσεις Maillard οδηγούνται από τη θερμότητα.
7. Κρυστάλλωση μελιού
Το μέλι είναι ένα εξαιρετικά συμπυκνωμένο διάλυμα διαφορετικών σακχάρων στο νερό. Παρά την υψηλή συγκέντρωσή του, όλες οι διαλυμένες ουσίες παραμένουν συνήθως διαλυμένες. Ωστόσο, αν αφήσουμε ένα μπουκάλι μέλι ανενόχλητο για μεγάλο χρονικό διάστημα, πιθανότατα θα παρατηρήσουμε ότι είτε αρχίζουν να εμφανίζονται μικροί κρύσταλλοι ζάχαρης στον πάτο είτε πυροδοτείται η πλήρης κρυστάλλωση όλου του μελιού, με την οποία όλα καταλήγουν να γίνουν ένα μόνο φαινομενικά συμπαγές μπλοκ.
Αυτή η διαδικασία κρυστάλλωσης θεωρείται συχνά μια χημική αλλαγή. Ωστόσο, μπορεί εύκολα να αντιστραφεί θερμαίνοντας ελαφρά το μέλι, γεγονός που αυξάνει τη διαλυτότητα των σακχάρων που υπάρχουν και διαλύονται ξανά.
8. Σκλήρυνση καταλυμένων σμάλτων
Στην αγορά υπάρχει μεγάλη ποικιλία διαφορετικών χρωμάτων και σμάλτων, καθένα από τα οποία έχει τη δική του ιδιαίτερη εφαρμογή. Ωστόσο, όταν ψάχνουμε για ένα δυνατό, γυαλιστερό και πολύ ανθεκτικό φινίρισμα, σχεδόν πάντα επιλέγουμε κάποιο είδος καταλυμένου σμάλτου. Αυτά τα σμάλτα δεν είναι τίποτα άλλο από πλαστικές ρητίνες που σχηματίζονται από μακριά πολυμερή που έχουν πλευρικές αλυσίδες ικανές να ενώνονται μεταξύ τους μέσω χημικών αντιδράσεων. Όταν συμβαίνουν αυτές οι αντιδράσεις, σχηματίζεται ένα δίκτυο διασυνδεδεμένων μορίων που είναι εξαιρετικά ισχυρό.
Ωστόσο, αυτές οι αντιδράσεις απαιτούν τη δράση ενός καταλύτη, διαφορετικά το λούστρο θα στερεοποιηθεί στο βάζο και δεν θα μπορούσε να εφαρμοστεί στην επιφάνεια. Αυτός ο καταλύτης αγοράζεται μαζί με το σμάλτο και αναμειγνύεται μαζί του στην κατάλληλη αναλογία ανάλογα με την ποσότητα του σμάλτου που θέλετε να παρασκευάσετε.
Έτσι, την επόμενη φορά που θα δείτε οποιονδήποτε ζωγράφο ή ακόμα και έναν μανικιουρίστα, να αναμιγνύει ένα βερνίκι νυχιών με μια μικρή ποσότητα διαφανούς, άχρωμης ουσίας και στη συνέχεια να εφαρμόζει το βερνίκι νυχιών σε οποιαδήποτε επιφάνεια, ας θυμηθούμε ότι πρόκειται να δούμε μια καταλυόμενη χημική ουσία αντίδραση σχηματισμού σταυροδεσμών μεταξύ πολυμερών ρητινών.
9. Η καραμελοποίηση της ζάχαρης
Ζεστάνοντας τη ζάχαρη σε ένα τηγάνι με μικρή ποσότητα νερού, μπορούμε να δούμε ότι η ζάχαρη λιώνει πρώτα και γίνεται υγρό. Ωστόσο, όταν ζεσταθεί λίγο περισσότερο, παρατηρούμε ότι αρχίζει να παίρνει ένα ανοιχτό καφέ χρώμα και να βγάζει μια νόστιμη χαρακτηριστική μυρωδιά. Έχει σχηματιστεί καραμέλα.
Στο σημείο αυτό είναι εμφανής η εμφάνιση χημικής αντίδρασης, αφού σχηματίζεται μια ένωση με διαφορετικό άρωμα από την καθαρή ζάχαρη, η οποία επιπλέον έχει διαφορετικό χρώμα, αφού η ζάχαρη είναι εκ φύσεως λευκή. Αυτή η διαδικασία σχηματισμού καραμέλας (ή καραμελοποίησης), είναι μια χημική αντίδραση κατά την οποία τα μόρια σακχαρόζης της επιτραπέζιας ζάχαρης συνδέονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας έτσι ένα πολυμερές.
10. Πολυμερισμός κόλλων με βάση εποξειδικές ρητίνες
Όπως τα καταλυόμενα σμάλτα, οι εποξειδικές ρητίνες αποτελούνται από προ-πολυμερισμένα πλαστικά στα οποία οι πολυμερείς αλυσίδες είναι αρχικά ελεύθερες η μία από την άλλη. Ωστόσο, όταν αναμιγνύεται με μια δεύτερη ρητίνη που έχει έναν κατάλληλο καταλύτη μεταξύ των συστατικών της, πυροδοτείται μια αντίδραση πολυμερισμού στην οποία οι πλευρικές αλυσίδες των πολυμερών συμπλέκονται, σκληρύνοντας τη ρητίνη.
Αυτή είναι η αρχή λειτουργίας πολλών πολύ σκληρών και ανθεκτικών κόλλων.
βιβλιογραφικές αναφορές
Arias Giraldo, S., & López Velasco, DM (2019). Χημικές αντιδράσεις απλών σακχάρων που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία τροφίμων . Λαμψάκος. 22. 123–136. https://www.redalyc.org/journal/6139/613964509011/html/
Τμήμα Ανόργανης Χημείας. (ν). Καταλυτική αποσύνθεση υπεροξειδίου του υδρογόνου . Πανεπιστήμιο του Αλικάντε. https://dqino.ua.es/es/virtual-laboratory/decomposicion-catalitica-del-peroxido-de-hidrogeno.html
Gazechim Composites Iberica. (2013, 25 Οκτωβρίου). Εποξειδική ρητίνη . https://www.gazechim.es/noticias/actualidad/resina-epoxi/
Madsen, J. (2020, 18 Φεβρουαρίου). Η επιστήμη πίσω από τη διαδικασία ωρίμανσης εποξειδικών . ειδικοί στη θερμότητα. https://www.heatxperts.com/es/blog/post/the-science-behind-the-epoxy-curing-process.html
VelSid. (2014, 26 Ιουλίου). Αντίδραση Maillard . Gastronomy & Co. https://gastronomiaycia.republica.com/2010/03/11/reaccion-de-maillard/
πράσινο μέλι. (2019, 12 Νοεμβρίου). Κρυσταλλωμένο μέλι, το αγνό μέλι μιας ζωής . https://www.verdemiel.es/blog/2019/11/12/miel-cristalizada-la-miel-pura-de-toda-la-vida/
