Tíz példa a mindennapi kémiai változásokra

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.

Olyan világban élünk, amely számtalan, folyamatosan mozgó atomból, ionból és molekulából áll, amelyek folyamatosan ütköznek egymással, és számtalan változást idéznek elő az anyagban. Ezek a változások lehetnek fizikai változások, mint például a jég olvadása a napon vagy az oldószer elpárolgása a száradó festékből, de sok esetben ezek kémiai változások vagy kémiai reakciók.

A kémia tanulmányozásának egyik legszórakoztatóbb része, hogy megtanuljuk felismerni ezeket a változásokat, amelyek körülöttünk zajlanak, és megtanuljuk, hogy lássunk túl néhány ilyen változás szépségén, valamint mások egyszerűségén. Éppen ezért ebben a cikkben tíz példát mutatunk be a körülöttünk végbemenő kémiai változásokra, amelyeket minden (vagy majdnem minden) nap tapasztalunk.

Különböző típusú változások az anyagban

Mielőtt rátérnénk a kémiai változások példáira , fontos áttekinteni, hogy mik is azok a kémiai változások, hogy megkülönböztessük azokat a többi változási folyamattól, amelyek szintén folyamatosan zajlanak körülöttünk.

Ne feledje, hogy az anyag különböző típusú változási folyamatokon vagy átalakulásokon mehet keresztül. Általánosságban elmondható, hogy ezeket a változásokat fizikai változásokra, kémiai változásokra és nukleáris változásokra vagy átalakulásokra osztják.

Mi az a fizikai változás?

A fizikai változások azok, amelyek során az anyagok alapvető szerkezetükben semmilyen változáson nem mennek keresztül. Vagyis olyan átalakulási folyamatokról van szó, amelyek során nem változik sem a természet, sem az elemi összetétel, sem az anyagban jelenlévő anyagokat alkotó atomok és ionok egyesülésének vagy összekapcsolásának módja.

Például a víz elpárolgása fizikai változás, mert mind a folyékony víz, mind a gáznemű víz még víz, annak ellenére, hogy az átalakulás bizonyítéka van.

Mi az a kémiai változás?

Másrészt a kémiai folyamatok vagy változások olyan átalakulások, amelyek során egy vagy több kémiai anyag egy másik vagy különböző anyaggá alakul át akár az elemi összetételükben, akár az egymáshoz való kapcsolódásuk módjában és sorrendjében. az őket alkotó atomok.

Vagyis a kémiai változtatások egy vagy több kémiai anyag, úgynevezett reaktáns atomjainak szétszedésének és újrakonfigurálásának folyamatából állnak, hogy egy vagy több különböző kémiai anyagot, úgynevezett termékeket állítsanak elő.

A kémiai változások könnyen felismerhetők, mivel egy vagy több anyag eltűnésével és egy vagy több különböző kémiai anyag megjelenésével járnak. Ezek az eredeti anyagoktól gyökeresen eltérő tulajdonságokkal és jellemzőkkel rendelkezhetnek, így bizonyos esetekben nagyon könnyen felismerhetők. Például sok kémiai reakció drasztikus színváltozást, nagy mennyiségű energia hirtelen felszabadulását idézi elő hő, fény vagy mindkettő formájában, vagy akár a semmiből látszó, különböző színű, lenyűgöző kristályok megjelenése is lehet rá jellemző.

Mi az a nukleáris változás?

Az utolsó helyen nukleáris változások vannak. A nukleáris reakciók sokkal ritkábban fordulnak elő, mint a fizikai és kémiai változások, de ezek is nagy jelentőséggel bírnak. Olyan folyamatokból állnak, amelyek során az atommag megváltozik, hogy egy vagy több új atomot hozzon létre. Ilyen típusú reakciók lépnek fel az atomerőművekben, egy atombomba robbanásakor vagy a csillagok magjában.

Most, hogy emlékeztünk a kémiai változásokra, és tudjuk, hogyan különböztethetjük meg őket a másik kétféle változástól, amelyen az anyag is keresztülmenhet, nézzünk meg néhány konkrét példát a körülöttünk folyamatosan végbemenő kémiai változásokra .

1. Tejvágás

A legtöbbünket ért az a kellemetlen meglepetés, hogy a hűtőben lévő tej megromlott. Ezt azonnal észrevesszük, amikor megfigyeljük, hogy az eleinte homogén fehér keveréknek tűnő keverék mára két jól elkülöníthető fázisra vált szét, amelyek közül az egyik szilárdabb és a vizes fázison lebeg.

Ez a folyamat a baktériumok működésének köszönhető, amelyek növekedése és szaporodása során egy sor biokémiai reakciót hajtanak végre, amelyek megsavanyítják a tejet. De annak ellenére, hogy a biokémiai reakciók valójában különböző típusú kémiai reakciók összessége, a szabad szemmel látható reakció a savasságért felelős hidrogénionok (H 3 O + ionok) és a fehérjék között megy végbe . tejet, amelyet eredetileg feloldottak a vízben.

A tej pH-értékének csökkentésével (vagy savasságának növelésével, ami ugyanaz), a felesleges hidroniumionok reakcióba lépnek a fehérjékkel, és sav-bázis reakcióval protonokat adnak át a fehérjemolekuláknak. A protonált fehérje kevésbé oldódik, végül szilárd halmazállapotúvá válik, és elválik a víztől.

2. Vízkeménység megszüntetése ioncserélő gyantákkal

A viszonylag magas kalcium- (Ca 2+ ) és magnézium (Mg 2` ) ionokat tartalmazó vizet kemény víznek nevezik . A kemény víz számos problémát okozhat az otthonban, beleértve a kalcium- és magnézium-karbonát kicsapódását a csövekben, amelyek lassan olyan mértékben eltömítik azokat, hogy már nem tud áthaladni a víz. A szappanmolekulákkal oldhatatlan sókat is képeznek, ami megakadályozza annak hatását azáltal, hogy eltávolítja a szennyeződéseket, amikor mosunk vagy fürdünk.

Azokon a helyeken, ahol kemény a víz, gyakran speciális szűrőket szerelnek fel, amelyek eltávolítják ezeket az ionokat a vízből, hatékonyan „lágyítva” azt. A hagyományos szűrőkkel ellentétben, amely porózus anyag, amely nem engedi át bizonyos méretű részecskéket, a vízkeménységet megszüntető szűrők valójában két speciális gyantából, úgynevezett ioncserélő gyantából készülnek. Ezek a gyanták kémiai reakciókon keresztül reagálnak.

Az első gyanta az említett kationokat (Ca 2+ és Mg 2+ ) protonokra cseréli egy kémiai kiszorítási reakcióval, pl.

példák a kémiai változásokra

Ahol M 2+ a két kation valamelyikét jelenti. Eközben a víz savassá válásának megakadályozása érdekében egy másik gyanta a kalcium és a magnézium ellenionjaiként működő anionokat hidroxidionokra cseréli:

példák a kémiai változásokra

Az anioncserélő gyantán felszabaduló hidroxidionok ezután semlegesítik a kationcserélő gyantából egy másik kémiai reakció során felszabaduló protonokat:

példák a kémiai változásokra

3. A festékek fakulása a napon

Ha egy rövid sétát teszünk bármelyik városban, és megnézzük az út mindkét oldalán elszórt reklámokat és transzparenseket, észre fogjuk venni, hogy az új hirdetőtáblák intenzív és élénk színekkel rendelkeznek, míg a napfénynek kitett óriásplakátok. hosszabb ideig a szél és az eső már elvesztette színének nagy részét. Valójában az első színek, amelyek elhalványulnak, általában a kék és a zöld tónusok, így vörös és sárga tónusok maradnak, ezért sok napfénynek kitett régi nyomat sárgás vagy narancssárga színűnek tűnik.

Egyes esetekben ez a szél és az eső által okozott mállás és erózió következménye, de a legtöbb esetben az elszíneződés a pigmentek, különösen a kék és zöld árnyalatok kémiai lebomlása miatt, a nap ultraibolya sugarai hatására.

4. Habképződés, amikor hidrogén-peroxidot adnak a sebhez

A hidrogén-peroxid körülbelül 10-30% hidrogén-peroxidot (H 2 O 2 ) tartalmazó vizes oldat. Ez a vegyület spontán bomlik oxigéngázzá és vízzé egy aránytalanítási vagy diszmutációs kémiai reakció során:

példák a kémiai változásokra

Ez a reakció nagyon lassan megy végbe egy fertőtlenítőszeres hidrogén-peroxidos palackban, mint amilyen általában az elsősegélynyújtó készletben található. A vérünk és a legtöbb eukarióta sejtjei azonban olyan organellumokkal rendelkeznek, amelyekben a hidrogén-peroxid katalitikus lebontására specializálódott enzimek találhatók. Így, ha hidrogén-peroxidot adunk egy nyílt sebhez, az gyorsan lebontja a hidrogén-peroxidot, és oxigéngázt szabadít fel, amely a látott habot képező buborékokat termeli.

5. Napnak kitett műanyagok kristályosítása

A napfény és ultraibolya sugarai számos különböző kémiai reakciót képesek katalizálni. Az egyik a műanyagok szerkezetét alkotó polimer láncok lebomlása. Ennek következtében a legtöbb műanyag tárgy, amelyet sokáig a napon hagyunk, elveszíti plasztikus tulajdonságait, és merev és törékeny anyaggá válik, hasonlóan egy tömörített kristályhalmazhoz.

Ez a folyamat, amelyet gyakran a kristályosodáshoz kapcsolnak, kémiai változás, mivel megváltoztatja a kémiai összetételt és a hosszú polimer molekulákat alkotó atomok közötti kapcsolatot.

6. Az étel színváltozása sütéskor vagy pirításkor

Kevés dolog finomabb annál a tompaságnál és karamellizált íznél, amely a húsok és zöldségek felületén képződik grillezés, sütés vagy pörkölés során. Mint minden a konyhában, ez a karamellizálási folyamat is egy sor különféle kémiai folyamatnak köszönhető. Ebben az esetben a Maillard-reakciók néven ismert kémiai reakciók nagyon összetett sorozatáról van szó.

Ezek olyan reakciók, amelyek az élelmiszerben lévő cukrok és a fehérjék aminosav-maradékai között mennek végbe. Ezeket gyakran Maillard-reakcióknak nevezik, bár technikailag ezek olyan glikozilációs vagy glikozilációs reakciók, amelyek hasonlóak az élő sejtekben általában előforduló reakciókhoz, de enzimkatalizátorok beavatkozása nélkül. Ehelyett a Maillard-reakciókat a hő mozgatja.

7. A méz kristályosítása

A méz különböző cukrok nagy koncentrációjú vizes oldata. Magas koncentrációja ellenére általában minden oldott anyag oldott marad. Ha azonban egy üveg mézet huzamosabb ideig háborítatlanul hagyunk, nagy valószínűséggel azt fogjuk megfigyelni, hogy vagy kis cukorkristályok kezdenek megjelenni az alján, vagy beindul az összes méz teljes kikristályosodása, amivel végül minden átalakul. egyetlen látszólag szilárd blokk.

Ezt a kristályosodási folyamatot gyakran kémiai változásnak tekintik. Ez azonban könnyen visszafordítható a méz enyhe melegítésével, ami növeli a jelenlévő cukrok oldhatóságát és újra feloldódik.

8. A katalizált zománcok kikeményítése

Különböző festékek és zománcok széles választéka található a piacon, amelyek mindegyikének megvan a maga sajátos alkalmazása. Ha azonban erős, fényes és nagyon ellenálló felületet keresünk, szinte mindig valamilyen katalizált zománcot választunk. Ezek a zománcok nem mások, mint műanyag gyanták, amelyeket hosszú polimerek alkotnak, és amelyek oldalláncai kémiai reakciók révén képesek összekapcsolódni egymással. Amikor ezek a reakciók végbemennek, egymáshoz kapcsolódó molekulák hálózata jön létre, amely rendkívül erős.

Ezek a reakciók azonban katalizátor hatását igénylik, különben a máz megszilárdul az edényben, és nem kerülhetne fel a felületre. Ezt a katalizátort a zománccal együtt vásároljuk meg, és az elkészíteni kívánt zománcmennyiségnek megfelelő arányban keverjük hozzá.

Tehát, ha legközelebb egy festőt vagy akár manikűröst lát, aki egy körömlakkot összekever egy kis mennyiségű átlátszó, színtelen anyaggal, majd felviszi a körömlakkot bármilyen felületre, ne feledjük, hogy egy katalizált vegyszert fogunk látni. polimer gyanták közötti térhálósodási reakció.

9. A cukor karamellizálása

A cukrot egy serpenyőben kis mennyiségű vízzel felmelegítve láthatjuk, hogy a cukor először megolvad, folyadékká válik. Egy kicsit tovább melegítve azonban észrevesszük, hogy kezd világosbarna színűvé válni és finom jellegzetes illatot áraszt. Kialakult a karamell.

Ezen a ponton nyilvánvaló a kémiai reakció bekövetkezése, mivel a tiszta cukortól eltérő aromájú vegyület keletkezik, amely ráadásul más színű is, mivel a cukor természetesen fehér. Ez a karamellképződési (vagy karamellizálási) folyamat egy kémiai reakció, amelyben az asztali cukor szacharózmolekulái összekapcsolódnak egymással, és így polimert képeznek.

10. Epoxigyanta alapú ragasztók kikeményítése

A katalizált zománcokhoz hasonlóan az epoxigyanták is előpolimerizált műanyagokból állnak, amelyekben a polimer láncok kezdetben mentesek egymástól. Ha azonban egy második gyantával keverjük össze, amelynek komponensei között megfelelő katalizátor van, polimerizációs reakció indul be, amelyben a polimerek oldalláncai összefonódnak, megkeményedve a gyantát.

Ez a működési elve sok nagyon kemény és ellenálló ragasztónak.

Hivatkozások

Arias Giraldo, S. és López Velasco, DM (2019). Élelmiszeriparban használt egyszerű cukrok kémiai reakciói . Lampsakos. 22. 123–136. https://www.redalyc.org/journal/6139/613964509011/html/

Szervetlen Kémiai Tanszék. (nd). A hidrogén-peroxid katalitikus bomlása . Alicantei Egyetem. https://dqino.ua.es/es/virtual-laboratory/decomposicion-catalitica-del-peroxido-de-hidrogeno.html

Gazechim Composites Iberica. (2013, október 25.). Epoxigyanta . https://www.gazechim.es/noticias/actualidad/resina-epoxi/

Madsen, J. (2020, február 18.). Az epoxi keményedési folyamat mögötti tudomány . hőszakértők. https://www.heatxperts.com/es/blog/post/the-science-behind-the-epoxy-curing-process.html

VelSid. (2014, július 26.). Maillard reakció . Gasztronómia & Co. https://gastronomiaycia.republica.com/2010/03/11/reaccion-de-maillard/

zöldméz. (2019. november 12.). Kristályos méz, egy élet tiszta méze . https://www.verdemiel.es/blog/2019/11/12/miel-cristalizada-la-miel-pura-de-toda-la-vida/

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados