私たちが毎日経験する化学変化の10の例

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私たちは、絶え間なく動いている無数の原子、イオン、分子で構成された世界に住んでいます。これらの変化は、太陽の下での氷の融解や塗料の乾燥による溶媒の蒸発などの物理的な変化の場合もありますが、多くの場合、化学変化または化学反応です。

化学を学ぶ上で最も楽しいことの 1 つは、私たちの身の回りで起こるこれらの変化を認識し、これらの変化のいくつかの美しさだけでなく、他の変化の単純さを超えて見ることを学ぶことです. そのため、この記事では、私たちの周りで発生し、毎日 (またはほとんど毎日) 経験する化学変化の 10 の例のリストを紹介します。

物質のさまざまな種類の変化

化学変化の例に入る前に、私たちの周りで絶え間なく起こっている他の変化プロセスと区別するために、化学変化とは何かを確認することが重要です。

物質はさまざまな種類の変化プロセスまたは変換を受ける可能性があることを忘れないでください。大まかに言えば、これらの変化は、物理的変化、化学的変化、および核の変化または変換に分類されます。

体の変化とは?

物理的変化とは、物質の基本構造が変化しない変化です。つまり、性質も元素組成も変化せず、物質中の物質を構成する原子やイオンの結合や結合の仕方も変わらない変化過程です。

たとえば、液体の水と気体の水の両方が変換の証拠にもかかわらず水のままであるため、水の蒸発は物理的な変化です。

化学変化とは何ですか?

一方、化学プロセスまたは変化は、1つまたは複数の化学物質が、元素組成の変化、またはそれらが互いに結合する方法と順序のいずれかの変化を通じて、別のまたは異なるものに変換される変換です. はいそれらを構成する原子。

つまり、化学変化は、反応物と呼ばれる 1 つまたは複数の化学物質の原子を分解および再構成して、生成物と呼ばれる 1 つまたは複数の異なる化学物質を生成するプロセスで構成されます。

化学変化は、1 つまたは複数の物質の消失と 1 つまたは複数の異なる化学物質の出現を伴うため、容易に認識できます。これらは、元の物質とは根本的に異なる特性や特性を持つ可能性があり、場合によっては非常に簡単に認識できます. たとえば、多くの化学反応は劇的な色の変化を引き起こし、熱、光、またはその両方の形で大量のエネルギーを突然放出します。また、どこからともなくさまざまな色の印象的な結晶が出現することさえあります。

核の変化とは何ですか?

最後に、核の変更があります。核反応は、物理的および化学的変化よりもはるかに頻度が低いですが、非常に重要でもあります。それらは、原子核が変化して1つまたは複数の新しい原子を生成するプロセスで構成されています。これは、原子力発電所、原子爆弾の爆発、または星のコアで発生する反応の一種です。

化学変化とは何かを思い出し、物質が受ける可能性のある他の 2 種類の変化と区別する方法がわかったので、私たちの周りで絶えず起こっている化学変化の具体例をいくつか見てみましょう。

1. ミルクカット

私たちのほとんどは、冷蔵庫にあった牛乳が悪くなったという不愉快な驚きを経験しました. 最初は均一な白い混合物に見えたものが、今では明確に区別できる 2 つの相に分離し、そのうちの 1 つはより固体で、水相に浮いていることを観察すると、すぐにこれに気付きます。

このプロセスは、バクテリアの作用によるもので、バクテリアは成長および繁殖する際に、牛乳を酸性化する一連の生化学反応を実行します。しかし、実際には生化学反応はさまざまな種類の化学反応の集合であるという事実にもかかわらず、肉眼で見られる反応は、酸性度の原因となるヒドロニウムイオン (H 3 O + イオン ) とタンパク質の間で発生ます。もともと水に溶けていた牛乳。

ミルクの pH を下げる (または酸性度を上げる、これは同じことです) と、過剰なヒドロニウム イオンがタンパク質と反応し、酸塩基反応によってプロトンがタンパク質分子に移動します。プロトン化されたタンパク質は溶解しにくくなり、最終的に固体状態に沈殿し、水から分離します。

2. イオン交換樹脂による硬度除去

カルシウム (Ca 2+ ) およびマグネシウム (Mg 2` )イオンの濃度が比較的高い水は、硬水として知られています。硬水は、パイプ内に炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムが沈殿し、徐々に詰まり、水が通過できなくなるなど、多くの問題を家庭にもたらす可能性があります。また、石鹸分子と不溶性の塩を形成し、洗ったり入浴したりするときに不純物を除去することで、石鹸が作用するのを防ぎます.

水が硬い場所では、これらのイオンを水から除去して効果的に「軟化」させる特別なフィルターが設置されることがよくあります。一定の大きさの粒子を通過させない多孔質材料である従来のフィルターとは異なり、水の硬度を除去するフィルターは、実際にはイオン交換樹脂と呼ばれる2つの特殊な樹脂でできています。これらの樹脂は化学反応によって反応します。

最初の樹脂は、次のような化学置換反応により、前述の陽イオン (Ca 2+および Mg 2+ ) をプロトンに交換します。

化学変化の例

ここで、M 2+ は2 つの陽イオンのいずれかを表します。 一方、水が酸性になるのを防ぐために、別の樹脂がカルシウムの対イオンとして機能する陰イオンと水酸化物イオンのマグネシウムを交換します。

化学変化の例

次に、陰イオン交換樹脂で放出された水酸化物イオンは、別の化学反応によって陽イオン交換樹脂から放出された陽子を中和します。

化学変化の例

3.太陽の下での塗料の退色

町や都市を少し歩いて、道路の両側に散らばっている複数の広告や横断幕を見ると、新しい看板は強烈で鮮やかな色をしているのに対し、太陽にさらされている看板は明るい色をしていることがわかります。より長く、風と雨はすでにほとんどの色を失っています。実際、最初に退色する色は通常、青と緑の色調で、赤と黄色の色調が残ります。これが、太陽にさらされた多くの古いプリントが黄色がかった色またはオレンジ色に見える理由です。

場合によっては、風雨による風化や侵食が原因である場合もありますが、ほとんどの場合、変色は太陽の紫外線の作用による顔料、特に青と緑の色合いの化学的分解によるものです。

4.傷に過酸化水素を加えたときの泡の形成

過酸化水素は、過酸化水素(H 2)を10%~30%程度含む水溶液である。この化合物は、不均化または不均化化学反応により、酸素ガスと水に自然に分解します。

化学変化の例

この反応は、応急処置キットに通常入っているような消毒用の過酸化水素のボトルでは非常にゆっくりです. しかし、私たちの血液やほとんどの真核生物の細胞には、過酸化水素を触媒的に分解することに特化した酵素が存在するオルガネラがあります。したがって、開いた傷に過酸化水素を加えると、過酸化水素が急速に分解され、酸素ガスが放出され、泡が形成されます。

5. 太陽にさらされたプラスチックの結晶化

太陽光とその紫外線は、多数の異なる化学反応を触媒することができます。そのうちの 1 つは、プラスチックの構造を形成する高分子鎖の分解です。結果として、私たちが長い間太陽の下に置いたプラスチック物体のほとんどは、最終的にそのプラスチック特性を失い、圧縮された結晶のセットに似た硬くて脆い物質に変わります.

結晶化に関連することが多いこのプロセスは、長いポリマー分子を構成する原子間の化学組成と接続性を変化させる化学変化です。

6.揚げたり焼いたりしたときの食品の変色

グリル、フライ、またはローストしたときに肉や野菜の表面に形成される鈍くてキャラメリゼした風味ほどおいしいものはほとんどありません. キッチンにあるすべてのものと同様に、このカラメル化プロセスは、一連の多様な化学プロセスのおかげで発生します。この場合、メイラード反応として知られる非常に複雑な一連の化学反応が関与しています。

これらは、食品中の糖とタンパク質中のアミノ酸残基との間で起こる反応です。これらはしばしばメイラード反応と呼ばれますが、技術的には、これらは生細胞内で一般的に起こるものと同様のグリコシル化またはグリコシル化反応ですが、酵素触媒の介入はありません. 代わりに、メイラード反応は熱によって駆動されます。

7. 蜂蜜の結晶化

ハチミツは、さまざまな糖が水に溶けた高濃度の溶液です。その高濃度にもかかわらず、通常、すべての溶質は溶解したままです。しかし、はちみつのボトルを長時間そのままにしておくと、小さな砂糖の結晶が底に現れ始めるか、すべてのはちみつが完全に結晶化するのが始まります。一見固いブロックが1つ。

この結晶化プロセスは、多くの場合、化学変化と見なされます。ただし、蜂蜜を少し加熱することで簡単に元に戻すことができます。これにより、存在する糖の溶解度が増加し、再び溶解します.

8. 触媒エナメルの硬化

市場にはさまざまな塗料やエナメルがあり、それぞれに特定の用途があります。しかし、強く、光沢があり、非常に耐久性のある仕上げを求める場合、ほとんどの場合、ある種の触媒エナメルを選択します。これらのエナメルは、化学反応によって互いに結合できる側鎖を持つ長いポリマーによって形成されたプラスチック樹脂にすぎません。これらの反応が起こると、非常に強力な相互接続された分子のネットワークが形成されます。

ただし、これらの反応には触媒の作用が必要です。そうしないと、釉薬が瓶の中で固まってしまい、表面に塗ることができません。この触媒はエナメルと一緒に購入され、調製したいエナメルの量に応じて適切な割合で混合されます。

ですから、次に画家やネイリストでさえ、少量の透明で無色の物質とマニキュアを混ぜて、そのマニキュアを表面に塗っているのを見るときは、触媒化された化学物質を見ようとしていることを思い出してください。ポリマー樹脂間の架橋形成の反応。

9. 砂糖のカラメル化

少量の水を入れた鍋で砂糖を加熱すると、砂糖が最初に溶けて液体になることがわかります。しかし、もう少し加熱すると、薄茶色になり始め、独特のおいしい香りがします。キャラメルが出来上がりました。

この時点で、化学反応の発生は明らかです。なぜなら、純粋な砂糖とは異なる香りを持つ化合物が形成されており、さらに、砂糖は本来白色であるため、異なる色を持っているからです. カラメル形成 (またはカラメル化) のこのプロセスは、テーブル シュガーのスクロース分子が互いに結合してポリマーを形成する化学反応です。

10. エポキシ樹脂系接着剤の硬化

触媒エナメルと同様に、エポキシ樹脂は、ポリマー鎖が最初は互いに結合していない予備重合プラスチックで構成されています。しかし、成分の中に適切な触媒を含む第 2 の樹脂と混合すると、ポリマーの側鎖が絡み合う重合反応が引き起こされ、樹脂が硬化します。

これは、多くの非常に硬く耐性のある接着剤の動作原理です。

参考文献

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無機化学科。(nd)。過酸化水素の触媒分解。アリカンテ大学。https://dqino.ua.es/es/virtual-laboratory/decomposicion-catalitica-del-peroxido-de-hidrogeno.html

Gazechim Composites Iberica. (2013 年 10 月 25 日)。エポキシ樹脂https://www.gazechim.es/noticias/actualidad/resina-epoxi/

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ベルシッド。(2014 年 7 月 26 日)。メイラード反応。ガストロノミー&カンパニー https://gastronomiaycia.republica.com/2010/03/11/reaccion-de-maillard/

グリーンハニー。(2019年11月12日)。一生に一度の純粋なはちみつ、結晶化したはちみつhttps://www.verdemiel.es/blog/2019/11/12/miel-cristalizada-la-miel-pura-de-toda-la-vida/

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

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