Dziesięć przykładów zmian chemicznych, których doświadczamy każdego dnia

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


Żyjemy w świecie złożonym z niezliczonej liczby nieustannie poruszających się atomów, jonów i cząsteczek, które nieustannie zderzają się ze sobą, powodując niezliczone zmiany w materii. Zmiany te mogą być zmianami fizycznymi, takimi jak topnienie lodu na słońcu lub odparowanie rozpuszczalnika z schnącej farby, ale w wielu przypadkach są to zmiany chemiczne lub reakcje chemiczne.

Jedną z najfajniejszych części studiowania chemii jest nauka rozpoznawania zmian zachodzących wokół nas i dostrzeganie piękna niektórych z tych zmian, a także prostoty innych. Dlatego w tym artykule przedstawiamy listę dziesięciu przykładów przemian chemicznych, które zachodzą wokół nas i których doświadczamy każdego (lub prawie każdego) dnia.

Różne rodzaje przemian materii

Zanim przejdziemy do przykładów zmian chemicznych , ważne jest, aby przeanalizować, czym są zmiany chemiczne, aby odróżnić je od innych procesów zmian, które również stale zachodzą wokół nas.

Pamiętaj, że materia może podlegać różnego rodzaju procesom zmian czy przekształceniom. Ogólnie rzecz biorąc, zmiany te dzielą się na zmiany fizyczne, zmiany chemiczne i zmiany lub przemiany jądrowe.

Co to jest zmiana fizyczna?

Zmiany fizyczne to takie, w których substancje nie ulegają żadnym zmianom w swojej podstawowej strukturze. Oznacza to, że są to procesy przemian, w których nie zmienia się ani natura, ani skład pierwiastków, ani sposób, w jaki atomy i jony tworzące substancje obecne w materii łączą się ze sobą.

Na przykład parowanie wody jest przemianą fizyczną, ponieważ zarówno woda w stanie ciekłym, jak i woda w stanie gazowym pozostają wodą, pomimo dowodów przemiany.

Co to jest przemiana chemiczna?

Z drugiej strony, procesy chemiczne lub przemiany to przemiany, w których jedna lub więcej substancji chemicznych zostaje przekształconych w inną lub inną poprzez zmianę ich składu pierwiastkowego lub sposobu i kolejności, w jakiej są one ze sobą powiązane. atomy, które je tworzą.

Oznacza to, że zmiany chemiczne składają się z procesu rozkładania i rekonfiguracji atomów jednej lub więcej substancji chemicznych, zwanych reagentami, w celu wytworzenia jednej lub więcej różnych substancji chemicznych, zwanych produktami.

Zmiany chemiczne są łatwo rozpoznawalne, ponieważ obejmują znikanie jednej lub więcej substancji i pojawianie się jednej lub więcej różnych substancji chemicznych. Mogą one mieć radykalnie różne właściwości i cechy od substancji oryginalnych, co w niektórych przypadkach czyni je bardzo łatwymi do rozpoznania. Na przykład wiele reakcji chemicznych powoduje drastyczne zmiany koloru, nagłe uwolnienie dużych ilości energii w postaci ciepła, światła lub obu, a nawet może objawiać się pojawieniem się imponujących kryształów o różnych kolorach, pozornie znikąd.

Co to jest przemiana nuklearna?

Na ostatnim miejscu mamy zmiany nuklearne. Reakcje jądrowe są znacznie rzadsze niż przemiany fizyczne i chemiczne, ale mają również ogromne znaczenie. Składają się z procesów, w których jądro atomu zmienia się w celu wytworzenia jednego lub więcej nowych atomów. Jest to typ reakcji zachodzących w elektrowniach jądrowych, podczas wybuchu bomby atomowej lub w jądrach gwiazd.

Teraz, gdy przypomnieliśmy sobie, czym są zmiany chemiczne i wiemy, jak odróżnić je od pozostałych dwóch rodzajów zmian, którym może podlegać materia, przyjrzyjmy się konkretnym przykładom zmian chemicznych, które nieustannie zachodzą wokół nas.

1. Cięcie mleka

Większość z nas spotkała nieprzyjemna niespodzianka, że ​​mleko, które było w lodówce, zepsuło się. Natychmiast to zauważamy, gdy obserwujemy, że to, co początkowo wydawało się być jednorodną białą mieszaniną, teraz podzieliło się na dwie wyraźnie rozróżnialne fazy, z których jedna jest bardziej stała i unosi się na fazie wodnej.

Proces ten jest spowodowany działaniem bakterii, które rosnąc i rozmnażając się przeprowadzają szereg reakcji biochemicznych zakwaszających mleko. Jednak pomimo tego, że reakcje biochemiczne są w rzeczywistości zbiorem reakcji chemicznych różnego rodzaju, to reakcja, którą widzimy gołym okiem, zachodzi między jonami hydroniowymi odpowiedzialnymi za kwasowość (jony H 3 O + ) a białkami mleko, które pierwotnie rozpuściło się w wodzie.

Obniżając pH mleka (lub zwiększając jego kwasowość, co jest tym samym), nadmiar jonów hydroniowych reaguje z białkami, przenosząc protony do cząsteczek białek w reakcji kwasowo-zasadowej. Sprotonowane białko staje się mniej rozpuszczalne i ostatecznie wytrąca się do stanu stałego i oddziela się od wody.

2. Eliminacja twardości wody za pomocą żywic jonowymiennych

Woda o stosunkowo wysokim stężeniu jonów wapnia (Ca 2+ ) i magnezu (Mg 2` ) nazywana jest wodą twardą . Twarda woda może powodować wiele problemów w domu, w tym wytrącanie się węglanu wapnia i magnezu w rurach, które powoli zatykają je do punktu, w którym woda nie może już przez nie przepłynąć. Tworzą również nierozpuszczalne sole z cząsteczkami mydła, zapobiegając jego działaniu poprzez usuwanie zanieczyszczeń podczas mycia lub kąpieli.

W miejscach, gdzie woda jest twarda, często instaluje się specjalne filtry, które usuwają te jony z wody, skutecznie ją „zmiękczając”. W przeciwieństwie do konwencjonalnego filtra, który jest porowatym materiałem, który nie przepuszcza cząstek o określonej wielkości, filtry do usuwania twardości z wody są w rzeczywistości wykonane z dwóch specjalnych żywic zwanych żywicami jonowymiennymi. Żywice te reagują poprzez reakcje chemiczne.

Pierwsza żywica wymienia wspomniane kationy (Ca 2+ i Mg 2+ ) na protony poprzez chemiczną reakcję wypierania, taką jak następująca:

przykłady przemian chemicznych

Gdzie M 2+ oznacza jeden z dwóch kationów Tymczasem, aby zapobiec zakwaszeniu wody, inna żywica wymienia aniony, które działają jako przeciwjony wapnia i magnezu, na jony wodorotlenkowe:

przykłady przemian chemicznych

Jony wodorotlenkowe uwolnione na żywicy anionowymiennej następnie neutralizują protony uwolnione z żywicy kationowymiennej w innej reakcji chemicznej:

przykłady przemian chemicznych

3. Blaknięcie farb na słońcu

Jeśli przejdziemy się na krótki spacer po jakimkolwiek mieście i przyjrzymy się licznym reklamom i banerom rozsianym po obu stronach drogi, zauważymy, że nowe billboardy mają intensywne i żywe kolory, podczas gdy te, które były wystawione na działanie słońca przez dłużej, wiatr i deszcz straciły już większość swojego koloru. W rzeczywistości pierwszymi kolorami, które blakną, są zwykle odcienie niebieskiego i zielonego, pozostawiając czerwone i żółte odcienie, dlatego wiele starych druków wystawionych na działanie słońca wydaje się żółtawe lub pomarańczowe.

W niektórych przypadkach jest to spowodowane wietrzeniem i erozją przez wiatr i deszcz, ale w większości przypadków odbarwienie jest spowodowane chemicznym rozkładem pigmentów, zwłaszcza odcieni niebieskiego i zielonego, pod wpływem promieni ultrafioletowych słońca.

4. Tworzenie się piany podczas dodawania nadtlenku wodoru do rany

Nadtlenek wodoru to wodny roztwór zawierający około 10% do 30% nadtlenku wodoru (H 2 O 2 ). Związek ten samoistnie rozkłada się na gazowy tlen i wodę w wyniku reakcji chemicznej dysproporcjonowania lub dysmutacji:

przykłady przemian chemicznych

Ta reakcja jest bardzo powolna w butelce nadtlenku wodoru do stosowania antyseptycznego, takiej jak ta, którą zwykle mamy w apteczce pierwszej pomocy. Jednak komórki naszej krwi i większości eukariontów mają organelle, w których znajdują się enzymy wyspecjalizowane w katalitycznym rozkładaniu nadtlenku wodoru. Tak więc, kiedy dodamy nadtlenek wodoru do otwartej rany, szybko rozkłada on nadtlenek wodoru, uwalniając gazowy tlen, który wytwarza pęcherzyki tworzące pianę, którą widzimy.

5. Krystalizacja tworzyw sztucznych wystawionych na działanie słońca

Światło słoneczne i jego promienie ultrafioletowe mogą katalizować wiele różnych reakcji chemicznych. Jednym z nich jest rozkład łańcuchów polimerowych tworzących strukturę tworzyw sztucznych. W rezultacie większość plastikowych przedmiotów, które pozostawiamy na słońcu przez długi czas, traci swoje właściwości plastyczne i zamienia się w sztywny i kruchy materiał, podobny do zestawu sprasowanych kryształów.

Ten proces, często związany z krystalizacją, jest przemianą chemiczną, ponieważ zmienia skład chemiczny i połączenia między atomami tworzącymi długie cząsteczki polimeru.

6. Zmiana koloru żywności podczas smażenia lub pieczenia

Niewiele rzeczy jest smaczniejszych niż tępy i karmelizowany smak, który tworzy się na powierzchni mięsa i warzyw podczas grillowania, smażenia lub pieczenia. Jak wszystko w kuchni, ten proces karmelizacji zachodzi dzięki serii różnorodnych procesów chemicznych. W tym przypadku obejmuje to bardzo złożony zestaw reakcji chemicznych znanych jako reakcje Maillarda.

Są to reakcje zachodzące między cukrami w żywności a resztami aminokwasowymi w białkach. Są one często określane jako reakcje Maillarda, chociaż technicznie są to reakcje glikozylacji lub glikozylacji podobne do tych, które często występują w żywych komórkach, ale bez interwencji katalizatorów enzymatycznych. Zamiast tego reakcje Maillarda są napędzane ciepłem.

7. Krystalizacja miodu

Miód jest silnie skoncentrowanym roztworem różnych cukrów w wodzie. Pomimo wysokiego stężenia, wszystkie substancje rozpuszczone zwykle pozostają rozpuszczone. Jeśli jednak pozostawimy butelkę miodu w spokoju przez dłuższy czas, najprawdopodobniej zaobserwujemy, że na dnie albo zaczynają pojawiać się małe kryształki cukru , albo następuje całkowita krystalizacja całego miodu. pojedynczy pozornie solidny blok.

Ten proces krystalizacji jest często uważany za przemianę chemiczną. Można to jednak łatwo odwrócić, lekko podgrzewając miód, co zwiększa rozpuszczalność obecnych cukrów i ponownie się rozpuszczają.

8. Utwardzanie emalii katalizowanych

Na rynku dostępna jest szeroka gama różnych farb i emalii, z których każda ma swoje szczególne zastosowanie. Jednak szukając mocnego, błyszczącego i bardzo odpornego wykończenia, prawie zawsze wybieramy jakiś rodzaj emalii katalizowanej. Te emalie to nic innego jak żywice plastyczne utworzone z długich polimerów, które mają łańcuchy boczne zdolne do łączenia się ze sobą w wyniku reakcji chemicznych. Kiedy zachodzą te reakcje, powstaje niezwykle silna sieć połączonych ze sobą cząsteczek.

Reakcje te wymagają jednak działania katalizatora, w przeciwnym razie szkliwo zastygłoby w słoiczku i nie dałoby się go nałożyć na powierzchnię. Katalizator ten kupuje się razem z emalią i miesza się z nim w odpowiedniej proporcji w zależności od ilości emalii, którą chcemy przygotować.

Więc następnym razem, gdy zobaczysz malarza, a nawet manikiurzystkę, mieszającego lakier do paznokci z niewielką ilością przezroczystej, bezbarwnej substancji, a następnie nakładającego lakier na dowolną powierzchnię, pamiętajmy, że za chwilę zobaczymy katalizowaną substancję chemiczną reakcja tworzenia wiązań poprzecznych między żywicami polimerowymi.

9. Karmelizacja cukru

Podgrzewając cukier na patelni z niewielką ilością wody, możemy zobaczyć, że cukier najpierw się topi, stając się cieczą. Jednak po nieco większym podgrzaniu zauważamy, że zaczyna przybierać jasnobrązowy kolor i wydzielać pyszny charakterystyczny zapach. Powstał karmel.

W tym momencie ewidentne jest zajście reakcji chemicznej, ponieważ powstaje związek o innym aromacie niż czysty cukier, który w dodatku ma inny kolor, ponieważ cukier jest naturalnie biały. Ten proces tworzenia karmelu (lub karmelizacji) jest reakcją chemiczną, w której cząsteczki sacharozy cukru stołowego łączą się ze sobą, tworząc w ten sposób polimer.

10. Utwardzanie klejów na bazie żywic epoksydowych

Podobnie jak emalie katalizowane, żywice epoksydowe składają się z prepolimeryzowanych tworzyw sztucznych, w których łańcuchy polimerowe są początkowo wolne od siebie. Jednak po zmieszaniu z drugą żywicą, która ma wśród swoich składników odpowiedni katalizator, wyzwalana jest reakcja polimeryzacji, w której łańcuchy boczne polimerów przeplatają się, utwardzając żywicę.

Jest to zasada działania wielu bardzo twardych i odpornych klejów.

Bibliografia

Arias Giraldo, S. i López Velasco, DM (2019). Reakcje chemiczne cukrów prostych stosowanych w przemyśle spożywczym . Lampsakos. 22. 123–136. https://www.redalyc.org/journal/6139/613964509011/html/

Katedra Chemii Nieorganicznej. (nd). Katalityczny rozkład nadtlenku wodoru . Uniwersytet w Alicante. https://dqino.ua.es/es/virtual-laboratory/descomposicion-catalitica-del-peroxido-de-hidrogeno.html

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

Madsen, J. (2020, 18 lutego). Nauka stojąca za procesem utwardzania żywicy epoksydowej . eksperci od ciepła. https://www.heatxperts.com/es/blog/post/the-science-behind-the-epoxy-curing-process.html

VelSid. (2014, 26 lipca). Reakcja Maillarda . Gastronomia i spółka https://gastronomiaycia.republica.com/2010/03/11/reaccion-de-maillard/

zielony miód. (2019, 12 listopada). Krystalizowany miód, czysty miód na całe życie . https://www.verdemiel.es/blog/2019/11/12/miel-cristalizada-la-miel-pura-de-toda-la-vida/

-Reklama-

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

Artículos relacionados