MODIFICĂRI CHIMICE: CARACTERISTICI, EXEMPLE, TIPURI - CHIMIE - 2025

Cele Modificările chimice sunt modificările care au loc în substanțe sau materii din reacțiile chimice. Ele sunt caracterizate prin faptul că sunt ireversibile, deoarece implică formarea de noi legături care au nevoie de energie sau alte reacții pentru a-și inversa efectele.

Viața și biochimia sa, de exemplu, sunt alcătuite din schimbări chimice constante care dezvăluie o multitudine de reacții care au loc în ființele vii. Rezultatul este creșterea, dezvoltarea și îmbătrânirea țesuturilor vegetale și animale; că așa cum se știe, științific și termodinamic, este un proces ireversibil.

Schimbarea de culoare a frunzelor în timpul toamnei este un exemplu de schimbare chimică. Sursa: Jake Colvin via Pexels.

De aceea, în viețuitoarele vii, de la nevertebrate la vertebrate, găsim modificări chimice chiar și în timp ce consumă hrana lor, deoarece folosesc reacții enzimatice pentru a le degrada și a profita de energia și materialul chimic pe care îl extrag din ele.

Cum să recunoască modificările chimice?

Exemplu de schimbare chimică

Una dintre principalele caracteristici pentru a le recunoaște în natură este de a observa dacă apare o schimbare de culoare sau dacă este produs un miros particular. Astfel, în anotimpurile anului se apreciază cum copacii încep treptat să își schimbe culoarea frunzelor; în ele, clorofila și pigmenții săi naturali suferă reacții chimice.

Înroșirea frunzelor toamna este un exemplu foarte clar de schimbare chimică. Conectând acest lucru cu viața, caracatițele și cameleonii se camuflează datorită unei serii de reacții chimice care implică celulele pielii lor; dar spre deosebire de frunze, ele pot inversa schimbările de culoare prin alte reacții care „dezactivează” camuflarea.

Cu toate acestea, diferitele culori ale cerului și ale norilor nu sunt produsul schimbărilor chimice, ci fizice: împrăștierea Raleigh. Între timp, albirea hainelor și îndepărtarea petelor, precum și colorarea hainelor cu coloranți, sunt modificări chimice.

caracteristici

S-a menționat că modificarea culorii și a mirosului sunt două dintre principalele caracteristici care au avut loc o schimbare chimică și, prin urmare, a avut loc un fenomen care implică una sau mai multe reacții chimice.

În continuare, vor fi abordate alte caracteristici importante care ne permit să o detectăm direct cu simțurile noastre. Cu cât sunt mai multe caracteristici care pot fi percepute, cu atât este mai probabil să ne confruntăm cu o schimbare chimică și nu cu una fizică.

Schimbarea temperaturii sau eliberarea luminii

O schimbare chimică este însoțită de o creștere (reacție exotermică) sau o scădere (reacție endotermică) a temperaturii; adică dacă se produce căldură sau, dimpotrivă, se obține, respectiv, senzația de frig. De asemenea, uneori, eliberarea de căldură are loc paralel cu apariția luminii.

Formarea gazelor

Formarea gazelor este direct legată de modificările mirosurilor. Dacă gazul se formează într-un mediu lichid, se va observa balonarea, indicând o schimbare chimică.

Acest lucru se datorează faptului că există molecule cu presiuni mari de vapori, care sunt ușor antrenate de aer sau din cauza eliberării de molecule mici, cum ar fi CO ₂ , H ₂ S, CH ₄ , O ₂ etc., care sunt produse finale ale anumite reacții.

Formarea precipitatului

Dacă reacțiile au loc într-un mediu lichid și formarea unui precipitat începe să fie observată, indiferent de culoarea sau textura acestuia, se spune că a avut loc o schimbare chimică. De asemenea, ar putea fi cazul în care două gaze se amestecă și formează cenușă sau săruri.

ireversibilitatea

Deși este adevărat că există reacții reversibile capabile să stabilească un echilibru, schimbările generate cu caracteristicile descrise până acum de ele însele sunt ireversibile; Au nevoie de alte reacții sau energie de orice fel pentru a interveni pentru ca efectele lor să fie inversate. Și totuși, în multe cazuri este practic imposibil.

Această ireversibilitate este observată într-o schimbare a compoziției sau în deteriorarea materiei. De exemplu, un copac care arde în flăcări și se termină în cenușă, a cărui compoziție finală este diferită de cea a copacului, nu va putea inversa schimbarea chimică care a avut loc prin niciun mijloc; Dacă nu se poate întoarce timpul

Tipuri

Modificările chimice în sine nu sunt supuse niciunei clasificări: sunt percepute cu simțurile noastre și se poate deduce sau examina ce tipuri de reacții chimice au loc. Astfel, astfel de modificări se datorează unui grup de reacții anorganice, organice sau biochimice.

Când vorbim despre „modificări” anorganice, se spune că nu este implicat niciun compus scheletic de carbon, ci mai degrabă toate complexele metalice de tranziție; oxizi, sulfuri, hidruri, nitruri, halogeni, printre alți compuși.

Între timp, compușii cu dioxid de carbon participă la modificări organice și biochimice, cu diferența că primele apar de obicei în afara organismelor (cu excepția reacțiilor efectuate de medicamente), iar cel din urmă în cadrul acestora (în ceea ce privește enzimele). , metabolism, biomolecule).

Exemple

Îngălbenirea hârtiilor

Pliurile de hârtie se îngălbenesc în timp. Sursa: makamuki0 prin Pixabay.

În timp, hârtiile își pierd albusul pentru a deveni gălbuie sau maro. Acest proces se datorează oxidării polimerilor săi, în special a ligninei, care împreună cu celuloza încorporează atomi de oxigen care sfârșesc prin slăbirea interacțiunilor lor intermoleculare.

Focuri de artificii

Focurile de artificii reprezintă o reacție de ardere, în care un amestec de propulsori, azotat de potasiu, carbon și sulf arde în timp ce excită electronic sărurile metalice care impregnează exploziile rezultate cu culori.

Cariile

Cariile generează o schimbare de culoare a dinților datorită demineralizării acestora, cauzată de acizii generați atunci când microorganismele digere zaharoza din alimente. Smalțul dentar, care constă dintr-o matrice mineralogică de fosfați de calciu, își pierde ionii odată cu creșterea acidității și formarea cavităților.

Creșterea algelor

Stratul de alge și microorganisme care crește în lacuri este uneori astfel încât poate deveni lipicios. Sursa: Michael Meiters (https://www.flickr.com/photos/psychofreakx3/5963134909)

Eutrofizarea lacurilor încurajează creșterea algelor, care acoperă suprafața lor în verde, ca urmare a modificării proprietăților chimice ale apei; schimbare care ajunge să fie vizibilă și negativă pentru fauna acvatică.

Dizolvarea Alka-Seltzer

Alka-Seltzer, atunci când este dizolvat în apă, începe să elibereze bule care demonstrează efervescența lor. Gazele se datorează CO ₂ generat prin dizolvarea NaHCO ₃ , împreună cu acizii citrică și acetilsalicilică care vin în comprimatul compactat.

Pestele trupești

Când transpirăm este inevitabil, mai devreme sau mai târziu, să percepem mirosuri neplăcute localizate sub brațe, pe piele sau pe picioare. Aceste mirosuri rele se datorează moleculelor organice volatile sintetizate de microorganisme și indică faptul că s-a produs o schimbare chimică.

putrezire

Descompunerea organică a ființelor vii sau a alimentelor sunt modificări chimice care implică o serie de reacții complexe. Mirosurile rele sunt însoțite de o modificare a compoziției, precum și de culoare. De exemplu, putregaiul fructelor precum bananele și avocado arată toate aceste caracteristici.

Coca și menta

Un amestec de cocs și mentă erupe ca un vulcan de sodă. Sursa: Michael Murphy

Deși este formal o reacție fizică, fără ruperea legăturilor chimice, dar cu participarea consecutivă a unui echilibru între speciile H ₂ CO ₃ și CO ₂ , erupția coca-cola-mentă poate fi luată ca referință pentru a detecta alte explozii care fac poate fi pur chimic.

Peppermint oferă site-uri de nucleare pentru formarea de bule minuscule de CO ₂ , care absorb o parte din CO ₂ dizolvat prin interferarea interacțiunilor sale cu moleculele de apă. Astfel, CO ₂ dizolvat se concentrează în mai multe bule mici, care se opun tensiunii de suprafață crescânde a apei cauzate de zahăr și alți compuși.

Rezultatul este că bulele de CO ₂ scapă trăgând apa care nu vrea să le „elibereze”. Acest lucru face ca spumă caracteristică a acestor erupții cu mentă, după cum se vede în imaginea de mai sus.

explozii

Exploziile sunt de obicei reacții de combustie foarte viguroase, din care se degajă fum, lumină și căldură. Oriunde se produce o explozie, vă confruntați cu o schimbare chimică.

Arderea lemnului

Lemnul este realizat în esență din celuloză și lignină, ambii polimeri organici. Atomii săi de carbon reacționează puternic cu oxigenul din aer, provocând CO și CO ₂ , în funcție de cât de completă este combustia și de gradul de oxigenare.

Aceasta este o schimbare chimică, deoarece polimerii din lemn nu pot reveni la starea lor inițială, pe lângă eliberarea de căldură, lumină și fum.

bronzare

O schimbare chimică se reflectă în talismanele celor care se bucură de o zi la plajă. Sursa: Pxhere.

Roșeața sau bronzarea pielii noastre, când se află sub soare intens, indică faptul că a existat o modificare a compoziției sale datorită reacției melaninei conținute în celulele sale, care se oxidează și se descompun.

Suc de varză roșie

Eprubete cu indicator de varză violetă. Sursa: Indikator-Blaukraut.JPG: Lucrare Supermartlderivative: Haltopub

Pornind de la sucul de varză violetă, se poate configura un experiment care să arate schimbări de culoare în funcție de pH. Este ușor de reprodus în orice laborator sau bucătărie.

Dacă acest suc este adăugat la diferite epruvete, acestea sunt etichetate și li se adaugă substanțe diferite, de la acid (oțet) la alcalin (detergent), va exista o gamă de culori (imaginea superioară).

Acest lucru se datorează faptului că sucul de varză violet conține indicatori de bază a acidului natural, care răspund la modificările de pH. Cu cât soluția este mai acidă, cu atât va apărea mai roșie; iar dacă dimpotrivă este foarte de bază, se va îngălbeni.

Gătiți un ou

Când un ou este prăjit sau fiert, permitem căldurii să-și denatureze proteinele, rupându-și legăturile și formând altele, pierzând structura inițială.

Decolorare din piele

Culorile pielii se pot estompa datorită acțiunii oxigenului în aer și radiațiilor UV, ceea ce face ca legăturile chimice dintre coloranți și materialul organic să se descompună.

Copt

Modificarea de culoare observată la pâine și dulciuri, precum și creșterea evidentă a acestora în volum, comparativ cu aluatul crud, este indică pentru diverse modificări chimice.

În primul rând, din cauza creșterii cauzate de drojdie și praf de copt; și în al doilea rând, prin reacția Maillard, în care proteinele și zaharurile reacționează între ele pentru a transforma amestecul de aur.

Coroziune

Metalele ruginesc, astfel încât își pierd strălucirea, se întunecă și încep să se corodeze atunci când straturile de oxid formate nu mai pot adera sau lega cu interiorul metalului. Cea mai reprezentativă coroziune este cea a fierului, datorită culorii brune caracteristice a oxidului său.

Baterii

În cadrul bateriilor sau celulelor, apar reacții chimice care generează electricitate, curenți electrici care circulă printr-un circuit extern și își activează dispozitivele. În esență, anodul pierde electroni (oxidare), acești electroni activează dispozitivul (telecomandă, telefon, ceas, indicator etc.), apoi ajung la catod (reducere).

Sânge de țânțar

Dacă un țânțar ne mușcă și îi omorâm instantaneu sau în câteva minute, vom observa că sângele este roșu deschis. Între timp, dacă trec câteva ore și vom omorî acest același țânțar, vom vedea că sângele este întunecat, va prezenta chiar tonuri de maro.

Această schimbare de culoare este indicativă că sângele a suferit reacții chimice în interiorul țânțarului.

Ceas de iod

Reacția de ceas cu iod este una dintre cele mai reprezentative pentru o schimbare chimică. Sursa: Daniel J. Lulu

Una dintre cele mai impresionante schimbări chimice se observă în celebra reacție de ceas cu iod. Este așa numit, deoarece viteza sa poate fi controlată prin modificarea concentrației reactanților. Reacția se încheie când apare o culoare albastră intensă, foarte închisă, în contrast mare cu transparența inițială observată.

Această culoare (imaginea superioară) se datorează interacțiunilor dintre amidon și complexul anionic I ₃ ^- . Una dintre versiunile sale pornește de la iodat, IO ₃ ^- și bisulfit, HSO ₃ ^- :

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

I ^- reacționează cu IO ₃ ^- din mediu pentru a genera iod:

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

Și la rândul său, reacționează cu mai mult bisulfit:

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

Odată ce HSO ₃ ^- este terminat , a doua reacție va predomina până când există un exces de I ₂ , care se va lega la I ^- pentru a forma I ₃ ^- . Și în final, I ₃ ^{- va} interacționa cu moleculele de amidon care întunecă soluția.

Pasta de elefant

Experiment cu pastă de elefant. Sursa: Ferbr1 prin Wikipedia.

Din nou, și în sfârșit, este denumită o reacție chimică specifică, dar cu modificări prea vizibile pentru a fi lăsate în afara: pasta de dinți pentru elefant (imaginea de sus). În anumite videoclipuri, cantitatea de spumă este de așa natură încât ai putea peria literalmente gura unui elefant.

Această reacție se bazează pe descompunerea catalitică a peroxidului de hidrogen, H ₂ O ₂ (peroxid de hidrogen), cu ioni de iodură, I ^- , din săruri solubile , cum ar fi NaI sau KI. Prima reacție care se produce este, conform următoarei ecuații chimice:

H ₂ O ₂ + I ^- → H ₂ O + IO ^-

IO ^- specie ulterior reacționează cu H ₂ O ₂ într - o a doua reacție:

IO ^- + H ₂ O ₂ → H ₂ O + O ₂ + I ^-

În cazul în care catalizatorul I este regenerat ^- (nu este consumat).

Rețineți că produsele finale sunt H ₂ O și O ₂ . Dacă se adaugă detergent și coloranți la amestecul de reacție, apa împreună cu oxigenul se va spuma puternic, care va urca prin recipient și va trage în sus, împotriva gravitației.

Ardeți hârtia

Când hârtia este arsă, se produce dioxid de carbon, vapori de apă și cenușă. Aceste trei substanțe sunt chimice diferite de prima substanță, deci este o schimbare chimică.

Oxidarea cu mere

Când un măr este tocat și lăsat în aer liber, se transformă de la o culoare de fildeș la maro sau ocru. Aceasta se numește oxidare.

Putregaiul alimentar

Când produsele alimentare se strică, apare o schimbare chimică. De exemplu, ouăle putrede trec printr-un proces de descompunere care le determină să își schimbe culoarea și mirosul.

Producție de iaurt

Iaurtul este rezultatul unei schimbări chimice care implică lapte și anumite bacterii, cum ar fi Streptococcus thermophilus și Lactobacilli bulgaricus.

Sticlă deschisă de șampanie

Când deschideți o sticlă de șampanie sau o băutură răcoritoare, observați o bubuitură. Această balonare înseamnă că acidul carbonic din băutură s-a descompus, eliberând dioxidul de carbon.

Producția de vin

Crearea vinului din struguri este un proces de fermentare. Acesta este un exemplu de reacție chimică anaerobă în care zahărul este transformat în alcool etilic și dioxid de carbon.

Referințe

1. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
2. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (08 octombrie 2019). Definiția schimbărilor chimice în chimie. Recuperat de la: thinkco.com
3. Wikipedia. (2019). Schimbare chimica. Recuperat de la: en.wikipedia.org
4. Mandeep Sohal. (29 septembrie 2019). Schimbare chimică vs. Schimbare fizica. Chimie LibreTexturi. Recuperat din: chem.libretexts.org
5. Nathan Crawford. (2019). Ce este o modificare chimică? - Proprietăți, tipuri și exemple video. Studiu. Recuperat din: studiu.com
6. HowStuffWorks. (2019). De ce ziarele se îngălbenesc în timp? Recuperat de la: science.howstuffworks.com
7. Amicii științei. (14 iunie 2012). Spurting Science: Erupting Diet Coke with Mentos. Recuperat de la: scientificamerican.com
8. Quimitube. (2014). Experiențe de laborator: Ceasul de iod. Recuperat de la: quimitube.com