Kimyasal değişimler: nedir, özellikleri, göstergeleri ve pratik örnekleri

dönüşümBu, belirli elementlerin bir araya gelerek yeni bileşiklere yol açtığı süreçlerin evrimini hareket ettiren değişimin gücünü belirleyen anahtar bir terimdir. Daha önce, bir sistemde gözlemlenen varyasyonlar göz önüne alındığında, yıkım ve kaybolma gibi katı terimler kullanılıyordu., ancak reddedilemez bir ilke, maddenin yaratılmaması, yok edilmemesi, dönüştürülmesidir. ve bu, bir şeyin yokluğu gözlemlendiğinde, bunun başka bir bileşiğin parçası olduğu anlamına gelir.

Madde, evrende kütle ve yer kaplayarak cisimleri oluşturan her şeydir. Her şey olduğunda madde oluşur. Maddenin kimyasal değişimiKimyasal değişimlerde, başlangıçtaki maddeler atomlarını ve bağlarını yeniden düzenleyerek farklı özelliklere sahip yeni bileşikler oluştururlar. Sadece hal veya formun değiştiği (örneğin, katıdan sıvıya) fiziksel değişimlerin aksine, kimyasal bir değişimde bileşim de değişir. maddelerin iç yapısıBu da yeni işlevsellikler, kullanımlar ve davranışlar anlamına gelir.

Kimyasal değişimler, elementlerin yeni bileşiklere dönüşmesini içerir; bu bileşikler, orijinal elementlerin birleşimi olmalarına rağmen, tamamen farklı özellikler gösterebilirler. Dönüşümün tersine çevrilebilir olduğu süreçler de vardır; yani, mekanik manipülasyon yoluyla, orijinal elementleri elde etmek için değişimi ayırabilir ve/veya tersine çevirebiliriz (fiziksel değişim). Kimyasal değişimde durum böyle değildir, çünkü temel özelliği şudur: sürecin geri döndürülemezliğiBu nedenle, elde edilen ürünler normal koşullar altında orijinal hallerine geri döndürülemez.

Günlük yaşamımızda ve doğada kimyasal olaylarla çevriliyiz: odunun yanmasıBesinlerin sindirimi, sütün fermantasyonu ve kağıdın yaşlanması, atomları yeniden düzenleyen ve yeni maddeler üreten reaksiyonların tezahürleridir. Bu değişiklikleri anlamak, hayati, teknolojik, endüstriyel ve çevresel süreçleri anlamamızı sağlar.

Kimyasal değişim nedir?

Un kimyasal değişimKimyasal reaksiyon, bir veya daha fazla başlangıç ​​maddesinin (adları belirtilmemiş) reaktifler) bir veya daha fazla farklı maddeye (adlandırılan) dönüştürülürler ProductosBu dönüşüm şunları içerir: atomların yeniden düzenlenmesiBelirli kimyasal bağlar kırılır ve yenileri oluşur; bu da farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip farklı moleküllerin ortaya çıkmasına neden olur.

Bu değişimler sırasında, maddeyi oluşturan parçacıklar (atomlar, iyonlar veya moleküller) yeniden düzenlenir, ancak kaybolmazlarMaddenin korunumu temel yasasına göre, tepkimeye giren maddelerde bulunan atomlar, farklı şekilde gruplandırılmış olsalar da, ürünlerde de kalırlar. Dolayısıyla, bir madde "yok olduğunda", gerçekte atomları ürünün bir parçası haline gelmiştir. yeni maddeler.

Kimyasal değişimlerin çok önemli bir özelliği, çoğu durumda, şu şekilde olmalarıdır: tersine çevirmek zor Doğrudan değil. Örneğin, bir tahta parçası yakıldığında kül, karbondioksit ve su buharına dönüşür ve orijinal tahtayı geri kazanmanın basit bir yolu yoktur. Bununla birlikte, daha karmaşık sistemlerde, sonraki kimyasal değişimler ürünleri tekrar dönüştürebilir ve bir dizi reaksiyonu tetikleyebilir (doğanın biyokimyasal döngülerinde olduğu gibi).

Bu süreçler, günlük hayatta gözlemlediğimiz birçok olayın sorumlusudur: örneğin... demir oksidasyonu Plastik, ilaç, gübre veya yakıt gibi endüstriyel üretimden kaynaklanan kimyasal maddelerin incelenmesine odaklanan kimya, bir bilim dalı olarak büyük ölçüde bu alana yoğunlaşmıştır. bu değişikliklerin nasıl meydana geldiğiBu fırsatların en elverişli olduğu koşullar nelerdir ve bunlardan kontrollü bir şekilde nasıl yararlanılır?

Kimyasal değişim ve fiziksel değişim arasındaki fark

Her iki kavram da maddenin dönüşümlerini tanımlasa da, aralarındaki farkı açıkça belirtmek önemlidir. Fiziksel değişiklikler y kimyasal değişimler Gözlemlediğimiz olayları doğru bir şekilde yorumlamak için.

• Fiziksel değişim: etkiler toplama durumu (katı, sıvı, gaz) veya maddenin dış görünüşüne göre, ancak Kimyasal bileşimini değiştirmez.Moleküller aynı kalır. Tipik örnekler arasında buzun suya dönüşmesi, suyun buhara dönüşmesi veya tuzun suda çözünmesi yer alır. Tüm bu durumlarda, maddeyi oluşturan parçacıklar bozulmadan kalır.
• Kimyasal değişim: Kimyasal bir reaksiyon sırasında atomlar yeniden düzenlemek ve yeni bağlar oluşturarak maddenin bileşimini ve özelliklerini değiştirirler. Örneğin, demir hava ve nem varlığında oksitlendiğinde, orijinal metalden hem görünüm hem de davranış açısından farklı bir madde olan demir oksit oluşur.

Pratik anlamda, fiziksel bir değişim yeni maddelerin oluşumunu içermez ve genellikle... tersinir (Suyun donması ve çözülmesi gibi) nispeten kolaylıkla gerçekleşir. Kimyasal bir değişimde ise yeni maddeler oluşur ve süreç genellikle... normal koşullar altında geri döndürülemezveya tersine çevirmek için ek karmaşık süreçler gerektirir.

Kimyasal değişim reaksiyonları

Her kimyasal reaksiyon bir sonuca yol açar. kimyasal tür değişimi Bu reaksiyonda reaktifler, moleküler yapılarındaki değişiklikler ve bağlarının birleşmesi yoluyla yeni ürünlere dönüşür. Reaksiyondan önce mevcut olan maddelere reaktifler denir. reaktiflerve daha sonra ortaya çıkanlar, ProductosBu süreç boyunca, madde ortaya çıkmadan veya kaybolmadan atomlar kendilerini yeniden düzenler.

Kimyasal işlemlerde belirleyici ilke, kütlenin korunumu kanunu Lavoisier yasası, kimyasal değişim süreçlerinde toplam kütlenin sabit kaldığını, yani reaksiyon maddelerinde tüketilen kütle miktarının ürünlerde de aynı oranda olması gerektiğini belirtir. Başka bir deyişle, Tepkimeye giren maddelerin kütlelerinin toplamı, oluşan ürünlerin kütlelerinin toplamına eşittir.Görünüşleri ve özellikleri tamamen farklı olsa da.

Kimyasal reaksiyonlar çeşitli şekillerde sınıflandırılabilir (örneğin, birleşme, ayrışma, yer değiştirme, redoks, asit-baz, çökelme vb.), ancak hepsinin ortak bir temel fikri vardır: kimyasal bağların yeniden düzenlenmesiBiyolojik ortamlarda reaksiyonlar sıklıkla enzimler tarafından katalize edilir ve karmaşık metabolik yolların bir parçasıdır; endüstride ise süreçler verimi en üst düzeye çıkarmak ve atık veya yan ürünleri en aza indirmek için tasarlanır.

Dahası, bu reaksiyonlar genellikle enerji değişimlerini içerir: bazılarında, enerji açığa çıkarır Bazılarında ısı, ışık veya elektrik (ekzotermik reaksiyonlar) şeklinde olurken, diğerlerinde ise enerjiyi emer Çevresel değişim (endotermik reaksiyonlar). Bu değişim, reaktanların ve ürünlerin göreceli kararlılığı ve reaksiyon sırasında kimyasal bağların yeniden düzenlenmesiyle bağlantılıdır.

Kimyasal değişimleri etkileyen faktörler

Kimyasal değişimlerden elde edilen ürünlerin özellikleri, meydana gelebilecek reaksiyonun hızını, kapsamını ve türünü belirleyen çeşitli faktörlere bağlıdır. En önemli faktörler arasında şunlar yer alır:

Atom sayısı: Her bir bileşikte bulunan atom sayısı, nihai ürünü belirleyici bir şekilde etkiler, çünkü bu sayı ürünün yapısını belirler. bağlantı sayısı ve bunların doğası, ayrıca yeni bileşiğin moleküler yapısını doğrudan etkiler. Örneğin, iki değerlikli atoma sahip karbon elementi, iki değerlikli oksijenle reaksiyona girerse, bu reaksiyonun sonucu zehirli bir gaz olan karbonmonoksit (CO) olur. Öte yandan, aynı senaryoyu ele alırsak, ancak bu sefer dört değerlikli karbon elementiyle, reaksiyonun sonucu karbondioksit (CO₂) olur.2(örneğin, aşağıdaki gibi süreçlerde hayati öneme sahip bir gazdır) fotosentez ve solunumDolayısıyla atomların oranındaki küçük bir değişiklik, canlılar ve çevre üzerinde çok farklı etkilere sahip maddelerin ortaya çıkmasına neden olabilir.

Sıcaklık: Birçok kişi bunu bir reaksiyonun gelişmesinde belirleyici faktör olarak kabul eder, çünkü belirli bir miktar aktivasyon enerjisi Süreci başlatmak için. Sıcaklıktaki artış, artış anlamına gelir. reaksiyon hızıTepkimenin ekzotermik veya endotermik olması fark etmeksizin, bunun nedeni, sıcaklık arttıkça aktivasyon enerjisine eşit veya daha büyük enerjiye sahip molekül sayısının artması ve dolayısıyla atomlar veya moleküller arasındaki etkili çarpışma sayısının artmasıdır.

Çekme ve itme kuvveti: Bu, aynı zamanda fiziksel bir nicelik olarak da bilinir. elektrik şarjıBu özellik, bileşiklerin elektrik ve manyetik alanlarını dikkate alarak, onları çeken veya iten kuvvetleri belirler. Kimyasal türlerin elektronları ne kadar kolay paylaşabileceğini, kazanabileceğini veya kaybedebileceğini ve dolayısıyla iyonik veya kovalent bağların oluşumunu etkiler. Bu şekilde, maddenin kapasitesi... diğer parçacıklarla etkileşime girmek ve bazı süreçlerde, radyasyon veya elektromanyetik etkileşim yoluyla enerji alışverişi gerçekleşir (örneğin, belirli olaylarda fotonların yayılması veya emilmesi).

Konsantrasyon: Reaksiyonun gerçekleşmesinde, katılan elementlerin konsantrasyonu belirleyici bir faktördür; çünkü daha yüksek konsantrasyon daha büyük bir reaksiyon anlamına gelir. çarpışma olasılığı Reaktif parçacıklar arasında gerçekleşir. Çok seyreltik çözeltilerde moleküller daha uzaktır ve reaksiyon genellikle daha yavaştır; konsantre çözeltilerde ise çarpışmalar daha sık olur ve dönüşüm hızlanır.

Bunlara, örneğin şu unsurların varlığı gibi başka faktörler de eklenebilir: katalizörler (Tüketilmeden reaksiyonu hızlandıran maddeler), basınç (özellikle gaz halindeki reaksiyonlarda), katı reaktifler arasındaki temas yüzey alanı ve çözücülerin özel doğası. Tüm bunların kontrol edilmesi, hem doğal süreçlerde hem de endüstriyel ve laboratuvar uygulamalarında optimum koşulların tasarlanmasına olanak tanır.

Kimyasal değişikliklerin özellikleri

Kimyasal değişimler, onları fiziksel değişimlerden ayırt etmemize yardımcı olan bir dizi ortak özelliğe sahiptir. Başlıca özellikleri arasında şunlar yer alır:

• geri çevrilemez Çoğu durumda bu, reaktifler yeni ürünler halinde birleştirildikten sonra, basit veya sıradan fiziksel yöntemler kullanılarak orijinal bileşenlerine ayrılmalarının imkansız olduğu anlamına gelir.
• Değişiklik şudur: moleküler yapı Katılan türlerin birleşimi yoluyla; bu, yeni kimyasal bağların kırılmasını ve oluşmasını içerir.
• Onlar buna ihtiyaç duyarlar ve karşılığında bunu yapabilirler. enerjiyi serbest bırakmakHer kimyasal reaksiyon, ısı, ışık veya elektrik enerjisi emme veya salma yoluyla çevreyle enerji alışverişini içerir.
• La toplam kütle sabit kalırKütlenin korunumu yasasına göre: tepkimeye giren maddelerin kütlelerinin toplamı, ürünlerin kütlelerine eşittir.
• Bir değişiklik meydana gelir. malzemenin karakteristik özellikleriYeni maddeler oluştuğunda erime noktası, kaynama noktası, çözünürlük, yoğunluk, renk ve koku belirgin şekilde değişebilir.
• Çoğu durumda, kimyasal değişimler kendilerini şu yollarla gösterir: görünür etkiler Kabarcık oluşumu, çökelme, renk değişiklikleri, ışık veya ısı yayılımı veya karakteristik kokuların oluşması gibi belirtiler ortaya çıkabilir.

Kimyasal bir değişikliğin meydana geldiğine dair göstergeler

Kimyasal bir değişime tanık olup olmadığımızı ayırt edebilmek için aşağıdaki faktörlerin dikkate alınması gerekir. kimyasal değişimin göstergeleri Bunlar, duyular yoluyla veya basit ölçümlerle gözlemlenebilen sinyallere dayanmaktadır:

• Tortu veya çökelti varlığı: İki madde karıştırıldığında, dibinde tortu veya süspansiyon halinde katı bir madde gözlemlersek bir reaksiyonun gerçekleştiğini anlayabiliriz; bu da oluşan yeni maddelerin bir kısmının reaksiyona girdiğini gösterir. çözülmez Ortada. Bu çökelme oluşumu, tuz çözeltileri arasındaki reaksiyonlarda yaygındır.
• Renk değişimi: İster karışıma bir indikatör ekleyelim, ister reaktifleri basitçe bir araya getirelim, kimyasal değişimler meydana geldiğinde genellikle bir sonuç gözlemlenir. ilk renklenmede değişiklik Bu değişiklik, bileşiğin ışıkla farklı etkileşimlere sahip yeni kimyasal türlerin ortaya çıkışını gösterir.
• Gaz gelişimi: Genellikle, reaksiyonların ürünleri, gözlemlendiği gibi, çevreye salınan gazlar içerir. kabarcık veya köpürme. Karbondioksit, hidrojen veya diğer gazların üretimi, bikarbonatın bir asitle karıştırılması gibi bir reaksiyonun gerçekleştiğinin açık bir işaretidir.
• Temel özelliklerdeki değişiklikler: Kimyasal bir değişimin gerçekleştiğini doğrulamanın bir başka yolu da aşağıdaki gibi özellikleri ölçmektir: Asitlik veya bazlık (pH)Koku, manyetik veya elektriksel özellikler. Bunlardaki bir değişiklik, yeni bir ürünün oluşumunu belirler. Örneğin, sulu çözeltilerde, pH'daki önemli bir değişiklik genellikle H+ iyonlarının tüketildiğini veya üretildiğini gösterir.⁺ u OH^-.
• Isı emilimi veya salınımı: Karışımın sıcaklığındaki ani değişim olarak kolayca ölçülebilir. Maddeler bir araya getirildiğinde, karışım... ısıtır veya soğutur Dışarıdan ısı uygulanmadan gerçekleşen bu kimyasal reaksiyon, enerji açığa çıkarıyor veya enerjiyi emiyor demektir.
• Işık veya ses yayılımı: Bazı tepkilerde, özellikle de yanmalar Patlamalar veya benzeri olaylarda, yeni ürünlerin oluşumuyla ilişkili yoğun enerji değişimlerini yansıtan doğrudan ışık (alevler, kıvılcımlar) veya ses (patlamalar, çıtırtılar) yayılımı gözlemlenir.

Bütün bu göstergeler bir araya getirildiğinde, gözlemlenen bir olayın kimyasal bir değişime mi yoksa basit bir fiziksel değişime mi karşılık geldiğini oldukça güvenilir bir şekilde belirlememizi sağlar.

Kimyasal Değişim Örnekleri

Kimyasal değişimler mutfakta, biyolojik süreçlerde, endüstride, çevrede ve sayısız günlük nesnede meydana gelir. Aşağıda, maddenin kimyasal dönüşüme uğradığı farklı durumları gösteren bazı önemli örnekler verilmiştir:

1. La odun veya kağıdın küle dönüştürülmesi Isı kaynağına maruz kaldığında meydana gelen bir yanma reaksiyonudur; bu reaksiyonda organik bileşenler havadaki oksijenle reaksiyona girerek karbondioksit, su buharı ve katı mineral kalıntıları üretir.
2. La besin sindirimiBu süreç, karmaşık elementlerin daha basit formlara dönüştürülmesini içerir ve organizmanın gerekli besinleri elde etmesini sağlar. Bu süreçte enzimler, biyomoleküllerin parçalanmasını ve sentezini katalize eder.
3. İçindekilerin karışımı ekmek yapımıve ardından gelen pişirme işlemi. Mayaların fermantasyonu, hamurda hapsolan karbondioksit üretir ve ısı, şekerler ve proteinler arasında Maillard reaksiyonu gibi reaksiyonlara neden olur; bu reaksiyonlar ekmeğin altın renginden ve karakteristik aromasından sorumludur.
4. La şarabın sirkeye dönüştürülmesiŞarapta bulunan etanolü oksitleyerek asetik asit üreten asetik bakterilerin etkisiyle, içeceğin tadı, kokusu ve asitliği değişir.
5. La Yoğurt üretmek için sütün fermantasyonuBazı bakteriler laktozu laktik aside dönüştürür; bu da pH'ı düşürür, sütü koyulaştırır ve yoğurda karakteristik ekşi tadını verir.
6. La oksijenin karbondioksite dönüşümüAkciğer alveollerindeki kanda meydana gelen değişimde, hücresel solunum ve hücrelerdeki karmaşık oksidasyon-indirgeme reaksiyonlarıyla ilişkilidir.
7. El kağıdın sararması Zamanla, oksijeni bünyesine katan ve bağlarını değiştiren lignin ve diğer organik bileşenlerin oksidasyonu nedeniyle renk, direnç ve doku değişir.
8. La demir oksidasyonu Hava ve neme maruz kaldığında, kırmızımsı kahverengi renkte ve orijinal metalden farklı mekanik özelliklere sahip demir oksit (pas) oluşturur.
9. La yoğurt veya peynir üretimi Sütteki şekerleri, proteinleri ve yağları dönüştüren bakteri ve enzimlerin etkisiyle, kendine özgü lezzet, doku ve besin değerine sahip yeni bileşikler üretilir.
10. El pasta yapımıBirden fazla reaksiyonun gerçekleştiği yer: maya veya kabartma tozları tarafından gaz salınımı, şekerlerin karamelizasyonuyla esmerleşme ve proteinler ile karbonhidratlar arasında aromatik bileşikler oluşturan reaksiyonlar.

Bu örnekler, kimyasal değişimlerin hayati süreçler, gıda üretimi, teknolojik cihazların işleyişi ve günlük doğal olayları anlamak için gerekli olduğunu göstermektedir.

Kimyasal değişimlerin ne olduğunu anlamak, onların ana Özelliklerneyi göstergeler onları ve neleri tanımamıza izin ver örnekler Çevremizde gözlemlenebilen bu olaylar, bizi çevreleyen maddi gerçekliği daha derinlemesine yorumlamayı ve günlük yaşamda, bilimde ve endüstride kimyasal reaksiyonların muazzam potansiyelinden bilinçli bir şekilde yararlanmayı kolaylaştırır.