Primjena energije donosi promjene u materiji. U našem svakodnevnom životu vidimo tvari koje prolaze kroz promjene. Pogledajmo nekoliko primjera iz našeg svakodnevnog života, sunce grije snježne planine, koje se topi i pretvara u izvore vode poput rijeka, jezera i bara, vatra mijenja sirovo povrće/meso u kuhanu hranu, rijeka zagrijavanjem isparava u vodenu paru, koji se kondenziraju u gornjim slojevima atmosfere i pretvaraju u oblake, sagorevajući gorivo, praveći limunadu. Sve ovo pokazuje promjene koje se događaju u tvari. Te promjene možemo kategorizirati u dvije vrste: fizičke promjene i kemijske promjene .
Fizička promjena
Fizička svojstva tvari uključuju izgled i vidljiva svojstva. Neka fizička svojstva su boja, miris, okus, topljivost, talište i vrelište, krutost itd.
U fizičkoj promjeni oblik materije se mijenja, ali njezin kemijski sastav ostaje isti. Drugim riječima, u fizičkoj promjeni ne nastaje nova tvar.
Primjer:
- Uzmite malo vode u porculansku posudu i umiješajte malo soli. Kušajte otopinu. Naći ćete ga slanog. Sada zagrijte posudu dok sva voda ne ispari. Kušajte bijeli talog koji je ostao. Vidjet ćete da je bijeli ostatak obična sol. To dokazuje da otapanjem soli u vodi ne nastaje nova tvar i da je to fizička promjena.
- Lomljenje krede.
- Cepanje papira.
- Isparavanje ili smrzavanje vode.
- Magnetizacija željezne šipke.
- Istezanje gumene trake.
Karakteristike fizičke promjene
- Općenito, fizička promjena je privremena i može se poništiti promjenom stanja.
- Nikakva nova tvar nije nastala pa stoga nema promjene u masi tvari koja prolazi kroz fizičku promjenu.
- Mijenjaju se samo fizička svojstva tvari poput njezine veličine, boje, stanja ili oblika.
Kemijska promjena
Kemijska promjena je trajna promjena u kojoj izvorna tvar gubi svoj sastav i svojstva. Tijekom ove promjene nastaje jedna ili više novih tvari različitog sastava i svojstava.
Primjer:
- Spaljivanjem papira nastaju nove tvari poput pepela, dima, ugljičnog dioksida i vodene pare. Molekule papira u prisutnosti kisika u zraku se spajaju i podvrgavaju promjenama kako bi formirale molekulu tih novih tvari. Promjena je ovdje trajna i ne može se poništiti, stoga je spaljivanje papira kemijska promjena.
- Vrenje.
- Dozrijevanje plodova.
- Hrđanje željeza.
Karakteristike kemijskih promjena
- Kemijska promjena je trajna i nepovratna.
- U kemijskoj promjeni nastaje jedna ili više novih tvari sa sastavom i svojstvima drugačijim od izvorne tvari.
- Masa tvari koja je podvrgnuta kemijskoj promjeni se mijenja, ali ukupna masa uključena u kemijsku promjenu ostaje ista (masa se niti stvara niti uništava).
Pitanje : Je li pravljenje smoothieja od miješanog voća pomoću blendera fizička ili kemijska promjena?
Odgovor: To je fizička promjena jer se mijenja oblik i veličina komadića voća, ali kemijska komponenta i dalje ostaje nepromijenjena.
Kemijske reakcije
Kemijska promjena naziva se i kemijska reakcija. Kemijska reakcija je promjena tvari u novu koja ima drugačiji kemijski identitet. Kemijske reakcije oslobađaju ili apsorbiraju toplinu ili drugu energiju ili mogu proizvesti plin, miris, boju ili zvuk. Ako ne vidite niti jednu od ovih indikacija, vjerojatno je došlo do fizičke promjene. Tvari koje međusobno reagiraju u reakciji nazivaju se reaktanti , a nove tvari koje nastaju reakcijom nazivaju se produkti.
Ispod su dvije kemijske reakcije. (1) Reakcijom vodika s kisikom nastaje voda. Vodik i kisik su dva reaktanta, a voda je produkt (2) Reakcija ugljika s kisikom za proizvodnju ugljičnog dioksida. Ugljik i kisik su dva reaktanta, a ugljični dioksid je proizvod.
Tijekom kemijske promjene ili kemijske reakcije, atomi u molekulama reaktanata preuređuju se u jedan ili više proizvoda. Kemijske jednadžbe koriste se za simbolički prikaz kemijske reakcije.
Kada je kemijska reakcija predstavljena pomoću simbola i formula za reaktante i produkte uključene u reakciju, tada se naziva kemijska jednadžba. Primjer: kemijska jednadžba za reakciju ugljika s kisikom dajući ugljični dioksid.
C + O 2 —> CO 2
Uvjeti potrebni za odvijanje kemijske reakcije:
- Površina: Brzina kemijske reakcije je spora ako je površina reaktanata mala jer će biti manje šanse za kontakt između reaktanata. Ako je površina velika onda se brzina reakcije povećava. Na primjer, u laboratoriju praškasti oblik kalcijevog karbonata reagira mnogo brže s razrijeđenom klorovodičnom kiselinom nego grudice vapnenca.
- Katalizator: Katalizator ubrzava reakciju pa se dodaje u reakciju kako bi se povećala brzina reakcije bez da se potroši u procesu. Na primjer, enzimi u našem tijelu djeluju kao katalizatori jer ubrzavaju brzinu kemijskih reakcija u stanici ili izvan stanice.
- Tlak: Neke kemijske reakcije se događaju tek nakon primjene pritiska. Na primjer, u proizvodnji amonijaka u Haberovom procesu brzina reakcije između dušika i vodika se povećava upotrebom vrlo visokog tlaka.
- Toplina: Različite reakcije se odvijaju samo pod određenom temperaturom. Kada se reaktantima dovede toplina, oni idu u reakciju. U laboratoriju koristimo plamenik ili vruću ploču kako bismo povećali brzinu reakcija koje sporo reagiraju na sobnoj temperaturi. U mnogim slučajevima, povećanje temperature od samo 10°C otprilike će udvostručiti brzinu reakcije.
- Svjetlo: Svjetlost je također jedan od čimbenika koji stimuliraju brzinu reakcije, također postoje neke reakcije koje se podvrgavaju samo u prisutnosti svjetlosti. Najbolji primjer ovdje je fotosinteza. Kemijska reakcija koja počinje apsorpcijom svjetlosti kao oblika energije naziva se fotokemijska reakcija.
