Zastosowanie energii powoduje zmiany w materii. W naszym codziennym życiu obserwujemy zmieniające się substancje. Zobaczmy kilka przykładów z naszego codziennego życia, słońce ogrzewa ośnieżone góry, które topnieją i zamieniają się w źródła wody, takie jak rzeki, jeziora i stawy, ogień zamienia surowe warzywa/mięso w gotowane jedzenie, rzeka podczas ogrzewania odparowuje w parę wodną, które skraplają się w górnych warstwach atmosfery i zamieniają w chmury, spalając paliwo, robiąc lemoniadę. Wszystkie one pokazują zmiany zachodzące w substancji. Możemy podzielić te zmiany na dwa typy: przemiany fizyczne i przemiany chemiczne .
Zmiana fizyczna
Fizyczne właściwości substancji obejmują wygląd i obserwowalne właściwości. Niektóre właściwości fizyczne to kolor, zapach, smak, rozpuszczalność, temperatury topnienia i wrzenia, sztywność itp.
W przemianie fizycznej forma materii ulega zmianie, ale jej skład chemiczny pozostaje taki sam. Innymi słowy, żadna nowa substancja nie powstaje w wyniku przemian fizycznych.
Przykład:
- Nalej trochę wody do porcelanowego naczynia i dodaj do niej trochę soli. Spróbuj roztworu. Znajdziesz to słone. Teraz podgrzej naczynie, aż cała woda odparuje. Skosztuj pozostawionej białej pozostałości. Przekonasz się, że biała pozostałość to zwykła sól. Dowodzi to, że żadna nowa substancja nie powstaje w wyniku rozpuszczenia soli w wodzie i jest to zmiana fizyczna.
- Łamanie kredy.
- Podarcie papieru.
- Parowanie lub zamarzanie wody.
- Namagnesowanie pręta żelaznego.
- Rozciąganie gumki.
Charakterystyka zmiany fizycznej
- Ogólnie rzecz biorąc, zmiana fizyczna jest tymczasowa i można ją cofnąć, zmieniając stan.
- Żadna nowa substancja nie powstała, a zatem nie nastąpiła zmiana masy substancji przechodzącej przemianę fizyczną.
- Zmieniają się tylko właściwości fizyczne substancji, takie jak jej rozmiar, kolor, stan lub kształt.
Reakcja chemiczna
Zmiana chemiczna to trwała zmiana, w wyniku której pierwotna substancja traci swój własny skład i właściwości. Podczas tej zmiany powstaje jedna lub więcej nowych substancji o różnym składzie i właściwościach.
Przykład:
- Podczas spalania papieru powstają nowe substancje, takie jak popiół, dym, dwutlenek węgla i para wodna. Cząsteczki papieru w obecności tlenu w powietrzu łączą się i przechodzą przemiany, tworząc cząsteczki tych nowych substancji. Zmiana jest tutaj trwała i nieodwracalna, dlatego spalanie papieru jest przemianą chemiczną.
- Fermentacja.
- Dojrzewanie owoców.
- Rdzewienie żelaza.
Charakterystyka przemian chemicznych
- Zmiana chemiczna jest trwała i nieodwracalna.
- W przemianie chemicznej powstaje jedna lub więcej nowych substancji, których skład i właściwości różnią się od pierwotnej substancji.
- Masa substancji, która przechodzi przemianę chemiczną, ulega zmianie, ale całkowita masa zaangażowana w przemianę chemiczną pozostaje taka sama (masa nie jest ani tworzona, ani niszczona).
Pytanie : Czy przygotowywanie koktajlu owocowego za pomocą blendera to zmiana fizyczna czy chemiczna?
Odpowiedź: Jest to zmiana fizyczna, ponieważ zmienia się kształt i rozmiar kawałków owoców, ale składnik chemiczny pozostaje niezmieniony.
Reakcje chemiczne
Przemiana chemiczna jest również nazywana reakcją chemiczną. Reakcja chemiczna to zmiana substancji w nową, która ma inną tożsamość chemiczną. Reakcje chemiczne uwalniają lub pochłaniają ciepło lub inną energię lub mogą wytwarzać gaz, zapach, kolor lub dźwięk. Jeśli nie widzisz żadnego z tych wskaźników, prawdopodobnie nastąpiła zmiana fizyczna. Substancje, które reagują ze sobą w reakcji, nazywane są reagentami , a nowe substancje, które powstają w wyniku reakcji, nazywane są produktami.
Poniżej przedstawiono dwie reakcje chemiczne. (1) W reakcji wodoru z tlenem powstaje woda. Wodór i tlen to dwa reagenty, a woda jest produktem. (2) Reakcja węgla z tlenem, w wyniku której powstaje dwutlenek węgla. Węgiel i tlen to dwa reagenty, a dwutlenek węgla jest produktem.
Podczas zmiany chemicznej lub reakcji chemicznej atomy w cząsteczkach reagentów przestawiają się, tworząc jeden lub więcej produktów. Równania chemiczne służą do symbolicznego przedstawiania reakcji chemicznych.
Kiedy reakcja chemiczna jest reprezentowana za pomocą symboli i wzorów dla reagentów i produktów biorących udział w reakcji, nazywa się ją równaniem chemicznym. Przykład: równanie chemiczne węgla reagującego z tlenem z wytworzeniem dwutlenku węgla.
C + O 2 —> CO 2
Warunki wymagane do zajścia reakcji chemicznej:
- Powierzchnia: Szybkość reakcji chemicznej jest niska, jeśli powierzchnia reagentów jest mała, ponieważ będzie mniejsza szansa na kontakt między reagentami. Jeśli powierzchnia jest duża, szybkość reakcji wzrasta. Na przykład w laboratorium sproszkowana postać węglanu wapnia reaguje znacznie szybciej z rozcieńczonym kwasem solnym niż bryły wapienia.
- Katalizator: Katalizator przyspiesza reakcję, dlatego jest dodawany w reakcji w celu zwiększenia szybkości reakcji bez zużywania się w procesie. Na przykład enzymy w naszym organizmie działają jak katalizatory, przyspieszając tempo reakcji chemicznych w komórce lub poza nią.
- Ciśnienie: Niektóre reakcje chemiczne zachodzą dopiero po zastosowaniu ciśnienia. Na przykład przy wytwarzaniu amoniaku w procesie Habera szybkość reakcji azotu z wodorem zwiększa się przez zastosowanie bardzo wysokiego ciśnienia.
- Ciepło: Różne reakcje zachodzą tylko w określonej temperaturze. Kiedy ciepło jest dostarczane do reagentów, przechodzą one w reakcję. W laboratorium używamy palnika lub płyty grzejnej, aby zwiększyć szybkość reakcji, które reagują wolno w temperaturze pokojowej. W wielu przypadkach wzrost temperatury tylko o 10°C podwoi szybkość reakcji.
- Światło: Światło jest również jednym z czynników stymulujących szybkość reakcji, są też pewne reakcje, które zachodzą tylko w obecności światła. Najlepszym przykładem jest tutaj fotosynteza. Reakcja chemiczna, która rozpoczyna się od pochłonięcia światła jako formy energii, nazywana jest reakcją fotochemiczną .
