Десет примера за химически промени, които преживяваме всеки ден

Живеем в свят, съставен от безброй постоянно движещи се атоми, йони и молекули, които непрекъснато се сблъскват помежду си, което води до безброй промени в материята. Тези промени може да са физически промени, като топенето на лед на слънце или изпаряването на разтворителя от изсъхналата боя, но в много случаи те са химически промени или химични реакции.

Една от най-забавните части от изучаването на химия е да се научим да разпознаваме тези промени, които се случват навсякъде около нас, и да се научим да виждаме отвъд красотата на някои от тези промени, както и простотата на други. Ето защо в тази статия представяме списък от десет примера за химически промени, които се случват около нас и които изпитваме всеки (или почти всеки) ден.

Различни видове промени в материята

Преди да навлезем в примерите за химични промени , важно е да прегледаме какво представляват химичните промени, за да ги разграничим от другите процеси на промяна, които също постоянно се случват около нас.

Не забравяйте, че материята може да претърпи различни видове процеси на промяна или трансформации. Най-общо казано, тези промени се класифицират като физически промени, химични промени и ядрени промени или трансформации.

Какво е физическа промяна?

Физическите промени са тези, при които веществата не претърпяват промяна в основната си структура. С други думи, те са процеси на трансформация, при които нито природата, нито съставът на елементите се променят, нито начинът, по който атомите и йоните, които изграждат веществата, присъстващи в материята, са обединени или свързани заедно.

Например, изпаряването на водата е физическа промяна, тъй като и течната вода, и газообразната вода остават вода, въпреки доказателствата за трансформация.

Какво е химическа промяна?

От друга страна, химичните процеси или промени са трансформации, при които едно или повече химични вещества се трансформират в друго или различни чрез промяна или в техния елементарен състав, или в начина и реда, в който са свързани едно с друго. да атомите, които ги изграждат.

Това означава, че химичните промени се състоят от процес на разглобяване и преконфигуриране на атомите на едно или повече химични вещества, наречени реагенти, за получаване на едно или повече различни химични вещества, наречени продукти.

Химическите промени са лесно разпознаваеми, тъй като включват изчезването на едно или повече вещества и появата на едно или повече различни химически вещества. Те могат да имат коренно различни свойства и характеристики от оригиналните вещества, което ги прави в някои случаи много лесни за разпознаване. Например, много химични реакции предизвикват драстични промени в цвета, внезапно освобождаване на големи количества енергия под формата на топлина, светлина или и двете, или дори могат да бъдат белязани от появата на впечатляващи кристали с различни цветове, изглеждащи от нищото.

Какво е ядрена промяна?

На последно място имаме ядрени промени. Ядрените реакции са много по-редки от физическите и химичните промени, но също са от голямо значение. Те се състоят от процеси, при които ядрото на атома се променя, за да произведе един или повече нови атоми. Това е типът реакции, които се случват в ядрени електроцентрали, при експлозия на атомна бомба или в ядрото на звездите.

Сега, след като си спомнихме какво представляват химичните промени и знаем как да ги различим от другите два типа промени, на които материята може да претърпи, нека да разгледаме някои конкретни примери за химични промени, които постоянно се случват около нас.

1. Нарязване на мляко

Повечето от нас са имали неприятната изненада, че млякото, което е било в хладилника, се е развалило. Веднага забелязваме това, когато наблюдаваме, че това, което първоначално изглеждаше като хомогенна бяла смес, сега се раздели на две ясно различими фази, едната от които е по-твърда и плува върху водна фаза.

Този процес се дължи на действието на бактерии, които при растежа и размножаването си извършват редица биохимични реакции, които подкиселяват млякото. Но въпреки факта, че биохимичните реакции всъщност са набор от химични реакции от различен тип, реакцията, която виждаме с невъоръжено око, протича между хидрониевите йони, отговорни за киселинността (H 3 O + йони ₎ и ^{протеините} на мляко, които първоначално са били разтворени във водата.

Чрез понижаване на pH на млякото (или увеличаване на неговата киселинност, което е едно и също нещо), излишните хидрониеви йони реагират с протеините, прехвърляйки протони към протеиновите молекули чрез киселинно-алкална реакция. Протонираният протеин става по-малко разтворим и в крайна сметка се утаява до твърдо състояние и се отделя от водата.

2. Премахване на твърдостта на водата с йонообменни смоли

^{Водата, която има относително висока концентрация на калциеви (Ca 2+} ) и магнезиеви (Mg ^2` ) йони, е известна като твърда вода . Твърдата вода може да доведе до много проблеми в дома, включително утаяването на калциев и магнезиев карбонат в тръбите, което бавно ги запушва до степен, в която водата не може да премине повече. Те също образуват неразтворими соли с молекулите на сапуна, като му пречат да действа чрез премахване на примесите, когато се мием или къпем.

На места, където водата е твърда, често се монтират специални филтри, които премахват тези йони от водата, като ефективно я „омекват“. За разлика от конвенционалния филтър, който е порест материал, който не позволява на частици с определен размер да преминат през него, филтрите за премахване на твърдостта на водата всъщност са направени от две специални смоли, наречени йонообменни смоли. Тези смоли реагират чрез химични реакции.

Първата смола обменя споменатите катиони (Ca ²⁺ и Mg ²⁺ ) за протони чрез химическа реакция на изместване като следната:

Когато M ²⁺ представлява един от двата катиона. Междувременно, за да предотврати подкисляването на водата, друга смола обменя анионите, които действат като противойони за калций и магнезий за хидроксидни йони:

Хидроксидните йони, освободени от анионобменната смола, след това неутрализират протоните, освободени от катионобменната смола чрез друга химична реакция:

3. Избледняване на боите на слънце

Ако отидем на кратка разходка из който и да е град или град и разгледаме множеството реклами и банери, разпръснати от всяка страна на пътя, ще забележим, че новите билбордове имат интензивни и живи цветове, докато тези, които са били изложени на слънце в продължение на по-дълго, вятърът и дъждът вече са загубили по-голямата част от цвета си. Всъщност първите цветове, които избледняват, обикновено са сини и зелени тонове, оставяйки червени и жълти тонове, поради което много стари отпечатъци, изложени на слънце, изглеждат жълтеникави или оранжеви.

В някои случаи това се дължи на атмосферни влияния и ерозия от вятър и дъжд, но в повечето случаи обезцветяването се дължи на химическото разграждане на пигментите, особено тези със сини и зелени нюанси, под действието на ултравиолетовите лъчи на слънцето.

4. Образуване на пяна при добавяне на водороден прекис към рана

Водородният прекис е воден разтвор, съдържащ около 10% до 30% водороден прекис (H ₂ O ₂ ). Това съединение спонтанно се разлага на кислороден газ и вода чрез химическа реакция на диспропорциониране или дисмутация:

Тази реакция е много бавна в бутилка с водороден прекис за антисептична употреба, като тази, която обикновено имаме в комплекта за първа помощ. Въпреки това клетките на нашата кръв и на повечето еукариоти имат органели, в които има ензими, специализирани в каталитичното разграждане на водороден пероксид. По този начин, когато добавим водороден прекис към отворена рана, той бързо разгражда водородния прекис, освобождавайки кислороден газ, който произвежда мехурчетата, които образуват пяната, която виждаме.

5. Кристализация на пластмаси, изложени на слънце

Слънчевата светлина и нейните ултравиолетови лъчи са способни да катализират голям брой различни химични реакции. Един от тях е разграждането на полимерните вериги, които образуват структурата на пластмасите. В резултат на това повечето от пластмасовите предмети, които оставяме на слънце за дълго време, в крайна сметка губят своите пластмасови свойства и се превръщат в твърд и крехък материал, подобен на набор от уплътнени кристали.

Този процес, който често се свързва с кристализация, е химическа промяна, тъй като променя химическия състав и връзката между атомите, които изграждат дългите полимерни молекули.

6. Промяната на цвета на храната при пържене или печене

Малко неща са по-вкусни от нежния и карамелизиран вкус, който се образува на повърхността на месото и зеленчуците при печене на грил, пържене или печене. Както всичко в кухнята, този процес на карамелизиране се случва благодарение на поредица от различни химични процеси. В този случай това включва много сложен набор от химични реакции, известни като реакции на Майлард.

Това са реакции, които протичат между захарите в храната и аминокиселинните остатъци в протеините. Те често се наричат ​​реакции на Maillard, въпреки че технически това са гликозилиране или реакции на гликозилиране, подобни на тези, които обикновено се случват в живите клетки, но без намесата на ензимни катализатори. Вместо това, реакциите на Maillard се задвижват от топлина.

7. Кристализация на меда

Медът е силно концентриран разтвор на различни захари във вода. Въпреки високата си концентрация, всички разтворени вещества обикновено остават разтворени. Въпреки това, ако оставим бутилка с мед непокътната за дълъг период от време, най-вероятно ще забележим, че или малки захарни кристали започват да се появяват на дъното, или се задейства пълна кристализация на целия мед, с което всичко в крайна сметка става единичен очевидно солиден блок.

Този процес на кристализация често се счита за химическа промяна. Въпреки това, той може лесно да бъде обърнат чрез леко нагряване на меда, което увеличава разтворимостта на присъстващите захари и те се разтварят отново.

8. Втвърдяване на катализирани емайли

На пазара има голямо разнообразие от различни бои и емайллакове, всяка от които има своето специално приложение. Въпреки това, когато търсим здраво, лъскаво и много устойчиво покритие, ние почти винаги избираме някакъв вид катализиран емайл. Тези емайли не са нищо повече от пластмасови смоли, образувани от дълги полимери, които имат странични вериги, способни да се свързват една с друга чрез химически реакции. Когато се появят тези реакции, се образува мрежа от взаимосвързани молекули, която е изключително силна.

Тези реакции обаче изискват действието на катализатор, в противен случай глазурата би се втвърдила в буркана и не би могла да се нанесе върху повърхността. Този катализатор се закупува заедно с емайла и се смесва с него в подходяща пропорция според количеството емайл, което искате да приготвите.

И така, следващия път, когато видите художник или дори маникюрист, да смесва лак за нокти с малко количество прозрачно, безцветно вещество и след това да нанася лака върху всяка повърхност, нека си припомним, че предстои да видим катализиран химикал реакция на образуване на кръстосани връзки между полимерни смоли.

9. Карамелизирането на захарта

Като загреем захар в тиган с малко количество вода, можем да видим, че захарта първо се топи, превръщайки се в течност. При още малко нагряване обаче забелязваме, че започва да придобива светлокафяв цвят и да отделя приятна характерна миризма. Образува се карамел.

В този момент протичането на химическа реакция е очевидно, тъй като се образува съединение с различен аромат от този на чистата захар и което освен това има различен цвят, тъй като захарта е естествено бяла. Този процес на образуване на карамел (или карамелизиране) е химическа реакция, при която молекулите на захарозата на трапезната захар се свързват една с друга, образувайки по този начин полимер.

10. Втвърдяване на лепила на базата на епоксидни смоли

Подобно на катализираните емайли, епоксидните смоли са съставени от предварително полимеризирани пластмаси, в които полимерните вериги първоначално са свободни една от друга. Въпреки това, когато се смеси с втора смола, която има подходящ катализатор сред компонентите си, се задейства реакция на полимеризация, при която страничните вериги на полимерите се преплитат, втвърдявайки смолата.

Това е принципът на действие на много много твърди и устойчиви лепила.

Препратки

Arias Giraldo, S., & López Velasco, DM (2019). Химични реакции на прости захари, използвани в хранително-вкусовата промишленост . Лампсакос. 22. 123–136. https://www.redalyc.org/journal/6139/613964509011/html/

Катедра по неорганична химия. (nd). Каталитично разлагане на водороден пероксид . Университет на Аликанте. https://dqino.ua.es/es/virtual-laboratory/decomposicion-catalitica-del-peroxido-de-hidrogeno.html

Gazechim Composites Iberica. (2013, 25 октомври). Епоксидна смола . https://www.gazechim.es/noticias/actualidad/resina-epoxi/

Madsen, J. (2020 г., 18 февруари). Науката зад процеса на втвърдяване на епоксиди . топлинни експерти. https://www.heatxperts.com/es/blog/post/the-science-behind-the-epoxy-curing-process.html

VelSid. (2014 г., 26 юли). Реакция на Мейлард . Gastronomy & Co. https://gastronomiaycia.republica.com/2010/03/11/reaccion-de-maillard/

зелен мед. (2019, 12 ноември). Кристализиран мед, чистият мед на живота . https://www.verdemiel.es/blog/2019/11/12/miel-cristalizada-la-miel-pura-de-toda-la-vida/