Tabla de Contenidos
Dette er et meget almindeligt spørgsmål, som kemistuderende på forskellige niveauer bliver stillet, da det fremhæver nogle af de vigtigste egenskaber ved smageprocessen og kræver brug af dømmekraft og kritisk tænkning for at afgøre, hvilken type forandring det drejer sig om.
For at finde svaret skal vi være klar over, hvad kemiske og fysiske processer er, hvordan vi genkender dem, og hvad der præcist sker, når vi opløser salt i vand.
Fysiske ændringer vs. kemiske ændringer
Fysiske ændringer er defineret som dem, der kan ændre udseendet eller aggregeringstilstanden af et stof, men ikke ændre dets kemiske natur. Det betyder, at det er de ændringer, hvor stoffer passerer fra en fase til en anden, såsom fra fast til væske eller fra væske til gas, men deres sammensætning forbliver den samme.
For eksempel, når is, som består af vandmolekyler (H 2 O), smelter, bliver det til flydende vand, som naturligvis også består af de samme molekyler. De fysiske egenskaber og udseende har ændret sig radikalt, men de har stadig samme sammensætning.
I dette tilfælde skete der ingen kemisk reaktion, der ville ændre karakteren af de molekyler, der var en del af isen.
På den anden side er kemiske transformationer karakteriseret ved forekomsten af en kemisk reaktion, der ændrer stoffers struktur eller kemiske natur. Ud over en ændring i det fysiske udseende kan udseendet af kemiske stoffer, der er forskellige fra de originale, observeres.
For eksempel ved elektrolyse af vand bryder molekyler fra hinanden for at danne molekylært brint og oxygen, så dette er en kemisk ændring.
Hvordan skelner man mellem de to?
En nøgle til at genkende og skelne fysiske fra kemiske processer er, at førstnævnte kan repræsenteres af kemiske ligninger, hvor reaktanterne og produkterne er forskellige kemiske stoffer.
På den anden side, da fysiske processer ikke ændrer stoffernes natur, så kan de genvindes uændret gennem andre fysiske processer såsom fordampning, destillation, størkning osv.
Der skal dog udvises forsigtighed i denne analyse, da det er muligt, at processer som fordampning fører til, at der opstår en omvendt kemisk proces, der regenererer det oprindelige kemikalie. Pointen er, at nogle processer er sværere at skelne end andre, så det er nødvendigt at lede efter yderligere evidens, der understøtter den respektive hypotese.
Hvad sker der, når vi opløser salt i vand?
Almindelig bordsalt eller NaCl, er en fast ionisk forbindelse ved stuetemperatur, som er dannet af et krystallinsk netværk af natrium- og chloridioner. Når det opløses i vand, adskiller dette opløsningsmiddel ionerne og låser dem fast i et slags bur af vandmolekyler, der danner de solvatiserede ioner. Denne proces kan repræsenteres af følgende kemiske ligning:
En lignende proces sker, når vi opløser en stærk elektrolyt i vand. Med det blotte øje ser vi kun, at saltkrystallerne (fast NaCl) gradvist opløses, indtil de forsvinder. Der er dog masser af beviser, der tyder på, at den kemiske ændring repræsenteret af ovenstående ligning faktisk fandt sted.
Det vigtigste bevis er det faktum, at fast natriumchlorid ikke har evnen til at lede elektricitet, da ionerne er fanget i den krystallinske struktur. Men når den er opløst i vand, leder den resulterende opløsning elektricitet.
For at dette kan ske, skal det være muligt for de modsat ladede ioner at bevæge sig uafhængigt af hinanden til de to modstående elektroder, hvilket kun vil ske, hvis natrium- og kloridionerne er effektivt adskilt. Hvis de forblev sammen, som i NaCl, ville partiklerne føles lige tiltrukket af begge elektroder, så de ikke ville bevæge sig, og ved ikke at bevæge sig, ville der ikke være nogen ledning af elektricitet.
Kort sagt, under opløsningen af NaCl brydes den ionbinding, der holder partiklerne i forbindelsen sammen, og brydningen af en kemisk binding er kendetegnende for en kemisk ændring.
Dommen: Hvorfor er opløsning af salt i vand en kemisk proces?
Baseret på det, der blev sagt for et øjeblik siden, er det klart, at Na + (aq) og Cl – (aq) ionerne er forskellige kemiske arter fra NaCl (s) . Af denne grund involverer opløsningsprocessen en ændring i saltets kemiske natur, hvorfor det er klassificeret som en kemisk proces.
Set på en anden måde er dissociationsprocesser naturligvis kemiske processer, og da opløsningen af salte i vand involverer dissociering af forbindelsen til dens bestanddele, er de nødvendigvis kemiske processer.
Hvorfor betragter nogle opløsningen af salt som en fysisk proces?
Det hele virker ret klart efter at have set på det for et øjeblik siden. Så hvorfor opstår tvivlen? Årsagen er, at, som vi har set ved andre lejligheder, ikke alt er sort-hvidt. Det viser sig, at der også er andre argumenter for, at processen er rent fysisk og ikke kemisk.
Til at begynde med er der det faktum, at hverken natriumkationen eller chloridanionen undergår nogen ændring i den elektroniske struktur af deres valensskal under opløsning. Dette tolkes af mange mennesker som fraværet af en kemisk forandring. Selvom dette er et vigtigt punkt, skal det huskes, at ionbinding ikke involverer delte elektroner mellem ioner, så brydning af denne type binding påvirker ikke den elektroniske fordeling af ionerne.
På den anden side bruger mange også argumentet om, at salt let kan genvindes ved at fordampe vand, hvilket er helt rigtigt. At en proces er reversibel betyder dog ikke på nogen måde, at den nødvendigvis er fysisk. Faktisk er rigtig mange kemiske processer, herunder dissociationsreaktioner, reversible processer. På den anden side er ikke alle fysiske processer reversible.
Et par sidste ord om diskussionen
I kraft af alle argumenterne for og imod fortsætter diskussionen om karakteren af saltes opløsningsproces, og det er det godt, at det gør, da det får kemistuderende til at tænke og analysere evidensen ud fra et synspunkt. udsigt.
Problemet, der forårsager så meget forvirring, er, at vi ofte har en tendens til at tænke på ionforbindelser på samme måde, som vi tænker på kovalente forbindelser, som om de var adskilte molekyler (af NaCl, for eksempel), mens de faktisk ikke er det.
At tale om at bryde en ionbinding er ikke som at tale om at bryde en kovalent binding, selvom begge er kemiske bindinger.
I tilfælde af molekylære forbindelser holder den kovalente binding kun de atomer, der udgør hvert molekyle sammen. De kohæsive kræfter, der holder molekyler sammen i fast og flydende tilstand, er intermolekylære kræfter. Det er de interaktioner, der brydes eller regenereres i fysiske processer.
På den anden side er der i ioniske forbindelser hverken intramolekylære eller intermolekylære kræfter, da der ikke er nogen molekyler. Ionbindingen repræsenterer den eneste kohæsionskraft, der holder alle ionerne sammen i krystalgitteret, så at bryde disse kræfter, når man opløser et salt, ligner meget, hvad der sker, når vi bryder intermolekylære kræfter, når vi smelter et molekylært fast stof eller fordamper det. (begge fysiske processer).
Derfor taler vi om en gråzone. I sidste ende er det vigtige ikke, hvorvidt denne proces er fysisk eller kemisk, eller hvem der vinder argumentet. Det vigtige her er, at der skabes diskussion, og at eleverne lærer at forsvare deres synspunkter og forstå andres synspunkter.
Bemærk om andre opløsningsprocesser
Det skal bemærkes, at det faktum, at saltopløsningsprocessen er en kemisk proces, ikke nødvendigvis betyder, at alle opløsningsprocesser også er kemiske. Dette gælder kun for elektrolytter, der dissocierer i opløsning, da dissociationsprocessen er en kemisk ændring.
På den anden side, når vi opløser molekylære opløste stoffer, der ikke ioniserer, såsom når vi opløser sukker i vand eller oktan i benzen, bryder de opløste molekyler ikke eller danner nogen kemisk binding mellem atomerne, der udgør dem. Af denne grund er disse opløsningsprocesser fysiske processer.
Referencer
Brown, T. (2021). Kemi: Centralvidenskaben (11. udgave). London, England: Pearson Education.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kemi (10. udgave ). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
Klassificering af stof: Materiens egenskaber. Hentet fra https://www.clevelandmetroschools.org/
Fysiske og kemiske egenskaber. (2020, 30. oktober). Hentet fra https://espanol.libretexts.org/@go/page/1795
