Zehn Beispiele für chemische Veränderungen, die wir jeden Tag erleben

Wir leben in einer Welt, die aus unzähligen sich ständig bewegenden Atomen, Ionen und Molekülen besteht, die ständig miteinander kollidieren und unzählige Veränderungen in der Materie hervorrufen. Diese Veränderungen können physikalische Veränderungen sein, wie das Schmelzen von Eis in der Sonne oder das Verdunsten von Lösungsmitteln aus trocknender Farbe, aber in vielen Fällen sind es chemische Veränderungen oder chemische Reaktionen.

Einer der unterhaltsamsten Teile des Chemiestudiums ist es, diese Veränderungen zu erkennen, die überall um uns herum stattfinden, und zu lernen, über die Schönheit einiger dieser Veränderungen sowie die Einfachheit anderer hinauszuschauen. Deshalb präsentieren wir in diesem Artikel eine Liste von zehn Beispielen für chemische Veränderungen, die um uns herum stattfinden und die wir jeden (oder fast jeden) Tag erleben.

Verschiedene Arten von Veränderungen in der Materie

Bevor wir uns den Beispielen chemischer Veränderungen zuwenden , ist es wichtig, sich anzusehen, was chemische Veränderungen sind, um sie von den anderen Veränderungsprozessen zu unterscheiden, die ebenfalls ständig um uns herum stattfinden.

Denken Sie daran, dass Materie verschiedene Arten von Veränderungsprozessen oder Transformationen durchlaufen kann. Allgemein gesagt werden diese Veränderungen in physikalische Veränderungen, chemische Veränderungen und nukleare Veränderungen oder Transformationen eingeteilt.

Was ist eine körperliche Veränderung?

Physikalische Veränderungen sind solche, bei denen Stoffe keine Veränderung in ihrer Grundstruktur erfahren. Das heißt, es handelt sich um Umwandlungsprozesse, bei denen sich weder die Natur noch die elementare Zusammensetzung ändern, noch die Art und Weise, wie die Atome und Ionen, aus denen die in der Materie vorhandenen Substanzen bestehen, vereint oder miteinander verbunden sind.

Beispielsweise ist die Verdunstung von Wasser eine physikalische Veränderung, da sowohl flüssiges Wasser als auch gasförmiges Wasser trotz Anzeichen einer Umwandlung Wasser bleiben.

Was ist eine chemische Veränderung?

Andererseits sind chemische Prozesse oder Veränderungen Umwandlungen, bei denen eine oder mehrere chemische Substanzen in eine andere oder andere umgewandelt werden, indem entweder ihre elementare Zusammensetzung oder die Art und Reihenfolge, in der sie miteinander verbunden sind, geändert werden die Atome, aus denen sie bestehen.

Das heißt, chemische Veränderungen bestehen aus einem Prozess des Zerlegens und Neukonfigurierens der Atome einer oder mehrerer chemischer Substanzen, die als Reaktanten bezeichnet werden, um eine oder mehrere verschiedene chemische Substanzen, die als Produkte bezeichnet werden, herzustellen.

Chemische Veränderungen sind leicht erkennbar, da sie das Verschwinden einer oder mehrerer Substanzen und das Erscheinen einer oder mehrerer unterschiedlicher chemischer Substanzen beinhalten. Diese können radikal andere Eigenschaften und Eigenschaften als die Originalsubstanzen haben, wodurch sie teilweise sehr leicht zu erkennen sind. Beispielsweise erzeugen viele chemische Reaktionen drastische Farbänderungen, die plötzliche Freisetzung großer Energiemengen in Form von Wärme, Licht oder beidem, oder können sogar durch das scheinbar aus dem Nichts erscheinende Erscheinen beeindruckender Kristalle in verschiedenen Farben gekennzeichnet sein.

Was ist eine nukleare Veränderung?

An letzter Stelle haben wir nukleare Veränderungen. Kernreaktionen sind viel seltener als physikalische und chemische Veränderungen, aber auch von großer Bedeutung. Sie bestehen aus Prozessen, bei denen sich der Kern eines Atoms verändert, um ein oder mehrere neue Atome zu erzeugen. Solche Reaktionen finden in Kernkraftwerken, bei der Explosion einer Atombombe oder im Kern von Sternen statt.

Nachdem wir uns nun daran erinnert haben, was chemische Veränderungen sind und wissen, wie wir sie von den anderen beiden Arten von Veränderungen unterscheiden können, die Materie erfahren kann, wollen wir uns einige spezifische Beispiele für chemische Veränderungen ansehen, die ständig um uns herum stattfinden.

1. Milch schneiden

Die meisten von uns haben die unangenehme Überraschung erlebt, dass die Milch im Kühlschrank schlecht geworden ist. Das fällt uns sofort auf, wenn wir beobachten, dass sich das zunächst als homogen erscheinende weiße Gemisch nun in zwei deutlich unterscheidbare Phasen getrennt hat, von denen eine fester ist und auf einer wässrigen Phase schwimmt.

Dieser Prozess ist auf die Wirkung von Bakterien zurückzuführen, die während des Wachstums und der Vermehrung eine Reihe von biochemischen Reaktionen ausführen, die die Milch ansäuern. Aber trotz der Tatsache, dass biochemische Reaktionen eigentlich eine Reihe chemischer Reaktionen unterschiedlichen Typs sind, findet die Reaktion, die wir mit bloßem Auge sehen, zwischen den für die Säure verantwortlichen Hydroniumionen (H 3 O + -Ionen) _und Proteinen ^der statt Milch, die ursprünglich im Wasser gelöst waren.

Durch Absenken des pH-Werts der Milch (oder Erhöhen des Säuregehalts, was dasselbe ist), reagieren die überschüssigen Hydroniumionen mit den Proteinen und übertragen Protonen durch eine Säure-Base-Reaktion auf die Proteinmoleküle. Das protonierte Protein wird weniger löslich und fällt schließlich in den festen Zustand aus und trennt sich vom Wasser.

2. Beseitigung der Wasserhärte mit Ionenaustauscherharzen

^{Wasser mit einer relativ hohen Konzentration an Calcium- (Ca 2+} ) und Magnesium- (Mg ^2` ) Ionen wird als hartes Wasser bezeichnet . Hartes Wasser kann viele Probleme ins Haus bringen, einschließlich der Ausfällung von Kalzium- und Magnesiumkarbonat in den Rohren, die diese langsam bis zu dem Punkt verstopfen, an dem kein Wasser mehr durchfließen kann. Sie bilden auch unlösliche Salze mit Seifenmolekülen und verhindern, dass sie wirken, indem sie Verunreinigungen entfernen, wenn wir uns waschen oder baden.

An Stellen mit hartem Wasser werden oft spezielle Filter installiert, die diese Ionen aus dem Wasser entfernen und es effektiv „enthärten“. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Filter, bei dem es sich um ein poröses Material handelt, das Partikel einer bestimmten Größe nicht passieren lässt, bestehen Filter zur Beseitigung der Wasserhärte tatsächlich aus zwei speziellen Harzen, den sogenannten Ionenaustauscherharzen. Diese Harze reagieren durch chemische Reaktionen.

Das erste Harz tauscht die erwähnten Kationen (Ca ²⁺ und Mg ²⁺ ) gegen Protonen durch eine chemische Verdrängungsreaktion wie die folgende aus:

Wobei M ²⁺ eines der beiden Kationen darstellt. Um zu verhindern, dass das Wasser sauer wird, tauscht ein anderes Harz die Anionen, die als Gegenionen für Calcium und Magnesium wirken, gegen Hydroxidionen aus:

Die am Anionenaustauscher freigesetzten Hydroxidionen neutralisieren dann die vom Kationenaustauscher freigesetzten Protonen durch eine weitere chemische Reaktion:

3. Verblassen von Farben in der Sonne

Wenn wir einen kurzen Spaziergang durch eine Stadt machen und uns die zahlreichen Werbeanzeigen und Banner ansehen, die auf jeder Seite der Straße verstreut sind, werden wir feststellen, dass die neuen Werbetafeln intensive und lebendige Farben haben, während diejenigen, die der Sonne ausgesetzt waren länger , Wind und Regen haben bereits den größten Teil ihrer Farbe verloren. Tatsächlich sind die ersten Farben, die verblassen, normalerweise Blau- und Grüntöne, wobei Rot- und Gelbtöne übrig bleiben, weshalb viele alte Drucke, die der Sonne ausgesetzt sind, gelblich oder orange erscheinen.

In einigen Fällen ist dies auf Verwitterung und Erosion durch Wind und Regen zurückzuführen, aber in den meisten Fällen ist die Verfärbung auf den chemischen Abbau von Pigmenten, insbesondere Blau- und Grüntönen, durch die Einwirkung der ultravioletten Strahlen der Sonne zurückzuführen.

4. Die Bildung von Schaum beim Hinzufügen von Wasserstoffperoxid zu einer Wunde

Wasserstoffperoxid ist eine wässrige Lösung, die etwa 10 % bis 30 % Wasserstoffperoxid (H ₂ O ₂ ) enthält. Diese Verbindung zersetzt sich durch eine chemische Disproportionierungs- oder Dismutationsreaktion spontan in Sauerstoffgas und Wasser:

Diese Reaktion ist sehr langsam in einer Flasche mit Wasserstoffperoxid für antiseptische Zwecke, wie wir sie normalerweise in einem Erste-Hilfe-Kasten haben. Die Zellen unseres Blutes und der meisten Eukaryoten haben jedoch Organellen, in denen sich Enzyme befinden, die auf den katalytischen Abbau von Wasserstoffperoxid spezialisiert sind. Wenn wir also einer offenen Wunde Wasserstoffperoxid hinzufügen, baut es das Wasserstoffperoxid schnell ab und setzt Sauerstoffgas frei, das die Blasen erzeugt, die den Schaum bilden, den wir sehen.

5. Kristallisation von Kunststoffen, die der Sonne ausgesetzt sind

Sonnenlicht und seine ultravioletten Strahlen sind in der Lage, eine Vielzahl verschiedener chemischer Reaktionen zu katalysieren. Eine davon ist die Zersetzung der Polymerketten, die die Struktur von Kunststoffen bilden. Infolgedessen verlieren die meisten Kunststoffgegenstände, die wir lange Zeit in der Sonne lassen, ihre plastischen Eigenschaften und verwandeln sich in ein starres und sprödes Material, ähnlich einer Reihe kompakter Kristalle.

Dieser Prozess, der oft mit Kristallisation in Verbindung gebracht wird, ist eine chemische Veränderung, da er die chemische Zusammensetzung und Konnektivität zwischen den Atomen verändert, aus denen die langen Polymermoleküle bestehen.

6. Die Farbveränderung von Speisen beim Frittieren oder Braten

Wenige Dinge sind köstlicher als der stumpfe und karamellisierte Geschmack, der sich beim Grillen, Frittieren oder Rösten auf der Oberfläche von Fleisch und Gemüse bildet. Wie alles in der Küche erfolgt dieser Karamellisierungsprozess dank einer Reihe verschiedener chemischer Prozesse. In diesem Fall handelt es sich um eine sehr komplexe Reihe chemischer Reaktionen, die als Maillard-Reaktionen bekannt sind.

Dies sind Reaktionen, die zwischen Zuckern in Lebensmitteln und Aminosäureresten in Proteinen auftreten. Diese werden oft als Maillard-Reaktionen bezeichnet, obwohl es sich technisch gesehen um Glykosylierungen oder Glykosylierungsreaktionen handelt, die denen ähneln, die üblicherweise in lebenden Zellen auftreten, jedoch ohne das Eingreifen von Enzymkatalysatoren. Stattdessen werden Maillard-Reaktionen durch Wärme angetrieben.

7. Kristallisation von Honig

Honig ist eine hochkonzentrierte Lösung verschiedener Zucker in Wasser. Trotz seiner hohen Konzentration bleiben normalerweise alle gelösten Stoffe gelöst. Wenn wir jedoch eine Flasche Honig längere Zeit ungestört stehen lassen, werden wir höchstwahrscheinlich beobachten, dass entweder kleine Zuckerkristalle am Boden erscheinen oder eine vollständige Kristallisation des gesamten Honigs ausgelöst wird, wodurch alles schließlich wird ein einziger scheinbar fester Block.

Dieser Kristallisationsprozess wird oft als chemische Veränderung angesehen. Dies lässt sich jedoch leicht rückgängig machen, indem der Honig leicht erhitzt wird, wodurch sich die Löslichkeit der enthaltenen Zucker erhöht und diese sich wieder auflösen.

8. Härten von katalysierten Emails

Auf dem Markt gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Farben und Lacke, von denen jede ihre eigene spezielle Anwendung hat. Wenn wir jedoch nach einem starken, glänzenden und sehr widerstandsfähigen Finish suchen, entscheiden wir uns fast immer für eine Art von katalysiertem Email. Diese Lacke sind nichts anderes als Kunststoffharze, die aus langen Polymeren bestehen, die Seitenketten haben, die sich durch chemische Reaktionen miteinander verbinden können. Wenn diese Reaktionen stattfinden, wird ein extrem starkes Netzwerk miteinander verbundener Moleküle gebildet.

Diese Reaktionen erfordern jedoch die Einwirkung eines Katalysators, da sonst die Glasur im Gefäß erstarren würde und nicht auf die Oberfläche aufgetragen werden könnte. Dieser Katalysator wird zusammen mit dem Zahnschmelz gekauft und im entsprechenden Verhältnis entsprechend der Menge an Zahnschmelz, die Sie herstellen möchten, damit gemischt.

Wenn Sie also das nächste Mal einen Maler oder sogar einen Maniküristen sehen, der einen Nagellack mit einer kleinen Menge einer transparenten, farblosen Substanz mischt und den Nagellack dann auf eine beliebige Oberfläche aufträgt, denken Sie daran, dass wir gleich eine katalysierte Chemikalie sehen werden Reaktion der Vernetzungsbildung zwischen Polymerharzen.

9. Die Karamellisierung von Zucker

Wenn wir Zucker in einer Pfanne mit etwas Wasser erhitzen, können wir sehen, dass der Zucker zuerst schmilzt und flüssig wird. Wenn wir jedoch etwas mehr erhitzen, bemerken wir, dass es eine hellbraune Farbe annimmt und einen köstlichen charakteristischen Geruch freisetzt. Es hat sich Karamell gebildet.

An dieser Stelle ist das Auftreten einer chemischen Reaktion offensichtlich, da eine Verbindung mit einem anderen Aroma als reinem Zucker gebildet wird, die außerdem eine andere Farbe hat, da Zucker von Natur aus weiß ist. Dieser Prozess der Karamellbildung (oder Karamellisierung) ist eine chemische Reaktion, bei der sich die Saccharosemoleküle des Haushaltszuckers miteinander verbinden und so ein Polymer bilden.

10. Aushärten von Klebstoffen auf Basis von Epoxidharzen

Epoxidharze bestehen wie katalysierte Lacke aus vorpolymerisierten Kunststoffen, bei denen die Polymerketten zunächst frei voneinander sind. Wenn es jedoch mit einem zweiten Harz gemischt wird, das unter seinen Komponenten einen geeigneten Katalysator enthält, wird eine Polymerisationsreaktion ausgelöst, bei der sich die Seitenketten der Polymere verflechten und das Harz aushärten.

Dies ist das Funktionsprinzip vieler sehr harter und widerstandsfähiger Klebstoffe.

Verweise

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