Tabla de Contenidos
Elämme maailmassa, joka koostuu lukemattomista jatkuvasti liikkuvista atomeista, ioneista ja molekyyleistä, jotka törmäävät jatkuvasti toisiinsa ja aiheuttavat lukemattomia muutoksia aineessa. Nämä muutokset voivat olla fysikaalisia muutoksia, kuten jään sulamista auringossa tai liuottimen haihtumista maalin kuivumisesta, mutta monissa tapauksissa ne ovat kemiallisia muutoksia tai kemiallisia reaktioita.
Yksi kemian opiskelun hauskimmista osista on oppia tunnistamaan nämä ympärillämme tapahtuvat muutokset ja oppimaan näkemään joidenkin muutosten kauneuden ja toisten yksinkertaisuuden pidemmälle. Siksi tässä artikkelissa esitämme luettelon kymmenestä esimerkistä kemiallisista muutoksista, joita tapahtuu ympärillämme ja joita koemme joka (tai melkein joka) päivä.
Erilaisia muutoksia aineessa
Ennen kuin siirrymme esimerkkeihin kemiallisista muutoksista , on tärkeää tarkastella, mitä kemialliset muutokset ovat, jotta ne voidaan erottaa muista ympärillämme jatkuvasti tapahtuvista muutosprosesseista.
Muista, että aine voi käydä läpi erilaisia muutosprosesseja tai muunnoksia. Yleisesti ottaen nämä muutokset luokitellaan fysikaalisiin muutoksiin, kemiallisiin muutoksiin ja ydinmuutoksiin tai -muunnoksiin.
Mikä on fyysinen muutos?
Fyysiset muutokset ovat sellaisia, joissa aineiden perusrakenne ei muutu. Toisin sanoen ne ovat muunnosprosesseja, joissa sen luonne tai alkuainekoostumus ei muutu, eikä tapa, jolla aineessa olevat aineet muodostavat atomit ja ionit yhdistyvät tai kytkeytyvät toisiinsa.
Esimerkiksi veden haihtuminen on fysikaalinen muutos, koska sekä nestemäinen vesi että kaasumainen vesi jäävät vedeksi huolimatta todisteista muutoksesta.
Mikä on kemiallinen muutos?
Toisaalta kemialliset prosessit tai muutokset ovat muutoksia, joissa yksi tai useampi kemiallinen aine muuttuu toiseksi tai erilaisiksi joko niiden alkuainekoostumuksen muutoksen kautta tai tapaan ja järjestykseen, jossa ne liittyvät toisiinsa. kyllä ne muodostavat atomit.
Toisin sanoen kemialliset muutokset koostuvat prosessista, jossa yhden tai useamman kemiallisen aineen, jota kutsutaan reagensseiksi, atomien purkaminen ja konfigurointi uudelleen yhden tai useamman erilaisen kemiallisen aineen, joita kutsutaan tuotteiksi, tuottamiseksi.
Kemialliset muutokset ovat helposti tunnistettavissa, koska niihin liittyy yhden tai useamman aineen katoaminen ja yhden tai useamman erilaisen kemiallisen aineen ilmaantuminen. Niillä voi olla radikaalisti erilaisia ominaisuuksia ja ominaisuuksia kuin alkuperäisillä aineilla, mikä tekee niistä joissakin tapauksissa erittäin helppo tunnistaa. Esimerkiksi monet kemialliset reaktiot aiheuttavat rajuja värimuutoksia, suurten energiamäärien äkillistä vapautumista lämmön, valon tai molempien muodossa, tai ne voivat jopa olla leimallisia vaikuttavien eriväristen kiteiden ilmaantuessa näennäisesti tyhjästä.
Mikä on ydinmuutos?
Viimeisellä sijalla meillä on ydinvoimamuutokset. Ydinreaktiot ovat paljon harvempia kuin fysikaaliset ja kemialliset muutokset, mutta niillä on myös suuri merkitys. Ne koostuvat prosesseista, joissa atomin ydin muuttuu yhden tai useamman uuden atomin tuottamiseksi. Tämän tyyppisiä reaktioita tapahtuu ydinvoimaloissa, atomipommin räjähdyksessä tai tähtien ytimessä.
Nyt kun olemme muistaneet, mitä kemialliset muutokset ovat, ja tiedämme kuinka erottaa ne kahdesta muusta aineesta mahdollisesti aiheutuvista muutoksista, katsotaanpa joitain konkreettisia esimerkkejä ympärillämme jatkuvasti tapahtuvista kemiallisista muutoksista .
1. Maidon leikkaaminen
Useimmat meistä ovat kokeneet epämiellyttävän yllätyksen, että jääkaapissa ollut maito on mennyt pilalle. Huomaamme tämän heti, kun havaitsemme, että alun perin homogeeniselta valkoiselta seokselta näyttänyt seos on nyt eronnut kahteen selvästi erottuvaan faasiin, joista toinen on kiinteämpi ja kelluu vesifaasin päällä.
Tämä prosessi johtuu bakteerien toiminnasta, jotka kasvavat ja lisääntyessään suorittavat sarjan biokemiallisia reaktioita, jotka tekevät maidon happamaksi. Mutta huolimatta siitä, että biokemialliset reaktiot ovat itse asiassa joukko erityyppisiä kemiallisia reaktioita, reaktio, jonka näemme paljaalla silmällä, tapahtuu happamuudesta vastaavien hydronium-ionien (H 3 O + -ionit ) ja proteiinien välillä . maitoa, joka oli alun perin liuotettu veteen.
Alentamalla maidon pH:ta (tai lisäämällä sen happamuutta, mikä on sama asia), ylimääräiset hydroniumionit reagoivat proteiinien kanssa siirtäen protoneja proteiinimolekyyleihin happo-emäsreaktion kautta. Protonoitu proteiini tulee vähemmän liukoiseksi ja saostuu lopulta kiinteään tilaan ja erottuu vedestä.
2. Veden kovuuden poistaminen ioninvaihtohartseilla
Vettä, jossa on suhteellisen korkea kalsium- (Ca 2+ ) ja magnesium (Mg 2` ) -ionipitoisuus, kutsutaan kovaksi vedeksi . Kova vesi voi tuoda kotiin monia ongelmia, mukaan lukien kalsium- ja magnesiumkarbonaatin saostuminen putkiin, jotka tukkivat ne hitaasti pisteeseen, jossa vettä ei enää pääse kulkemaan. Ne muodostavat myös liukenemattomia suoloja saippuamolekyylien kanssa, mikä estää sitä toimimasta poistamalla epäpuhtaudet pesun tai kylvyn aikana.
Paikkoihin, joissa vesi on kovaa, asennetaan usein erityisiä suodattimia, jotka poistavat nämä ionit vedestä ja ”pehmentävät” sitä tehokkaasti. Toisin kuin perinteinen suodatin, joka on huokoista materiaalia, joka ei päästä tietynkokoisten hiukkasten läpi, veden kovuuden poistavat suodattimet on itse asiassa valmistettu kahdesta erikoishartsista, joita kutsutaan ioninvaihtohartseiksi. Nämä hartsit reagoivat kemiallisten reaktioiden kautta.
Ensimmäinen hartsi vaihtaa mainitut kationit (Ca 2+ ja Mg 2+ ) protoneiksi kemiallisen syrjäytysreaktion avulla, kuten seuraava:
Missä M 2+ edustaa jompaakumpaa kahdesta kationista. Samaan aikaan, jotta vesi ei muutu happamaksi, toinen hartsi vaihtaa kalsiumin ja magnesiumin vastaioneina toimivat anionit hydroksidi-ioneiksi:
Anioninvaihtohartsille vapautuvat hydroksidi-ionit neutraloivat sitten protonit, jotka vapautuvat kationinvaihtohartsista toisessa kemiallisessa reaktiossa:
3. Maalien haalistuminen auringossa
Jos menemme lyhyelle kävelylle minkä tahansa kaupungin läpi ja katsomme useita mainoksia ja bannereita, jotka ovat hajallaan tien molemmilla puolilla, huomaamme, että uusissa mainostauluissa on voimakkaita ja eloisia värejä, kun taas niillä, jotka ovat olleet alttiina auringolle pidempään tuuli ja sade ovat jo menettäneet suurimman osan väristään. Itse asiassa ensimmäisenä haalistuvat värit ovat yleensä siniset ja vihreät sävyt, jolloin jäljelle jää punaisia ja keltaisia sävyjä, minkä vuoksi monet auringolle altistuneet vanhat printit näyttävät kellertäviltä tai oransseilta.
Joissakin tapauksissa tämä johtuu sään ja tuulen ja sateen aiheuttamasta eroosiosta, mutta useimmissa tapauksissa värinmuutos johtuu pigmenttien, erityisesti sinisten ja vihreiden sävyjen kemiallisesta hajoamisesta auringon ultraviolettisäteiden vaikutuksesta.
4. Vaahdon muodostuminen, kun haavaan lisätään vetyperoksidia
Vetyperoksidi on vesiliuos, joka sisältää noin 10-30 % vetyperoksidia (H 2 O 2 ). Tämä yhdiste hajoaa spontaanisti happikaasuksi ja vedeksi epäsuhtautumis- tai dismutaatiokemiallisen reaktion kautta:
Tämä reaktio on hyvin hidas vetyperoksidipullossa antiseptiseen käyttöön, kuten se, jota meillä yleensä on ensiapulaukussa. Veremme soluissa ja useimpien eukaryoottien soluissa on kuitenkin organelleja, joissa on vetyperoksidia katalyyttisesti hajottaviin erikoistuneita entsyymejä. Siten, kun lisäämme vetyperoksidia avoimeen haavaan, se hajottaa nopeasti vetyperoksidin vapauttaen happikaasua, joka tuottaa kuplia, jotka muodostavat näkemämme vaahdon.
5. Auringolle altistuneiden muovien kiteytyminen
Auringonvalo ja sen ultraviolettisäteet pystyvät katalysoimaan monia erilaisia kemiallisia reaktioita. Yksi niistä on muovien rakenteen muodostavien polymeeriketjujen hajoaminen. Tämän seurauksena useimmat muoviesineistä, jotka jätämme aurinkoon pitkäksi aikaa, menettävät muoviset ominaisuutensa ja muuttuvat jäykiksi ja hauraiksi materiaaleiksi, jotka ovat samankaltaisia kuin tiivistetyt kiteet.
Tämä prosessi, joka liittyy usein kiteytymiseen, on kemiallinen muutos, koska se muuttaa pitkien polymeerimolekyylien muodostavien atomien kemiallista koostumusta ja yhteyttä.
6. Ruoan värinmuutos sitä paistettaessa tai paahdettaessa
Harvat asiat ovat herkullisempia kuin tylsä ja karamellisoitunut maku, joka muodostuu lihan ja vihannesten pinnalle grillattaessa, paistaessa tai paahdettaessa. Kuten kaikki keittiössä, tämä karamellisointiprosessi tapahtuu useiden erilaisten kemiallisten prosessien ansiosta. Tässä tapauksessa se sisältää erittäin monimutkaisen joukon kemiallisia reaktioita, jotka tunnetaan nimellä Maillard-reaktiot.
Nämä ovat reaktioita, jotka tapahtuvat elintarvikkeissa olevien sokereiden ja proteiineissa olevien aminohappojäämien välillä. Näitä kutsutaan usein Maillard-reaktioksi, vaikka teknisesti nämä ovat glykosylaatio- tai glykosylaatioreaktioita, jotka ovat samanlaisia kuin ne, joita tavallisesti esiintyy elävissä soluissa, mutta ilman entsyymikatalyyttien väliintuloa. Sen sijaan Maillardin reaktioita ohjaa lämpö.
7. Hunajan kiteytyminen
Hunaja on erilaisten sokereiden erittäin väkevä liuos vedessä. Korkeasta pitoisuudestaan huolimatta kaikki liuenneet aineet pysyvät yleensä liuenneina. Jos kuitenkin jätämme hunajapullon häiritsemättä pitkäksi aikaa, huomaamme mitä todennäköisimmin, että pohjalle alkaa ilmaantua pieniä sokerikiteitä tai alkaa kaiken hunajan täydellinen kiteytyminen, jolloin kaikki muuttuu . yksi ilmeisen kiinteä lohko.
Tätä kiteytysprosessia pidetään usein kemiallisena muutoksena. Se voidaan kuitenkin helposti kääntää päinvastaiseksi kuumentamalla hunajaa hieman, mikä lisää läsnä olevien sokereiden liukoisuutta ja ne liukenevat uudelleen.
8. Katalysoitujen emalien kovettuminen
Markkinoilla on laaja valikoima erilaisia maaleja ja emaleja, joista jokaisella on oma käyttötarkoituksensa. Kuitenkin, kun etsimme vahvaa, kiiltävää ja erittäin kestävää pintaa, valitsemme melkein aina jonkin tyyppisen katalysoidun emalin. Nämä emalit eivät ole muuta kuin muovihartseja, jotka on muodostettu pitkistä polymeereistä, joissa on sivuketjuja, jotka voivat liittyä toisiinsa kemiallisten reaktioiden kautta. Kun nämä reaktiot tapahtuvat, muodostuu toisiinsa liittyvien molekyylien verkosto, joka on erittäin vahva.
Nämä reaktiot edellyttävät kuitenkin katalyytin toimintaa, muuten lasite jähmettyy purkissa eikä sitä voi levittää pinnalle. Tämä katalyytti hankitaan yhdessä emalin kanssa ja sekoitetaan siihen sopivassa suhteessa valmistettavan emalimäärän mukaan.
Joten, kun seuraavan kerran näet jonkun maalarin tai jopa manikyyrin sekoittamassa kynsilakkaa pieneen määrään läpinäkyvää, väritöntä ainetta ja sitten levittäessäsi kynsilakkaa mille tahansa pinnalle, muistakaamme, että kohtaamme katalysoituneen kemikaalin. polymeerihartsien välisen ristisidoksen muodostumisen reaktio.
9. Sokerin karamellisointi
Kuumentamalla sokeria kattilassa pienellä määrällä vettä voimme nähdä, että sokeri ensin sulaa ja muuttuu nesteeksi. Vähän lisää lämmitettäessä huomaamme kuitenkin, että se alkaa muuttua vaaleanruskeaksi ja vapauttaa herkullista ominaista hajua. Karamelli on muodostunut.
Tässä vaiheessa kemiallisen reaktion esiintyminen on ilmeistä, koska muodostuu yhdistettä, jolla on erilainen aromi kuin puhtaalla sokerilla ja joka on lisäksi eri värinen, koska sokeri on luonnostaan valkoista. Tämä karamellimuodostusprosessi (tai karamellisointi) on kemiallinen reaktio, jossa pöytäsokerin sakkaroosimolekyylit liittyvät toisiinsa muodostaen siten polymeerin.
10. Epoksihartsipohjaisten liimojen kovettuminen
Kuten katalysoidut emalit, epoksihartsit koostuvat esipolymeroiduista muoveista, joissa polymeeriketjut ovat aluksi vapaita toisistaan. Kuitenkin, kun sekoitetaan toiseen hartsiin, jonka komponenttien joukossa on sopiva katalyytti, laukeaa polymerointireaktio, jossa polymeerien sivuketjut kietoutuvat yhteen kovettaen hartsin.
Tämä on monien erittäin kovien ja kestävien liimojen toimintaperiaate.
Viitteet
Arias Giraldo, S. ja López Velasco, DM (2019). Elintarviketeollisuudessa käytettyjen yksinkertaisten sokereiden kemialliset reaktiot . Lampsakos. 22. 123–136. https://www.redalyc.org/journal/6139/613964509011/html/
Epäorgaanisen kemian laitos. (nd). Vetyperoksidin katalyyttinen hajoaminen . Alicanten yliopisto. https://dqino.ua.es/es/virtual-laboratory/decomposicion-catalitica-del-peroxido-de-hidrogeno.html
Gazechim Composites Iberica. (2013, 25. lokakuuta). Epoksihartsi . https://www.gazechim.es/noticias/actualidad/resina-epoxi/
Madsen, J. (2020, 18. helmikuuta). Epoksin kovetusprosessin takana oleva tiede . lämmön asiantuntijat. https://www.heatxperts.com/es/blog/post/the-science-behind-the-epoxy-curing-process.html
VelSid. (2014, 26. heinäkuuta). Maillardin reaktio . Gastronomia & Co. https://gastronomiaycia.republica.com/2010/03/11/reaccion-de-maillard/
kasvishunaja. (2019, 12. marraskuuta). Kiteytynyt hunaja, elämän puhdas hunaja . https://www.verdemiel.es/blog/2019/11/12/miel-cristalizada-la-miel-pura-de-toda-la-vida/
