Tabla de Contenidos
Ez egy nagyon gyakori kérdés, amelyet a különböző szintű kémiahallgatóknak tesznek fel, mivel rávilágít a kóstolási folyamat néhány legfontosabb jellemzőjére, és az ítélőképesség és a kritikai gondolkodás alkalmazása szükséges ahhoz, hogy eldöntsék, milyen típusú változásról van szó.
A válasz megtalálásához tisztában kell lennünk azzal, hogy mik azok a kémiai és fizikai folyamatok, hogyan ismerjük fel őket, és mi történik pontosan, ha sót oldunk vízben.
Fizikai változások kontra kémiai változások
Fizikai változásoknak nevezzük azokat, amelyek megváltoztathatják egy anyag megjelenését vagy aggregációs állapotát, de nem változtatják meg annak kémiai természetét. Ez azt jelenti, hogy ezek azok a változások, amelyek során az anyagok egyik fázisból a másikba, például szilárdból folyadékba vagy folyadékból gázba jutnak, de összetételük változatlan marad.
Például, amikor a jég, amely vízmolekulákból (H 2 O) áll, megolvad, folyékony vízzé válik, amely nyilvánvalóan szintén ugyanazokból a molekulákból áll. A fizikai tulajdonságok és a megjelenés gyökeresen megváltoztak, de összetételük továbbra is ugyanaz.
Ebben az esetben nem történt olyan kémiai reakció, amely megváltoztatná a jég részét képező molekulák természetét.
Másrészt a kémiai átalakulásokra olyan kémiai reakciók jellemzőek, amelyek megváltoztatják az anyagok szerkezetét vagy kémiai természetét. A fizikai megjelenés megváltozása mellett az eredetitől eltérő kémiai anyagok megjelenése is megfigyelhető.
Például a víz elektrolízise során a molekulák szétesnek, így molekuláris hidrogén és oxigén keletkezik, tehát ez kémiai változás.
Hogyan lehet megkülönböztetni a kettőt?
A fizikai és kémiai folyamatok felismerésének és megkülönböztetésének kulcsa, hogy az előbbiek kémiai egyenletekkel ábrázolhatók, amelyekben a reaktánsok és a termékek különböző kémiai anyagok.
Másrészt, mivel a fizikai folyamatok nem változtatják meg az anyagok természetét, így más fizikai folyamatokkal, például bepárlással, desztillációval, megszilárdulással, változatlan formában nyerhetők vissza.
Az elemzés során azonban óvatosnak kell lenni, mivel lehetséges, hogy az olyan folyamatok, mint a párolgás, egy fordított kémiai folyamathoz vezetnek, amely az eredeti vegyszert regenerálja. A lényeg az, hogy egyes folyamatokat nehezebb megkülönböztetni, mint másokat, ezért további bizonyítékokat kell keresni, amelyek alátámasztják az adott hipotézist.
Mi történik, ha sót oldunk vízben?
A konyhasó vagy NaCl szobahőmérsékleten szilárd ionos vegyület, amelyet nátrium- és kloridionok kristályos hálózata képez. Vízben oldva ez az oldószer elválasztja az ionokat, és egyfajta vízmolekulák ketrecébe zárja őket, így szolvatált ionokat képeznek. Ez a folyamat a következő kémiai egyenlettel ábrázolható:
Hasonló folyamat megy végbe, amikor bármilyen erős elektrolitot oldunk vízben. Szabad szemmel csak azt látjuk, hogy a sókristályok (szilárd NaCl) fokozatosan oldódnak, amíg el nem tűnnek. Azonban rengeteg bizonyíték van arra, hogy a fenti egyenlet által képviselt kémiai változás valóban megtörtént.
A fő bizonyíték az a tény, hogy a szilárd nátrium-klorid nem képes elektromos áramot vezetni, mivel az ionok csapdába esnek a kristályos szerkezetben. Vízben oldva azonban a kapott oldat vezeti az elektromosságot.
Ahhoz, hogy ez megtörténjen, lehetővé kell tenni, hogy az ellentétes töltésű ionok egymástól függetlenül mozogjanak a két szemközti elektródára, ami csak akkor fog megtörténni, ha a nátrium- és kloridionokat hatékonyan elválasztjuk. Ha együtt maradnának, mint a NaCl esetében, akkor a részecskék egyformán vonzódnának mindkét elektródához, így nem mozdulnának el, és ha nem mozognának, nem vezetne elektromosság.
Egyszerűen fogalmazva, a NaCl feloldása során a vegyület részecskéit összetartó ionos kötés felbomlik, a kémiai kötés megszakadása pedig a kémiai változás ismertetőjele.
Az ítélet: Miért kémiai folyamat a só feloldása a vízben?
Az egy pillanattal ezelőtt elmondottak alapján egyértelmű, hogy a Na + (aq) és Cl – (aq) ionok a NaCl (s) kémiai fajtáitól eltérőek . Emiatt az oldódási folyamat a só kémiai természetének megváltozásával jár, ezért a kémiai folyamatok közé sorolják.
Más szemszögből nézve a disszociációs folyamatok nyilvánvalóan kémiai folyamatok, és mivel a sók vízben való oldása a vegyületnek az alkotó ionokra történő disszociációjával jár, ezért ezek szükségszerűen kémiai folyamatok.
Miért tartják egyesek fizikai folyamatnak a só oldódását?
Minden elég egyértelműnek tűnik, ha úgy nézzük, mint egy pillanattal ezelőtt. Akkor miért merül fel a kétely? Ennek az az oka, hogy – ahogy máskor is láthattuk – nem minden fekete-fehér. Kiderült, hogy más érvek is szólnak amellett, hogy az eljárás tisztán fizikai és nem kémiai jellegű.
Először is az a tény, hogy sem a nátrium-kation, sem a klorid anion nem változik vegyértékhéjának elektronszerkezetében az oldódás során. Ezt sokan a kémiai változás hiányaként értelmezik. Bár ez egy fontos pont, nem szabad elfelejteni, hogy az ionos kötés nem jár megosztott elektronokkal az ionok között, így az ilyen típusú kötések megszakítása nem befolyásolja az ionok elektronikus eloszlását.
Másrészt sokan élnek azzal az érvvel is, hogy a sót víz elpárologtatásával könnyen vissza lehet nyerni, ami teljesen igaz. Az azonban, hogy egy folyamat visszafordítható, semmiképpen sem jelenti azt, hogy szükségszerűen fizikai. Valójában nagyon sok kémiai folyamat, beleértve a disszociációs reakciókat is, reverzibilis folyamat. Másrészt nem minden fizikai folyamat visszafordítható.
Néhány utolsó szó a vitáról
Az összes pro és kontra érv alapján folytatódik a vita a sók oldódási folyamatának természetéről, és ez jó dolog, mert ez a kémikus hallgatókat gondolkodásra készteti, és a bizonyítékokat egy nézőpontból elemzi. Kilátás.
Az a probléma, ami annyi zavart okoz, hogy gyakran hajlamosak vagyunk úgy gondolni az ionos vegyületekre, mint a kovalens vegyületekre, mintha különálló molekulák lennének (például NaCl), holott valójában nem azok.
Egy ionos kötés megszakításáról beszélni nem olyan, mint egy kovalens kötés megszakításáról, holott mindkettő kémiai kötés.
Molekuláris vegyületek esetében a kovalens kötés csak az egyes molekulákat alkotó atomokat tartja össze. A szilárd és folyékony halmazállapotú molekulákat összetartó kohéziós erők intermolekuláris erők. Ezek azok a kölcsönhatások, amelyek a fizikai folyamatokban megszakadnak vagy újratermelődnek.
Másrészt az ionos vegyületekben nincsenek sem intramolekuláris, sem intermolekuláris erők, mivel nincsenek molekulák. Az ionos kötés az egyetlen kohéziós erő, amely az összes iont összetartja a kristályrácsban, ezért ezeknek az erőknek a feloldása egy só feloldásakor hasonló ahhoz, mint ami akkor történik, amikor megtörjük az intermolekuláris erőket egy molekuláris szilárd anyag olvasztásakor vagy elpárologtatása során. folyamatok).
Ezért szürke területről beszélünk. Végső soron nem az a fontos, hogy ez a folyamat fizikai vagy kémiai jellegű-e vagy sem, vagy hogy ki nyeri a vitát. Itt az a fontos, hogy vita alakuljon ki, és hogy a tanulók megtanulják megvédeni álláspontjukat és megérteni mások álláspontját.
Megjegyzés az egyéb oldódási folyamatokról
Meg kell jegyezni, hogy az a tény, hogy a sóoldási folyamat kémiai folyamat, nem feltétlenül jelenti azt, hogy minden oldódási folyamat kémiai is. Ez csak az oldatban disszociáló elektrolitokra igaz, mivel a disszociációs folyamat kémiai változás.
Másrészt, amikor feloldunk molekuláris oldott anyagokat, amelyek nem ionizálnak, például amikor cukrot oldunk vízben, vagy oktánt benzolban, az oldott anyag molekulák nem törnek fel, és nem képeznek kémiai kötést az őket alkotó atomok között. Emiatt ezek az oldódási folyamatok fizikai folyamatok.
Hivatkozások
Brown, T. (2021). Kémia: A központi tudomány (11. kiadás). London, Anglia: Pearson Education.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS és Herranz, ZR (2020). Kémia (10. kiadás ). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
Az anyag osztályozása: Az anyag tulajdonságai. Letöltve: https://www.clevelandmetroschools.org/
Fizikai és kémiai tulajdonságok. (2020. október 30.). Letöltve: https://espanol.libretexts.org/@go/page/1795
