Tabla de Contenidos
Trăim într-o lume formată dintr-un număr nenumărat de atomi, ioni și molecule în mișcare constantă, care se ciocnesc în mod constant între ele, dând naștere la nenumărate modificări ale materiei. Aceste modificări pot fi modificări fizice, cum ar fi topirea gheții la soare sau evaporarea solventului din uscarea vopselei, dar în multe cazuri sunt modificări chimice sau reacții chimice.
Una dintre cele mai distractive părți ale studiului chimiei este să înveți să recunoaștem aceste schimbări care au loc peste tot în jurul nostru și să înveți să vedem dincolo de frumusețea unora dintre aceste schimbări, precum și de simplitatea altora. De aceea, în acest articol, vă prezentăm o listă cu zece exemple de modificări chimice care au loc în jurul nostru și pe care le experimentăm în fiecare (sau aproape în fiecare) zi.
Diferite tipuri de modificări ale materiei
Înainte de a intra în exemplele de modificări chimice , este important să trecem în revistă ce sunt schimbările chimice, pentru a le distinge de celelalte procese de schimbare care au loc în mod constant în jurul nostru.
Amintiți-vă că materia poate suferi diferite tipuri de procese de schimbare sau transformări. În linii mari, aceste modificări sunt clasificate în modificări fizice, modificări chimice și modificări sau transformări nucleare.
Ce este o schimbare fizică?
Modificările fizice sunt acelea în care substanțele nu suferă nicio modificare în structura lor fundamentală. Adică sunt procese de transformare în care nici natura, nici compoziția elementară nu se modifică, nici modul în care atomii și ionii care alcătuiesc substanțele prezente în materie nu se unesc sau se leagă între ele.
De exemplu, evaporarea apei este o schimbare fizică, deoarece atât apa lichidă, cât și apa gazoasă sunt încă apă, în ciuda dovezilor unei transformări.
Ce este o schimbare chimică?
Pe de altă parte, procesele sau modificările chimice sunt transformări în care una sau mai multe substanțe chimice sunt transformate în alta sau în altele diferite printr-o modificare fie a compoziției lor elementare, fie a modului și ordinii în care sunt legate între ele. atomii care le alcătuiesc.
Adică modificările chimice constau într-un proces de dezasamblare și reconfigurare a atomilor uneia sau mai multor substanțe chimice, numite reactanți, pentru a produce una sau mai multe substanțe chimice diferite, numite produse.
Modificările chimice sunt ușor de recunoscut deoarece implică dispariția uneia sau mai multor substanțe și apariția uneia sau mai multor substanțe chimice diferite. Acestea pot avea proprietăți și caracteristici radical diferite față de substanțele originale, făcându-le, în unele cazuri, foarte ușor de recunoscut. De exemplu, multe reacții chimice produc schimbări drastice de culoare, eliberarea bruscă a unor cantități mari de energie sub formă de căldură, lumină sau ambele, sau pot fi chiar marcate de apariția unor cristale impresionante de culori diferite, aparent de nicăieri.
Ce este o schimbare nucleară?
Pe ultimul loc avem schimbări nucleare. Reacțiile nucleare sunt mult mai puțin frecvente decât schimbările fizice și chimice, dar sunt și de mare importanță. Ele constau în procese în care nucleul unui atom se modifică pentru a produce unul sau mai mulți atomi noi. Acesta este tipul de reacții care apar în centralele nucleare, în explozia unei bombe atomice sau în miezul stelelor.
Acum că ne-am amintit ce sunt schimbările chimice și știm cum să le distingem de celelalte două tipuri de modificări pe care le poate suferi materia, să ne uităm la câteva exemple specifice de modificări chimice care au loc în mod constant în jurul nostru.
1. Tăierea laptelui
Cei mai mulți dintre noi am avut surpriza neplăcută că laptele care era în frigider s-a stricat. Observăm imediat acest lucru când observăm că ceea ce părea inițial a fi un amestec alb omogen s-a separat acum în două faze clar distinse, dintre care una este mai solidă și plutește pe o fază apoasă.
Acest proces se datorează acțiunii bacteriilor care, în creștere și reproducere, realizează o serie de reacții biochimice care acidifică laptele. Dar, în ciuda faptului că reacțiile biochimice sunt, de fapt, un set de reacții chimice de diferite tipuri, reacția pe care o vedem cu ochiul liber are loc între ionii de hidroniu responsabili de aciditate (ionii H 3 O + ) și proteinele laptele care au fost inițial dizolvate în apă.
Prin scăderea pH-ului laptelui (sau creșterea acidității acestuia, ceea ce este același lucru), ionii de hidroniu în exces reacționează cu proteinele, transferând protoni către moleculele proteice printr-o reacție acido-bazică. Proteina protonată devine mai puțin solubilă și în cele din urmă precipită în stare solidă și se separă de apă.
2. Eliminarea durității apei cu rășini schimbătoare de ioni
Apa care are o concentrație relativ mare de ioni de calciu (Ca 2+ ) și magneziu (Mg 2` ) este cunoscută ca apă dură . Apa dură poate aduce multe probleme în casă, inclusiv precipitarea carbonatului de calciu și magneziu în conducte care le înfundă încet până la punctul în care nu mai poate trece apă. De asemenea, formează săruri insolubile cu moleculele de săpun, împiedicându-l să acționeze prin îndepărtarea impurităților atunci când ne spălăm sau facem baie.
În locurile în care apa este dură, se instalează adesea filtre speciale care elimină acești ioni din apă, „înmuiindu-o” eficient. Spre deosebire de un filtru convențional, care este un material poros care nu permite trecerea particulelor de o anumită dimensiune, filtrele pentru a îndepărta duritatea din apă sunt de fapt realizate din două rășini speciale numite rășini schimbătoare de ioni. Aceste rășini reacționează prin reacții chimice.
Prima rășină schimbă cationii menționați (Ca 2+ și Mg 2+ ) cu protoni printr-o reacție chimică de deplasare, cum ar fi următoarea:
Unde M 2+ reprezintă oricare dintre cei doi cationi Între timp, pentru a preveni aciditatea apei, o altă rășină schimbă anionii care acționează ca contraioni cu calciu și magneziu cu ioni de hidroxid:
Ionii de hidroxid eliberați pe rășina schimbătoare de anioni neutralizează apoi protonii eliberați din rășina schimbătoare de cationi printr-o altă reacție chimică:
3. Decolorarea vopselelor la soare
Dacă mergem la o scurtă plimbare prin orice oraș sau oraș și ne uităm la multiplele reclame și bannere împrăștiate pe fiecare parte a drumului, vom observa că noile panouri au culori intense și vibrante, în timp ce cele care au fost expuse la soare timp de mai mult timp, vântul și ploaia și-au pierdut deja cea mai mare parte din culoare. De fapt, primele culori care se estompează sunt de obicei tonuri de albastru și verde, lăsând tonuri de roșu și galben, motiv pentru care multe imprimeuri vechi expuse la soare par gălbui sau portocalii.
În unele cazuri acest lucru se datorează intemperiilor și eroziunii provocate de vânt și ploaie, dar în majoritatea cazurilor decolorarea se datorează descompunerii chimice a pigmenților, în special a nuanțelor de albastru și verde, prin acțiunea razelor ultraviolete ale soarelui.
4. Formarea spumei la adăugarea de peroxid de hidrogen la o rană
Peroxidul de hidrogen este o soluție apoasă care conține aproximativ 10% până la 30% peroxid de hidrogen ( H2O2 ) . Acest compus se descompune spontan în oxigen gazos și apă printr-o reacție chimică de disproporționare sau dismutare:
Această reacție este foarte lentă într-o sticlă de peroxid de hidrogen pentru uz antiseptic precum cea pe care o avem de obicei într-o trusă de prim ajutor. Cu toate acestea, celulele sângelui nostru și ale majorității eucariotelor au organele în care există enzime specializate în descompunerea catalitică a peroxidului de hidrogen. Astfel, atunci când adăugăm peroxid de hidrogen la o rană deschisă, acesta descompune rapid peroxidul de hidrogen, eliberând oxigen gazos care produce bulele care formează spuma pe care o vedem.
5. Cristalizarea materialelor plastice expuse la soare
Lumina soarelui și razele sale ultraviolete sunt capabile să catalizeze un număr mare de reacții chimice diferite. Una dintre ele este descompunerea lanțurilor polimerice care formează structura materialelor plastice. Drept urmare, majoritatea obiectelor din plastic pe care le lăsăm mult timp la soare ajung să-și piardă proprietățile plastice și să se transforme într-un material rigid și casant, asemănător unui set de cristale compactate.
Acest proces, care este adesea asociat cu cristalizarea, este o schimbare chimică, deoarece modifică compoziția chimică și conectivitatea dintre atomii care alcătuiesc moleculele lungi de polimer.
6. Schimbarea culorii alimentelor la prăjire sau prăjire
Puține lucruri sunt mai delicioase decât aroma tocită și caramelizată care se formează pe suprafața cărnii și a legumelor la grătar, prăjire sau prăjire. Ca tot în bucătărie, acest proces de caramelizare are loc datorită unei serii de procese chimice diverse. În acest caz, implică un set foarte complex de reacții chimice cunoscute sub numele de reacții Maillard.
Acestea sunt reacții care apar între zaharurile din alimente și reziduurile de aminoacizi din proteine. Acestea sunt adesea denumite reacții Maillard, deși din punct de vedere tehnic acestea sunt reacții de glicozilare sau glicozilare similare cu cele care apar de obicei în celulele vii, dar fără intervenția catalizatorilor enzimatici. În schimb, reacțiile Maillard sunt conduse de căldură.
7. Cristalizarea mierii
Mierea este o soluție foarte concentrată de diferite zaharuri în apă. În ciuda concentrației sale mari, toate substanțele dizolvate rămân de obicei dizolvate. Totuși, dacă lăsăm netulburată o sticlă de miere pentru o perioadă lungă de timp, cel mai probabil vom observa că fie mici cristale de zahăr încep să apară în partea de jos, fie se declanșează cristalizarea completă a întregii miere cu care totul ajunge să devină. un singur bloc aparent solid.
Acest proces de cristalizare este adesea considerat o schimbare chimică. Cu toate acestea, poate fi ușor inversată prin încălzirea ușoară a mierii, ceea ce crește solubilitatea zaharurilor prezente și se dizolvă din nou.
8. Întărirea emailurilor catalizate
Pe piață există o mare varietate de vopsele și emailuri diferite, fiecare dintre ele având propria sa aplicație particulară. Cu toate acestea, atunci când căutăm un finisaj puternic, lucios și foarte rezistent, aproape întotdeauna optăm pentru un anumit tip de email catalizat. Aceste emailuri nu sunt altceva decât rășini plastice formate din polimeri lungi care au lanțuri laterale capabile să se unească între ele prin reacții chimice. Când apar aceste reacții, se formează o rețea de molecule interconectate care este extrem de puternică.
Cu toate acestea, aceste reacții necesită acțiunea unui catalizator pentru a avea loc, altfel glazura s-ar solidifica în borcan și nu ar putea fi aplicată la suprafață. Acest catalizator se achizitioneaza impreuna cu smaltul si se amesteca cu acesta in proportie corespunzatoare in functie de cantitatea de smalt pe care doriti sa o pregatiti.
Așadar, data viitoare când vezi vreun pictor sau chiar manichiuristă, amestecând o ojă cu o cantitate mică de substanță transparentă, incoloră, apoi aplică oja pe orice suprafață, să ne amintim că suntem pe cale să vedem o substanță chimică catalizată. reacția de formare a legăturilor încrucișate între rășini polimerice.
9. Caramelizarea zahărului
Încingând zahărul într-o tigaie cu o cantitate mică de apă, putem vedea că zahărul se topește mai întâi, devenind lichid. Cu toate acestea, după ce se încălzește puțin, observăm că începe să capete o culoare maro deschis și să elibereze un miros caracteristic delicios. S-a format caramel.
În acest moment, apariția unei reacții chimice este evidentă, deoarece se formează un compus cu o aromă diferită de cea a zahărului pur și care, în plus, are o culoare diferită, deoarece zahărul este în mod natural alb. Acest proces de formare a caramelului (sau caramelizare) este o reacție chimică în care moleculele de zaharoză ale zahărului de masă se leagă între ele, formând astfel un polimer.
10. Întărirea cleiurilor pe bază de rășini epoxidice
La fel ca emailurile catalizate, rășinile epoxidice sunt alcătuite din materiale plastice prepolimerizate, în care lanțurile polimerice sunt inițial libere una de alta. Cu toate acestea, atunci când este amestecată cu o a doua rășină care are un catalizator adecvat printre componentele sale, se declanșează o reacție de polimerizare în care lanțurile laterale ale polimerilor se întrepătrund, întărind rășina.
Acesta este principiul de funcționare al multor cleiuri foarte dure și rezistente.
Referințe
Arias Giraldo, S. și López Velasco, DM (2019). Reacții chimice ale zaharurilor simple utilizate în industria alimentară . Lampsakos. 22. 123–136. https://www.redalyc.org/journal/6139/613964509011/html/
Departamentul de Chimie Anorganică. (nd). Descompunerea catalitică a peroxidului de hidrogen . Universitatea din Alicante. https://dqino.ua.es/es/virtual-laboratory/decomposicion-catalitica-del-peroxido-de-hidrogeno.html
Gazechim Composites Iberica. (25 octombrie 2013). Rășină epoxidică . https://www.gazechim.es/noticias/actualidad/resina-epoxi/
Madsen, J. (2020, 18 februarie). Știința din spatele procesului de întărire epoxidică . experți în căldură. https://www.heatxperts.com/es/blog/post/the-science-behind-the-epoxy-curing-process.html
VelSid. (26 iulie 2014). Reacția Maillard . Gastronomie & Co. https://gastronomiaycia.republica.com/2010/03/11/reaccion-de-maillard/
greenhoney. (2019, 12 noiembrie). Miere cristalizată, mierea pură a vieții . https://www.verdemiel.es/blog/2019/11/12/miel-cristalizada-la-miel-pura-de-toda-la-vida/
