Tio exempel på kemiska förändringar vi upplever varje dag

Vi lever i en värld som består av ett oräkneligt antal ständigt rörliga atomer, joner och molekyler som ständigt kolliderar med varandra, vilket ger upphov till otaliga förändringar i materien. Dessa förändringar kan vara fysiska förändringar, såsom issmältning i solen eller avdunstning av lösningsmedel från torkande färg, men i många fall är det kemiska förändringar eller kemiska reaktioner.

En av de roligaste delarna av att studera kemi är att lära sig känna igen dessa förändringar som händer runt omkring oss, och lära sig att se bortom skönheten i vissa av dessa förändringar, såväl som enkelheten i andra. Det är därför vi i den här artikeln presenterar en lista med tio exempel på kemiska förändringar som sker omkring oss och som vi upplever varje (eller nästan varje) dag.

Olika typer av förändringar i materia

Innan vi kommer in på exemplen på kemiska förändringar är det viktigt att se över vad kemiska förändringar är, för att särskilja dem från de andra förändringsprocesser som också ständigt sker omkring oss.

Kom ihåg att materia kan genomgå olika typer av förändringsprocesser eller transformationer. I stort sett klassificeras dessa förändringar i fysiska förändringar, kemiska förändringar och nukleära förändringar eller transformationer.

Vad är en fysisk förändring?

Fysiska förändringar är sådana där ämnen inte genomgår någon förändring i sin grundläggande struktur. Det vill säga, de är omvandlingsprocesser där varken naturen eller grundämnessammansättningen förändras, inte heller sättet på vilket atomerna och jonerna som utgör de ämnen som finns i materien förenas eller länkas samman.

Till exempel är avdunstning av vatten en fysisk förändring eftersom både flytande vatten och gasformigt vatten förblir vatten, trots bevis på en omvandling.

Vad är en kemisk förändring?

Å andra sidan är kemiska processer eller förändringar omvandlingar där ett eller flera kemiska ämnen omvandlas till ett annat eller olika genom en förändring antingen i deras grundämnessammansättning, eller i sättet och ordningen i vilka de är kopplade till varandra. atomerna som utgör dem.

Det vill säga att kemiska förändringar består av en process där atomerna i en eller flera kemiska ämnen, kallade reaktanter, demonteras och omkonfigureras för att producera en eller flera olika kemiska ämnen, så kallade produkter.

Kemiska förändringar är lätta att känna igen då de innebär att ett eller flera ämnen försvinner och att en eller flera olika kemiska ämnen uppstår. Dessa kan ha radikalt olika egenskaper och egenskaper från de ursprungliga ämnena, vilket gör dem, i vissa fall, mycket lätta att känna igen. Till exempel producerar många kemiska reaktioner drastiska färgförändringar, det plötsliga frigörandet av stora mängder energi i form av värme, ljus eller bådadera, eller kan till och med märkas av uppkomsten av imponerande kristaller i olika färger som till synes från ingenstans.

Vad är en kärnkraftsförändring?

På sista plats har vi nukleära förändringar. Kärnreaktioner är mycket mindre frekventa än fysiska och kemiska förändringar, men de är också av stor betydelse. De består av processer där en atoms kärna förändras för att producera en eller flera nya atomer. Detta är den typ av reaktioner som sker i kärnkraftverk, vid explosionen av en atombomb eller i kärnan av stjärnor.

Nu när vi har kommit ihåg vad kemiska förändringar är och vet hur man kan skilja dem från de andra två typerna av förändringar som materia kan genomgå, låt oss titta på några specifika exempel på kemiska förändringar som ständigt händer runt omkring oss.

1. Mjölkskärning

De flesta av oss har fått den obehagliga överraskningen att mjölken som fanns i kylen har blivit dålig. Det märker vi omedelbart när vi observerar att det som från början såg ut att vara en homogen vit blandning nu har separerats i två tydligt urskiljbara faser, varav en är mer fast och flyter på en vattenfas.

Denna process beror på verkan av bakterier som vid tillväxt och reproduktion utför en serie biokemiska reaktioner som försurar mjölken. Men trots det faktum att biokemiska reaktioner i själva verket är en uppsättning kemiska reaktioner av olika typer, sker reaktionen som vi ser med blotta ögat mellan de hydroniumjoner som är ansvariga för surheten (H 3 O + -joner) _och ^proteiner i mjölk som ursprungligen löstes i vattnet.

Genom att sänka mjölkens pH (eller öka dess surhet, vilket är samma sak), reagerar överskottet av hydroniumjoner med proteinerna och överför protoner till proteinmolekylerna genom en syra-basreaktion. Det protonerade proteinet blir mindre lösligt och fälls slutligen ut till fast tillstånd och separeras från vattnet.

2. Eliminering av vattnets hårdhet med jonbytarhartser

^{Vatten som har en relativt hög koncentration av kalcium (Ca 2+} ) och magnesium (Mg ^2` ) joner kallas hårt vatten . Hårt vatten kan ge många problem till hemmet, inklusive utfällning av kalcium och magnesiumkarbonat i rören som långsamt täpper igen dem till en punkt där inget mer vatten kan passera igenom. De bildar också olösliga salter med tvålmolekyler, vilket hindrar den från att verka genom att ta bort orenheter när vi tvättar eller badar.

På platser där vattnet är hårt installeras ofta speciella filter som tar bort dessa joner från vattnet och effektivt ”mjukar upp” det. Till skillnad från ett konventionellt filter, som är ett poröst material som inte tillåter partiklar av en viss storlek att passera igenom, är filter för att eliminera vattnets hårdhet faktiskt gjorda av två speciella hartser som kallas jonbytarhartser. Dessa hartser reagerar genom kemiska reaktioner.

Det första hartset byter ut de nämnda katjonerna (Ca ²⁺ och Mg ²⁺ ) mot protoner genom en kemisk undanträngningsreaktion som följande:

Där M ²⁺ representerar någon av de två katjonerna. Under tiden, för att förhindra att vattnet blir surt, byter ett annat harts ut anjonerna som fungerar som motjoner mot kalcium och magnesium mot hydroxidjoner:

Hydroxidjonerna som frigörs på anjonbytarhartset neutraliserar sedan protonerna som frigörs från katjonbytarhartset genom en annan kemisk reaktion:

3. Blekning av färger i solen

Om vi ​​går en kort promenad genom någon stad eller stad och tittar på de många annonserna och banderollerna som är utspridda på varje sida av vägen, kommer vi att märka att de nya skyltarna har intensiva och livfulla färger medan de som har exponerats för solen under längre, vind och regn har redan tappat det mesta av sin färg. Faktum är att de första färgerna som bleknar vanligtvis är blå och gröna toner, vilket lämnar röda och gula toner, vilket är anledningen till att många gamla tryck som exponeras för solen ser gulaktiga eller orange ut.

I vissa fall beror detta på vittring och erosion av vind och regn, men i de flesta fall beror missfärgningen på den kemiska nedbrytningen av pigment, särskilt blå och gröna nyanser, genom inverkan av solens ultravioletta strålar.

4. Bildandet av skum vid tillsats av väteperoxid till ett sår

Väteperoxid är en vattenlösning som innehåller cirka 10 % till 30 % väteperoxid (H ₂ O ₂ ). Denna förening sönderdelas spontant till syrgas och vatten genom en disproportionering eller dismutation kemisk reaktion:

Denna reaktion är mycket långsam i en flaska väteperoxid för antiseptisk användning som den vi vanligtvis har i ett första hjälpen-kit. Men cellerna i vårt blod och i de flesta eukaryoter har organeller där det finns enzymer som är specialiserade på att katalytiskt sönderdela väteperoxid. När vi alltså tillsätter väteperoxid i ett öppet sår bryter det snabbt ner väteperoxiden och frigör syrgas som producerar bubblorna som bildar skummet vi ser.

5. Kristallisering av plast som exponeras för solen

Solljus och dess ultravioletta strålar kan katalysera ett stort antal olika kemiska reaktioner. En av dem är nedbrytningen av polymerkedjorna som bildar strukturen av plast. Som en följd av detta slutar de flesta plastföremål som vi lämnar i solen under lång tid med att förlora sina plastegenskaper och förvandlas till ett styvt och sprött material, som liknar en uppsättning kompakterade kristaller.

Denna process, som ofta förknippas med kristallisation, är en kemisk förändring eftersom den förändrar den kemiska sammansättningen och kopplingen mellan atomerna som utgör de långa polymermolekylerna.

6. Färgförändringen på maten vid stekning eller stekning

Få saker är godare än den trubbiga och karamelliserade smak som bildas på ytan av kött och grönsaker när man grillar, steker eller steker. Som allt annat i köket sker denna karamelliseringsprocess tack vare en rad olika kemiska processer. I det här fallet handlar det om en mycket komplex uppsättning kemiska reaktioner som kallas Maillard-reaktioner.

Dessa är reaktioner som uppstår mellan sockerarter i mat och aminosyrarester i proteiner. Dessa kallas ofta Maillard-reaktioner, även om dessa tekniskt sett är glykosylerings- eller glykosyleringsreaktioner som liknar de som vanligtvis förekommer i levande celler, men utan inblandning av enzymkatalysatorer. Istället drivs Maillard-reaktioner av värme.

7. Kristallisering av honung

Honung är en högkoncentrerad lösning av olika sockerarter i vatten. Trots sin höga koncentration förblir alla lösta ämnen vanligtvis lösta. Men om vi lämnar en flaska honung ostörd under en längre tid, kommer vi med största sannolikhet att observera att antingen små sockerkristaller börjar dyka upp på botten, eller så utlöses en fullständig kristallisering av all honung, vilket allt slutar med att bli ett enda till synes fast block.

Denna kristallisationsprocess anses ofta vara en kemisk förändring. Det kan dock lätt vändas genom att värma honungen något, vilket ökar lösligheten av de sockerarter som finns och de löses upp igen.

8. Härdning av katalyserad emalj

Det finns ett brett utbud av olika färger och emaljer på marknaden, som var och en har sin speciella tillämpning. Men när vi letar efter en stark, glansig och mycket motståndskraftig finish väljer vi nästan alltid någon typ av katalyserad emalj. Dessa emaljer är inget annat än plasthartser bildade av långa polymerer som har sidokedjor som kan sammanfoga varandra genom kemiska reaktioner. När dessa reaktioner inträffar bildas ett nätverk av sammankopplade molekyler som är extremt starkt.

Dessa reaktioner kräver emellertid att en katalysator agerar, annars skulle glasyren stelna i burken och inte kunna appliceras på ytan. Denna katalysator köps tillsammans med emaljen och blandas med den i lämplig proportion beroende på mängden emalj som du vill förbereda.

Så nästa gång du ser någon målare eller till och med en manikyr, blandar ett nagellack med en liten mängd av ett genomskinligt, färglöst ämne och sedan applicerar nagellacket på vilken yta som helst, låt oss komma ihåg att vi är på väg att se en katalyserad kemikalie reaktion av tvärbindningsbildning mellan polymera hartser.

9. Karamelliseringen av socker

Genom att värma socker i en kastrull med en liten mängd vatten kan vi se att sockret först smälter och blir en vätska. Men vid uppvärmning lite mer märker vi att den börjar bli ljusbrun och släpper ut en läcker karakteristisk lukt. Karamell har bildats.

Vid denna tidpunkt är förekomsten av en kemisk reaktion uppenbar, eftersom en förening med en annan arom än den av rent socker bildas, och som dessutom har en annan färg, eftersom socker är naturligt vitt. Denna process av karamellbildning (eller karamellisering), är en kemisk reaktion där sackarosmolekylerna av bordssocker länkar samman med varandra och bildar på så sätt en polymer.

10. Härdning av lim baserade på epoxihartser

Liksom katalyserade emaljer är epoxihartser uppbyggda av förpolymeriserade plaster där polymerkedjorna initialt är fria från varandra. Men när det blandas med ett andra harts som har en lämplig katalysator bland sina komponenter, utlöses en polymerisationsreaktion där sidokedjorna i polymererna flätas samman och härdar hartset.

Detta är funktionsprincipen för många mycket hårda och resistenta lim.

Referenser

Arias Giraldo, S., & López Velasco, DM (2019). Kemiska reaktioner av enkla sockerarter som används i livsmedelsindustrin . Lampsakos. 22. 123–136. https://www.redalyc.org/journal/6139/613964509011/html/

Institutionen för oorganisk kemi. (nd). Katalytisk nedbrytning av väteperoxid . Universitetet i Alicante. https://dqino.ua.es/es/virtual-laboratory/decomposicion-catalitica-del-peroxido-de-hidrogeno.html

Gazechim Composites Iberica. (2013, 25 oktober). Epoxiharts . https://www.gazechim.es/noticias/actualidad/resina-epoxi/

Madsen, J. (2020, 18 februari). Vetenskapen bakom epoxihärdningsprocessen . värmeexperter. https://www.heatxperts.com/es/blog/post/the-science-behind-the-epoxy-curing-process.html

VelSid. (2014, 26 juli). Maillard reaktion . Gastronomi & Co. https://gastronomiaycia.republica.com/2010/03/11/reaccion-de-maillard/

grönhonung. (2019, 12 november). Kristalliserad honung, livets rena honung . https://www.verdemiel.es/blog/2019/11/12/miel-cristalisada-la-miel-pura-de-toda-la-vida/