تغییرات شیمیایی زمانی اتفاق می افتد که ماده به یک ماده کاملاً متفاوت با خواص شیمیایی متفاوتی تبدیل شود. به یک تغییر شیمیایی، واکنش شیمیایی نیز گفته می شود. جالب است بدانید برخی از تغییرات شیمیایی پیچیده حتی انفجارهای مورد استفاده در آتش بازی رخ می دهد.

نمونه ای از یک تغییر شیمیایی ساده تر، سوزاندن متان است. متان جزء اصلی گاز طبیعی است که در بسیاری از اجاق های خانگی سوزانده می شود. در حین سوختن، متان با اکسیژن موجود در هوا ترکیب می شود و مواد شیمیایی کاملاً متفاوتی از جمله گازهای دی اکسید کربن و بخار آب تولید می کند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد تغییرات شیمیایی تا انتها با ما همراه باشید.

نشانه های یک واکنش شیمیایی

بر اساس تعریف موجود، یک واکنش شیمیایی زمانی رخ می دهد که یک ماده دچار تغییر شیمیایی شود. تشخیص یک تغییر شیمیایی با استفاده از نشانه های آن امکان پذیر است که شامل موارد زیر است:

انتشار گرما یا نور

اگر یک واکنش گرما یا نور ساطع کند این نشانه ای است که انرژی از واکنش آزاد شده است. یکی از نمونه های آن آتش یا جرقه است که نشانه احتراق است. از آنجایی که بسیاری از تغییرات فیزیکی شامل ایجاد گرما یا نور نیز می شوند، این شواهد قطعی و مشخصی از یک واکنش شیمیایی نیست.

تغییر در رنگ

تغییر رنگ نشانه احتمالی یک وجود یک تغییر شیمیایی است.

تشکیل گاز

هنگامی که مواد باهمدیگر واکنش می دهند و حباب یا بخار ظاهر می شود، نشانه ای از وقوع یک واکنش شیمیایی است. برای مثال واکنش جوش شیرین و سرکه در آزمایش معروف آتشفشان، به شدت با همدیگر واکنش می دهند و گاز دی اکسید کربن تولید می کنند. بنابراین با یک تغییر شیمیایی سروکار داریم.

تشکیل رسوب

رسوب محصول جامدی است که در نتیجه یک واکنش شیمیایی، بین واکنش دهنده های مایع ایجاد می شود. نمونه ای از رسوب، سولفید کادمیوم زرد است که با ترکیب محلول های آبی سولفید آمونیوم و نیترات کادمیوم تولید می شود.

دانستن این نکته مهم است که تغییرات شیمیایی ممکن است بدون اینکه هیچ یک از این شاخص ها برای ناظر اتفاقی آشکار باشد، رخ دهد. به عنوان مثال، زنگ زدن آهن باعث ایجاد گرما و تغییر رنگ می شود اما زمان زیادی طول می کشد تا تغییر آشکار شود حتی اگر این روند ادامه داشته باشد. قطعی ترین راه برای تایید یک واکنش شیمیایی، تجزیه و تحلیل ترکیبات شیمیایی واکنش دهنده ها و محصولات است.

نمونه های از تغییرات شیمیایی

الکترولیز: جداسازی آب به عناصر آن، هیدروژن و اکسیژن، با استفاده از جریان الکتریکی

اکسیداسیون: زنگ زدن فلز آهن هنگام قرار گرفتن در معرض رطوبت و اکسیژن هوا

فتوسنتز: فرآیندی که طی آن گیاهان دی اکسید کربن و آب را با استفاده از انرژی نور خورشید به گلوکز و اکسیژن تبدیل می کنند.

تشکیل نمک خوراکی: ترکیب سدیم و کلر برای تشکیل نمک خوراکی

تنفس سلولی: فرآیندی که در آن ارگانیسم ها اکسیژن و مولکول های غذا را به دی اکسید کربن و انرژی تبدیل می کنند

حرکت خودرو: احتراق بنزین و اکسیژن در موتورها برای تولید دی اکسید کربن، بخار آب و انرژی

هضم مواد غذایی: اسید کلریدریک و آنزیم های موجود در سیستم گوارشی، پروتئین ها را در معده موجودات می شکنند

باتری ها: یک سلول گالوانیکی که انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند

انواع تغییرات شیمیایی

شیمیدانان سه دسته از تغییرات شیمیایی را مورد مطالعه قرار می دهند. این موارد شامل تغییرات شیمیایی معدنی، تغییرات شیمیایی آلی و تغییرات بیوشیمیایی است.

نمونه هایی از تغییرات معدنی شامل اختلاط اسیدها و بازها، اکسیداسیون (از جمله احتراق) و واکنش های ردوکس است. تغییرات شیمیایی آلی آنهایی هستند که شامل ترکیبات آلی (حاوی کربن و هیدروژن) می شوند. به عنوان مثال می توان به پالایش نفت خام، پلیمریزاسیون، متیلاسیون و هالوژناسیون اشاره کرد.

تغییرات شیمیایی که در موجودات زنده رخ می دهد، تغییرات بیوشیمیایی نامیده می شود. این واکنش ها توسط آنزیم ها و هورمون ها کنترل می شوند. نمونه هایی از تغییرات بیوشیمیایی عبارتند از تخمیر، چرخه کربس، تثبیت نیتروژن، فتوسنتز و هضم.

آیا می توان تغییرات شیمیایی را معکوس کرد؟

از آنجایی که تغییرات شیمیایی مواد جدیدی تولید می کنند اغلب نمی توان آنها را بازگرداند. به عنوان مثال شما نمی توانید خاکستر حاصل از سوزاندن کنده ها را به چوب تبدیل کنید. برخی از تغییرات شیمیایی را می توان معکوس کرد، اما برای انجام این کار نیاز به انجام واکنش های شیمیایی دیگری نیاز است.

به عنوان مثال، برای از بین بردن تیرگی روی سکه های مسی، می توانید آنها را در سرکه قرار دهید. اسید موجود در سرکه با اکسید مس ترکیب می شود. این امر اکسید مس را به مس و اکسیژن تبدیل می کند و سکه‌ ها دوباره به رنگ اصلی خود باز می گردنند.

تغییرات شیمیایی در مقایسه تغییرات فیزیکی

در یک تغییر فیزیکی شکل یک ترکیب ممکن است تغییر کند اما هویت شیمیایی آن تغییر نخواهد کرد. به عنوان مثال، انجماد یا جوشاندن آب یک تغییر فیزیکی است. پس از ذوب شدن یا جوشاندن آب ممکن است شکل متفاوتی داشته باشد (یخ جامد یا بخار آب)، اما همچنان آب است و هنوز همان ترکیب شیمیایی را دارد.

اما یک تغییر شیمیایی زمانی اتفاق می افتد که هویت شیمیایی یک ماده تغییر کند. یک نمونه از تغییرات شیمیایی، زنگ زدن آهن است. هنگامی که یک میخ آهنی با آب تماس پیدا می کند و سپس در معرض هوا قرار می گیرد، زنگ می زند و ماده قهوه ای مایل به قرمز را تشکیل می دهد. این فرآیند، ترکیب شیمیایی ماده اصلی را تغییر می دهد و اکسید آهن را ایجاد می کند.

در حالی که برخی از تغییرات فیزیکی به راحتی قابل برگشت هستند، مانند یخ زدن مجدد آب، معکوس کردن یک تغییر شیمیایی به واکنش شیمیایی دیگری نیاز دارد. همچنین گاهی اوقات تغییرات شیمیایی غیرقابل برگشت هستند.