BIẾN ĐỔI HÓA HỌC: ĐẶC ĐIỂM, VÍ DỤ, LOẠI - HÓA HỌC - 2024

Các thay đổi hóa học là những thay đổi xảy ra trong các chất hoặc vật chất từ ​​các phản ứng hóa học. Chúng có đặc điểm là không thể đảo ngược, vì chúng liên quan đến việc hình thành các liên kết mới cần năng lượng hoặc các phản ứng khác để đảo ngược tác dụng của chúng.

Ví dụ, sự sống và hóa sinh của nó được tạo thành từ những thay đổi hóa học liên tục cho thấy vô số phản ứng xảy ra bên trong chúng sinh. Kết quả là sự sinh trưởng, phát triển và già đi của các mô thực vật và động vật; Như đã biết, về mặt khoa học và nhiệt động học, nó là một quá trình không thể đảo ngược.

Sự thay đổi màu sắc của lá trong mùa thu là một ví dụ về sự thay đổi hóa học. Nguồn: Jake Colvin - Pexels.

Đó là lý do tại sao ở các sinh vật sống, từ động vật không xương sống đến động vật có xương sống, chúng ta tìm thấy những thay đổi hóa học ngay cả khi chúng tiêu thụ thức ăn, vì chúng sử dụng các phản ứng enzym để phân hủy chúng và tận dụng năng lượng và vật liệu hóa học mà chúng chiết xuất từ ​​chúng.

Làm thế nào để nhận ra các biến đổi hóa học?

Ví dụ về sự thay đổi hóa học

Một trong những đặc điểm chính để nhận biết chúng trong tự nhiên là quan sát xem có sự thay đổi màu sắc hay mùi đặc biệt được tạo ra hay không. Như vậy, vào các mùa trong năm, người ta đánh giá được cây cối dần dần chuyển màu lá như thế nào; trong chúng, chất diệp lục và các sắc tố tự nhiên của nó trải qua các phản ứng hóa học.

Màu đỏ của lá vào mùa thu là một ví dụ rất rõ ràng về sự thay đổi hóa học. Kết nối điều này với sự sống, bạch tuộc và tắc kè hoa tự ngụy trang nhờ một loạt phản ứng hóa học liên quan đến các tế bào của da chúng; nhưng không giống như lá, chúng có thể đảo ngược sự thay đổi màu sắc thông qua các phản ứng khác "vô hiệu hóa" ngụy trang.

Tuy nhiên, những màu sắc khác nhau của bầu trời và những đám mây không phải là sản phẩm của những thay đổi hóa học mà là vật lý: hiện tượng tán xạ Raleigh. Trong khi đó, việc làm trắng quần áo và tẩy sạch các vết bẩn của chúng cũng như nhuộm quần áo bằng thuốc nhuộm là những thay đổi hóa học.

nét đặc trưng

Người ta đã đề cập rằng sự thay đổi về màu sắc và mùi là hai trong số những đặc điểm chính cho thấy sự thay đổi hóa học đã xảy ra và do đó, một hiện tượng đã xảy ra liên quan đến một hoặc nhiều phản ứng hóa học.

Tiếp theo, các đặc điểm quan trọng khác cho phép chúng ta phát hiện trực tiếp bằng các giác quan sẽ được giải quyết. Càng có nhiều đặc điểm có thể nhận biết được, càng có nhiều khả năng chúng ta đang đối mặt với sự thay đổi hóa học chứ không phải vật lý.

Thay đổi nhiệt độ hoặc giải phóng ánh sáng

Sự thay đổi hóa học đi kèm với sự tăng (phản ứng tỏa nhiệt) hoặc giảm (phản ứng thu nhiệt) nhiệt độ; nghĩa là, nếu nhiệt được tạo ra, hoặc nếu ngược lại, tương ứng với cảm giác lạnh. Ngoài ra, đôi khi sự tỏa nhiệt xảy ra song song với sự xuất hiện của ánh sáng.

Hình thành khí

Sự hình thành các chất khí liên quan trực tiếp đến sự thay đổi của mùi. Nếu khí hình thành trong môi trường lỏng, sẽ quan sát thấy sủi bọt, dấu hiệu của sự thay đổi hóa học.

Điều này là do thực tế là có các phân tử có áp suất hơi cao dễ bị không khí mang đi hoặc giải phóng các phân tử nhỏ, chẳng hạn như CO ₂ , H ₂ S, CH ₄ , O ₂ , v.v., là sản phẩm cuối cùng của phản ứng nhất định.

Hình thành kết tủa

Nếu các phản ứng xảy ra trong môi trường lỏng và bắt đầu quan sát thấy sự hình thành kết tủa, bất kể màu sắc hoặc kết cấu của nó, thì một sự thay đổi hóa học được cho là đã xảy ra. Tương tự như vậy, nó có thể là trường hợp hai khí trộn lẫn và tạo thành tro hoặc muối.

Không thể đảo ngược

Mặc dù đúng là có những phản ứng thuận nghịch có khả năng thiết lập trạng thái cân bằng, nhưng những thay đổi được tạo ra với các đặc điểm được mô tả cho đến nay là không thể đảo ngược; Họ cần các phản ứng hoặc năng lượng khác dưới bất kỳ hình thức nào để can thiệp để tác động của chúng bị đảo ngược. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, thực tế là không thể.

Sự không thể đảo ngược này được quan sát thấy trong sự thay đổi của thành phần hoặc trong sự suy giảm chất lượng. Ví dụ, một cái cây cháy trong ngọn lửa và kết thúc thành tro tàn, có thành phần cuối cùng khác với thành phần của cây, sẽ không thể đảo ngược sự thay đổi hóa học đã xảy ra bằng bất kỳ cách nào; Trừ khi thời gian có thể quay ngược lại

Các loại

Bản thân những thay đổi hóa học không phụ thuộc vào bất kỳ phân loại nào: chúng được nhận biết bằng các giác quan của chúng ta và có thể suy ra hoặc kiểm tra loại phản ứng hóa học nào đang diễn ra. Vì vậy, những thay đổi như vậy là do một nhóm các phản ứng vô cơ, hữu cơ hoặc sinh hóa.

Khi nói về "sự thay đổi" vô cơ, người ta nói rằng không có hợp chất xương cacbon nào tham gia, mà là tất cả các phức kim loại chuyển tiếp; oxit, sunfua, hiđrua, nitrit, halogen, trong số các hợp chất khác.

Trong khi đó, trong các thay đổi hữu cơ và sinh hóa, các hợp chất cacbon tham gia, với sự khác biệt mà chất trước thường xảy ra bên ngoài sinh vật (ngoại trừ các phản ứng do thuốc thực hiện) và chất thứ hai bên trong chúng (liên quan đến enzym , trao đổi chất, phân tử sinh học).

Ví dụ

Ố vàng giấy tờ

Các nếp gấp giấy ngả sang màu vàng theo thời gian. Nguồn: makamuki0 qua Pixabay.

Giấy tờ theo thời gian mất đi độ trắng chuyển sang màu vàng hoặc nâu. Quá trình này là do quá trình oxy hóa các polyme của nó, đặc biệt là lignin, cùng với xenlulo kết hợp các nguyên tử oxy làm suy yếu các tương tác giữa các phân tử của chúng.

bắn pháo hoa

Pháo hoa đại diện cho một phản ứng cháy, trong đó hỗn hợp các chất đẩy, kali nitrat, cacbon và lưu huỳnh cháy trong khi kích thích điện tử các muối kim loại tạo màu cho vụ nổ.

Sâu răng

Sâu răng tạo ra sự thay đổi màu sắc trên răng do quá trình khử khoáng của chúng, gây ra bởi các axit sinh ra khi vi sinh vật tiêu hóa đường sucrose từ thức ăn. Men răng, bao gồm một ma trận khoáng chất canxi phốt phát, mất đi các ion của nó khi tính axit tăng lên và quá trình hình thành sâu răng.

Tảo phát triển

Lớp tảo và vi sinh vật phát triển trong hồ đôi khi có thể trở nên dính. Nguồn: Michael Meiters (https://www.flickr.com/photos/psychofreakx3/5963134909)

Sự phú dưỡng của các hồ khuyến khích sự phát triển của tảo, chúng bao phủ bề mặt của chúng bằng màu xanh lá cây do sự thay đổi các đặc tính hóa học của nước; thay đổi mà cuối cùng có thể nhìn thấy và tiêu cực đối với động vật thủy sinh.

Sự hòa tan của Alka-Seltzer

Alka-Seltzer khi hòa tan trong nước bắt đầu giải phóng bọt khí chứng tỏ chúng đang sủi bọt. Các khí là do CO ₂ được tạo ra bởi sự hòa tan của NaHCO ₃ , cùng với axit xitric và axetylsalixylic có trong viên nén.

Sâu bệnh trên cơ thể

Khi chúng ta đổ mồ hôi, sớm muộn gì chúng ta cũng cảm nhận được mùi khó chịu ở dưới cánh tay, trên da hoặc trên bàn chân. Những mùi hôi này là do các phân tử hữu cơ dễ bay hơi được tổng hợp bởi vi sinh vật, và cho thấy rằng một sự thay đổi hóa học đã xảy ra.

Sự tàn tạ

Sự phân hủy hữu cơ của sinh vật hoặc thực phẩm là những thay đổi hóa học liên quan đến một loạt các phản ứng phức tạp. Mùi hôi kèm theo sự thay đổi về thành phần, cũng như màu sắc. Ví dụ, sự thối rữa của trái cây như chuối và bơ cho thấy tất cả các đặc điểm này.

Coke và bạc hà

Hỗn hợp than cốc và bạc hà phun trào như núi lửa soda. Nguồn: Michael Murphy

Mặc dù đây chính thức là một phản ứng vật lý, không phá vỡ các liên kết hóa học nhưng với sự tham gia liên tiếp của trạng thái cân bằng giữa các loại H ₂ CO ₃ và CO ₂ , sự phun trào của coca-cola-bạc hà có thể được lấy làm tham chiếu để phát hiện các vụ nổ khác xảy ra. có thể hoàn toàn là hóa chất.

Bạc hà cung cấp các vị trí tạo mầm cho các bong bóng nhỏ của CO _{2 hình thành} , chúng hấp thụ một số CO ₂ hòa tan bằng cách can thiệp vào các tương tác của nó với các phân tử nước. Do đó, CO ₂ hòa tan tập trung thành nhiều bong bóng nhỏ, chống lại sự gia tăng sức căng bề mặt của nước do đường và các hợp chất khác gây ra.

Kết quả là bọt khí CO ₂ thoát ra kéo theo nước không muốn “giải phóng” chúng. Điều này làm xuất hiện bọt đặc trưng của những nốt ban bạc hà này, như trong hình trên.

Vụ nổ

Vụ nổ thường là phản ứng cháy rất mạnh, từ đó khói, ánh sáng và nhiệt được giải phóng. Bất cứ nơi nào một vụ nổ xảy ra, bạn đang phải đối mặt với sự thay đổi hóa học.

Cháy rừng

Về cơ bản, gỗ được làm từ xenlulo và lignin, cả hai đều là polyme hữu cơ. Các nguyên tử cacbon của nó phản ứng mạnh mẽ với oxy trong không khí, tạo ra CO và CO ₂ , tùy thuộc vào mức độ hoàn thành quá trình đốt cháy và mức độ oxy hóa.

Đây là một sự thay đổi hóa học vì các polyme trong gỗ không thể trở lại trạng thái ban đầu, ngoài việc tỏa nhiệt, ánh sáng và khói.

Tắm nắng

Một sự thay đổi hóa học được phản ánh trong sắc thái của những người tận hưởng một ngày ở bãi biển. Nguồn: Pxhere.

Da của chúng ta bị đỏ hoặc rám nắng khi dưới ánh nắng gay gắt cho thấy có sự thay đổi thành phần của nó do phản ứng của hắc tố có trong tế bào bị oxy hóa và phân hủy.

Nước ép bắp cải đỏ

Ống nghiệm có chất chỉ thị là bắp cải tím. Nguồn: Indikator-Blaukraut.JPG: Công việc siêu sáng tạo: Haltopub

Bắt đầu từ nước ép của bắp cải tím, một thí nghiệm có thể được thiết lập để hiển thị sự thay đổi màu sắc như một hàm của pH. Nó dễ dàng tái tạo trong bất kỳ phòng thí nghiệm hoặc nhà bếp nào.

Nếu nước trái cây này được cho vào các ống nghiệm khác nhau, chúng được dán nhãn, và các chất khác nhau được thêm vào chúng, từ có tính axit (giấm) đến kiềm (chất tẩy rửa), sẽ có một loạt màu sắc (hình trên).

Điều này là do nước ép bắp cải tím chứa các chất chỉ thị axit-bazơ tự nhiên, phản ứng với sự thay đổi của độ pH. Dung dịch càng axit thì màu đỏ càng xuất hiện; và nếu ngược lại, nó rất cơ bản, nó sẽ chuyển sang màu hơi vàng.

Nấu một quả trứng

Khi một quả trứng được chiên hoặc nấu chín, chúng ta để nhiệt làm biến tính các protein của nó, phá vỡ các liên kết và hình thành những quả trứng khác trong khi mất đi cấu trúc ban đầu.

Phai màu da

Màu da có thể bị phai do tác động của oxy trong không khí và bức xạ tia cực tím, khiến liên kết hóa học giữa thuốc nhuộm và chất hữu cơ bị phá vỡ.

Nướng

Sự thay đổi màu sắc được quan sát thấy trong bánh mì và đồ ngọt, cũng như sự gia tăng thể tích rõ ràng của chúng so với bột nhào thô, là dấu hiệu của những thay đổi hóa học khác nhau.

Thứ nhất, vì sự nổi lên của men và bột nở; và thứ hai, bằng phản ứng Maillard, trong đó protein và đường phản ứng với nhau để biến hỗn hợp có màu vàng.

Ăn mòn

Kim loại bị gỉ, vì vậy chúng mất đi độ sáng bóng, sẫm màu và bắt đầu bị ăn mòn khi các lớp oxit hình thành không còn có thể bám dính hoặc liên kết với nội thất kim loại. Ăn mòn tiêu biểu nhất là của sắt, do màu nâu đặc trưng của oxit của nó.

Pin

Trong pin hoặc tế bào, các phản ứng hóa học xảy ra tạo ra điện, dòng điện chạy qua mạch bên ngoài và kích hoạt các thiết bị của chúng. Về bản chất, cực dương mất các điện tử (quá trình oxy hóa), các điện tử này kích hoạt thiết bị (điều khiển từ xa, điện thoại, đồng hồ, con trỏ, v.v.), và sau đó kết thúc ở cực âm (khử).

Máu muỗi

Nếu bị muỗi đốt và chúng ta giết chúng ngay lập tức hoặc trong vòng vài phút, chúng ta sẽ nhận thấy máu có màu đỏ nhạt. Trong khi đó, nếu một vài giờ trôi qua và chúng ta giết cùng một con muỗi này, chúng ta sẽ thấy máu có màu sẫm, thậm chí nó sẽ có tông màu nâu.

Sự thay đổi màu sắc này cho thấy máu đã trải qua các phản ứng hóa học trong cơ thể muỗi.

Đồng hồ iốt

Phản ứng đồng hồ iốt là một trong những phản ứng tiêu biểu nhất của sự thay đổi hóa học. Nguồn: Daniel J. Lulu

Một trong những thay đổi hóa học ấn tượng nhất được nhìn thấy trong phản ứng đồng hồ iốt nổi tiếng. Nó được gọi như vậy vì tốc độ của nó có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi nồng độ của các chất phản ứng. Phản ứng kết thúc khi một màu xanh đậm, rất đậm xuất hiện, trái ngược hẳn với độ trong suốt ban đầu quan sát được.

Màu này (hình trên) là do tương tác giữa tinh bột và anion phức I ₃ ^- . Một trong những phiên bản của nó bắt đầu từ iodat, IO ₃ ^- và bisulfit, HSO ₃ ^- :

IO ₃ ^- + 3HSO ₃ ^- → I ^- + 3HSO ₄ ^-

I ^- phản ứng với IO ₃ ^- từ môi trường để tạo ra iốt:

IO ₃ ^- + 5I ^- + 6H ⁺ → 3I ₂ + 3H ₂ O

Và điều này lần lượt phản ứng với nhiều bisulfit hơn:

I ₂ + HSO ₃ ^- + H ₂ O → 2I ^- + HSO ₄ ^- + 2H ⁺

Khi HSO ₃ ^- kết thúc , phản ứng thứ hai sẽ chiếm ưu thế cho đến khi có lượng dư I ₂ , sẽ liên kết với I ^- để tạo thành I ₃ ^- . Và cuối cùng, I ₃ ^{- sẽ} tương tác với các phân tử tinh bột làm tối dung dịch.

Dán voi

Thí nghiệm dán con voi. Nguồn: Ferbr1 qua Wikipedia.

Một lần nữa, và cuối cùng, một phản ứng hóa học cụ thể được đặt tên nhưng với những thay đổi quá rõ ràng nên không thể bỏ qua: kem đánh răng voi (ảnh trên). Trong một số video nhất định, lượng bọt nhiều đến mức bạn có thể ngoáy miệng voi theo đúng nghĩa đen.

Phản ứng này dựa trên sự phân hủy xúc tác của hydrogen peroxide, H ₂ O ₂ (hydrogen peroxide), với các ion iodide, I ^- , từ các muối hòa tan như NaI hoặc KI. Phản ứng đầu tiên xảy ra theo phương trình hóa học sau:

H ₂ O ₂ + I ^- → H ₂ O + IO ^-

IO ^- loài sau đó phản ứng với H ₂ O ₂ trong phản ứng thứ hai:

IO ^- + H ₂ O ₂ → H ₂ O + O ₂ + I ^-

Nơi chất xúc tác I được tái sinh ^- (không tiêu thụ).

Lưu ý rằng các sản phẩm cuối cùng là H ₂ O và O ₂ . Nếu chất tẩy rửa và chất tạo màu được thêm vào hỗn hợp phản ứng, nước cùng với oxy sẽ sủi bọt mạnh, sẽ trào qua bình chứa và bắn lên trên, ngược lại với trọng lực.

Ghi giấy

Khi đốt giấy, khí cacbonic, hơi nước và tro được tạo ra. Ba chất này khác chất thứ nhất về mặt hoá học nên là chất biến đổi hoá học.

Quá trình oxy hóa táo

Khi một quả táo được cắt nhỏ và để ngoài trời, nó sẽ chuyển từ màu ngà sang màu nâu hoặc màu đất son. Đây được gọi là quá trình oxy hóa.

Thối thực phẩm

Khi thực phẩm hư hỏng, một sự thay đổi hóa học xảy ra. Ví dụ, trứng thối sẽ trải qua quá trình phân hủy khiến chúng thay đổi màu sắc và mùi.

Sản xuất sữa chua

Sữa chua là kết quả của sự thay đổi hóa học liên quan đến sữa và một số vi khuẩn, chẳng hạn như Streptococcus thermophilus và Lactobacilli bulgaricus.

Mở chai sâm panh

Khi bạn mở một chai rượu sâm banh hoặc một loại nước ngọt, bạn nhận thấy một sủi bọt. Sủi bọt này có nghĩa là axit cacbonic trong đồ uống đã bị phân hủy, giải phóng khí cacbonic.

Sản xuất rượu

Việc tạo ra rượu vang từ nho là một quá trình lên men. Đây là một ví dụ về phản ứng hóa học kỵ khí, trong đó đường được chuyển hóa thành rượu etylic và carbon dioxide.

Người giới thiệu

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 08 tháng 10 năm 2019). Định nghĩa Biến đổi Hóa học trong Hóa học. Phục hồi từ: thinkco.com
3. Wikipedia. (2019). Thay đổi hóa học. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
4. Mandeep Sohal. (Ngày 29 tháng 9 năm 2019). Thay đổi hóa học vs. Thay đổi vật lý. Hóa học LibreTexts. Được khôi phục từ: chem.libretexts.org
5. Nathan Crawford. (2019). Thay đổi hóa học là gì? - Thuộc tính, Loại & Ví dụ Video. Học. Phục hồi từ: study.com
6. HowStuffWorks. (2019). Tại sao báo chuyển sang màu vàng theo thời gian? Khôi phục từ: science.howstuffworks.com
7. Bạn thân Khoa học. (Ngày 14 tháng 6 năm 2012). Khoa học Thúc đẩy: Làm bùng nổ Chế độ ăn kiêng với Mentos. Phục hồi từ: Scientificamerican.com
8. Quimitube. (2014). Kinh nghiệm trong phòng thí nghiệm: Đồng hồ i-ốt. Được khôi phục từ: quimitube.com