تغییر شیمیایی چیست؟ – به زبان ساده + تعریف، مثال و نشانه ها
بسیاری از مواد موجود در دنیا میتوانند دچار تغییر شود. این تغییرات میتوانند از نوع تغییر فیزیکی یا تغییر شیمیایی باشند. تغییر شیمیایی معمولا قابل برگشت نیست و باعث تغییر ساختار ماده و مولکول میشود. در صورتی که تغییر فیزیکی قابل برگشت است و ساختار ماده را تغییر نمیدهد. وقتی یک ماده دچار تغییر شیمیایی میشود یک سری از خواص آن تغییر میکند که با مشاهده آنها میتوانیم به وجود یک تغییر شیمیایی پیببریم. خواصی که ممکن است در اثر تغییر شیمیایی دچار تغییر شوند مواردی مانند دما، رنگ، بو، تشکیل رسوب یا آزاد شدن گاز طی فرایند هستند. به این دلیل که تغییر شیمیایی فرایندی است که در آن خواص مواد تغییر میکند، به آن واکنش شیمیایی نیز گفته میشود. در این مطلب از مجله فرادرس بررسی میکنیم تغییر شیمیایی چیست، چه ویژگیهایی دارد و روش شناسایی تغییر شیمیایی چیست.
در ابتدای این مطلب میآموزیم تغییر شیمیایی چیست و ویژگیهای آن را بررسی میکنیم. سپس میآموزیم چگونه میتوان یک تغییر شیمیایی را تشخیص داد. تغییرات فیزیکی نیز مانند تغییرهای شیمیایی از ویژگیهای خاص خود برخوردارند و گاهی تشخیص تفاوت تغییر شیمیایی و تغییر فیزیکی مشکل است. در همین راستا، تفاوتهای تغییر فیزیکی و شیمیایی را بررسی میکنیم. تغییرهای شیمیایی و فیزیکی به ترتیب شامل تغییر خواص شیمیایی و تغییر خواص فیزیکی هستند که این خواص را در ادامه متن بررسی میکنیم. تغییرهای شیمیایی انواع مختلفی دارند که این انواع در این متن توضیح داده شدهاند.
سپس واکنشهای شیمیایی را که همواره همراه تغییر شیمیایی رخ میدهند، توضیح میدهیم. در انتها کاربردهای مهم تغییر شیمیایی و استفادههایی که از این مفهوم مهم میشود، توضیح میدهیم. در انتهای متن به بررسی پرچالشترین سوال این موضوع یعنی بررسی حل شدن نمک در آب میپردازیم. با مطالعه این متن تا انتها، با تعاریف و مفاهیم مربوط به این مسئله مهم و کاربردی در علم شیمی آشنا شوید.
تغییر شیمیایی چیست؟
همانطور که اشاره شد تغییر شیمیایی زمانی اتفاق میافتد که ساختار و ترکیب ماده دچار تغییر شده باشد. این تغییر نیاز به شکستن پیوندهای شیمیایی ماده و تشکیل پیوندهای جدید دارد. این فرایند باعث میشود ترتیب قرارگیری اتمها در ساختار مولکولی ماده تغییر کند در نتیجه ماده به وجود آمده پس از تغییر شیمیایی یک ماده جدید محسوب میشود و نوع ماده و ویژگیهای آن با ماده اولیه متفاوت خواهد بود. مواد جدید به راحتی نمیتوانند به شکل اولیه خود بازگردند. این پیوندهای دستخوش تغییر شده از نوع بین اتمی هستند و میتوانند از نوع کووالانسی یا یونی باشند. در بیشتر تغییرهای شیمیایی تنها راه برگرداندن ماده تولید شده به شکل اولیه آن، انجام یک رشته تغییر شیمیایی جدید روی فراورده است.
تغییرهای شیمیایی بخش جدانشدنی و مهمی از تکنولوژی، فرهنگ و نوع زندگی موجودات هستند. سوختن سوختهای مختلف، زنگ زدن آهن، ساخت شیشه، سوختن شمع، ساخت ظروف و ساخت پنیر از نمونههای وجود تغییر شیمیایی در زندگی روزمره انسانها هستند. برای مثال سوختن شمع یک تغییر شیمیایی است. پارافین شمع با اکسیژن هوا ترکیب شده و میسوزد و انرژی را به صورت گرما و نور آزاد میکند. همچنین بخار آب و کربن دی اکسید نیز از این فرایند به شکل گاز آزاد میشوند.
ویژگیهای تغییر شیمیایی چیست؟
برای فهم این موضوع که تغییر شیمیایی چیست باید به این نکته توجه کنیم که تغییر شیمیایی چند ویژگی مهم دارد که در ادامه به آنها اشاره کردهایم.
- در تغییر شیمیایی، مواد اولیه واکنش دهنده و فراوردهها از لحاظ ترکیب شیمیایی با یکدیگر تفاوت دارند.
- در تغییر شیمیایی شاهد تغییر در فراوردهها خواهیم بود. این تغییر میتواند آزاد شدن انرژی به صورت نور، گرما یا صدا باشد. همچنین تغییر در رنگ، بو، شکل و ظاهر مواد و تشکیل رسوب نیز از ویژگیهای تغییر شیمیایی است.
- تغییر شیمیایی قابل بازگشت نیست و نمیتوان فراورده یک تغییر شیمیایی را به حالت اولیه برگرداند مگر اینکه فراوردهها را دوباره تحت اثر واکنشهای شیمیایی دیگر تغییر دهیم.
یادگیری شیمی پایه هشتم با فرادرس
تغییرات شیمیایی و فیزیکی پایه فهم اصول واکنشهای شیمیایی متفاوت در فرایندهای آزمایشگاهی و طبیعی زندگی انسان هستند. برای فهم این موضوع که تغییرات فیزیکی و تغییر شیمیایی چیست ابتدا باید با مفاهیمی مانند اتم، عنصر، مولکول، پیوند شیمیایی کووالانسی و یونی، انحلال پذیری و غیره آشنا شوید. برای فهم و یادگیری این مفاهیم پیشنهاد میکنیم به مجموعه فیلم آموزش دروس پایه هشتم خصوصا آموزش علوم تجربی پایه هشتم، بخش شیمی مراجعه کنید که با زبانی ساده ولی کاربردی به آموزش این مطالب میپردازد.
همچنین با مراجعه به فیلمهای آموزشی فرادرس که لینک آنها در ادامه آورده شده است، میتوانید به آموزشهای بیشتری در زمینه تغییر فیزیکی و شیمیایی دسترسی داشته باشید.
- فیلم آموزش آشنایی با انواع تغییرات شیمیایی
- فیلم آموزش علوم تجربی پایه هشتم بخش شیمی
- فیلم آموزش مهندسی واکنشهای شیمیایی سینتیک و طراحی راکتور
تشخیص تغییر شیمیایی
گاهی وقتها مشکل میتوان حدس زد که ماده دچار تغییر شیمیایی شده است. برای تشخیص بهتر این موضوع که تغییر شیمیایی چیست، باید به عوامل شناسایی تغییر شیمیایی توجه کرد. این شناساییها از طریق بررسی دما، رنگ، بو، تشکیل رسوب و یا آزاد شدن گاز هستند. در ادامه لیستی از نشانههای تغییر شیمیایی ارائه شده است.
- تغییر دما
- تغییر رنگ
- تغییر بو
- تغییر شکل
- تشکیل رسوب
- آزاد شدن گاز
تغییر دما
در تغییرات شیمیایی، یک تغییر در دما به دلیل شکسته شدن پیوندهای شیمیایی و ایجاد پیوندهای جدید اتفاق میافتد. هنگامی که پیوندهای شیمیایی مواد واکنش دهنده میشکنند، گاهی وقتها انرژی به صورت گرما آزاد میشود و این باعث افزایش دما میشود. همچنین گاهی وقتها برعکس این موضوع اتفاق میافتد. به این صورت که شکستن پیوندهای شیمیایی ممکن است به انرژی نیاز داشته باشد و این انرژی توسط واکنش از محیط به صورت گرما دریافت شود. این پدیده باعث کاهش دمای محیط میشود. در اصطلاح به واکنشهایی که از محیط گرما میگیرند، فرایندهای گرماگیر و به واکنشهایی که گرما را آزاد میکنند واکنش گرماده میگویند.
برای مثال واکنش سوختن چوب یک واکنش شیمیایی گرماده است. در مواردی که تغییر دما محسوس نیست، تغییر دمای ایجاد شده توسط تغییر شیمیایی را میتوان با قرار دادن یک دماسنج داخل ظرف آزمایش اندازهگیری کرد. پس یکی از راههای شناسایی اینکه تغییر شیمیایی چیست، بررسی دمای واکنش است.
تغییر رنگ
تغییر رنگ مواد میتواند یکی از نشانههای تغییر شیمیایی باشد. گاهی وقتها ترکیبات برخی از مواد رنگی هستند و به دلیل شکسته شدن پیوندهای واکنشدهندهها و ایجاد مواد جدید این تغییر رنگ ممکن است اتفاق بیافتد. برای مثال زنگ آهنی که روی سطوح فلزی تشکیل میشود، باعث تغییر رنگ آنها به رنگ قرمز است. این تغییر رنگ به دلیل به وجود آمدن اکسید آهن است که یک تغییر شیمیایی محسوب میشود. به تغییر رنگ در اثر تغییر شیمیایی، تغییر ماکروسکوپی نیز میگویند زیرا با چشم غیرمسلح قابل تشخیص است. ایجاد رنگ سبز در اثر زنگ زدن فلز مس نیز یکی از این تغییرات است. باید دقت داشت که حتما تغییر رنگ در اثر تغییر شیمیایی باشد. گاهی وقتها صرفا ترکیب دو ماده رنگی و ایجاد رنگ جدید تغییر شیمیایی در نظر گرفته میشود در صورتی که ممکن است اشتباه باشد.
واکنش ایجاد زنگ آهن در ادامه آورده شده است.
تغییر بو
تغییر بو نیز یکی از ویژگیهایی است که به تغییر ساختار مولکولی مواد مربوط است. اگر در طی یک تغییر شیمیایی مادهای تولید شود که بوی خاصی داشته باشد، تغییر بو میتواند یکی از راههای تشخیص تغییر شیمیایی باشد. یکی از مثالهای واضح تغییر بو در اثر تغییر شیمیایی، بوی غذای فاسد است. انتشار بو در اثر انتشار مولکولهای ماده در هوا صورت میگیرد. برای مثال در فرایند فاسد شدن تخم مرغ، انتشار بوی بد به دلیل تشکیل و انتشار گوگرد دی اکسید است.
تشکیل رسوب
یکی دیگر از نشانههای تغییر شیمیایی میتواند تشکیل رسوب باشد. تشکیل رسوب زمانی اتفاق میافتد که از ترکیب دو محلول مایع یک جامد غیر قابل حل ایجاد میشود. به جامد ایجاد شده رسوب گفته میشود. تشکیل یک ماده جامد جدید از دو محلول مایع، نشان دهنده تغییر در ساختار مواد و تغییر شیمیایی است.
آزاد شدن گاز
آزاد شدن گاز از ترکیب دو ماده که شامل گاز نبودهاند، نشان دهنده ایجاد یک محصول جدید در فرایند تغییر شیمیایی است. برای مثال، مخلوط کردن سرکه و جوش شیرین (استیک اسید و سدیم بیکربنات) باعث آزاد شدن گاز و ایجاد کف میشود. گاز آزاد شده در این واکنش کربن دیاکسیدی است که به وجود امده است. مثال دیگری از این تغییرات شیمیایی، واکنش فلزات با اسیدها است که گاز هیدروژن آزاد میکند. باید دقت داشت که تغییر فاز ماده از مایع و جامد به گاز یک تغییر فیزیکی است و نه یک تغییر شیمیایی. بخارات حاصل از تغییرهای فیزیکی از همان نوع ماده تبخیر یا تصعید شده هستند. اما در تغییر شیمیایی گاز مشاهده شده از نوع ماده ای جدید است.
در نهایت باید اشاره کنیم مهمترین روش تشخیص تغییر شیمیایی این است که به راحتی نمیتوان ماده تولید شده را به ماده اولیه تبدیل کرد. این درحالی است که در مورد تغییرات فیزیکی، واکنشها اغلب برگشت پذیر هستند.