تغییر شیمیایی و فیزیکی چیست؟ – به زبان ساده + تعریف و مثال
تغییر شیمیایی و فیزیکی شامل تمام تغییراتی میشود که اطرف ما پیوسته در حال رخ دادن هستند. این تغییرات ماهیتی فیزیکی یا شیمیایی دارند. مهمترین تفاوت تغییر شیمیایی و فیزیکی تولید ماده جدید یا تغییر ساختاری مواد است. در این مطلب با تعریف تغییرات شیمیایی و فیزیکی، تفاوتهای آنها و مثالهای گوناگون از انواع تغییرات آشنا میشوید که میتوانند به شما در تشخیص صحیح بین تغییرات فیزیکی و شیمیایی کمک کند.
تغییر شیمیایی و فیزیکی چیست ؟
بسیاری از تغییرات مانند زرد شدن برگ گیاهان و درختان، آب شدن برف، فاسد شدن مواد غذایی و زنگ زدن آهن و خوردگی فلزات نمونههایی از بیشمار تغییراتی هستند که بارها آنها را مشاهده کردهایم. این تغییرات به تغییرات شیمیایی و فیزیکی تقسیم میشوند که تولید ماده جدید و تغییر ساختار شیمیایی از نشانههای تغییر شیمیایی است. در تصویر زیر برخی از تغییرات شیمیایی و فیزیکی نماش داده شده است.
بر اساس قوانین ترمودینامیک با تغییر حالت ماده، انرژی و مجموع ماده ثابت میماند و مواد با گرفتن یا از دست دادن انرژی تغییر حالت یا فاز میدهند. مواد به روشهای گوناگونی دچار دو نوع تغییر میشوند.
- تغییر فیزیکی
- تغییر شیمیایی
تغییر فیزیکی چیست ؟
تغییر فیزیکی شامل تغییر حالت و شکل ماده میشود. به دلیل اینکه در تغییر فیزیکی هیچ واکنشی بین مواد رخ نمیدهد، تغییری در ساختار ترکیب ایجاد نمیشود. برای تغییر فیزیکی ممکن است انرژی مصرف شود ولی هویت شیمیایی ماده بدون تغییر باقی میماند. این تغییر همچنین میتواند شامل خرد شدن، بریده شدن، خم شدن، فشرده شدن یا دیگر تغییرات فیزیکی باشد.
تغییر فیزیکی میتواند برگشتناپذیر یا برگشتپذیر باشد. تمام تغییرات فاز یا حالت ماده در دسته تغییرات فیزیکی قرار میگیرند. تغییرات حالت ماده در شکل زیر نشان داده شده است.
طبق قانون پایستگی جرم، مواد نه ایجاد میشوند و نه از بین میروند و تنها از حالتی به حالت دیگر تبدیل میشوند. با توجه به شرایط محیط، مواد میتوانند به شکلهای جامد، مایع، گاز و پلاسما وجود داشته باشند. تغییر حالت یا فاز مواد با از دست دادن یا گرفتن انرژی گرمایی همراه است.
به مثال آب توجه کنید.
- اگر دما زیر صفر درجه سلسیوس باشد، آب به شکل جامد است و بهشکل یخ دیده میشود.
- با گرفتن انرژی گرمایی تغییر فاز میدهد و از شکل جامد به حالت مایع تبدیل میشود.
- اگر تا نقطه جوش یا ۱۰۰ درجه سلسیوس گرم شود از فاز مایع به فاز گازی یعنی بخار آب تغییر حالت میدهد.
ویژگی تغییر فیزیکی
تغییرات فیزیکی میتوانند ساده یا پیچیده باشند. قطعه قطعه کردن چوب یا بریدن نان تنها اندازه آنها را تغییر میدهد، در این حالت تغییر فیزیکی انجام شده ولی تغییر فاز صورت نگرفته است. ریختن نوشیدنی از ظرفی بزرگ در چند لیوان کوچکتر حجم و شکل آن را تغییر میدهد ولی ماده همچنان در فاز مایع است.
برخی از تغییرات فیزیکی به انرژی نیاز دارند. ذرات ماده در فاز گازی، سرعت جابهجایی بالایی دارند و پیوسته در حال حرکت هستند و با دیگر ذرات برخورد دارند. این ذرات مقدار زیادی انرژی جنبشی و تقریباً هیچ انرژی پتانسیلی ندارند. گازها میتوانند بسیار فشرده یا گسترده شوند و در هر ظرفی به هر شکلی جای گیرند و همچنان ماهیت خود را حفظ کنند.
ذرات در این فاز با از دست دادن انرژی گرمایی متراکمتر شده و با از دست دادن انرژی جنبشی و کاهش سرعت آنها به فاز مایع منتقل میشوند. در این فاز، ذرات انرژی جنبشی و پتانسیلی تقریباً برابر دارند. در حالت مایع، مواد حجم ثابتی دارند ولی شکل آنها میتواند بدون اینکه تغییر ماهیت دهند به راحتی تغییر کند. در تصویر زیر، بخار آب در هوای مرطوب زمستان، بهطور مستقیم در فرایند چگالش به شکل جامد و بلوری تبدیل شده است.
ذرات در فرایند انجماد و خارج شدن انرژی گرمایی بیشتر، تقریباً بیحرکت شده و آرایش ثابت و مستحکمی پیدا میکنند. در برخی از شکلهای گوناگون مواد در فاز جامد، این آرایش ذرات در فرایند «بلورش، تبلور یا کریستالیزاسیون» (Crystallization) شکل منظمی پیدا میکنند. در این حالت انرژی جنبشی تقریباً صفر و انرژی پتانسیل بسیار زیاد میشود. در فاز جامد، ذرات نمیتوانند شکل و حجم خود را تغییر دهند ولی همچنان ماهیت خود را حفظ میکنند و ساختار شیمیایی آنها بدون تغییر باقی میماند.
تغییر انرژی جنبشی و پتانسیل با جوشیدن، فشرده شدن، انجماد یا ذوب تغییر کند. اینکه تغییر فاز در چه جهتی انجام میشود، برای مثال؛ مایع تبدیل به جامد شود یا بلعکس تفاوتی نمیکند، ماهیت ماده بدون تغییر باقی میماند.
منظور از تغییر شیمیایی چیست ؟
تغییر شیمیایی یا واکنش شیمیایی، به تغییراتی گفته میشود که به موجب آن مادهای با ساختار و ویژگیهای جدید از ترکیب چند ماده ایجاد میشود. هر واکنش شیمیایی از دو جز اصلی یعنی واکنشدهنده و فراورده تشکیل شده است و با استفاده از معادله شیمیایی قابل نمایش هستند. برای مثال در واکنش زیر، اسید و باز واکنشدهنده و نمک و آب فراوردههای ترکیب این دو ماده هستند.
- واکنشدهنده: به موادی که با یکدیگر واکنش میدهند، واکنشدهنده گفته میشود.
- فراورده: به ماده تولید شده از ترکیب واکنشدهنده فراورده گفته میشود.
همچنین واکنشهای شیمیایی به دو دسته واکنش گرماگیر و گرماده تقسیم میشوند.
- واکنشهای گرماگیر: هنگامی که واکنش مواد با هم نیاز به گرما داشته باشد، واکنش مورد نظر گرماگیر است. مانند: ذوب یخ، فتوسنتز، تبخیر آب
- واکنشهای گرماده: وقتی واکنش بین دو یا چند ماده موجب تولید گرما شود، واکنش گرماده است. مانند: واکنش خنثی شدن، سوختن
تغییرات شیمیایی معمولا در هوای مرطوب به دلیل وجود اکسیژن بالا با سرعت بیشتری رخ میدهد. همچنین در این تغییرات نوع مولکول تغییر میکند و ترکیباتی با ساختار جدید تولید میشوند.
خواص فیزیکی و شیمیایی
هر چیزی که در اطرافمان مشاهده میکنیم مانند میزکار، دفترچه، خودکار، درخت و سنگ ماده نامیده میشود. در شیمی، مواد بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی توصیف، شناسایی و دستهبندی میشوند. در سادهترین تعریف ماده به چیزی گفته میشود که جرم داشته باشد و فضایی را اشغال کند. دستهبندی مواد بر اساس ویژگیهای آنها انجام میشود و موادی که ویژگیهای مشترکی داشته باشند در یک دسته قرار میگیرند. برای مثال، فلزات دستهای از مواد هستند که ویژگی مشترک آنها، چکشخواری است.
خواص فیزیکی
به ویژگیهایی از ماده که قابل اندازهگیری است و توصیفی از سیستم فیزیکی دارد خواص فیزیکی گفته میشود. بیشتر خواص فیزیکی قابل مشاهده هستند. خواص فیزیکی به دو دسته خواص شدتی و خواص مقداری تقسیم میشوند.
- خواص شدتی: خواص شدتی به مقدار ماده وابسته نیست. چگالی، سختی و رنگ مواد از خواص شدتی مواد هستند.
- خواص مقداری: این دسته از خواص فیزیکی به مقدار و اندازه ماده وابسته هستند. وزن، حجم، طول و جرم از خواص مقداری مواد هستند.
هر تغییری در خواص فیزیکی ایجاد شود به عنوان تغییر فیزیکی در نظر گرفته میشود. برخی از این خواص فیزیکی عبارتند از:
- بافت: بافت مواد یکی از خواص فیزیکی است که در صورت تغییر فیزیکی، ماهیت ماده تغییر نمیکند. برای مثال وقتی چوب با سمباده صیقل داده میشود بافت خشن و زبر آن صاف خواهد شد. پس از این تغییر، ماهیت چوب تغییری نمیکند.
- رنگ: تغییر رنگ میتواند از نشانههای تغییر شیمیایی و فیزیکی باشد. تا وقتی که تغییر رنگ به دلیل تغییر ماهیت ماده نباشد، تغییری فیزیکی رخ داده است. تغییر رنگ موادی مثل فلز باعث تغییر فلز به ماده جدیدی نمیشود و این یکی از تغییرات فیزیکی است.
- دما: دما نیز مانند رنگ میتواند از نشانههای تغییر شیمیایی و فیزیکی باشد. دما از ویژگیهایی فیزیکی قابل دیدن نیست و برای مشاهده تغییرات دما، به وسیله اندازهگیری دما مانند دماسنج نیاز است. همچنین میتوان با لمس آن پس از سوختگی متوجه تغییر دمای آن شد! برای مثال وقتی تابه یا ظرف غذا روی شعله اجاق گاز قرار میگیرد، دمای آن که یکی از خواص فیزیکی است تغییر میکند ولی ترکیب فلز بدون تغییر باقی میماند.
- حالت: تغییر فاز مواد نیز موجب تغییر ماهیت آنها نمیشود و از تغییرات فیزیکی است. تغییر فاز میتواند با تغییر برخی خواص فیزیکی مانند تغییر شکل یا گرانروی همراه باشد. برای مثال؛ وقتی یخ با گرم شدن به مایع تبدیل میشود، تغییر شکل داده و به مادهای چسبندهتر با گرانروی متفاوت تبدیل میشود. ذوب شدن یخهای قطبی از نمونههای تغییر حالت مواد است که اثرات مخربی برای محیط زیست دارد.
در جدول زیر حالتهای گوناگون تغییر فاز ماده فهرست شده است.
تغییر فاز ماده | ||
فاز اول | فاز دوم | فرایند |
جامد | مایع | ذوب |
گاز | تصعید | |
مایع | جامد | انجماد |
گاز | تبخیر | |
گاز | جامد | چگالش |
مایع | میعان | |
پلاسما | یونش | |
پلاسما | گاز | وایونش |
- شکل: تغییر شکل مواد بدون اینکه تغییری در ساختار شیمیایی آنها ایجاد کند موجب تغییر فیزیکی میشود. برای مثال وقتی لباسهای چروک پس از اتو کردن صاف میشوند، شکل پارچه تغییر میکند ولی جنس آن بدون تغییر باقی میماند. همچنین در این فرایند ماده جدیدی تولید نمیشود و تنها ماده تغییر شکل داده است.
تعدادی از خواص فیزیکی مواد در جدول زیر فهرست شده است.
خواص فیزیکی مواد | ||
---|---|---|
انحلالپذیری | درخشندگی | غلظت |
بافت | دما | سفتی |
جرم | رنگ | مقاومت حرارتی |
حالت | شکلپذیری | نقطه ذوب |
حجم | گرانروی | کدری |
چگالی | نقطه جوش | بازتابی |
کشسانی | سختی | بسامد یا فرکانس |
خواص شیمیایی
برخلاف ویژگیهای فیزیکی مانند رنگ، شکل و اندازه که به راحتی دیده میشوند، خواص شیمیایی زمانی مشخص میشوند که ترکیب مواد در واکنشهای شیمیایی تغییر کرده باشد. توانایی مواد برای ترکیب یا تبدیل شدن به یک یا چند ماده دیگر، خواص شیمیایی مواد تعریف میشود. خواص شیمیایی نوع رفتار ماده در واکنش شیمیایی را تعیین میکند. این نوع از خواص ماده با خواص فیزیکی در تضاد است. هر نوع تغییری که موجب شود خواص شیمیایی تغییر کند، از تغییرات شیمیایی است. برای مثال؛ ساختار بلوری و اشتعالپذیری از خواص شیمیایی مواد هستند. هر تغییری که موجب تغییر ساختار بلوری یا کاهش یا افزایش اشتعالپذیری شود، از تغییرات شیمیایی است.
برای اندازهگیری این خواص مواد نیاز به تغییر شیمیایی است. برخی از این خواص شیمیایی عبارتند از:
- «سمیت» (Toxicity): به توانایی مواد در ایجاد آثار مضر بهروی موجودات زنده سمیت میگویند که در صورت تماس با آن ایجاد میشود. مطالعه و پژوهش سمیت مواد دانش «سمشناسی» ( Toxicology) نام دارد. همه مواد با توجه به دوزی که استفاده میشوند میتوانند اثرات مسومکننده داشتند. برخی از مواد شیمیایی با سمیت بالا عبارتند از:
- آرسین $$(AsH_۳)$$
- سیانوژن $$(C_۲N_۲)$$
- «رایسین» (Ricin)
- فرمالدهید $$(CH_۲O)$$
- فسژن $$(CCl_۲O)$$
- «اشتعالپذیری» (Flammability): اشتعالپذیری میزان آسانی آتش گرفتن، سوختن و آزاد کردن گرما را نشان میدهد. تمایل مواد به سوختن، گسترش آتش و تولید دود از تغییرات شیمیایی است. مواد با نقطه اشتعال کمتر از ۳۲ درجه سلسیوس (۹۰ درجه فارنهایت)، مواد با اشتعالپذیری بسیار بالا در نظر گرفته میشوند. برخی از این مواد که در خانه استفادههای فراوان دارند در زیر فهرست شده است.
- آرد
- محصولات آرایشی
- ضدعفونی کنندهها
- روغن پخت و پز
- پاککنندههای ناخن و رنگ
- مواد شوینده لباس
- واکس
- «فراریت» (Volatility): میزان تمایل مواد در دما و فشار مشخص برای تبدیل شدن به بخار یا فاز گازی فراریت نامیده میشود. الکلها فراریت بالا و روغنها فراریت پایینی دارند. برخی از مواد جامد مانند یخ خشک و ید فراریت بالایی دارند و از فاز جامد به گاز تبدیل میشوند. این ویژگی در جداسازی مواد مخلوط کاربرد دارد.
- «چسبندگی» (Adhesion): به تمایل مواد ناهم نوع یا غیرمشابه به چسبیدن به یکدیگر چسبندگی گفته میشود. نیروهای بین مولکولی مواد یکی از عاملهایی است که میزان چسبندگی را مشخص میکند.
- «ساختار بلوری» (Crystal Structure): ساختار بلوری آرایش اتمها، یونها یا مولکولها در مواد بلوری است. در بلورشناسی یا کریستالوگرافی، ساختار بلوری از ویژگیهای ذاتی ذرات تشکیل دهنده مواد در نظر گرفته میشود. ساختار بلوری نقش مهمی در تعیین بسیاری از خواص شیمیایی و فیزیکی مواد دارد.
در شکل زیر تفاوت ساختار بلوری کوارتز، نمک خوراکی و یخ نمایش داده شده است.
برخی از خواص شیمیایی در جدول زیر فهرست شده است.
خواص شیمیایی مواد | ||
---|---|---|
آنتالپی استاندارد تشکیل | واکنشپذیری با آب | مولالیته |
گرمای سوختن | واکنشپذیری با اسید | امتزاجپذیری |
سمیت | pH | چربیدوستی |
پایداری شیمیایی | فراریت یا گریزگری | انرژی یونش |
عدد اکسایش | جرم مولی | آبگریزی |
خوردهشوندگی | چرخش ویژه | الکترونگاتیوی |
اشتعالپذیری | پروتونخواهی | الکترونخواهی |
بار الکتریکی | ساختار بلوری | قطبیت |
عدد اتمی | چسبندگی | همجوشی |
خواص شیمیایی مواد هنگام تغییر شیمیایی مواد یا زمانیکه آنها در واکنشی شیمیایی شرکت کنند مشخص و تعیین میشود. هنگامیکه ساختار شیمیایی ماده دچار تغییر شود میتوان خواص شیمیایی آن را بررسی یا تعیین کرد. طبقهبندیهای شیمیایی مواد، شناسایی مواد ناشناخته و جداسازی یا خالصسازی با استفاده از خواص شیمیایی انجام میشود. برای مثال:
- واکنش فلزات قلیایی با آب با تولید هیدروکسید همراه است.
- واکنشپذیری نقره با هیدروکلریک اسید بسیار ناچیز است در حالیکه واکنشپذیری خوبی با نیتریک اسید دارد.
- همه گازهای نجیب از نظر شیمیایی بیاثر هستند.
تفاوت تغییر شیمیایی و فیزیکی
مهمترین تفاوت تغییر شیمیایی و فیزیکی تغییر ساختار ترکیب مواد است. تغییرات شیمیایی ساختار ترکیب ماده را تغییر میدهند در حالیکه تغییر فیزیکی هیچ تغییری در ساختار ترکیب مواد ایجاد نمیکند. بهطور معمول تغییر فیزیکی با تغییرهای ظاهری ماده مانند تغییر حجم، تغییر رنگ و تغییر اندازه مشخص میشود. تغییرات شیمیایی در سطح مولکولی و ذرات سازنده مواد رخ میدهد. در این تغییرات برخی از پیوندها شکسته شده و پیوندهای جدید ایجاد میشود. تغییر شیمیایی و فیزیکی در موارد زیر با یکدیگر تفاوت دارند.
- برگشتپذیری: بیشتر تغییرات فیزیکی برگشتپذیر هستند ولی تغییرات شیمیایی برگشتناپذیرند. هر چند در هر دو تغییر مواردی وجود دارد که از این قاعده پیروی نمیکند.
- تشکیل ماده جدید: در تغییرات فیزیکی هیچ ماده جدیدی تشکیل نمیشود. تغییر شیمیایی همیشه با ایجاد مادهای جدید همراه است که ترکیبی متفاوت از مواد اولیه دارد.
- تولید انرژی: در تغییرات شیمیایی انواع گوناگونی از انرژی تولید میشود در حالیکه تغییر فیزیکی هیچ انرژی تولید نمیکند.
- تغییر ساختار: تغییر ساختار شیمیایی یا ساختار مولکولها، مهمترین نشانههای تغییرات شیمیایی است. در تغییر فیزیکی تنها خواص فیزیکی مواد مانند شکل و اندازه تغییر میکند.
برخی از تفاوتهای تغییر شیمیایی و فیزیکی بهطور خلاصه در جدول زیر فهرست شده است.
تفاوتهای تغییر شیمیایی و فیزیکی | ||
ویژگی | فیزیکی | شیمیایی |
برگشتپذیری | بله | خیر |
تشکیل ماده جدید | خیر | بله |
تولید انرژی | خیر | بله |
تغییر ساختار | خیر | بله |
نشانه های تغییر شیمیایی و فیزیکی
با استفاده از نشانههای تغییر شیمیایی و فیزیکی میتوان رخ دادن آنها و همچنین تفاوتهای این دو نوع تغییر را تشخیص داد. تغییرات شیمیایی با نشانههای گوناگونی مانند ایجاد نور، تولید گاز، تشکیل رسوب و تغییر رنگ همراه هستند. در تغییرات فیزیکی شکل، اندازه و حجم مواد تغییر میکند.
نشانه های تغییر فیزیکی
شکل، اندازه، حجم و دیگر حالتهای فیزیکی ماده در تغییرات فیزیکی تغییر میکند، اما هویت شیمیایی آن ثابت میماند. در تغییر فیزیکی مخلوط شدن مواد موجب ایجاد واکنش شیمیایی و ماده جدیدی نمیشود. یکی از راحتترین راههای شناسایی تغییرات فیزیکی استفاده از نشانههای تغییر شیمیایی است.
در بیشتر مواد، فرایند انجماد موجب افزایش چگالی و انتقال به فاز گازی با کاهش چگالی همراه است. آب از موادی است که از این قاعده پیروی نمیکند. تبخیر شدن و یخ زدن آب از تغییرات فیزیکی آب هستند. در تبخیر آب تنها از حالت مایع به حالت گاز تبدیل میشود و مولکولهای آب تغییر نمیکنند.
برگشتپذیر بودن تغییرات فیزیکی یکی از مهمترین نشانههای شناسایی تغییر فیزیکی از شیمیایی است. برای مثال؛ آب با سرد شدن یخ میزند و تغییر از شکل مایع به جامد تغییر حالت میدهد و یخ با گرم شدن دوباره به حالت مایع تبدیل میشود. هرچند برخی از نشانههای تغییر فیزیکی مانند تغییر رنگ به راحتی قابل برگشت نیستند.
نشانه های تغییر شیمیایی
وقتی چند ماده با هم مخلوط میشوند و پس از مخلوط شدن، دما و رنگ آنها تغییر میکند احتمالاً واکنش شیمیایی رخ داده است. تغییر رنگ و دما نشانههای قطعی برای انجام واکنش شیمیایی نیستند. برای مثال رنگآمیزی خودرو یا خانه، ترکیب ماده را تغییر نمیدهد، پس تغییری شیمیایی نیست و از تغییرات فیزیکی به شمار میآید.
نشانههای زیر میتواند از نشانههای تغییر شیمیایی باشد.
- ایجاد نور: تولید نور معمولا نتیجه واکنشهای شیمیایی است. سوختن از تغییرات شیمیایی است که با تولید گرما و نور همراه است.
- تشکیل رسوب: ایجاد ماده جدید به شکل رسوب پس از مخلوط شدن دو مایع قطعا نشاندهنده تغییری شیمیایی است.
- تغییر رنگ: اگر با مخلوط شدن چند مواد، تغییر رنگی دیده شود، احتمالا واکنش شیمیایی انجام شده است.
- تغییر دما: شکستن و ایجاد پیوندها در ترکیات شیمیایی نیاز به گرفتن یا از دست دادن انرژی گرمایی دارد. در چنین واکنشهایی دمای ابتدایی و پایانی یکسان نیست و از نشانههای تغییر شیمیایی است.
- تولید گاز: تولید گاز از نشانههای قطعی تغییر شیمیایی است. وقتی چند ماده با هم مخلوط میشوند و گاز تولید میشود به معنی تغییر ساختار مولکولهای سازنده مواد است.
چند نمونه تغییر فیزیکی و شیمیایی
پس از آشنایی با ویژگیها و نشانهها با انواع مثال برای تغییرات شیمیایی و فیزیکی بهتر میتوانید تفاوتهای این دو نوع تغییر را درک کنید.
مثال تغییر فیزیکی
روزانه با تغییرات فیزیکی بسیاری روبهرو میشویم. برخی از مثالهای تغییر فیزیکی رایج عبارتند از:
- آب شدن کره
- پاره کردن کاغذ و مقوا
- جوشیدن آب
- بریدن چوب
- شکستن شیشه
- ساختن جعبه کادو از مقوا: وقتی با برش و خم کردن مقوا جعبهای ساخته میشود تغییری در جنس مقوا ایجاد نمیشود و تنها شکل آن تغییر کرده است.
- کوتاه کردن مو و ناخن
- تراشیدن مداد
- دوختن لباس پاره شده
- ساخت کاردستی با کاغذ
- بافتن شال و کلاه: بافت شال و کلاه از کاموا، شکلهایی جدیدی از ماده ایجاد میکند. وقتی با استفاده از کاموا شال یا کلاه بافته میشود تغییری در جنس ماده ایجاد نمیشود بلکه تنها شکل آن تغییر کرده است.
تغییر حالتهای آب در محیط خانه، محیط کار یا طبیعت که بارها مشاهده میشود.
- ایجاد قطرات آب روی آینه در حمام
- بخار ایجاد شده روی شیشه پنجره
- تکه یخهای در حال آب شدن در لیوان نوشیدنی
- جوشیدن آب در کتری
- یخ زدن آب در یخچال
در آشپزخانه انواع گوناگونی از تغییرات شیمیایی و فیزیکی در حال رخ دادن است. در زیر برخی از تغییرات فیزیکی که در آشپزخانه انجام میشوند فهرست شده است.
- یخزدایی گوشت منجمد
- افزودن رنگ خوراکی به بستنی و شیر
- انجماد ژل خوراکی
- تکان دادن بطری سس کچاپ
- تیز کردن چاقو
- حل کردن شکر در قهوه و چای
- خرد کردن سبزی
- مخلوط و خرد کردن میوه و تهیه سالاد
- درست کردن بستنی یخی یا میوه
- درست کردن شربت آبلیمو
- فریز کردن سبزی و میوه
- له کردن کارتن خالی شیر
- مخلوط کردن غلات و شیر برای صبحانه
بسیاری تغییرات فیزیکی خارج از خانه و فضای باز ممکن است توسط انسان یا عناصر طبیعی مانند آفتاب، باد و باران ایجاد شود. برخی از این تغییرات عبارتند از:
- ایجاد قندیل یخ در فصل زمستان
- خشک شدن لباس خیس توسط باد و آفتاب
- خم کردن سیم و مفتول
- رنگ کردن در و پنجره
- سنباده زدن چوب
- شخم زدن خاک برای کاشتن دانه
- کوتاه کردن چمن
- گره زدن طناب
- مخلوط شدن خاک و آب پس از باران یا مخلوط کردن
- هرس درختان یا شکسته شدن شاخهها توسط باد
برخی از تغییرات فیزیکی برگشتناپذیر هستند یعنی نمیتوان به راحتی مواد را بهشکل اولیه خود تبدیل کرد و تقریبا ناممکن است. در زیر نمونههایی از تغییرات فیزیکی برگشتناپذیر فهرست شده است.
- برش نان
- خرد کردن چوپ
- شکستن تخممرغ
- شکسته شدن لیوان
- کوچک شدن مداد پس از تراشیدن
- پودر شدن گچ
مثال تغییر شیمیایی
تا اینجا با تغییرات شیمیایی و خواص آن آشنا شدهاید. بهطور کلی این تغییرات برگشتناپذیر هستند و به سه دسته واکنشهای آلی، معدنی و بیوشیمی تقسیم میشوند. در زیر با انواع مثال درک بهتری از تغییر شیمیایی و فیزیکی و تفاوت آنها پیدا میکنید.
هر تغییری که نشانههای تغییر شیمیایی، مانند تغییر ساختار، تولید نور و ماده جدید را داشته باشد، نمونهای از تغییر شیمیایی است. بهطور کلی تمام واکنشهای شیمایی شامل تغییرات شیمیایی هستند. انواع واکنشهای شیمیایی عبارتند از:
- اکسایش کاهش
- تجزیه شیمیایی
- تشکیل کمپلکس
- سنتز شیمیایی
- سوختن
- واکنش اسید و باز
- واکنش تهنشینی
- واکنش فتوشیمیایی
تغییرات شیمیایی در زندگی روزمره: نمونههایی از تغییرات شیمیایی رایج که در زندگی روزمره در حال رخ دادن هستند.
- استفاده از باتری شیمیایی
- پختن نان و کیک
- تهیه تخممرغ آبپز
- روشن کردن فندک یا کبریت
- هضم غذا
- آشپزی و پختن هر غذایی
- سوختن شمع
برخی از تغییرات شیمیایی با تجزیه شدن مواد اولیه همراه هستند. برای مثال؛
- تجزیه شدن زباله
- پوسیده شدن میوهها
- کپک زدن نان
- ترش شدن شیر
تغییر رنگ یکی از نشانههای تغییر ماهیت مواد و واکنش شیمیایی است. برخی از این تغییرات عبارتند از:
- زنگ زدن آهن و خوردگی برخی فلزات
- سیاه شدن میوههای قاچ شده
- تغییر رنگ شناساگرها
تغییرات شیمیایی در صنعت: در صنعت انواع واکنشهای شیمیایی در حال استفاده است. برخی از واکنشهایی شیمیایی که کاربرد فراوانی در صنعت دارند عبارتند از:
- آبکاری فلزات
- واکنش بین اسید و باز و تولید نمک
- الکترولیز
- تولید گاز کلر
- فرایند هابر و تولید آمونیاک
- فرآیند هال و تولید آلومینیوم
- کاتالیزور خودرو که برای اکسایش و کاهش محصولات جانبی سمی حاصل از احتراق سوخت کاربرد دارد.
- تولید فولاد: تولید فولاد از فرایندهای برگشتناپذیر است. در این فرایند با افزودن کربن و عناصر دیگر به آهن، فولاد ساخته میشود. در این تغییر مادهای جدید با خواص و ساختاری متفاوت ساخته میشود.
تغییرات شیمیایی در طبیعت: در طبیعت انواع گوناگونی از تغییرات شیمیایی در حال رخ دادن است. برخی از این تغییرات عبارتند از:
- رسیدن میوهها: فرایند رسیدن میوه با تغییرات شیمیایی زیادی همراه است. در فرایند رسیدن میوه انواع ترکیبات جدید مانند آنزیمها تولید میشوند که از نشانههای واکنشهای شیمیایی هستند. بافت، رنگ و بوی میوه تغییر میکند و حجم آن افزایش پیدا میکند.
- فتوسنتز: یکی از تغییرات بیوشیمیایی که پیوسته در حال رخ دادن است، فرایند فتوسنتز است. در این فرایند برگ گیاهان انرژی نور را به انرژی شیمیایی تبدیل میکنند. در فتوسنتز آب و کربن دیاکسید به مواد جدیدی مانند قند و اکسیژن تبدیل میشوند.
- واکنشهای زیستی در سلولهای بدن
- تولید نمک
- تولید آب
- تغییر رنگ برگ درختان
سوختن
احتراق یا سوختن از مهمترین فرایندهای شیمیایی است که موجب تغییرات شیمیایی میشود. سوخت میتواند بهشکل جامد، مایع یا گاز باشد. انواع فرایندهای سوختن در دسته تغییرات شیمیایی قرار میگیرند. در این فرایند واکنش مواد با اکسیژن معمولاً گرما، نور، گاز و دوده ایجاد میکند. سوختن هیدروکربنها در اکسیژن آب و کربن دیاکسید تولید میکند.
- سوزاندن گاز طبیعی: سوختن گاز طبیعی، آشناترین مثال تغییر شیمیایی از نوع واکنشهای سوختن مربوط به ترکیبات آلی است. درنتیجه سوختن متان در اکسیژن، آب و کربن دیاکسید تولید میشود.
- سوختن چوپ و زغال
- سوختن بنزین و گازوئیل در خودرو، هواپیما، اتوبوس
- سوختن پارافین در شمع
- موتور درونسوز
- نیروگاه گرمایی
- مراسم آتشبازی: در فرایند آتشبازی از نیتراتهای فلزی برای سوخت استفاده میشود. در این مراسم با سوختن این مواد، گرما و نور زیادی تولید میشود.
تغییر شیمیایی مضر: برخی از تغییرات شیمیایی میتوانند موجب آسیب رساندن به مواد شوند. این نوع از تغییرات شیمیایی معمولا در دسته تغییرات مضر قرار میگیرند. برخی از تغییرات شیمیایی مضر عبارتند از:
- فاسد شدن مواد غذایی
- زنگ زدن آهن
- تشکیل رسوب در لوله
- پوسیدگی دندان
- تخریب بسپار توسط نور خورشید
- فرسوده شدن وسایل
- کپک زدن نان
نمونه سوال
در این بخش میتوانید به نمونه سوالهای تغییر شیمیایی و فیزیکی پاسخ دهید.
سوالات متداول
در این بخش به پرسشهای رایج درباره تغییر شیمیایی و فیزیکی پاسخ داده شده است.
برای اندازهگیری کدام یک از خواص ماده نیاز به تغییر شیمیایی است ؟
برای اندازهگیری خواص شیمیایی که در جدول بالا فهرست شدهاند نیاز به تغییر شیمیایی در مواد است. برخی از این خواص عبارتند از:
- سمیت
- اشتعالپذیری
- واکنشپذیری
- فراریت
- pH
- چسبندگی
- الکترونگاتیوی
- قطبیت
در تغییرهای شیمیایی نوع مولکول تغییر می کند؟
در تغییرهای شیمیایی نوع مولکول تغییر میکند و ترکیباتی با ساختار جدید تولید میشوند.
در کدام شرایط آب و هوایی تغییرات شیمیایی سریعتر اتفاق می افتد؟
تغییرات شیمیایی معمولا در هوای مرطوب به دلیل وجود اکسیژن بالا با سرعت بیشتری رخ میدهد.
کدام فلز در مجاورت هوا تغییر شیمیایی پیدا نمی کند؟
برخی از فلزات که به «فلزات نجیب» (Noble Metal) شهرت دارند در برابر خوردگی و اکسید شدن در هوا مقام هستند و در مجاورت هوا تغییر شیمیایی در آنها رخ نمیدهد. این فلزات عبارتند از:
- اسمیم (Os)
- ایریدیوم (Ir)
- پالادیوم (Pd)
- پلاتین (Pt)
- روتنیم (Ru)
- رودیم (Rh)
- طلا (Au)
- نقره (Ag)
- مس (Cu)
- جیوه (Hg)
فلزاتی همچون تیتانیم (Ti)، نیوبیم (Nb) و تانتالم (Ta) نیز مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند.
سه نمونه از تغییرات شیمیایی که در اطراف شما اتفاق می افتد را نام ببرید ؟
- پختن نان و کیک
- سوختن شمع
- روشن کردن کبریت
ترش شدن شیر یک تغییر شیمیایی است چرا ؟
ترش شدن شیر باعث تغییر رنگ، بو و ساختارهای شیمیایی شیر و تولید ماده جدید میشود و از تغییرات شیمیایی است.
یک تغییر شیمیایی مضر نام ببرید ؟
پوسیدگی دندان را میتوان نوعی تغییر شیمیایی مضر دانست.