11 лучших примеров химических изменений в повседневной жизни
Химическое изменение — это процесс, в котором одно или несколько веществ превращаются в одно или несколько новых и разных веществ. Эти вещества могут быть как химическими элементами, так и соединениями.
Химические изменения происходят в результате химических реакций. В ходе химической реакции происходит перегруппировка атомов, и реакция сопровождается изменением энергии, поскольку образуются новые вещества.
Другими словами, химические изменения — это фундаментальные изменения, которые порождают новые комбинации материи. Эти изменения обычно необратимы или обратимы только при дополнительном химическом изменении.
Хотя существуют сотни тысяч различных химических реакций, большинство из них имеют схожие свойства. Эти сходства позволяют нам разделить химические изменения на три широкие категории.
- Органические изменения включают химические реакции сложных углеродных соединений, в которых один или несколько атомов углерода ковалентно связаны с атомами других элементов, чаще всего водорода, азота или кислорода.
- Неорганические изменения — это химические реакции веществ, в которых, как правило, не участвуют атомы углерода. Эти изменения обычно происходят в лабораториях и тяжелой промышленности.
- Биохимические изменения происходят в живых организмах. Они контролируются или регулируются гормонами и ферментами.
Чтобы объяснить этот процесс более подробно, мы перечислили несколько наиболее распространенных примеров химических изменений, которые вы видите в повседневной жизни.
11. Выпечка торта
Тип: неорганическое изменение
Когда вы печете пирог, его ингредиенты (мука, яйцо, сахар, пекарский порошок и т.д.) претерпевают химические изменения. Это происходит в процессе выпечки:
- Тепло позволяет пекарскому порошку образовывать крошечные пузырьки газа, что делает пирог пушистым.
- Под воздействием тепла яичный белок изменяется и делает пирог твердым.
- Масло не дает теплу высушить пирог.
Поскольку этот процесс выпечки требует тепла, это эндотермическая реакция. Она не может быть обращена вспять, поскольку сахар и дрожжи создали новые вещества. Это означает, что после выпечки пирога вы не сможете разделить его на исходные компоненты (муку, яйца, сахар).
10. Сжигание природного газа
Тип: Органическое изменение
Природный газ — это углеводородная смесь, состоящая из множества различных соединений. Его основной компонент — метан (CH4), соединение с одним атомом углерода и четырьмя атомами водорода. При сгорании метана в присутствии воздуха (кислорода) образуется вода, углекислый газ и тепло (в виде голубого пламени).
9. Взрыв фейерверка
Тип: Неорганические изменения
Фейерверки — это великолепное сочетание науки и инноваций. Они состоят из высокоэнергетических соединений, которые создают взрывы. При выделении достаточного количества тепла (энергии активации) в них происходит несколько химических реакций в быстрой последовательности.
Точнее, высокоэнергетические соединения, плотно упакованные внутри фейерверка, сгорают с кислородом воздуха и превращаются в другие соединения, выделяя при этом звук, тепло и газы (такие, как угарный газ, углекислый газ и азот).
Различные соединения дают разные цвета и оттенки, которые мы видим в темном ночном небе. Например, барий дает зеленый цвет, медь — синий, натрий — желтовато-оранжевый, а стронций — красный.
8. Созревание плодов
Тип: Органическое изменение
Созревание связано с изменениями в составе (например, превращение крахмала в сахар). Это процесс, в результате которого плоды приобретают желаемый вкус, цвет, качество и другие характеристики. По характеру созревания фрукты можно разделить на две группы:
- Климактерические плоды могут созревать после снятия с растения. Например, бананы, манго и яблоки продолжают созревать и не выдерживают жестких условий транспортировки и многократного перемещения.
- Неклимактеричные плоды не могут созревать после сбора урожая. Они производят небольшое количество этилена (гораздо меньше, чем климактерические плоды) и не реагируют на обработку этиленом. В качестве примера можно привести апельсин, виноград, ежевику, гранат и арбуз.
Поскольку созревание включает образование новых углеродсодержащих химикатов, которые приводят к изменению цвета и вкуса, можно смело назвать процесс созревания органическим химическим изменением.
7. Переваривание пищи
Тип: Органическое
В отличие от механического пищеварения, которое начинается во рту с жевания, химическое пищеварение — это сложный процесс, который разбивает пищу на составляющие. Эти строительные блоки в конечном итоге всасываются в плазму крови для питания клеток организма.
Более конкретно, большие молекулы пищи редуцируются до субъединиц, которые достаточно малы для поглощения слизистой оболочкой пищеварительного тракта.
- Белки распадаются на аминокислоты.
- Нуклеиновые кислоты распадаются на нуклеотиды.
- Углеводные сахара распадаются на моносахариды.
- Жиры расщепляются на жирные кислоты и моноглицериды.
Это достигается с помощью различных ферментов (таких, как ферменты слюны, желудка, щеточной каймы и ферменты поджелудочной железы) посредством гидролиза.
6. Гальваническое покрытие металла
Тип: неорганическое изменение
Гальваника — это процесс осаждения материала на твердую подложку с помощью электрического тока. Он используется для улучшения химических, физических и механических свойств подложки.
В этом процессе раствор, содержащий ионы металлов, помещается в резервуар, а подложка, на которую наносится покрытие, подключается к электрической сети, чтобы сделать ее катодом. Ионы металла в растворе движутся к катоду, где они приобретают электроны и образуют металлическое покрытие.
Распространенная форма гальванического покрытия используется для производства монет. Например, американский пенни сделан из цинка, покрытого слоем гальванической меди.
5. Прокисание молока
Тип: Органическое изменение
Испорченное молоко кислое, с неприятным запахом и вкусом. Со временем оно становится комковатым и свертывается. В процессе скисания образуются новые молекулы, и этот процесс нельзя обратить вспять.
Сырое молоко содержит сахар лактозу. Если оставить молоко на несколько часов при комнатной температуре, содержащиеся в нем бактерии лактобактерии начинают превращать лактозу в молочную кислоту, которая имеет кислый вкус. Бактерии Lactobacillus часто встречаются в молоке, и они не причиняют никакого вреда.
Кислое молоко также получают путем добавления кислоты (с добавлением или без добавления микробных организмов). Такое молоко называется подкисленным. По вкусу оно отличается от молока, полученного путем бактериальной ферментации, поскольку кислоты, добавляемые в процессе промышленного производства, имеют другой вкус, чем молочная кислота.
4. Смешивание кислоты с основанием
Тип: Неорганическое изменение
Смешивание кислоты с основанием — одна из самых распространенных химических реакций, проводимых в химических лабораториях. При смешивании в равных пропорциях они уравновешивают друг друга и образуют соль и воду. Это называется реакцией нейтрализации.
Например, в результате реакции между соляной кислотой (сильная кислота) и гидроксидом натрия (сильное основание) образуется хлорид натрия (поваренная соль).
HCl + NaOH → NaCl + H2O + тепло
В таких реакциях катион H(+) кислоты соединяется с анионом OH(-) основания, образуя соль и воду.
В некоторых реакциях образуются газы. Например, если смешать уксус (слабую кислоту) с пищевой содой (слабым основанием), то вместе с ацетатом натрия (солью) образуется углекислый газ.
3. Ржавое железо
Тип: Неорганическое изменение
Когда железные предметы остаются в воде или влажной атмосфере в течение длительного времени, они покрываются красновато-коричневой чешуйчатой массой, называемой ржавчиной. Ржавление — это непрерывный процесс, который постепенно разрушает предметы и делает их бесполезными. Различные факторы, такие как кислотная среда и соленая вода, могут ускорить процесс ржавления железа.
Ржавчина — это не что иное, как оксид железа, соединение, образующееся при реакции железа с кислородом и водой. Хотя это сложный процесс, его химическое уравнение можно записать как:
Этот процесс также является хорошим примером коррозии, когда металлические поверхности разлагаются на более химически устойчивые оксиды.
2. Варка яйца
Тип: Неорганические изменения
Сырые яйца содержат сложные сети белка и воды. На каждую молекулу белка приходится почти тысяча молекул воды.
Молекулы белка относительно велики и содержат сотни аминокислот, связанных между собой в длинные цепочки. Цепочки складываются в компактные шарики, которые удерживаются вместе слабыми химическими связями (нековалентными).
Когда вы нагреваете яйца, их молекулы движутся быстрее и сталкиваются. При повышении температуры скорость столкновения увеличивается. Слабые связи (которые удерживают цепочки аминокислот) начинают разрываться, и белки яйца разворачиваются. В конце концов, белковые нити запутываются в трехмерную паутину.
В вареном яйце теперь содержится вода, которая диспергируется в белковой паутине, так что она больше не может сливаться воедино. В результате жидкое яйцо превращается в полутвердое.
По сути, вы изменили химические вещества, из которых состоит яйцо, применив тепло. Это необратимое изменение, а значит, вареное яйцо нельзя превратить обратно в сырое.
1. Фотосинтез
Тип: Биохимическое изменение
Фотосинтез — это процесс, используемый растениями и другими организмами для производства пищи. В этом естественном процессе световая энергия (солнечный свет) преобразуется в химическую энергию.
Растения являются основными продуцентами, которые составляют основу нашей экосистемы и подпитывают следующие трофические уровни. Они используют фотосинтез для преобразования солнечного света, воды, углекислого газа в кислород и простой сахар.
Поскольку для фотосинтеза требуется внешняя энергия (солнечный свет), чтобы привести в движение химические изменения, это эндотермическая реакция. Этот процесс не только используется растениями для получения пищи и роста, но и оказывает огромное влияние на нашу атмосферу и океаны, поскольку поглощает углекислый газ и производит кислород.
Без фотосинтеза на Земле было бы слишком мало кислорода — его не хватало бы для выживания людей.
Часто задаваемые вопросы
В чем разница между химическим изменением и физическим изменением?
Физическое изменение влияет на форму вещества. Он включает в себя изменения таких свойств, как прочность, долговечность, температура плавления, форма кристаллов, объем, плотность, форма, размер, цвет и текстура. Хорошим примером может служить закалка стали для изготовления лезвия ножа.
Химическое изменение, с другой стороны, включает в себя изменения в составе вещества. Оно происходит, когда различные вещества соединяются, образуя новые вещества с новыми свойствами. Эти химические реакции необратимы и сопровождаются изменением энергии.
Как определить химическое изменение?
Не всегда легко определить, произошло ли химическое изменение (в отличие от физического). Однако можно обратить внимание на такие признаки, как:
- Изменение цвета или порядка.
- Разложение органических веществ, таких как продукты питания и овощи.
- изменение энергии или температуры, например, потеря (эндотермическая) или выделение (экзотермическая) тепла.
- Образование газов или осадков.
- Изменение состава, например, при сжигании дерева оно превращается в пепел.
- Изменения невозможно обратить вспять.
- Некоторые химические реакции производят свет.
Какое вещество не может быть изменено обычными химическими реакциями?
Элемент — это чистое вещество, которое никогда не может быть уменьшено до более простой формы в результате какой-либо химической реакции. Это означает, что вы не можете превратить элемент в другой элемент или разложить его обычными химическими средствами, такими как электролиз, нагревание или реакция. Кислород, азот, золото и серебро являются примерами чистых веществ.
https://new-science.ru/11-luchshih-primerov-himicheskih-izmenenij-v-povsednevnoj-zhizni/