CHEMISCHE VERÄNDERUNGEN: EIGENSCHAFTEN, BEISPIELE, TYPEN - CHEMIE - 2025

Die chemischen Veränderungen sind die Veränderungen, die bei Substanzen oder Materie durch chemische Reaktionen auftreten. Sie zeichnen sich durch Irreversibilität aus, da sie die Bildung neuer Bindungen beinhalten, die Energie oder andere Reaktionen benötigen, um ihre Auswirkungen umzukehren.

Das Leben und seine Biochemie bestehen zum Beispiel aus ständigen chemischen Veränderungen, die eine Vielzahl von Reaktionen aufzeigen, die in Lebewesen stattfinden. Das Ergebnis ist das Wachstum, die Entwicklung und die Alterung von pflanzlichen und tierischen Geweben; Das ist bekanntlich wissenschaftlich und thermodynamisch ein irreversibler Prozess.

Die Farbveränderung der Blätter im Herbst ist ein Beispiel für eine chemische Veränderung. Quelle: Jake Colvin über Pexels.

Deshalb finden wir bei Lebewesen, von Wirbellosen bis zu Wirbeltieren, chemische Veränderungen, selbst wenn sie ihre Nahrung konsumieren, da sie enzymatische Reaktionen verwenden, um sie abzubauen und die Energie und das chemische Material zu nutzen, die sie aus ihnen extrahieren.

Wie erkennt man chemische Veränderungen?

Beispiel für chemische Veränderung

Eine der Hauptmerkmale, um sie in der Natur zu erkennen, besteht darin, zu beobachten, ob eine Farbänderung auftritt oder ob ein bestimmter Geruch erzeugt wird. So wird in den Jahreszeiten geschätzt, wie die Bäume allmählich beginnen, die Farbe ihrer Blätter zu ändern; In ihnen reagieren Chlorophyll und seine natürlichen Pigmente chemisch.

Die Rötung der Blätter im Herbst ist ein sehr deutliches Beispiel für eine chemische Veränderung. In Verbindung mit dem Leben tarnen sich Tintenfische und Chamäleons dank einer Reihe chemischer Reaktionen, an denen die Zellen ihrer Haut beteiligt sind. Im Gegensatz zu Blättern können sie jedoch Farbänderungen durch andere Reaktionen umkehren, die die Tarnung "deaktivieren".

Die unterschiedlichen Farben des Himmels und der Wolken sind jedoch nicht das Produkt chemischer, sondern physikalischer Veränderungen: die Raleigh-Streuung. Das Aufhellen von Kleidung und das Entfernen ihrer Flecken sowie das Färben von Kleidung mit Farbstoffen sind chemische Veränderungen.

Eigenschaften

Es wurde erwähnt, dass die Änderung der Farbe und des Geruchs zwei der Hauptmerkmale sind, dass eine chemische Änderung aufgetreten ist, und dass daher ein Phänomen aufgetreten ist, das eine oder mehrere chemische Reaktionen beinhaltet.

Als nächstes werden andere wichtige Eigenschaften angesprochen, die es uns ermöglichen, sie direkt mit unseren Sinnen zu erfassen. Je mehr Eigenschaften wahrgenommen werden können, desto wahrscheinlicher ist es, dass wir einer chemischen Veränderung gegenüberstehen und nicht einer physikalischen.

Temperaturänderung oder Lichtabgabe

Eine chemische Veränderung geht mit einer Zunahme (exotherme Reaktion) oder Abnahme (endotherme Reaktion) der Temperatur einher; das heißt, wenn Wärme erzeugt wird oder wenn im Gegenteil das Gefühl von Kälte erhalten wird. Manchmal erfolgt die Wärmeabgabe auch parallel zum Auftreten von Licht.

Gasbildung

Die Bildung von Gasen steht in direktem Zusammenhang mit Geruchsveränderungen. Wenn sich in einem flüssigen Medium Gas bildet, wird ein Blasenbildung beobachtet, was auf eine chemische Veränderung hinweist.

Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass es Moleküle mit hohen Dampfdrücken gibt, die leicht von der Luft getragen werden können, oder auf die Freisetzung kleiner Moleküle wie CO ₂ , H ₂ S, CH ₄ , O ₂ usw., die Endprodukte von sind bestimmte Reaktionen.

Bildung von Niederschlag

Wenn die Reaktionen in einem flüssigen Medium stattfinden und die Bildung eines Niederschlags unabhängig von seiner Farbe oder Textur zu beobachten beginnt, soll eine chemische Veränderung stattgefunden haben. Ebenso könnte es der Fall sein, dass sich zwei Gase vermischen und Asche oder Salze bilden.

Irreversibilität

Obwohl es reversible Reaktionen gibt, die ein Gleichgewicht herstellen können, sind die Änderungen, die mit den bisher für sich beschriebenen Eigenschaften erzeugt werden, irreversibel. Sie brauchen andere Reaktionen oder Energie jeglicher Art, um einzugreifen und ihre Auswirkungen umzukehren. Und doch ist es in vielen Fällen praktisch unmöglich.

Diese Irreversibilität wird bei einer Änderung der Zusammensetzung oder bei der Verschlechterung der Materie beobachtet. Zum Beispiel kann ein Baum, der in Flammen brennt und in Asche endet, dessen endgültige Zusammensetzung sich von der des Baumes unterscheidet, die chemische Veränderung, die auf irgendeine Weise stattgefunden hat, nicht umkehren. Es sei denn, die Zeit könnte zurückgedreht werden

Typen

Chemische Veränderungen selbst unterliegen keiner Klassifizierung: Sie werden mit unseren Sinnen wahrgenommen und es kann gefolgert oder untersucht werden, welche Arten von chemischen Reaktionen stattfinden. Daher sind solche Änderungen auf eine Gruppe anorganischer, organischer oder biochemischer Reaktionen zurückzuführen.

Wenn von anorganischen "Veränderungen" gesprochen wird, wird gesagt, dass keine Kohlenstoffgerüstverbindung beteiligt ist, sondern alle Übergangsmetallkomplexe; Oxide, Sulfide, Hydride, Nitride, Halogene, unter anderem Verbindungen.

In der Zwischenzeit sind Kohlendioxidverbindungen an organischen und biochemischen Veränderungen beteiligt, mit dem Unterschied, dass erstere normalerweise außerhalb von Organismen auftreten (mit Ausnahme der von Arzneimitteln durchgeführten Reaktionen) und letztere innerhalb von Organismen (in Bezug auf Enzyme). , Stoffwechsel, Biomoleküle).

Beispiele

Vergilbung von Papieren

Papierfalten werden mit der Zeit gelb. Quelle: makamuki0 über Pixabay.

Die Papiere verlieren mit der Zeit ihr Weiß und werden gelblich oder braun. Dieser Prozess beruht auf der Oxidation seiner Polymere, insbesondere von Lignin, die zusammen mit Cellulose Sauerstoffatome enthalten, die ihre intermolekularen Wechselwirkungen schwächen.

Feuerwerk

Feuerwerkskörper stellen eine Verbrennungsreaktion dar, bei der eine Mischung aus Treibmitteln, Kaliumnitrat, Kohlenstoff und Schwefel verbrennt, während die Metallsalze, die die resultierenden Explosionen mit Farben imprägnieren, elektronisch angeregt werden.

Hohlräume

Karies erzeugt aufgrund ihrer Demineralisierung eine Farbveränderung in den Zähnen, die durch die Säuren verursacht wird, die entstehen, wenn Mikroorganismen Saccharose aus der Nahrung verdauen. Der Zahnschmelz, der aus einer mineralogischen Matrix aus Calciumphosphaten besteht, verliert seine Ionen mit zunehmendem Säuregehalt und fortschreitender Hohlraumbildung.

Algenwachstum

Die Schicht aus Algen und Mikroorganismen, die in Seen wächst, ist manchmal so, dass sie klebrig werden kann. Quelle: Michael Meiters (https://www.flickr.com/photos/psychofreakx3/5963134909)

Die Eutrophierung von Seen fördert das Wachstum von Algen, die aufgrund einer Änderung der chemischen Eigenschaften des Wassers ihre Oberfläche grün bedecken. Veränderungen, die für die Wasserfauna sichtbar und negativ sind.

Auflösung des Alka-Selters

Die Alka-Seltzer setzen in Wasser gelöste Blasen frei, die ihr Aufbrausen zeigen. Die Gase sind auf das durch die Auflösung von NaHCO ₃ erzeugte CO ₂ zusammen mit den Zitronen- und Acetylsalicylsäuren zurückzuführen, die in der verdichteten Tablette enthalten sind.

Körperliche Pest

Wenn wir schwitzen, ist es früher oder später unvermeidlich, unangenehme Gerüche unter den Armen, auf der Haut oder an den Füßen wahrzunehmen. Diese schlechten Gerüche sind auf flüchtige organische Moleküle zurückzuführen, die von Mikroorganismen synthetisiert werden, und weisen darauf hin, dass eine chemische Veränderung stattgefunden hat.

Fäulnis

Die organische Zersetzung von Lebewesen oder Nahrungsmitteln sind chemische Veränderungen, die eine Reihe komplexer Reaktionen beinhalten. Schlechte Gerüche gehen mit einer Veränderung der Zusammensetzung sowie der Farbe einher. Zum Beispiel zeigt die Fäule von Früchten wie Bananen und Avocados all diese Eigenschaften.

Cola und Minze

Eine Mischung aus Cola und Minze bricht aus wie ein Soda-Vulkan. Quelle: Michael Murphy

Obwohl es sich formal um eine physikalische Reaktion handelt, ohne chemische Bindungen aufzubrechen, aber unter gleichzeitiger Beteiligung eines Gleichgewichts zwischen den Spezies H ₂ CO ₃ und CO ₂ , kann der Ausbruch von Coca-Cola-Minze als Referenz für die Erkennung anderer Explosionen herangezogen werden kann rein chemisch sein.

Pfefferminze bietet Keimbildungsstellen für _{die Bildung} winziger CO _{2 -Blasen} , die einen Teil des gelösten CO ₂ absorbieren, indem sie dessen Wechselwirkungen mit Wassermolekülen stören. Somit konzentriert sich das gelöste CO ₂ in mehreren kleinen Blasen, die der durch Zucker und andere Verbindungen verursachten zunehmenden Oberflächenspannung von Wasser entgegenwirken.

Das Ergebnis ist, dass die CO ₂ -Blasen entweichen und das Wasser ziehen, das sie nicht "freisetzen" möchte. Dies führt dazu, dass der charakteristische Schaum dieser Pfefferminzausschläge auftritt, wie im obigen Bild gezeigt.

Explosionen

Explosionen sind normalerweise sehr heftige Verbrennungsreaktionen, bei denen Rauch, Licht und Wärme freigesetzt werden. Wo immer eine Explosion auftritt, stehen Sie vor einer chemischen Veränderung.

Holzverbrennung

Holz besteht im Wesentlichen aus Cellulose und Lignin, beides organische Polymere. Seine Kohlenstoffatome reagieren heftig mit dem Luftsauerstoff und verursachen CO und CO ₂ , abhängig von der Vollständigkeit der Verbrennung und dem Sauerstoffgehalt.

Dies ist eine chemische Veränderung, da die Polymere im Holz zusätzlich zur Freisetzung von Wärme, Licht und Rauch nicht in ihren Ausgangszustand zurückkehren können.

Sonnenbaden

Eine chemische Veränderung spiegelt sich in der Bräune derer wider, die einen Tag am Strand genießen. Quelle: Pxhere.

Die Rötung oder Bräunung unserer Haut unter intensiver Sonne weist darauf hin, dass sich ihre Zusammensetzung aufgrund der Reaktion des in den Zellen enthaltenen Melanins, das oxidiert und sich zersetzt, verändert hat.

Rotkohlsaft

Reagenzgläser mit Indikator für Purpurkohl. Quelle: Indikator-Blaukraut.JPG: Supermartlderivative Arbeit: Haltopub

Ausgehend vom Saft von Purpurkohl kann ein Experiment durchgeführt werden, um Farbänderungen als Funktion des pH-Werts zu zeigen. Es ist leicht in jedem Labor oder jeder Küche zu reproduzieren.

Wenn dieser Saft in verschiedene Reagenzgläser gegeben wird, werden diese gekennzeichnet und verschiedene Substanzen hinzugefügt, von sauer (Essig) bis alkalisch (Waschmittel). Es gibt eine Reihe von Farben (oberes Bild).

Dies liegt daran, dass Purpurkohlsaft natürliche Säure-Base-Indikatoren enthält, die auf Änderungen des pH-Werts reagieren. Je saurer die Lösung, desto röter erscheint sie; und wenn es im Gegenteil sehr einfach ist, wird es gelblich.

Ein Ei kochen

Wenn ein Ei gebraten oder gekocht wird, lassen wir die Hitze seine Proteine ​​denaturieren, brechen seine Bindungen und bilden andere, während sie ihre ursprüngliche Struktur verlieren.

Leder verblassen

Lederfarben können durch Luftsauerstoff und UV-Strahlung verblassen. Beide führen dazu, dass die chemischen Bindungen zwischen den Farbstoffen und dem organischen Material zusammenbrechen.

Gebacken

Die bei Broten und Süßigkeiten beobachtete Farbveränderung sowie ihre offensichtliche Volumenvergrößerung im Vergleich zu rohem Teig weisen auf verschiedene chemische Veränderungen hin.

Erstens wegen des Anstiegs durch Hefe und Backpulver; und zweitens durch die Maillard-Reaktion, bei der Proteine ​​und Zucker miteinander reagieren, um die Mischung golden zu machen.

Korrosion

Metalle rosten, so dass sie ihren Glanz verlieren, sich verdunkeln und zu korrodieren beginnen, wenn die gebildeten Oxidschichten nicht mehr am Metallinneren haften oder sich mit diesem verbinden können. Die repräsentativste Korrosion ist die von Eisen aufgrund der charakteristischen braunen Farbe seines Oxids.

Batterien

In Batterien oder Zellen treten chemische Reaktionen auf, die Elektrizität erzeugen, elektrische Ströme, die durch einen externen Stromkreis fließen und deren Geräte aktivieren. Im Wesentlichen verliert die Anode Elektronen (Oxidation), diese Elektronen aktivieren das Gerät (Fernbedienung, Telefon, Uhr, Zeiger usw.) und landen dann an der Kathode (Reduktion).

Mückenblut

Wenn uns eine Mücke beißt und wir sie sofort oder innerhalb weniger Minuten töten, werden wir feststellen, dass das Blut hellrot ist. Wenn in der Zwischenzeit einige Stunden vergehen und wir dieselbe Mücke töten, werden wir feststellen, dass das Blut dunkel ist und sogar Brauntöne aufweist.

Diese Farbänderung weist darauf hin, dass das Blut innerhalb der Mücke chemische Reaktionen erfahren hat.

Joduhr

Die Joduhrreaktion ist eine der repräsentativsten für eine chemische Veränderung. Quelle: Daniel J. Lulu

Eine der beeindruckendsten chemischen Veränderungen ist die berühmte Joduhrreaktion. Es wird so genannt, weil seine Geschwindigkeit durch Modifizieren der Konzentration der Reaktanten gesteuert werden kann. Die Reaktion endet, wenn eine intensive, sehr dunkelblaue Farbe erscheint, die in starkem Kontrast zu der anfänglich beobachteten Transparenz steht.

Diese Farbe (oberes Bild) ist auf Wechselwirkungen zwischen Stärke und dem anionischen Komplex I ₃ ^{- zurückzuführen} . Eine seiner Versionen geht von Iodat, IO ₃ ^- und Bisulfit, HSO ₃ ^{- aus} :

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

Das I ^- reagiert mit dem IO ₃ ^- aus dem Medium unter Bildung von Jod:

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

Und das wiederum reagiert mit mehr Bisulfit:

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

Sobald das HSO ₃ ^- beendet ist , überwiegt die zweite Reaktion, bis ein Überschuss an I ₂ vorliegt, der an das I ^- bindet , um das I ₃ ^- zu bilden . Und schließlich interagiert das I ₃ ^- mit den Stärkemolekülen, die die Lösung verdunkeln.

Elefantenpaste

Elefantenpastenexperiment. Quelle: Ferbr1 über Wikipedia.

Wieder und schließlich wird eine bestimmte chemische Reaktion benannt, die jedoch zu sichtbar ist, um nicht berücksichtigt zu werden: Elefantenzahnpasta (oberes Bild). In bestimmten Videos ist die Schaummenge so bemessen, dass Sie einem Elefanten buchstäblich den Mund bürsten können.

Diese Reaktion basiert auf der katalytischen Zersetzung von Wasserstoffperoxid H ₂ O ₂ (Wasserstoffperoxid) mit Iodidionen I ^- aus löslichen Salzen wie NaI oder KI. Die erste Reaktion, die auftritt, ist gemäß der folgenden chemischen Gleichung:

H ₂ O ₂ + I ^- → H ₂ O + IO ^-

Die IO ^- Spezies reagiert anschließend in einer zweiten Reaktion mit H ₂ O ₂ :

IO ^- + H ₂ O ₂ → H ₂ O + O ₂ + I ^-

Wo Katalysator I regeneriert wird ^- (nicht verbraucht).

Beachten Sie, dass die Endprodukte H ₂ O und O _{2 sind} . Wenn dem Reaktionsgemisch Waschmittel und Farbstoffe zugesetzt werden, schäumt das Wasser zusammen mit dem Sauerstoff heftig auf, was durch den Behälter aufsteigt und gegen die Schwerkraft nach oben schießt.

Papier verbrennen

Beim Verbrennen von Papier entstehen Kohlendioxid, Wasserdampf und Asche. Diese drei Substanzen unterscheiden sich chemisch von der ersten Substanz, es handelt sich also um eine chemische Veränderung.

Apfeloxidation

Wenn ein Apfel gehackt und im Freien gelassen wird, verwandelt er sich von einer Elfenbeinfarbe in Braun oder Ocker. Dies nennt man Oxidation.

Lebensmittel verrotten

Wenn Lebensmittel verderben, tritt eine chemische Veränderung auf. Zum Beispiel durchlaufen faule Eier einen Zersetzungsprozess, der dazu führt, dass sie Farbe und Geruch ändern.

Joghurtproduktion

Joghurt ist das Ergebnis einer chemischen Veränderung, an der Milch und bestimmte Bakterien wie Streptococcus thermophilus und Lactobacilli bulgaricus beteiligt sind.

Flasche Champagner öffnen

Wenn Sie eine Flasche Champagner oder ein alkoholfreies Getränk öffnen, bemerken Sie ein Sprudeln. Dieses Sprudeln bedeutet, dass die Kohlensäure im Getränk abgebaut ist und das Kohlendioxid freigesetzt wird.

Weinproduktion

Die Herstellung von Wein aus Trauben ist ein Fermentationsprozess. Dies ist ein Beispiel für eine anaerobe chemische Reaktion, bei der Zucker in Ethylalkohol und Kohlendioxid umgewandelt wird.

Verweise

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8. Aufl.). CENGAGE Lernen.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (08. Oktober 2019). Definition des chemischen Wandels in der Chemie. Wiederhergestellt von :oughtco.com
3. Wikipedia. (2019). Chemische Veränderung. Wiederhergestellt von: en.wikipedia.org
4. Mandeep Sohal. (29. September 2019). Chemische Veränderung vs. Körperliche Veränderung. Chemie LibreTexts. Wiederhergestellt von: chem.libretexts.org
5. Nathan Crawford. (2019). Was ist eine chemische Veränderung? - Eigenschaften, Typen und Beispiele Video. Studie. Wiederhergestellt von: study.com
6. Wie Dinge funktionieren. (2019). Warum färben sich Zeitungen mit der Zeit gelb? Wiederhergestellt von: science.howstuffworks.com
7. Wissenschaftskollegen. (14. Juni 2012). Spurting Science: Ausbruch von Diät-Cola mit Mentos. Wiederhergestellt von: Scientificamerican.com
8. Quimitube. (2014). Laborerfahrungen: Die Joduhr. Wiederhergestellt von: quimitube.com