نشانه های تغییر شیمیایی و انواع آن کدام است؟

برای تشخیص این که یک واکنش شیمیایی اتفاق افتاده و یا این که یک تغییر شیمیایی و فیزیکی شناخته شود، از نشانه های تغییر شیمیایی استفاده می شود. فرایندی که در آن دو یا چند ماده با هم ترکیب شده و تولید ترکیب جدید با ساختار و خواص متفاوت می کنند، واکنش شیمیایی نامیده می شود. ایجاد نور، تولید گاز، ایجاد رسوب و تغییر رنگ از جمله نشانه هایی است که همراه با تغییرات شیمیایی است. با مطالعه این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک با نشانه های تغییر شیمیایی آشنا می شوید.

نشانه های تغییر شیمیایی کدامند؟

تغییرات شیمیایی در یک واکنش شیمیایی که در سطح یون ها، اتم ها و یا مولکول ها انجام می شود، معمولا با میکروسکوپ و ابزارهای دیگر تعیین نمی شود. بلکه پیش بینی و تشخیص واکنش های شیمیایی به کمک نشانه های تغییر شیمیایی صورت می گیرد. یکی از قوانین مهمی که در انجام همه واکنش های شیمیایی وجود دارد، قانون پایستگی جرم است. این قانون بیان می کند که در یک واکنش، ماده از بین نمی رود و ایجاد هم نمی شود، بلکه فقط از یک ساختار به ساختار ماده ای دیگر تبدیل می شود. در زیر به بیان نشانه های تغییرات شیمیایی می پردازیم.

تولید گاز

ایجاد حباب های گاز در یک واکنش شیمیایی نشانه ای از رخ دادن یک واکنش شیمیایی است. به عبارتی یکی از نشانه های انجام یک واکنش و کامل شدن آن، این است که گاز از آن خارج شود. به عنوان مثال وقتی فلزات قلیایی و قلیایی خاکی در واکنش شرکت می کنند، خروج گاز هیدروژن از نشانه های انجام واکنش است. همچنین وقتی قرص جوشان در آب حل می شود، جوشیدن آب رخ می دهد که گاز از آن خارج می شود. اما در این فرایند، تغییر شیمیایی یعنی تغییر ساختار ماده اتفاق نمی افتد بلکه فقط حالت ماده تغییر می کند. به عبارتی در این فرایند که تغییر فیزیکی نام دارد، ساختار آب دچار تغییر نمی شود.

تشکیل رسوب

وقتی ماده ای محلول به یک جامد کریستالی تبدیل می شود و ایجاد رسوب می کند، یکی از نشانه هایی است که تغییر شیمیایی را نشان می دهد. در یک مایع، رسوب به صورت های مختلفی مانند معلق بودن و ته نشین شدن در ته ظرف ظاهر شود. حتی ایجاد رسوب را می توان با کدر شدن محلول شناسایی کرد. عواملی که می تواند بر تشکیل رسوب موثر باشد، دما و تغییرات غلظت هستند.

واکنش ترکیب سدیم کلرید با نیترات نقره یکی از مثال های این نوع تغییر است که در آن، رسوب نقره کلرید سفید رنگ تولید می شود. همچنین ترکیب نیترات سرب (II) با پتاسیم یدید، تشکیل رسوب زرد رنگ یدید سرب (II) را می دهد.

تغییر رنگ

از نشانه های بارز تغییر شیمیایی برای یک واکنش می توان به تغییر رنگ اشاره کرد. هر ترکیبی در طبعیت دارای رنگ مخصوصی است که با شرکت در یک واکنش شیمیایی، ممکن است دچار تغییر شود. تغییر رنگ در یک واکنش شیمیایی می تواند نشان دهنده تغییر شیمیایی و یا فیزیکی در آن باشد. چون بسیاری از تغییر رنگ ها با چشم قابل مشاهده نیستند، از دستگاه اسپکتروفتومتر رنگ سنجی برای این منظور استفاده می شود که اندازه گیری شدت نور و رنگ تولید شده توسط این واکنش ها را انجام می دهد.

ترکیباتی که در محیط های مختلف اسیدی، بازی و خنثی به رنگ های مختلفی در می آیند، شناساگرها هستند. از این ترکیبات برای سنجش میزان PH یک محیط استفاده می کنند. از معمول ترین این شناساگرها، فنول فتالئین و متیل اورانژ هستند.

مثال هایی که تغییر رنگ در آن به عنوان نشانه ای برای واکنش شیمیایی محسوب می شود، تغییر رنگ در فرایند رسیدن میوه هاست. در این فرایند، تغییرات شیمیایی رخ می دهد که رنگ و بافت میوه را تغییر می دهد. وقتی در رسیدن میوه، رنگدانه دچار تغییر می شود، فرایندی برگشت ناپذیر است.

برخی میوه ها مانند سیب و موز در پروسته پوسیده شدن که نتیجه ی اکسید شدن ترکیبات موجود در آن است، نیز دچار تغییر رنگ می شوند. وقتی فلز آهن زنگ می زند، دچار تغییر رنگ از خاکستری به قهوه ای می شود که نوعی تغییر شیمیایی است.

تغییر دما

برای این که یک واکنش شیمیایی رخ دهد، پیوند اتم های تشکیل دهنده مواد اولیه شکسته شده و پیوندهای جدیدی تشکیل می شود که باعث تولید محصولات می شود. شکسته شدن پیوندها به انرژی نیاز داشته که این انرژی را از محیط اطرف خود می گیرد. اما تشکیل پیوندهای جدید با آزاد شدن انرژی همراه است. در واکنش هایی که مقدار انرژی جذب شده بیشتر از انرژی آزاد شده باشد، کاهش دما رخ می دهد و برعکس در فرایندهایی که میزان انرژی آزاد شده آن بیشتر باشد، افزایش دما پیش می آید. آزاد شدن گرما را می توان نشانه ای از تغییر شیمیایی دانست.

به عنوان مثال، سوختن نشانه ای از تغییر شیمیایی است که تغییر دما نشان دهنده آن است.

تولید نور

انرژی در برخی از واکنش های شیمیایی به صورت نور آزاد می شود. به عنوان مثال سوختن نمونه ای از این واکنش هاست که نور و گرما آزاد می کند. تغییرات شیمیایی در انفجار و همچنین تابلوهای نورانی که برای تبلیغات استفاده می شود، با ایجاد نور مشخص می شود. نور تولید شده در کرم شب تاب که نتیجه ی انجام برخی از واکنش های شیمیایی بدن آن هاست نیز نمونه ای از نشانه های تغییرات شیمیایی است.

تغییر حجم

از نشانه هایی که می تواند یک تغییر شیمیایی را نشان دهد، تغییر حجم است که می تواند به صورت کاهشی و یا افزایشی باشد. به عنوان مثال، در واکنش های انفجاری، حجم زیاد می شود. فوران آتشفشان نیز در نتیجه ی زیاد شدن حجم است که با تشکیل حباب در ماگمای آتشفشان صورت می گیرد. چگالی در نتیجه ی تغییر حجم در یک ترکیب شیمیایی، تغییر می کند.

تغییر بو و طعم

وقتی یک واکنش شیمیایی انجام می شود و ترکیبات جدید تشکیل می شوند، دارای طعم و بویی متفاوت از مواد اولیه خواهند بود. پس می توان این تغییرات را نمونه هایی از تغییرات شیمیایی دانست. بوی گندیده فاسد شدن میوه جات نمونه هایی از این تغییرات است. با رسیدن میوه ها، رنگ، بو و طعم آن ها تغییر می کند که نشانه های از تغییرات شیمیایی است.

تغییر فیزیکی و شیمیایی چیست؟

وقتی یک واکنش انجام می شود و حالت ماده عوض می شود، انرژی و مجموع مواد آن طبق قوانین ترمودینامیک، ثابت می ماند. مواد انرژی گرفته و یا از دست می دهند و دچار تغییر حالت می شوند. اما هیچ ماده و انرژی از بین نمی رود. تغییرات در واکنش ها می تواند به صورت فیزیکی و یا شیمیایی باشد. در یک تغییر فیزیکی، ماده ای جدید تولید نشده و فقط حالت فیزیکی تغییر می کند که فرایندی قابل برگشت است. اما وقتی یک تغییر شیمیایی صورت می گیرد، ماده ای جدید تولید می شود که قابل برگشت به مواد اولیه خود نیست. در این جا به طور مختصر تغییرات فیزیکی و شیمیایی را مورد بررسی قرار می دهیم.

تغییر فیزیکی چیست؟

وقتی یک تغییر فیزیکی رخ می دهد، ماده بدون این که تغییری در ترکیب آن ایجاد  شود، دچار تغییر شکل می شود. از جمله تغییرات فیزیکی می توان به تغییر سه حالت ماده اشاره داشت.

مثال ها و نشانه های تغییر فیزیکی

با تغییر فیزیکی در یک ماده، ممکن است برخی از نشانه های تغییر شیمیایی در آن مشاهده شود. تغییراتی در اندازه، رنگ، شکل و یا دمای مواد صورت می گیرد بدون این که تغییری ترکیب ماده ایجاد شود. این نوع تغییرات در مواقعی بیان می شود که واکنش شیمیایی خاصی در مخلوط مواد ایجاد نشود. از نشانه های مهمی که بیان کننده تفاوت میان یک تغییر فیزیکی با شیمیایی است، برگشت پذیر بودن آن است. اما برخی از این نشانه های تغییر فیزیکی مانند رنگ، قابل برگشت نیستند.

نمونه ای از تغییر فیزیکی، یخ زدن آب است که با گرم کردن می تواند دوباره به حالت مایع اولیه خود بازگردد. فرایند تبخیر نیز نمونه ی دیگری از این تغییر است که تبدیل حالت مایع به بخار صورت می گیرد. در این فرایند هویت شیمیایی ماه ثابت مانده و مولکول های آن دچار تغییر نمی شود.

آب شدن بستنی، خرد کردن چوب، پار کردن کاغذ، مخلوط آب و ماسه، ذوب کردن گوگرد جامد، مخلوط میوه جات و سبزیجات، شکستن شیشه و … نمونه هایی از تغییرات فیزیکی مواد هستند.

تغییر شیمیایی چیست؟

برعکس تغییر فیزیکی، در یک تغییر شیمیایی، ماده ای با ساختار جدید از مواد اولیه تشکیل می شود که دارای خصوصیاتی کاملا متفاوت است. به عبارتی مواد اولیه در این تغییرات، دچار تغییر هویت شده و ویژگی های متفاوتی خواهد داشت. در این تغییر، مواد اولیه با هم ترکیب شده و تولید محصولات می کند. می تواند در نتیجه ی چنین واکنش هایی گرما تولید شود و یا نیاز به گرما برای انجام واکنش باشد. معادلات شیمیایی بیان کننده واکنش های شیمیایی و تغییرات شیمیایی هستند.

مثال هایی از تغییرات شیمیایی

پخت و نان و کیک نمونه ای از یک تغییر شیمیایی است که در آن ها وقتی دما بالا می رود، هویت مواد اولیه ای چون آرد، شکر، تخم مرغ و روغن عوض شده و ماده ای با هویت جدید به نام کیک و نان ایجاد می شود. عطر و طعم محصول ایجاد شده متفاوت بوده و تجزیه آن ها در بدن به کمک آنزیم ها صورت می گیرد. در کل مواد غذایی بعد از خورده شدن، در دستگاه گوارش، دچار تغییر شیمیایی می شود. از موادی که در پخت کیک استفاده می شود، بکینگ پودر و یا جوش شیرین است که خمیر مایه کیک محسوب می شود. این ماده با تولید گاز دی اکسید کربن موجب پف کردن کیک شده و باعث نرم و سبک شدن آن می شود.

تصفیه آب مثالی دیگر از یک تغییر شیمیایی است که با استفاده از موادی خاص، رسوب ناخالصی های موجود در آب تشکیل می شود. به این ترتیب خالص سازی آب صورت می گیرد.

در مراسم آتش بازی که نور و گرما ایجاد می شود، یک تغییر شیمیایی رخ داده است. عامل اکسید کننده در این مراسم، باعث تجزیه سوخت شده و انرژی زیادی به صورت نور و گرما ایجاد می شود.

یکی از مثال های تغییر شیمیایی، تغییر رنگ برگ درختان در فصل پاییز است. این تغییر به عنوادن نشانه ای از تغییر شیمیایی بوده و واکنش های شیمیایی باعث آن شده است. علت زرد شدن رنگ برگ درختان در پاییز، کاهش تولید سبزینه و یا کلروفیل است که در نتیجه ی تغییر دما و نور خورشید است.

واکنش های شیمیایی دیگر

از واکنش های شیمیایی دیگر می توان به تجزیه شیمیایی، سنتز شیمیایی، اکسایش – کاهش، واکنش اسید و باز واکنش فتوشیمیایی، تشکیل کمپلکس و … اشاره کرد.

به عنوان مثال وقتی ترکیب دو عنصر نیتروژن و هیدروژن، تولید آمونیاک می کند که از مهمترین کودهای شیمیایی در کشاورزی است.

یا ترکیب دو ماده مس با اسید نیتریک، محلولی با رنگ ابی مایل به سبز ایجاد می کند. در این واکنش گاز نیتروژن دی اکسید قهوه ای مایل به قرمز نیز ایجاد می شود.

واکنش های اکسایش – کاهش از مهمترین واکنش های شیمیایی هستند که حتی در طبیعت نیز می توان نمونه هایی از آن ها را مشاهده کرد. به عنوان مثال در تنفس سلولی که مواد غذایی در نتیجه ی گرفتن اکسیژن توسط سلول ها به انرژی تبدیل می شود، واکنش اکسایش – کاهش رخ داده است.

فتوسنتز نمونه ای دیگر از این واکنش هاست که در آن، گیاهان با استفاده از دی اکسید کربن و آب، تولید اکسیژن و گلوکز می کنند.

سفید کردن دندان ها نمونه ای از تغییرات شیمیایی و واکنش اکسایش – کاهش است که با استفاده از مواد سفید کننده انجام می شود.

نکته

باید توجه کرد که برخی از تغییرات شیمیایی مانند تنفس سلولی و فتوسنتز برای بدن مفید بوده اما برخی از آن ها مانند فاسد شدن مواد غذایی و کپک زدن نان، مضر هستند.