ZMIANY FIZYCZNE: RODZAJE I ICH CECHY, PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Zmiany fizyczne to takie, w których zmiana jest obserwowana w sztuce bez konieczności modyfikowania jej natury; to znaczy bez przerw lub tworzenia wiązań chemicznych. Dlatego zakładając, że substancja A musi mieć takie same właściwości chemiczne przed i po zmianie fizycznej.

Bez zmian fizycznych nie byłoby różnorodności form, jakie mogą przybierać określone przedmioty; świat byłby statycznym i ustandaryzowanym miejscem. Aby mogły one wystąpić, konieczne jest oddziaływanie energii na materię w postaci ciepła, promieniowania lub ciśnienia; nacisk, który można wywierać mechanicznie własnymi rękami.

Stolarnia. Źródło: Pixabay

Na przykład w warsztacie stolarskim można obserwować fizyczne zmiany, jakim podlega drewno. Piły, szczotki, wyżłobienia i dziury, gwoździe itp. Są niezbędnymi elementami, dzięki którym drewno z bloku i przy pomocy technik stolarskich można przekształcić w dzieło sztuki; jak mebel, krata lub rzeźbione pudełko.

Jeśli drewno jest traktowane jako substancja A, to w zasadzie nie ulega ono żadnej przemianie chemicznej po wykończeniu mebla (nawet jeśli jego powierzchnia została poddana obróbce chemicznej). Jeśli ten mebel zostanie sproszkowany na garść trocin, cząsteczki drewna pozostaną niezmienione.

W praktyce cząsteczka celulozy drzewa, z którego wycięto drewno, nie zmienia jego struktury w trakcie tego procesu.

Gdyby meble się paliły, jego cząsteczki reagowałyby z tlenem z powietrza, rozpadając się na węgiel i wodę. W takiej sytuacji nastąpiłaby przemiana chemiczna, gdyż pozostałości po spaleniu miałyby inne właściwości niż meble.

Rodzaje przemian chemicznych i ich charakterystyka

Nieodwracalny

Drewno w poprzednim przykładzie może podlegać fizycznym zmianom rozmiaru. Może być laminowany, cięty, obszyty itp., Ale nigdy nie zwiększa jego objętości. W tym sensie drewno może zwiększyć swoją powierzchnię, ale nie swoją objętość; który, wręcz przeciwnie, jest stale redukowany w trakcie pracy w warsztacie.

Po przycięciu nie można przywrócić pierwotnego kształtu, ponieważ drewno nie jest materiałem elastycznym; innymi słowy, podlega nieodwracalnym zmianom fizycznym.

W tego typu przemianie materia, choć nie reaguje, nie może powrócić do stanu początkowego.

Innym, bardziej kolorowym przykładem jest zabawa żółtą i niebieskawą plasteliną. Podczas zagniatania ich razem i nadania im kształtu kulki, ich kolor zmienia się na zielony. Nawet gdybyś miał pleśń, która przywróciłaby im ich pierwotny kształt, miałbyś dwa zielone paski; nie można już było rozdzielić niebieskiego i żółtego.

Oprócz tych dwóch przykładów można również rozważyć dmuchanie baniek. Im bardziej są dmuchane, tym zwiększa się ich objętość; ale po uwolnieniu nie można usunąć powietrza, aby zmniejszyć ich rozmiar.

Odwracalny

Chociaż nie kładzie się nacisku na odpowiednie ich opisanie, wszystkie zmiany stanu materii są odwracalnymi zmianami fizycznymi. Zależą od ciśnienia i temperatury, a także sił, które trzymają cząstki razem.

Na przykład kostka lodu w lodówce może się stopić, jeśli zostanie pozostawiona na zewnątrz zamrażarki. Po chwili ciekła woda zastępuje lód w małej komorze. Jeśli ta sama chłodnica zostanie ponownie umieszczona w zamrażarce, woda w stanie ciekłym będzie tracić temperaturę, aż zamarznie i ponownie stanie się kostką lodu.

Zjawisko to jest odwracalne, ponieważ zachodzi pochłanianie i uwalnianie ciepła przez wodę. Dzieje się tak bez względu na to, gdzie przechowywana jest woda w stanie ciekłym lub lód.

Główną cechą charakterystyczną i różnicą między odwracalną i nieodwracalną zmianą fizyczną jest to, że w pierwszym przypadku substancja (woda) jest uważana za samą w sobie; podczas gdy w drugiej brany jest pod uwagę wygląd fizyczny materiału (drewno, a nie celulozy i inne polimery). W obu jednak natura chemiczna pozostaje stała.

Czasami różnica między tymi typami nie jest jasna i w takich przypadkach wygodnie jest nie klasyfikować zmian fizycznych i traktować je jako jedność.

Przykłady zmian fizycznych

W kuchni

W kuchni zachodzą niezliczone zmiany fizyczne. Robienie sałatki jest nimi nasycone. Pomidory i warzywa siekamy do woli, nieodwracalnie zmieniając ich pierwotny kształt. Jeśli do tej sałatki dodaje się chleb, kroi się go na kromki lub kawałki z bochenka wiejskiego chleba i smaruje masłem.

Namaszczenie chleba i masła jest fizyczną zmianą, ponieważ zmienia się jego smak, ale molekularnie pozostaje niezmieniony. Jeśli inny chleb zostanie przypieczony, nabierze intensywniejszej mocy, smaku i koloru. Tym razem mówi się, że nastąpiła zmiana chemiczna, bo nie ma znaczenia, czy ten tost jest zimny, czy nie: nigdy nie odzyska swoich początkowych właściwości.

Żywność homogenizowana w blenderze również stanowi przykłady zmian fizycznych.

Jeśli chodzi o słodycze, podczas topienia czekolady obserwuje się, że przechodzi ona ze stanu stałego do stanu płynnego. Przygotowywanie syropów czy słodyczy, które nie wymagają użycia ciepła, również wchodzą w tego typu zmiany materii.

Nadmuchiwane zamki

We wczesnych godzinach porannych na placu zabaw obserwuje się na podłodze obojętne płótna. Po kilku godzinach nakładają się jak zamek w wielu kolorach, do którego wskakują dzieci.

Ta nagła zmiana objętości wynika z ogromnej masy powietrza wdmuchiwanego do środka. Po zamknięciu parku zamek jest opróżniany i ratowany; dlatego jest to odwracalna zmiana fizyczna.

Rzemiosło szklane

Rzemiosło szklane. Źródło: Pixabay

Szkło w wysokich temperaturach topi się i można je dowolnie odkształcać nadając mu dowolny wzór. Na przykład na powyższym obrazku możesz zobaczyć, jak formuje się szklany koń. Kiedy szklista pasta ostygnie, stwardnieje i ozdoba będzie gotowa.

Proces ten jest odwracalny, ponieważ poprzez ponowne przyłożenie temperatury można nadać mu nowe kształty. Wiele szklanych ozdób jest tworzonych tą techniką, znaną jako dmuchanie szkła.

Cięcie diamentowe i szlifowanie mineralne

Szlifowany diament. Źródło: Roman Köhler, z Wikimedia Commons Podczas cięcia diament podlega ciągłym zmianom fizycznym w celu zwiększenia powierzchni odbijającej światło. Ten proces jest nieodwracalny i nadaje surowemu diamentowi dodatkową i wygórowaną wartość ekonomiczną.

Ponadto w naturze można zobaczyć, jak minerały przyjmują bardziej krystaliczne struktury; to znaczy, pojawiają się na przestrzeni lat.

Składa się on z produktu przemiany fizycznej rearanżacji jonów tworzących kryształy. Na przykład podczas wspinaczki na górę można znaleźć więcej fasetowanych kamieni kwarcowych niż inne.

Rozpuszczenie

Gdy rozpuszczalne ciało stałe, takie jak sól lub cukier, jest rozpuszczane w wodzie, otrzymuje się odpowiednio roztwór o słonym lub słodkim smaku. Chociaż obie substancje stałe „znikają” w wodzie, a ta ostatnia ulega zmianie w swoim smaku lub przewodności, nie zachodzi żadna reakcja między substancją rozpuszczoną a rozpuszczalnikiem.

Sól (zwykle chlorek sodu) składa się z jonów Na ⁺ i Cl ^- . W wodzie jony te są solwatowane przez cząsteczki wody; ale jony nie ulegają redukcji ani utlenianiu.

To samo dotyczy cząsteczek sacharozy i fruktozy w cukrze, które nie przerywają żadnych wiązań chemicznych, gdy wchodzą w interakcję z wodą.

Krystalizacja

Tutaj termin krystalizacja odnosi się do powolnego tworzenia się ciała stałego w ciekłym ośrodku. Wracając do przykładu cukru, kiedy jego nasycony roztwór jest podgrzewany do wrzenia, a następnie pozostawiony do spoczynku, cząsteczki sacharozy i fruktozy mają wystarczająco dużo czasu, aby odpowiednio posortować i uformować większe kryształy.

Ten proces jest odwracalny, jeśli ponownie zostanie dostarczone ciepło. W rzeczywistości jest to szeroko stosowana technika oczyszczania skrystalizowanych substancji z zanieczyszczeń obecnych w medium.

Światła neonowe

Światła neonowe. Źródło: Pexels

W neonówkach gazy (w tym dwutlenek węgla, neon i inne gazy szlachetne) są podgrzewane za pomocą wyładowania elektrycznego. Cząsteczki gazu ulegają wzbudzeniu i przechodzą przejścia elektroniczne, które pochłaniają i emitują promieniowanie, gdy prąd elektryczny przepływa przez gaz pod niskim ciśnieniem.

Chociaż gazy jonizują, reakcja jest odwracalna i praktycznie wraca do stanu początkowego bez tworzenia się produktów. Światło neonowe ma wyłącznie kolor czerwony, ale w kulturze popularnej gaz ten jest nieprawidłowo przeznaczony do wszystkich lamp wytwarzanych tą metodą, niezależnie od koloru lub intensywności.

Fosforescencja

Ozdoba fosforyzująca. Źródło: Lưu Ly, z Wikimedia Commons W tym momencie może pojawić się debata między tym, czy fosforescencja jest bardziej związana ze zmianą fizyczną czy chemiczną.

Tutaj emisja światła jest wolniejsza po pochłonięciu wysokoenergetycznego promieniowania, takiego jak ultrafiolet. Kolory są wytworem tej emisji światła spowodowanej elektronicznymi przejściami w cząsteczkach tworzących ornament (górne zdjęcie).

Z jednej strony światło oddziałuje chemicznie z cząsteczką, wzbudzając jej elektrony; z drugiej strony, gdy światło zostanie wyemitowane w ciemności, cząsteczka nie wykazuje żadnego zrywania wiązań, czego można się spodziewać w przypadku wszystkich oddziaływań fizycznych.

Mówimy o odwracalnej zmianie fizykochemicznej, ponieważ umieszczona w słońcu ozdoba ponownie absorbuje promieniowanie ultrafioletowe, które następnie powoli i z mniejszą energią uwalnia w ciemności.

Bibliografia

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 grudnia 2018). Przykłady zmian fizycznych. Odzyskany z: thinkco.com
2. Roberts, Calia. (11 maja 2018). 10 rodzajów zmian fizycznych. Nauka. Odzyskany z: sciencing.com
3. Wikipedia. (2017). Zmiany fizyczne. Odzyskane z: en.wikipedia.org
4. Clackamas Community College. (2002). Rozróżnienie zmian chemicznych i fizycznych. Odzyskany z: dl.clackamas.edu
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemia. (8th ed.). CENGAGE Learning.
6. Surbhi S. (07 października 2016). Różnica między zmianą fizyczną a zmianą chemiczną. Odzyskany z: keydifferences.com