ZJAWISKA CHEMICZNE: CHARAKTERYSTYKA I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Te zjawiska chemiczne są te, które zawierają szereg reakcji chemicznych zachodzących w codziennym życiu. Chociaż prawdą jest, że reakcje chemiczne można badać lub przeprowadzać w laboratorium, zjawiska chemiczne można zaobserwować wszędzie; na zewnątrz, w chmurach, w naszych ciałach lub w samej kuchni.

Niektóre przykłady zmian chemicznych to spalanie drewna, trawienie jedzenia, gotowanie jajka, rdzewienie żelaza, pieczenie ciasta, gnijące owoce, pieczenie mięsa, wybuchające fajerwerki i inne.

Pieczenie ciastek to jedno z niezliczonych zjawisk chemicznych, o których wszyscy wiedzą na co dzień. Źródło: holmespj przez Pixabay.

Łatwo jest rozpoznać zjawiska chemiczne, chociaż nie są one izolowane, ale w połączeniu ze zmianami fizycznymi (lub biologicznymi). Mówi się, że zjawisko chemiczne miało miejsce, gdy obserwuje się wzrost temperatury, uwolnienie gazów, nagłe oświetlenie, tworzenie się osadów; lub zmiany zapachu, koloru lub tekstury.

Jednak wszystkie zjawiska chemiczne mają wspólną cechę przemian w tożsamości materii; zerwanie wiązań w celu ustanowienia nowych, zanik reagentów do wytwarzania produktów.

„Proste” zjawisko chemiczne może obejmować lub zaszufladkować ogromną liczbę reakcji chemicznych, które podlegają jednemu lub kilku mechanizmom. Dzieje się tak zwłaszcza wtedy, gdy gotujemy, pieczemy (ciasteczka na górnym obrazku) lub jemy, a także podczas ciekawych procesów biochemicznych, takich jak bioluminescencja.

cechy

Każda oddzielna reakcja chemiczna ma zestaw cech, które pozwalają na ich rozpoznanie lub klasyfikację od pozostałych; być to podwójne wypieranie (metateza), wytrącanie, neutralizacja, addycja, izomeryzacja, redukcja tlenków, uwodornianie, spalanie, piroliza, zmydlanie, polimeryzacja i wiele innych.

Niektóre z nich mogą być odwracalne (produkty przekształcają reagenty) lub nieodwracalne (występuje tylko tworzenie produktu). Ponadto niektóre są egzotermiczne, endotermiczne, wolne lub szybkie (z katalizatorem lub bez).

Jednak wszyscy zgadzają się co do zmiany tożsamości materii (atom, grupa funkcyjna, cząsteczka itp.). Powoduje to zmianę jednej z właściwości systemu, którymi są między innymi: kolor, zapach, pH, temperatura, ciśnienie, lepkość, masa, objętość, gęstość, współczynnik załamania światła.

Często obserwuje się również bulgotanie, pojawienie się osadu lub podwójnych faz, błysków lub eksplozji. Zjawisko chemiczne charakteryzuje się wówczas pokazaniem kombinacji takich zmian i może również składać się z szeregu reakcji lub przemian ściśle ze sobą powiązanych.

Dlatego w zależności od pryzmatu, przez który jest oglądany, zjawiska chemiczne odnoszą się głównie do wszystkich procesów naturalnych lub codziennych, w których spostrzega się, że zachodziła jedna lub więcej jednoczesnych reakcji chemicznych.

Przykłady

Krystalizacja minerałów

Niektóre minerały krystalizują w wyniku parowania wody. Źródło: Pxhere.

Chociaż nie wszystkie mechanizmy krystalizacji minerałów są zjawiskami stricte chemicznymi, dzieje się tak wtedy, gdy wychodzą z roztworu wodnego, który powoli odparowuje, podczas gdy jony grupują się razem i tworzą kryształy soli.

Strumienie wody mogą przenosić jony ze skał do innych regionów, gdzie ostatecznie wyparowują i pozostawiają ślady kryształów; jak to się dzieje na przykład w słonych jeziorach.

Spalanie

W przypadku pożaru następuje energiczne i silnie egzotermiczne utlenianie. Podczas rozpalania główki zapałki spala się tlenem z powietrza, aby wytworzyć tlenki, o czym świadczy nie tylko ciepło, ale także zmiana koloru zapałki z czerwonego na czarny.

Dlatego pożar jest zjawiskiem chemicznym, które obejmuje tworzenie się wielu tlenków; chociaż jeśli wystąpią w lesie, dżungli lub górach, będą się składać prawie w całości z tlenku węgla, a także tlenków azotu i siarki.

Kwaśny deszcz

Kwaśne deszcze to zjawisko chemiczne polegające na uwodnieniu różnych gazowych tlenków kwasów (NO _x , SO ₃ , ClO ₂ , CO ₂ ). Kiedy te gazowe tlenki wchodzą w interakcję z kropelkami wody w chmurach, przekształcają się w odpowiednie oksokwasy (HNO ₃ , H ₂ SO ₄ , HClO ₃ , H ₂ CO ₃ ), które są uwalniane w czasie deszczu.

Kwaśne deszcze charakteryzują się wysoką zawartością HNO ₃ i H ₂ SO ₄ , wpływając na ekosystemy wodne, uprawy, zakwaszając wody rzeczne i niszcząc marmurowe posągi.

Produkcja i degradacja ozonu

Ozon w stratosferze powstaje, gdy tlen reaguje z promieniowaniem ultrafioletowym słońca; a jej naturalne zniszczenie, chociaż w inny sposób, powoduje ponowne odzyskanie tlenu.

Istnieją jednak związki chemiczne, które pod wpływem promieniowania ultrafioletowego rozkładają się na wolne rodniki niszczące ozon, hamując jego działanie ochronne.

Fermentacja

Fermentacja jest przykładem zjawiska chemicznego, ponieważ mikroorganizmy katalizują reakcje na podłożu organicznym, którym jest na ogół żywność, sok lub napój, powodując drastyczną zmianę jego właściwości organoleptycznych; zwłaszcza jeśli chodzi o smak, jak w przypadku piwa i wina.

gotować

Gotowanie polega na przeprowadzaniu szeregu zjawisk chemicznych, dzięki którym można przygotować śniadanie, obiad lub kolację ze składników. Źródło: Milly Eaton via Pexels.

Można by napisać książkę o wszystkich zjawiskach chemicznych zachodzących podczas gotowania. Po pierwsze, użycie ognia oznacza już denaturację białek tworzących żywność, ich odwodnienie i zerwanie pewnych wiązań w celu wytworzenia produktów, które zintensyfikują ich smak i kolor.

Gotowanie jajka, pieczenie chleba lub ciastek, smażenie kurczaka lub steków, robienie kawy, podgrzewanie makaronu, ubieranie sałatki z octem, fermentowanie ananasów, dodawanie cytryny do ryb w celu zneutralizowania ich lotnych amin itp. To w istocie przykłady zjawisk chemicznych.

Karmelizacja i reakcja Maillarda

Reakcja karmelizacji cukru jest wykorzystywana do przygotowania karmelu serowego. Źródło: Guillermo Amador (flickr.com)

Innym szczególnym zjawiskiem chemicznym, które często występuje w kuchni, jest karmelizacja. Polega to na częściowym spaleniu słodkiego roztworu, aż stanie się złoty lub brązowy; to znaczy zatrzymuje się, gdy karmel jest gotowy.

Cukry zaczynają się odwadniać pod wpływem ciepła, tworząc kompendium cząsteczek; kilka drobnych (furanon i maltol), dzięki którym karmel ma swój charakterystyczny zapach; inny polimer (caramelina i caramelano), odpowiedzialny za kolor karmelu.

Gdy oprócz białek towarzyszą cukry, zachodzi reakcja Maillarda, w której teraz cukry reagują ze swoimi grupami aminowymi.

Ponownie, typowe jest obserwowanie zjawiska chemicznego, które obejmuje taką reakcję przy pieczeniu ciastek lub herbatników, przy przygotowywaniu piwa, przy smażeniu boczku, przy brązowieniu mięs, przy pieczeniu kurczaka, przy opiekania zboża itp.

Bioluminescencja

Linia brzegowa plaży oświetlona nocą dzięki bioluminescencji glonów bruzdnicowatych. Źródło: Jed z San Diego w Kalifornii

Wreszcie, nie mniej ważna lub ciekawa, mamy bioluminescencję, w której organizmy lub stworzenia są zdolne do generowania własnego światła przez działanie enzymu lucyferazy na białko lucyferyny. Wyraźnym przykładem są świetliki i ich żółte mrugnięcia przez całą noc.

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
3. Elsevier. (2019). Zjawiska chemiczne. Odzyskany z: sciencedirect.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (16 października 2019). Przykłady reakcji chemicznych w życiu codziennym. Odzyskany z: thinkco.com
5. Wikipedia. (2019). Reakcja chemiczna. Odzyskane z: en.wikipedia.org
6. Uniwersytet Rice. (2019). Klasyfikacja reakcji chemicznych. Odzyskany z: openstax.org
7. Instytut Biomimiki. (27 stycznia 2017). Chemia przyrody. Odzyskany z: asknature.org
8. Ashley Hamer. (14 maja 2018). 10 sposobów na zhakowanie gotowania za pomocą chemii. Odzyskane z: curiosity.com
9. Odsetki złożone. (2018). Chemia żywności - reakcja Maillarda. Odzyskany z: complexchem.com
10. Ashish. (25 marca 2018). Dlaczego cukier brązowieje po stopieniu? Odzyskany z: scienceabc.com