תופעות כימיות: מאפיינים ודוגמאות - כִּימִיָה - 2025

התופעות הכימיות הן אלה המהווים סדרה של תגובות כימיות המתרחשות בחיי היומיום. אמנם נכון שניתן לחקור או לבצע פעולות כימיות במעבדה, אך ניתן לראות תופעות כימיות בכל מקום; בחוץ, בעננים, בגופנו או במטבח עצמו.

כמה דוגמאות לשינויים כימיים הם שריפת עץ, עיכול מזון, בישול ביצה, ברזל חלודה, אפיית עוגה, ריקבון פרי, צליית בשר, פיצוץ זיקוקים ועוד.

אפיית עוגיות היא אחת מספור התופעות הכימיות היומיומיות שכולם יודעים עליהן. מקור: holmespj דרך Pixabay.

קל לזהות תופעות כימיות, אם כי אינן מבודדות אלא בשילוב עם שינויים פיזיים (או ביולוגיים). אומרים כי תופעה כימית התרחשה כאשר נצפתה עלייה בטמפרטורה, שחרור גזים, תאורה פתאומית, היווצרות משקעים; או שינויים בריח, צבע או מרקם.

עם זאת, כל התופעות הכימיות חולקות במשותף את המהפך בזהות החומר; שבירת קשרים להקמת חדשים, היעלמותם של מגיבים לייצור מוצרים.

תופעה כימית "פשוטה" יכולה להקיף או ליונה מספר עצום של תגובות כימיות המצייתות למנגנון אחד או יותר. זה מתרחש במיוחד כאשר אנו מבשלים, אופים (עוגיות בתמונה העליונה) או אוכלים, כמו גם בתהליכים ביוכימיים מעניינים כמו ביולומינצנציה.

מאפיינים

לכל תגובה כימית נפרדת יש מערך מאפיינים המאפשר להכיר או לסווג אותם מכל השאר; להיות אלה של תזוזה כפולה (מטתזה), משקעים, נטרול, תוספת, איזומריזציה, הפחתת תחמוצת, מימן, בעירה, פירוליזה, ספיפוניציה, פילמור ורבים אחרים.

חלקם יכולים להיות הפיכים (המוצרים יוצרים מחדש את המגיבים) או בלתי הפיכים (יש רק היווצרות מוצרים). כמו כן, חלקם אקסותרמיים, אנדותרמיים, איטיים או מהירים (עם או בלי זרז).

עם זאת, כולם מסכימים על שינוי בזהות החומר (אטום, קבוצה פונקציונלית, מולקולה וכו '). זה גורם לשונות באחת ממאפייני המערכת, שהם: צבע, ריח, pH, טמפרטורה, לחץ, צמיגות, מסה, נפח, צפיפות, מדד שבירה, בין היתר.

לעיתים קרובות ניתן לראות מבעבעים, הופעת משקעים או שלבים כפולים, הבזקים או פיצוצים. תופעה כימית מאופיינת אז בהצגת שילוב של שינויים כאלה, ויכולה גם להיות מורכבת מסדרת תגובות או טרנספורמציות הקשורות זה לזה.

זו הסיבה, תלוי בפריזמה שבה היא נראית, תופעות כימיות מתייחסות בעיקר לכל התהליכים הטבעיים או היומיומיים שבהם נתפס שהיו תגובות כימיות בו זמנית.

דוגמאות

התגבשות מינרלית

חלק מהמינרלים מתגבשים עקב אידוי המים. מקור: Pxhere.

למרות שלא כל מנגנוני ההתגבשות המינרלים הם תופעות כימיות בהחלט, הרי זה כאשר הם ממשיכים מתמיסה מימית, שמתאדה לאט לאט כאשר היונים מתאגדים זה בזה ויוצרים גבישים מלוחים.

נחלי מים יכולים לשאת יונים מסלעים למחוזות אחרים, שם בסופו של דבר הם מתאדים ומשאירים שובל של גבישים; כמו שקורה למשל באגמי מלח.

שְׂרֵפָה

במקום שיש אש יש חמצון נמרץ ואקוטרמי מאוד. כאשר מדליקים ראש גפרור, הוא נשרף עם החמצן באוויר כדי לייצר תחמוצות, שמעיד לא רק על ידי חום, אלא גם על ידי שינוי הצבע בגפרור מאדום לשחור.

שריפה היא אפוא תופעה כימית הכרוכה ביצירת תחמוצות רבות; אם כי אם הוא מתרחש ביער, בג'ונגל או בהר, הם יהיו מורכבים כמעט כולו מפחמן חד חמצני, כמו גם תחמוצות של חנקן וגופרית.

גשם חומצי

גשם חומצי הוא תופעה כימית המערבת הידרציה של תחמוצות חומצות גזים שונות (NO _x , SO ₃ , ClO ₂ , CO ₂ ). כאשר תחמוצות גזים אלה אינטראקציה עם טיפות המים בעננים, הן הופכות לחומצות אוקסו בהתאמה שלהן (HNO ₃ , H ₂ SO ₄ , HClO ₃ , H ₂ CO ₃ ) שבסופו של דבר הן מוזרמות בגשם.

גשמי חומצה מאופיינים בתכולתם הגבוהה של HNO ₃ ו- H ₂ SO ₄ , המשפיעים על מערכות אקולוגיות מימיות, יבולים, מחמצים מי נהר ופסלי שיש מתדרדרים.

ייצור והתדרדרות באוזון

האוזון בסטרטוספרה מופק כאשר החמצן מגיב עם קרינה אולטרה סגולה מהשמש; והרסו הטבעי, אם כי על ידי מנגנון אחר, מחדש את החמצן מחדש.

עם זאת, ישנם מינים כימיים אשר עקב קרינה אולטרה סגולה מתפרקים לרדיקלים חופשיים ההורסים אוזון ומעכבים את פעולת המגן שלה.

תְסִיסָה

תסיסה היא דוגמא לתופעה כימית מכיוון שמיקרואורגניזמים מזרזים תגובות על מצע אורגני, שהוא בדרך כלל מזון, מיץ או משקה, כדי ליצור שינוי דרסטי בתכונותיו האורגנולפטיות; במיוחד כשמדובר בטעם, כמו בירה ויין.

לְבַשֵׁל

בישול מבצע סדרה של תופעות כימיות כך שניתן להכין ארוחות בוקר, צהריים או ארוחת ערב מהמרכיבים. מקור: מילי איטון דרך Pexels.

אפשר היה לכתוב ספר על כל התופעות הכימיות המתרחשות בזמן שאנחנו מבשלים. ראשית, השימוש באש כבר מרמז על denaturation של החלבונים המרכיבים מזון, התייבשותם ושבירת קשרים מסוימים ליצירת מוצרים המעצימים את טעמם וצבעיהם.

הרתחת ביצה, אפיית לחמים או עוגיות, טיגון עוף או סטייקים, הכנת קפה, חימום פסטה, הלבשת סלט עם חומץ, תסיסת אננס, הוספת לימון לדגים בכדי לנטרל את האמינים הנדיפים שלהם וכו ', הם למעשה דוגמאות לתופעות כימיות.

קרמליזציה ותגובת מילארד

תגובת הקרמליזציה של הסוכר משמשת בהכנת קרמל הגבינה. מקור: גילרמו אמדור (flickr.com)

תופעה כימית נוספת שמופיעה לעתים קרובות בתוך המטבח היא קרמליזציה. זה מורכב משריפה חלקית של תמיסת סוכרים עד שהוא מזהיב או חום; כלומר, זה נעצר בדיוק כשהקרמל מוכן.

סוכרים מתחילים להתייבש על ידי פעולת החום ליצירת קומפנדיום של מולקולות; כמה קטנות (furanone and maltol), שבזכותן יש לקרמל ריח אופייני; פולימרים אחרים (קרמלינה וקרמלנו), האחראים על צבעי הקרמל.

כאשר מלווים סוכרים בנוסף לחלבונים, מתרחשת תגובת מילארד, כאשר כעת הסוכרים מגיבים עם קבוצות האמינו שלהם.

שוב, אופייני להתבונן בתופעה הכימית הכרוכה בתגובה כזו באפיית עוגיות או עוגות, בהכנת בירות, בטיגון בייקון, בהשחתת בשרים, בצליית עוף, בקליית העוף דגנים וכו '.

ביומלומינסנטיות

קו החוף של אורו מואר בלילה בזכות הביומינסקנטיות של אצות דינופלגה. מקור: ג'ד מסן דייגו, הרפובליקה בקליפורניה

לבסוף, ולא פחות חשוב או סקרן, יש לנו ביולומינצנסיות, שבה אורגניזמים או יצורים מסוגלים לייצר, באמצעות פעולת האנזים הלוציפראז על חלבון הלוציפרין, אור משלהם. דוגמה מובהקת נראית בגחליליות והצהוב שלהם מהבהב לאורך הלילה.

הפניות

1. וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
2. שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
3. אלזביאר. (2019). תופעות כימיות. התאושש מ: sciencedirect.com
4. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (16 באוקטובר 2019). דוגמאות לתגובות כימיות בחיי היומיום. התאושש מ: thoughtco.com
5. ויקיפדיה. (2019). תגובה כימית. התאושש מ: en.wikipedia.org
6. אוניברסיטת רייס. (2019). סיווג תגובות כימיות. התאושש מ: openstax.org
7. המכון הביומימיקרי. (27 בינואר 2017). כימיה של הטבע. התאושש מ: asknature.org
8. אשלי האמר. (14 במאי 2018). 10 דרכים לפרוץ את הבישול שלך עם כימיה. התאושש מ: curiosity.com
9. רבית דרבית. (2018). כימית מזון - תגובת מילארד. התאושש מ: compoundchem.com
10. אשיש. (25 במרץ 2018). מדוע סוכר הופך חום כשנמס? התאושש מ: scienceabc.com