- Senast uppdaterad
- Spara som PDF
- Sid-ID
- 346
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}}}\) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!- \!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{ span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart }{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\ norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm {span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\ mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{ \ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{ \unicode[.8,0]{x212B}}\)
Skillnaden mellan en fysisk reaktion och en kemisk reaktion ärsammansättning. Vid en kemisk reaktion sker en förändring i sammansättningen av ämnena i fråga; i en fysisk förändring finns det en skillnad i utseende, lukt eller enkel visning av ett prov av materia utan förändring i sammansättning. Även om vi kallar dem fysiska "reaktioner" sker faktiskt ingen reaktion. För att en reaktion ska kunna ske måste det ske en förändring av ämnets grundämnessammansättning. Således kommer vi helt enkelt att referera till fysiska "reaktioner" som fysiska förändringar från och med nu.
Introduktion
Fysiska förändringar är begränsade till ändringar som resulterar i en skillnad i visning utan att ändra sammansättningen. Några vanliga ändringar (men inte begränsade till) är:
- Textur
- Färg
- Temperatur
- Form
- Ändring av tillstånd (kokpunkt och smältpunkt är viktiga faktorer för att bestämma denna förändring.)
Fysiska egenskaper inkluderar många andra aspekter av ett ämne. Följande är (men inte begränsat till) fysiska egenskaper.
- Lyster
- Smidbarhet
- Möjlighet att dras in i en tunn tråd
- Densitet
- Viskositet
- Löslighet
- Massa
- Volym
Varje förändring i dessa fysiska egenskaper kallas en fysisk förändring. För ytterligare information, seMateriens egenskaper.
Kemiska förändringar, å andra sidan, är helt annorlunda. En kemisk förändring sker när ämnets sammansättning ändras. När bindningar bryts och nya bildas sker en kemisk förändring. Följande är indikatorer på kemiska förändringar:
- Förändring i temperatur
- Ändring i färg
- Märkbar lukt (efter att reaktionen har börjat)
- Bildning av en fällning
- Bildandet av bubblor
Obs: När två eller flera reaktanter blandas och en förändring i temperatur, färg etc. märks, sker troligen en kemisk reaktion. Dessa är inte definitiva indikatorer; en kemisk reaktion kaninteförekommer. En förändring i färg är inte alltid en kemisk förändring. Om man skulle ändra färgen på ett ämne i ett icke-kemiskt reaktionsscenario, som att måla en bil, är förändringen fysisk och inte kemisk. Detta beror på att bilens sammansättning inte har förändrats. Fortsätt med försiktighet.
Vanliga fysiska förändringar
Textur
Detexturav ett ämne kan skilja sig med en fysisk förändring. Till exempel, om en träbit slipades, vaxades och polerades, skulle den ha en helt annan struktur än den från början hade som en grov träbit.
(vänster) Grov plankpromenad, Quebec City, Kanada (höger) Färdigt golv av bergaska. (CC BY-SA 4.0;WikiPedantoch CC BY-SA 2.5;MarkAnthonyBoyle, respektive).
Som du kan se är texturen på det färdiga träet mycket jämnare än det ursprungliga korniga träet.
Färg
Förändringen avFärgav ett ämne är inte nödvändigtvis en indikator på en kemisk förändring. Att till exempel ändra färgen på en metall ändrar inte dess fysiska egenskaper. Men i en kemisk reaktion är en färgförändring vanligtvis en indikator på att en reaktion inträffar. Att måla metallbilen gör detinteändra sammansättningen av det metalliska ämnet.
Robotarm som applicerar färg på bildelar. Bildanvändning med tillstånd (CC BY-SA 4.0lRoboGuru).
Temperatur
Även om vi inte kan setemperaturförändring, såvida inte om en förändring av tillstånd sker, är det en fysisk förändring.
Hett metallarbete. (CC BY-SA-NC 2.0;flagstaffotos.com.au)
Man kan inte se pannan fysiskt ändra form, färg, textur eller någon av de andra fysiska egenskaperna. Men om man skulle röra vid pannan skulle den vara otroligt varm och kan orsaka brännskador. Att sitta sysslolös i ett skåp skulle den här pannan vara kall. Man kan inte bedöma denna förändring endast genom visuell exponering; användning av en termometer eller annat instrument är nödvändigt.
Form
Deformav ett föremål kan ändras och föremålet kommer fortfarande att förbli trogen sin kemiska sammansättning. Till exempel, om man skulle vika pengar, som visas i figuren nedan, är pengarna fortfarande kemiskt desamma.
Origami pengar
Byte av stat
Debyte av statär också en fysisk förändring. I detta scenario kan man observera ett antal fysiska egenskaper som förändras, såsom viskositet och form. När is förvandlas till vatten behåller den inte en fast form och blir nu en trögflytande vätska. Den fysiska "reaktionen" för omvandlingen av is till flytande vatten är:
\[H_2O_{(s)} \rightarrow H_2O_{(l)}\]
Följande är förändringarna av staten:
| Fast → Flytande | Smältande |
| Vätska → Gas | Förångning |
| Flytande → Fast | Frysning |
| Gas → Vätska | Kondensation |
| Fast → Gas | Sublimering |
- Om värme tillsätts till ett ämne, såsom vid smältning, förångning och sublimering, är processen detendotermisk. I det här fallet ökar värme hastigheten på molekylerna, vilket gör att de rör sig snabbare.
- Om värme avlägsnas från ett ämne, till exempel vid frysning och kondensering, är processen detexotermisk. I det här fallet minskar värme hastigheten på molekylerna vilket gör att de rör sig långsammare.
Fysikaliska egenskaper
Lyster
Delysterav ett element definieras som hur det reagerar på ljus. Glans är en metallkvalitet. Nästan alla metaller, övergångsmetaller och metalloider är glänsande. Icke-metallerna och gaserna är inte glänsande. Till exempel är syre och brom inte glänsande. Nedan visas glänsande gem.
Glansfulla gem
Smidbarhet
Smidbarhetär också en kvalitet av metaller. Metaller sägs vara formbara. Detta innebär att metallerna kan deformeras under en viss belastning. Till exempel, om du kan slå en metall med en klubba och den deformeras är den formbar. Ett gem kan också formas med bara händer.
Böjt gem
Bilden visar formbarheten hos en viss metall när den utsätts för stress.
Möjlighet att dras in i en tunn tråd
Inom materialvetenskap kallas denna egenskapduktilitet. Till exempel kan rå koppar erhållas och den kan renas och slås in i en sladd. Återigen är denna egenskap karakteristisk för främst metaller, icke-metaller har inte denna kvalitet.
Koppartråd
Densitet
Dedensitetför ett föremål är dess massa dividerat med dess volym (d=m/v). Ett ämne kommer att ha en högre densitet om det har mer massa i en bestämd volym. Ta till exempel en boll av metall, ungefär lika stor som en baseboll, komprimerad från rå metall. Jämför detta med en baseboll gjord av papper. Basebollen gjord av metall har en mycket större vikt i samma volym. Därför har basebollen gjord av metall en mycket högre densitet. Ett föremåls densitet avgör också om det kommer att sjunka eller flyta i en viss kemikalie. Vatten har till exempel en densitet på 1g/cm3. Vilket ämne som helst med en densitet som är lägre än det kommer att flyta, medan varje ämne med en densitet över det kommer att sjunka.
Olja sjunker i ett glas vatten
Viskositet
Viskositetdefinieras som motståndet mot deformation av en viss kemisk substans när en kraft appliceras på den. I exemplet nedan kan man se två kuber falla ner i två olika provrör. Den övre substansen visar en våldsam reaktion på att kuben tappar. Den lägre substansen uppslukar det helt enkelt långsamt utan mycket reaktion. Den övre substansen har en lägre viskositet i förhållande till den undre substansen, som har mycket hög viskositet. Man kan till och med tänka på viskositet i termer av tjocklek. Ämnet med mer tjocklek har högre viskositet än ett ämne som anses "tunt". Vatten har en lägre viskositet än honung eller magma, som har relativt höga viskositeter.
Vätskors viskositet
Vanliga kemiska förändringar
Följande är alla indikatorer på kemiska reaktioner. För ytterligare information om kemiska reaktioner, seKemiska reaktioner.
Förändring i temperatur
Aförändring i temperaturär karakteristisk för en kemisk förändring. Under ett experiment kunde man doppa en termometer i en bägare eller Erlenmeyerkolv för att verifiera en temperaturförändring. Om temperaturen ökar, som det gör i de flesta reaktioner, kommer sannolikt en kemisk förändring att inträffa. Detta skiljer sig från den fysiska temperaturförändringen. Under en fysisk temperaturförändring värms ett ämne, såsom vatten. Men i detta fall blandas en förening med en annan, och dessa reaktanter producerar en produkt. När reaktanterna blandas är temperaturförändringen som orsakas av reaktionen en indikator på en kemisk förändring.
Som ett exempel på en exoterm reaktion, om \(Fe_2O_3\) blandas med Al och antänds (ofta med brinnande Mg), så initieras termitreacitonen
\[Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow 2Fe + Al_2O_3 + \text{Heat}\]
Denna reaktion genererar värme som en produkt och är (mycket) exoterm.
Fysiska förändringar kan dock vara exotermiska eller endotermiska. Smältningen av en isbit, som är endoterm, är en förändring av en fysisk egenskap och inte sammansättning. Det är alltså en fysisk förändring.
Ändring i färg
Aändra i färgär också en annan egenskap hos en kemisk reaktion som äger rum. Till exempel, om man skulle observera att metall rostar över tiden, skulle man inse att metallen har ändrat färg och blivit orange. Denna förändring i färg är bevis på en kemisk reaktion. Man måste dock vara försiktig; ibland är en förändring i färg helt enkelt en blandning av två färger, men ingen verklig förändring i sammansättningen av ämnena i fråga.
Metall rostar
Reaktionen ovan är att järn rostar.
\[4Fe + 3O_2 + 6H_2O \högerpil 4Fe(OH)_3\]
Märkbar lukt
När två eller flera föreningar eller grundämnen blandas och endoft eller luktär närvarande har en kemisk reaktion skett. Till exempel när ett ägg börjar lukta (ett ruttet ägg) har en kemisk reaktion skett. Detta är resultatet av en kemisk nedbrytning.
Bortskämda ägg
Bildning av en fällning
Debildning av en fällningkan vara ett av de vanligaste tecknen på att en kemisk reaktion äger rum. En fällning definieras som ett fast ämne som bildas inuti en lösning eller ett annat fast ämne. Fällningar ska inte förväxlas med suspensioner, som är lösningar som är homogena vätskor med partiklar som flyter omkring i dem. Till exempel, när ett lösligt karbonat reagerar med barium, kan en bariumkarbonatfällning observeras.
Provrör
Reaktion:
\[Ba^{2+}_{(aq)} + CO^{2-}_{3\;(aq)} \rightarrow BaCO){3\;(s)}\]
För ytterligare information, seKlassificering av materia.
Bildandet av bubblor
Debildning av bubblor, eller snararegas, är en annan indikator på att en kemisk reaktion äger rum. När bubblor bildas kan en temperaturförändring också ske. Temperaturförändringar och bildning av bubblor sker ofta samtidigt. Till exempel, i följande bild kan man se en gas som spyr ut. Detta är bildandet av en gas.
Gasbildning
De flesta reaktioner är dock mycket mer subtila. Till exempel, om följande reaktion inträffar, kan man märka att koldioxidbubblor bildas. Om det finns tillräckligt med saltsyra är bubblor synliga. Om det inte är det kan man inte lätt märka förändringen:
\[Na_2CO_3 + 2HCl \högerpil 2NaCl + H_2O + CO_2\]
Referenser
- Chang, Raymond.Allmän kemi: de väsentliga begreppen. Boston, MA: McGraw-Hill Higher Education, 2006. Skriv ut.
- Kemi för dummies.For Dummies, 2008. Tryck.
- Petrucci, Ralph H.Allmänna kemiprinciper och moderna tillämpningar.Upper Saddle River, NJ: Pearson/Prentice Hall, 2007. Tryck.
Utomstående länkar
Alla bilder är med tillstånd avhttp://www.sxc.hu, som tillhandahåller royaltyfria bilder som är gratis att kopiera utan begränsningar. Viskositetsbilden är också fri att dupliceras enligt tillstånd från författaren på Wikipedia.com.
Problem
1. Vilket av följande är en kemisk reaktion?
- Frysande flytande kvicksilver
- Lägga till gult till blått för att göra grönt
- Skär ett papper i två bitar
- Tappa en skivad apelsin i ett kärl med natriumhydroxid
- Fyller en ballong med naturlig luft
2. Vilket av följande är en fysisk reaktion?
- Krossande glas med en baseboll
- Frätande metall
- Fyrverkerier som exploderar
- Att tända en tändsticka
- Bakar en kaka
3. Vilket av följande är en kemisk reaktion?
- Måla en vägg blå
- En cykel som rostar
- Glass smälter
- Att skrapa en nyckel över ett skrivbord
- Att göra ett sandslott
4. Vilket av följande är en fysisk reaktion?
- Steker ett ägg
- Smälta morötter
- En Macbook ramlar ut genom ett fönster
- Skapar ATP i människokroppen
- Tappa en kolsyrad tablett i ett glas vatten
5. Skriv C för kemisk reaktion eller P för fysisk reaktion.
- Brinnande löv
- Skärning av diamanter
- Krossa en penna
- Salivamylasenzymet som bryter ner maten i munnen
- Salt blandas med vatten
Svar
1. D
2. A
3. B
4. C
5. a) C
b) P
c) P
d) C
e) Inte heller. Detta är ett av gråzonerna för kemisk förändring och fysisk förändring. Även om saltet har dissocierats till natrium- och kloridjoner är det fortfarande salt i vatten. Salt är till en början bara ett konglomerat av natrium- och kloridjoner och genom att dissociera dem har bara arrangemanget av jonerna förändrats. Klicka här för mer information.