تغییرات ماده

مواد پیرامون ما پیوسته در حال تغییرند. مواد مختلف یعنی عنصرها، ترکیب ها و مخلوط ها همیشه به یک صورت باقی نمی مانند و ممکن است تغییر کنند و می دانیم که همه مواد از نظر رنگ، حجم، بو، سختی و نرمی با هم متفاوتند و علی رغم این تفاوت ها پاره ای از مواد به هم شبیه اند.

شباهت های مواد عبارتند از :

١- همه مواد حجم دارند.

٢- همه مواد وزن دارند.

٣- ماده ی تشکیل دهنده همه مواد جرم آن ها را تشکیل می دهد.

٤- همه مواد از مولکول تشکیل شده اند.

٥- مولکول همه مواد از ذرات کوچک تری به نام اتم تشکیل شده است.

انواع تغییرات

الف) تغییر فیزیكی: در این نوع تغییر شكل، اندازه و حالت ماده تغییر می كند. اما خواص و ماهیت ماده تغییر نمی كند.

تبخیر، تصعید ، میعان و سایر تغییر حالت ها و نیز خرد شدن ، ساییدن و ... از جمله تغییرات فیزیكی هستند.

ب) تغییر شیمیایی: به تغییری گفته می شود كه در نتیجه آن خواص و ماهیت ماده تغییر می كند و ماده یا موادی با خواص جدید حاصل می شود.

هنگامی كه آب به كمک جریان الكتریسیته تجزیه می شود گازهای هیدروژن و اكسیژن پدید می آیند این دو ماده هیچ شباهتی با آب ندارند.

سوختن چوب ، زنگ زدن آهن، تغییر رنگ پارچه ، زرد شدن برگ درختان ، هضم غذا، تبدیل شدن شیر به ماست و پنیر از جمله تغییرات شیمیایی هستند.

اهمییت تغییرات شیمیایی:

بشر با توجه به نیاز های خود دست به ساخت موادی می زند که آن مواد خصوصیات مورد نظر را داشته باشند. مثلا ساخت موادی که در مقابل خوردگی مقاومند، زنگ نزنند و دوام بیشتری داشته باشند یا بعضی که در طبیعت قابل تجزیه باشند و آلودگی ایجاد نکنند و این به نوع استفاده از ماده مورد نظر بستگی دارد.

امروزه به وسیله همین تغییرات مواد بسیار با ارزش ساخته می شود به عنوا ن نمونه  نی نی نول آلیاژی از دو عنصر نیکل و تیتانیوم است. به نام فلز با حافظه خوانده می شود .این ماده در صورت له شدن با آب جوش به حالت اولیه باز گشته و در ساخت عینک و بدنه اتومبیل کاربرد دارد.

خواص ماده:

هر ماده دارای خواصی است كه با آن ها شناخته می شود مثلا بی رنگ بودن خاصه آب، شور بودن خاصه نمك، اشتعال پذیر بودن خاصه كاغذ و تمایل به زنگ زدن خاصه آهن است.

الف) خواص فیزیكی: به آن دسته از خواص گفته می شود كه مشاهده و اندازه گیری آن ها به تولید ماده جدید منجر نمی شود.

ب) خواص شیمیایی: به مجموعه خواصی گفته می شود كه تمایل یا عدم تمایل یك ماده به شركت در واكنش های شیمیایی را بیان می كند. مثلا اشتعال پذیری خاصه بنزین و عدم اشتعال پذیری خاصه آب است.

روی دادن تغییر فیزیکی و تغییر شیمیایی به طور متوالی

مواردی وجود دارد که هر دو تغییر فیزیکی و شیمیایی بر روی یک پدیده، بطور متوالی اتفاق می‌افتند. برای نمونه، با حرارت دادن تکه‌ای قند در لوله آزمایش، ابتدا قند ذوب می‌شود که یک پدیده فیزیکی است. سپس به رنگ قهوه‌ای در می‌آید که نشان‌دهنده شروع تبدیل قند به کربن و یک پدیده شیمیایی است. در ادامه مقداری بخار آب به بالای لوله می‌رسد که نشانه تجزیه قند و ادامه پدیده شیمیایی پیشین است. سپس قطره‌های آب روی دیواره لوله آزمایش پدیدار می‌شود که نشان‌دهنده میعان بخار آب آزاد شده و یک پدیده فیزیکی است. در پایان، در لوله ماده‌ای سیاه رنگ، بی‌مزه و نامحلول در آب (برخلاف قند اولیه) باقی می‌ماند که این ماده ذغال است و با توجه به تغییر رنگ، مزه و حلالیت آن در آب نشان‌دهنده وقوع یک پدیده شیمیایی است.

انرژی و تغییرات

تغییرات گرماده: تغییراتی هستند كه با از دست دادن انرژی به صورت گرما همراهند در این گونه تغییرات انرژی واكنش دهنده ها بیشتر از انرژی فرآورده هاست.

انجماد، چگالش و میعان تغییرات گرمادهی هستند که جز تغییرات فیزیکی مواد محسوب می شوند؛ اکسایش، تجزیه هیدروژن پراکسید و واکنش فلزها با اسید تغییرات گرمادهی هستند که جز تغییرات شیمیایی محسوب می شوند.

تغییرات گرماگیر: تغییراتی هستند كه با گرفتن انرژی (گرما) همراهند در این تغییرات انرژی واكنش دهنده ها كمتر از فرآورده هاست.

ذوب، تبخیر و تصعید واکنش های گرماگیر هستند که جز تغییرات فیزیکی اند؛ تجزیه آب و تجزیه آمونیاک نیز واکنش های گرماگیر هستند که جز تغییرات شمیایی اند.

سرعت واكنش های شیمیایی: واكنش های شیمیایی با سرعت های متفاوتی انجام می شوند.

سرعت واكنش شیمیایی یعنی سرعت تولید فرآورده ها و یا سرعت مصرف واكنش دهنده ها به بیان دیگر:

سرعت واکنش های شیمیایی ممکن است سریع باشد مانند انفجار مواد منفجره و یا ممکن است کند باشد مانند زنگ زدن آهن.

توجه داشته باشید كه هر چه انرژی فعال سازی (حداقل انرژی لازم برای شروع واكنش) كمتر باشد سرعت واكنش بیشتر است.

عوامل موثر بر سرعت واکنش

الف) دما:

 آب از هیدروژن و اكسیژن تشكیل شده است . این دو گاز در دمای معمولی هرگز با هم تركیب نمی شوند اما اگر مخلوط این دو گاز را تا حدود ٧٠٠ درجه سانتیگراد حرارت دهیم به سرعت با هم تركیب می شوند و آب پدید می آید.

ب) غلظت:

 با افزایش غلظت برخورد مؤثر بین مولكول های واكنش دهنده بیشتر و واكنش سریعتر می شود.

ج) كاتالیزگر:

 موادی هستند كه سرعت واكنش های شیمیایی را افزایش می دهند اما خود دچار تغییر شیمیایی نمی شوند و در پایان واكنش دست نخورده باقی می مانند مثلا هیدروژن پراكسید (آب اكسیژنه) در گرما و نور به آب و گاز اكسیژن تجزیه می شود افزودن زنگ آهن سرعت تجزیه شدن را افزایش می دهد. اگر مقداری گرد دی اكسید منگنز به آب اكسیژنه اضافه كنیم سرعت واكنش به حدی افزایش می یابد كه شروع به جوشیدن می كند و گرمای قابل ملاحظه ای آزاد می شود.( واكنش گرماده )

نمودار الف تجزیه این ماده بدون حضور كاتالیزگر و نمودار ب تجزیه این ماده با حضور كاتالیزگر را نشان می دهد.