تغییراتی که در واکنشی بر روی مواد واکنش دهنده صورت می‌گیرد، بطور کلی به دو نوع تغییر فیزیکی و تغییر شیمیایی ، تقسیم می‌شوند. در تغییر فیزیکی ، فقط حالت فیزیکی ماده تغییر می‌یابد. یعنی ساختار ذره‌های تشکیل دهنده ماده تغییر نمی‌کند. بنابراین تغییر کلیه حالات ماده نظیر ذوب و انجماد و تبخیر و تصعید و غیره .

لیکن در تغییر شیمیایی ، در واقع اتصال اتم‌ها به یکدیگر در واکنش دهنده ها دستخوش تغییر می‌شود و همچنین آرایش الکترونی اتم‌ها نیز تغییر می‌یابد. البته باید توجه داشت که در جریان یک واکنش شیمیایی ، اتم‌ها نه بوجود می‌آیند و نه از بین می‌روند و تنها شامل ترکیب ، تجزیه یا بازآرایی اتم‌هاست.

واکنش شیمیایی در واقع توصیفی برای یک تغییر شیمیایی است. واکنش‌های شیمیایی ممکن است با آزاد کردن انرژی بصورت گرما ، نور یا صوت همراه باشند و تولید یک گاز ، تشکیل یک رسوب یا تغییر رنگ در پی داشته باشند.
روی دادن تغییر فیزیکی و تغییر شیمیایی بطور متوالی
البته مواردی وجود دارد که هر دو تغییر فیزیکی و شیمیایی بر روی یک پدیده ، بطور متوالی اتفاق می‌افتند. برای مثال ، با حرارت دادن تکه ای قند در لوله آزمایش ، ابتدا قند ذوب می‌شود که یک پدیده فیزیکی است. سپس به رنگ قهوه ای 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 قبل است.

پس قطره‌های آب روی دیواره لوله آزمایش پدیدار می‌شود که نشان‌دهنده میعان بخار آب آزاد شده و یک پدیده فیزیکی است. در پایان ، در داخل لوله ، ماده‌ای سیاهرنگ ، بی‌مزه و نامحلول در آب (برخلاف قند اولیه) باقی می‌ماند که این ماده جدید ، زغال است و با توجه به تغییر رنگ ، مزه و حلالیت آن در آب ، نشان‌دهنده وقوع یک پدیده شیمیایی است.
انرژی شیمیایی
هر نوع پیوندی میان اتمهای مختلف سازنده مولکول یک جسم ، نوعی انرژی بنام در "انرژی شیمیایی" دارد که مقدار آن به نوع اتم‌ها و نحوه قرار گرفتن آنها در مولکول بستگی دارد. در یک واکنش شیمیایی ، در واقع اتصال اتمها به یکدیگر در واکنش‌ها دستخوش تغییر می‌شود و در نتیجه انرژی شیمیایی فراورده‌های واکنش با انرژی شیمیایی واکنش‌دهنده‌ها تفاوت پیدا می‌کند.

به عنوان مثال ، واکنش گاز کلر با گاز هیدروژن را در نظر بگیریم. گاز کلر از مولکولهای دو اتمی Cl2 و گاز هیدروژن از مولکولهای دو اتمی H2 تشکیل شده‌اند. فراورده واکنش ، کلرید هیدروژن HCl خواهد بود که در مقایسه با واکنش‌دهنده با پیوندهای کاملا متفاوتی دارد و از این رو انرژی شیمیایی آنها متفاوت است.

اکنون این پرسش مطرح می‌شود که با توجه به متفاوت بودن انرژی شیمیایی فراورده‌ها و واکنش‌دهنده‌ها با در نظر گرفتن "قانون پایستگی انرژی" این اختلاف انرژی به چه صورت ظاهر می‌شود؟
تغییر گرماگیر و تغییر گرماده
مطابق قانون پایستگی انرژی ، در هر واکنش ، باید انرژی کل ثابت بماند. بنابراین در واکنش‌ها ، اختلاف انرژی میان فراورده‌ها و واکنش‌دهنده‌ها به صورت گرما ظاهر می‌شود. از این رو ، واکنش‌هایی نظیر واکنش‌های سوختن متان و با تشکیل کلرید هیدروژن که در آنها ، سطح انرژی فراورده‌های واکنش از مواد واکنش‌دهنده پایین‌تر باشد، بعلت تولید انرژی گرمایی گرماده می‌گوییم و در مقابل ، واکنش‌هایی که در آنها سطح انرژی شیمیایی فراورده‌ها بیشتر از واکنش‌دهنده‌ها باشد، واکنش‌های گرماگیر نامیده می‌شوند و برای انجام چنین واکنشی باید مقداری گرما به اجزای واکنش‌دهنده داده شود، مانند تجزیه کردن کلرید آمونیوم جامد که با گرم کردن ، به دو گاز آمونیاک و کلرید هیدروژن تبدیل می‌شود.

بنابراین در اندازه گیری و محاسبه انرژی واکنش‌های شیمیایی ، چیزی که همیشه محسوس و قابل اندازه‌گیری است، تفاوت محتوای انرژی یا بعبارتی سطح انرژی مواد اولیه و محصولات عمل است که معمولا به تغییر محتوای گرمایی ، تغییر آنتالپی گفته می‌شود و با ΔH نمایش می‌دهند و در یک واکنش گرماده خواهیم داشت:

H1: سطح انرژی مواد واکنش دهنده

H2: سطح انرژی مواد حاصل

H2 < H1

H2-H1< 0

به این ترتیب تغییر آنتالپی ΔH در یک واکنش انرژی‌ده ، منفی است.

در یک واکنش گرماگیر خواهیم داشت:

H2>H1→H2-H1>0→ΔH>0



پس تغییر آنتالپی ، ΔH در یک واکنش انرژی‌گیر ، مثبت است.
واکنش‌های شیمیایی برگشت پذیر و برگشت ناپذیر
واکنش‌های برگشت ناپذیر
در این قبیل واکنش‌ها ، محصولات واکنش بر هم اثر شیمیایی ندارند. به همین دلیل واکنش فقط در جهت رفت انجام می‌گیرد و تا مصرف شدن کامل واکنش‌دهنده پیش می‌رود. مثلا اگر تکه‌ای نوار منیزیم را در ظرف محتوی HCl وارد کنیم، واکنش شدیدی میان منیزیم و اسید رخ می‌دهد و فلز بتدریج در اسید ، حل و ناپدید می‌شود و همزمان با ناپدید شدن فلز ، حباب‌های گاز هیدروژن درون اسید به چشم می‌خورند که از ظرف خارج می‌شوند.

بنابراین این واکنش یک‌طرفه است و فقط در جهت رفت پیش می‌رود. یعنی اگر مقداری گاز هیدروژن را در محلول کلرید وارد کنیم، هیچگونه واکنشی انجام نمی‌گیرد.

.


مثالهایی از فرایندهای شیمیایی
همانظور که قبلا ذکر شد، در تغییر شیمیایی ، ماهیت شیمیایی مواد تغییر می‌یابد و فراورده‌های جدید با خواص متفاوت از مواد اولیه تولید می‌شود. بنابراین پدیده های زیر نمونه هایی از تغییرهای شیمیایی محسوب می‌شوند:

• سوختن انواع سوخت‌ها. مانند بنزین ، نفت ، گاز طبیعی و... در مجاورت هوا
• زنگ زدن فلزات
• گوارش غذا
• رسیدن میوه
• پختن غذا
• فساد مواد
• محکم شدن تدریجی سیمان.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: