化学变化：特征，实例，类型 - 化学 - 2024

该化学变化是发生在物质或物质从化学反应的变化。它们的特点是不可逆，因为它们涉及需要能量或其他反应来逆转其作用的新键的形成。

例如，生命及其生物化学由不断变化的化学变化组成，这些变化揭示了生物内部发生的各种反应。结果是动植物组织的生长，发育和老化；在科学和热力学上众所周知，这是一个不可逆的过程。

秋季叶片颜色的变化是化学变化的一个例子。资料来源：杰克·科尔文（Jake Colvin），来自Pexels。

这就是为什么在从无脊椎动物到脊椎动物的活生物中，我们甚至在食用它们的食物时也会发现化学变化的原因，因为它们利用酶促反应降解它们并利用它们从中提取的能量和化学物质。

如何识别化学变化？

化学变化的例子

在自然界中识别它们的主要特征之一是观察颜色是否发生变化，或是否产生特定的气味。因此，在一年四季中，人们逐渐意识到树木是如何逐渐改变其叶子颜色的。其中，叶绿素及其天然色素会发生化学反应。

秋天的叶子变红是化学变化的一个非常明显的例子。章鱼和变色龙将其与生活联系起来，这要归功于其涉及皮肤细胞的一系列化学反应。但是与树叶不同，它们可以通过“钝化”伪装的其他反应来逆转颜色变化。

但是，天空和云层的不同颜色不是化学变化的产物，而是物理变化：罗利散射。同时，衣物的增白和其污渍的去除以及染料对衣物的污染是化学变化。

特点

提到了颜色和气味的变化是发生化学变化并且因此发生涉及一个或多个化学反应的现象的两个主要特征。

接下来，将讨论其他重要特征，这些特征使我们能够用自己的感官直接发现它。可以感知到的特征越多，我们就越有可能面临化学变化而不是物理变化。

温度变化或光线释放

化学变化伴随着温度的升高（放热反应）或降低（吸热反应）；也就是说，如果产生热量，或者相反地，获得冷的感觉。同样，有时热量的释放与光的出现平行。

气体形成

气体的形成与气味的变化直接相关。如果气体在液体介质中形成，则会观察到鼓泡，这表明化学变化。

这是因为存在高蒸气压的分子容易被空气夹带，或者释放出小分子，例如CO ₂，H ₂ S，CH ₄，O ₂等，它们是某些反应。

沉淀物的形成

如果反应在液体介质中进行，并且开始观察到沉淀物的形成，无论其颜色或质地如何，都将发生化学变化。同样，两种气体可能混合并形成灰分或盐分。

不可逆转

尽管确实存在可以建立平衡的可逆反应，但迄今为止所描述的特征所产生的变化是不可逆的；他们需要任何其他反应或任何形式的能量来干预，以扭转其影响。但是，在许多情况下，这实际上是不可能的。

在组成变化或物质变质中观察到这种不可逆性。例如，一棵在火焰中燃烧并在灰烬中终结的树木，其最终组成与该树木的最终组成不同，它将无法逆转以任何方式发生的化学变化；除非时间可以倒转

种类

化学变化本身不受任何分类：它们是我们的常识，可以推断或检查发生了什么类型的化学反应。因此，这种变化是由于一组无机，有机或生化反应引起的。

当谈到无机“变化”时，据说不涉及碳骨架化合物，而是所有过渡金属配合物。氧化物，硫化物，氢化物，氮化物，卤素等。

同时，二氧化碳化合物参与有机和生化变化，区别在于前者通常发生在有机体之外（药物进行的反应除外），而后者通常发生在生物体内（就酶而言）。 ，新陈代谢，生物分子）。

例子

纸张泛黄

折叠纸随时间变黄。资料来源：makamuki0通过Pixabay。

随着时间的流逝，纸张失去白度，变成淡黄色或棕色。此过程是由于其聚合物（尤其是木质素）的氧化所致，该聚合物与纤维素一起掺入了氧原子，最终削弱了它们的分子间相互作用。

烟花

烟花代表一种燃烧反应，其中燃烧剂，硝酸钾，碳和硫的混合物燃烧，同时以电子方式激发金属盐，这些金属盐使爆炸物充满颜色。

腔体

龋齿由于其脱矿质作用而在牙齿上产生颜色变化，这是由微生物从食物中消化蔗糖时产生的酸引起的。牙釉质由磷酸钙的矿物学组成，随着酸度的增加和空洞形成的进行而失去其离子。

藻类生长

在湖泊中生长的藻类和微生物层有时会变得很粘。资料来源：迈克尔·迈特（Michael Meiters）（https://www.flickr.com/photos/psychofreakx3/5963134909）

湖泊的富营养化促进了藻类的生长，由于水化学性质的变化，藻类以绿色覆盖了其表面。这种变化最终对水生动物群是可见的和负面的。

溶解溶解碱

溶解在水中的Alka-Seltzer会开始释放气泡，表明气泡起泡。气体归因于NaHCO ₃溶解产生的CO ₂以及压实片剂中的柠檬酸和乙酰水杨酸。

身体瘟疫

当我们出汗时，早晚不可避免地会感觉到腋下，皮肤或脚上的难闻气味。这些难闻的气味是由于微生物合成的挥发性有机分子引起的，表明发生了化学变化。

腐败

生物或食物的有机分解是涉及一系列复杂反应的化学变化。难闻的气味伴随着成分和颜色的变化。例如，香蕉和鳄梨等水果的腐烂表现出所有这些特征。

可乐和薄荷

焦炭和薄荷的混合物像苏打火山一样喷发。资料来源：迈克尔·墨菲

虽然这是形式上的物理反应，但没有破坏化学键，但在H ₂ CO ₃和CO ₂物种之间连续存在平衡，可口可乐薄荷的喷发可作为检测其他爆炸的参考可能纯粹是化学物质。

薄荷提供了CO的微小气泡的成核点_2形成，其吸收一些的溶解CO ₂通过用其与水分子的相互作用干扰。因此，溶解的CO ₂集中在多个小气泡中，这些小气泡与由糖和其他化合物引起的水表面张力的增加相反。

结果是CO ₂气泡逸出并拖拽不想“释放”它们的水。如上图所示，这导致出现这些薄荷皮疹的特征性泡沫。

爆炸物

爆炸通常是非常剧烈的燃烧反应，会释放出烟雾，光和热。无论发生爆炸的地方，您都将面临化学变化。

焚烧木材

木材主要由纤维素和木质素（两者都是有机聚合物）制成。其碳原子与空气中的氧气剧烈反应，从而导致CO和CO ₂，这取决于燃烧的完成程度和氧合程度。

这是一种化学变化，因为木材中的聚合物除了会散发热量，光线和烟雾外，无法恢复其初始状态。

日晒

在沙滩上度过一天的人们的晒黑中反映出化学变化。资料来源：Pxhere。

在强烈的阳光下，我们的皮肤发红或晒黑，这表明其成分发生了变化，这是由于其细胞中包含的黑色素发生了反应，从而导致其氧化和分解。

红甘蓝汁

试管与紫甘蓝指示剂。资料来源：Indikator-Blaukraut.JPG：超级Martin衍生作品：Haltopub

从紫甘蓝汁开始，可以进行实验以显示颜色随pH的变化。可以在任何实验室或厨房中轻松复制。

如果将此汁液添加到不同的试管中，并对其进行标记，并向其中添加不同的物质（从酸性（醋）到碱性（去污剂）），则会有多种颜色（上图）。

这是因为紫甘蓝汁中含有天然的酸碱指示剂，可响应pH值的变化。溶液酸性越强，它将显得越红；相反，如果它是非常基本的，它将变成淡黄色。

煮鸡蛋

煎或煮鸡蛋时，我们会通过加热使蛋白质变性，破坏其结合力并形成其他蛋白质，同时失去其原始结构。

皮革褪色

皮革的颜色会由于空气中的氧气和紫外线辐射而褪色，这两者都会导致染料与有机材料之间的化学键断裂。

烤

面包和糖果中观察到的颜色变化以及与生面团相比的体积明显增加，表明各种化学变化。

首先，由于酵母和发酵粉引起的上升；其次，通过美拉德反应，蛋白质和糖相互反应，使混合物变金黄。

腐蚀

当形成的氧化物层不再与金属内部粘附或结合时，金属生锈，因此它们失去光泽，变暗并开始腐蚀。最具代表性的腐蚀是铁的腐蚀，这是由于其氧化物的特征是棕色。

电池

在电池或电池中，会发生化学反应，产生电，电流通过外部电路并激活其设备。本质上，阳极失去电子（氧化），这些电子激活设备（遥控器，电话，手表，指针等），然后在阴极终止（还原）。

蚊子血

如果有蚊子叮咬我们，我们立即或在几分钟内将其杀死，我们会注意到血液是淡红色的。同时，如果经过几个小时并杀死了相同的蚊子，我们将看到血液是黑色的，甚至会呈现棕色。

颜色的这种变化表明血液已经在蚊子内发生了化学反应。

碘钟

碘钟反应是化学变化最有代表性的反应之一。资料来源：Daniel J. Lulu

著名的碘钟反应是最令人印象深刻的化学变化之一。之所以这样称呼是因为它的速度可以通过改变反应物的浓度来控制。当出现强烈的非常深的蓝色时，反应结束，这与观察到的初始透明度形成鲜明对比。

该颜色（上部图像）是由于淀粉和阴离子络合物I之间的相互作用₃ ^- 。一位来自碘的版本开始的，IO ₃ ^- ，和亚硫酸氢，HSO ₃ ^- ：

IO ₃ ^- + 3HSO ₃ ^- →I ^- + 3HSO ₄ ^-

在I ^-与IO发生反应₃ ^-从介质生成碘：

IO ₃ ^- + 5I ^- + 6H ⁺ →3I ₂ + 3H ₂ ö

这又与更多的亚硫酸氢盐反应：

我₂ + HSO ₃ ^- + H ₂ O→2I ^- + HSO ₄ ^- + 2H ⁺

一旦HSO ₃ ^-结束时，第二反应将占主导地位，直到有过量的我₂，其将结合到I ^-以形成我₃ ^- 。最后，I _3- ^将与淀粉分子相互作用，使溶液变黑。

大象膏

大象粘贴实验。资料来源：Ferbr1，来自维基百科。

再次，最后，一个特定的化学反应被命名，但是其变化太明显而不能被忽略：大象牙膏（上图）。在某些视频中，泡沫的数量足以使您从字面上刷大象的嘴。

该反应是基于过氧化氢，H的催化分解₂ ö ₂（过氧化氢）中，用碘离子，我^- ，可溶盐如碘化钠或碘化钾。根据以下化学方程式，发生的第一个反应是：

ħ ₂ Ò ₂ + I ^- →H ₂ O + IO ^-

该IO ^-物种随后发生反应用H ₂ ö ₂在第二反应：

IO ^- + H ₂ ö ₂ →H ₂ O +Ò ₂ + I ^-

催化剂I再生时^-（不消耗）。

注意，最终产物是H ₂ O和O ₂。如果将去污剂和着色剂添加到反应混合物中，则水和氧气将剧烈起泡，该水将通过容器上升并逆着重力向上射出。

烧纸

纸张燃烧时会产生二氧化碳，水蒸气和灰烬。这三种物质在化学上与第一种物质不同，因此是化学变化。

苹果氧化

将苹果切碎并放开后，它会从象牙色变为棕色或o石色。这称为氧化。

食物腐烂

食物变质时会发生化学变化。例如，腐烂的鸡蛋会经历分解过程，导致它们改变颜色和气味。

酸奶生产

酸奶是涉及牛奶和某些细菌（例如嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌）的化学变化的结果。

打开瓶香槟

当您打开一瓶香槟或软饮料时，您会发现冒泡。这种起泡意味着饮料中的碳酸已经分解，释放出二氧化碳。

葡萄酒生产

用葡萄酿造葡萄酒是一个发酵过程。这是厌氧化学反应的一个例子，其中糖被转化为乙醇和二氧化碳。

参考文献

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