Šiame tinklaraščio įraše apžvelgsime anglies dioksido ir druskos tirpimą vandenyje ir sužinosime daugiau, ar tai fizinis ar cheminis pokytis.
„Ar anglies dioksido ištirpimas vandenyje yra fizinis ar cheminis pokytis? ir „Ar koncentruotos sieros rūgšties skiedimo vandenyje procesas, kad praskiesta sieros rūgštis būtų fizinis ar cheminis pokytis?
Užduodami šiuos klausimus dauguma žmonių atsakytų, kad tai fizinis pokytis, bet, deja, teisingas atsakymas – cheminis pokytis. Mes paprastai žinome fizinių pokyčių apibrėžimą kaip „reiškinį, kai keičiasi medžiagos savybės, o keičiasi tik jos būsena ar forma“, o cheminis pokytis kaip „reiškinys, kai medžiaga virsta nauja medžiaga, kuri visiškai skiriasi nuo pirminių savybių“. Tačiau mes tiksliai nežinome, ką turime omenyje sakydami „materijos savybes“.
Medžiagos savybės – tai medžiagą sudarančių molekulių arba jonų struktūros savybės. Todėl pasikeitus molekulių ar jonų struktūrai, pasikeis ir medžiagos savybės. Pavyzdžiui, anglies dioksidas (CO2) jungiasi su vandeniu, sudarydamas anglies rūgšties jonus (HCO3-), sudarydamas gazuotą vandenį. Tai yra cheminis pokytis, nes anglies dioksidas ir vanduo turi visiškai skirtingas savybes, todėl galime sakyti, kad anglies dioksido ištirpimas vandenyje yra cheminis pokytis. Kita vertus, kai cukrus ištirpsta vandenyje, jis keičia tik cukraus spalvą ir formą, todėl šis tirpimas yra fizinis pokytis.
Taigi, kaip galime aiškiau atskirti fizinius ir cheminius pokyčius? Fizinis pokytis paprastai yra medžiagos būsenos arba išvaizdos pasikeitimas ir nesusijęs su struktūriniais pokyčiais atominiu ar molekuliniu lygiu. Medžiagos savybės išlaikomos, o pasikeitusią būseną galima lengvai grąžinti į pradinę būseną. Pavyzdžiui, ledo tirpimas į vandenį yra fizinis pokytis; vandens molekulinė struktūra nesikeičia, tik jo būsena iš kietos į skystą.
Kita vertus, cheminiai pokyčiai yra tada, kai ryšiai tarp medžiagos molekulių ar atomų yra pertvarkomi, kad susidarytų visiškai nauja medžiaga. Tokiu atveju pradinės medžiagos savybės išnyksta ir atsiranda medžiaga su naujomis savybėmis. Cheminiai pokyčiai dažnai gali pasireikšti kaip energijos, spalvos, dujų susidarymo arba nuosėdų susidarymo pokyčiai, ir šiuos pokyčius paprastai sunku pakeisti. Pavyzdžiui, geležies oksidacija iki rūdžių yra cheminis pokytis, kurio metu visiškai pasikeičia geležies savybės ir susidaro naujas junginys.
Vis dėlto gali kilti pagunda paklausti, ar koncentruotos sieros rūgšties pakeitimas praskiesta sieros rūgštimi yra fizinis pokytis, nes tai tik sieros rūgšties koncentracijos pasikeitimas. Tačiau taip pat nėra. Net ir neatsižvelgiant į molekulinę struktūrą, koncentruota sieros rūgštis dehidratuoja, o atskiesta – ne, o koncentruotą sieros rūgštį maišant su vandeniu susidaro milžiniškas šilumos kiekis. Taip pat galime pridėti faktą, kad vanduo veikia kaip bazė reakcijoje tarp koncentruotos sieros rūgšties ir vandens, kaip dar vieną įrodymą.
Taigi, koks pokytis yra druska ištirpsta vandenyje? Vėlgi, nesunku pasakyti, kad tai fizinis pokytis, tačiau skirtingai nei vandenyje tirpstantis cukrus, tai nėra fizinis pokytis, nes nutrūksta druskos (NaCl) joniniai ryšiai, padalijant juos į natrio jonus (Na+) ir chlorido jonus (Cl- ). Kai kas gali teigti, kad vandenyje ištirpusios druskos pasikeitimas yra fizinis pokytis, nes sūraus vandens kaitinimas sukelia grįžtamąją reakciją, dėl kurios druska vėl nusodinama, tačiau grįžtamosios reakcijos taip pat yra dažnos cheminių pokyčių metu.
Tačiau druskos ištirpimą vandenyje taip pat sunku priskirti cheminiams pokyčiams. Žinoma, kai druska ištirpsta vandenyje, joninės jungtys nutrūksta, o rezultatas iš ne srovės laidininko pakeičiamas į srovę nešančiu elektrolitu. Tačiau nauji cheminiai ryšiai nesusidaro. Todėl, jei apibrėžiame cheminį pokytį kaip „cheminių ryšių nutraukimą tarp dalelių, sudarančių medžiagą, ir dalelių suskirstymą į naujas chemines jungtis“, tada druskos ištirpimas vandenyje gali būti laikomas fiziniu pokyčiu. Trumpai tariant, tas pats reiškinys gali būti vertinamas kaip fizinis arba cheminis pokytis, priklausomai nuo jūsų atskaitos sistemos.
