تعريف التغيّر الكيميائي

هو تفاعل كيمائي ينتج عنه حدوث تغير في مادة معينة وتحولها التام عن شكلها الاساسي إلى مادة أو أكثر من مادة مختلفين عن المادة الأصلية تمامًا، وهو يختلف عن التغير الفيزيائي للمادة في أنه في أنه يتسبب بتغير دائم للمادة وترتيب الذرات فيها بينما في التغير الفيزيائي يمكن إعادة المادة للحالة التي كانت عليها، وهو نوعان:

• تغير كيمائي مطلق للحرارة.
• تغير كيمائي ماص للحرارة.

التغير الكيمائي والتغير الفيزيائي

هناك الكثير من التغيرات الكيمائية التي تحدث أمامنا كل يوم، وأخرى تفاعلات فيزيائية، وتعرفنا سابقًا على تعريف للتغير الكيمائي أما التغير الفيزيائي فهو تغير في الخواص فقط مثل شكل المادة وحجمها ولونها ومظهرها وحالتها دون تغير في تركيبها الداخلي، ولهذا غيمكن تلخيص الفرق بين التفير الكيمائي والتغير الفيزيائي في النقاط التالية:

• قابلية التفاعل للعكس

التفاعلات الفيزيائية مؤقتة وليست دائمة، ويمكن عكسها، بينما التفاعلات الكيميائية لا يمكن عكسها، ولا يمكن للمادة العودة إلى حالتها الأصلية بعد التغيير الكيميائي.

• امتصاص طاقة أو انبعاث طاقة

في التفاعل الكيميائي، يحدث امتصاص حرارة أو انبعاث حرارة عادة، بينما في التفاعل الفيزيائي لا يحدث استهلاك أو انبعاث للطاقة ولا يتم إصدار أي ضوء.

• تغير المادة

في التفاعلِ الفيزيائيِ، تتغيرُ خواصُ المادة الخارجيةِ مثلَ مظهرِها وملمسِها وحجمِها، أما في التفاعلِ الكيميائيِّ، فإنَّ المادةَ تتحوَّلُ إلى مادةٍ أو عدة موادٍ جديدةٍ تمامًا عن تلكَ التي دخلت في التفاعلِ، وتختلفُ عنها في الشكلِ واللونِ والرائحةِ.

يمكن التمييز بسهولة بين التغير الفيزيائي والتغير الكيميائي في الحياة اليومية، حيث لا ينجم التغير الفيزيائي عن تشكل مركبات جديدة، ومن أمثلته:

• تكسير الزجاج.
• تكسير البيض.
• مزج الرمل بالماء.
• ذوبان الشمع.
• غليان المياه وتحوله للحالة الغازية.
• تذوب السكر في الماء ويحتفظ بخواصه.

التعرف على التغيّر الكيميائي

يمكننا بسهولة ملاحظة التغيرات الكيميائية التي تحدث أمامنا يوميًا عن طريق ملاحظة ما يلي:

• حدوث تغيرات في درجة الحرارة

غالبًا ما يحدث تغير في كمية الطاقة خلال التفاعل، مما يؤدي إلى امتصاص حرارة أو إطلاقها، ويمكن قياس هذه التغيرات الحرارية.

• وجود ضوء

يتم إنتاج الضوء الأبيض أو الملون نتيجة لحدوث تفاعلات كيميائية.

• انطلاق الفقاعات

تطلق بعض التفاعلات الغازات في السائل الهائج الذي يظهر على شكل فقاعات.

• تكوّن رواسب

تنتج بعض التفاعلات أحيانًا بعض الجسيمات الناعمة المطلوبة التي تظل عائمة داخل المحلول أو تتراكم على شكل راسب

• تغيير لون المواد

قد يحدث تغيير في اللون بعد التفاعل، وخاصة في حالة تفاعل الفلزات الانتقالية.

• تغير الرائحة

تنتج بعض التفاعلات الكيميائية غازات طائرة تصدر رائحة يمكن تمييزها سواء كانت جيدة أو كريهة.

• تغير التركيب

من الطبيعي أن يتغير تركيب المادة تمامًا بعد التفاعل، ومن أمثلة ذلك تحول الورقة إلى رماد بعد احتراقها، وتغير شكل الطعام بعد تعفنه.

يمكن أن تحدث هذه التغييرات بعد وقت طويل حتى لا يمكن ملاحظتها بسهولة، فعلى سبيل المثال، يتسبب تفاعل صدأ الحديد في إنتاج الحرارة وتغيير لون الحديد، ولا يظهر هذا التغيير إلا بعد فترة طويلة جدًا.

أنواع التغيّر الكيميائي

ينقسم التغيير الكيمائي إلى ثلاثة أنواع وهي:

• تغيير كيميائي غير عضوي.

تشير إلى العمليات التي لا يتم فيها تغيير عنصر الكربون، مثل الأكسدة والاحتراق والاختزال ومزج الحمض مع القلوي.

• تغيير كيمائي عضوي.

تحتوي هذه المكونات على الكربون والهيدروجين، مثلما يحدث في عملية بلمرة النفط.

• تغير بيوكيمائي.

: “هي التغيرات الكيميائية الحيوية التي تحدث في الكائنات الحية بواسطة الإنزيمات والهرمونات. تبرز أهمية التغيرات الكيميائية في الكائنات الحية مثل عمليات الهضم والتمثيل الضوئي في النباتات.

أمثلة على التغييرات الكيميائية في حياتنا اليومية

التفاعلات الكيميائية موجودة في كل ما يحيط بنا، سواء في الطعام الذي نتناوله أو حتى داخل أجسامنا، وفيما يلي بعض الأمثلة الهامة للتفاعلات الكيميائية في الحياة اليومية:

• اصفرار أوراق الشجر في الخريف

تصبح أوراق الأشجار خضراء عادة بسبب وجود المادة الخضراء الكلوروفيل فيها، وهي المسؤولة عن عملية التمثيل الضوئي الكيميائي المعقدة في النباتات. عندما تنخفض درجات الحرارة وتقترب فصل الشتاء، تتوقف عملية التمثيل الضوئي في النباتات وتتوقف إنتاج الكلوروفيل، مما يؤدي إلى تغير لون الأوراق إلى أصباغ أخرى مثل الكاروتين والأنثوسيانين، وهذا يوضح كيفية نمو وتغير الكائنات الحية خلال حياتها

• تغيير لون التفاح بعد قطعه وتركه في الهواء

يُطلق على عملية تحويل لون التفاح إلى اللون البني الداكن باسم الأكسدة، حيث يتفاعل سطح التفاح القلوي مع الأكسجين ويحدث تغير في اللون.

• خبز الكعك

يتميز تفاعل كيميائي بأنه ماص للحرارة، ويؤدي إلى تحول المادة إلى صلبة نتيجة لعملية الطهو، وتتغير لونها ورائحتها.

• قرص الكافور

يتحول المادة الصلبة إلى غاز عندما تحترق، ولا يمكن استرجاع المادة الأصلية، وهذه هي واحدة من أهم خصائص التفاعل الكيميائي.

• تعفن البيض

تعتبر عملية تعفن الأطعمة بشكل عام عملية كيميائية، وفي البيض يحدث تغيير في لونه ورائحته.

• صناعة الزبادي

التغير الذي يحدث للحليب الخام بسبب البكتيريا مثل ستربتوكوكس لاكتوبكلس هو عملية كيميائية تغير من خصائصه تمامًا، ولا يمكن استعادة الحليب إلى حالته السابقة.

• اشتعال الغاز الطبيعي

يستخدم في الطهي وهو تفاعل كيميائي يطرد الحرارة.

• عملية تحميض الصور

لم تعد هذه العملية مستخدمة في الوقت الحالي بعد تطور تقنيات التصوير، وتعتبر عملية كيميائية.

• فتح زجاجة مشروب غازي

تنطلق بعض الفقاعات نتيجة تفاعل تكسر حمض الكربونيك وانطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون.

• صنع سبائك الصاب

عند مزج الحديد مع بعض العناصر الأخرى، يتكون عنصر جديدتمامًا وهو الصلب، ولذلك يعد هذا تفاعلًا كيميائيًا.

• شواء اللحم

هو تفاعل كيميائي يمتص الحرارة ويتغير فيه خصائص اللحم.

• انتاج البنزين

يتم تصنيعه عن طريق تكرير البترول، وهو عملية كيميائية.

• الملح المشترك

يحدث ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) نتيجة تفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع إحدى الأحماض، وهذا التفاعل يؤدي إلى تكون حمض الهيدروكلوريك.

• صناعة البرونز

يحدث ذلك نتيجة لتفاعل كيميائي بين عنصري القصدير والنحاس.

• احتراق الورق

يتكون التفاعل الذي يمتص الحرارة من إنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والرماد. ونظرًا لاختلاف المواد الناتجة عن المواد الأولية ، يعتبر هذا تغييرًا كيميائيًا.

• التنفس

هو تفاعل كيميائي يستخدم الأكسجين ويولد غاز ثاني أكسيد الكربون.

• صناعة الصابون

يتمثل التفاعل في تفاعل أحد الأحماض الدهنية مع الاستر، ويسمى هذا العملية بالتصبن.

• إضافة الصودا إلى الخل

وعندئذ يحدث فوران شديد نتيجة تحرر ثاني أكسيد الكربون، ويتم استخدام هذا التفاعل لتنظيف الأسطح وإزالة الدهون.

• تفاعل بين مادة قاعدية ومادة حمضية

ومنها يتكون 1019 ملحًا وماءً، وهما عنصران جديدان.

• جزيء الماء

عند تعرض الأوكسجين والهيدروجين للحرارة، يتم تكوين جزيء الماء.

• انطفاء الملاعق الفضية

تنشأ مادة كبريتيد الحديد السوداء نتيجة تفاعل الفضة الموجودة في الملاعق مع الكبريت الموجود بالهواء.

• علاج الحموضة

عند تناول هيدروكسيد الكالسيوم، يتفاعل مع الأحماض في المعدة، مما يؤدي إلى إنتاج الماء وكلوريد الكالسيوم، ويعادل الحموضة الموجودة في المعدة.

• تخمر العنب

فيه يتفاعل سكر الجلوكوز مع ثاني أكسيد الكربون، بالإضافة إلى الإيثانول لإنتاج الكحول.

•  صنع الخل

يتم وضع الكحول مع الأكسجين والماء في هذا المكان، ويحدث بينهم تفاعل ينتج عنه مادة جديدة وهي الخل.