درس دوم علوم هشتم: تغییرهای شیمیایی

تغییرهای شیمیایی می توانند مفید یا مضر باشند؛ مثال هایی از تغییرات مضر :

• ترش شدن شیر
• زنگ زدن درب آهنی
• سیاه شدن ظزف نقره ای
• تغییر رنگ فرش مقابل نور

مثال هایی از تغییرات مفید: پختن غذا ، گوارش و هضم غذا، مواد در حال تغییر

مواد پیرامون ما پیوسته در حال تغییرند . انجماد آب ، زنگ زدن آهن شکستن شیشه، ذوب یخ ، تغییر رنگ پارچه ها ، ترش شدن شیر، هضم غذا و … از جمله تغییرات مواد هستند.

 

برخی از این تغییرات سودمند و برخی زیان آورند.

ما پیوسته در پی آن هستیم که تغییرات مطلوب را پدید آوریم و از بروز تغییرات نامطلوب جلوگیری کنیم.

الف) تغییر فیزیکی:

در این نوع تغییر شکل ، اندازه و حالت ماده تغییر می کند. اما خواص و ماهیت ماده تغییر نمی کند.

تبخیر، تصعید ، میعان و سایر تغییر حالت ها و نیز خرد شدن ، سائیدن و … از جمله تغییرات فیزیکی هستند.

ب)  تغییرهای شیمیایی:

به تغییری گفته می شود که در نتیجه آن خواص و ماهیت ماده تغییر می کند و ماده یا موادی با خواص جدید حاصل می شود.

هنگامی که آب به کمک جریان الکتریسیته تجزیه می شود گازهای ئیدروژن و اکسیژن 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.

خواص ماده در علوم هشتم فصل 2 :

هر ماده دارای خواصی است که با آنها شناخته می شود .

مثلا بی رنگ بودن خاصه آب ، شور بودن خاصه نمک، اشتعال پذیر بودن خاصه کاغذ و تمایل به زنگ زدن خاصه آهن است.

الف) خواص فیزیکی:

به آن دسته از خواص گفته می شود که مشاهده و اندازه گیری آنها به تولید ماده جدید منجر نمی شود.

خواص فیزیکی : رنگ  ، بو ، چگالی،نقطه ذوب ، نقطه جوش و  رسانایی (الکتریکی)

مثلا آب  بی رنگ  ،بی بو  و چگالی آن یک و در صفر درجه منجمد و در100 درجه می جوشد و رسانایی الکتریکی ناچیز دارد.

ب) خواص شیمیایی :

 به مجموعه خواصی گفته می شود که تمایل یا عدم تمایل یک ماده به شرکت در واکنش های شیمیایی را بیان می کند.

مثلا اشتعال پذیری خاصه بنزین و عدم اشتعال پذیری خاصه آب است.

نشانه تغییر  شیمیایی :

هر تغییر شیمیایی با نشانه ای همراه است.

این نشانه حاکی از تشکیل یک ماده جدید می باشد البته باید توجه داشت که برخی از این نشانه ها در تغییر فیزیکی هم دیده می شوند.

برخی از نشانه های تغییر شیمیایی عبارتند از :

الف) ظهور یک رنگ جدید مانند:

رنگ قهوه ای ‹————- قرار گرفتن میخ آهنی در محلول مس سولفات

رنگ آبی مایل به سیاه ‹————- افزودن محلول ید به سیب زمینی

شیری رنگ ‹————— دمیدن در آب آهک

ب) تشکیل یک ماده جامد مانند:

ماده جامد پنیر مانند ‹————- افزودن سرکه به شیر

ج) تشکیل حبابهایی از گاز

حباب های گاز کربن دی اکسید ‹——— ریختن جوهر نمک بر روی پوسته تخم مرغ

حباب های گاز کربن دی اکسید ‹———- افزودن سرکه به جوش شیرین

د: تولید گرما :

مانند حل شدن کلسیم کلرید در آب

همانطور که گفته شد برخی نشانه ها در هر دو نوع تغییر مشاهده می شوند.

مثلا هنگامی که در نوشابه گاز دار را باز می کنید و یا هنگامی که آب را حرارت می دهید هم حباب های گاز ظاهر می شوند.

در اینجا تغییر شیمیایی روی نداده است.

اجزاء یک تغییر  شیمیایی :

هنگامی که آهن در هوای مرطوب قرار می گیرد، آهن با اکسیژن هوا ترکیب می شود .

در نتیجه لایه قهوه ای یا نارنجی رنگ بر روی آن تشکیل می شود که زنگ آهن یا اکسید آهن نام دارد. و یک تغییر شیمیایی روی داده است.

یا  با سوختن شمع نیز تغییر شیمیایی صورت می گیرد .                          گرما و نور + بخار آب + گاز کربن دی اکسید<—- گاز اکسیژن + شمع( هیدروکربن)

در این تغییر شیمیایی، گاز اکسیژن و شمع که دچار تغییر شیمیایی می شوند، واکنش دهنده نامیده می شوند.

به بخار آب و گاز کربن دی اکسید، که در اثر تغییرشیمیایی تولید می شوند، فراورده می گویند.

در اثرسوختن چوب و گاز در فضای بسته یا اتاقی که هوا در آن جریان ندارد، علاوه برکربن دی اکسید و بخار آب، گاز کربن مونوکسید نیز تولید می شود.

کربن مونوکسید، گاز بی رنگ، بی بو و بسیار سمی و کشنده ای است.

هرگاه یک فردی به مدت چند دقیقه در معرض این گازقرار بگیرد، مسموم می شود و ممکن است جانش را از دست بدهد.

برای اینکه سوختن شروع شود به گرما نیاز داریم.

این گرما را می توان با استفاده از شعله ی کبریت یا جرقه فراهم کرد.

اگر فراورده واکنش زیر یعنی آهن اکسید با گاز ئیدروژن ترکیب شود دو ماده جدید یعنی آهن و آب پدید می آیند.

توجه: همیشه واکنش دهنده در سمت چپ واکنش و فراورده در طرف راست واکنش قرار دارد.

سوختن:

نوعی  از تغییرهای شیمیایی است که طی آن یک ماده اشتعال پذیر به سرعت با اکسیژن ترکیب می شود.

ممکن است ماده اشتعال پذیر مانند گاز شهری (متان) و یا یک نافلز مانند گوگرد و یا یک فلز مانند منیزیم باشد.

نتیجه آن تولید انرژی (گرما و نور) همراه با ترکیبات اکسیژن دار است.

انرژی + بخار آب + کربن دی اکسید ‹—————- اکسیژن + گاز متان

انرژی + گوگرد دی اکسید ‹—————— اکسیژن + گوگرد

انرژی + منیزیم اکسید ‹—————— اکسیژن + منیزیم

تند(احتراق):

با نور و گرمای شدید همراه است مانند سوختن منیزیم و یا احتراق مواد منفجره

کند(اکسایش):

نور و گرمای محسوس ندارد. مانند اکسید شدن غذا در سلول های بدن- زنگ زدن آهن

بد نیست بدانید که گاهی بر اثر کمبود اکسیژن سوختن بصورت ناقص انجام می شود.

در این صورت علاوه بر کربن دی اکسید و بخار آب مقداری گاز سمی کربن مونوکسید (Co) هم تشکیل می شود.

اگر مقدار اکسیژن باز هم کمتر شود مقداری دوده هم تشکیل می شود .

دوده شکلی از کربن است که بصورت گرد نرمی از سوختن ناقص مواد سوختنی حاصل می شود.

از این فراورده فرعی سوختن، جهت تولید رنگ ، جوهر خودکار ، بارور کردن ابرها و نیز در صنعت لاستیک سازی استفاده می شود.

توجه داشته باشید که برای وقوع تغییر  شیمیایی احتراق همواره سه شرط لازم است

•  مواد سوختنی
•  گرمای کافی
• اکسیژن

بدیهی است فقدان هر یک از شرایط از وقوع این تغییر شیمیایی جلوگیری می کند.

بنابراین هنگام ایجاد حریق به روش های مختلف،یکی از این شرایط را حذف می کنند

•  دور کردن مواد سوختنی از اطراف آتش
•  دور کردن (حذف اکسیژن)
•  سرد کردن (حذف گرما)

انرژی و تغییرات تغییر  شیمیایی

مواد غذایی نیز مانند مواد دیگر، انرژی شیمیایی دارند به طوری که با سوزاندن آنها می توان گرما تولید کرد.

برای نمونه با گرمای آزادشده از سوزاندن یک عدد بادام زمینی می توان مقداری آب را در یک لوله ی آزمایش به جوش آورد.

جانداران با سوزاندن مواد غذایی در بدن خود،انرژی مورد نیاز خود را برای دویدن، شکار کردن و… تأمین می کنند.

انسان ها نیز انرژی موردنیاز خود رابرای راه رفتن، فکر کردن، کار کردن و … با سوزاندن مواد غذایی ای به دست می آورند که می خورند.

می دانیم یک حبه قند آغشته به خاک باغچه، سریع تر می سوزد و به سوختن ادامه می دهد.

در خاک باغچه ماده ای هست که کمک می کند سوختن قند آسان تر انجام شود.

این ماده کاتالیزگر نام دارد.

در بدن موجودات زنده نیز کاتالیزگرهای گوناگونی به نام آنزیم وجود دارند.

آنزیم ها سبب می شوند تغییرات شیمیایی در بدن موجودات زنده سریع تر انجام شوند.

گلوکز نیز در بدن موجودات زنده در حضور آنزیم با اکسیژن هوا ترکیب و ضمن آزاد کردن انرژی به کربن دی اکسید و بخارآب تبدیل می شود.

آزمایش کنید علوم هشتم فصل 2 :

مواد و وسایل

چند حبه قند، شمع، شیشه ی ساعت، پنس، کبریت، خاک باغچه (مرطوب)

روش اجرا

الف) یک حبه قند را با استفاده از پنس روی شعله  شمع بگیرید و صبر کنید تا شروع به سوختن کند.

ب) حبه قند در حال سوختن را از شعله دور کنید. چه چیزی مشاهده می کنید؟

پ) یک حبه قند دیگر بردارید و آن را به خاک مرطوب باغچه آغشته کنید.

سپس آن را روی شعله شمع بگیرید تا شروع به سوختن کند.

ت) حال حبه قند را از شعله شمع دور کنید؛ چه چیزی مشاهده می کنید؟

ث) از این آزمایش چه نتیجه ای می گیرید؟

این  گونه ماده کاتالیزگر نام دارد.

در بدن موجودات زنده نیز کاتالیزگرهای گوناگونی به نام آنزیم وجود دارند.

آنزیم ها سبب می شوند تغییرات شیمیایی در بدن موجودات زنده سریع تر انجام شوند.

گلوکز نیز در بدن موجودات زنده در حضور آنزیم با اکسیژن هوا ترکیب و ضمن آزاد کردن انرژی به کربن دی اکسید و بخارآب تبدیل می شود.

اگر فلزهای مس و آهن را در شرایط مناسب به طور غیر مستقیم به یکدیگر متصل کنید، می توانید انرژی الکتریکی تولید کنید.

در واقع شما با این کار، یک باتری می سازید.

در اینجا نیز تغییرهای شیمیایی رخ می دهند و انرژی شیمیایی مواد به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

اگر یک قرص جوشان را در آب بیندازید، تغییر شیمیایی رخ می دهد و قرص جوشان به مواد دیگری تبدیل می شود.

چگونه می توانید مشخص کنید که گاز تولید شده چیست؟

آیا از این تغییر شیمیایی می توان برای انجام دادن کار استفاده کرد؟

یک قوطی خالی فیلم را تا نیمه از آب پر کنید؛ سپس یک قرص جوشان را نصف کنید و  درون آن بیندازید و در آن را محکم ببندید.

حال قوطی را وارونه روی زمین قرار دهید و کمی از آن فاصله بگیرید. چند ثانیه منتظر بمانید و مشاهدات خود را یادداشت کنید.

از این آزمایش چه نتیجه ای می گیرید؟

این آزمایش را با قرار دادن یک تخته پاک کن روی قوطی دوباره انجام دهید.

اگر تغییر شیمیایی در شرایط مناسبی انجام شود، می تواند کار انجام دهد و جسمی را جابه جا کند.

تغییرات گرماده علوم هشتم فصل 2 :

تغییراتی هستند که با از دست دادن انرژی بصورت گرما همراهند

در این گونه تغییرات انرژی واکنش دهنده ها بیشتر از انرژی فراورده هاست.

تغییرات گرماگیر:

تغییراتی هستند که با گرفتن انرژی (گرما) همراهند در این تغییرات انرژی واکنش دهنده ها کمتر از فراورده هاست.

سرعت واکنش های شیمیایی علوم هشتم فصل 2 :

تغییرهای شیمیایی با سرعت های متفاوتی انجام می شوند.

سرعت تغییرهای شیمیایی یعنی سرعت تولید فراورده ها و یا سرعت مصرف واکنش دهنده هااست 

به بیان دیگر سرعت واکنش شیمیایی یعنی «تولید فراورده یا مصرف واکنش دهنده در واحد زمان»

توجه داشته باشید که هر چه انرژی فعال سازی (حداقل انرژی لازم برای شروع واکنش) کمتر باشد سرعت تغییرهای شیمیایی بیشتر است.

الف) دما :

آب از هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است .

این دو گاز در دمای معمولی هرگز با هم ترکیب نمی شوند .

اما اگر مخلوط این دو گاز را تا حدود 700 درجه سانتیگراد حرارت دهیم بسرعت با هم ترکیب می شوند و آب پدید می آید.

ب) غلظت :

با افزایش غلظت برخورد مؤثر بین مولکول های واکنش دهنده بیشتر و واکنش سریعتر می شود .

ج) کاتالیزگر:

موادی هستند که سرعت تغییرهای شیمیایی را افزایش می دهند اما خود دچار تغییر شیمیایی نمی شوند.

این مواد در پایان واکنش دست نخورده باقی می مانند.

مثلا هیدروژن پراکسید (آب اکسیژنه) در گرما و نور به آب و گاز اکسیژن تجزیه می شود افزودن زنگ آهن سرعت تجزیه شدن را افزایش می دهد.

اگر مقداری گرد دی اکسید منگنز به آب اکسیژنه اضافه کنیم سرعت واکنش بحدی افزایش می یابد که شروع به جوشیدن می کند .

در نتیجه گرمای قابل ملاحظه ای ازاد می شود.(واکنش گرماده)

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

د) سطح تماس:

با افزایش سطح تماس سرعت واکنش زیادتر می شود.

به همین علت است که خاک اره سریعتر از تنه درخت می سوزد و یا خوب جویدن غذا هضم آن را آسانتر می کند.

فعالیت علوم هشتم فصل 2 :

مقداری پر منگنات پتاسیم را روی تکه ای کاشی یا سنگ بریزید . چند قطره گلیسرین روی آن بچکانید و چند لحظه صبر کنید.

بار دیگر همین آزمایش را انجام دهید اما این بار قبل از چکاندن گلیسرین ، پرمنگنات را در هاون کاملا نرم کنید.

تفاوت نتیجه این مرحله با مرحله قبل را تفسیر کنید.

تذکر: این آزمایش را با احتیاط و زیر نظر بزرگتر ها انجام دهید.

قانون پایستگی جرم در تغییرهای شیمیایی

لاوازیه در سال 1782 به این نتیجه رسید که وقتی ماده ای به ماده دیگر تبدیل می شود وزن کلی آن تغییر نمی کند .

به عبارت دیگر در تغییرهای شیمیایی همواره مجموع جرم واکنش دهنده ها برابر مجموع جرم فراورده هاست.

یعنی جرم ثابت باقی می ماند.

مثلا از سوختن چوب در هوا، موادی مانند کربن، دود، خاکستر، بخار آب و … پدید می آید.

جرم کربن، دود ، خاکستر ، بخار آب و هوای مصرف شده برابر جرم چوب اولیه خواهد بود.

و یا اگر 4 گرم آهن و 7 گرم گوگرد را با هم حرارت دهیم حتما 11 گرم آهن سولفید حاصل می شود.