ماده و تغییرات آن
ساعت ۱۱:٤۳ ‎ب.ظ روز شنبه ۱۱ شهریور ،۱۳٩۱ : توسط : کوشا

ببخشید چند روزی نبودم نتونستم آپ کنم


علوم دوم - بخش اول

 

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 و 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) تغییر 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.

فعالیت: اگر چند قطره نیتریک اسید غلیظ بر روی فلز مس بریزیم گاز خرمایی رنگ نیتروژن دی اکسید که بوی تند و آزار دهنده ای دارد تشکیل می شود.

 



اگر لوله محتوی گاز نیتروژن دی اکسید را در آب جوش قرار دهیم رنگ قهوه ای پر رنگ ظاهر می شود(شکل1)
اگر لوله را سرد کنیم مولکول های سه اتمی نیتروژن دی اکسید به مولکول های 6 اتمی دی نیتروژن تترااکسید که بی رنگ است تبدیل می شود.(شکل 3)
اگر هر دو لوله را در آب ولرم قرار دهیم تعدادی از مولکول ها No2 و تعدادی N2o4 خواهند بود که در این صورت رنگ خرمایی کم رنگ مشاهده خواهد شد.
این تغییرات از نوع شیمیایی و برگشت پذیر هستند.

خواص ماده:
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 رسانایی (الکتریکی)
آب بی رنگ بی بو 1 صفر درجه 100 درجه ناچیز


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 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 اما 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 و لایه قهوه ای یا نارنجی رنگ بر روی آن تشکیل می شود که زنگ آهن یا اکسید آهن نام دارد.

 



اگر فراورده واکنش فوق 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 تغییر شیمیایی است که طی آن یک ماده اشتعال پذیر که ممکن است یک ماده آلی مانند گاز شهری (متان) و یا یک نافلز مانند گوگرد و یا یک فلز مانند منیزیم باشد به سرعت با اکسیژن ترکیب می شود که 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

سوختن:
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.

الاکلنگ آتشین بسازید.
دو سر یک شمع استوانه ای را صاف کرده، سوزن خیاطی بلندی را کاملا از وسط شمع عبور دهید .
اکنون دو سر سوزن را روی دو پایه مثلا دو لیوان وارونه قرار دهید بطوری که شمع بین دو لیوان قرار گیرد حالا دو طرف شمع را روشن کرده به حرکت شمع توجه کنید . علت حرکت شمع را تفسیر کنید.

 


توجه داشته باشید که برای وقوع تغییر شیمیایی احتراق همواره سه شرط لازم است این سه شرط را در نمودار مقابل که به مثلث آتش معروف است می بینید.

 


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 این روشها عبارتنداز :

الف) دور کردن مواد سوختنی از اطراف آتش (حذف سوخت) مثل بستن شیر گاز


ب) دور کردن (حذف اکسیژن) مثل ریختن ماسه و یا انداختن پتو بر روی آتش


ج) سرد کردن (حذف گرما) مثل پاشیدن آب بر روی آتش


انرژی و تغییرات

 


تغییرات گرماده : 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 : واکنش های شیمیایی با سرعت های متفاوتی انجام می شوند.
سرعت واکنش شیمیایی یعنی سرعت تولید فراورده ها و یا سرعت مصرف واکنش دهنده ها 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 واکنش 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 نمودار مقابل رابطه غلظت با سرعت را نشان می دهد.

 


ج) کاتالیزگر:

 موادی هستند که سرعت واکنش های شیمیایی را افزایش می دهند اما خود دچار تغییر شیمیایی نمی شوند و 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 و 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 زیاد تر 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:
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:
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 یک تغییر 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.

----------------------------------------------------


تغییرها و ویژگی‌های فیزیکی ماده

مولکول‌های آب در حال جامد به شکلی بسیار منظم و در فاصله‌ای بسیار نزدیک در کنار هم قرار دارند و جهت‌گیری هر مولکول نسبت به مولکول‌های دیگر تغییری نمی‌کند؛ در حالی که در حالت مایع، این نظم مشاهده نمی‌شود و مولکول‌ها ضمن حرکت و جابه‌جایی از یک نقطه به نقطه‌ی دیگر، نسبت به یک‌دیگر نیز پیوسته تغییر جهت می‌دهند. اگر انرژی و فاصله‌ی میان مولکول‌های آب و تغییر جهت پیوسته‌ی مولکول‌ها نسبت به یک‌دیگر را نتیجة رابطه‌ی میان ذره‌های سازنده در نظر بگیریم، می‌توان نتیجه گرفت که در فرایند ذوب شدن یا انجماد، ساختار ذره تغییری نمی‌کند بلکه با تغییر انرژی رابطه‌ی یک ذره با دیگر ذره‌ها دچار تغییر می‌شود. ما در همه‌ی تغییرهای فیزیکی به گونه‌ای با چنین شرایطی روبه‌رو می‌شویم.
انحلال‌پذیری نیز از جمله‌ی مهم‌ترین خاصیت فیزیکی مواد به شمار می‌آید. در کتاب‌های مرجع، میزان انحلال‌پذیری مواد گوناگون در حلال‌های مختلف ارائه می شود ولی از آن جا که آب فراوان‌ترین و در عین حال ارزان‌ترین حلال قابل دسترس است، در مبحث انحلال‌پذیری بیش از دیگر حلال‌ها از آن سخن به میان می‌آید؛ بنابراین، انحلال‌پذیری ماده‌ی حل‌شدنی در آب به عنوان یک خاصیت فیزیکی آن ماده مطرح است.
رنگ، بو و مزه، نقطه‌ی ذوب و نقطه‌ی جوش، چگالی، رسانایی الکتریکی، رسانایی گرمایی، سختی، حالت فیزیکی و انحلال‌پذیری (در آب) از جمله خواص فیزیکی مهمی هستند که در کنار ضریب انبساط، ضریب شکست، ظرفیت گرمایی ویژه و ... به آنها توجه می‌شود.

 

 

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 شیمیاییهر تغییر شیمیایی با نشانه ای همراه است 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

 

مثالی از یک تغییر شیمیایی

در هنگام سوختن کاغذ، مولکول‌های بزرگ سلولز (نوعی پلیمر طبیعی از خانواده‌ی کربوهیدرات‌ها که ماده‌ی اصلی سازنده‌ی چوب و کاغذ است) با مولکول‌های اکسیژن واکنش می‌دهند. طی این واکنش، گاز کربن‌دی‌اکسید و بخارآب ایجاد می‌شود. از آن جا که به دلیل وجود برخی مواد معدنی در ساختار کاغذ، سوختن آن به طور کامل صورت نمی‌گیرد، مقداری کربن به صورت زغال و مواد‌معدنی نسوز که در هنگام تولید کاغذ برای استحکام بخشیدن یا براق کردن به آن افزوده می‌شود، به شکل خاکستر بر جای می‌ماند. همان طور که در این شکل می‌بینید، ذره‌های سازنده‌ی کاغذ پس از انجام شدن واکنش در آرایش تازه‌ای مشاهده می‌شوند و در واقع، به ذره‌های کوچک‌تر ونوع جدیدی از مولکول‌های سازنده‌ی مواد دیگری تبدیل می‌گردند. هم زمان با تغییر ساختار ذره‌های سازنده ی کاغذ، مولکول‌های اکسیژن نیز دچار تغییر می‌شوند و اتم‌های اکسیژن سازنده‌ی آنها در ساختار ذره‌ای تازه قرار می‌گیرند که مولکول‌های مواد شیمیایی جدیدی هستند.

 

آزمایش شعله (رنگ شعله)
از رنگ شعله مواد می‌توان به عنوان یکی از راههای شناخت عناصر استفاده نمود. برای انجام آزمایش با شعله باید، قطعه‌ای سیم پلاتین یا کروم در شعله‌ی چراغ بونزن گرم شود تا چنان چه موادی از آزمایشهای قبلی روی آن باقی مانده باشد تبخیر و خارج گردد و سیم قرمز شود، اما شعله ور نشود. سپس سیم در محلول مورد آزمایش فرو برده می‌شود یا مقداری از ماده‌ی مورد نظر روی سیم قرار داده می‌شود و دوباره سیم روی شعله گرفته می‌شود.
وقتی اتم های فلز انرژی جذب می‌کنند، به ترازهای بالاتر انرژی می‌روند و به اصطلاح اتم برانگیخته می‌شود. این آرایش انرژی پایدار نیست و الکترون‌ها به سرعت به ترازهای پایین و حالت اولیه خود باز می‌گردند. بر اثر این تفاوت انرژی بین آرایش‌های بالا و پایین، نور درخشنده‌ای گسیل می‌شود، درواقع الکترونها در بازگشت به حالت اولیه، انرژی اضافی خود را به صورت فوتون‌های نوری از دست می دهند.
- ترکیبات استرانسیم دار مانند استرانسیم نیترات، نور قرمز تولید می‌کنند.
- ترکیبات باریم دار مانند باریم کلرات، نور سبز تولید می کنند.
- ترکیبات سدیم دار مانند سدیم اکسالات، سدیم کلرید نور زرد تولید می‌کنند.
چنانچه جسم مورد نظر علاوه بر ترکیبات سدیم، حاوی ترکیبات آلی نیز باشند، در این صورت ذرات داغ کربن هم می‌توانند نور زرد ایجاد کنند (مانند سوختن چوب، قند، نفت و ...) اما رنگ زرد این مواد با رنگ زرد حاصل از سوختن سدیم تفاوت دارد که با مقایسه دوشعله به طور مجزا، قابل تشخیص می‌باشد.
- ترکیبات حاوی مس مانند مس سولفات، نور آبی متمایل به سبز روشن ایجاد می‌کنند.
- ترکیبات کلسیم‌دار مانند کلسیم کلرید یا کلسیم نیترات، شعله را به رنگ قرمز آجری درمی‌آورند.
- ترکیبات پتاسیم‌دار کاملا" خالص دارای رنگ شعله ارغوانی هستند، اما چنانچه ترکیبات پتاسیم‌دار دارای ناخالصی‌هایی از ترکیبات سدیم باشند، شعله به رنگ زرد روشن درمی‌آید. در این حالت اگر با شیشه آبی کبالت به شعله نگاه شود، رنگ زرد شعله توسط شیشه آبی جذب شده و رنگ قرمز پتاسیم به خوبی نمایان می‌گردد.
در آتش‌بازیها نیز بیشتر از تکنیک فوق برای تولید رنگهای مختلف استفاده می‌شود.


بالا شعله روبیدیم (Rb) و پایین شعله سزیم (Cs)

شناسایی اکسیژن


اکسیژن باعث شعله ور شدن چوب نیمه افروخته می شود.

 

شناسایی هیدروژن


صدای انفجار پوپ بر اثر شعله نشانه وجود هیدروژن است.

 

 
 

قرص‌های جوشان و حباب‌های گاز

در فرمول قرص‌های جوشان، برای کمک به انحلال ماده‌ی مؤثره‌ی (ویتامین ث، آسپیرین یا ....) موجود در آنها، بهبود مزه‌ی دارو و تنظیم PH مناسب برای جذب بهتر آن مخلوطی از جوش‌شیرین (سدیم بی‌کربنات یا سدیم هیدروژن کربنات که یک ماده‌ی قلیایی است) و جوهر لیمو (سیتریک اسید که یک ماده‌ی اسیدی است) به کار می‌رود.
این دو در حالت جامد (به شکل قرص) با هم واکنشی انجام نمی‌دهند ولی به محض تماس با آب در آن حل می‌شوند و در مجاورت محلول آبی این دو ماده به واکنش زیر منجر می‌شود.


آب + سدیم سیترات سدیم هیدروژن کربنات + سیتریک اسید
همان طور که مشاهده می‌کنید، بر اثر این واکنش، گاز کربن‌دی‌اکسید آزاد می شود. حل شدن این گاز در آب با کاهش PH محلول (به علت تشکیل کربنیک اسید) همراه است و حرکت رو به بالای گاز، سبب ایجاد یک جابه‌جایی طبیعی در محلول می‌شود و به این ترتیب، نقش همزن را نیز برای حل کردن ماده‌ی مؤثره‌ی یاد شده در آب ایفا می‌کند.

 

 
شناساگرهای مواد غذایی
تشخیص نشاسته: وجود نشاسته در هر ماده غذایی با روشی ساده قابل تشخیص است. کافی است چند قطره محلول ید به آن بیافزایید اگر رنگ محلول به آبی تیره بدل شود آن ماده دارای نشاسته است.

تشخیص مونوساکاریدها: برای تشخیص مونوساکاریدها مثل گلوکز از محلول بندیک استفاده می‌شود. اگر مقداری گلوکز در لوله‌ی آزمایش را با محلول بندیک گرما دهیم. وقتی محلول می‌جوشد ابتدا در آن رگه‌های سبز رنگی مشاهده می‌شود که سپس زرد رنگ شده و سرانجام رسوب قرمز رنگ اکسید مس به وجود می‌‌‌ید. به فعالیت «تشخیص قند ساده» مراجعه کنید.

تشخیص پروتئین‌ها: اگر به محلول یک درصد آلبومین (پروتئین سفیده‌ی تخم‌مرغ) ابتدا 5 میلیمتر محلول رقیق سدیم هیدروکسید (سود سوزآور) بیفزایید، بعد 5 میلیمتر محلول رقیق مس سولفات (کات کبود) اضافه کنید، رنگ ارغوانی ظاهر می‌شود که دلیل وجود پروتئین است.

تشخیص چربی‌ها: چربی مواد غذایی با لکه‌ی شفافی که بر روی کاغذ باقی می‌گذارند قابل شناسایی است. در عین حال می‌توانید با آزمایش دیگری وجود چربی را تشخیص دهید. 2 قطره روغن زیتون و 5 سانتی‌متر مکعب الکل سفید (اتانول) را در لوله آزمایش بریزید و خوب تکان دهید، تا روغن در الکل حل شود. محلول حاصل را که حاوی چربی است اگر در لوله آزمایش دارای آب بریزید. تکان دهید امولسیونی تشکیل می‌شود که نشان‌گر وجود چربی در محلول است.

.
 

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 گازحباب 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 اما در اینجا تغییر شیمیایی روی نداده است

 

چرا تغییر رنگ اجسام اغلب دلیل بر تغییرات شیمیایی آنهاست؟
نور سفیدی که از خورشید یا منابع نور دیگر بر اشیاء می‌تابد مخلوطی است از نورهای تک رنگ گوناگون که در صورت عبور از منشور و جدا شدن آنها هفت رنگ در نور سفید خورشید قابل تشخیص می‌باشد.
جسمی که به رنگ معین مثلا" سبز دیده می‌شود به این معنی است که از میان نورهای تک رنگی که به صورت یک مجموعه نور مرکب (مثلا" نور سفید) بر آن تابیده شده، فقط نور سبز را بازتابش می‌کند و بقیه جذب می‌گردد؛ نور سبز بازتابش شده به چشم بیننده می‌رسد، بنابراین جسم به رنگ سبز دیده می‌شود. اکنون این سؤال مطرح می‌شود: علت اینکه سطح یک جسم، نور معینی را بازتابش و نورهای معینی را جذب می‌کند چیست؟ تحقیق و آزمایش نشان‌می‌دهد دلیل اصلی آن ساختمان شیمیایی ماده‌ای است که سطح یک جسم از آن تشکیل شده و نور با آن برخورد می‌کند. در بحث از رابطه مواد شیمیایی با نور بازتابیده به طور خلاصه به دو گروه از ترکیبات اشاره می‌شود.
الف: ترکیبات معدنی مانند نمک‌ها – ترکیبات آهنی مانند سولفات ، کلرید، اکسید و هیدروکسید آهن بر حسب اینکه در ملکول آنها آب تبلور باشد یا نباشد به رنگ زرد، قرمز تا قهوه‌ای دیده می‌شود.
همچنین نمک‌های اکسیژن‌دار منگنز مانند پتاسیم پرمنگنات یا سدیم منگنات بنفش و نمک‌های اکسیژن‌دار مس (سولفات، نیترات، کربنات و...) آبی تا سبز هستند.
ب: ترکیبات غیر معدنی (آلی): در مورد اجسامی که رویه (سطح) آنها از ترکیبات غیر معدنی تشکیل شده باشد رنگ‌ می‌تواند در اثر وجود گروه‌های شیمیایی خاص باشد. مثلا" اگر ترکیب شیمیایی رویه ی جسم دارای گروهی به‌نام آزو (دو اتم ازت بهم چسبیده که هر اتم ازت با گروه‌های شیمیایی دیگر پیوند داشته باشد.) باشد بر حسب تعداد این گروه‌های آزو در ملکول نورهای خاصی جذب یا بازتابش خواهد شد در نتیجه سطح جسم به رنگ زرد یا نارنجی دیده می‌شود.
همچنین چنانچه دو ازت گروه آزو به حلقه‌ی بنزین متصل باشند جسم در نور سفید به رنگ قرمز دیده می‌شود.
نمونه‌های فراوانی از گروه‌های شیمیایی رنگ‌زا شناخته شده که نشان می‌دهد رنگ نور بازتابش حاصل از تابش نور سفید بر اجسام ارتباط مستقیمی با ترکیب شیمیایی سطح آنها خواهد داشت. بدیهی است چنانچه به جای نور سفید نورهایی که طیف کامل را دارا نیست تابانده شود، نور بازتابش شده و در نتیجه رنگ جسم متفاوت خواهد بود؛ مثلا" جسمی که در نور سفید به رنگ سبز دیده می‌شود، چنانچه بر آن نور قرمز یا نارنجی بتابانیم تماما" جذب می‌شود و چون نور سبز در آن نیست بازتابش نداشته و جسم سیاه رنگ دیده خواهد شد.

 

.

اجزاء یک تغییر شیمیایی
 

معادله واکنش‌‌های شیمیایی
فرآیند هر واکنش شیمیایی با استفاده از نشانه‌های عنصری و فرمول‌های شیمیایی، تحت معادله‌ای که "معادله واکنش" نامیده می‌شود، نمایش داده می شود. موادی که بر هم واکنش می‌کنند، واکنش‌دهنده، مولد یا مواد اولیه خوانده می‌شود و آن چه بر اثر واکنش بدست می‌آید، فرآورده یا تولید نام دارد. واکنش کننده‌ها در سمت چپ معادله و فرآورده‌ها در سمت راست قرار دارند. پیکان میان فرآورده‌ها و واکنش‌دهنده ها نیز به جای کلمه‌ی "می‌دهد" قرار می‌گیرد.)

این معادله نشان می دهد که دو مولکول H2 و یک مولکول O2 با یکدیگر شده و دو مولکول آب (H2O) تولید می شود. ضرایب یا اعداد قبل از هر فرمول ، تعداد مولکول هایی که از هر کدام در واکنش شرکت دارند را نشان می دهد.

برای آنکه قانون بقای جرم یا ماده اعتبار خود را در جریان واکنش حفظ کند، لازم است که تعداد مول های هر یک از عناصر دخیل در دو طرف واکنش به یک اندازه باشد. در مثال فوق 4 مول از اتم های هیدروژن در سمت چپ و 4 مول در سمت راست معادله وجود دارد. پس توازن معادله آن است که تعداد مول های هر یک از عناصر در دو طرف واکنش به یک اندازه باشد.
می توان این موضوع را در دو مرحله بررسی نمود:

1- نوشتن فرمول: ابتدا فرمول کلیه‌ی واکنش‌دهنده‌ها در سمت چپ و فرآورده ها در سمت راست نوشته می‌شود و با یک پیکان این‌دو دسته مواد به هم مربوط شده و معادله کامل می‌شود.

گاهی در فرمول‌ها، حالت انبوه ماده ذکر می‌شود که برای این منظور از یک پرانتز استفاده می‌شود که حرف اول کلمه لاتین مربوط به حالت ماده در آن نوشته می‌شود:
(g) برای نشان دادن حالت گاز یا بخار (gas)
(l) برای نشان دادن حالت مایع (liquid)
(s) برای نشان دادن حالت جامد (solid)
(aq) برای حالت محلول در آب (aqueous)

2- موازنه کردن معادله:
 موازنه بودن معادله به معنای برابر بودن تعداد هر نوع اتم در دو طرف معادله می‌باشد. به عنوان مثال، در معادله فوق تعداد مول اتم‌های کربن و گوگرد موازنه شده‌اند، یعنی در هر طرف یک مول اتم کربن و دو مول اتم گوگرد وجود دارد، اما برای کلر این موازنه برقرار نمی‌باشد، زیرا تعداد اتم‌های کلر در سمت چپ دو عدد و در سمت راست 6 عدد می‌باشد: از اینرو برای موازنه کردن معادله باید یک ضریب 3 به مولکول کلر داده شود تا موازنه برقرار گردد:

در جدول زیر واکنش سوختن پروپان (C3H5) را مشاهده می‌فرمائید.

 

 

 

هنگامی که آهن در هوای مرطوب قرار می گیرد آهن با اکسیژن هوا ترکیب می شود و لایه قهوه ای یا نارنجی رنگ بر روی آن تشکیل می شود که زنگ آهن یا اکسید آهن نام دارد.
 


واکنش گوگرد و آهن
آزمایش واکنش آهن وگوگرد از جمله واکنش‌هایی است که به ایجاد یک ترکیب می‌انجامد. انجام دادن این آزمایش در کلاس و مقایسه‌ی خواص مواد اولیه (آهن و گوگرد) با آهن سولفید حاصل، در درک مفهوم تغییر شیمیایی بسیار مؤثر است. برای دست‌یابی به پاسخ درست، بهتر است به ازای هر گرم گوگرد حداکثر 5/1 گرم گردآهن به کار برید. زیرا در این واکنش یک اتم آهن با یک اتم گوگرد ترکیب می‌شود عدد جرمی اتم آهن 56 و عدد جرمی اتم گوگرد 32 است . بنابراین نسبت آهن به گوگرد تقریبا" 5/1 است. جرم فرآورده این واکنش برابر جرم آهن و گوگردی است که واکنش داده‌اند؛ بنابراین؛ اگر 56 گرم آهن و 32 گرم گوگرد ترکیب شده باشد 88 گرم آهن سولفید به دست می‌آید.

 


اگر فراورده واکنش فوق 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.
 

 

برقرارری تعادل در یک معادله شیمیایی


برقراری تعادل در واکنش ترکیب شدن هیدروژن با کلر و تشکیل کلریدریک اسید.
تعداد اتم ها در دو طرف واکنش همیشه مساوی است. 

 

سوختن: نوعی تغییر شیمیایی است که طی آن یک ماده اشتعال پذیر که ممکن است یک ماده آلی مانند گاز شهری (متان) و یا یک نافلز مانند گوگرد و یا یک فلز مانند منیزیم باشد به سرعت با اکسیژن ترکیب می شود که نتیجه آن تولید انرژی (گرما و نور) همراه با ترکیبات اکسیژن دار است

سوختن و اکسایش
سوختن اکسید شدن تند است. در پیرامون ما اکسید شدن تند که همراه با گرما و نور است و اکسید شدن کند که سرد و آرام است، فراوان به چشم می‌خورند. اکسید شدن تند مثل سوختن نوار منیزیم و اکسید شدن کند مثل زنگ زدن آهن...
آیا می‌توانید مثال‌های دیگری ذکر کنید.؟ هر یک چگونه روی می‌دهند؟ 


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

اکسایش:واکنش یک ماده با اکسیژن را اکسایش گویند.

اکسایش می تواند تند باشد مانند سوختن شمع

اکسایش می تواند آهسته باشد مانند 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.


الاکلنگ آتشین بسازید.دو سر یک شمع استوانه ای را صاف کرده، سوزن خیاطی بلندی را کاملا از وسط شمع عبور دهید .
اکنون دو سر سوزن را روی دو پایه مثلا دو لیوان وارونه قرار دهید بطوری که شمع بین دو لیوان قرار گیرد حالا دو طرف شمع را روشن کرده به حرکت شمع توجه کنید . علت حرکت شمع را تفسیر کنید.
 
توجه داشته باشید که برای وقوع تغییر شیمیایی احتراق همواره سه شرط لازم است این سه شرط را در نمودار مقابل که به مثلث آتش معروف است می بینید.


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 این روشها عبارتنداز :

الف) دور کردن مواد سوختنی از اطراف آتش (حذف سوخت) مثل بستن شیر گاز


ب) دور کردن (حذف اکسیژن) مثل ریختن ماسه و یا انداختن پتو بر روی آتش


ج) سرد کردن (حذف گرما) مثل پاشیدن آب بر روی آتش

 

دود و ترکیبات حاصل از سوختن سوخت‌ها
ماده‌ی اصلی همه‌ی سوخت‌های مختلف از پارافین شمع تا گاز شهری، هیدرات کربن‌هایی هستند که از تجزیه آنها بر اثر گرما هیدروژن و کربن پدید می‌آید.
هیدروژن با اکسیژن هوا ترکیب شده بخار آب را به وجود می‌آورد.
کرین نیز با اکسیژن هوا ترکیب شده کربن‌دی‌اکسید را پدید می‌آورد.
بعضی از سوخت ها از قبیل زغال سنگ و چوب دارای مواد معدنی نیز هستند. این مواد با اکسیژن ترکیب نمی‌شوند (نمی‌سوزند) و به صورت خاکستر باقی می‌مانند. خاکستر نشان‌گر مواد معدنی است.
دود حاصل از سوخت‌ها اگر سیاه باشد نشان‌گر کربن سوخته است. اگر اکسیژن کافی برای سوختن کربن وجود نداشته باشد و یا کربن خوب داغ نشود، بدون آن که با اکسیژن ترکیب شود و بسوزد، وارد هوا می‌شود و دود سیاه رنگ تولید می‌کند.
دود سفید رنگ ناشی از خاکستر نرم و مواد دیگری است که به هنگام سوختن به گازهای بی‌رنگ تبدیل نشده‌اند.
گاهی گاز سمی، بی‌بو و بی‌رنگ کربن مونواکسید نیز پدید می‌آید. معمولا" این گاز سمی هنگام احتراق ناقص پدید می‌آید. در قدیم که کرسی‌های زغالی وسیله‌ی تولید گرما در شب و روز سرد زمستان به شمار می‌رفت. زغال در زیر لحاف کرسی بدون اکسیژن کافی می‌سوخت و گاز کربن‌مونواکسید را به وجود می‌آورد به همین دلیل این گاز را "گاز زغال" نیز می‌نامند.

 

 



انرژی و تغییرات
 

 

تغییرات گرماده : تغییراتی هستند که با از دست دادن انرژی بصورت گرما همراهند در این گونه تغییرات انرژی واکنش دهنده ها بیشتر از انرژی فراورده هاست.
 

 

 

 

تجزیه شدن، یکی از انواع واکنش های شیمیایی

حرارت دادن جیوه اکسید که ترکیبی جامد است سبب تجزیه آن به جیوه (مایع) و اکسیژن (گاز) که دو عنصر می باشند می شود.

 

ترکیب شدن، یکی از انواع واکنش های شیمیایی

وقتی دو عنصر فلزی پتاسیم با عنصر فلز کلر با هم ترکیب شوند ماده جدید جامدی  ایجاد می شود که یک ترکیب می باشد و پتاسیم کلرید نام دارد.

 

جانشینی ساده، یکی از انواع واکنش های شیمیایی

لیتیم که عنصر فلز فعالی به شمار می آید در واکنش با آب جای هیدروژن در مولکول آب را می گیرد. عنصر هیدروژن که به حالت گاز است آزاد می باشد و ترکیب لیتیم هیدروکسید که یک باز قوی می باشد پدید می آید.

 

جانشینی دوگانه -  مضاعف

وقتی دو محلول نقره نیترات و سدیم کرومات با هم مخلوط می شوند یک واکنش شیمیایی روی می دهد، عنصرهای فلزی در دو ترکیب جایگزین هم می شوند و نقره کرومات جامد تشکیل می شود که در محلول سدیم نیترات به وجود آمده رسوب می کند.

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

 

واکنش های گرماده و گرماگیر


گرماگیر (Endothermic): گرما وارد(ENTER) واکنش می شود. دمای محیط پایین می آید.
گرماده (Exothermic):گرما در طول واکنش خارج (EXIT) می شود. دمای محیط بالا می رود.

 

انرژی فعال سازی

اگر خودرو ها با سرعت کم با هم تصادم کنند (انرژی کم باشد) آسیب زیادی نمی رسد اما در سرعت بالا (مقدار انرژی زیاد) آسیب زیاد است. تصادم ذرات ماده نیز وقتی منجر به انجام واکنش می شود که با انرژی کافی صورت گیرد. انرژی فعال سازی ( اکیتواسیون ) نامیده می شود.

.

سرعت واکنش های شیمیایی : واکنش های شیمیایی با سرعت های متفاوتی انجام می شوند.
سرعت واکنش شیمیایی یعنی سرعت تولید فراورده ها و یا سرعت مصرف واکنش دهنده ها 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 واکنش 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

 

 

 با افزایش غلظت برخورد مؤثر بین مولکول های واکنش دهنده بیشتر و واکنش سریعتر می شود نمودار مقابل رابطه غلظت با سرعت را نشان می دهد

 

اثر غلظت بر سرعت واکنش‌های شیمیایی
یکی از مسائل واضح در بحث سینتیک یا بررسی سرعت واکنشها این است که سرعت واکنش با غلظت مواد اولیه ارتباط مستقیم دارد، به عبارت دیگر افزایش غلظت مواد اولیه، باعث افزایش سرعت و کاهش غلظت مواد اولیه سبب کاهش سرعت واکنش می گردد. این مطلب، کند شدن سرعت واکنش با گذشت زمان را توجیه می‌کند؛ در ابتدا غلظت مواد اولیه زیاد است، درنتیجه سرعت واکنش نیز زیاد می‌باشد، با پیشرفت واکنش، مواد اولیه مصرف می‌شوند و غلظت آن‌ها کاهش می‌یابد، درنتیجه سرعت واکنش نیز کم می‌شود.

برای اینکه واکنشی انجام شود، لازم است دو مولکول با یکدیگر برخورد کنند. در غلظت‌های کم، مولکولها از یکدیگر دور هستند، درنتیجه برای برخورد با یکدیگر باید مسیر زیادی را طی کنند. بنابراین تعداد برخوردها در یک زمان معین کم است و بالطبع واکنش به آهستگی انجام می‌شود.
در غلظت‌های بالاتر، مولکول‌ها فاصله کمتری با یکدیگر دارند و بنابراین برخوردهای بین آنها افزایش یافته و درنتیجه سرعت واکنش نیز افزایش می‌یابد.

افزایش فشار بر روی گاز در دمای ثابت، به کاهش حجم اشغال شده به وسیله‌ی مولکولها منجر می‌شود و چون تعداد بیشتری مولکول در واحد حجم حضور خواهند داشت، غلظت افزایش می‌یابد. بنابراین افزایش فشار یک گاز نیز سبب افزایش سرعت واکنش می‌گردد.


انرژی لازم برای شروع یک واکنش (انرژی فعال‌سازی)

 

 

یک واکنش اگر گرماده هم باشد، برای شروع به مقداری انرژی نیاز دارد و به کم‌ترین مقدار انرژی لازم برای شروع یک واکنش انرژی فعالسازی می‌گویند. هنگامی که سر یک چوب کبریت را بر روی قوطی کبریت می‌کشید بر اثر اصطکاک سر چوب کبریت گرم می‌شود. این گرما انرژی لازم برای آتش گرفتن سر کبریت را فراهم می‌کند. هنگامی که کبریت روشن شد، یک واکنش گرماده صورت می‌گیرد و گرمای آزاد شده برای گرم کردن واکنش‌دهنده‌ها و ادامه‌ی واکنش کافی است.

 

ج) کاتالیزگر:

 موادی هستند که سرعت واکنش های شیمیایی را افزایش می دهند اما خود دچار تغییر شیمیایی نمی شوند و 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 و گرمای قابل ملاحظه ای ازاد می شود.(واکنش گرماده

 

 

نقش کاتالیزور در تولید روغن‌های نباتی جامد
روغن‌های نباتی در اصل به‌ صورت مایع بدست‌می‌آید که به همان صورت نیز قابل مصرف می‌باشد لیکن دوام آنها نسبت به روغن‌های جامد کمتر است و زودتر فاسد می‌شوند. همچنین در موقع سرخ کردن غذا که روغن به دمای بیش از صد درجه می‌رسد پایداری روغن‌های جامد بیشتر است و دیرتر تجزیه می‌شود به این دلیل مقدار زیادی از روغن‌های مایع را از راه ترکیب شیمیایی با گاز هیدروژن به صورت جامد درمی‌آورند و روی قوطی یا حلب محتوی آنها معمولا" کلمه «هیدروژنه» نوشته می‌شود.
ترکیب شدن گاز هیدوژن با روغن مایع نیاز به کاتالیزور دارد .این کاتالیزور ذرات فلز نیکل است که روی پودرهای سیلیسی مانند دیاتومیت نشانده (چسبانده) شده است. پودر کاتالیزور با روغن مایع مخلوط و هیدروژن در آن دمیده می‌شود. پس از انجام واکنش کاتالیزور را از روغن جدا می‌کنند.
برای توجه به اهمیت نقش کاتالیزور باید دانست که در این واکنش باید ابتدا ملکول هیدروژن شکسته شده به هیدروژن اتمی تبدیل گردد. آنگاه اتم هیدروژن خواهد توانست با ملکول روغن ترکیب گردد. نقش کاتالیزور این است که ملکول دو اتمی هیدروژن را شکسته و هر اتم نیکل با یک اتم هیدروژن پیوندی ناپایدار تشکیل می‌دهد. در مرحله بعد هیدروژن اتمی از نیکل جدا و با ملکول روغن ترکیب می‌گردد. ملکول‌های جدید دارای نقطه ذوب بالا بوده و در دمای محیط تقریبا" جامد می‌باشند که محتوای روغن جامد عرضه می‌گردد.

 

 

 

 

آنزیم‌ها
هر موجود زنده درست مانند یک کارخانه‌ی تولید مواد شیمیایی یا مواد غذایی و ... می‌باشد. در داخل سلول‌ها سوخت‌وسازی صورت می‌گیرد که به متابولیسم معروف است. نتیجه‌ی این فعالیت‌ها، تولید ساختارهای سلولی، درهم‌شدن ساختارهای مولکولی بزرگ، استفاده از انرژی مواد غذایی و دفع مواد زاید غذاها می‌باشد. متابولیسم یک موجود زنده مجموع واکنش‌های شیمیایی است که در سراسر بدن موجود زنده رخ می‌دهد. این واکنش‌ها همچون دیگر واکنش‌های شیمیایی خودبخود صورت نمی‌گیرند و نیازمند انرژی و کاتالیزگرهایی که آنزیم نامیده می‌شوند، هستند تا واکنش‌ها به شکل مناسب و در دمای پایین صورت گیرند.
آنزیم‌ها مولکول‌های پروتئینی پیچیده‌ای هستند که به طور کاملا" اختصاصی عمل می‌کنند، یعنی آن‌ها تنها با یک مولکول (ماده) خاص واکنش می‌دهند. این ماده، زمینه یا سوبسترا خوانده می‌شود که در مقایسه با آنزیم بسیار کوچک است. با پایان یافتن واکنش، سوبسترا آزاد می‌شود و آنزیم آماده‌ی پذیرش مولکول زمینه یا سوبسترای دیگر می‌شود.
آنزیم‌ها معمولا" پسوند "آز" دارند، به عنوان مثال آنزیم مالتاز، مالتوز (قند شیر) را به دو مولکول گلوکز (قند ساده) هیدرولیز می‌کند.
در ابتدا تصور می‌شد که مولکول آنزیم و مولکول زمینه (سوبسترا) باید مانند یک قفل و کلید با یک‌دیگر جفت‌و‌جور شوند، اما پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد که ربایش اجزای قطبی هر مولکول آنزیم و سوبسترا به اجزای قطبی مولکول دیگر، ممکن است موجب اندکی تغییر شکل هر دو مولکول شود تا بتوانند با یک‌دیگر بیشتر جفت‌و‌جور شوند. تغییر شکل سوبسترا، آن را مستعد می‌سازد تا جذب مولکول دیگر شود.
معروف‌ترین آنزیم‌ها، آنزیم‌های گوارشی هستند که یکی از آن‌ها به نام پتیالین در بزاق و دیگری به نام پپسین در شیره‌ی معده یافت می‌شود. وظیفه‌ی مشترک این دو آنزیم، تسریع شکستن مولکول‌های بزرگ موادی مانند نشاسته و پروتئین می‌باشد.


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 زیاد تر 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

 

اثر سطح تماس بر سرعت واکنش‌های شیمیایی
سرعت واکنش‌های شیمیایی جامدات معمولا" با افزایش سطح تماس، زیاد می‌شود. برای افروختن آتش به جای استفاده از کنده‌های بزرگ چوب و یا زغال‌های درشت، از تراشه‌های چوب و خرده‌زغال‌ها استفاده می‌شود. آهن نمی‌سوزد، اما با پاشیدن پودر آهن بر روی شعله‌ی یک چراغ الکلی می‌توان شاهد گداخته شدن ذرات بسیار کوچک (پودر آهن) بود.
افزایش سطح تماس باعث می شود که واکنش با اکسیژن هوا سریع‌تر صورت گیرد. اگر جامدی در جهت انجام واکنش، به صورت پودر درآورده شود، سرعت واکنش حتی از میزان مورد نظر نیز بیشتر می‌شود. آتش‌سوزی‌های وسیع ناشی از جرقه‌ای کوچک در یک کارخانه چوب‌بری ناشی از بالا بودن سرعت سوختن خاک‌اره‌ها می‌باشد.
علت افزایش سرعت واکنش بر اثر افزایش سطح تماس بسیار ساده و روشن است. در جامدات، واکنش باید در سطح جامد صورت گیرد، زیرا تنها ذرات موجود در سطح در معرض ماده اولیه دیگر قرار می‌گیرند. ذرات (مولکول‌ها یا یون‌هایی) که در سطح ماده قرار دارند، به مراتب کمتر از کل ذراتی هستند که در کل یک مکعب جامد وجود دارد. در مکعبی به ضلع 1 سانتی‌متر، از هر 108 مولکول، تنها یک مولکول در سطح قرار می‌گیرد. سایر مولکول‌ها در داخل مکعب پنهان شده‌اند و در واکنش شرکت نمی‌کنند.
چنانچه جامد به قطعات کوچک تقسیم شود، سطح تماس افزایش می‌یابد. به عنوان مثال اگر مکعب 1Cm3 ی به هشت مکعب تقسیم شود، هر ضلع آن 5/0 سانتی‌متر خواهد بود که سطح تماس را دو برابر می‌کند. شکل زیر این موضوع را نشان می‌دهد:

در این حالت تعداد مولکول‌هایی که در معرض تماس با ماده اولیه دیگر هستند، دو برابر می‌شود.

.
 

فعالیت: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.
 

توضیح مفهوم انرژی و تغییرهای فیزیکی و شیمیایی
تعریف کلی انرژی را می‌توان توانایی انجام کار بیان کرد که آنرا به دو دسته کلی انرژی مکانیکی و انرژی غیرمکانیکی تقسیم می‌کنند.
همان طور که در نمودار بالا مشاهده می‌شود انرژی شیمیایی یکی از انواع انرژی غیر مکانیکی است. البته تمامی انواع انرژی اعم از مکانیکی و غیرمکانیکی می‌توانند به کار تبدیل شوند. مثلا" انرژی شیمیایی موجود در مواد غذایی در داخل بدن موجب حرکت عضلات و اعضای بدن می‌‌شود و یا از سوختن زغال یا چوب انرژی شیمیایی به انرژی گرمایی تبدیل می‌شود زیرا فرآیند سوختن یک واکنش شیمیایی است که در آن مواد تشکیل دهنده زغال یا چوب با اکسیژن هوا ترکیب شده، گرما آزاد می‌کنند. به طور کلی هر نوع پیوندی میان اتم‌های مختلف سازنده‌ی ملکول یک جسم، نوعی انرژی به نام انرژی شیمیایی دارد که مقدار آن به نوع اتم‌ها و نحوه‌‌ی قرارگرفتن آنها در ملکول بستگی دارد. مثلا" وقتی دو اتم اکسیژن به اندازه‌ی کافی به هم نزدیک شوند بین آن دو اتم پیوند بوجود می‌آید و ملکول اکسیژن حاصل می‌شود. در واقع بین دو اتم اکسیژن در ملکول اکسیژن، انرژی ذخیره‌ای وجود دارد که به آن انرژی شیمیایی می‌گویند. در یک واکنش شیمیایی در واقع اتصال اتم‌ها به یکدیگر در واکنش‌دهنده‌ها دستخوش تغییر می‌شود و در نتیجه انرژی شیمیایی فرآورده‌های واکنش با انرژی شیمیایی واکنش‌دهنده‌ها تفاوت پیدا می‌کند. به عنوان مثال در واکنش کلر با گاز هیدروژن، فرآورده‌ی واکنش یعنی کلرید هیدروژن در مقایسه با واکنش‌دهنده‌ها (کلر و هیدروژن) پیوندهای کاملا´متفاوتی دارند و از این رو انرژی شیمیایی آنها متفاوت است.

طبق قانون پایستگی انرژی، انرژی کل همواره ثابت است. بنابراین این پرسش مطرح می‌شود که با توجه به متفاوت بودن انرژی شیمیایی فرآورده با انرژی شیمیایی واکنش دهنده این اختلاف انرژی به چه صورت ظاهر می‌شود؟
تجربه نشان می‌دهد که وقتی این دو گاز با هم واکنش می‌دهند گرمای زیادی حاصل می‌شود. بنابراین در واکنش فوق اختلاف انرژی شیمیایی میان فرآورده و واکنش‌دهنده به صورت گرما ظاهر می‌شود. واکنش‌هایی نظیر این واکنش و واکنش سوختن متان را که طی آن انرژی گرمایی ایجاد می‌شود «گرماده» می‌گویند. در این واکنش‌ها سطح انرژی شیمیایی فرآورده‌ها کمتر از انرژی شیمیایی واکنش‌دهنده‌هاست. در واکنش‌هایی که سطح انرژی شیمیایی فرآورده‌ها بیشتر از واکنش‌دهنده‌ها باشد، برای انجام چنین واکنشی باید مقداری گرما به اجزای واکنش‌دهنده داده شود و لذا این واکنش‌ها را «گرماگیر» گویند.
در حقیقت در تمامی واکنش‌های شیمیایی چه گرماده و چه گرماگیر برای شروع واکنش نیاز به انرژی اولیه است که به این انرژی اولیه، انرژی فعال سازی یا انرژی اکتیواسیون می‌گویند.

 

قانون پایستگی جرم: 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 یک تغییر 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