التغيرات الفيزيائية والكيميائية: التعريف ، الخصائص ، الأمثلة
في الحياة اليومية ، يمكن للمادة أن تخضع لتغيرات طبيعية وفيزيائية وكيميائية. يمكن أن تأخذ الأحداث الناتجة عن التغيرات الطبيعية في المادة شكل صدأ الحديد أو تلف الطعام. ولأحداث التغيير العرضي للمواد مثل حرق الورق أو حرق الشموع.
فكيف يمكن للمادة أن تتغير وما معنى المادة نفسها؟ اقرأ المزيد في المراجعة أدناه.
جدول المحتويات
تعريف الجوهر
مستوى (شيء) هو أي شيء يمكن أن يشغل حيزًا وله كتلة. شروط احتلال الفضاء هي الكتلة والحجم.
إذا كان هناك شيء لا يحتوي على واحد من هؤلاء ، فلا يمكن أن يقال أنه مادة.
تتكون كل المواد من ذرات تحتوي على البروتونات والنيوترونات والإلكترونات.
فيما يلي ثلاثة أشكال من المواد التي تحتاج إلى معرفتها ، بما في ذلك:
1. صلب
تحتوي المواد الصلبة على بنية جزيئية أكثر كثافة من أي نوع آخر من المواد.
بسبب هيكلها المحكم ، سيكون من الصعب تحريك الجسيمات وسيظل موضعها.
يتم دائمًا أيضًا إصلاح شكل المواد الصلبة وكتلتها وحجمها ، لذا لا يمكنها التكيف مع الحاوية التي توضع فيها.
مثال: النرد أو المكعبات الخشبية التي تضعها في الزجاج ، ثم سيبقى الشكل ، ولن يتم ضبط شكل الزجاج.
2. سائل
الجسيمات السائلة أكثر مرونة من المواد الصلبة وتتحرك بحرية أكبر بين الجسيمات.
وهذا ما يجعل السوائل تتماشى مع شكل عبواتها.
مثال: تصب المياه المعدنية من جالون في كوب ، ثم يقوم الماء بتعديل شكل الزجاج. ثم تصب الماء مرة أخرى في الغالون ، ثم يتكيف الماء مع شكل الغالون.
3. مادة الغاز
تحتوي الغازات على أقل عدد من الجسيمات من نوعي المادة الآخرين.
الجسيمات منخفضة جدًا بحيث لا يكون للغاز شكل أو حجم محدد.
نظرًا لعدم تقييد هذه المادة الغازية ، يمكن أن تنتشر جزيئاتها إلى أجل غير مسمى.
عندما يتم حصر الغاز / وضعه في فراغ أو حاوية ، فسيتمدد الغاز لملء الحاوية.
مثال: عندما تقوم بتفجير بالون ، سيملأ الغاز مساحة البالون ويجعل البالون يتمدد.
في حالة تغيير حالة المادة ، سنتعرف على نوعين من التغييرات في المادة ، وهما التغيرات الفيزيائية والكيميائية.
ما الفرق بين الاثنين؟
إذا كانت التغيرات الجسدية يمكن رؤيتها وملاحظة التغييرات من الحالة البدنية. بالنسبة للتغيرات الكيميائية ، يمكنك رؤية التغييرات الكيميائية ومراقبتها. لمزيد من التفاصيل ، انظر المعلومات أدناه.
تغييرات الجوهر
للتغيرات في حالة المادة نفسها تتكون من ستة أنواع مختلفة ، بما في ذلك أي.
1. إنصهار
الذوبان هو حدث لتغيير حالة المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة بالاعتماد على وجود الطاقة الحرارية.
مثال:
- يتم تسخين الزبدة في وقت لاحق وسوف تذوب.
- سوف يذوب الشمع الساخن لاحقًا.
- الجليد المتروك في العراء سوف يذوب.
2. تثاؤب
التبخر هو تغيير حالة المادة من سائل إلى غاز ، وهذا الحدث يتطلب طاقة حرارية.
مثال:
- الملابس المبللة التي يتم تجفيفها في الشمس تصبح جافة فيما بعد.
- ستنخفض كمية الماء المغلي والسماح له بالغلي لفترة طويلة لأنه يتبخر إلى غاز.
- عندما تطبخ الأرز ، ثم تفتحه ، فإن الماء الموجود في آلة التسخين سيطلق بخار الماء.
3. تجميد
التجميد هو حدث يغير حالة المادة من سائل إلى صلب ، وفي هذه الحالة تطلق المادة طاقة حرارية.
مثال:
- سيتحول الماء الذي تضعه في الفريزر إلى مكعبات ثلج.
- سيتصلب الشمع المذاب المتروك في درجة حرارة الغرفة.
4. تبلور
التبلور هو حدث لتغيير حالة الغاز إلى مادة صلبة ، ستطلق هذه المادة طاقتها الحرارية.
مثال:
- يتحول البخار الموجود في الهواء إلى ثلج.
5. تكثف
التكثيف هو حدث يغير حالة المادة من غاز إلى سائل ، وفي هذه الحالة ستطلق المادة طاقة حرارية.
مثال:
- سيبتل العشب والنباتات الأخرى القريبة من الأرض في الصباح.
- قطرات الماء على السطح الخارجي لكوب مملوء بالثلج.
6. سامية
التسامي هو حدث يغير مادة من مادة صلبة إلى مادة غازية ، مما يتطلب طاقة حرارية.
مثال:
- سوف تنفد كرات النفتالين المخزنة في خزانة الملابس لفترة طويلة.
تعريف التغيير الجسدي
التغيير المادي هو تغيير في المادة لا يتبعه تكوين نوع جديد من المادة.
أمثلة على التغيرات الجسدية:
- سيشكل خلط السكر في الماء محلول سكر. يتغير السكر فيزيائيًا من شكل صلب إلى شكل مذاب في الماء ، لكن طبيعة السكر لا تزال كما هي ، أي الحلو.
لذلك يمكننا أن نعرف أنه على الرغم من تغير الشكل المادي وحالة المادة ، فإن الخصائص الفيزيائية للمادة ستبقى.
هذا هو السبب في أن التغييرات الجسدية مؤقتة فقط.
يمكن أن تحدث هذه التغييرات الجسدية بسبب الشروط التالية:
1. تحويل
يمكن أن يحدث هذا التغيير الجسدي عن طريق القطع والضغط.
مثال: قطع الخشب في كرسي.
2. تغيير شكل
يمكن أن تكون التغييرات الجسدية بسبب التغيرات في الحالة بسبب التدفئة. ومع ذلك ، يمكن إعادة حالة المادة إلى شكلها الأصلي.
مثال: الثلج المتروك في درجة حرارة الغرفة كلما طال ذوبانه.
3. تغيير الحجم
يمكن أن تحدث التغييرات في الحجم لأنها تتأثر بدرجة الحرارة.
مثال: سوف يتمدد الزئبق عندما يصطدم بجسم ذو درجة حرارة عالية.
4. تغيير الحجم
يمكن رؤية أمثلة على التغييرات بسبب التغيرات في الحجم في عملية طحن الذرة.
5. بسبب الذوبان
عندما تحل مركبًا مثل الملح ، فأنت في الواقع تقوم فقط بتغيير شكل الملح من حبة إلى جسيم محلول.
6. تغيير شكل الطاقة
تغيرات فيزيائية بسبب التغيرات في شكل الطاقة التي يمكنك رؤيتها في عملية تشغيل المروحة أو حرارة المصباح بعد تشغيله.
التغييرات في الطاقة الكهربائية التي تحدث في المروحة أو المصباح لن تغير الخواص الفيزيائية أو الكيميائية.
خصائص التغيير الجسدي
تتضمن التغييرات الفيزيائية في مادة ما تغييرات في الخصائص الفيزيائية التي لها بعض الخصائص أو الخصائص الخاصة ، بما في ذلك:
1. يمكن أن يعود إلى شكله الأصلي (قابل للعكس)
يمكن أن تعود نتيجة التغيير إلى شكلها الأصلي (قابل للعكس) ، خاصة بالنسبة لتغييرات المرحلة.
على سبيل المثال ، ستعود المياه المجمدة إلى الماء.
لا يتم عكس جميع التغييرات الجسدية بسهولة وحتى بعضها لا رجوع فيه.
ومع ذلك ، تشير الانعكاسية عمومًا إلى حدوث تغيير مادي.
2. لم يتم تكوين مادة جديدة
نتيجة التغيير ليست مادة كيميائية جديدة.
على الرغم من تغير مظهره عن شكله الأصلي ، إلا أن خصائص المادة المتغيرة لا تزال هي نفسها المادة الأصلية.
تغير المادة حالتها الفيزيائية فقط ، على سبيل المثال من مادة صلبة إلى سائلة.
ليس ذلك فحسب ، يمكن أن يؤدي تسخين بعض المواد أيضًا إلى تغيرات فيزيائية لا تتشكل فيها مواد / مواد جديدة.
3. لا يحدث تفاعل كيميائي
لا يمكن أن تؤدي التغييرات الفيزيائية إلى أن تصبح مادة ما مادة مختلفة اختلافًا جوهريًا ، ولكن التغيير الكيميائي هو ما يتسبب في تغيير المادة إلى مادة كيميائية جديدة.
4. الخصائص الفيزيائية للمادة التي تغيرت
تحدث التغييرات فقط في الخصائص الفيزيائية للمادة.
تتكون الخصائص الفيزيائية للمواد من:
- شكل.
- اللون.
- رائحة.
- نقطة الانصهار.
- نقطة الغليان.
- كثافة.
- عنف
- الذوبان.
- العكارة.
- المغناطيسية.
- واللزوجة.
النماذج والخصائص الفيزيائية
تقتصر التغييرات المادية على التغييرات التي تنتج مظهرًا مختلفًا ولكنها لا تغير التكوين.
بعض التغييرات العامة (على سبيل المثال لا الحصر) هي:
- الملمس
- درجة حرارة
- اللون
- استمارة
التغييرات في الظروف (نقطة الغليان ونقطة الانصهار هي عوامل مهمة لتحديد هذا التغيير).
تغطي الخصائص الفيزيائية العديد من الجوانب الأخرى للمادة. فيما يلي بعض الخصائص الفيزيائية ، بما في ذلك:
- تطويع
- بريق
- كثافة
- الذوبان
- اللزوجة
- مقدار
- كتلة
- إمكانية سحبها إلى سلك رفيع
أي تغيير في هذه الخصائص الفيزيائية يسمى تغيير فيزيائي.
أمثلة على التغييرات المادية
عليك أن تتذكر أن مظهر المادة يتغير في التغيرات الفيزيائية ، لكن تركيبها الكيميائي يظل كما هو.
قد يتغير حجم المادة أو حالتها أو شكلها أو لونها.
فيما يلي بعض الأمثلة على التغييرات الجسدية ، بما في ذلك:
- اعصر الورقة.
- يصبح الماء جليدًا.
- الأرز مطحون في الدقيق.
- سحق العلبة.
- يتم نسج الخيوط في القماش.
- زئبق مبخر.
- يتحول الطين إلى فخار.
- شمعة تذوب.
- ماء مغلي.
- مياه متجمدة.
- اخلطي الماء بالرمل.
- الزجاج المكسور.
- اخلطي الزيت والماء.
- وعيني خداع لي.
- قم بإذابة السكر والماء.
- كسر البيض.
- تقطيع الورق.
- امزج الرخام الأحمر والأخضر.
- قطع الخشب.
- تسامي الجليد الجاف لثاني أكسيد الكربون.
- اخلطي السكر والماء.
- اضغط على كيس ورقي.
- خلط الحلوى الحمراء والزرقاء.
- تكسير الصخور.
- قطع التفاح.
- مزج ألوان الطلاء.
- يتبخر النيتروجين السائل.
- اصنع أشكالًا من الطين.
- خبز مقطع.
- فرقعة البالونات.
- ذوبان الكبريت الصلب في سائل. هذا مثال مثير للاهتمام لأن التغيير في الظروف يتسبب في تغيير اللون ، على الرغم من أن التركيب الكيميائي هو نفسه قبل التغيير وبعده.
تعريف التغيير الكيميائي
التغيير الكيميائي هو تغيير في مادة يمكن أن تنتج مادة جديدة.
هذا التغيير الوحيد له طبيعة دائمة مما يعني أنه لا يمكن تغيير المادة الناتجة مرة أخرى إلى المادة الأصلية.
مثال:
- ورق محترق.
- مفرقعات نارية تنفجر.
- الكسافا في شريط.
- حديد صدئ.
- تلف الطعام ، إلخ.
تُعرف التغييرات الكيميائية أيضًا باسم التفاعلات الكيميائية ، حيث يتم استخدام مصطلحين ، وهما المواد في البداية تسمى المواد المتفاعلة أو المتفاعلات وتسمى المواد المتكونة نواتج التفاعل تفاعل.
على سبيل المثال ، عندما يتم حرق الخشب لإنتاج الفحم ، يشار إلى الخشب على أنه مادة متفاعلة ويشار إلى فحم الخشب على أنه منتج تفاعل.
لذا يمكننا أن نستنتج أن التغيرات الكيميائية لا يمكنها تغيير الحالة الأولية للمادة.
من حيث المبدأ ، يمكن أن تحدث التغيرات الكيميائية بسبب الشروط التالية:
1. بسبب التآكل أو الصدأ
التآكل أو الصدأ هو حدث أكسدة.
في هذه العملية ، سيتفاعل المعدن مع الأكسجين أو الماء.
2. بسبب الاحتراق
الاحتراق هو تفاعل أكسدة يحدث فيه تفاعل بين مادة والأكسجين.
عندما تخضع مادة للاحتراق ، فمن المؤكد أن المادة قد خضعت لتغير كيميائي في التركيب.
على سبيل المثال ، يتم حرق الخشب في الفحم.
3. بسبب الاضمحلال
التسوس الذي يحدث في الطعام أو المواد الأخرى بسبب نشاط الكائنات الحية الدقيقة.
بهذه الطريقة ، لا يمكن للأغذية والمواد التي تعرضت للتسوس أن تعود إلى حالتها الأصلية.
خصائص التغيرات الكيميائية
يمكن ملاحظة حدوث تفاعل كيميائي من الخصائص أو الخصائص التي تصاحب التغيير في المادة ، بما في ذلك:
1. تلون
المادة لها لون معين اعتمادًا على تكوين ومحتوى المركبات أو العناصر الموجودة في المادة نفسها.
على سبيل المثال ، إذا تم وضع ملعقة معدنية فوق اللهب ، فسيكون لونها أسود من الدخان الذي يحتوي على الكربون أو الفحم.
2. تغير درجة الحرارة
يحدث تفاعل كيميائي بسبب تغير في الطاقة يصاحب تفاعل كيميائي.
هناك نوعان من التغييرات في درجة الحرارة التي تتبع تغيرًا كيميائيًا ، بما في ذلك الحرارة المنبعثة والحرارة المطلوبة في التغيير الكيميائي.
تفاعل كيميائي
انطلاقًا من التغيرات في درجة الحرارة التي تحدث ، يمكن تصنيف التفاعلات الكيميائية إلى فئتين ، وهما التفاعلات الطاردة للحرارة (إطلاق الطاقة الحرارية) والمقاومة للحرارة (امتصاص الطاقة الحرارية).
1. تكوين الرواسب
مادة ضعيفة الذوبان في الماء.
على سبيل المثال ، يمكن أن ينتج عن التفاعل بين نترات الفضة وكلوريد الصوديوم راسب كلوريد الفضة الأبيض.
2. صنع الغاز
توجد بعض التغييرات الكيميائية التي يمكن أن تنتج الغاز.
على سبيل المثال ، في تفاعل الاحتراق الذي ينتج غاز ثاني أكسيد الكربون وتفاعل الاضمحلال الذي ينتج غازات لها رائحة نفاذة مثل غاز الأمونيا.
أمثلة على التغييرات الكيميائية
فيما يلي بعض الأمثلة على التغييرات الكيميائية ، بما في ذلك:
- الورق المحترق يتحول إلى رماد.
- البناء الضوئي.
- حديد صدئ.
- أرز فاسد.
- يصنع فول الصويا في التمبيه والتوفو.
- تتم معالجة الأوراق المجففة وتحويلها إلى سماد.
- الفحم من حرق الأخشاب.
- حرق البنزين في السيارات.
- تتم معالجة الطعام الذي يتم تناوله في الجسم في صورة براز (براز).
- الطبخ والخبز وتسخين السكر للكراميل.
- تجوية الخشب.
- تسوس.
- احتراق.
- صنع الزبادي.
- انفجار الألعاب النارية.
- هضم الطعام.
- حرق شمعة الفتيل.
يمكن أن تحدث التغيرات الكيميائية والفيزيائية في بعض الأحيان في وقت واحد ، على سبيل المثال في حرق الشموع. سوف ينتج عن حرق الشموع ألسنة اللهب والدخان الأسود (الكربون). يشير هذا إلى حدوث تفاعل كيميائي. ولكن من ناحية أخرى ، عند حرق الشموع ، هناك أيضًا تغيير فيزيائي ، أي عملية الشمع التي كانت على شكل مادة صلبة مذابة إلى سائل.
فوائد التغيرات الفيزيائية والكيميائية
في صناعة المستحضرات الصيدلانية ومبيدات الآفات ، تلعب التغييرات الفيزيائية دورًا مهمًا ، خاصة في هذه العملية إطلاق المواد الموجودة في المواد الطبيعية اللازمة للمواد الخام الطبية دواء.
تسمى عملية إزالة المواد المختلفة الموجودة في مادة الاستخراج ، على سبيل المثال استخراج العفص من أوراق الشاي.
تستخدم عملية استخلاص العفص من أوراق الشاي مبدأ التغيير الجسدي ، حيث يتم إذابة مركبات التانين من أوراق الشاي في مذيب مائي عن طريق التسخين. بحيث يمكن تحويل الشكل الصلب من العفص إلى شكل يذوب في الماء الساخن.
من الأمثلة على الاستخراج التي يتم إجراؤها غالبًا صنع فنجان من القهوة.
قم بتخمير القهوة باستخدام الماء الساخن ، فلا يوجد سوى استخلاص الكافيين من القهوة بحيث يذوب في الماء الساخن ، حتى إذا شربتها ستشعر بالانتعاش واللذة
مثال على المشاكل
لتسهيل فهم الوصف أعلاه ، نقدم هنا أمثلة على الأسئلة المتعلقة بالتغييرات الفيزيائية والكيميائية ، بما في ذلك:
1. انتبه للأحداث أدناه:
أ. حرق الخشب في الفحم.
ب. قطع الخشب إلى كراسي وطاولات.
ج. الورق مقطوع إلى قطع صغيرة.
د. يتم تحويل الكسافا إلى شريط.
ما هو التغيير الجسدي؟
إجابه:
حرق الخشب في الفحم هو تغيير كيميائي. لأن احتراق الجسم هو تفاعل احتراق يتطلب الأكسجين وسيحول الجسم إلى مادة جديدة على شكل دخان احتراق الفحم والرماد وثاني أكسيد الكربون.
الخشب المصنوع من الأثاث هو تغيير مادي ، لأن الخشب يتغير لونه فقط ولكن جوهره يبقى الخشب دون تغيير إلى مواد أخرى ، وبالتالي فإن الحدث هو تغيير الفيزياء.
يُعد الورق المقطوع إلى أجزاء صغيرة تغييرًا ماديًا ، لأن الورق لا يتحول إلى مادة جديدة.
الكسافا المصنوع في شريط هو تفاعل تخمر كحولي وهو لا هوائي أو لا يحتاج إلى أكسجين. يعتبر تخمير الكسافا الذي ينتج مواد جديدة على شكل شريط ، وإيثانول ، وثاني أكسيد الكربون تغييرًا كيميائيًا.
2. شاهد الأحداث أدناه:
أ. تبخر العطر عند فتح غطاء الزجاجة.
ب. تغيير لون الفلفل الحار الأخضر إلى الأحمر.
ج. صنع الثلج في الفريزر.
د. الصدأ على الحديد.
ما هو التغيير الكيميائي؟
إجابه:
يتحول لون الفلفل الحار الصغير إلى اللون الأخضر النيء في الأصل ثم يتحول إلى اللون الأحمر عندما ينضج. هذا بسبب التفاعل الكيميائي لغاز الإيثيلين المسؤول عن نضج الثمار. إن عملية نضج الثمار دائمة ولا يمكن إرجاعها ، لذا فهي تغيير كيميائي.
الصدأ الذي يحدث على الحديد هو تفاعل أكسدة مع اختزال تلقائي (أكسدة) للحديد ناتج عن ملامسة الماء والهواء. تفاعل الأكسدة والاختزال لصدأ الحديد هو تفاعل دائم يتسبب في تحول الصدأ إلى اللون البني المحمر ويجعل الحديد هشًا وغير لامع. لذا فهو تغيير كيميائي.
صنع الثلج هو حدث تتغير فيه مرحلة الماء من الماء إلى الحالة الصلبة. هذه التغييرات مؤقتة ولا تنتج مواد جديدة لأن الثلج يمكن أن يذوب مرة أخرى في الماء. لذلك ، يتم إدخال هذا الحدث كتغيير مادي.
تبخر العطر هو تغيير في طور سائل العطر الذي يتحول إلى بخار بسبب حرارة الجو. عندما يصبح الجو باردًا مرة أخرى ، يمكن أن تعود أبخرة العطر إلى السائل. لذلك ، يتم إدخال هذا الحدث كتغيير مادي.