ФІЗИЧНІ ЗМІНИ: ВИДИ ТА ЇХ ХАРАКТЕРИСТИКА, ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Ці фізичні зміни , в яких спостерігається зміна в даній області без необхідності зміни його природи; тобто без розривів чи утворення хімічних зв’язків. Тому, припускаючи речовину А, вона повинна мати однакові хімічні властивості до і після фізичної зміни.

Без фізичних змін різновиди форм, які певні предмети можуть набувати, не існували б; світ був би статичним та стандартизованим місцем. Для того, щоб вони відбувалися, необхідна дія енергії на матерію, або в режимі тепла, випромінювання чи тиску; тиск, який можна здійснювати механічно своїми руками.

Столярний цех. Джерело: Піксабай

Наприклад, у столярній майстерні можна спостерігати фізичні зміни, які зазнає деревина. Пилки, пензлі, жолоби та отвори, цвяхи тощо - це найважливіші елементи, щоб деревина з блоку та за допомогою столярних прийомів перетворилася на витвір мистецтва; як предмет меблів, решітка або різьблений ящик.

Якщо деревина розглядається як речовина А, вона по суті не зазнає хімічного перетворення після закінчення обробки меблів (навіть якщо її поверхня піддається хімічній обробці). Якщо цей предмет меблів подрібнити до жменю тирси, молекули в деревині залишаться незмінними.

Практично молекула целюлози дерева, з якого було вирізано деревину, не змінює її структуру протягом усього цього процесу.

Якби меблі підпалили, то її молекули реагували б із киснем у повітрі, розпадаючись на вуглець та воду. У цій ситуації відбудеться хімічна зміна, оскільки після згоряння властивості залишків будуть відрізнятися від властивостей меблів.

Види хімічних змін та їх характеристика

Незворотні

Деревина в попередньому прикладі може зазнавати фізичних змін розмірів. Він може бути ламінованим, різаним, обробленим, тощо, але ніколи не збільшуватися в об'ємі. У цьому сенсі деревина може збільшити свою площу, але не її обсяг; який, навпаки, постійно зменшується в міру його роботи в майстерні.

Після того, як він буде розрізаний, його не можна повернути до первісної форми, оскільки дерево не є еластичним матеріалом; іншими словами, вона зазнає незворотних фізичних змін.

У цьому типі змін матерія, хоча і не відчуває жодної реакції, не може повернутися до свого початкового стану.

Ще один яскравий приклад - гра з жовтим і синюватим пластиліном. Коли їх розминають і надають їм форму кульки, їх колір стає зеленим. Навіть якби у вас була форма, щоб повернути їх у початкову форму, у вас були б дві зелені смуги; синій і жовтий вже не можна було розділяти.

На додаток до цих двох прикладів можна також розглянути пухирці. Чим більше вони видуваються, тим об’єм їх збільшується; але, коли буде безкоштовно, жодне повітря не може бути витягнутий, щоб зменшити їх розміри.

Оборотна

Хоча не робиться акцент на адекватному їх описі, всі зміни стану речовини є оборотними фізичними змінами. Вони залежать від тиску і температури, а також від сил, які утримують частинки разом.

Наприклад, кубик льоду в кулері може розплавитися, якщо залишити його поза морозильною камерою. Через деякий час рідка вода замінює лід у невеликому відсіку. Якщо цей самий кулер повернути в морозилку, рідка вода втратить температуру, поки не замерзне і знову не стане кубиком льоду.

Явище є оборотним, оскільки відбувається поглинання та виділення тепла водою. Це вірно незалежно від того, де зберігається рідка вода чи лід.

Основна характеристика та відмінність оборотної та необоротної фізичної зміни полягає в тому, що в першому речовина (вода) розглядається сама по собі; тоді як у другій розглядається фізичний вигляд матеріалу (деревина, а не целюлоза та інші полімери). В обох, однак, хімічна природа залишається постійною.

Іноді різниця між цими типами не ясна, і в таких випадках зручно не класифікувати фізичні зміни і ставитися до них як до єдиних.

Приклади фізичних змін

На кухні

Всередині кухні відбуваються незліченні фізичні зміни. Приготування салату насичене ними. Помідори та овочі подрібнюємо за бажанням, незворотно змінюючи свої початкові форми. Якщо до цього салату додають хліб, його нарізають скибочками або шматочками з батона дачного хліба і змащують вершковим маслом.

Помазання хлібом та маслом - це фізична зміна, оскільки змінюється його аромат, але молекулярно він залишається незмінним. Якщо підсмажити інший хліб, він придбає більш інтенсивну міцність, аромат і кольори. Цього разу кажуть, що відбулася хімічна зміна, оскільки не має значення, холодний цей тост чи ні: він ніколи не поверне свої початкові властивості.

Продукти, гомогенізовані в блендері, також представляють приклади фізичних змін.

З солодкої сторони, коли шоколад розплавляється, спостерігається, що він переходить із твердого стану в рідкий. Приготування сиропів або солодощів, які не передбачають використання тепла, також вносять у цей вид зміни речовини.

Надувні замки

На дитячому майданчику в перші години на полоті спостерігаються деякі полотна, інертні. Через кілька годин вони накладаються на зразок замку багатьох кольорів, куди діти стрибають всередину.

Ця різка зміна об’єму пояснюється величезною масою повітря, що продувається всередині. Після закриття парку замок знищений і збережений; отже, це оборотна фізична зміна.

Вироби зі скла

Вироби зі скла. Джерело: Піксабай

Скло при високій температурі плавиться і його можна вільно деформувати, щоб надати йому будь-яку конструкцію. На зображенні вище, наприклад, ви бачите, як формується скляний кінь. Як тільки склоподібна паста охолоне, вона затвердіє і орнамент буде закінчений.

Цей процес є оборотним, оскільки, застосувавши температуру знову, йому можна надати нові форми. Багато скляних прикрас створено за допомогою цієї техніки, яка відома як продування скла.

Алмазне різання та мінеральне облицювання

Порізаний алмаз. Джерело: Роман Келер, з Вікімедіа Громад При різанні алмазу він зазнає постійних фізичних змін з метою збільшення поверхні, що відбиває світло. Цей процес є незворотним, і він надає грубому алмазу додаткову і непомірну економічну цінність.

Також у природі можна побачити, як мінерали приймають більше кристалічних структур; тобто вони стикаються з роками.

Це складається з продукту фізичної зміни перегрупування іонів, що складають кристали. Піднімаючись на гору, наприклад, можна знайти більше гранованих кварцових каменів, ніж інші.

Розчинення

Коли розчинний у воді твердий розчин, такий як сіль або цукор, розчиняється, отримують відповідно солоний або солодкий смак. Хоча обидва тверді речовини «зникають» у воді, а останні зазнають зміни свого смаку чи провідності, між розчиненою речовиною та розчинником не відбувається реакції.

Сіль (звичайно хлорид натрію), складається з іонів Na ⁺ та Cl ^- . У воді ці іони розчиняються молекулами води; але іони не зазнають ні відновлення, ні окислення.

Те саме стосується молекул сахарози та фруктози в цукрі, які не порушують жодної їх хімічної зв'язку при взаємодії з водою.

Кристалізація

Тут термін кристалізація відноситься до повільного утворення твердого речовини в рідкому середовищі. Повертаючись до прикладу цукру, коли його насичений розчин нагрівають до кипіння, а потім залишають спокійно, молекулам сахарози та фруктози надається достатньо часу, щоб вони правильно розташувалися і таким чином утворили більші кристали.

Цей процес є оборотним, якщо тепло подається знову. Насправді це широко застосовувана методика очищення кристалізованих речовин від домішок, присутніх у середовищі.

Неонове світло

Неонове світло. Джерело: Пікселі

У неонових вогнях гази (включаючи вуглекислий газ, неонові та інші благородні гази) нагріваються за допомогою електричного розряду. Молекули газу збуджуються і зазнають електронних переходів, які поглинають і випромінюють випромінювання, коли електричний струм проходить через газ при низькому тиску.

Хоча гази іонізуються, реакція є оборотною і практично повертається до початкового стану без утворення продуктів. Неонове світло має виключно червоний колір, але в популярній культурі цей газ неправильно позначений для всіх вогнів, вироблених цим методом, незалежно від кольору та інтенсивності.

Фосфоресценція

Фосфоресцентний орнамент. Джерело: Lưu Ly, з Wikimedia Commons. На даний момент може виникнути дискусія між тим, чи фосфоресценція більше пов'язана з фізичними чи хімічними змінами.

Тут випромінювання світла відбувається повільніше після поглинання високоенергетичного випромінювання, такого як ультрафіолетове. Кольори є продуктом цього випромінювання світла, викликаного електронними переходами всередині молекул, що складають орнамент (верхнє зображення).

З одного боку, світло хімічно взаємодіє з молекулою, збуджуючи її електрони; з іншого боку, як тільки світло випромінюється в темряві, молекула не виявляє жодного розриву своїх зв'язків, що очікується від усієї фізичної взаємодії.

Тоді ми говоримо про оборотному фізико-хімічному зміні, оскільки якщо орнамент помістити на сонячне світло, він знову поглинає ультрафіолетове випромінювання, яке потім випускатиме в темряві повільно і з меншою енергією.

Список літератури

1. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (31 грудня 2018 р.). Приклади фізичних змін. Відновлено з: thinkco.com
2. Робертс, Калія. (11 травня 2018 р.). 10 видів фізичної зміни. Наукові роботи. Відновлено: sciaching.com
3. Вікіпедія. (2017). Фізичні зміни. Відновлено з: en.wikipedia.org
4. Клакамаський коледж громади. (2002). Розмежування хімічних та фізичних змін. Відновлено з: dl.clackamas.edu
5. Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. Хімія. (8-е видання). CENGAGE Навчання.
6. Автор Сурбхі С. (07 жовтня 2016 р.). Різниця між фізичною зміною і хімічною зміною. Відновлено з: keydifferences.com