أمثلة توضح مفهوم التغير الكيميائي

أمثلة متنوعة للتغير الكيميائي في الطبيعة

يُعرّف التغير الكيميائي بأنه العملية التي تؤدي إلى إعادة ترتيب ذرات وجزيئات المواد المتفاعلة لإنتاج واحدة أو أكثر من المواد التي تختلف في خصائصها بشكل كلي عن المواد الأصلية. فيما يلي بعض الأمثلة على التغير الكيميائي الذي يحدث في الطبيعة:

المثال	التبرير
احتراق الخشب	ينتج عن احتراق الخشب تحول المادة إلى رماد وماء مع انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2)، وهذه المواد تختلف تمامًا عن الخشب الأصلي، ولا يمكن استعادة الشكل الأصلي بعد حدوث التغير.
تعفن الثمار	تحدث ظاهرة التعفن بسبب بعض التفاعلات الإنزيمية التي تسفر عن إنتاج مواد تختلف كليًا.
نضج الثمار	يسبب غاز الإيثيلين تغير لون الفاكهة ورائحتها عند نضوجها، مما يظهر بوادر التغير الكيميائي، كما تتفاعل الإنزيمات في الثمرة لتصبح أكثر طراوة مع مرور الوقت.
احتراق الميثان	يحدث احتراق الميثان بشكل طبيعي عند تفاعله مع غاز الأكسجين، مكونًا الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون، وهو مثال على التغير الكيميائي.
عملية البناء الضوئي	تقوم النباتات بتحويل غاز ثاني أكسيد الكربون والماء بوجود الأكسجين إلى سكر الجلوكوز، وهي مادة جديدة تختلف في تركيبتها عن المواد المتفاعلة.
تأكسد التفاح المكشوف	يظهر اللون نتيجة لتفاعل إنزيمات معينة مع الأكسجين، مما يعتبر علامة للتغير الكيميائي.
التنفس	تأسيسًا على عملية التنفس، ينتج غاز ثاني أكسيد الكربون والماء مصحوبًا بوجود حرارة. وأثناء هذا التفاعل، يحدث تغير في كتل المواد المتفاعلة.
تكوّن غاز الأوزون	ينشأ غاز الأوزون عندما يتفاعل غاز الأكسجين في الغلاف الجوي مع الأشعة فوق البنفسجية، مما ينتج مادة مختلفة عن الأكسجين.
تكوّن ثاني أكسيد الكربون	يحدث نتيجة تفاعل الكربون الصلب مع غاز الأكسجين، مما ينتج مواد تختلف في خصائصها عن كلا العنصرين.
تكوّن المطر الحمضي	يحدث هذا عندما تتفاعل أكاسيد الكبريت مع الماء في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى إنتاج مادة جديدة وهي حمض الكبريتيك.

أمثلة على التغير الكيميائي في حياتنا اليومية

تتواجد التغيرات الكيميائية في كل مكان حولنا، ولا تقتصر على المختبرات فقط. إليك بعض الأمثلة على التغيرات الكيميائية التي نواجهها يوميًا:

المثال	التبرير
طهي البيض	يتسبب طهي البيض في تحول لون البياض من الشفاف إلى الأبيض المعتم، إلى جانب العديد من التفاعلات المنتجة للبروتين وإطلاق الحرارة.
هضم الطعام في المعدة	تحدث عملية هضم الطعام عبر كسر الروابط بين جزيئات الطعام بواسطة إنزيمات المعدة، مما يغير تركيب الطعام.
تحلل النفايات	تؤدي عملية تحلل المواد العضوية في النفايات إلى إنتاج مواد مختلفة تمامًا، بالإضافة إلى غازات مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2) والميثان (CH4).
الألعاب النارية	تظهر الألعاب النارية العديد من علامات حدوث التغير الكيميائي، مثل الرائحة، والصوت، وتغير درجة الحرارة، والانبعاثات الضوئية.
فساد الحليب	يحدث فساد الحليب نتيجة سلسلة من التفاعلات الكيميائية، مما يحول سكر اللاكتوز إلى حمض اللاكتيك، مما يسبب الطعم الحامض.
إشعال عود ثقاب	عند إشعال عود ثقاب، نشهد علامات حدوث التغير الكيميائي، مثل انبعاث الغاز وتغير درجة الحرارة.
صدأ الحديد	يتفاعل الأكسجين والماء مع الحديد لتكوين الصدأ، الذي يختلف تمامًا في تركيبه ولونه عن الحديد.
خبز الكيك	تساعد حرارة الفرن في إطلاق العديد من التفاعلات الكيميائية التي تمتص الحرارة، مما يجعل الكيك الناتج مختلفًا تمامًا عن مكوناته الأصلية.
صناعة الفولاذ	يحدث تفاعل بين الحديد والكربون لصنع الفولاذ، ولا يمكن إعادة هذا الأخير إلى مكوناته الأصلية بعد تصنيعه.
كرملة السكر	تعتمد هذه العملية على تسخين السكر الجاف لصنع الكراميل السائل، والذي يصعب جدًا إعادته إلى حالته الأصلية، ويختلف تمامًا عن السكر.

تنتشر التغيرات الكيميائية باستمرار سواء في الطبيعة أو في حياتنا اليومية، وتظهر في أشكال متنوعة. من النقاط الأساسية لفهم التغير الكيميائي هو ظهور مواد جديدة تختلف في تركيبها عن المواد الأصلية. كما يُعتبر التغير الكيميائي من التغيرات التي يصعب عكسها، أي أنه لا يمكن استعادة المواد المتفاعلة بسهولة بعد تحولها.

تجارب علمية عن التغير الكيميائي في المختبر

يمكن إجراء مجموعة من التجارب الكيميائية المثيرة في المختبر، ومنها ما يلي:

تجربة نفخ البالون

توضح هذه التجربة علامة على حدوث التفاعل الكيميائي الذي يؤدي إلى نفخ البالون. يمكن تنفيذها كما يلي:

المعدات اللازمة

تتطلب هذه التجربة:

• صودا الخبز.
• خل.
• قارورة بلاستيكية فارغة.
• قمع.
• بالون.
• ملون طعام (اختياري).

خطوات التجربة

لتطبيق التجربة، اتبع الخطوات التالية:

• ثبت البالون على قمة القمع، وأضف حوالي 1.5 ملعقة صغيرة من صودا الخبز داخل البالون.
• أضف حوالي 10 ملاعق كبيرة من الخل في القارورة.
• إذا كان متوفرًا، أضف بعض قطرات ملون الطعام إلى الخل.
• ثبت عنق البالون على فوهة القارورة، مع الحرص على عدم تسرب صودا الخبز إلى القارورة أثناء التثبيت.
• اترك طرف البالون المليء بالصودا متدليًا بجوار القارورة لمنع تسربه داخلها.
• قم برفع البالون للسماح لصودا الخبز بالدخول إلى القارورة، مع تثبيت الزجاجة بيدك.
• راقب انتفاخ البالون نتيجة إنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون من تفاعل الخل مع صودا الخبز.
• بعد انتهاء التفاعل وثبات حجم البالون، يمكنك استخدام دبوس لفرقعته وتفريغه من الغاز.

ملاحظة: يشير انبعاث الغاز إلى حدوث التغير الكيميائي في التجربة السابقة.

تجربة المبيض وملون الطعام

يمكن إجراء هذه التجربة مع الأطفال لتوضيح التغيرات الكيميائية كما يلي:

المعدات اللازمة

تتطلب هذه التجربة:

• ملون طعام.
• ماء.
• مبيض منزلي.
• قطارة.
• وعاء زجاجي.

خطوات التجربة

يمكن القيام بالتجربة من خلال الخطوات التالية:

• ضع كمية من الماء تصل إلى نصف الوعاء تقريبًا.
• أضف ملون الطعام باستخدام القطارة.
• حرّك السائل لتوزيع اللون.
• أضف المبيض باستخدام القطارة إلى المحلول ولاحظ اختفاء اللون.
• كرر إضافة الملون بعد اختفاء اللون تمامًا، وراقب كيفية انتشار اللون.

ملاحظة: يظهر تغيير اللون كدليل على حدوث التفاعل الكيميائي في التجربة سابقة الذكر.

يمكن تقسيم التغيرات الكيميائية إلى نوعين: كيميائية وفيزيائية، ولكل منهما مؤشرات خاصة بها. ومن أهم مؤشرات التغيرات الكيميائية هو ظهور مواد جديدة تختلف في ترتيب ذراتها عن المواد المتفاعلة الأصلية. يعتبر التغير الكيميائي من العمليات الشائعة في الطبيعة وفي حياتنا اليومية، ويوجد العديد من التجارب التي يمكن إجراؤها في المختبر ليتسنى لنا استنتاج دلائل حدوث هذه التغيرات. يشمل ذلك تجربة نفخ البالون التي تؤدي إلى انبعاث الغاز وتجربة المبيض وملون الطعام، التي توضح ظهور اللون الجديد عند حدوث التغير الكيميائي.