🔥

Χημική Αντίδραση

Φυσικά και χημικά φαινόμενα, αντιδρώντα και προϊόντα, διατήρηση της μάζας, εξώθερμες και ενδόθερμες αντιδράσεις

Γιατί τα σιδερένια πλοία κάποτε αποσύρονται;

Μετά από χρόνια στη θάλασσα, το σιδερένιο σκαρί τους έχει υποστεί μια αργή αλλά βαθιά αλλαγή: το σκούριασμα. Ο σίδηρος δεν έλιωσε ούτε εξατμίστηκε — έγινε μια καινούρια ουσία, η σκουριά, που θρυμματίζεται. Τέτοιες αλλαγές λέγονται χημικές αντιδράσεις και είναι παντού: στο τζάκι, στο στομάχι σου, στα φύλλα των δέντρων.

Φυσικά και χημικά φαινόμενα

Φυσικό φαινόμενο: αλλάζει η μορφή ή η φυσική κατάσταση, αλλά η ουσία μένει ίδια. Ο πάγος που λιώνει είναι ακόμη νερό· το νερό που βράζει γίνεται υδρατμός, αλλά πάλι νερό.
Χημικό φαινόμενο ή χημική αντίδραση: από κάποιες αρχικές ουσίες προκύπτουν νέες ουσίες με διαφορετικές ιδιότητες.

Οι αρχικές ουσίες λέγονται αντιδρώντα, οι νέες προϊόντα:

διάσπαση νερού: νερό → υδρογόνο + οξυγόνο
σκούριασμα: σίδηρος + οξυγόνο → οξείδιο του σιδήρου (σκουριά)
φωτοσύνθεση: διοξείδιο του άνθρακα + νερό (με τη βοήθεια του φωτός) → γλυκόζη + οξυγόνο

Γρήγορος έλεγχος

Ποιο από τα παρακάτω είναι χημικό φαινόμενο;

Η καύση του μαγνησίου

Πλησιάζουμε λίγη σκόνη μαγνησίου (γκρι μέταλλο) στη φλόγα: αναφλέγεται με εκτυφλωτική λάμψη και μένει ένα λευκό στερεό. Το μαγνήσιο αντέδρασε με το οξυγόνο του αέρα:

Αντιδρώντα: μαγνήσιο (γκρι μέταλλο) και οξυγόνο (αέριο).
Προϊόν: οξείδιο του μαγνησίου (λευκή σκόνη) — μια ένωση μαγνησίου και οξυγόνου με εντελώς άλλη εμφάνιση.

Διατήρηση της μάζας

Ζυγίζουμε διάλυμα νιτρικού μολύβδου ( $74\ \text{g}$ ) και διάλυμα ιωδιούχου καλίου ( $67\ \text{g}$ ). Τα αναμειγνύουμε: σχηματίζεται ένα κίτρινο ίζημα (ιωδιούχος μόλυβδος) και νιτρικό κάλιο, που μένει διαλυμένο. Ζυγίζουμε το μείγμα: $141\ \text{g}$ — όσο και τα αρχικά μαζί ( $74 + 67 = 141$ ).

Σε κάθε χημική αντίδραση:

$m_{\text{αντιδρώντων}} = m_{\text{προϊόντων}}$

Εξώθερμες και ενδόθερμες αντιδράσεις

Εξώθερμη αντίδραση: ελευθερώνεται θερμότητα· η θερμοκρασία αυξάνεται. Όλες οι καύσεις (κάρβουνα, κερί, υγραέριο, βενζίνη) είναι εξώθερμες. Και όταν ρίξεις ασβέστη σε νερό, το νερό ζεσταίνεται.
Ενδόθερμη αντίδραση: για να γίνει πρέπει να απορροφηθεί θερμότητα· η θερμοκρασία του μείγματος μειώνεται. Ο ασβεστόλιθος διασπάται μόνο αν τον θερμάνουμε· ξίδι με μαγειρική σόδα κρυώνει το ποτήρι.

Γρήγορος έλεγχος

Ρίχνεις μαγειρική σόδα σε ξίδι και το θερμόμετρο δείχνει ότι η θερμοκρασία πέφτει. Τι είδους αντίδραση είναι;

Μέθοδος: χημικό ή φυσικό, και τι είδους;

Ρώτα: σχηματίζεται νέα ουσία; Σημάδια: αλλαγή χρώματος, αέριο (φυσαλίδες), ίζημα, φως, οσμή που δεν υπήρχε. Αν ναι → χημικό.
Αν αλλάζει μόνο η κατάσταση ή το σχήμα → φυσικό.
Γράψε αντιδρώντα → προϊόντα με λέξεις.
Θερμοκρασία ↑ → εξώθερμη· θερμοκρασία ↓ ή χρειάζεται συνεχή θέρμανση → ενδόθερμη.
Για μάζες: $m_{\text{αντιδρώντων}} = m_{\text{προϊόντων}}$ .

Παράδειγμα — χημικό ή φυσικό;

Βράζει το νερό → φυσικό (παραμένει νερό).
Καίγεται το οινόπνευμα → χημικό (παράγονται διοξείδιο του άνθρακα και νερό, και θερμότητα).
Το γάλα γίνεται γιαούρτι → χημικό.
Λιώνει ένα παγάκι → φυσικό.
Ο μούστος γίνεται κρασί → χημικό (τα σάκχαρα γίνονται αλκοόλη).

Παράδειγμα — διατήρηση μάζας: Καίγονται $12\ \text{g}$ άνθρακα με οξυγόνο και σχηματίζονται $44\ \text{g}$ διοξειδίου του άνθρακα. Πόσο οξυγόνο αντέδρασε;

Λύση: $m_{\text{αντιδρώντων}} = m_{\text{προϊόντων}}$ : $12 + m_{\text{οξυγόνου}} = 44$ , άρα $m_{\text{οξυγόνου}} = 32\ \text{g}$ .

Απάντηση: $32\ \text{g}$ οξυγόνο. Αντιδρώντα: άνθρακας και οξυγόνο· προϊόν: διοξείδιο του άνθρακα· αντίδραση εξώθερμη (καύση).

Λυμένη άσκηση (τύπου διαγωνίσματος):

Δεδομένα: Καίγονται $24\ \text{g}$ μαγνησίου και σχηματίζονται $40\ \text{g}$ οξειδίου του μαγνησίου. Κατά την καύση εκπέμπεται έντονο φως και θερμότητα.

Ζητούμενα: (α) Αντιδρώντα και προϊόντα. (β) Μάζα οξυγόνου που αντέδρασε. (γ) Εξώθερμη ή ενδόθερμη; (δ) Γιατί είναι χημικό φαινόμενο;

Λύση:

(α) Αντιδρώντα: μαγνήσιο και οξυγόνο· προϊόν: οξείδιο του μαγνησίου.

(β) $24 + m_{\text{οξυγόνου}} = 40$ → $m_{\text{οξυγόνου}} = 16\ \text{g}$ .

(γ) Εξώθερμη: ελευθερώνεται θερμότητα (και φως).

(δ) Από ένα γκρι μέταλλο και ένα αέριο σχηματίστηκε νέα ουσία, λευκή σκόνη, με άλλες ιδιότητες.

Απάντηση: όπως παραπάνω.

Γρήγορος έλεγχος

Αναμειγνύονται $50\ \text{g}$ ενός διαλύματος με $30\ \text{g}$ ενός άλλου και σχηματίζεται ίζημα. Δεν φεύγει κανένα αέριο. Πόσο ζυγίζει το τελικό μείγμα;

Ήξερες ότι;

Οι στιγμιαίες παγοκύστες πρώτων βοηθειών που κρυώνουν μόλις τις πατήσεις δεν έχουν πάγο μέσα: όταν σπάσει ένα εσωτερικό σακουλάκι, ανακατεύονται ουσίες και γίνεται μια διαδικασία που απορροφά θερμότητα από το περιβάλλον. Τα θερμαντικά επιθέματα χεριών κάνουν το αντίθετο: εκεί σκουριάζει γρήγορα σκόνη σιδήρου — μια εξώθερμη αντίδραση.

Κόλπο μνήμης

ΕΞώθερμη = θερμότητα ΕΞω (ζεσταίνει τα γύρω). ΕΝδόθερμη = θερμότητα ΜΕΣΑ (την «ρουφάει», κρυώνει τα γύρω).

Πρόκληση

Ένα κερί ζυγίζει $20\ \text{g}$ . Το ανάβεις και μετά από μισή ώρα ζυγίζει $15\ \text{g}$ . Αντίθετα, ένα σιδερένιο καρφί που σκούριασε ζυγίζει περισσότερο από πριν. Παραβιάζεται ο νόμος διατήρησης της μάζας; Πώς θα το αποδείξεις;

Δοκίμασε πρώτα μόνος σου — μετά δες τη λύση

Όχι. Στην καύση του κεριού τα προϊόντα (διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμοί) είναι αέρια και φεύγουν στον αέρα — γι' αυτό η ζυγαριά δείχνει λιγότερο. Στο σκούριασμα ο σίδηρος προσλαμβάνει οξυγόνο από τον αέρα, και η σκουριά ζυγίζει όσο ο σίδηρος μαζί με το οξυγόνο που ενώθηκε.

Απόδειξη: Κάνε την αντίδραση σε κλειστό δοχείο (π.χ. κερί μέσα σε σφραγισμένο γυάλινο βάζο πάνω στη ζυγαριά): η ένδειξη δεν αλλάζει, γιατί τίποτα δεν μπαίνει και τίποτα δεν βγαίνει.

Συνηθισμένα λάθη

«Κάθε αλλαγή είναι χημική». Τήξη, βρασμός και διάλυση είναι φυσικά φαινόμενα — η ουσία μένει ίδια.
«Η μάζα χάνεται στην καύση». Τα αέρια προϊόντα φεύγουν· σε κλειστό δοχείο η μάζα μένει ίδια.
Εξώθερμη/ενδόθερμη ανάποδα. Θερμοκρασία ↑ → εξώθερμη· θερμοκρασία ↓ → ενδόθερμη.
Μπερδεύεις αντιδρώντα και προϊόντα. Αντιδρώντα: όσα υπήρχαν πριν· προϊόντα: όσα σχηματίστηκαν μετά.

Σύνοψη — τι κρατάμε

Χημική αντίδραση: από αρχικές ουσίες (αντιδρώντα) προκύπτουν νέες ουσίες με άλλες ιδιότητες (προϊόντα).
Φυσικό φαινόμενο: η ουσία μένει ίδια (τήξη, βρασμός, διάλυση).
Διατήρηση της μάζας: $m_{\text{αντιδρώντων}} = m_{\text{προϊόντων}}$ .
Εξώθερμη: ελευθερώνει θερμότητα (καύσεις)· ενδόθερμη: απορροφά θερμότητα (διάσπαση ασβεστόλιθου, σόδα με ξίδι).
Σημάδια αντίδρασης: αέριο, ίζημα, αλλαγή χρώματος, φως, θερμότητα.

Φυσικά και χημικά φαινόμενα

Φυσικό φαινόμενο: αλλάζει η μορφή ή η φυσική κατάσταση, αλλά η ουσία μένει ίδια. Ο πάγος που λιώνει είναι ακόμη νερό· το νερό που βράζει γίνεται υδρατμός, αλλά πάλι νερό.

Χημικό φαινόμενο ή χημική αντίδραση: από κάποιες αρχικές ουσίες προκύπτουν νέες ουσίες με διαφορετικές ιδιότητες.

Οι αρχικές ουσίες λέγονται αντιδρώντα, οι νέες προϊόντα:

διάσπαση νερού: νερό → υδρογόνο + οξυγόνο

σκούριασμα: σίδηρος + οξυγόνο → οξείδιο του σιδήρου (σκουριά)

φωτοσύνθεση: διοξείδιο του άνθρακα + νερό (με τη βοήθεια του φωτός) → γλυκόζη + οξυγόνο