Jak ważne są reakcje chemiczne?
Dawno temu ludzie odkryli, że:
- substancje mogą reagować tworząc nowe substancje
- reakcje te można kontrolować
Nauka chemii rozpoczęła się, gdy ludzie zaczęli systematycznie eksperymentować z reakcjami chemicznymi i logicznie porządkować ich wyniki.
W miarę rozwoju chemii naukowcy dowiedzieli się, że żywe istoty istnieją tylko w wyniku reakcji chemicznych – dotyczy to również ciebie i mnie.
Każda żywa istota jest niezwykle dobrze zorganizowanym, samozarządzającym się zestawem chemicznym.
Wyrafinowane zestawy chemiczne?
Nasze zaawansowane technologicznie społeczeństwo nie mogłoby istnieć bez zdolności chemików do precyzyjnego kontrolowania reakcji chemicznych – ekran, który właśnie oglądasz, jest jednym z przykładów urządzenia, którego wykonanie byłoby niemożliwe.
Więc w skali ważności naukowej od jednego do dziesięciu, reakcje chemiczne oceniam na dziesięć.
Ludzie zaczęli reagować chemicznie dawno temu
Nasi starożytni przodkowie nauczyli się:
- Jak okiełznać i kontrolować reakcję tlenu z drewnem, aby wytworzyć ogień.
- Jak uwalniać metale z ich rud, aby tworzyć wydajne pługi, siekiery, młoty i dłuta.
- Jak dezynfekować/odkażać pomieszczenia i budynki za pomocą dwutlenku siarki, gazu uwalnianego podczas spalania siarki.
- Jak przekształcać wapień w tlenek wapnia, podstawę cementu i betonu. Wielkie projekty budowlane, takie jak Koloseum w starożytnym Rzymie, stały się możliwe.
Koloseum zostało zbudowane przy użyciu cementu z tlenkiem wapnia. Budowla ta liczy sobie prawie 2000 lat. Image by Paul Zangaro
Nie wszystkie zastosowania były pokojowe
Nasi przodkowie wykorzystywali nowe materiały, takie jak żelazo i stal, do prowadzenia wojen. Odkryli wybuchowe reakcje chemiczne i wytwarzali proch strzelniczy, mieszając azotan potasu, węgiel i siarkę.
Ciągle dokonujemy nowych odkryć
Technologia mobilna zależy od odkryć chemików – od tworzyw sztucznych po baterie litowo-jonowe.
Chociaż wiemy o wiele więcej o chemii niż nasi przodkowie, nadal badamy reakcje chemiczne; przynosi to ulepszenia w technologii i naszym zdrowiu.
Czysta ekscytacja związana z dokonywaniem nowych odkryć również napędza chemików do dalszego badania reakcji. Przykłady obejmują:
- Reakcje chemiczne litu zasilają nasze telefony, tablety i aparaty fotograficzne.
- Reakcje biochemiczne i elektrochemiczne umożliwiają naszym mózgom przechowywanie wspomnień i myślenie.
- Nowe reakcje chemiczne i biochemiczne do produkcji nowych antybiotyków, ponieważ bakterie stają się coraz bardziej odporne na antybiotyki, których używamy obecnie.
Reaktanty i produkty
Reakcje chemiczne zaczynają się od reaktantów, a kończą na produktach. W reakcjach chemicznych:
Użycie strzałki skierowanej w prawo powyżej oznacza, że wszystkie reaktanty zamieniają się w produkty. Na przykład, możemy wytworzyć wodę poprzez reakcję wodoru z tlenem. Reagentami są wodór i tlen. Produktem jest woda w fazie gazowej, ponieważ reakcja wytwarza dużo ciepła.
Często reakcje chemiczne kończą się stanem równowagi, w którym reakcja przebiega w obu kierunkach, prowadząc do powstania mieszaniny reagentów i produktów.
Jest to pokazane za pomocą innej strzałki:
Na przykład, reakcja w fazie gazowej stosowana do wytwarzania amoniaku z wodoru i azotu prowadzi do równowagi:
W stanie równowagi szybkości reakcji w kierunku do przodu i do tyłu są równe.
Skąd wiemy, że zaszła reakcja chemiczna?
Reakcja chemiczna zachodzi tylko wtedy, gdy powstaje jedna lub więcej nowych substancji. Czasem jest to oczywiste, czasem mniej.
Często wykryjesz również zmianę energii, ponieważ reakcja będzie się ogrzewać lub ochładzać.
Przykład
Pokarm może reagować chemicznie z tlenem. Dwa sposoby reakcji żywności z tlenem to spalanie i oddychanie.
Jeśli żywność jest węglowodanem, równanie słowne zarówno dla spalania jak i oddychania to:
Spalanie
Popiół i płomień świadczą o tym, że nowe substancje są tworzone i że energia została uwolniona. Popiół tworzy się, ponieważ żywność zazwyczaj nie spala się czysto. Chociaż dwutlenek węgla i woda powstałe w wyniku reakcji są mniej oczywiste, popiół i płomień sprawiają, że łatwo powiedzieć, że reakcja chemiczna miała miejsce.
Odddychanie
Dowody na reakcję chemiczną podczas oddychania są bardziej subtelne niż podczas spalania żywności. Nie jest oczywiste, że woda i dwutlenek węgla powstają w wyniku reakcji, chociaż możemy je wykryć. Na przykład, możemy użyć wody wapiennej, aby pokazać, że w powietrzu, które wydychamy jest więcej dwutlenku węgla niż w powietrzu, które wdychamy. Oddychanie na zimnym oknie powoduje kondensację, co wskazuje na obecność wody w naszym oddechu. Energia uwalniana przez oddychanie utrzymuje w ruchu wszystkie zwierzęta na naszej planecie i utrzymuje w cieple zwierzęta ciepłokrwiste.
Znaki reakcji chemicznej
Poszukaj jednego lub więcej z tych:
Zmiany wyglądu
Uwalnia się gaz 
Pojawia się lub znika ciało stałe
Jest zmiana koloru
.
Zmienia się energia
Zmienia się temperatura
Widać światło/płomienie
Słyszy się dźwięk
Objawy powyżej to wszystkie wskazówki, ale (z wyjątkiem płomieni) nie dowodzą, że nastąpiła reakcja.
Pamiętaj:
Reakcja chemiczna zaszła tylko wtedy, gdy powstała jedna lub więcej nowych substancji.
Tutaj znajduje się przykład reakcji chemicznej. Zidentyfikuj reaktor(y) i produkt(y).
Pokaż odpowiedź
Tostujesz chleb i w końcu go przypalasz. Czy zaszła reakcja chemiczna? Why?
Show Answer
Drzewo rośnie trochę wyżej. Czy zaszła reakcja chemiczna? Why?
Show Answer
Podaj trzy wizualne wskazówki, że mogła zajść reakcja chemiczna.
Show Answer
Gdy woda zamarza, czy zaszła reakcja chemiczna? Dlaczego?
Show Answer
.