التغيرات الكيميائية: الخصائص والأمثلة والأنواع - كيمياء - 2026

و التغيرات الكيميائية هي التغيرات التي تحدث في المواد أو مسألة من التفاعلات الكيميائية. وتتميز بأنها لا رجعة فيها ، لأنها تنطوي على تكوين روابط جديدة تحتاج إلى طاقة أو تفاعلات أخرى لعكس آثارها.

الحياة وكيمياءها الحيوية ، على سبيل المثال ، تتكون من تغيرات كيميائية ثابتة تكشف عن عدد لا يحصى من التفاعلات التي تحدث داخل الكائنات الحية. والنتيجة هي نمو وتطور وشيخوخة الأنسجة النباتية والحيوانية. كما هو معروف علميا وديناميكا حرارية ، إنها عملية لا رجوع فيها.

يعد التغير في لون الأوراق أثناء الخريف مثالًا على التغيير الكيميائي. المصدر: جيك كولفين عبر Pexels.

هذا هو السبب في أن الكائنات الحية ، من اللافقاريات إلى الفقاريات ، نجد تغيرات كيميائية حتى أثناء تناول طعامها ، حيث تستخدم التفاعلات الأنزيمية لتحطيمها والاستفادة من الطاقة والمواد الكيميائية التي تستخلصها منها.

كيف تتعرف على التغيرات الكيميائية؟

مثال على التغيير الكيميائي

تتمثل إحدى الخصائص الرئيسية للتعرف عليها في الطبيعة في ملاحظة ما إذا حدث تغيير في اللون ، أو إذا تم إنتاج رائحة معينة. وهكذا ، في مواسم العام ، يُقدر كيف تبدأ الأشجار تدريجياً في تغيير لون أوراقها ؛ في نفوسهم ، يخضع الكلوروفيل وأصباغه الطبيعية لتفاعلات كيميائية.

يعد احمرار الأوراق في الخريف مثالًا واضحًا جدًا على التغيير الكيميائي. ربط هذا مع الحياة ، الأخطبوط والحرباء تمويه نفسها بفضل سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تشمل خلايا جلودهم ؛ ولكن على عكس الأوراق ، يمكنها عكس تغيرات اللون من خلال ردود أفعال أخرى "تعطل" التمويه.

ومع ذلك ، فإن الألوان المختلفة للسماء والغيوم ليست ناتجة عن تغيرات كيميائية بل فيزيائية: تشتت رالي. وفي الوقت نفسه ، فإن تبييض الملابس وإزالة البقع منها ، وكذلك تلطيخ الملابس بالأصباغ ، هي تغيرات كيميائية.

مميزات

ذكر أن التغير في اللون والرائحة هما من الخصائص الرئيسية التي حدث بها تغير كيميائي ، وبالتالي حدثت ظاهرة تتضمن تفاعل كيميائي واحد أو عدة تفاعلات.

بعد ذلك ، سيتم التعامل مع الخصائص المهمة الأخرى التي تسمح لنا باكتشافه مباشرة من خلال حواسنا. كلما زادت الخصائص التي يمكن إدراكها ، زادت احتمالية أننا نواجه تغيرًا كيميائيًا وليس تغيرًا فيزيائيًا.

تغير في درجة الحرارة أو إطلاق الضوء

يكون التغيير الكيميائي مصحوبًا بزيادة (تفاعل طارد للحرارة) أو انخفاض (تفاعل ماص للحرارة) في درجة الحرارة ؛ أي ، إذا تم إنتاج الحرارة ، أو على العكس ، إذا تم الحصول على الإحساس بالبرودة ، على التوالي. أيضًا ، يحدث إطلاق الحرارة أحيانًا بالتوازي مع ظهور الضوء.

تكوين الغاز

يرتبط تكوين الغازات ارتباطًا مباشرًا بالتغيرات في الروائح. إذا تشكل الغاز في وسط سائل ، فسيتم ملاحظة الفقاعات ، مما يدل على تغير كيميائي.

هذا يرجع إلى حقيقة أن هناك جزيئات ذات ضغط بخار مرتفع يمكن حملها بسهولة عن طريق الهواء ، أو إطلاق جزيئات صغيرة ، مثل CO ₂ ، H ₂ S ، CH ₄ ، O ₂ ، وما إلى ذلك ، وهي منتجات نهائية لـ ردود فعل معينة.

تشكيل الراسب

إذا حدثت التفاعلات في وسط سائل وبدأ تكوين الراسب ، بغض النظر عن لونه أو قوامه ، يُقال إن تغييرًا كيميائيًا قد حدث. وبالمثل ، يمكن أن يحدث عندما يختلط غازان ويشكلان رمادًا أو أملاحًا.

اللارجعة

على الرغم من أنه من الصحيح أن هناك تفاعلات عكسية قادرة على إقامة توازن ، فإن التغييرات المتولدة مع الخصائص الموصوفة حتى الآن بحد ذاتها لا رجوع فيها ؛ يحتاجون إلى تفاعلات أو طاقة أخرى من أي نوع للتدخل لعكس آثارهم. ومع ذلك ، في كثير من الحالات يكون ذلك مستحيلًا عمليا

لوحظ هذا اللا رجعة في تغيير التكوين ، أو في تدهور الأمر. على سبيل المثال ، الشجرة التي تحترق في اللهب وتنتهي بالرماد ، والتي يختلف تركيبها النهائي عن تركيب الشجرة ، لن تكون قادرة على عكس التغيير الكيميائي الذي حدث بأي وسيلة ؛ ما لم يكن من الممكن إرجاع الوقت

أنواع

التغييرات الكيميائية نفسها لا تخضع لأي تصنيف: يتم إدراكها من خلال حواسنا ويمكن استنتاجها أو فحص أنواع التفاعلات الكيميائية التي تحدث. وبالتالي ، فإن هذه التغييرات ناتجة عن مجموعة من التفاعلات غير العضوية أو العضوية أو الكيميائية الحيوية.

عند الحديث عن "التغيرات" غير العضوية ، يقال إنه لا يوجد أي مركب كربوني للهيكل العظمي ، وإنما كل المركبات المعدنية الانتقالية ؛ أكاسيد ، كبريتيدات ، هيدرات ، نيتريد ، هالوجينات ، من بين مركبات أخرى.

وفي الوقت نفسه ، تشارك مركبات ثاني أكسيد الكربون في التغيرات العضوية والكيميائية الحيوية ، مع اختلاف أن الأول يحدث عادة خارج الكائنات الحية (باستثناء التفاعلات التي تقوم بها الأدوية) ، والأخير داخلها (فيما يتعلق بالإنزيمات). والتمثيل الغذائي والجزيئات الحيوية).

أمثلة

اصفرار الأوراق

طيات الورق تتحول إلى اللون الأصفر بمرور الوقت. المصدر: makamuki0 عبر Pixabay.

تفقد الأوراق بياضها بمرور الوقت لتتحول إلى اللون الأصفر أو البني. ترجع هذه العملية إلى أكسدة بوليمراتها ، وخاصة اللجنين ، والتي تضم مع السليلوز ذرات الأكسجين التي تؤدي في النهاية إلى إضعاف تفاعلاتها بين الجزيئات.

العاب ناريه

تمثل الألعاب النارية تفاعل احتراق ، حيث يحترق مزيج من الوقود الدافع ونترات البوتاسيوم والكربون والكبريت بينما يثير إلكترونيًا الأملاح المعدنية التي تشرب الانفجارات الناتجة بالألوان.

التجاويف

يولد تسوس الأسنان تغيرًا في لون الأسنان بسبب نزع المعادن فيها ، بسبب الأحماض المتولدة عندما تهضم الكائنات الحية الدقيقة السكروز من الطعام. يفقد مينا الأسنان ، الذي يتكون من مصفوفة معدنية من فوسفات الكالسيوم ، أيوناته مع زيادة الحموضة وتطور تكوين التجاويف.

نمو الطحالب

طبقة الطحالب والكائنات الحية الدقيقة التي تنمو في البحيرات أحيانًا تصبح لزجة. المصدر: مايكل ميترز (https://www.flickr.com/photos/psychofreakx3/5963134909)

يشجع إغناء البحيرات بالمغذيات على نمو الطحالب التي تغطي سطحها باللون الأخضر نتيجة لتغير الخواص الكيميائية للمياه ؛ التغيير الذي ينتهي به الأمر ليكون مرئيًا وسلبيًا للحيوانات المائية.

حل ألكا سيلتزر

تبدأ Alka-Seltzer عند إذابتها في الماء في إطلاق الفقاعات التي تظهر فورانها. ومن المقرر أن أول أكسيد الكربون والغازات ₂ الناتجة عن انحلال NaHCO ₃ ، جنبا إلى جنب مع الستريك والأحماض الصفصاف التي تأتي في قرص المضغوط.

الآفات الجسدية

عندما نتعرق ، من المحتم ، عاجلاً أم آجلاً ، إدراك الروائح الكريهة الموجودة تحت الذراعين أو الجلد أو القدمين. تعود هذه الروائح الكريهة إلى الجزيئات العضوية المتطايرة التي تصنعها الكائنات الحية الدقيقة ، وتشير إلى حدوث تغيير كيميائي.

تعفن

التحلل العضوي للكائنات الحية أو الطعام هو تغيرات كيميائية تنطوي على سلسلة من التفاعلات المعقدة. الروائح الكريهة مصحوبة بتغيير في التركيب واللون. على سبيل المثال ، يُظهر تعفن الفواكه مثل الموز والأفوكادو كل هذه الخصائص.

فحم الكوك والنعناع

مزيج من الكوك والنعناع ينفجر مثل بركان الصودا. المصدر: مايكل مورفي

على الرغم من أنه تفاعل فيزيائي رسميًا ، دون كسر الروابط الكيميائية ولكن مع المشاركة المتتالية للتوازن بين النوعين H ₂ CO ₃ و CO ₂ ، يمكن اعتبار اندلاع Coca-Cola-Mint كمرجع للكشف عن الانفجارات الأخرى التي تفعل ذلك. قد تكون مادة كيميائية بحتة.

يوفر النعناع مواقع التنوي لفقاعات صغيرة من CO _{2 لتشكيل} ، والتي تمتص بعض من حل CO ₂ عن طريق التدخل في تفاعلاته مع جزيئات الماء. وهكذا، فإن حل CO ₂ تسببت المركزات في فقاعات صغيرة متعددة، والتي تعارض زيادة التوتر السطحي للماء من السكر وغيرها من المركبات.

والنتيجة هي أن CO ₂ فقاعات الهروب سحب الماء الذي لا يريد أن "الافراج" لهم. يؤدي هذا إلى ظهور الرغوة المميزة لطفح النعناع ، كما هو موضح في الصورة أعلاه.

انفجارات

عادة ما تكون الانفجارات تفاعلات احتراق شديدة القوة ، ينطلق منها الدخان والضوء والحرارة. أينما حدث انفجار ، فأنت تواجه تغيرًا كيميائيًا.

حرق الأخشاب

يتكون الخشب أساسًا من السليلوز واللجنين ، وكلاهما من البوليمرات العضوية. ذرات الكربون تتفاعل بقوة مع الأوكسجين في الهواء، مما تسبب CO وCO ₂ ، اعتمادا على كيفية كاملة للاحتراق ودرجة الأوكسجين.

هذا تغيير كيميائي لأن البوليمرات الموجودة في الخشب لا يمكنها العودة إلى حالتها الأولية ، بالإضافة إلى إطلاق الحرارة والضوء والدخان.

تسفع

ينعكس التغيير الكيميائي في تسمير أولئك الذين يستمتعون بيومهم على الشاطئ. المصدر: Pxhere.

يشير احمرار بشرتنا أو تسميرها ، عند التعرض لأشعة الشمس الشديدة ، إلى حدوث تغيير في تركيبته نتيجة تفاعل الميلانين الموجود في خلاياه ، والذي يتأكسد ويتحلل.

عصير كرنب أحمر

أنابيب اختبار مع مؤشر الملفوف الأرجواني. المصدر: Indikator-Blaukraut.JPG: Supermartlderivative work: Haltopub

بدءًا من عصير الملفوف الأرجواني ، يمكن إعداد تجربة لإظهار تغيرات اللون كدالة لدرجة الحموضة. من السهل التكاثر في أي مختبر أو مطبخ.

إذا تمت إضافة هذا العصير إلى أنابيب اختبار مختلفة ، يتم تمييزها وإضافة مواد مختلفة إليها ، من الحمضية (الخل) إلى القلوية (المنظفات) ، سيكون هناك مجموعة من الألوان (الصورة العلوية).

وذلك لأن عصير الملفوف الأرجواني يحتوي على مؤشرات حمضية طبيعية تستجيب للتغيرات في درجة الحموضة. كلما كان المحلول أكثر حمضية ، كلما ظهر أكثر احمرارًا ؛ وإذا كان على العكس من ذلك بسيط للغاية ، فسوف يتحول إلى اللون الأصفر.

اطبخ بيضة

عندما تُقلى البيضة أو تُطهى ، نسمح للحرارة أن تفسد بروتيناتها ، وتكسر روابطها وتشكل أخرى بينما تفقد بنيتها الأصلية.

يتلاشى الجلد

يمكن أن تتلاشى ألوان الجلد بسبب عمل الأكسجين في الهواء والأشعة فوق البنفسجية ، مما يتسبب في تحلل الروابط الكيميائية بين الأصباغ والمواد العضوية.

مخبوز

يشير التغير في اللون الذي لوحظ في الخبز والحلويات ، وكذلك الزيادة الواضحة في الحجم مقارنة بالعجين الخام ، إلى تغيرات كيميائية مختلفة.

أولاً ، بسبب الارتفاع الناجم عن الخميرة ومسحوق الخبز ؛ وثانيًا ، تفاعل ميلارد ، حيث تتفاعل البروتينات والسكريات مع بعضها البعض لتحويل الخليط إلى اللون الذهبي.

تآكل

تصدأ المعادن ، فتفقد بريقها وتغمق وتبدأ في التآكل عندما لا تتمكن طبقات الأكسيد المتكونة من الالتصاق أو الارتباط بالجزء الداخلي المعدني. التآكل الأكثر تمثيلا هو تآكل الحديد ، بسبب اللون البني المميز لأكسيده.

بطاريات

داخل البطاريات أو الخلايا ، تحدث تفاعلات كيميائية تولد الكهرباء والتيارات الكهربائية التي تمر عبر دائرة خارجية وتنشط أجهزتها. في الأساس ، يفقد القطب الموجب الإلكترونات (الأكسدة) ، وتنشط هذه الإلكترونات الجهاز (جهاز التحكم عن بعد ، والهاتف ، والساعة ، والمؤشر ، وما إلى ذلك) ، ثم ينتهي بها المطاف عند الكاثود (الاختزال).

دم البعوض

إذا عضتنا بعوضة وقمنا بقتلها على الفور أو في غضون بضع دقائق ، سنلاحظ أن الدم أحمر فاتح. في هذه الأثناء ، إذا مرت فترة بضع ساعات وقمنا بقتل نفس البعوضة ، فسنرى أن الدم مظلم ، بل سيظهر نغمات بنية.

هذا التغيير في اللون يدل على أن الدم قد تعرض لتفاعلات كيميائية داخل البعوضة.

ساعة اليود

تفاعل ساعة اليود هو أحد أكثر التفاعلات الكيميائية تمثيلا. المصدر: Daniel J. Lulu

لوحظ أحد أكثر التغيرات الكيميائية إثارة للإعجاب في تفاعل ساعة اليود الشهير. يطلق عليه لأنه يمكن التحكم في سرعته عن طريق تعديل تركيز المواد المتفاعلة. ينتهي التفاعل عندما يظهر لون أزرق كثيف داكن للغاية ، في تناقض كبير مع الشفافية الأولية التي لوحظت.

يرجع هذا اللون (الصورة العلوية) إلى التفاعلات بين النشا والمركب الأنيوني I ₃ ^-. واحد من بدء إصداراته من يودات، IO ₃ ^- وبيسلفيت، HSO ₃ ^-:

IO ₃ ^- + 3HSO ₃ ^- → I ^- + 3HSO ₄ ^-

يتفاعل I ^- مع IO ₃ ^- من الوسط لتوليد اليود:

IO ₃ ^- + 5I ^- + 6H ⁺ → 3I ₂ + 3H ₂ O

وهذا بدوره يتفاعل مع المزيد من بيسلفيت:

I ₂ + HSO ₃ ^- + H ₂ O → 2I ^- + HSO ₄ ^- + 2H ⁺

وبمجرد أن HSO ₃ ^- الانتهاء ، فإن رد الفعل الثاني تسود حتى يكون هناك وجود فائض من I ₂ ، والتي سوف ربط I ^- لتشكيل I ₃ ^-. وأخيرًا ، I ₃ ^{- سوف} يتفاعل مع جزيئات النشا التي تجعل المحلول داكنًا.

عجينة الفيل

تجربة معجون الفيل. المصدر: Ferbr1 عبر ويكيبيديا.

مرة أخرى ، وأخيرًا ، يتم تسمية تفاعل كيميائي معين ولكن مع التغييرات التي تكون مرئية للغاية بحيث لا يمكن تركها: معجون أسنان الفيل (الصورة العلوية). في مقاطع فيديو معينة ، تكون كمية الرغوة بحيث يمكنك حرفيًا تنظيف فم الفيل.

يعتمد هذا التفاعل على التحلل الحفزي لبيروكسيد الهيدروجين ، H ₂ O ₂ (بيروكسيد الهيدروجين) ، مع أيونات يوديد ، I ^- ، من الأملاح القابلة للذوبان مثل NaI أو KI. التفاعل الأول الذي يحدث وفقًا للمعادلة الكيميائية التالية:

H ₂ O ₂ + I ^- → H ₂ O + IO ^-

يتفاعل IO ^- الأنواع لاحقًا مع H ₂ O ₂ في تفاعل ثان:

IO ^- + H ₂ O ₂ → H ₂ O + O ₂ + I ^-

حيث يتم تجديد المحفز الأول ^- (غير مستهلك).

لاحظ أن المنتجات النهائية هي H ₂ O و O ₂. إذا تمت إضافة المنظفات والملونات إلى خليط التفاعل ، فإن الماء والأكسجين سوف يرغيان بقوة ، والتي سترتفع خلال الحاوية وتنتشر لأعلى ، ضد الجاذبية.

حرق الورق

عند حرق الورق ، ينتج ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والرماد. هذه المواد الثلاثة تختلف كيميائيًا عن المادة الأولى ، لذا فهي تغيير كيميائي.

أكسدة التفاح

عندما يتم تقطيع التفاح وتركه في العراء ، فإنه يتحول من لون عاجي إلى لون بني أو مغرة. وهذا ما يسمى الأكسدة.

تعفن الطعام

عندما يفسد الطعام ، يحدث تغيير كيميائي. على سبيل المثال ، يمر البيض الفاسد بعملية تحلل تؤدي إلى تغير لونه ورائحته.

إنتاج الزبادي

الزبادي هو نتيجة لتغير كيميائي يشمل الحليب وبعض البكتيريا ، مثل Streptococcus thermophilus و Lactobacilli bulgaricus.

زجاجة شامبانيا مفتوحة

عندما تفتح زجاجة شمبانيا أو مشروبًا غازيًا ، تلاحظ وجود فقاعات. هذه الفقاعات تعني أن حمض الكربونيك في المشروب قد تكسر ، مما أدى إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون.

إنتاج النبيذ

صنع النبيذ من العنب هو عملية تخمير. هذا مثال على تفاعل كيميائي لاهوائي يتحول فيه السكر إلى كحول إيثيلي وثاني أكسيد الكربون.

المراجع

1. ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
2. هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (08 أكتوبر 2019). تعريف التغيير الكيميائي في الكيمياء. تم الاسترجاع من: thinkco.com
3. ويكيبيديا. (2019). تغير كيميائي. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
4. مانديب سوهال. (29 سبتمبر 2019). التغيير الكيميائي مقابل. التغيير الجسدي. الكيمياء LibreTexts. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
5. ناثان كروفورد. (2019). ما هو التغيير الكيميائي؟ - خصائص وأنواع وأمثلة فيديو. دراسة. تم الاسترجاع من: study.com
6. HowStuffWorks. (2019). لماذا تتحول الصحف إلى اللون الأصفر بمرور الوقت؟ تم الاسترجاع من: science.howstuffworks.com
7. أصدقاء العلوم. (14 يونيو 2012). اندفاع العلم: اندلاع دايت كولا مع مينتوس. تم الاسترجاع من: scientificamerican.com
8. Quimitube. (2014). الخبرات المعملية: ساعة اليود. تم الاسترجاع من: quimitube.com