Grenzenlose Chemie
Physikalische und chemische Veränderungen der Materie
Es gibt zwei Arten von Veränderungen der Materie: physikalische Veränderungen und chemische Veränderungen.
Lernziele
Erkenne die wichtigsten Merkmale physikalischer und chemischer Veränderungen
Key Takeaways
Key Points
- Physikalische Veränderungen verändern nur das Aussehen eines Stoffes, nicht seine chemische Zusammensetzung.
- Chemische Veränderungen führen dazu, dass sich ein Stoff in einen völlig neuen Stoff mit einer neuen chemischen Formel verwandelt.
- Chemische Veränderungen werden auch als chemische Reaktionen bezeichnet. Die „Zutaten“ einer Reaktion werden als Reaktanten bezeichnet, die Endergebnisse als Produkte.
Schlüsselbegriffe
- Chemische Veränderung: Ein Prozess, bei dem sich ein Stoff in einen neuen Stoff mit einer neuen chemischen Formel verwandelt.
- Chemische Reaktion: Ein Prozess, bei dem interatomare Bindungen aufgebrochen oder hergestellt werden und eine Substanz (oder Substanzen) in eine andere umgewandelt wird.
- Physikalische Veränderung: Ein Prozess, der nicht dazu führt, dass ein Stoff zu einem grundlegend anderen Stoff wird.
Es gibt zwei Arten von Veränderungen in der Materie: physikalische Veränderungen und chemische Veränderungen. Wie die Namen schon andeuten, wirkt sich eine physikalische Veränderung auf die physikalischen Eigenschaften eines Stoffes aus, eine chemische Veränderung auf seine chemischen Eigenschaften. Viele physikalische Veränderungen sind reversibel (z. B. Erwärmung und Abkühlung), während chemische Veränderungen oft irreversibel oder nur mit einer zusätzlichen chemischen Veränderung reversibel sind.
Physikalische & Chemische Veränderungen: Dieses Video beschreibt physikalische und chemische Veränderungen der Materie.
Physikalische Veränderungen: Das Mischen eines Smoothies ist mit physikalischen Veränderungen verbunden, aber nicht mit chemischen Veränderungen.
Physikalische Veränderungen
Eine andere Art, darüber nachzudenken, ist, dass eine physikalische Veränderung nicht dazu führt, dass eine Substanz zu einer grundlegend anderen Substanz wird, aber eine chemische Veränderung bewirkt, dass sich eine Substanz in etwas chemisch Neues verwandelt. Beim Mixen eines Smoothies zum Beispiel gibt es zwei physikalische Veränderungen: die Veränderung der Form der einzelnen Früchte und das Zusammenmischen vieler verschiedener Fruchtstücke. Da keine der Chemikalien in den Smoothie-Bestandteilen während des Mixens verändert werden (das Wasser und die Vitamine aus den Früchten bleiben beispielsweise unverändert), wissen wir, dass keine chemischen Veränderungen beteiligt sind.
Schneiden, Reißen, Zerbrechen, Mahlen und Mischen sind weitere Arten von physikalischen Veränderungen, da sie die Form, aber nicht die Zusammensetzung eines Materials verändern. Wenn man zum Beispiel Salz und Pfeffer mischt, entsteht eine neue Substanz, ohne dass sich die chemische Zusammensetzung einer der beiden Komponenten ändert.
Phasenveränderungen sind Veränderungen, die auftreten, wenn Stoffe geschmolzen, gefroren, gekocht, kondensiert, sublimiert oder abgelagert werden. Sie sind ebenfalls physikalische Veränderungen, da sie die Natur des Stoffes nicht verändern.
Kochendes Wasser: Kochendes Wasser ist ein Beispiel für eine physikalische und nicht für eine chemische Veränderung, weil der Wasserdampf immer noch die gleiche molekulare Struktur hat wie flüssiges Wasser (H2O). Würden die Blasen durch die Zersetzung eines Moleküls in ein Gas (wie H2O →H2 und O2) entstehen, dann wäre das Kochen eine chemische Veränderung.
Chemische Veränderungen
Chemische Veränderungen werden auch als chemische Reaktionen bezeichnet. Die „Zutaten“ einer Reaktion nennt man Reaktanten, die Endergebnisse nennt man Produkte. Der Übergang von den Reaktanten zu den Produkten wird durch einen Pfeil gekennzeichnet:
Reaktanten → Produkte
Die Bildung von Gasblasen ist oft das Ergebnis einer chemischen Veränderung (außer beim Sieden, das eine physikalische Veränderung ist). Eine chemische Veränderung kann auch zur Bildung eines Niederschlags führen, wie z. B. das Auftreten einer trüben Substanz, wenn gelöste Stoffe gemischt werden.
Rotieren, Verbrennen, Kochen und Rosten sind weitere Arten von chemischen Veränderungen, da sie Substanzen erzeugen, die völlig neue chemische Verbindungen sind. Verbranntes Holz zum Beispiel wird zu Asche, Kohlendioxid und Wasser. Wenn Eisen mit Wasser in Berührung kommt, wird es zu einer Mischung aus verschiedenen hydratisierten Eisenoxiden und -hydroxiden. Hefe führt eine Gärung durch, um aus Zucker Alkohol herzustellen.
Eine unerwartete Farbveränderung oder Geruchsfreisetzung deutet ebenfalls oft auf eine chemische Veränderung hin. Zum Beispiel wird die Farbe des Elements Chrom durch seinen Oxidationszustand bestimmt; eine einzelne Chromverbindung ändert ihre Farbe nur, wenn sie eine Oxidations- oder Reduktionsreaktion durchläuft. Die Hitze beim Kochen eines Eies verändert die Wechselwirkungen und Formen der Proteine im Eiweiß, wodurch sich die Molekularstruktur verändert und das Eiweiß von durchsichtig zu undurchsichtig wird.
Die beste Möglichkeit, um mit absoluter Sicherheit festzustellen, ob eine Veränderung physikalisch oder chemisch ist, ist die Durchführung chemischer Analysen, wie z. B. Massenspektroskopie, an der Substanz, um ihre Zusammensetzung vor und nach einer Reaktion zu bestimmen.