Mudanças químicas: características, exemplos, tipos - Ciência - 2023

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o mudanças químicas São as modificações que ocorrem em substâncias ou matéria a partir de reações químicas. Caracterizam-se por serem irreversíveis, pois envolvem a formação de novas ligações que precisam de energia ou outras reações para reverter seus efeitos.

A vida e sua bioquímica, por exemplo, são feitas de constantes mudanças químicas que revelam uma miríade de reações que ocorrem nos seres vivos. O resultado é o crescimento, desenvolvimento e envelhecimento dos tecidos vegetais e animais; que, como se sabe, científica e termodinamicamente, é um processo irreversível.

É por isso que nos seres vivos, de invertebrados a vertebrados, encontramos alterações químicas até mesmo durante o consumo de seus alimentos, pois eles usam reações enzimáticas para degradá-los e aproveitar a energia e o material químico que deles extraem.

Como reconhecer mudanças químicas?

Uma das principais características para reconhecê-los na natureza é observar se ocorre uma mudança na cor ou se um determinado cheiro é produzido. Assim, nas estações do ano, aprecia-se como as árvores vão mudando gradativamente a cor de suas folhas; neles a clorofila e seus pigmentos naturais sofrem reações químicas.

O avermelhamento das folhas no outono é um exemplo claro de mudança química. Conectando isso à vida, polvos e camaleões se camuflam graças a uma série de reações químicas que envolvem as células de suas peles; Mas, ao contrário das folhas, eles podem reverter as mudanças de cor por meio de outras reações que "desativam" a camuflagem.

No entanto, as diferentes cores do céu e das nuvens não são produto de mudanças químicas, mas físicas: o espalhamento de Raleigh. Já o branqueamento das roupas e a retirada de suas manchas, assim como o manchamento das roupas com tinturas, são mudanças químicas.

Caracteristicas

Foi mencionado que a mudança na cor e no odor são duas das principais características que uma mudança química ocorreu e que, portanto, ocorreu um fenômeno que envolve uma ou múltiplas reações químicas.

A seguir, serão abordadas outras características importantes que nos permitem detectá-lo diretamente com nossos sentidos. Quanto mais características podemos perceber, mais provável é que estejamos enfrentando uma mudança química e não física.

Mudança de temperatura ou liberação de luz

Uma mudança química é acompanhada por um aumento (reação exotérmica) ou diminuição (reação endotérmica) na temperatura; isto é, se o calor é produzido, ou se, ao contrário, a sensação de frio é obtida, respectivamente. Além disso, às vezes a liberação de calor ocorre paralelamente ao aparecimento da luz.

Formação de gás

A formação de gases está diretamente relacionada às mudanças nos odores. Se o gás se formar em um meio líquido, borbulhamento será observado, indicativo de uma mudança química.

Isso ocorre porque existem moléculas com altas pressões de vapor que são facilmente transportadas pelo ar, ou devido à liberação de pequenas moléculas, como o CO₂, H₂S, CH₄, OR₂, etc., que são produtos finais de certas reações.

Formação de precipitado

Se as reações ocorrem em meio líquido e começa a ser observada a formação de um precipitado, qualquer que seja sua cor ou textura, diz-se que ocorreu uma alteração química. Da mesma forma, pode ser o caso em que dois gases se misturam e formam cinzas ou sais.

Irreversibilidade

Embora seja verdade que existem reações reversíveis capazes de estabelecer um equilíbrio, as mudanças geradas com as características descritas por si mesmas são irreversíveis; Eles precisam de outras reações ou energia de qualquer tipo para intervir para que seus efeitos sejam revertidos. E ainda, em muitos casos, é praticamente impossível.

Essa irreversibilidade é observada em uma mudança da composição, ou na deterioração da matéria. Por exemplo, uma árvore que arde em chamas e acaba em cinzas, cuja composição final é diferente da árvore, não será capaz de reverter a mudança química ocorrida de forma alguma; A menos que o tempo pudesse voltar atrás

Tipos

As mudanças químicas em si não estão sujeitas a nenhuma classificação: são percebidas com os nossos sentidos e podemos inferir ou examinar que tipos de reações químicas estão ocorrendo. Assim, tais alterações devem-se a um grupo de reações inorgânicas, orgânicas ou bioquímicas.

Quando se fala em "mudanças" inorgânicas, diz-se que nenhum composto esquelético de carbono está envolvido, mas sim todos os complexos de metais de transição; óxidos, sulfetos, hidretos, nitretos, halogênios, entre outros compostos.

Enquanto isso, nas mudanças orgânicas e bioquímicas participam compostos de carbono, com a diferença de que os primeiros costumam ocorrer fora dos organismos (exceto nas reações dos fármacos), e os segundos dentro deles (no que diz respeito às enzimas , metabolismo, biomoléculas).

Exemplos

Amarelecimento de papéis

Os papéis com o tempo perdem sua brancura para amarelados ou marrons. Esse processo se deve à oxidação de seus polímeros, principalmente a lignina, que junto com a celulose incorporam átomos de oxigênio que acabam enfraquecendo suas interações intermoleculares.

Fogos de artifício

Fogos de artifício representam uma reação de combustão, na qual uma mistura de propelentes, nitrato de potássio, carbono e enxofre se inflama enquanto eletronicamente excita os sais metálicos que impregnam as explosões resultantes com cores.

Cáries

As cáries provocam uma alteração na cor dos dentes devido à sua desmineralização, causada pelos ácidos gerados quando os microrganismos digerem a sacarose dos alimentos. O esmalte dentário, que consiste em uma matriz mineralógica de fosfatos de cálcio, perde seus íons com o aumento da acidez e a formação de cavidades.

Crescimento de algas

A eutrofização dos lagos favorece o crescimento de algas, que cobrem sua superfície de verde como resultado de uma mudança nas propriedades químicas da água; mudança que acaba sendo visível e negativa para a fauna aquática.

Dissolução do Alka-Seltzer

O Alka-Seltzer quando dissolvido em água começa a liberar bolhas que demonstram sua efervescência. Os gases são devidos ao CO₂ gerado pela dissolução de NaHCO₃, junto com os ácidos cítrico e acetilsalicílico que vêm no comprimido compactado.

Pestilências corporais

Quando suamos, é inevitável, mais cedo ou mais tarde, perceber odores desagradáveis localizados sob os braços, na pele ou nos pés. Esses odores desagradáveis são devidos a moléculas orgânicas voláteis sintetizadas por microrganismos e indicam que ocorreu uma alteração química.

Putrefação

A decomposição orgânica de seres vivos ou alimentos são alterações químicas que envolvem uma série de reações complexas. Os cheiros ruins são acompanhados por uma mudança na composição, assim como na cor. Por exemplo, a podridão de frutas como bananas e abacates apresenta todas essas características.

Coca-cola e hortelã

Embora seja formalmente uma reação física, sem quebrar ligações químicas, mas com a participação consecutiva de um equilíbrio entre as espécies H₂CO₃ e companhia₂, a erupção Coca-Cola-mint pode ser tomada como referência para detectar outras explosões que podem ser puramente químicas.

Peppermint oferece locais de nucleação para que pequenas bolhas de CO se formem₂, que absorvem parte do CO₂ dissolvido interferindo em suas interações com as moléculas de água. Assim, o CO₂ Dissolvido, concentra-se em várias pequenas bolhas, que se opõem ao aumento da tensão superficial da água causada pelo açúcar e outros compostos.

O resultado é que as bolhas de CO₂fogem arrastando a água que não os quer “libertar”. Isso faz com que a espuma característica dessas erupções de hortelã apareça, como pode ser visto na imagem acima.

Explosões

As explosões são geralmente reações de combustão muito vigorosas, das quais fumaça, luz e calor são liberados. Sempre que ocorre uma explosão, você está enfrentando uma mudança química.

Madeira queimando

A madeira é composta essencialmente por celulose e lignina, ambos polímeros orgânicos. Seus átomos de carbono reagem vigorosamente com o oxigênio do ar, causando CO e CO₂, dependendo de quão completa é a combustão e do grau de oxigenação.

Essa é uma alteração química, pois os polímeros presentes na madeira não conseguem voltar ao estado inicial, além da liberação de calor, luz e fumaça.

Bronzeamento

A vermelhidão ou bronzeamento da pele, quando sob sol intenso, indica que houve uma mudança em sua composição devido à reação da melanina contida em suas células, que se oxidam e se decompõem.

Suco de repolho roxo

Começando com o suco de repolho roxo, um experimento pode ser montado para mostrar mudanças na cor em função do pH. É fácil de reproduzir em qualquer laboratório ou cozinha.

Se este suco for adicionado a diferentes tubos de ensaio, eles são rotulados e diferentes substâncias são adicionadas a eles, desde ácidos (vinagre) até alcalinos (detergente), haverá uma gama de cores (imagem superior).

Isso ocorre porque o suco de repolho roxo contém indicadores ácido-base naturais, que respondem às mudanças no pH. Quanto mais ácida for a solução, mais vermelha ela aparecerá; e se ao contrário for muito básico, ficará amarelado.

Cozinhe um ovo

Quando um ovo é frito ou cozido, permitimos que o calor desnature suas proteínas, quebrando suas ligações e formando outras, ao mesmo tempo que perde sua estrutura original.

Couro desbotado

As cores do couro podem desbotar devido ao oxigênio do ar e à radiação ultravioleta, que causam a quebra das ligações químicas entre os corantes e o material orgânico.

Cozido

A mudança de cor observada em pães e doces, assim como seu evidente aumento de volume em relação à massa crua, são indicativos de diversas alterações químicas.

Primeiro, por causa do aumento causado pelo fermento e o fermento em pó; e, segundo, pela reação de Maillard, onde proteínas e açúcares reagem entre si para tornar a mistura dourada.

Corrosão

Os metais enferrujam, perdem o brilho, escurecem e começam a corroer quando as camadas de óxido formadas não conseguem mais aderir ou se ligar ao interior do metal. A corrosão mais representativa é a do ferro, devido à cor marrom característica de seu óxido.

Baterias

No interior das baterias ou células ocorrem reações químicas que geram eletricidade, correntes elétricas que passam por um circuito externo e ativam seus dispositivos. Em essência, o ânodo perde elétrons (oxidação), esses elétrons ativam o dispositivo (controle remoto, telefone, relógio, ponteiro, etc.), e acabam no cátodo (redução).

Sangue de mosquito

Se um mosquito nos picar e o matarmos instantaneamente ou em alguns minutos, notaremos que o sangue é vermelho claro. Enquanto isso, se passarmos algumas horas e matarmos esse mesmo mosquito, veremos que o sangue é escuro, poderá até apresentar tons marrons.

Essa mudança de cor indica que o sangue sofreu reações químicas dentro do mosquito.

Relógio de iodo

Uma das mudanças químicas mais impressionantes é vista na famosa reação do relógio de iodo. É assim chamado porque sua velocidade pode ser controlada pela modificação da concentração dos reagentes. A reação cessa quando surge uma cor azul intensa, muito escura, em grande contraste com a transparência inicial observada.

Esta cor (imagem superior) é devido às interações entre o amido e o complexo aniônico I₃^–. Uma de suas versões começa com iodato, IO₃^–, e bissulfito, HSO₃^–:

IO₃^– + 3HSO₃^– → eu^– + 3HSO₄^–

O eu^– reage com o IO₃^– do meio para gerar iodo:

IO₃^– + 5I^– + 6H⁺ → 3I₂ + 3H₂OU

E este, por sua vez, reage com mais bissulfito:

Eu₂ + HSO₃^– + H₂O → 2I^–+ HSO₄^–+ 2H⁺

Assim que o HSO terminar₃^–, a segunda reação irá predominar até que haja um excesso de I₂, que vai se juntar ao^– para formar o eu₃^–. E finalmente, o eu₃^– ele irá interagir com as moléculas de amido escurecendo a solução.

Pasta de elefante

Novamente, e finalmente, uma reação química específica é nomeada, mas com alterações que são muito visíveis para serem deixadas de fora: pasta de dente de elefante (imagem superior). Em alguns vídeos, a quantidade de espuma é tanta que você literalmente pode escovar a boca de um elefante.

Esta reação é baseada na decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio, H₂OU₂ (peróxido de hidrogênio), com íons iodeto, I^–, a partir de sais solúveis como NaI ou KI. A primeira reação que ocorre é, de acordo com a seguinte equação química:

H₂OU₂ + I ^– → H₂O + IO ^–

A espécie IO ^– posteriormente reage com o H₂OU₂em uma segunda reação:

IO ^– + H₂OU₂ → H₂O + O₂ + I ^–

Onde o catalisador I é regenerado ^– (não consumido).

Observe que os produtos finais são H₂Ou eu₂. Se detergente e corantes forem adicionados à mistura de reação, a água junto com o oxigênio formarão uma espuma vigorosa, que irá subir pelo recipiente e disparar para cima, contra a gravidade.

Queimar papel

Quando o papel é queimado, dióxido de carbono, vapor de água e cinzas são produzidos. Essas três substâncias são quimicamente diferentes da primeira substância, portanto, é uma alteração química.

Oxidação de maçã

Quando uma maçã é picada e deixada ao ar livre, ela deixa de ser cor de marfim para ser marrom ou ocre. Isso é chamado de oxidação.

Podridão alimentar

Quando a comida estraga, ocorre uma mudança química. Por exemplo, ovos podres passam por um processo de decomposição que os faz mudar de cor e cheiro.

Produção de iogurte

O iogurte é o resultado de uma mudança química envolvendo o leite e certas bactérias, como Streptococcus thermophilus e a Lactobacilli bulgaricus.

Garrafa aberta de champanhe

Quando uma garrafa de champanhe ou refrigerante é aberta, observa-se um borbulhar. Esse borbulhar significa que o ácido carbônico da bebida se decompôs, liberando o dióxido de carbono.

Produção de vinho

A criação de vinho a partir de uvas é um processo de fermentação. Este é um exemplo de reação química anaeróbia em que o açúcar é transformado em álcool etílico e dióxido de carbono.

Referências

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