I cambiamenti chimici sono intorno a noi. Senza di essi, non potremmo respirare. Le piante non potrebbero produrre cibo dalla luce del sole. Non potremmo guidare una macchina se non fosse per le reazioni chimiche. Non potremmo nemmeno friggere un uovo senza un cambiamento chimico.
Un cambiamento chimico è solitamente contrapposto al cambiamento fisico. Quindi, cominciamo da lì. Un cambiamento fisico comporta solo un cambiamento nella composizione fisica di una sostanza, non nella sua composizione chimica. Anche se la sostanza può sembrare molto diversa, in fondo ha gli stessi atomi e molecole disposti insieme nello stesso modo.
Il ghiaccio che si scioglie in acqua è un comune cambiamento fisico. Il ghiaccio e l’acqua sembrano molto diversi tra loro, ma hanno la stessa struttura chimica. Questo significa che il ghiaccio e l’acqua sono sostanze chimiche identiche, ma grazie alla temperatura si trovano semplicemente in diversi stati fisici della materia. Lo stato fisico del ghiaccio, ovviamente, è solido, mentre l’acqua è liquida.
Ora, passiamo alla chimica. La struttura dell’acqua è rappresentata come H2O, due molecole di idrogeno legate a una molecola di ossigeno. Questo rimane lo stesso sia che l’acqua prenda la forma di ghiaccio, vapore o liquido, ed è per questo che passare dal ghiaccio all’acqua è solo un cambiamento fisico.
Un cambiamento fisico più complesso è lo scioglimento del sale nell’acqua. Questo sembra essere un cambiamento chimico, giusto? Dov’è finito il sale? Ma i cristalli di sale originali sono ancora lì, solo in uno stato fisico diverso. Proprio come possiamo sciogliere il ghiaccio solido per ottenere di nuovo acqua liquida, così possiamo far bollire l’acqua da una pentola di acqua salata per far uscire il sale ricristallizzato. (Togliere la pasta, prima!)
Questa reversibilità senza complicazioni da uno stato all’altro è tipica dei cambiamenti fisici. Ma non è così per i cambiamenti chimici. In un cambiamento chimico, si ottiene sempre qualcosa di completamente nuovo. Gli atomi e le molecole delle sostanze da cui si è partiti vengono completamente rimescolati.
Ricordate come l’acqua viene congelata o bollita ma contiene ancora una molecola di ossigeno per ogni due molecole di idrogeno? Non è così quando qualcosa come l’acqua incontra qualcosa come il sodio, dove si creano due nuove sostanze. Fondamentalmente, quando si introduce il sodio metallico puro (Na) nell’acqua (H2O), ci si ritrova con idrossido di sodio (NaOH) e idrogeno gassoso (H2). È come una magia.
Le molecole risultanti sono messe insieme in modo diverso dalle molecole originali. NaOH, che può bruciare gravemente la pelle, e H2, che può essere altamente esplosivo, non sono affatto uguali a Na e H2O. Chiaramente, sono avvenuti dei cambiamenti chimici, e ci vorrebbe un processo molto complesso per separare le nuove molecole di idrossido di sodio e idrogeno gassoso in semplice sodio e acqua.
La ruggine è il risultato di un cambiamento chimico molto familiare. In termini semplificati, la ruggine si verifica quando il ferro (Fe) reagisce con l’ossigeno (O2), formando una nuova sostanza. La maggior parte di noi chiama questa sostanza ruggine. Gli scienziati la chiamano ossido di ferro (Fe2O3).
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Come fai a sapere se è avvenuto un cambiamento chimico e non fisico? Quando questa avviene, la sostanza o le sostanze che cambiano possono emettere calore e/o luce, o possono fare bolle e/o frizzare. La combustione (il processo di combustione) è un sicuro segno di cambiamento chimico.
Una cosa da notare è che i cambiamenti chimici possono anche portare a cambiamenti di colore. Il colore è una proprietà fisica, insieme a dimensioni, forma, odore, punto di ebollizione, densità, ecc. Ma l’unico modo per essere certi che una differenza di colore sia il risultato di un cambiamento chimico è determinare che la nuova sostanza abbia una nuova struttura chimica.