Physikalische Veränderungen vs. Einleitung zu chemischen Veränderungen
Eine physikalische Veränderung verändert die Form oder das Aussehen eines Stoffes, ohne seine chemische Identität zu ändern, während eine chemische Veränderung einen oder mehrere neue Stoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften erzeugt. Kurz gesagt: Schneiden von Papier, Schmelzen von Wachs und Auflösen von Zucker sind physikalische Veränderungen, während brennendes Papier, Eisenrost und Backbrot chemische Veränderungen sind.
Zu lernen, die beiden auseinander zu halten, ist eine der ersten Fähigkeiten in der Chemie. Dieser Artikel stellt beide Arten von Veränderungen vor, gibt eine kurze Reihe von Hinweisen, um zu entscheiden, welche passiert, vergleicht sie in einer Tabelle, arbeitet anhand von Beispielen und erklärt, warum Grenzfälle Pflege benötigen.
Was ist eine physische Veränderung?
Bei einer physikalischen Veränderung ändert sich nur die Form, Größe, der Zustand oder die Anordnung der Partikel. Die Substanz bleibt die gleiche und hat die gleiche chemische Formel vor und nach. Einen Holzblock in Stücke zu schneiden, einen Stein zu Pulver zu zerkleinern, Wasser zu kochen und Sand mit Kies zu mischen, sind alles physische Veränderungen.
Körperliche Veränderungen sind oft leicht umzukehren. Eis schmilzt zu Wasser und friert wieder ein, und eine Lösung von Salz in Wasser kann verdampft werden, um das Salz zurückzugewinnen.
Was ist eine chemische Veränderung?
Bei einer chemischen Veränderung, auch chemische Reaktion genannt, werden die Atome der Ausgangsstoffe zu unterschiedlichen Substanzen umgeordnet. Die neuen Substanzen haben ihre eigenen Eigenschaften, die sich von denen der Ausgangsstoffe unterscheiden. Wenn Eisen rostet, verbinden sich Eisen und Sauerstoff zu Eisenoxid, einem rötlich-braunen flockigen Feststoff, der überhaupt nicht wie das ursprüngliche Metall ist.
Chemische Veränderungen sind in der Regel schwer mit einfachen Mitteln umzukehren. Man kann nicht ein verbranntes Streichholz nehmen und es wieder in ein unverbranntes verwandeln.
Welche Hinweise zeigen eine chemische Veränderung?
Einen Hinweis allein zu beobachten, ist nicht immer genug, aber mehrere zusammen sind starke Beweise.
- Gasproduktion: Blasen bilden sich ohne Erhitzen, zum Beispiel beim Mischen von Backpulver mit Essig.
- Farbänderung: Die Farbe ändert sich dauerhaft, z. B. ein geschnittener Apfel, der braun wird.
- Neue Feststoffformung: Ein Feststoff erscheint, wenn zwei klare Lösungen gemischt werden.
- Wärme oder Licht freigesetzt: ein Feuer, ein Glühstift oder ein Selbst-Heizhand wärmer.
- Neuer Geruch: Milch wird sauer oder Eier verrotten.
Diese Hinweise werden in einem späteren Artikel über die Anzeichen einer chemischen Reaktion vollständig beschrieben.
Physikalische und chemische Veränderungen im Vergleich
| Merkmal | Physikalische Veränderung | Chemische Veränderung |
|---|---|---|
| Neue Substanz? | Nein | Ja |
| Chemische Formel | Unverändert | Geändert |
| In der Regel reversibel? | Ja | In der Regel nicht |
| Energiewandel | Oftmals klein | Oft bemerkbar |
| Beispiele | Schmelzen, Lösen, Schneiden | Brennen, Rosten, Kochen |
Bearbeitetes Beispiel: Bestimmen Sie die Art der Änderung
Fragen Sie für jeden Fall: Hat sich eine neue Substanz gebildet?
- Wasser gefriert in einem Gefrierschrank. Es ist immer noch H2O. Es bildet sich keine neue Substanz, also ist es eine physische Veränderung.
- Ein silberner Löffel trübt und wird dunkel. Die dunkle Schicht ist Silbersulfid, eine neue Substanz aus Silber und Schwefelverbindungen in der Luft, so dass es eine chemische Veränderung ist.
- Zucker wird in Tee eingerührt und verschwindet. Der Zucker kann durch Verdampfung zurückgewonnen werden, so dass es sich um eine physikalische Veränderung handelt.
- Erhitzen Sie Zucker in einer Pfanne, bis er braun wird und nach Karamell riecht. Der Zucker zerfällt in neue Substanzen, so dass es sich um eine chemische Veränderung handelt.
- Ein Kupferdraht wird zu einer Schleife gebogen. Nur die Form ist anders, also ist es eine physische Veränderung.
Weitere Beispiele
| Körperliche Veränderungen | Chemische Veränderungen |
|---|---|
| Reißpapier | Brennpapier |
| Siedewasser | Elektrolyse von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff |
| Zerbrechen eines Glases | Verdauungsnahrung |
| Lösungssalz | Photosynthese in Blättern |
| Schmelzschokolade | Kuchen backen |
| Kaffeebohnen mahlen | Feuerwerkskörper explodieren |
Wie haben Chemiker den Unterschied gelernt?
Alchemisten kannten viele chemische Veränderungen, wie das Schmelzen von Erzen und die Herstellung von Farbstoffen, erklärten sie jedoch mit den Ideen ihrer Zeit. In der 1700s, Antoine Lavoisier führte sorgfältige Experimente in versiegelten Gefäßen durch und zeigte, dass Masse in chemischen Reaktionen konserviert wird. In der frühen 1800s, John Dalton erklärte chemische Veränderungen als die Umlagerung von Atomen, die einen klaren Grund gab, warum neue Substanzen in einigen Veränderungen und nicht in anderen erscheinen.
Welche Fehler treten häufig auf?
Fehler 1: Eine Veränderung nur danach beurteilen, wie dramatisch sie aussieht
Kochendes Wasser produziert Blasen und Dampf, aber es ist eine physikalische Veränderung. Ein langsam rostender Nagel sieht ruhig aus, ist aber chemisch.
Fehler 2: Angenommen, dass das Auflösen eine chemische Veränderung ist
Das Auflösen von Zucker oder Salz in Wasser ist normalerweise eine physikalische Veränderung, da die Substanzen zurückgewonnen werden können. Einige Metalle, die sich in Säure auflösen, sind chemische Veränderungen, weil sich Gas und neue Verbindungen bilden.
Fehler 3: Denken, dass eine Farbänderung immer eine chemische Veränderung bedeutet
Hinzufügen eines Tropfens Lebensmittelfarbe zu Wasser ändert die Farbe, aber nicht die Chemie. Nur eine permanente Farbänderung, die aus einer Reaktion resultiert, zählt.
Fehler 4: Zu glauben, dass physische Veränderungen nicht dramatisch sein können
Ein zerquetschtes Auto oder ein explodierender Ballon ist dramatisch, aber physisch. Das Material selbst bleibt gleich.