úvod
Ľad v pohári sa roztopí, cukor sa rozpustí v čaji, papier sa dá roztrhať na kúsky. Drevo v krbe zhorí, nakrojené jablko zhnedne a koláč sa v rúre upečie. Každá z týchto premien je dej. V prvej skupine však ostáva voda vodou, cukor cukrom a papier papierom. V druhej vznikajú úplne nové látky. V tejto lekcii sa naučíš tieto dva druhy dejov rozlíšiť a spoznáš znaky, podľa ktorých chemik pozná, že vznikla nová látka.
teória
Fyzikálny dej: látka ostáva tou istou látkou
Pri fyzikálnom deji nevzniká nová látka. Mení sa len to, ako látka vyzerá alebo kde je:
- skupenstvo: topenie, tuhnutie, var, vyparovanie, kondenzácia aj sublimácia. Ľad, voda aj para sú stále tá istá látka, voda.
- tvar a veľkosť kúskov: strihanie, lámanie, mletie, rozbitie. Črepy z pohára sú stále sklo.
- rozpúšťanie a miešanie: cukor v čaji sa rozptýli medzi molekuly vody, ale ostane cukrom. Keď vodu odparíš, cukor zostane na dne. Viac o tom v lekcii Rozpustnosť a nasýtený roztok.
Fyzikálne deje často ľahko obrátime: roztopený ľad znova zamrazíme, rozpustenú soľ získame späť odparením vody. Pri oddeľovaní zložiek zmesí, napríklad filtráciou alebo destiláciou, využívame práve fyzikálne deje.
Pozri si tri fyzikálne deje na pokusoch. Gálium sa roztopí v dlani, lebo sa topí už pri 29,76 °C. Pri sublimácii jódu sa z tuhého jódu stanú rovno fialové pary a na studenom skle znova kryštáliky. A tekutý dusík je obyčajný dusík zo vzduchu, len ochladený na −196 °C. Vo všetkých troch prípadoch ostáva látka tou istou látkou.
Na úrovni častíc sa pri fyzikálnom deji menia len vzdialenosti a pohyb častíc. Pri topení a vare sa molekuly od seba vzďaľujú a pohybujú sa voľnejšie, pri tuhnutí a kondenzácii sa k sebe približujú. Chemické väzby vnútri molekúl ostávajú. Molekula vody v ľade, vo vode aj v pare je stále H₂O.
Pri rozpúšťaní iónových látok je hranica menej ostrá. Keď sa chlorid sodný rozpúšťa vo vode, ióny Na⁺ a Cl⁻ sa od seba oddelia a obalia molekulami vody, tomu sa hovorí hydratácia. Vzniknú nové interakcie, a predsa rozpúšťanie zaraďujeme medzi fyzikálne deje: po odparení vody dostaneme späť ten istý chlorid sodný. Rozhodujúce je, či vznikla nová látka.
teória
Chemický dej: vznikajú nové látky
Pri chemickom deji vznikajú z pôvodných látok nové látky s inými vlastnosťami. Chemickému deju hovoríme aj chemická reakcia. Látky, ktoré do reakcie vstupujú, sú reaktanty, a látky, ktoré vznikajú, sú produkty.
Chemické deje sú všade okolo nás:
- horenie: z dreva a kyslíka vzniká oxid uhličitý, vodná para a popol, uvoľňuje sa svetlo a teplo. Viac v lekcii Spaľovanie v kyslíku.
- hrdzavenie: železo reaguje s kyslíkom a vodou na hnedú krehkú hrdzu. Prečo a ako ho zastaviť, ukáže lekcia Železo.
- v kuchyni: pečenie koláča, varenie vajca, kysnutie mlieka, karamelizácia cukru.
- v prírode a v tele: fotosyntéza v listoch, trávenie potravy, dýchanie buniek, hnitie lístia.
Chemický dej sa zvyčajne obrátiť nedá alebo len ťažko. Z upečeného koláča už surové cesto nedostaneš a zhorené drevo sa na drevo nezmení.
teória
Znaky chemického deja
Že vznikla nová látka, zvyčajne prezradí niektorý z týchto znakov:
| znak | príklad |
|---|---|
| vzniká plyn | sóda bikarbóna v octe šumí, uniká oxid uhličitý |
| mení sa farba | nakrojené jablko hnedne, strieborný príbor černie |
| vzniká zrazenina | po zmiešaní dvoch číročistých roztokov vznikne žltý zákal, pozri pokus Zlatý dážď |
| uvoľňuje sa svetlo a teplo | horčík horí oslnivým bielym plameňom |
| mení sa zápach alebo chuť | skazené mlieko je kyslé, pokazené vajce páchne |
Pozor, žiadny znak sám osebe nie je dôkaz. Pri vare vody tiež vznikajú bubliny plynu, a predsa je to len vodná para. Keď zmiešaš modrú a žltú vodovú farbu, zmení sa farba, ale nová látka nevznikne. Pri kryštalizácii horúceho ľadu sa uvoľní teplo, a stále je to len octan sodný, ktorý z roztoku vykryštalizoval. Vždy sa preto pýtaj: vznikla nová látka s inými vlastnosťami?
vyskúšaj si
Fyzikálny alebo chemický dej?
Vzniká pri deji nová látka? Ak áno, je to chemický dej. Ak sa mení len skupenstvo, tvar alebo veľkosť kúskov, je to fyzikálny dej.
0 / 0Roztrieď karty s dejmi z domácnosti a prírody na fyzikálne a chemické. Pri každej karte si prečítaj, prečo patrí práve tam.
Roztrieď karty na fyzikálne a chemické deje. Medzi kartami sú aj deje z laboratória, pri ktorých sa oplatí premýšľať o časticiach a väzbách.
teória
Sviečka: oba deje naraz
Horiaca sviečka je výborný príklad, že fyzikálny a chemický dej môžu prebiehať súčasne:
- Teplo plameňa roztopí vosk pri knôte. To je fyzikálny dej, po zhasnutí vosk znova stuhne.
- Roztopený vosk vzlína po knôte nahor a vyparuje sa. Aj to je fyzikálny dej.
- Pary vosku horia a reagujú s kyslíkom zo vzduchu. Vzniká oxid uhličitý a vodná para a uvoľňuje sa svetlo a teplo. To je chemický dej.
Že nehorí knôt ani tuhý vosk, ale pary, ukáže jednoduchý trik. Keď sviečku sfúkneš, z knôtu stúpa biely dym, teda drobné kvapôčky vosku. Ak doňho hneď priblížiš zapálenú zápalku, plameň po dyme preskočí späť na knôt. Viac o plameni nájdeš v pokuse Čo je plameň.
teória
Ako ich rozlíšiť
| fyzikálny dej | chemický dej | |
|---|---|---|
| nová látka | nevzniká | vzniká |
| čo sa mení | skupenstvo, tvar, veľkosť kúskov, poloha | zloženie látok a ich vlastnosti |
| príklady | topenie, var, rozpúšťanie, mletie | horenie, hrdzavenie, pečenie, kysnutie |
| dá sa obrátiť | často ľahko, napríklad ochladením alebo odparením | zvyčajne nie alebo len ťažko |
Posledný riadok je len pomôcka, nie pravidlo. Rozbitý pohár neposkladáš, a predsa je rozbitie fyzikálny dej. Niektoré chemické deje sa naopak obrátiť dajú, napríklad rovnovážna reakcia, pri ktorej sa roztok podľa teploty mení z ružovej na modrú a späť. Spoľahlivá je len otázka, či vznikla nová látka.
Na úrovni častíc je rozdiel jasný. Pri chemickom deji zanikajú pôvodné chemické väzby a vznikajú nové. Atómy sa pritom preskupia, ale ostávajú: koľko atómov každého prvku do reakcie vstúpi, toľko z nej aj vyjde. Pri elektrolýze vody zaniknú väzby v molekulách vody a vzniknú nové molekuly vodíka a kyslíka:
2 H₂O → 2 H₂ + O₂
Na rozštiepenie väzieb treba energiu a pri vzniku nových väzieb sa energia uvoľňuje. Preto chemické deje sprevádza teplo, svetlo alebo potreba energie, napríklad elektrického prúdu.
Pri chemických dejoch sa nemenia jadrá atómov. Ak sa mení jadro, napríklad pri rádioaktívnom rozpade uránu alebo v jadrovej elektrárni, vznikajú atómy iných prvkov. To je jadrová premena, nie chemický dej.
rozšírenie Prečo hnedne jablko
Nakrojené jablko o pár minút zhnedne. Nie je to špina ani hniloba, ale chemický dej. V bunkách jablka sú polyfenoly, látky príbuzné tým v čaji a víne, a enzým polyfenoloxidáza. Kým je jablko celé, sú od seba oddelené. Nožom bunky poškodíme, enzým sa dostane k polyfenolom a s pomocou kyslíka zo vzduchu ich mení na reaktívne látky, chinóny. Z nich ďalej vznikajú hnedé farbivá, melaníny, príbuzné farbivu v našej koži.
Hnednutie spomalí všetko, čo zastaví kyslík alebo enzým. Pomôže pokvapkať jablko citrónovou šťavou: kyselina askorbová (vitamín C) chinóny premieňa späť a kyselina citrónová zníži aktivitu enzýmu. Pomôže aj chlad v chladničke, lebo enzýmy pri nízkej teplote pracujú pomalšie, alebo ponorenie do vody, ktorá k jablku nepustí vzduch. Rovnaký dej robí hnedými aj banány, avokádo a zemiaky. Pri čaji a kakau ho výrobcovia využívajú naschvál, vďaka nemu má čierny čaj svoju farbu a chuť.
teória
Časté chyby
- „Rozpúšťanie cukru je chemický dej, lebo cukor zmizne.“ Cukor nezmizol, len sa rozptýlil medzi molekuly vody. Po odparení vody ho dostaneš späť.
- „Každá zmena farby znamená chemickú reakciu.“ Zmiešaním vodových farieb vznikne iný odtieň, ale nová látka nie. Rozhoduje, či vznikla nová látka.
- „Bubliny pri vare vody sú vzduch alebo vodík.“ Sú to bubliny vodnej pary. Var je zmena skupenstva, fyzikálny dej.
- „Horiaca sviečka sa len topí.“ Vosk sa topí a vyparuje, ale pary vosku horia. Sviečka spája fyzikálny aj chemický dej.
- „Čo sa nedá vrátiť späť, je chemický dej.“ Rozbitý pohár neposkladáš, a predsa je to fyzikálny dej. Niektoré chemické deje sa naopak vrátiť dajú.
Vlastnosti, podľa ktorých spoznáš, že vznikla nová látka, opakuje lekcia Vlastnosti látok. Ako chemický dej zapísať rovnicou, ukáže ďalšia lekcia Chemická reakcia a chemická rovnica. Čo sa pri ňom deje s hmotnosťou, vysvetľuje lekcia Zákon zachovania hmotnosti, a ako reakcie roztriediť, ukáže lekcia Typy chemických reakcií.