什么是化学变化

化学是科学的一个分支，研究物质及其性质和变化。其中化学变化是科学中的主要概念之一。对化学变化的详细描述已成为当今科学的首要目标。物质及其相互作用的研究在发现许多新现象中起着重要作用。**一种物质转化为另一种形式的物质称为变化，而物质发生特定化学性质变化的能力称为化学变化。** 化学变化也称为化学反应。在化学反应中，一种或多种物质转化为一种或多种新物质。

例如，锌天然呈银灰色。在室温下，当将锌与明亮的黄色硫磺反应并通过加热时，获得一种称为硫酸锌的白色产物，如下图所示。因此，化学反应会导致化学变化。

1. 锌

2. 硫

3. 硫酸锌

著名科学家安托万·拉瓦锡精确地定义了变化：“没有什么是丢失的，没有什么是创造的，一切都在转化。”

一般化学中有两种变化：

1. 化学变化： 涉及原子重排形成一种或多种不同物质的变化定义为化学变化。产物的化学性质与反应物的化学性质完全不同。
2. 物理变化： 物质物理性质发生改变时发生的变化。物理变化不影响物质的化学性质。它们只引起物质状态的变化。

化学变化的性质

可以通过其性质区分化学变化和物理变化。以下是一些化学变化的性质或证据：

1. 不可逆性： 化学反应引起的变化不能恢复到其原始形式，即它们不能逆转。化学变化这一性质与物理变化相比，是一个非常显著的区别。因此，化学变化称为永久性变化或不可逆变化。例如，煮熟的生鸡蛋、身高增长、纸张燃烧、牛奶变酸奶、玻璃破碎等。
2. 新物质的形成： 在化学变化过程中，总是会形成两种或两种以上新物质。这些新物质的性质与原始物质不同。
3. 光或热的产生： 许多化学反应在化学变化过程中会释放热量和光。释放热量的反应称为放热反应。放热伴随着温度升高。例如，蜡烛燃烧。这种化学反应释放光和热。与此类似的是木材和燃气灶中的丙烷的燃烧。
   
4. 颜色变化： 变质的食物是颜色变化性质下化学变化的例子。所示图像显示了在化学反应后，苹果的颜色如何从绿色变为棕色。另一个例子是铁的生锈。
   
5. 气味（嗅觉）的产生： 当食物超过保质期时，它会与周围环境发生一些化学反应，生成具有独特气味的新物质，而这种气味通常令人不快。
6. 组成变化： 组成变化是化学变化的另一个证据。例如，纸变成灰烬。

化学变化的类型

上述化学变化的证据或性质进一步分为三种类型的化学变化：

1. 无机变化： 不涉及碳的元素和化合物之间的变化称为无机变化。例如，中和反应和涉及铁生锈的氧化。
2. 有机变化： 有机化学是研究含碳化合物的学科。有机化学变化是碳原子与其他元素或化合物反应的变化。聚合、加氢、炼油、缩合、加成、消除、取代等都是在有机变化下研究的反应。
3. 生物化学变化： 生物体化学是研究生物化学。它涉及生物体内的化学变化。这更像是生物学。这也是解释和理解生物化学复杂性的原因之一。光合作用、蛋白质合成和食物消化过程中观察到的变化是生物化学变化。
   

这三个术语是化学变化的三大支柱。在化学变化下研究的任何内容都直接或间接与这三种变化、它们的应用、性质和机理相关。每种化学变化只在适宜的环境条件下发生。

化学变化的特点

1) 气体放出

一些化学变化在反应过程中伴随着气体的放出。

氢气的放出是锌与硫酸反应的特征。

Zn + H2SO4 -----> ZnSO4 +H2

同样，锌与盐酸的反应在烧瓶口附近有氢气气泡冒出。

Zn + 2HCl -----> ZnCl2 + H2

2) 沉淀物的形成

沉淀物是在化学反应中形成的不可溶固体。硫酸铜与氢氧化钠之间的化学反应生成氢氧化铜的蓝色沉淀。

CuSO4 + 2NaOH -> Na2SO4 + Cu (OH) 2

(蓝色沉淀)

3) 状态改变

所有物质都以三种形式/状态存在：固体、液体和气体。状态改变反应的一个例子是蜡烛的燃烧。

C2H5 + O2 ->CO2 + H2O + 热量和光

化学变化与物理变化的区别

日常生活中的化学变化

1) 光合作用

光合作用是一种将二氧化碳和水转化为葡萄糖（食物）和氧气的化学反应。在此反应中释放氧气，并获得一种称为葡萄糖的能量源化合物。此化学反应在阳光下发生。这是最基本的化学反应之一，因为它帮助植物制造食物并为动物提供氧气。

6CO2 + 6H2O + Sunlight -> C6H12O6 + 6O2

2) 有氧细胞呼吸

与光合作用不同，在有氧细胞呼吸中，葡萄糖分子与氧分子结合，释放出二氧化碳和水分子。有氧细胞呼吸的方程式为：

C6H12O6 + 6O2 ->6CO2 + H2O + 能量

释放的能量以 ATP 的形式存在。通常，在一个有氧细胞呼吸周期中释放 37 个三磷酸腺苷分子。

3) 复分解

复分解是醋和小苏打之间的化学反应，产生二氧化碳和水。在化学反应过程中会产生二氧化碳气体气泡。这通常是在烘焙过程中进行的多步反应。

4) 肥皂和洗涤剂反应

清洁剂肥皂和洗涤剂通过化学反应进行清洁。

5) 电化学

化学能转化为电能称为电化学。电池使用电化学或氧化还原（还原氧化）反应将化学能转化为电能。

6) 无氧呼吸

无氧呼吸是在没有氧气的情况下通过细胞合成三磷酸腺苷的过程，例如酵母菌和细菌的无氧呼吸产生酒精。

有时很难确定变化是化学的还是物理的。例如，当两种或多种金属混合形成合金时，合金的性质与其组成的金属完全不同。例如，黄铜是一种常见的合金，由铜（60%）和锌（40%）组成，但黄铜的性质既不匹配铜也不匹配锌。即使合金（黄铜）的性质与其组成金属（铜和锌）不同，它也不是化学变化，因为合金和金属不是化学键合的。因此，黄铜代表物理变化。

结论

宇宙中所有对生命至关重要的事件都归因于化学变化；正是因为化学反应，人类才能繁殖、生长、愈合、消化等。植物生长以及水果和花卉颜色的原因都归因于化学反应。化学变化不仅是化学反应，也是生物过程。心脏的跳动和我们思考的能力都是体内化学过程。化学变化将化学与人类生物学联系起来。无机和有机变化主要涉及反应，而生物化学变化涉及生物过程。因此，要发生化学变化，需要一套特定的条件。