Kategoria: Chemia Opublikowano: September 24, 2013
Nie ma prawdziwej różnicy między procesem chemicznym a procesem fizycznym w chemii. Niektórzy nauczyciele chemii lubią definiować proces chemiczny jako każdy proces, który obejmuje reakcję chemiczną, a wszystkie inne procesy jako procesy fizyczne. Według takich nauczycieli, rzeczy takie jak spalanie paliw są procesami chemicznymi, a rzeczy takie jak rozpuszczanie soli w wodzie lub zamrażanie wody w lód są procesami fizycznymi. Ale to rozróżnienie jest naprawdę arbitralne i niefundamentalne. Podczas gdy tacy nauczyciele mogą dokonać takiego rozróżnienia z dobrym zamiarem nauczania swoich uczniów, oni naprawdę ustawiają uczniów, aby byli zdezorientowani w dłuższej perspektywie.
Wszystkie procesy, które obejmują interakcję atomów są chemiczne. Rozpuszczanie soli w wodzie jest reakcją chemiczną. Zaczynasz z dwoma odrębnymi reagentami (sól i woda), sprawiasz, że atomy wiążą się ze sobą w nowy sposób (każdy jon soli wiąże się z tłumem cząsteczek wody) i powstaje nowy związek chemiczny (słona woda). Typowe dla wszystkich reakcji chemicznych jest to, że w trakcie tego procesu następuje wymiana ciepła z otoczeniem. Rozpuszczanie soli w wodzie może nie być tak efektowne jak eksplodowanie balonu wypełnionego wodorem, ale nadal jest to reakcja chemiczna.
Nawet procesy tak proste jak zmiany faz (ciało stałe w ciecz, ciecz w gaz, itp.) są naprawdę chemiczne w naturze. W procesie zamarzania do lodu, molekuły w ciekłej wodzie zaczynają w jednej konfiguracji, tworzą wiązania, gdy przyjmują nową konfigurację i uwalniają energię w procesie. Niektórzy nauczyciele nie lubią traktować przemian fazowych jako reakcji chemicznych, ponieważ podstawowe równania chemiczne nie są zbyt przydatne w nauczaniu uczniów. Na przykład, podstawowe równanie chemiczne dla wody zamarzającej do lodu to: H20 → H20. To równanie jest mylące. Wydaje się sugerować, że w ogóle nic się nie dzieje. Z tego powodu niektórzy mogą myśleć, że przemiany fazowe tak naprawdę się nie liczą. Jednak bardziej szczegółowe równanie chemiczne jest bardziej pouczające: H20(ciecz) – ciepło → H20(ciało stałe) . W tej strzałce zawarte jest tworzenie stabilnych wiązań wodorowych pomiędzy cząsteczkami wody po usunięciu energii (energia jest zawsze uwalniana podczas tworzenia wiązań chemicznych). Tworzenie wiązań jest kluczową cechą reakcji chemicznych.
W rzeczywistości, prawie każde codzienne doświadczenie, które znamy jest zasadniczo chemiczne w naturze. Kopnięcie piłki nożnej, zmiana biegów w rowerze, śpiew i pisanie słów na papierze są opisane na poziomie fundamentalnym jako interakcja atomów. Na poziomie fundamentalnym, jedyne procesy, które nie są chemiczne w naturze to procesy grawitacyjne i procesy jądrowe/subatomowo-cząsteczkowe.
Co więcej, termin „proces fizyczny” jest tak niejasny, że jest bezużyteczny. Każdy obserwowalny proces we wszechświecie jest fizyczny. Jedyne rzeczy we wszechświecie, które nie są fizyczne są abstrakcyjne pojęcia, takie jak miłość i wiara. Wszystkie procesy chemiczne są fizyczne, podobnie jak wszystkie procesy biologiczne, geologiczne, astronomiczne, grawitacyjne, subatomowe i jądrowe. Książka „Misconceptions in Chemistry” Hans-Dieter Barke stwierdza:
To jest tradycyjne w lekcjach chemii, aby oddzielić reakcje chemiczne od procesów fizycznych. Tworzenie siarczków metali z ich pierwiastków poprzez uwalnianie energii jest w każdym przypadku opisywane jako reakcja chemiczna. Z kolei rozpuszczanie substancji w wodzie jest często traktowane jako „proces fizyczny”, ponieważ materia „nie zmienia się”, a rozpuszczona substancja może być odzyskana w swojej pierwotnej postaci poprzez „fizyczne” procedury separacji. Jeśli weźmiemy wodorotlenek sodu i rozpuścimy go w niewielkiej ilości wody, powstanie bezbarwny roztwór, który wydziela ciepło; roztwór przewodzi prąd i ma wysoką wartość pH. Krytyczni uczniowie uważają ten roztwór za nowy materiał, a wydzielanie ciepła wskazuje na reakcję egzotermiczną. Na tym przykładzie widać, że rozdzielanie przemiany materii na procesy „chemiczne” i „fizyczne” nie ma żadnego sensu. Jeśli rutynowo nadal będziemy to robić w sensie „zawsze tak robiliśmy”, to automatycznie powstaną szkolne błędne przekonania oparte na tradycjach nauczania w szkole.
Tematy: proces chemiczny, reakcja chemiczna, faza, przemiana fazowa, przejście fazowe, proces fizyczny
Dodaj komentarz