CHANGEMENTS CHIMIQUES: CARACTÉRISTIQUES, EXEMPLES, TYPES - CHIMIE - 2025

Les changements chimiques sont les changements qui se produisent dans les substances ou la matière à partir de réactions chimiques. Ils se caractérisent par leur caractère irréversible, car ils impliquent la formation de nouvelles liaisons qui ont besoin d'énergie ou d'autres réactions pour inverser leurs effets.

La vie et sa biochimie, par exemple, sont constituées de changements chimiques constants qui révèlent une myriade de réactions qui ont lieu chez les êtres vivants. Le résultat est la croissance, le développement et le vieillissement des tissus végétaux et animaux; que comme on le sait, scientifiquement et thermodynamiquement, c'est un processus irréversible.

Le changement de couleur des feuilles à l'automne est un exemple de changement chimique. Source: Jake Colvin via Pexels.

C'est pourquoi chez les êtres vivants, des invertébrés aux vertébrés, nous constatons des changements chimiques même en consommant leur nourriture, car ils utilisent des réactions enzymatiques pour les dégrader et profiter de l'énergie et de la matière chimique qu'ils en extraient.

Comment reconnaître les changements chimiques?

Exemple de changement chimique

L'une des principales caractéristiques pour les reconnaître dans la nature est d'observer si un changement de couleur se produit ou si une odeur particulière se produit. Ainsi, au cours des saisons de l'année, on apprécie comment les arbres commencent progressivement à changer la couleur de leurs feuilles; en eux, la chlorophylle et ses pigments naturels subissent des réactions chimiques.

La rougeur des feuilles à l'automne est un exemple très clair de changement chimique. En reliant cela à la vie, poulpes et caméléons se camouflent grâce à une série de réactions chimiques qui impliquent les cellules de leur peau; mais contrairement aux feuilles, elles peuvent inverser les changements de couleur grâce à d'autres réactions qui "désactivent" le camouflage.

Cependant, les différentes couleurs du ciel et des nuages ​​ne sont pas le produit de changements chimiques mais physiques: la diffusion de Raleigh. Pendant ce temps, le blanchiment des vêtements et l'élimination de leurs taches, ainsi que la coloration des vêtements avec des colorants, sont des changements chimiques.

caractéristiques

Il a été mentionné que le changement de couleur et d'odeur sont deux des principales caractéristiques d'un changement chimique et que, par conséquent, un phénomène impliquant une ou plusieurs réactions chimiques s'est produit.

Ensuite, d'autres caractéristiques importantes qui nous permettent de le détecter directement avec nos sens seront abordées. Plus il y a de caractéristiques perceptibles, plus il est probable que nous soyons confrontés à un changement chimique et non physique.

Changement de température ou dégagement de lumière

Un changement chimique s'accompagne d'une augmentation (réaction exothermique) ou d'une diminution (réaction endothermique) de la température; c'est-à-dire, si de la chaleur est produite, ou si, au contraire, la sensation de froid est obtenue, respectivement. Aussi, parfois, le dégagement de chaleur se produit parallèlement à l'apparition de la lumière.

Formation de gaz

La formation de gaz est directement liée aux changements d'odeurs. Si du gaz se forme dans un milieu liquide, des bulles seront observées, indiquant un changement chimique.

Cela est dû au fait qu'il existe des molécules avec des pressions de vapeur élevées qui sont facilement transportées par l'air, ou la libération de petites molécules, telles que CO ₂, H ₂ S, CH ₄, O ₂, etc., qui sont des produits finaux de certaines réactions.

Formation de précipité

Si les réactions se déroulent en milieu liquide et que la formation d'un précipité commence à être observée, quelle que soit sa couleur ou sa texture, on dit qu'il s'est produit un changement chimique. De même, cela pourrait être le cas lorsque deux gaz se mélangent et forment des cendres ou des sels.

Irréversibilité

S'il est vrai qu'il existe des réactions réversibles capables d'établir un équilibre, les changements générés avec les caractéristiques décrites jusqu'ici sont par eux-mêmes irréversibles; Ils ont besoin d'autres réactions ou de toute sorte d'énergie pour intervenir pour que leurs effets soient inversés. Et pourtant, dans de nombreux cas, c'est pratiquement impossible.

Cette irréversibilité s'observe dans un changement de composition, ou dans la détérioration de la matière. Par exemple, un arbre qui brûle dans les flammes et se termine en cendres, dont la composition finale est différente de celle de l'arbre, ne pourra en aucun cas inverser le changement chimique qui s'est produit; A moins que le temps ne puisse être retourné

Les types

Les changements chimiques eux-mêmes ne sont soumis à aucune classification: ils sont perçus avec nos sens et il peut être déduit ou examiné quels types de réactions chimiques se produisent. Ainsi, de tels changements sont dus à un groupe de réactions inorganiques, organiques ou biochimiques.

Lorsqu'on parle de "changements" inorganiques, on dit qu'aucun composé carboné squelettique n'est impliqué, mais plutôt tous les complexes de métaux de transition; oxydes, sulfures, hydrures, nitrures, halogènes, entre autres composés.

Pendant ce temps, aux changements organiques et biochimiques, les composés carbonés participent, à la différence que les premiers se produisent généralement à l'extérieur des organismes (à l'exception des réactions effectuées par les médicaments), et les seconds en leur sein (en ce qui concerne les enzymes, métabolisme, biomolécules).

Exemples

Jaunissement des papiers

Les plis de papier jaunissent avec le temps. Source: makamuki0 via Pixabay.

Les papiers perdent avec le temps leur blancheur pour virer au jaunâtre ou au brun. Ce processus est dû à l'oxydation de ses polymères, en particulier la lignine, qui avec la cellulose incorporent des atomes d'oxygène qui finissent par affaiblir leurs interactions intermoléculaires.

Feux d'artifice

Les feux d'artifice représentent une réaction de combustion, dans laquelle un mélange de propulseurs, de nitrate de potassium, de carbone et de soufre brûle tout en excitant électroniquement les sels métalliques qui colorent les explosions qui en résultent.

Caries

Les caries génèrent un changement de couleur des dents en raison de leur déminéralisation, causée par les acides générés lorsque les micro-organismes digèrent le saccharose des aliments. L'émail dentaire, qui consiste en une matrice minéralogique de phosphates de calcium, perd ses ions à mesure que l'acidité augmente et que la formation de cavités progresse.

Croissance d'algues

La couche d'algues et de micro-organismes qui pousse dans les lacs est parfois telle qu'elle peut devenir collante. Source: Michael Meiters (https://www.flickr.com/photos/psychofreakx3/5963134909)

L'eutrophisation des lacs favorise la croissance d'algues, qui recouvrent leur surface de vert suite à une modification des propriétés chimiques de l'eau; changement qui finit par être visible et négatif pour la faune aquatique.

Dissolution de l'Alka-Seltzer

L'Alka-Seltzer lorsqu'il est dissous dans l'eau commence à libérer des bulles qui démontrent leur effervescence. Les gaz sont dus au CO ₂ généré par la dissolution de NaHCO ₃, ainsi qu'aux acides citrique et acétylsalicylique qui entrent dans le comprimé compacté.

Pestilences corporelles

Lorsque l'on transpire, il est inévitable, tôt ou tard, de percevoir des odeurs désagréables situées sous les bras, sur la peau ou sur les pieds. Ces mauvaises odeurs sont dues à des molécules organiques volatiles synthétisées par des microorganismes et indiquent qu'un changement chimique s'est produit.

Putréfaction

La décomposition organique des êtres vivants ou des aliments sont des changements chimiques qui impliquent une série de réactions complexes. Les mauvaises odeurs s'accompagnent d'un changement de composition, ainsi que de couleur. Par exemple, la pourriture des fruits comme les bananes et les avocats présente toutes ces caractéristiques.

Coca et menthe

Un mélange de coke et de menthe éclate comme un volcan de soude. Source: Michael Murphy

Bien qu'il s'agisse formellement d'une réaction physique, sans rompre les liaisons chimiques mais avec la participation consécutive d'un équilibre entre les espèces H ₂ CO ₃ et CO ₂, l'éruption de coca-cola-menthe peut être prise comme référence pour détecter d'autres explosions peut être purement chimique.

La menthe poivrée fournit des sites de nucléation pour la formation de minuscules bulles de CO ₂, qui absorbent une partie du CO ₂ dissous en interférant avec ses interactions avec les molécules d'eau. Ainsi, le CO ₂ dissous se concentre dans de multiples petites bulles, qui s'opposent à l'augmentation de la tension superficielle de l'eau causée par le sucre et d'autres composés.

Le résultat est que les bulles de CO ₂ s'échappent en entraînant l'eau qui ne veut pas les «relâcher». Cela provoque l'apparition de la mousse caractéristique de ces éruptions cutanées à la menthe poivrée, comme le montre l'image ci-dessus.

Les explosions

Les explosions sont généralement des réactions de combustion très vigoureuses, à partir desquelles de la fumée, de la lumière et de la chaleur sont libérées. Partout où une explosion se produit, vous êtes confronté à un changement chimique.

Bois

Le bois est essentiellement composé de cellulose et de lignine, deux polymères organiques. Ses atomes de carbone réagissent vigoureusement avec l'oxygène de l'air, provoquant du CO et du CO ₂, selon la fin de la combustion et le degré d'oxygénation.

Il s'agit d'un changement chimique car les polymères du bois ne peuvent pas revenir à leur état initial, en plus du dégagement de chaleur, de lumière et de fumée.

bronzage

Un changement chimique se reflète dans le bronzage de ceux qui profitent d'une journée à la plage. Source: Pxhere.

La rougeur ou le bronzage de notre peau, sous un soleil intense, indique qu'il y a eu un changement dans sa composition en raison de la réaction de la mélanine contenue dans ses cellules, qui s'oxydent et se décomposent.

Jus de chou rouge

Tubes à essai avec indicateur de chou violet. Source: Indikator-Blaukraut.JPG: Œuvre dérivée de Supermart: Haltopub

À partir du jus de chou violet, une expérience peut être mise en place pour montrer les changements de couleur en fonction du pH. Il est facile à reproduire dans n'importe quel laboratoire ou cuisine.

Si ce jus est ajouté à différents tubes à essai, ils sont étiquetés et différentes substances leur sont ajoutées, de l'acide (vinaigre) à l'alcalin (détergent), il y aura une gamme de couleurs (image du haut).

En effet, le jus de chou violet contient des indicateurs naturels d'acide-base, qui réagissent aux changements de pH. Plus la solution est acide, plus elle apparaîtra rouge; et si au contraire il est très basique, il deviendra jaunâtre.

Faire cuire un œuf

Lorsqu'un œuf est frit ou cuit, nous laissons la chaleur dénaturer ses protéines, rompant ses liaisons et en formant d'autres tout en perdant sa structure d'origine.

Décoloration du cuir

Les couleurs du cuir peuvent s'estomper en raison de l'action de l'oxygène dans l'air et des rayons UV, ce qui provoque la rupture des liaisons chimiques entre les colorants et la matière organique.

Cuit

Le changement de couleur observé dans les pains et les bonbons, ainsi que son augmentation évidente de volume par rapport à la pâte crue, est le signe de plusieurs changements chimiques.

Premièrement, à cause de la hausse causée par la levure et la levure chimique; et deuxièmement, par la réaction de Maillard, où les protéines et les sucres réagissent entre eux pour rendre le mélange doré.

Corrosion

Les métaux rouillent, ils perdent leur lustre, s'assombrissent et commencent à se corroder lorsque les couches d'oxyde formées ne peuvent plus adhérer ou se lier à l'intérieur du métal. La corrosion la plus représentative est celle du fer, en raison de la couleur brune caractéristique de son oxyde.

Batteries

Dans les batteries ou les cellules, des réactions chimiques se produisent qui génèrent de l'électricité, des courants électriques qui traversent un circuit externe et activent leurs appareils. En substance, l'anode perd des électrons (oxydation), ces électrons activent l'appareil (télécommande, téléphone, montre, pointeur, etc.), puis se retrouvent à la cathode (réduction).

Sang de moustique

Si un moustique nous pique et que nous le tuons instantanément ou en quelques minutes, nous remarquerons que le sang est rouge clair. En attendant, si une période de quelques heures passe et qu'on tue ce même moustique, on verra que le sang est sombre, il présentera même des tons bruns.

Ce changement de couleur indique que le sang a subi des réactions chimiques au sein du moustique.

Horloge à iode

La réaction d'horloge à iode est l'une des plus représentatives d'un changement chimique. Source: Daniel J. Lulu

L'un des changements chimiques les plus impressionnants est observé dans la célèbre réaction d'horloge à iode. Il est ainsi appelé parce que sa vitesse peut être contrôlée en modifiant la concentration des réactifs. La réaction prend fin lorsqu'apparaît une couleur bleu intense, très sombre, contrastant fortement avec la transparence initiale observée.

Cette couleur (image du haut) est due aux interactions entre l'amidon et le complexe anionique I ₃ ^-. L'une de ses versions part de l'iodate, IO ₃ ^- et du bisulfite, HSO ₃ ^-:

IO ₃ ^- + 3HSO ₃ ^- → I ^- + 3HSO ₄ ^-

Le I ^- réagit avec l'IO ₃ ^- du milieu pour générer de l'iode:

IO ₃ ^- + 5I ^- + 6H ⁺ → 3I ₂ + 3H ₂ O

Et cela réagit à son tour avec plus de bisulfite:

I ₂ + HSO ₃ ^- + H ₂ O → 2I ^- + HSO ₄ ^- + 2H ⁺

Une fois le HSO ₃ ^- terminé, la deuxième réaction prédomine jusqu'à ce qu'il y ait un excès de I ₂, qui se liera à I ^- pour former I ₃ ^-. Et enfin, le I ₃ ^- interagira avec les molécules d'amidon assombrissant la solution.

Pâte d'éléphant

Expérience de pâte d'éléphant. Source: Ferbr1 via Wikipedia.

Encore une fois, et enfin, une réaction chimique spécifique est nommée mais avec des changements trop visibles pour être laissés de côté: le dentifrice pour éléphant (image du haut). Dans certaines vidéos, la quantité de mousse est telle que vous pourriez littéralement brosser la bouche d'un éléphant.

Cette réaction est basée sur la décomposition catalytique du peroxyde d'hydrogène, H ₂ O ₂ (peroxyde d'hydrogène), avec des ions iodure, I ^-, à partir de sels solubles tels que NaI ou KI. La première réaction qui se produit est, selon l'équation chimique suivante:

H ₂ O ₂ + I ^- → H ₂ O + IO ^-

L'espèce IO ^- réagit ensuite avec H ₂ O ₂ dans une seconde réaction:

IO ^- + H ₂ O ₂ → H ₂ O + O ₂ + I ^-

Où le catalyseur I est régénéré ^- (non consommé).

Notez que les produits finaux sont H ₂ O et O ₂. Si un détergent et des colorants sont ajoutés au mélange réactionnel, l'eau et l'oxygène mousseront vigoureusement, ce qui montera à travers le récipient et tirera vers le haut, contre la gravité.

Brûler du papier

Lorsque le papier est brûlé, du dioxyde de carbone, de la vapeur d'eau et des cendres sont produits. Ces trois substances sont chimiquement différentes de la première substance, il s'agit donc d'un changement chimique.

Oxydation de la pomme

Lorsqu'une pomme est hachée et laissée à l'air libre, elle passe d'une couleur ivoire à une couleur brune ou ocre. C'est ce qu'on appelle l'oxydation.

Pourriture alimentaire

Lorsque la nourriture se gâte, un changement chimique se produit. Par exemple, les œufs pourris passent par un processus de décomposition qui les fait changer de couleur et d'odeur.

Production de yaourt

Le yogourt est le résultat d'un changement chimique impliquant le lait et certaines bactéries, comme Streptococcus thermophilus et Lactobacilli bulgaricus.

Bouteille de champagne ouverte

Lorsque vous ouvrez une bouteille de champagne ou une boisson gazeuse, vous remarquez un bouillonnement. Ce bouillonnement signifie que l'acide carbonique de la boisson s'est décomposé, libérant du dioxyde de carbone.

Production de vin

La création de vin à partir de raisins est un processus de fermentation. Ceci est un exemple de réaction chimique anaérobie dans laquelle le sucre est transformé en alcool éthylique et en dioxyde de carbone.

Références

1. Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (08 octobre 2019). Définition du changement chimique en chimie. Récupéré de: thinkco.com
3. Wikipédia. (2019). Changement chimique. Récupéré de: en.wikipedia.org
4. Mandeep Sohal. (29 septembre 2019). Changement chimique vs. Changement physique. Chimie LibreTexts. Récupéré de: chem.libretexts.org
5. Nathan Crawford. (2019). Qu'est-ce qu'un changement chimique? - Propriétés, types et exemples de vidéo. Étude. Récupéré de: study.com
6. HowStuffWorks. (2019). Pourquoi les journaux jaunissent-ils avec le temps? Récupéré de: science.howstuffworks.com
7. Copains scientifiques. (14 juin 2012). Spurting Science: Coke light en éruption avec mentos. Récupéré de: scientificamerican.com
8. Quimitube. (2014). Expériences de laboratoire: l'horloge à iode. Récupéré de: quimitube.com