מה ההבדל בין שינוי כימי לשינוי פיזיקלי?

שינויים פיזיקליים: אותו חומר, מראה חדש

בשינוי פיזיקלי מראהו של החומר משתנה, אבל החלקיקים שלו נשארים אותם חלקיקים. חיתוך נייר, מעיכת פחית, מתיחת גומייה ושבירת כוס הם כולם שינויים פיזיקליים. החתיכות קטנות יותר או בצורה אחרת, אבל הן עדיין נייר, מתכת, גומי וזכוכית.

גם מעברי מצב צבירה הם שינויים פיזיקליים. כשקרח נמס הוא הופך למים נוזליים, וכשמים רותחים הם הופכים לאדים, אבל כל מולקולה עדיין H₂O; המולקולות רק נעות מהר יותר ומתרחקות זו מזו. קרח יבש, שהוא פחמן דו-חמצני מוצק, הופך ישירות לגז ב-‎−78.5 °C. תהליך זה נקרא סובלימציה, והגז הוא עדיין CO₂.

המסה של סוכר או מלח במים נחשבת בדרך כלל לשינוי פיזיקלי, כי אפשר לקבל בחזרה את החומר המוצק על ידי אידוי המים.

שינויים כימיים: נוצר משהו חדש

בשינוי כימי הקשרים בין האטומים בחומרי המוצא נשברים, והאטומים מתחברים בצירופים חדשים. התוצאה היא חומר חדש אחד או יותר בעל תכונות חדשות. האטומים עצמם אינם נהרסים; הם רק מסתדרים מחדש.

שריפת עץ, החלדת ברזל, בישול ביצה, אפיית עוגה, החמצת חלב ועיכול מזון הם כולם שינויים כימיים. כשברזל מחליד, מתכת אפורה וגז חמצן הופכים למוצק פריך בצבע חום-אדמדם: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃. כשגז טבעי נשרף על כיריים, מתאן וחמצן הופכים לפחמן דו-חמצני ולמים: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O.

סימנים לשינוי כימי

אי אפשר לראות אטומים מסתדרים מחדש, אבל אפשר לחפש רמזים. חמשת הסימנים הנפוצים ביותר הם שינוי צבע שאינו נובע מערבוב צבעים בלבד, יצירת גז (בועות או תסיסה), היווצרות מוצק בעת ערבוב שני נוזלים (הנקרא משקע), שינוי בטמפרטורה ופליטת אור. גם ריח חדש יכול להיות רמז.

ערבוב סודה לשתייה וחומץ מראה שני סימנים בבת אחת: התערובת מבעבעת כי נוצר גז פחמן דו-חמצני, והיא נעשית קרה במקצת. המשוואה היא NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂. נר בוער פולט חום ואור, ותפוח חתוך משחים כשהוא מגיב עם החמצן שבאוויר.

רמזים עלולים להטעות

הסימנים הם רמזים, לא הוכחה. מים רותחים יוצרים בועות, אבל הבועות הן אדי מים בלבד, ולכן רתיחה היא שינוי פיזיקלי. ערבוב צבע כחול וצבע צהוב נותן ירוק, אבל הצבעים רק התערבבו ולא הפכו לחומר חדש. נורה זוהרת פולטת אור וחום, ובכל זאת הנורה אינה הופכת לשום דבר חדש.

כדי להחליט בוודאות, שאלו אם נוצר חומר חדש בעל נוסחה כימית שונה. גם השאלה אם קל להפוך את השינוי היא רמז מועיל: קרח שנמס קופא שוב, אבל גפרור שנשרף לא יכול לחזור להיות גפרור. עם זאת, לא כל שינוי פיזיקלי קל לביטול, שכן צלחת שבורה נשארת שבורה.

השוואות זו לצד זו

השוואת זוגות מבהירה את ההבדל. המסת חמאה היא שינוי פיזיקלי, אבל שריפת פרוסת טוסט היא שינוי כימי. רתיחת מים היא שינוי פיזיקלי, אבל העברת זרם חשמלי דרך מים כדי לפרק אותם לגזי מימן וחמצן היא שינוי כימי: 2H₂O → 2H₂ + O₂. קריעת דף נייר היא שינוי פיזיקלי, אבל הצתתו היא שינוי כימי.

כימאים מדברים גם על תכונות פיזיקליות ותכונות כימיות. תכונות פיזיקליות, כמו צבע, צפיפות ונקודת היתוך, ניתן לצפות בהן בלי לשנות את החומר. תכונות כימיות, כמו אם חומר נשרף או מגיב עם חומצה, מתגלות רק כשמתרחש שינוי כימי.