Wat is het verschil tussen een chemische en een fysische verandering?

Fysische veranderingen: dezelfde stof, een nieuw uiterlijk

Bij een fysische verandering verandert het uiterlijk van een stof, maar de deeltjes blijven hetzelfde. Papier knippen, een blikje platdrukken, een elastiekje uitrekken en een glas breken zijn allemaal fysische veranderingen. De stukjes zijn kleiner of hebben een andere vorm, maar het blijft papier, metaal, rubber en glas.

Ook veranderingen van toestand zijn fysische veranderingen. Als ijs smelt, wordt het vloeibaar water, en als water kookt, wordt het stoom, maar elk molecuul is nog steeds H₂O; de moleculen bewegen alleen sneller en liggen verder uit elkaar. Droogijs, dat is vaste koolstofdioxide, gaat bij −78,5 °C rechtstreeks over in een gas. Dit heet sublimatie, en het gas is nog steeds CO₂.

Suiker of zout oplossen in water wordt meestal gezien als een fysische verandering, omdat je de vaste stof terugkrijgt als je het water laat verdampen.

Chemische veranderingen: er ontstaat iets nieuws

Bij een chemische verandering worden de bindingen tussen de atomen in de beginstoffen verbroken en voegen de atomen zich in nieuwe combinaties samen. Het resultaat is een of meer nieuwe stoffen met nieuwe eigenschappen. De atomen zelf worden niet vernietigd; ze worden alleen anders gerangschikt.

Hout verbranden, ijzer dat roest, een ei koken, een cake bakken, melk die zuur wordt en voedsel verteren zijn allemaal chemische veranderingen. Als ijzer roest, worden grijs metaal en zuurstofgas een broos roodbruin vast materiaal: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃. Als aardgas op een fornuis brandt, worden methaan en zuurstof koolstofdioxide en water: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O.

Tekenen van een chemische verandering

Je kunt atomen niet zien herschikken, maar je kunt wel op aanwijzingen letten. De vijf meest voorkomende tekenen zijn een kleurverandering die niet simpelweg door het mengen van kleuren komt, het ontstaan van een gas (belletjes of bruisen), het ontstaan van een vaste stof wanneer je twee vloeistoffen mengt (een neerslag), een temperatuurverandering en het afgeven van licht. Een nieuwe geur kan ook een aanwijzing zijn.

Zuiveringszout en azijn mengen laat twee tekenen tegelijk zien: het bruist doordat er koolstofdioxidegas ontstaat, en het mengsel wordt iets kouder. De vergelijking is NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂. Een brandende kaars geeft warmte en licht af, en een doorgesneden appel wordt bruin doordat hij reageert met zuurstof uit de lucht.

Aanwijzingen kunnen misleidend zijn

De tekenen zijn aanwijzingen, geen bewijs. Kokend water maakt belletjes, maar die belletjes zijn alleen waterdamp, dus koken is een fysische verandering. Blauwe en gele verf mengen geeft groen, maar de verf is alleen gemengd en niet omgezet in een nieuwe stof. Een gloeiende gloeilamp geeft licht en warmte af, maar de lamp verandert niet in iets nieuws.

Om het zeker te weten, vraag je je af of er een nieuwe stof met een andere chemische formule is ontstaan. Of een verandering gemakkelijk ongedaan te maken is, is ook een nuttige aanwijzing: gesmolten ijs bevriest weer, maar een verbrande lucifer wordt geen lucifer meer. Toch is niet elke fysische verandering gemakkelijk terug te draaien, want een gebroken bord blijft gebroken.

Vergelijkingen naast elkaar

Door paren te vergelijken wordt het verschil duidelijk. Boter smelten is fysisch, maar toast verbranden is chemisch. Water koken is fysisch, maar elektrische stroom door water leiden om het te splitsen in waterstof- en zuurstofgas is chemisch: 2H₂O → 2H₂ + O₂. Een vel papier scheuren is fysisch, maar het in brand steken is chemisch.

Scheikundigen spreken ook over fysische en chemische eigenschappen. Fysische eigenschappen, zoals kleur, dichtheid en smeltpunt, kun je waarnemen zonder de stof te veranderen. Chemische eigenschappen, zoals of iets brandt of met een zuur reageert, zie je pas wanneer er een chemische verandering plaatsvindt.