Защо червеното зеле става синьо, лилаво или розово в различни течности? Защо пържола става кафява при нагряване? Защо фурната може да пече кифли? Защо фурната с по-висока температура изгаря по-лесно вашите моркови? Всичко това може да се обясни с химични реакции. Химичните реакции са в основата на химията на храните и могат да се използват за обяснение на много интересни явления в храната.

разпадане

В тази публикация представяме концепцията за химичните реакции, обсъждаме основите и се фокусираме върху теорията. Това е, което правим в тези поредици с основи на химията на храните. След това в блога ще намерите много статии, прилагащи тези знания!

Какво представляват химичните реакции?

При химични реакции молекулите реагират помежду си. В резултат на това някои молекули ще изчезнат, а други ще се образуват. По време на химическа реакция ще имате едни и същи входящи и изходящи атоми, но те ще бъдат разместени в нови структури. (Ако концепцията за атомите и молекулите не ви е позната, първо разгледайте тази публикация за атомите и молекулите!).

Храмохимиците изследват много от тези химични реакции. Те ще изучават структурите на входящите и изходящите молекули, както и ще се опитат да разберат какво точно се случва по време на такава реакция. Химичните реакции следват определени модели. Някои групи атоми са много реактивни, докато други не са и това помага на химиците да предсказват химични реакции, както и да ги обясняват.

Химичните реакции могат да бъдат много сложни, но с много прости думи те са просто молекули, които се връщат една в друга. Скачането един в друг ги кара да споделят/изхвърлят/освобождават атоми, образувайки нови молекули!

Записване на химическа реакция

Както вече обсъждахме по-рано, молекулите се състоят от няколко атома, които са свързани помежду си. Използвайки химични формули, химиците могат лесно да опишат молекула. В химическа формула са представени броят и видът на атомите, от които съществува молекула.

Тези химични формули се използват отново, за да илюстрират химична реакция. За да представят химическа реакция, химиците първо записват всички химични формули на молекулите, които са там в началото. След това ще нарисуват стрелка (която представлява протичаща реакция) и от дясната страна на стрелката се записват всички молекули, които се образуват по време на химична реакция.

Молекулите, които присъстват в началото и в края (и по този начин не реагират), не са записани в тази формула.

По-долу можете да намерите пример за такава реакция:

От едната лява страна можете да видите 6 молекули въглероден диоксид (CO2) и 6 молекули вода (H2O). Те реагират и образуват 1 молекула глюкоза (C6H12O6) и 6 молекули кислород (O2). Тази реакция представлява фотосинтеза, сложен процес, който протича в растенията под въздействието на слънчевата светлина. Растенията произвеждат „енергия“ (глюкоза) от вода и въглероден диоксид.

При химична реакция е важно да се отбележи, че броят на атомите от лявата страна на стрелката е същият като от дясната страна. В уравнението по-горе можете да видите, че има 6 въглеродни атома отляво и 6 отдясно, броят на водородните (Н) и кислородните (О) атоми също остава същият (12 и 18).

Химични реакции и енергия - екзотермични срещу ендотермични

Химическите реакции могат да бъдат групирани във всякакви различни категории. Един от начините за групирането им е в екзотермични срещу ендотермични. Тези термини се отнасят до факта дали нетната енергия на реакцията е положителна или отрицателна. С други думи, трябва ли да влагате много енергия (например топлина или разбъркване) или ще се отделя енергия по време на реакцията (например топлината на огъня).

В храната доста реакции са ендотермични, което означава, че трябва да се вложи повече енергия, която се отделя по време на реакцията. Пример за печене на торта, ще трябва да продължите да загрявате тортата, за да продължи реакцията.

Екзотермичното и ендотермичното са много важни термини за химиците. В химията на храните няма да ги използваме много често, но е добре, че сте запознати с концепцията. Погледнете видеоклипа по-долу, ако искате да научите повече, той ще ви даде няколко чудесни примера!

Стартиране на химични реакции - енергия за активиране

Въпреки че някои химични реакции ще отделят енергия по време на реакцията (екзотермични реакции), повечето реакции не започват веднага или спонтанно. Често т. Нар. Активираща енергия трябва да бъде преодоляна. Ще трябва да дадете на молекулите допълнителна енергия, само за да започнете реакцията. Това може например да стане чрез привеждане на смес от молекули до определена температура. По време на тази реакция обаче енергията (топлината) може отново да се освободи.

Има различни начини за намаляване на енергията на активиране на химична реакция. Един от начините е да се използва катализатор. Катализаторът е компонент, който може да намали енергията на активиране, като по този начин подпомага реакцията, но не участва в самата реакция. В храната ензимите са много често срещани катализатори.

Посока на химична реакция - равновесия

В моя пример за химическа реакция по-горе можете да видите само една стрелка, насочена вдясно. Това означава, че реакцията ще протече само отляво надясно. В много случаи обаче химичните реакции са равновесие. Това означава, че химическата реакция може да премине отляво надясно и обратно.

Много често срещан пример за равновесна реакция е киселинно-алкална реакция (виж по-долу). Киселината (AH) може да присъства като киселина (AH), но ако ситуацията е такава, тя може да загуби своя протон (H +) и да се раздели на две. Може да направи това отново, но след това назад.

По какъв начин ще протече реакцията зависи от различни фактори. В споменатия по-горе пример концентрацията на различните компоненти може да играе роля например.

Намерих много хубав видеоклип в YouTube (от канала TED Ed), който обяснява този феномен с прости думи, струва си да погледнете:

Скорост на химична реакция - кинетика

Преди да приложим знанията си към реакциите в храната, има още една тема, която трябва да засегнем: скоростта на реакцията. Скоростта на реакцията може да бъде повлияна от много параметри. Ще ви дам няколко примера:

  • Температура: почти всички скорости на реакция са по-високи при по-висока температура. При по-висока температура молекулите се движат повече. Това ги кара да подскачат по-често, като по този начин реагират повече. В храната: помислете за пчелна пита.
  • Концентрация на молекули: не всички скорости на реакция зависят от концентрацията на молекулите, но много зависи. В тези случаи, колкото повече молекули присъстват в определен обем, толкова по-бързо ще протече реакцията. Тъй като има повече молекули, е много по-вероятно да отскочат до друга.
  • Налягане: по-високо налягане, означава по-малко пространство за молекулите и по този начин по-висока скорост на реакция. Отново ще отскачат един срещу друг по-често. В готвенето: помислете за тенджера под налягане!

За всяка от току-що обсъжданите от нас теми вероятно бихме могли да напишем книга. Всъщност по всички тези теми са написани книги! Тук сме се докоснали само до основите, надявайки се, че ще ви предостави някакво основно разбиране, което можете да използвате в следващия раздел.

Допълнителна информация

Навсякъде в блога могат да бъдат намерени примери за прилагане на химични реакции, например при обсъждане на набухватели, реакция на Maillard или цвят на оранжево и червено зеле.