سوختن شمع: نمونه‌ای از تغییر شیمیایی است که در آن موم و اکسیژن ترکیب شده و گاز دی‌اکسیدکربن و بخار آب تولید می‌شود.

سوختن شمع: یک تغییر شیمیایی جذاب

شمع چیست و از چه موادی ساخته شده است؟

برای درک چگونگی سوختن شمع، اول باید بدانیم شمع چیست. یک شمع ساده معمولاً از دو قسمت اصلی تشکیل شده است: فتیله و موم. موم^۲ معمولاً از پارافین ساخته می‌شود که یک ماده‌ی نفتی است. فتیله^۳ هم مانند یک مسیر برای رساندن موم مایع به شعله عمل می‌کند. وقتی شمع را روشن می‌کنید، گرما باعث می‌شود مقداری از موم اطراف فتیله ذوب شود. این موم مایع سپس توسط فتیله به سمت بالا کشیده می‌شود و در مجاورت هوا می‌سوزد.

تغییر فیزیکی در مقابل تغییر شیمیایی

قبل از پرداختن به جزئیات سوختن، باید تفاوت دو مفهوم مهم را بدانیم. در دنیای اطراف ما، مواد دائماً در حال تغییر هستند. این تغییرات به دو دسته‌ی کلی تقسیم می‌شوند:

تغییر فیزیکی: در این تغییر، فقط شکل یا حالت ماده عوض می‌شود ولی ماهیت و جنس آن تغییر نمی‌کند. مثلاً وقتی یخ ذوب می‌شود و به آب تبدیل می‌شود، یا وقتی کاغذی را قیچی می‌کنید، فقط شکل فیزیکی آن‌ها تغییر کرده است. شما می‌توانید (حداقل در تئوری) آب را دوباره منجمد کنید تا یخ شود.

تغییر شیمیایی: در این تغییر، یک یا چند ماده‌ی جدید با خواص کاملاً متفاوت تولید می‌شوند. این تغییر معمولاً غیرقابل بازگشت است. سوختن شمع، زنگ زدن آهن، یا پختن کیک نمونه‌هایی از تغییر شیمیایی هستند.

نگاهی دقیق‌تر به واکنش سوختن شمع

حالا برویم سراغ اصل ماجرا: وقتی شمع می‌سوزد چه اتفاقی می‌افتد؟ این فرآیند یک واکنش شیمیایی^۴ است. در هر واکنش شیمیایی، موادی هستند که با هم ترکیب می‌شوند که به آن‌ها واکنش‌دهنده^۵ می‌گوییم. همچنین موادی هستند که در پایان تولید می‌شوند که به آن‌ها فرآورده^۶ می‌گوییم.

در سوختن شمع، واکنش‌دهنده‌ها عبارتند از: موم (که از اتم‌های کربن و هیدروژن ساخته شده) و گاز اکسیژن. فرآورده‌ها نیز عبارتند از: گاز دی‌اکسیدکربن و بخار آب.

برای درک بهتر، فرض کنید شما یک کیک پنیری دارید (موم) و یک دوست دارید (اکسیژن). وقتی شما و دوستتان با هم کیک را می‌خورید، کیک اولیه از بین می‌رود و در عوض، شما انرژی گرفته و خوشحال می‌شوید (انرژی و نور) و همچنین ضایعاتی تولید می‌شود (دی‌اکسیدکربن و بخار آب). درست مانند این مثال، در سوختن شمع هم مواد اولیه مصرف می‌شوند تا چیزهای کاملاً جدیدی به وجود آیند.

شواهد و مشاهدات عملی از سوختن شمع

چگونه می‌توانیم مطمئن شویم که این تغییر، واقعاً یک تغییر شیمیایی است و فرآورده‌های جدیدی تولید می‌کند؟ با چند آزمایش ساده می‌توان این موضوع را ثابت کرد:

مشاهده‌ی بخار آب: اگر یک ظرف شیشه‌ای سرد و تمیز را بالای شعله‌ی شمع نگه دارید، بعد از چند ثانیه قطرات ریز آب روی آن تشکیل می‌شود. این همان بخار آبی است که در اثر سوختن تولید شده و در برخورد با سطح سرد، به مایع تبدیل می‌شود.

تشخیص گاز دی‌اکسیدکربن: گاز دی‌اکسیدکربن باعث کدر شدن آب آهک می‌شود. اگر یک نی را بالای شمع روشن (بدون تماس با شعله) بگیرید و سر دیگر آن را در یک لیوان آب آهک قرار دهید، می‌بینید که آب آهک به مرور شیری رنگ و کدر می‌شود. این یک نشانه‌ی قطعی برای وجود گاز دی‌اکسیدکربن است.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

^۱تغییر شیمیایی (Chemical Change): تغییراتی که در آن ماهیت و هویت ماده عوض شده و ماده‌ی جدیدی با خواص جدید تشکیل می‌شود.

^۲موم (Wax): در این متن، منظور موم پارافینی است که از نفت گرفته می‌شود و سوخت اصلی شمع را تشکیل می‌دهد.

^۳فتیله (Wick): بخش نخیمی شمع که موم مایع را به سمت بالا کشیده و باعث تداوم سوختن می‌شود.

^۴واکنش شیمیایی (Chemical Reaction): فرآیندی که در آن یک یا چند ماده اولیه (واکنش‌دهنده) به یک یا چند ماده متفاوت (فرآورده) تبدیل می‌شوند.

^۵واکنش‌دهنده (Reactant): مواد اولیه‌ای که در یک واکنش شیمیایی مصرف می‌شوند.

^۶فرآورده (Product): مواد جدیدی که در نتیجه‌ی یک واکنش شیمیایی به وجود می‌آیند.

^۷قانون پایستگی ماده (Law of Conservation of Mass): قانونی در شیمی که بیان می‌کند در یک واکنش شیمیایی، هیچ اتمی ایجاد یا نابود نمی‌شود، فقط چیدمان آن‌ها تغییر می‌کند. بنابراین جرم کل مواد قبل و بعد از واکنش ثابت می‌ماند.

^۸واکنش سوختن (Combustion Reaction): یک نوع خاص از واکنش‌های شیمیایی که در آن یک ماده (سوخت) با اکسیژن ترکیب شده و معمولاً نور و گرما تولید می‌کند.