Koncepty chemickej separovateľnosti a príklady
Môžeme definovať deliteľnosť v chémii ako vlastnosť hmoty, ktorá umožňuje jej rozdelenie na menšie porcie (Miller, 1867).
Na pochopenie konceptu môžeme uviesť príklad. Ak vezmeme bochník chleba a znovu ho rozrežeme na polovicu, niekedy sa dostaneme k základnému bloku hmoty, ktorý už nemožno rozdeliť? Táto otázka bola prítomná v mysliach vedcov a filozofov po tisíce rokov.
Pôvod a koncepcia chemickej deliteľnosti
Dlho sa diskutovalo o tom, či sa záležitosť skladá z častíc (čo teraz poznáme ako atómy), ale všeobecná myšlienka bola, že hmota bola kontinuom, ktoré bolo možné rozdeliť..
Tento zovšeobecnený koncept urobil z brilantných vedcov ako James Clerk Maxwell (z Maxwellových rovníc) a Ludwinga Boltzmana (z distribúcie Boltzmana) obeť posmechu, ktorá odviedla bývalého k šialenstvu a druhá k samovražde..
V piatom storočí pred naším letopočtom grécky filozof Leucippus a jeho učeník Demokritus použili slovo atómy na označenie najmenšieho jednotlivého kusu hmoty a navrhli, aby sa svet skladal z ničoho viac ako atómov v pohybe..
Táto skorá atómová teória sa líšila od neskorších verzií, pretože obsahovala myšlienku ľudskej duše zloženej z rafinovanejšieho typu atómu distribuovaného v tele..
Atómová teória upadla v stredoveku do úpadku, ale oživila sa na začiatku vedeckej revolúcie v sedemnástom storočí..
Napríklad Isaac Newton veril, že hmota pozostáva z "pevných, masívnych, tvrdých, nepreniknuteľných a mobilných častíc"..
Rozdeliteľnosť môže byť daná rôznymi metódami, najbežnejšia je deliteľnosť fyzikálnymi metódami, napríklad sekanie jablka nožom..
Deliteľnosť však môže byť daná aj chemickými metódami, pri ktorých by bola hmota rozdelená na molekuly alebo atómy.
10 príkladov chemickej deliteľnosti
1. Rozpustite soľ vo vode
Keď je soľ rozpustená, napríklad chlorid sodný vo vode, dochádza k javu solvatácie, keď sa iónové väzby soli rozkladajú:
NaCl → Na+ + cl-
Rozpustením len jedného zrna soli vo vode sa v roztoku rozdelí na miliardy sodných a chloridových iónov.
2- Oxidácia kovov v kyslom prostredí
Všetky kovy, napríklad horčík alebo zinok, reagujú s kyselinami, napríklad so zriedenou kyselinou chlorovodíkovou, čím sa získajú vodíkové bubliny a bezfarebný roztok chloridu kovu..
Mg + HCl → Mg2+ +cl- + H2
Kyselina oxiduje kov separáciou kovových väzieb na získanie iónov v roztoku (BBC, 2014).
3- Hydrolýza esterov
Hydrolýza je rozpad chemickej väzby pomocou vody. Príkladom hydrolýzy je hydrolýza esterov, kde sú rozdelené na dve molekuly, alkohol a karboxylovú kyselinu (Clark, 2016)..
4. Eliminačné reakcie
Eliminačná reakcia robí presne to, čo hovorí: odstraňuje atómy molekuly. Toto sa robí na vytvorenie dvojitej väzby uhlík-uhlík. Toto sa môže uskutočniť použitím bázy alebo kyseliny (Foist, S.F.)..
Môže sa vyskytovať v jedinom spoločnom kroku (protónová abstrakcia v Cα vyskytujúca sa v rovnakom čase ako štiepenie väzby Cp-X) alebo v dvoch krokoch (štiepenie väzby Cp-X sa vyskytuje najprv za vzniku intermediárneho karbokácie), ktorý je potom "vypnutý" abstrakciou protónu v alfa-uhlíku) (Soderberg, 2016).
5- Enzymatická reakcia aldolázy
V prípravnej fáze glykolýzy je molekula glukózy rozdelená na dve molekuly glyceraldehyd-3-fosfátu (G3P) s použitím 2 ATP.
Enzým zodpovedný za tento rez je aldoláza, ktorá prostredníctvom reverznej kondenzácie rozdeľuje molekulu fruktóza-1,6-bisfosfátu v molekule G3P a molekulu dihydroxyacetón fosfátu v dvoch, ktorá je následne izomerizovaná za vzniku ďalšej molekuly G3P.
6- Degradácia biomolekúl
Nielen glykolýza, ale všetka degradácia biomolekúl v katabolických reakciách sú príkladmi chemickej deliteľnosti.
Je to preto, že začínajú z veľkých molekúl, ako sú sacharidy, mastné kyseliny a proteíny, aby produkovali menšie molekuly, ako je acetyl CoA, ktorá vstupuje do Krebsovho cyklu na výrobu energie vo forme ATP..
7. Reakcie spaľovania
Toto je ďalší príklad chemickej deliteľnosti, pretože komplexné molekuly ako propán alebo bután reagujú s kyslíkom za vzniku CO2 a voda:
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
Dá sa povedať, že degradácia biomolekúl je reakciou spaľovania, pretože konečné produkty sú CO2 a vody, avšak tieto sú uvedené v mnohých krokoch s rôznymi sprostredkovateľmi.
8- centrifugácia krvi
Oddelenie rôznych zložiek krvi je príkladom deliteľnosti. Napriek tomu, že ide o fyzikálny proces, považujem tento príklad za zaujímavý, pretože pri odstredení sú zložky oddelené rozdielom hustoty.
Hustšie zložky, sérum s červenými krvinkami, zostanú na dne centrifugačnej skúmavky, zatiaľ čo tie menej husté, plazma, zostanú v hornej časti..
9-Bikarbonátový pufor
Hydrogenuhličitan sodný, HCO3- Je to hlavný spôsob prepravy CO2 metabolických degradačných reakcií.
Táto zlúčenina reaguje s protónom média za vzniku kyseliny uhličitej, ktorá sa potom rozdelí na CO2 a vodu:
HCO3- + H+ DH2CO3 D CO2 + H2O
Keďže reakcie sú reverzibilné, je to spôsob, ktorým organizmus prostredníctvom respirácie kontroluje fyziologické pH, aby sa zabránilo procesom alkalózy alebo acidózy..
10. Rozdelenie atómu alebo jadrové štiepenie
V prípade, že sa masívne jadro (napr. Urán-235) rozpadne (misie), bude to mať za následok čistý energetický výnos.
Je to preto, že súčet hmotností fragmentov bude menší ako hmotnosť jadra uránu (Nuclear Fission, S.F.)..
V prípade, že hmotnosť fragmentov je rovnaká alebo väčšia ako hmotnosť železa na vrchole krivky väzbovej energie, budú jadrové častice pevnejšie viazané ako jadrá uránu a že pokles hmotnosti nastane v forma energie podľa Einsteinovej rovnice.
Pre elementy ľahšie ako železo, fúzia bude produkovať energiu. Táto koncepcia viedla k vytvoreniu atómovej bomby a jadrovej energie (AJ Software & Multimedia, 2015).
referencie
- AJ Softvér a multimédiá. (2015). Jadrové štiepenie: Základy. Obnovené z atomicarchive.com.
- (2014). Reakcie kyselín. Získané z bbc.co.uk.
- Clark, J. (2016, január). HYDROLYSING ESTERS. Zdroj: chemguide.co.uk.
- Foist, L. (S.F.). Eliminačné reakcie v organickej chémii. Zdroj: study.com.
- Miller, W. A. (1867). Prvky chémie: teoretické a praktické, časť 1. New York: John Wiley a syn.
- Jadrové štiepenie. (S.F.). Získané z hyperfyziky.
- Pratt, D. (1997, november). Nekonečná deliteľnosť hmoty. Obnovené z davidpratt.info.
- Soderberg, T. (2016, 31. máj). Eliminácia mechanizmami E1 a E2. Získané z chem.libretext.