- Geneza i pojęcie podzielności chemicznej
- 10 przykładów podzielności chemicznej
- 1- Rozpuścić sól w wodzie
- 2- Utlenianie metali w środowisku kwaśnym
- 3- Hydroliza estrów
- 4- Reakcje eliminacji
- 5- Enzymatyczna reakcja aldolazy
- 6- Degradacja biocząsteczek
- 7- Reakcje spalania
- 8- Wirowanie krwi
- 9- Bufor wodorowęglanowy
- 10- Podział atomu lub rozszczepienie jądrowe
- Bibliografia
Podzielność w chemii możemy zdefiniować jako właściwość materii, która pozwala jej rozdzielać się na mniejsze części. Aby zrozumieć koncepcję, możemy podać przykład.
Jeśli weźmiemy bochenek chleba i raz po raz pokroimy go na pół, czy kiedykolwiek dojdziemy do fundamentalnego bloku materii, którego nie da się dalej podzielić? To pytanie nurtuje naukowców i filozofów od tysięcy lat.
Geneza i pojęcie podzielności chemicznej
Przez długi czas debatowano, czy materia składa się z cząstek (które dziś znamy jako atomy), jednak ogólna idea była taka, że materia jest kontinuum, które można podzielić.
Ta ogólna koncepcja sprawiła, że wybitni naukowcy, tacy jak James Clerk Maxwell (z równań Maxwella) i Ludwing Boltzman (z dystrybucji Boltzmana), stali się ofiarą kpin, która doprowadziła pierwszego do szaleństwa, a drugiego do samobójstwa.
W V wieku pne grecki filozof Leucippus i jego uczeń Demokryt użyli słowa atomy do określenia najmniejszego pojedynczego kawałka materii i zaproponowali, że świat składa się jedynie z poruszających się atomów.
Ta wczesna teoria atomowa różniła się od późniejszych wersji tym, że zawierała ideę ludzkiej duszy złożonej z bardziej wyrafinowanego typu atomu rozmieszczonego w całym ciele.
Teoria atomowa podupadła w średniowieczu, ale została odrodzona na początku rewolucji naukowej w XVII wieku.
Na przykład Izaak Newton uważał, że materia składa się z „stałych, masywnych, twardych, nieprzeniknionych i ruchomych cząstek”.
Podzielność może zachodzić różnymi metodami, najczęściej jest to podzielność metodami fizycznymi, np. Siekanie jabłka nożem.
Jednak podzielność może również wystąpić metodami chemicznymi, w których materia byłaby rozdzielona na cząsteczki lub atomy.
10 przykładów podzielności chemicznej
1- Rozpuścić sól w wodzie
Kiedy sól, na przykład chlorek sodu, jest rozpuszczana w wodzie, zachodzi zjawisko solwatacji, w którym wiązania jonowe soli ulegają zerwaniu:
NaCl → Na + + Cl -
Rozpuszczając tylko jedno ziarno soli w wodzie, rozdzieli się na miliardy jonów sodu i chlorków w roztworze.
Rysunek 1: rozpuszczanie soli w wodzie.
2- Utlenianie metali w środowisku kwaśnym
Wszystkie metale, na przykład magnez lub cynk, reagują z kwasami, na przykład rozcieńczonym kwasem solnym, dając pęcherzyki wodoru i bezbarwny roztwór chlorku metalu.
Mg + HCl → Mg 2+ + Cl - + H 2
Kwas utlenia metal, oddzielając wiązania metaliczne w celu uzyskania jonów w roztworze (BBC, 2014).
3- Hydroliza estrów
Hydroliza to zerwanie wiązania chemicznego przez wodę. Przykładem hydrolizy jest hydroliza estrów, w której są one podzielone na dwie cząsteczki, alkohol i kwas karboksylowy.
Rysunek 2: hydroliza octanu metylu.
4- Reakcje eliminacji
Reakcja eliminacji robi dokładnie to, co mówi: usuwa atomy z cząsteczki. Ma to na celu utworzenie podwójnego wiązania węgiel-węgiel. Można to zrobić za pomocą zasady lub kwasu.
Może to nastąpić w jednym wspólnym etapie (abstrakcji protonu do Cα zachodzące w tym samym czasie, co rozszczepienie wiązania Cβ-X) lub w dwóch etapach (rozszczepienie wiązania Cβ-X następuje najpierw w celu utworzenia pośredniego karbokationu, który jest następnie „wyłączany” przez oderwanie protonu w atomie węgla alfa).
Rysunek 3: reakcje eliminacji.
5- Enzymatyczna reakcja aldolazy
W fazie przygotowawczej glikolizy jedna cząsteczka glukozy jest rozszczepiana na dwie cząsteczki gliceraldehydo-3-fosforanu (G3P) przy użyciu 2 ATP.
Enzymem odpowiedzialnym za to nacięcie jest aldolaza, która poprzez odwrotną kondensację dzieli na dwie cząsteczki fruktozy 1,6-bisfosforanu w cząsteczce G3P i cząsteczkę fosforanu dihydroksyacetonu, która później izomeryzuje, tworząc inną cząsteczkę G3P.
Rysunek 4: Reakcja aldolazy.
6- Degradacja biocząsteczek
Nie tylko glikoliza, ale cała degradacja biocząsteczek w reakcjach katabolizmu to przykłady podzielności chemicznej.
Dzieje się tak, ponieważ zaczynają od dużych cząsteczek, takich jak węglowodany, kwasy tłuszczowe i białka, do produkcji mniejszych cząsteczek, takich jak acetylo-CoA, które wchodzą do cyklu Krebsa, aby wytworzyć energię w postaci ATP.
7- Reakcje spalania
To kolejny przykład podzielności chemicznej, ponieważ złożone cząsteczki, takie jak propan lub butan, reagują z tlenem, tworząc CO 2 i wodę:
C 3 H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O
Degradacja biocząsteczek prawdopodobnie jest reakcją spalania, ponieważ produktami końcowymi są CO 2 i woda, jednak etapy te występują w wielu różnych pośrednikach.
8- Wirowanie krwi
Przykładem podzielności jest rozdzielenie różnych składników krwi. Pomimo tego, że jest to proces fizyczny, przykład wydaje mi się interesujący, ponieważ składniki są oddzielane przez różnicę gęstości przez wirowanie.
Najgęstsze składniki, surowica z czerwonymi krwinkami, pozostaną na dnie probówki wirówkowej, podczas gdy mniej gęste składniki, czyli osocze, pozostaną na górze.
9- Bufor wodorowęglanowy
Wodorowęglan sodu, HCO 3 - jest głównym sposobem transportu CO 2 w organizmie w wyniku reakcji metabolicznej degradacji.
Związek ten reaguje z protonem w ośrodku, tworząc kwas węglowy, który następnie dzieli się na CO2 i wodę:
HCO 3 - + H + DH 2 CO 3 D CO 2 + H 2 O
Ponieważ reakcje są odwracalne, jest to sposób, w jaki organizm kontroluje fizjologiczne pH poprzez oddychanie, aby uniknąć procesów zasadowicy lub kwasicy.
10- Podział atomu lub rozszczepienie jądrowe
W przypadku rozpadu masywnego jądra (takiego jak uran-235) (rozszczepienia), da to uzysk energii netto. Dzieje się tak, ponieważ suma mas fragmentów będzie mniejsza niż masa rdzenia uranowego.
W przypadku, gdy masa fragmentów jest równa lub większa niż masa żelaza na szczycie krzywej energii wiązania, cząstki jądrowe będą ściślej związane niż w jądrze uranu i ten spadek masy występuje w forma energii według równania Einsteina.
Rysunek 5: rozszczepienie uranu 235.
W przypadku pierwiastków lżejszych niż żelazo synteza wytworzy energię. Ta koncepcja doprowadziła do powstania bomby atomowej i energii jądrowej.
Bibliografia
- Oprogramowanie i multimedia AJ. (2015). Rozszczepienie jądra atomowego: podstawy. Odzyskany z atomicarchive.com.
- (2014). Reakcje kwasów. Odzyskany z bbc.co.uk.
- Clark, J. (2016, styczeń). ESTRY HYDROLIZUJĄCE. Odzyskany z chemguide.co.uk.
- Foist, L. (SF). Reakcje eliminacji w chemii organicznej. Odzyskany z study.com.
- Miller, WA (1867). Elementy chemii: teoretyczne i praktyczne, część 1. Nowy Jork: John Wiley i syn.
- Rozszczepienia jądrowego. (SF). Wyzdrowiał z hiperfizyki.
- Pratt, D. (1997, listopad). Nieskończona podzielność materii. Odzyskany z davidpratt.info.
- Soderberg, T. (31 maja 2016). Eliminacja przez mechanizmy E1 i E2. Odzyskany z chem.libretext.