Концепції та приклади хімічної розділості



Ми можемо визначити подільності в хімії як властивість речовини, що дозволяє розділити його на менші порції (Miller, 1867). 

Щоб зрозуміти концепцію, можна навести приклад. Якщо ми візьмемо хліб і розрізаємо його наполовину знову і знову, чи зможемо ми коли-небудь дістатися до основного блоку матерії, який більше не можна розділити? Це питання присутня в свідомості вчених і філософів тисячі років.

Походження і поняття хімічної подільності

Протягом тривалого часу обговорювалося, чи речовина складається з частинок (те, що ми тепер знаємо як атоми), однак, загальна ідея полягала в тому, що матерія була континуумом, який можна розділити.

Ця узагальнена концепція зробила блискучих вчених, таких як Джеймс Клерк Максвелл (з рівнянь Максвелла) і Людвінга Больцмана (з розподілу Больцмана) жертвою насмішок, що тягнуло першого до божевілля, а другого - до самогубства..

У п'ятому столітті до нашої ери грецький філософ Левкіпп і його учень Демокрит використовували слово атоми для позначення найменшого окремого предмета матерії і запропонували, що світ складається тільки з атомів у русі.

Ця рання атомна теорія відрізнялася від більш пізньої версії, оскільки вона включала ідею людської душі, що складається з більш витонченого типу атома, розподіленого по всьому тілу..

Атомна теорія занепала в середні віки, але відродилася на початку наукової революції XVII ст.

Ісак Ньютон, наприклад, вважав, що матерія складається з "твердих, масивних, твердих, непроникних і рухливих частинок".

Подібність може бути дана різними методами, найпоширенішою є подільність фізичними методами, наприклад рубання яблука ножем.

Однак подільність також може бути надана хімічними методами, де речовина буде розділена на молекули або атоми.

10 прикладів хімічної подільності

1- Розчиніть сіль у воді

Коли сіль розчиняється, наприклад хлорид натрію у воді, відбувається явище сольватації, де іонні зв'язки солі розпадаються:

NaCl → Na+ + Cl-

Розчиняючи тільки одне зерно солі у воді, воно розділяється на мільярди іонів натрію і хлориду в розчині.

2 - Окислення металів у кислому середовищі

Всі метали, наприклад магній або цинк, вступають в реакцію з кислотами, наприклад розбавленою соляною кислотою, з отриманням бульбашок водню і безбарвного розчину хлориду металу..

Mg + HCl → Mg2+ +Cl- + H2

Кислота окислює метал, відокремлюючи металеві зв'язки для отримання іонів у розчині (BBC, 2014).

3 - Гідроліз ефірів

Гідроліз - це розрив хімічного зв'язку за допомогою води. Прикладом гідролізу є гідроліз ефірів, де вони поділяються на дві молекули, спирт і карбонову кислоту (Clark, 2016)..

4- Реакції елімінації

Реакція елімінації робить саме те, що вона говорить: вона видаляє атоми молекули. Це робиться для створення подвійного зв'язку вуглець-вуглець. Це можна зробити, використовуючи основу або кислоту (Foist, S.F.).

Вона може відбуватися в одному, узгодженому кроці (абстракція протона в Cα, що відбувається одночасно з розщепленням Cβ-X зв'язку), або в два етапи (розщеплення зв'язку Cβ-X відбувається спочатку для утворення проміжної карбокації), який потім "вимикається" абстракцією протона в альфа-вуглеці (Soderberg, 2016).

5 - Ферментативна реакція альдолази

У препаративній фазі гліколізу молекула глюкози ділиться на дві молекули гліцеральдегід 3-фосфату (G3P) з використанням 2 АТФ.

Фермент, що відповідає за цей розріз, являє собою альдолазу, яка через зворотну конденсацію ділить молекулу фруктози 1,6-бісфосфату в молекулі G3P і молекулу дигидроксиацетонфосфата на дві, яка згодом ізомеризується з утворенням іншої молекули G3P.

6- Деградація біомолекул

Не тільки гліколіз, але і вся деградація біомолекул в реакціях катаболізму є прикладами хімічної подільності.

Це пояснюється тим, що вони починаються з великих молекул, таких як вуглеводи, жирні кислоти та білки, для отримання менших молекул, таких як ацетил КоА, що надходить у цикл Кребса для отримання енергії у вигляді АТФ..

7- Реакції горіння

Це ще один приклад хімічної поділу, оскільки складні молекули, такі як пропан або бутан, реагують з киснем для отримання CO2 і вода:

C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

Можна сказати, що деградація біомолекул є реакцією горіння, оскільки кінцеві продукти є CO2 і воду, однак вони даються в багатьох етапах різними посередниками.

8. Центрифугування крові

Поділ різних компонентів крові є прикладом подільності. Незважаючи на фізичний процес, я вважаю, що цей приклад цікавий тим, що за допомогою центрифугування компоненти розділяються різницею в щільності.

Більш щільні компоненти, сироватка з червоними кров'яними клітинами, залишаться на дні центрифужної трубки, тоді як менш щільні, плазми, залишаться на вершині.

9-Бікарбонатний буфер

Бікарбонат натрію, HCO3- Це основний спосіб транспортування СО2 в організмі продукту метаболічних реакцій деградації.

Ця сполука реагує з протоном середовища для отримання вуглекислоти, яка потім розділяється на CO2 і воду:

HCO3- + H+ D H2CO3 D CO2 + H2O

Оскільки реакції є оборотними, то таким чином організм через дихання контролює фізіологічний рН, щоб уникнути процесів алкалозу або ацидозу..

10 - поділ атома або ядерного поділу

У випадку, якщо масивне ядро ​​(наприклад, уран-235) руйнується (ділення), це призведе до чистого енергетичного виходу.

Це пояснюється тим, що сума мас фрагментів буде меншою за масу ядра урану (Nuclear Fission, S.F.).

У випадку, якщо маса фрагментів дорівнює або перевищує масу заліза в піку кривої енергії зв'язування, ядерні частинки будуть більш тісно пов'язані, ніж у ядрі урану, і що зменшення маси відбувається в форму енергії за рівнянням Ейнштейна.

Для елементів, легших заліза, синтез буде виробляти енергію. Ця концепція призвела до створення атомної бомби та ядерної енергії (AJ Software & Multimedia, 2015).

Список літератури

  1. AJ Програмне забезпечення та мультимедіа. (2015). Ядерне поділ: Основи. Відновлено з atomicarchive.com.
  2. (2014). Реакції кислот. Отримано з bbc.co.uk.
  3. Clark, J. (2016, січень). ЕДЕРИ ГІДРОЛІЗІВ. Отримано з chemguide.co.uk.
  4. Foist, L. (S.F.). Елімінаційні реакції в органічній хімії. Отримано з study.com.
  5. Міллер, W.A. (1867). Елементи хімії: теоретична та практична, частина 1. Нью-Йорк: Джон Віллі та син.
  6. Ядерне поділ. (S.F.). Відновлюється від гіперфізики.
  7. Пратт, Д. (1997, листопад). Нескінченна подільність матерії. Відновлено з davidpratt.info.
  8. Soderberg, T. (2016, 31 травня). Ліквідація за допомогою механізмів E1 і E2. Отримано з Chem.libretext.