Rozdzielność chemiczna: pojęcia i przykłady
Możemy zdefiniować podzielność w chemii jako właściwość materii, która pozwala na rozdzielenie jej na mniejsze części (Miller, 1867).
Aby zrozumieć koncepcję, możemy dać przykład. Jeśli weźmiemy bochenek chleba i pokroimy go ponownie na pół, czy kiedykolwiek dojdziemy do fundamentalnego bloku materii, którego nie można już podzielić? To pytanie było obecne w umysłach naukowców i filozofów od tysięcy lat.
Pochodzenie i koncepcja chemicznej podzielności
Przez długi czas zastanawiano się, czy materia składa się z cząstek (co obecnie znamy jako atomy), jednak ogólna idea była taka, że materia jest kontinuum, które można podzielić.
Ta uogólniona koncepcja sprawiła, że genialni naukowcy, tacy jak James Clerk Maxwell (z równań Maxwella) i Ludwing Boltzman (z dystrybucji Boltzmana) padli ofiarą szaleństwa, a ci ostatni popełnili samobójstwo.
W piątym wieku pne grecki filozof Leucippus i jego uczeń Demokryt użyli słowa atomy do oznaczenia najmniejszego pojedynczego kawałka materii i zaproponowali, że świat składa się wyłącznie z atomów w ruchu.
Ta wczesna teoria atomowa różniła się od późniejszych wersji, ponieważ zawierała ideę ludzkiej duszy złożonej z bardziej wyrafinowanego typu atomu rozproszonego w całym ciele.
Teoria atomowa podupadła w średniowieczu, ale odżyła na początku rewolucji naukowej w XVII wieku.
Izaak Newton, na przykład, wierzył, że materia składa się z „stałych, masywnych, twardych, nieprzenikalnych i ruchomych cząstek”.
Podział może być dokonany różnymi metodami, najczęściej jest to podzielność metodami fizycznymi, na przykład rąbanie jabłka nożem.
Jednak podzielność może również wystąpić metodami chemicznymi, w których materia zostanie rozdzielona na cząsteczki lub atomy.
10 przykładów podzielności chemicznej
1- Rozpuścić sól w wodzie
Po rozpuszczeniu soli, na przykład chlorku sodu w wodzie, występuje zjawisko solwatacji, w którym rozpadają się wiązania jonowe soli:
NaCl → Na + + Cl-
Rozpuszczając tylko jedno ziarno soli w wodzie, rozdzieli się ono na miliardy jonów sodu i chloru w roztworze.
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 → Mg2 + + Cl- + H2
Kwas utlenia metal przez oddzielenie wiązań metali, aby uzyskać jony w roztworze (BBC, 2014).
3- Hydroliza estrów
Hydroliza polega na zerwaniu wiązania chemicznego za pomocą wody. Przykładem hydrolizy jest hydroliza estrów, gdzie są one podzielone na dwie cząsteczki, alkohol i kwas karboksylowy (Clark, 2016).
4- Reakcje eliminacyjne
Reakcja eliminacji robi dokładnie to, co mówi: usuwa atomy z cząsteczki. Ma to na celu stworzenie podwójnego wiązania węgiel-węgiel. Można to zrobić za pomocą zasady lub kwasu (Foist, SF).
Może wystąpić w pojedynczym, zgodnym etapie (abstrakcja protonu w Cα występującym w tym samym czasie, co rozszczepienie wiązania Cβ-X) lub w dwóch etapach (rozszczepienie wiązania Cβ-X występuje najpierw, aby utworzyć pośrednią karbokację), który jest następnie „wyłączany” przez abstrakcję protonu w węglu alfa) (Soderberg, 2016).
5- Reakcja enzymatyczna aldolazy
W fazie preparatywnej glikolizy cząsteczka glukozy jest dzielona na dwie cząsteczki 3-fosforanu gliceraldehydu (G3P) przy użyciu 2 ATP.
Enzymem odpowiedzialnym za to nacięcie jest aldolaza, która poprzez odwrotną kondensację dzieli cząsteczkę 1, 6-bisfosforanu fruktozy w cząsteczce G3P i cząsteczkę fosforanu dihydroksyacetonu w dwóch, która jest następnie izomeryzowana w celu utworzenia innej cząsteczki G3P
6- Degradacja biomolekuł
Nie tylko glikoliza, ale cała degradacja biomolekuł w reakcjach katabolicznych jest przykładem chemicznej podzielności.
Dzieje się tak dlatego, że zaczynają się od dużych cząsteczek, takich jak węglowodany, kwasy tłuszczowe i białka, w celu wytworzenia mniejszych cząsteczek, takich jak acetyl CoA, który wchodzi w cykl Krebsa, aby wytwarzać energię w postaci ATP.
7- Reakcje spalania
Jest to kolejny przykład chemicznej podzielności, ponieważ złożone cząsteczki, takie jak propan lub butan, reagują z tlenem w celu wytworzenia CO 2 i wody:
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
Degradację biomolekuł można uznać za reakcję spalania, ponieważ produktami końcowymi są CO2 i woda, jednak występują one w wielu etapach z różnymi pośrednikami.
8- Wirowanie krwi
Oddzielenie różnych składników krwi jest przykładem podzielności. Mimo że jest to proces fizyczny, uważam ten przykład za interesujący, ponieważ przez odwirowanie składniki są oddzielone różnicą gęstości.
Gęstsze składniki, surowica z czerwonymi krwinkami, pozostaną na dnie probówki wirówkowej, podczas gdy mniej gęste, osocze, pozostaną na górze.
Bufor 9-wodorowęglanowy
Wodorowęglan sodu, HCO 3 - jest głównym sposobem transportu CO 2 w produkcie przemiany materii.
Związek ten reaguje z protonem ośrodka w celu wytworzenia kwasu węglowego, który następnie dzieli się na CO2 i wodę:
HCO3 - + H + DH 2 CO 3 D CO 2 + H2O
Ponieważ reakcje są odwracalne, jest to sposób dla organizmu, poprzez oddychanie, na kontrolowanie fizjologicznego pH, aby uniknąć procesów zasadowicy lub kwasicy.
10- Podział atomu lub rozszczepienie jądrowe
W przypadku rozbicia masywnego rdzenia (takiego jak uran-235) (rozcięcia) spowoduje to uzyskanie energii netto.
Dzieje się tak, ponieważ suma mas fragmentów będzie mniejsza niż masa rdzenia uranu (Nuclear Fission, SF).
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 nastąpi zmniejszenie masy w forma energii według równania Einsteina.
W przypadku pierwiastków lżejszych niż żelazo, fuzja wytworzy energię. Koncepcja ta doprowadziła do powstania bomby atomowej i energii jądrowej (AJ Software & Multimedia, 2015).
