Kemiska svårighetsbegrepp och exempel
Vi kan definiera delbarhet i kemi som en egenskap av materia som gör att den kan separeras i mindre delar (Miller, 1867).
För att förstå konceptet kan vi ge ett exempel. Om vi tar en brödbröd och skär den i halv om och om igen, kommer vi någonsin att komma till ett grundläggande ämnesblock som inte kan delas upp längre? Denna fråga har varit närvarande i forskarna och filosofernas tankar i tusentals år.
Ursprung och koncept för kemisk delbarhet
Under lång tid diskuterades huruvida materia bestod av partiklar (vad vi nu vet som atomer), men den allmänna tanken var att materia var ett kontinuum som kunde delas.
Detta generaliserade koncept blev ett offer för hån briljanta vetenskapsmän som James Clerk Maxwell (Maxwells ekvationer) och Ludwig Boltzmann (Boltzmann distribution) släpade första till vansinne och den andra till självmord.
I V-talet f Kr, den grekiske filosofen Leucippus och hans elev Democritus atomer ord som används för att beteckna den minsta enskilda bit av materia och föreslog att världen inte består av mer än att flytta atomer.
Denna tidiga atomteori skilde sig från senare versioner, eftersom den innehöll tanken på en mänsklig själ som består av en mer förfinad typ av atom fördelad genom kroppen.
Atomteorin föll i nedgången i medeltiden, men återupplivades i början av den vetenskapliga revolutionen i sjuttonhundratalet.
Isaac Newton trodde till exempel att materien bestod av "solida, massiva, hårda, ogenomträngliga och mobila partiklar".
Delbarheten kan ges genom olika metoder, den vanligaste är delbarheten med fysiska metoder, till exempel hugga ett äpple med en kniv.
Delbarheten kan emellertid också ges genom kemiska metoder där frågan skulle separeras i molekyler eller atomer.
10 exempel på kemisk delbarhet
1- Upplös salt i vatten
När ett salt är upplöst, till exempel natriumklorid i vatten, uppträder ett solvationsfenomen där saltets jonbindningar bryts upp:
NaCl → Na+ + cl-
Genom att lösa bara ett salt salt i vatten kommer det att separeras i miljarder natrium- och kloridjoner i lösning.
2- Oxidation av metaller i surt medium
Alla metaller, till exempel magnesium eller zink, reagerar med syror, t ex utspädd saltsyra för att ge vätgasbubblor och en färglös lösning av metallkloriden.
Mg + HCl → Mg2+ +cl- + H2
Syran oxiderar metallen genom att separera metallbindningarna för att erhålla ioner i lösning (BBC, 2014).
3- Hydrolys av estrar
Hydrolys är brytningen av ett kemiskt bindemedel med hjälp av vatten. Ett exempel på hydrolys är hydrolysen av estrar där dessa är uppdelade i två molekyler, en alkohol och en karboxylsyra (Clark, 2016).
4- Elimineringsreaktioner
En elimineringsreaktion gör exakt vad det säger: det tar bort atomerna i en molekyl. Detta görs för att skapa en kol-kol-dubbelbindning. Detta kan göras med användning av en bas eller en syra (Foist, S.F.).
Den kan förekomma i ett samordnat steg (abstraktion av protonen vid C.alpha uppstår medan klyvning Cp-X-bindning), eller i två steg (klyvning av Cp-X-bindning som inträffar först för att bilda en intermediär karbokatjon, som sedan "avstängd" genom protonens abstraktion i alfa-kolet (Soderberg, 2016).
5- Enzymatisk reaktion av aldolas
I den preparativa fasen av glykolys uppdelas en glukosmolekyl i två molekyler glyceraldehyd-3-fosfat (G3P) med användning av 2 ATP.
Det enzym som ansvarar för detta snitt är aldolas, som genom en omvänd kondensation bisects molekylen av fruktos 1,6-bisfosfat i en molekyl och en molekyl av G3P dihydroxiacetonfosfat som därefter isomeriseras till att bilda en annan molekyl G3P.
6- Nedbrytning av biomolekyler
Inte bara glykolys, men all nedbrytning av biomolekyler vid katabolismreaktioner är exempel på kemisk delbarhet.
Detta beror på att de är baserade på stora molekyler såsom kolhydrater, fettsyror och proteiner för att producera mindre molekyler såsom acetyl CoA som inträder i citronsyracykeln för att producera energi i form av ATP.
7- Förbränningsreaktioner
Detta är ett annat exempel på kemisk delbarhet eftersom komplexa molekyler, såsom propan eller butan, reagerar med syre för att producera CO2 och vatten:
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
Nedbrytningen av biomolekylerna kunde sägas vara en förbränningsreaktion eftersom de slutliga produkterna är CO2 och vatten, men dessa ges i många steg med olika mellanhänder.
8- blodcentrifugering
Separationen av de olika komponenterna i blodet är ett exempel på delbarhet. Trots att det är en fysisk process, finner jag exemplet intressant eftersom komponenterna separeras genom densitetsskillnad genom centrifugering.
De tätare komponenterna, serumet med de röda blodkropparna, kommer att förbli i botten av centrifugröret medan de mindre täta, plasman, kommer att förbli överst.
9-bikarbonatbuffert
Natriumvätekarbonat, HCO3- Det är det viktigaste sättet att transportera CO2 i kroppsprodukten av metaboliska nedbrytningsreaktioner.
Denna förening reagerar med en proton av mediet för framställning av kolsyra som sedan delas upp i CO2 och vatten:
HCO3- + H+ D H2CO3 D CO2 + H2O
Eftersom reaktionerna är reversibla är detta ett sätt att organismen genom respiration har att kontrollera det fysiologiska pH-värdet för att undvika processer med alkalos eller acidos.
10- Uppdelning av atomen eller kärnfission
I händelse av att en massiv kärna (som uran-235) bryts ner (fission), kommer det att resultera i en nettoeffektavkastning.
Detta beror på att summan av massorna i fragmenten kommer att vara mindre än urankärnans massa (Nuclear Fission, S.F.).
I händelse av att massan av fragment är lika med eller större än järnet i toppen av kurvan av bindningsenergi, är kärnpartiklar närmare knutna i kärnan uranet och minskningen i massa sker i energiformen enligt Einstein-ekvationen.
För element som är lättare än järn kommer fusionen att producera energi. Detta koncept ledde till skapandet av atombomben och kärnkraften (AJ Software & Multimedia, 2015).
referenser
- AJ Programvara och multimedia. (2015). Kärnklyvning: Grunderna. Återställd från atomicarchive.com.
- (2014). Reaktioner av syror. Hämtad från bbc.co.uk.
- Clark, J. (2016, januari). HYDROLYSING ESTERS. Hämtad från chemguide.co.uk.
- Foist, L. (S.F.). Elimineringsreaktioner i organisk kemi. Hämtad från study.com.
- Miller, W. A. (1867). Kemiska element: Teoretiskt och praktiskt, Del 1. New York: John Wiley och son.
- Kärnklyvning. (S.F.). Återställd från hyperfysik.
- Pratt, D. (1997, november). Märkets oändliga uppdelning. Återställd från davidpratt.info.
- Soderberg, T. (2016, 31 maj). Eliminering genom E1- och E2-mekanismerna. Hämtad från kem.libretext.