- Pôvod a pojem chemickej deliteľnosti
- 10 príkladov chemickej deliteľnosti
- 1. Rozpustite soľ vo vode
- 2 - Oxidácia kovov v kyslom prostredí
- 3 - Hydrolýza esterov
- 4 - Eliminačné reakcie
- 5 - Enzymatická reakcia aldolázy
- 6. Degradácia biomolekúl
- 7- Spaľovacie reakcie
- 8. Odstredenie krvi
- 9- Bikarbonátový pufor
- 10- Delenie atómu alebo jadrového štiepenia
- Referencie
Deliteľnosť v chémii môžeme definovať ako vlastnosť hmoty, ktorá jej umožňuje rozdeliť sa na menšie časti. Aby sme pochopili tento koncept, môžeme uviesť príklad.
Ak vezmeme bochník chleba a pokrájame ho na polovicu, dostaneme sa niekedy k základnému bloku hmoty, ktorý už nie je možné ďalej deliť? Táto otázka sa týka vedcov a filozofov už tisíce rokov.
Pôvod a pojem chemickej deliteľnosti
Po dlhú dobu sa diskutovalo o tom, či je hmota zložená z častíc (čo dnes poznáme ako atómy), všeobecnou myšlienkou však bolo, že hmota je kontinuum, ktoré sa dá rozdeliť.
Tento všeobecný koncept spôsobil, že geniálni vedci ako James Clerk Maxwell (z Maxwellových rovníc) a Ludwing Boltzman (z distribúcie Boltzmana) sa stali obeťou posmechu, ktorý priviedol bývalého k šialenstvu a druhý k samovražde.
V 5. storočí pred Kristom grécky filozof Leucippus a jeho učeník Demokritos použili slovo atómy na označenie najmenšej jednotlivej látky a navrhli, aby svet pozostával iba z pohybujúcich sa atómov.
Táto skorá atómová teória sa líšila od novších verzií v tom, že zahŕňala myšlienku ľudskej duše zloženej z rafinovanejšieho typu atómu distribuovaného v tele.
Atómová teória upadala v stredoveku, ale bola obnovená na začiatku vedeckej revolúcie v 17. storočí.
Napríklad Isaac Newton veril, že hmota pozostávala z „pevných, masívnych, tvrdých, nepreniknuteľných a mobilných častíc“.
Rozdeliteľnosť sa môže vyskytnúť rôznymi metódami, najbežnejšou je deliteľnosť fyzikálnymi metódami, napríklad sekaním jablka nožom.
Rozdeliteľnosť sa však môže vyskytnúť aj chemickými metódami, pri ktorých by sa látka rozdelila na molekuly alebo atómy.
10 príkladov chemickej deliteľnosti
1. Rozpustite soľ vo vode
Keď sa soľ, napríklad chlorid sodný, rozpustí vo vode, vyskytne sa solvatačný fenomén, keď dôjde k prerušeniu iónových väzieb soli:
NaCl → Na + + Cl -
Rozpustením iba jedného zrna soli vo vode sa tento roztok rozdelí na miliardy sodíkových a chloridových iónov v roztoku.
Obrázok 1: rozpustenie soli vo vode.
2 - Oxidácia kovov v kyslom prostredí
Všetky kovy, napríklad horčík alebo zinok, reagujú s kyselinami, napríklad zriedenou kyselinou chlorovodíkovou za vzniku vodíkových bublín a bezfarebného roztoku chloridu kovu.
Mg + HCl → mg 2+ + Cl - + H 2
Kyselina oxiduje kov a separuje kovové väzby, aby sa získali ióny v roztoku (BBC, 2014).
3 - Hydrolýza esterov
Hydrolýza je prerušenie chemickej väzby vodou. Príkladom hydrolýzy je hydrolýza esterov, kde sú rozdelené na dve molekuly, alkohol a karboxylovú kyselinu.
Obrázok 2: hydrolýza metylacetátu.
4 - Eliminačné reakcie
Eliminačná reakcia robí presne to, čo hovorí: odstraňuje atómy z molekuly. Deje sa tak na vytvorenie dvojitej väzby uhlík-uhlík. To sa dá urobiť pomocou bázy alebo kyseliny.
Môže sa vyskytnúť v jednom spoločnom kroku (abstrakcia protónu v Ca nastáva v rovnakom čase ako štiepenie väzby C-X) alebo v dvoch krokoch (odštiepenie väzby C-X nastane najskôr, aby sa vytvorila stredná karbocation, ktorý sa potom "vypne" abstrakciou protónu v alfa-uhlíku).
Obrázok 3: eliminačné reakcie.
5 - Enzymatická reakcia aldolázy
V prípravnej fáze glykolýzy sa jedna molekula glukózy rozdelí na dve molekuly glyceraldehyd 3-fosfátu (G3P) pomocou 2 ATP.
Enzýmom zodpovedným za tento rez je aldoláza, ktorá sa prostredníctvom reverznej kondenzácie delí na dve molekuly fruktózy 1,6-bisfosfátu v molekule G3P a molekuly dihydroxyacetónfosfátu, ktoré sa neskôr izomerizujú za vzniku ďalšej molekuly G3P.
Obrázok 4: Aldolázová reakcia.
6. Degradácia biomolekúl
Príkladom chemickej deliteľnosti nie je iba glykolýza, ale aj všetky degradácie biomolekúl pri katabolických reakciách.
Je to tak preto, že začínajú z veľkých molekúl, ako sú uhľohydráty, mastné kyseliny a proteíny, a vytvárajú menšie molekuly, ako je acetyl CoA, ktoré vstupujú do Krebsovho cyklu a produkujú energiu vo forme ATP.
7- Spaľovacie reakcie
Toto je ďalší príklad chemickej deliteľnosti od komplexné molekuly, ako je napríklad propán alebo bután reagujú s kyslíkom za vzniku kysličníka uhoľnatého 2 a vodu:
C 3 H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O
Degradácia biomolekúl Dalo by sa povedať, že je spaľovací reakcia, pretože výsledné produkty sú CO 2 a vody, ale tieto sa vyskytujú v mnohých krokoch s rôznymi sprostredkovateľmi.
8. Odstredenie krvi
Oddelenie rôznych zložiek krvi je príkladom deliteľnosti. Napriek tomu, že ide o fyzikálny proces, zdá sa mi tento príklad zaujímavý, pretože zložky sú oddelené rozdielom v hustote odstredením.
Najhustejšie zložky, sérum s červenými krvinkami, zostanú na spodku skúmavky odstredivky, zatiaľ čo menej husté zložky, plazma, zostanú na vrchu.
9- Bikarbonátový pufor
Hydrogénuhličitan sodný, HCO 3 - je hlavným spôsobom prepravy CO 2 v tele v dôsledku metabolických degradačných reakcií.
Táto zlúčenina reaguje s protónom v médiu za vzniku kyseliny uhličitej, ktorá sa následne rozdelí na CO2 a vodu:
HCO 3 - + H + DH 2 CO 3 D CO 2 + H 2 O
Pretože reakcie sú reverzibilné, je to spôsob, ako má organizmus prostredníctvom dýchania regulovať fyziologické pH, aby sa zabránilo procesom alkalózy alebo acidózy.
10- Delenie atómu alebo jadrového štiepenia
V prípade, že sa zrúti masívne jadro (napríklad urán-235) (štiepenie), bude to mať za následok čistý energetický výnos. Je to tak preto, že súčet hmotností fragmentov bude menší ako hmotnosť jadra uránu.
V prípade, že hmotnosť fragmentov je rovnaká alebo väčšia ako hmotnosť železa na vrchole krivky väzbovej energie, jadrové častice budú pevnejšie viazané ako v jadre uránu a toto zníženie hmoty nastane v energetická forma podľa Einsteinovej rovnice.
Obrázok 5: štiepenie uránu 235.
Pri prvkoch ľahších ako železo bude fúzia produkovať energiu. Táto koncepcia viedla k vytvoreniu atómovej bomby a jadrovej energie.
Referencie
- Softvér AJ a multimédiá. (2015). Jadrové štiepenie: základy. Obnovené z webu atomicarchive.com.
- (2014). Reakcie kyselín. Získané z bbc.co.uk.
- Clark, J. (2016, január). HYDROLYSINGOVÉ ESTERY. Získané z chemguide.co.uk.
- Foist, L. (SF). Eliminačné reakcie v organickej chémii. Obnovené zo štúdie.com.
- Miller, WA (1867). Základy chémie: Teoretická a praktická, 1. časť. New York: John Wiley a syn.
- Jadrové štiepenie. (SF). Získané z hyperfyziky.
- Pratt, D. (1997, november). Nekonečná deliteľnosť hmoty. Obnovené zo stránky davidpratt.info.
- Soderberg, T. (2016, 31. mája). Eliminácia mechanizmami E1 a E2. Obnovené z chem.libretext.