- Poreklo in koncept kemične delljivosti
- 10 primerov kemične delitve
- 1- Sol raztopite v vodi
- 2- Oksidacija kovin v kislem mediju
- 3- Hidroliza estrov
- 4- Izločilne reakcije
- 5- Encimatska reakcija aldolaze
- 6- Razgradnja biomolekul
- 7- reakcije izgorevanja
- 8- Centrifugiranje krvi
- 9- bikarbonatni pufer
- 10 - delitev atoma ali jedrska cepitev
- Reference
Delljivost v kemiji lahko definiramo kot lastnost materije, ki ji omogoča, da se loči na manjše dele. Za razumevanje koncepta lahko damo primer.
Če vzamemo hlebec kruha in ga prerežemo na pol znova in znova, bomo kdaj prišli do temeljnega bloka materije, ki je ni mogoče razdeliti naprej? To vprašanje že tisočletja razmišlja znanstvenike in filozofe.
Poreklo in koncept kemične delljivosti
Dolgo se je razpravljalo, ali je materija sestavljena iz delcev (kar danes poznamo kot atomi), vendar je bila splošna ideja, da je zadeva kontinuum, ki ga je mogoče deliti.
Ta splošni koncept je iz žrtev posmeha naredil briljantne znanstvenike, kot sta James Clerk Maxwell (Maxwell-ove enačbe) in Ludwing Boltzman (iz Boltzmanove distribucije), ki je prvega pripeljal v norost in drugega na samomor.
V 5. stoletju pred našim štetjem sta grški filozof Leucippus in njegov učenec Demokrit uporabila besedo atomi za označevanje najmanjšega posameznega kosa snovi in predlagala, da svet ne sestavlja nič drugega kot atomi v gibanju.
Ta zgodnja atomska teorija se je od poznejših različic razlikovala po tem, da je vključevala idejo o človeški duši, sestavljeni iz bolj rafiniranega tipa atoma, porazdeljenega po telesu.
Atomska teorija je v srednjem veku upadla, vendar je bila oživljena na začetku znanstvene revolucije v 17. stoletju.
Isaac Newton je na primer verjel, da je materija sestavljena iz "trdnih, masivnih, trdih, nepropustnih in mobilnih delcev."
Do delitve lahko pride z različnimi metodami, najpogostejša je ločitev s fizikalnimi metodami, na primer sekanje jabolka z nožem.
Vendar se lahko ločitev pojavi tudi s kemičnimi metodami, pri katerih bi se materija ločila na molekule ali atome.
10 primerov kemične delitve
1- Sol raztopite v vodi
Ko se sol, na primer natrijev klorid, raztopi v vodi, pride do solvatorskega pojava, pri katerem se ionske vezi soli razbijejo:
NaCl → Na + + Cl -
Z raztapljanjem samo enega zrna soli v vodi se bo ločilo na milijarde natrijevih in kloridnih ionov v raztopini.
Slika 1: raztapljanje soli v vodi.
2- Oksidacija kovin v kislem mediju
Vse kovine, na primer magnezij ali cink, reagirajo s kislinami, na primer razredčimo klorovodikovo kislino, da dobimo vodikove mehurčke in brezbarvno raztopino kovinskega klorida.
Mg + HCI → Mg 2+ + Cl - + H 2
Kislina oksidira kovino in loči kovinske vezi, da dobimo ione v raztopini (BBC, 2014).
3- Hidroliza estrov
Hidroliza je pretrganje kemične vezi skozi vodo. Primer hidrolize je hidroliza estrov, kjer jih delimo na dve molekuli, alkohol in karboksilno kislino.
Slika 2: hidroliza metil acetata.
4- Izločilne reakcije
Eliminacijska reakcija naredi natanko tako, kot pravi: odstranjuje atome iz molekule. To se naredi, da se ustvari dvojna vez ogljik-ogljik. To je mogoče storiti z bazo ali kislino.
Pojavi se lahko v enem usklajenem koraku (odvzem protona v Cα se zgodi istočasno kot cepitev vezi Cβ-X) ali v dveh korakih (cepitev vezi Cβ-X se najprej pojavi, da tvori vmesno karbokacijo oz. ki se nato "izklopi" z odvzemom protona v alfa-ogljiku).
Slika 3: Izločitvene reakcije.
5- Encimatska reakcija aldolaze
V pripravljalni fazi glikolize se ena molekula glukoze razdeli na dve molekuli gliceraldehida 3-fosfata (G3P) z uporabo 2 ATP.
Encim, ki je zadolžen za to zarezo, je aldolaza, ki se z reverzno kondenzacijo razdeli na dve molekuli fruktoze 1,6-bisfosfata v molekuli G3P in molekulo dihidroksiaceton-fosfata, ki se kasneje izomerizira, da tvori drugo molekulo G3P.
Slika 4: Aldolazna reakcija.
6- Razgradnja biomolekul
Ne le glikoliza, ampak vsa razgradnja biomolekul v reakcijah katabolizma so primeri kemične delitve.
To je zato, ker izhajajo iz velikih molekul, kot so ogljikovi hidrati, maščobne kisline in beljakovine, da nastajajo manjše molekule, kot je acetil CoA, ki vstopi v Krebsov cikel, da proizvede energijo v obliki ATP.
7- reakcije izgorevanja
To je še en primer kemične delitve, saj kompleksne molekule, kot sta propan ali butan, reagirajo s kisikom, da nastaneta CO 2 in voda:
C 3 H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O
Razpad biomolekul bi lahko rekli zgorevalna reakcija, saj sta končna produkta CO 2 in voda, vendar se v več stopnjah pojavljata z različnimi posredniki.
8- Centrifugiranje krvi
Ločevanje različnih komponent krvi je primer deljivosti. Kljub fizičnemu procesu se mi zdi primer zanimiv, saj se komponente z razliko v gostoti ločijo s centrifugiranjem.
Najgostejše komponente, serum z rdečimi krvnimi celicami, bodo ostale na dnu epruvete za centrifugo, medtem ko bodo manj gosti sestavni deli, plazma, ostali na vrhu.
9- bikarbonatni pufer
Soda bikarbona, HCO 3 - je glavni način prenosa CO 2 v telesu zaradi reakcij razgradnje presnove.
Ta spojina reagira s protonom v mediju, da nastane ogljikova kislina, ki se nato razdeli na CO2 in vodo:
HCO 3 - + H + DH 2 CO 3 D CO 2 + H 2 O
Ker so reakcije reverzibilne, ima organizem s pomočjo dihanja nadzor fiziološkega pH, da se izognemo procesom alkaloze ali acidoze.
10 - delitev atoma ali jedrska cepitev
V primeru, da se masivno jedro (na primer uran-235) razgradi (cepitve), bo to povzročilo neto izkoristek energije. To je zato, ker bo vsota mase drobcev manjša od mase uranovega jedra.
V primeru, da je masa drobcev enaka ali večja od železa na vrhuncu krivulje vezivne energije, bodo jedrski delci tesneje vezani kot v uranovem jedru in to zmanjšanje mase se zgodi v energijska oblika po Einsteinovi enačbi.
Slika 5: cepitev urana 235.
Za elemente, lažje od železa, bo fuzija proizvajala energijo. Ta koncept je privedel do oblikovanja atomske bombe in jedrske energije.
Reference
- AJ Software & Multimedia (2015). Jedrska fisija: osnove. Pridobljeno iz atomicarchive.com.
- (2014). Reakcije kislin. Pridobljeno iz bbc.co.uk.
- Clark, J. (2016, januar). HIDROLIZIRANJE ESTERJEV. Pridobljeno iz strani chemguide.co.uk.
- Foist, L. (SF). Odstranjevalne reakcije v organski kemiji. Pridobljeno iz spletnega mesta study.com.
- Miller, WA (1867). Elementi kemije: teoretična in praktična, 1. del. New York: John Wiley in sin.
- Jedrska fisija. (SF). Pozdravljeni od hiperfizike.
- Pratt, D. (1997, november). Neskončna delitev materije. Pridobljeno iz portala davidpratt.info.
- Soderberg, T. (2016, 31. maja). Odprava z mehanizmi E1 in E2. Pridobljeno iz chem.libretext.