- Произход и концепция за химическа делимост
- 10 примера за химическо разделяне
- 1- Разтворете солта във вода
- 2- Окисляване на металите в кисела среда
- 3- Хидролиза на естери
- 4- Елиминационни реакции
- 5- Ензимна реакция на алдолаза
- 6- Разграждане на биомолекулите
- 7- реакции на горене
- 8- Центрофугиране на кръв
- 9- Бикарбонатен буфер
- 10 - Разделяне на атома или ядрен делене
- Препратки
Можем да определим делимостта в химията като свойство на материята, което й позволява да се разделя на по-малки порции. За да разберем концепцията можем да дадем пример.
Ако вземем хляб и го нарежем наполовина отново и отново, ще стигнем ли някога до основен блок от материя, който не може да бъде разделен по-нататък? Този въпрос стои на ума на учени и философи от хиляди години.
Произход и концепция за химическа делимост
Дълго време се обсъждаше дали материята е съставена от частици (това, което днес знаем като атоми), но общата идея беше, че материята е континуум, който може да бъде разделен.
Тази обща концепция направи блестящи учени като Джеймс Клерк Максуел (от уравненията на Максуел) и Лудвинг Болцман (от разпределението на Болцман) жертва на подигравки, които доведоха първите до лудост, а вторите до самоубийство.
През V в. Пр. Н. Е. Гръцкият философ Левцип и неговият ученик Демокрит използват думата атоми, за да обозначат най-малкото отделно вещество и предлагат светът да се състои от нищо повече от атоми в движение.
Тази ранна атомна теория се различава от по-късните версии по това, че включва идеята за човешка душа, съставена от по-рафиниран тип атом, разпределен по цялото тяло.
Атомната теория изпада в упадък през Средновековието, но се възражда в началото на Научната революция през 17 век.
Исак Нютон, например, смяташе, че материята се състои от "твърди, масивни, твърди, непроницаеми и подвижни частици".
Разделението може да възникне по различни методи, най-често срещаното е разделянето чрез физически методи, например нарязване на ябълка с нож.
Разделянето обаче може да възникне и чрез химически методи, при които материята ще бъде разделена на молекули или атоми.
10 примера за химическо разделяне
1- Разтворете солта във вода
Когато сол, например натриев хлорид, се разтвори във вода, възниква разтворително явление, при което йонните връзки на солта са прекъснати:
NaCl → Na + + Cl -
Разтваряйки само едно зърно сол във вода, тя ще се раздели на милиарди натриеви и хлоридни йони в разтвор.
Фигура 1: разтваряне на сол във вода.
2- Окисляване на металите в кисела среда
Всички метали, например магнезий или цинк, реагират с киселини, например разредена солна киселина, за да се получат водородни мехурчета и безцветен разтвор на металния хлорид.
Mg + HCl → Mg 2+ + Cl - + Н 2
Киселината окислява метала, отделяйки металните връзки за получаване на йони в разтвор (BBC, 2014).
3- Хидролиза на естери
Хидролизата е разкъсването на химическа връзка чрез вода. Пример за хидролиза е хидролизата на естери, където те са разделени на две молекули, алкохол и карбоксилна киселина.
Фигура 2: хидролиза на метилацетат.
4- Елиминационни реакции
Елиминационната реакция прави точно това, което казва: премахва атомите от молекула. Това се прави, за да се създаде двойна връзка въглерод-въглерод. Това може да стане с помощта на основа или киселина.
Тя може да се случи в един съгласуван етап (абстракцията на протона в Cα, случваща се едновременно с разцепването на връзката Cβ-X), или в два етапа (разцепването на връзката Cβ-X става първо, за да образува междинна карбокация, т.е. която след това се „изключва“ чрез абстракция на протона в алфа-въглерод).
Фигура 3: Елиминационни реакции.
5- Ензимна реакция на алдолаза
В подготвителната фаза на гликолизата една глюкозна молекула се разделя на две молекули глицералдехид 3-фосфат (G3P), използвайки 2 АТФ.
Ензимът, отговарящ за този разрез, е алдолаза, която чрез обратна кондензация се разделя на две молекули фруктоза 1,6-бисфосфат в молекула G3P и молекула на дихидроксиацетон фосфат, която по-късно се изомеризира, за да образува друга молекула от G3P.
Фигура 4: Алдолазна реакция.
6- Разграждане на биомолекулите
Не само гликолизата, но и цялото разграждане на биомолекулите при реакции на катаболизъм са примери за химическо разделяне.
Това е така, защото те започват от големи молекули като въглехидрати, мастни киселини и протеини, за да произвеждат по-малки молекули като ацетил CoA, който влиза в цикъла на Кребс, за да произвежда енергия под формата на АТФ.
7- реакции на горене
Това е друг пример за химическа делимост, тъй като сложни молекули като пропан или бутан реагират с кислород за получаване на CO 2 и вода:
C 3 H 8 + 5О 2 → 3CO 2 + 4Н 2 О
Разграждането на биомолекулите може да се каже, че е реакция на изгаряне, тъй като крайните продукти са CO 2 и вода, но те протичат в много стъпки с различни посредници.
8- Центрофугиране на кръв
Разделянето на различните компоненти на кръвта е пример за разделяне. Въпреки че е физически процес, примерът ми се струва интересен, тъй като компонентите се разделят по разлика в плътността чрез центрофугиране.
Най-плътните компоненти, серумът с червените кръвни клетки, ще останат в долната част на тръбата за центрофуга, докато по-малко плътните компоненти, плазмата, ще останат в горната част.
9- Бикарбонатен буфер
Натриев бикарбонат, HCO 3 - е основният начин за транспортиране на CO 2 в тялото в резултат на метаболитни реакции на разграждане.
Това съединение реагира с протона в средата за получаване на въглеродна киселина, която впоследствие се разделя на CO2 и вода:
HCO 3 - + H + DH 2 CO 3 D CO 2 + H 2 O
Тъй като реакциите са обратими, това е начинът, по който организмът, чрез дишане, да контролира физиологичното pH, за да избегне процеси на алкалоза или ацидоза.
10 - Разделяне на атома или ядрен делене
В случай, че масивно ядро (като уран-235) се разпадне (делене), това ще доведе до нетен енергиен добив. Това е така, защото сумата от масите на фрагментите ще бъде по-малка от масата на урановото ядро.
В случай, че масата на фрагментите е равна или по-голяма от тази на желязото в пика на кривата на свързващата енергия, ядрените частици ще бъдат по-тясно свързани, отколкото в ядрото на уран и това намаляване на масата се случва в енергийна форма според уравнението на Айнщайн.
Фигура 5: делене на уран 235.
За елементи, по-леки от желязото, синтезът ще произведе енергия. Тази концепция доведе до създаването на атомната бомба и ядрената енергия.
Препратки
- AJ Софтуер и мултимедия (2015). Ядрен делене: основи. Възстановена от atomicarchive.com.
- (2014). Реакции на киселини. Възстановен от bbc.co.uk.
- Кларк, Дж. (2016, януари). ХИДРОЛИЗИРАНЕ ЕСТЕРИ. Възстановен от chemguide.co.uk.
- Foist, L. (SF). Елиминационни реакции в органичната химия. Възстановени от study.com.
- Miller, WA (1867). Елементи на химията: теоретична и практическа, част 1. Ню Йорк: Джон Уайли и син.
- Ядрен делене. (SF). Възстановен от хиперфизика.
- Прат, Д. (1997, ноември). Безкрайната делимост на материята. Възстановени от davidpratt.info.
- Содерберг, Т. (2016, 31 май). Елиминиране чрез механизмите E1 и E2. Възстановено от chem.libretext.