Концепции и примери за химическа сепаративност



Можем да определим делимост в химията като свойство на материята, което позволява тя да бъде разделена на по-малки части (Miller, 1867). 

За да разберем концепцията, можем да дадем пример. Ако вземем хляб и го отрежем наполовина отново и отново, ще стигнем ли някога до фундаментален блок от материя, който вече не може да бъде разделен? Този въпрос присъства в съзнанието на учени и философи от хиляди години.

Произход и концепция за химическата делимост

Дълго време се обсъждаше дали материята е съставена от частици (това, което сега знаем като атоми), но общата идея беше, че материята е континуум, който може да се раздели..

Тази обобщена концепция направи брилянтни 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 пети век преди новата ера гръцкият философ Левцип и неговият ученик Демокрит използваха думата атоми за обозначаване на най-малкото отделно парче материя и предложили светът да се състои само от атоми в движение..

Тази ранна атомна теория се различава от по-късните версии, тъй като включва идеята за човешка душа, съставена от по-рафиниран тип атом, разпределен в тялото.

Теорията на атомите се разпада в средните векове, но възражда в началото на научната революция през седемнадесети век.

Исак Нютон например смята, че материята се състои от "твърди, масивни, твърди, непроницаеми и подвижни частици".

Делимостта може да се даде по различни методи, като най-често срещаната е делимостта по физически методи, например нарязване на ябълка с нож.

Въпреки това, делимостта може да се даде и чрез химични методи, където материята ще бъде разделена на молекули или атоми.

10 примера за химическа делимост

1- Разтворете солта във вода

Когато сол се разтваря, например натриев хлорид във вода, се появява феномен на солватиране, където йонните връзки на солта се разрушават:

NaCl → Na+ + Cl-

Чрез разтваряне само на едно зърно от сол във вода, той ще се раздели на милиарди натриеви и хлорни йони в разтвор.

2 - Окисляване на метали в кисела среда

Всички метали, например магнезий или цинк, реагират с киселини, например разредена солна киселина, за да се получат мехурчета от водород и безцветен разтвор на металния хлорид..

Mg + HCl → Mg2+ +Cl- + Н2

Киселината окислява метала чрез отделяне на металните връзки за получаване на йони в разтвора (BBC, 2014).

3 - Хидролиза на естери

Хидролизата е счупване на химическа връзка с вода. Пример за хидролиза е хидролизата на естери, където те се разделят на две молекули, алкохол и карбоксилна киселина (Clark, 2016)..

4- Реакции на елиминиране

Елиминационната реакция прави точно това, което казва: тя премахва атомите на молекулата. Това се прави за създаване на двойна връзка въглерод-въглерод. Това може да бъде направено като се използва основа или киселина (Foist, S.F.).

Тя може да се случи в една единствена, съгласувана стъпка (протонната абстракция в Cα, която се среща едновременно с разцепването на Cβ-X връзката), или в две стъпки (разцепването на Cβ-X връзката става първо, за да образува междинна карбокация), който след това е "изключен" от абстракцията на протона в алфа-въглерода) (Soderberg, 2016).

5 - Ензимна реакция на алдолаза

В подготвителната фаза на гликолизата, молекулата на глюкозата се разделя на две молекули глицералдехид 3-фосфат (G3P), използвайки 2 АТР..

Ензимът, отговорен за този разрез, е алдолаза, която чрез обратна кондензация разделя молекулата на фруктоза 1,6-бисфосфат в молекула G3P и молекула дихидроксиацетон фосфат в две, която впоследствие се изомеризира, за да образува друга молекула от G3P.

6- Разграждане на биомолекули

Не само гликолизата, но и цялата деградация на биомолекулите при катаболитни реакции са примери за химическа делимост.

Това е така, защото те започват от големи молекули като въглехидрати, мастни киселини и протеини, за да произвеждат по-малки молекули като ацетил КоА, 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 СО2 и вода:

C3Н8 + 5О2 → 3CO2 + 4Н2О

Разграждането на биомолекули може да се каже, че е реакция на горене, тъй като крайните продукти са СО2 и вода, но те се дават в много стъпки с различни посредници.

8- Центрофугиране на кръвта

Разделянето на различните компоненти на кръвта е пример за делимост. Въпреки че е физичен процес, намирам този пример за интересен, защото чрез центрофугиране компонентите се разделят с разлика в плътността.

По-плътните компоненти, серумът с червените кръвни клетки, ще останат на дъното на центрофужната тръба, докато по-малко плътните, плазмата ще останат на върха.

9-бикарбонатен буфер

Натриев бикарбонат, HCO3- Това е основният начин за транспортиране на СО2 в организма продукт на метаболитни реакции на разграждане.

Това съединение реагира с протон на средата, за да произведе въглеродна киселина, която след това се разделя на CO2 и вода:

НСО3- + Н+ DH2CO3 D CO2 + Н2О

Тъй като реакциите са обратими, това е начин, чрез който организмът чрез дишане да контролира физиологичното рН, за да се избегнат процесите на алкалоза или ацидоза..

10 - Разделяне на атома или ядрено делене

В случай, че масивна сърцевина (като уран-235) се разпадне (деления), тя ще доведе до нетен енергиен добив.

Това е така, защото сумата на масите на фрагментите ще бъде по-малка от масата на ядрото на урана (Nuclear Fission, S.F.).

В случай, че масата на фрагментите е равна или по-голяма от тази на желязото в пика на кривата на енергията на свързване, ядрените частици ще бъдат по-плътно свързани, отколкото в ядрото на урана и че намаляването на масата настъпва в енергийната форма съгласно уравнението на Айнщайн.

За елементите, по-леки от желязото, синтезът ще произведе енергия. Тази концепция доведе до създаването на атомна бомба и ядрена енергия (AJ Software & Multimedia, 2015).

препратки

  1. AJ Софтуер и мултимедия. (2015). Ядрено делене: Основи. Възстановен от atomicarchive.com.
  2. (2014). Реакции на киселини. Изтеглено от bbc.co.uk.
  3. Clark, J. (2016, януари). ХИДРОЛИЗАЙНИ ЕСТЕРИ. Изтеглено от chemguide.co.uk.
  4. Foist, L. (S.F.). Елиминационни реакции в органичната химия. Взето от study.com.
  5. Miller, W.A. (1867). Елементи на химията: теоретична и практическа, част 1. Ню Йорк: Джон Уайли и син.
  6. Ядрено делене. (S.F.). Възстановен от хиперфизиката.
  7. Pratt, D. (1997, ноември). Безкрайната делимост на материята. Възстановен от davidpratt.info.
  8. Soderberg, T. (2016, 31 май). Елиминиране чрез механизмите E1 и E2. Извлечено от химическия текст.