- Originea și conceptul divizibilității chimice
- 10 exemple de divizibilitate chimică
- 1- Se dizolvă sarea în apă
- 2- Oxidarea metalelor într-un mediu acid
- 3- Hidroliza esterilor
- 4- Reacții de eliminare
- 5- Reacția enzimatică a aldolazei
- 6- Degradarea biomoleculelor
- 7- Reacții de ardere
- 8- Centrifugarea sângelui
- 9- Tampon bicarbonat
- 10- Divizarea atomului sau fisiunii nucleare
- Referințe
Putem defini divizibilitatea în chimie ca o proprietate a materiei care îi permite să se separe în porții mai mici. Pentru a înțelege conceptul putem da un exemplu.
Dacă luăm o bucată de pâine și o tăiem în două și mai multe ori, vom ajunge vreodată la un bloc fundamental de materie care nu poate fi împărțit mai departe? Această întrebare este în mintea oamenilor de știință și a filozofilor de mii de ani.
Originea și conceptul divizibilității chimice
Multă vreme s-a dezbătut dacă materia era formată din particule (ceea ce știm astăzi ca atomi), însă ideea generală a fost că materia era un continuum care putea fi împărțit.
Acest concept general a făcut ca oamenii de știință geniali precum James Clerk Maxwell (din ecuațiile lui Maxwell) și Ludwing Boltzman (din distribuția Boltzman) să fie victima ridicolului, care i-a condus pe cei dintâi la nebunie, iar al doilea la sinucidere.
În secolul al V-lea î.Hr., filosoful grec Leucippus și discipolul său Democrit au folosit cuvântul atomi pentru a desemna cea mai mică piesă individuală de materie și au propus că lumea nu constă decât în atomi în mișcare.
Această teorie atomică timpurie a diferit de versiunile ulterioare, prin faptul că a inclus ideea unui suflet uman compus dintr-un tip de rafinament mai rafinat distribuit pe tot corpul.
Teoria atomică a căzut în declin în Evul Mediu, dar a fost reînviată la începutul Revoluției Științifice din secolul al XVII-lea.
Isaac Newton, de exemplu, credea că materia constă din „particule solide, masive, dure, impenetrabile și mobile”.
Divizibilitatea poate apărea prin diferite metode, cea mai frecventă este divizibilitatea prin metode fizice, de exemplu, tocatul unui măr cu un cuțit.
Cu toate acestea, divizibilitatea poate apărea și prin metode chimice în care materia ar fi separată în molecule sau atomi.
10 exemple de divizibilitate chimică
1- Se dizolvă sarea în apă
Când o sare, de exemplu clorura de sodiu, este dizolvată în apă, se produce un fenomen de solvare în care legăturile ionice ale sării sunt rupte:
NaCl → Na + + Cl -
Prin dizolvarea unui singur bob de sare în apă, acesta se va separa în miliarde de ioni de sodiu și clorură în soluție.
Figura 1: dizolvarea unei sări în apă.
2- Oxidarea metalelor într-un mediu acid
Toate metalele, de exemplu magneziu sau zinc, reacționează cu acizii, de exemplu acid clorhidric diluat pentru a da bule de hidrogen și o soluție incoloră de clorură de metal.
Mg + HCl → Mg 2+ + Cl - + H 2
Acidul oxidează metalul, separând legăturile metalice pentru a obține ioni în soluție (BBC, 2014).
3- Hidroliza esterilor
Hidroliza este ruperea unei legături chimice prin apă. Un exemplu de hidroliză este hidroliza esterilor în care aceștia sunt împărțiți în două molecule, un alcool și un acid carboxilic.
Figura 2: hidroliza acetatului de metil.
4- Reacții de eliminare
O reacție de eliminare face exact ceea ce spune: elimină atomii dintr-o moleculă. Acest lucru este realizat pentru a crea o legătură dublă carbon-carbon. Aceasta se poate face folosind o bază sau un acid.
Poate să apară într-o singură etapă concertată (abstractizarea protonului în Cα are loc în același timp cu clivajul legăturii Cβ-X), sau în două etape (scindarea legăturii Cβ-X are loc mai întâi pentru a forma o carbocare intermediară, care este apoi „oprit” prin abstractizarea protonului în alfa-carbon).
Figura 3: reacții de eliminare.
5- Reacția enzimatică a aldolazei
În faza pregătitoare a glicolizei, o moleculă de glucoză este împărțită în două molecule de gliceraldehidă 3-fosfat (G3P) folosind 2 ATP.
Enzima responsabilă de această incizie este aldolaza, care prin condensare inversă împarte în două molecula fructozei 1,6-bisfosfat într-o moleculă G3P și o moleculă de fosfat de dihidroxiacetonă care mai târziu este izomerizată pentru a forma o altă moleculă de G3P.
Figura 4: Reacția de Aldolază.
6- Degradarea biomoleculelor
Nu numai glicoliza, dar toată degradarea biomoleculelor în reacțiile de catabolism sunt exemple de divizibilitate chimică.
Acest lucru se datorează faptului că pornesc de la molecule mari precum carbohidrați, acizi grași și proteine pentru a produce molecule mai mici, cum ar fi acetil CoA, care intră în ciclul Krebs pentru a produce energie sub formă de ATP.
7- Reacții de ardere
Acesta este un alt exemplu de divizibilitate chimică, deoarece molecule complexe precum propanul sau butanul reacționează cu oxigenul pentru a produce CO 2 și apă:
C 3 H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O
Degradarea biomoleculelor s-ar putea spune că este o reacție de ardere, deoarece produsele finale sunt CO 2 și apă, cu toate acestea acestea apar în multe etape cu diferiți intermediari.
8- Centrifugarea sângelui
Separarea diferitelor componente ale sângelui este un exemplu de divizibilitate. În ciuda faptului că este un proces fizic, exemplul mi se pare interesant, deoarece componentele sunt separate prin diferență de densitate prin centrifugare.
Cele mai dense componente, serul cu globulele roșii, vor rămâne în partea de jos a tubului de centrifugă, în timp ce componentele mai puțin dense, plasma, vor rămâne în partea de sus.
9- Tampon bicarbonat
Bicarbonatul de sodiu, HCO 3 - este principalul mod de transportare a CO 2 în organism ca urmare a reacțiilor de degradare metabolică.
Acest compus reacționează cu un proton în mediu pentru a produce acid carbonic care este apoi împărțit în CO2 și apă:
HCO 3 - + H + DH 2 CO 3 D CO 2 + H 2 O
Deoarece reacțiile sunt reversibile, acesta este un mod prin care organismul are, prin respirație, controlul pH-ului fiziologic pentru a evita procesele de alcaloză sau acidoză.
10- Divizarea atomului sau fisiunii nucleare
În cazul în care un nucleu masiv (cum ar fi uraniu-235) se descompune (fisiuni), va rezulta un randament de energie net. Acest lucru se datorează faptului că suma maselor fragmentelor va fi mai mică decât masa nucleului de uraniu.
În cazul în care masa fragmentelor este egală sau mai mare decât cea a fierului în vârful curbei energetice de legare, particulele nucleare vor fi mai strâns legate decât în nucleul de uraniu și această scădere a masei are loc în forma de energie conform ecuației lui Einstein.
Figura 5: fisiunea de uraniu 235.
Pentru elemente mai ușoare decât fierul, fuziunea va produce energie. Acest concept a dus la crearea bombei atomice și a energiei nucleare.
Referințe
- AJ Software & Multimedia. (2015). Fisiunea nucleară: Noțiuni de bază. Recuperat de la atomicarchive.com.
- (2014). Reacțiile acizilor. Recuperat din bbc.co.uk.
- Clark, J. (2016, ianuarie). ESTERE DE HIDROLIZARE. Recuperat din chemguide.co.uk.
- Foist, L. (SF). Reactii de eliminare in chimia organica. Recuperat din studiu.com.
- Miller, WA (1867). Elemente de chimie: teoretice și practice, partea 1. New York: John Wiley și fiul.
- Fisiune nucleara. (SF). Recuperat din hiperfizică.
- Pratt, D. (1997, noiembrie). Divizibilitatea infinită a materiei. Recuperat din davidpratt.info.
- Soderberg, T. (2016, 31 mai). Eliminarea prin mecanismele E1 și E2. Recuperat din chem.libretext.