KEMISK OPDELING: KONCEPTER OG EKSEMPLER - KEMI - 2025

Vi kan definere delbarhed i kemi som en egenskab for stof, der giver det mulighed for at opdele i mindre portioner. For at forstå konceptet kan vi give et eksempel.

Hvis vi tager et brød og skærer det i to gange igen og igen, vil vi nogensinde komme til en grundlæggende blok af stof, der ikke kan deles videre? Dette spørgsmål har været i sindet fra forskere og filosofer i tusinder af år.

Oprindelse og begreb om kemisk deling

I lang tid blev det drøftet, om stof var sammensat af partikler (hvad vi i dag kender som atomer), men den generelle idé var, at materie var et kontinuum, der kunne deles.

Dette generelle koncept gjorde strålende forskere som James Clerk Maxwell (af Maxwells ligninger) og Ludwing Boltzman (af Boltzman-distribution) til offer for latterliggørelse, der førte førstnævnte til vanvid og sidstnævnte til selvmord.

I det 5. århundrede f.Kr. brugte den græske filosof Leucippus og hans discipel Democritus ordet atomer til at betegne det mindste individuelle stykke stof og foreslog, at verden kun består af andet end atomer i bevægelse.

Denne tidlige atomteori adskiller sig fra senere versioner, idet den omfattede ideen om en menneskelig sjæl sammensat af en mere raffineret type atom fordelt over hele kroppen.

Atomteorien faldt i middelalderen, men blev genoplivet i begyndelsen af ​​den videnskabelige revolution i det 17. århundrede.

Isaac Newton, for eksempel, mente, at stof bestod af "faste, massive, hårde, uigennemtrængelige og mobile partikler."

Delbarheden kan forekomme ved forskellige metoder, den mest almindelige er delbarheden ved fysiske metoder, for eksempel at hugge et æble med en kniv.

Delbarhed kan imidlertid også forekomme ved kemiske metoder, hvor stof vil blive adskilt i molekyler eller atomer.

10 eksempler på kemisk inddeling

1- Opløs salt i vand

Når et salt, for eksempel natriumchlorid, opløses i vand, opstår der et opløsningsfænomen, hvor saltets ioniske bindinger brydes:

NaCl → Na ⁺ + Cl ^-

Ved at opløse kun et korn salt i vand, separeres det i milliarder af natrium- og chloridioner i opløsning.

Figur 1: opløsning af et salt i vand.

2- Oxidation af metaller i et surt medium

Alle metaller, for eksempel magnesium eller zink, reagerer med syrer, for eksempel fortyndet saltsyre for at give hydrogenbobler og en farveløs opløsning af metalchloridet.

Mg + HCI → mg ²⁺ + Cl ^- + H ₂

Syren oxiderer metallet og separerer de metalliske bindinger for at få ioner i opløsning (BBC, 2014).

3 - Hydrolyse af estere

Hydrolyse er brud på en kemisk binding gennem vand. Et eksempel på hydrolyse er hydrolyse af estere, hvor disse er opdelt i to molekyler, en alkohol og en carboxylsyre.

Figur 2: hydrolyse af methylacetat.

4 - Elimineringsreaktioner

En eliminationsreaktion gør nøjagtigt hvad den siger: den fjerner atomer fra et molekyle. Dette gøres for at skabe en carbon-carbon dobbeltbinding. Dette kan gøres ved hjælp af en base eller en syre.

Det kan forekomme i et enkelt samordnet trin (abstraktionen af ​​proton ind i Ca, der forekommer på samme tid som spaltningen af ​​C-X-bindingen), eller i to trin (spaltning af C-X-bindingen forekommer først for at danne en mellemliggende carbocation, som derefter "slukkes" ved abstraktion af proton i alfa-carbon).

Figur 3: eliminationsreaktioner.

5- Enzymatisk reaktion af aldolase

I den forberedende fase af glycolyse opdeles et glukosemolekyle i to glyceraldehyd 3-phosphat (G3P) molekyler under anvendelse af 2 ATP.

Enzymet, der er ansvarlig for dette snit, er aldolase, der gennem omvendt kondensation opdeler i fructose 1,6-bisphosphatmolekylet i et G3P-molekyle og et dihydroxyacetonphosphatmolekyle, der senere isomeriseres til dannelse af et andet molekyle af G3P.

Figur 4: Aldolase-reaktion.

6- Nedbrydning af biomolekyler

Ikke kun glykolyse, men al nedbrydning af biomolekyler i katabolisme-reaktioner er eksempler på kemisk opdeling.

Dette skyldes, at de starter fra store molekyler som kulhydrater, fedtsyrer og proteiner for at producere mindre molekyler, såsom acetyl CoA, der kommer ind i Krebs-cyklussen for at producere energi i form af ATP.

7- Forbrændingsreaktioner

Dette er et andet eksempel på kemisk opdeling, da komplekse molekyler som propan eller butan reagerer med ilt for at producere CO ₂ og vand:

C ₃ H ₈ + 5O ₂ → 3CO ₂ + 4H ₂ O

Nedbrydningen af ​​biomolekyler kunne siges at være en forbrændingsreaktion, da de endelige produkter er CO ₂ og vand, men disse forekommer i mange trin med forskellige mellemled.

8- Centrifugering af blod

Adskillelsen af ​​de forskellige blodkomponenter er et eksempel på deling. På trods af at være en fysisk proces, forekommer eksemplet mig interessant, da komponenterne adskilles ved forskel i densitet ved centrifugering.

De tætteste komponenter, serumet med de røde blodlegemer, forbliver i bunden af ​​centrifugerøret, mens de mindre tætte komponenter, plasmaet, forbliver øverst.

9- Bicarbonatbuffer

Natriumhydrogencarbonat, HCO ₃ ^- er den vigtigste måde at transportere CO ₂ i kroppen som et resultat af metaboliske nedbrydningsreaktioner.

Denne forbindelse reagerer med en proton i mediet for at producere kolsyre, der derefter opdeles i CO2 og vand:

HCO ₃ ^- + H ⁺ DH ₂ CO ₃ D CO ₂ + H ₂ O

Da reaktionerne er reversible, er dette en måde, som organismen gennem respiration har til at kontrollere den fysiologiske pH for at undgå processer med alkalose eller acidose.

10- Opdeling af atom- eller nuklear fission

I tilfælde af at en massiv kerne (såsom uran-235) nedbrydes (fissioner), vil det resultere i et nettoudkast. Dette skyldes, at summen af ​​masserne af fragmenterne vil være mindre end massen af ​​urankernen.

I tilfælde af, at massen af ​​fragmenterne er lig med eller større end jernmassen på toppen af ​​den bindende energikurve, vil kernepartiklerne være mere tæt bundet end i urankernen, og dette fald i masse forekommer i energiform i henhold til Einsteins ligning.

Figur 5: splitting af uran 235.

For elementer, der er lettere end jern, producerer fusion energi. Dette koncept førte til oprettelsen af ​​atombomben og atomkraften.

Referencer

1. AJ Software & Multimedia. (2015). Nuklear fission: Grundlæggende. Gendannes fra atomicarchive.com.
2. (2014). Reaktioner af syrer. Gendannes fra bbc.co.uk.
3. Clark, J. (2016, januar). HYDROLYSERESTERE. Gendannes fra chemguide.co.uk.
4. Foist, L. (SF). Elimineringsreaktioner i organisk kemi. Gendannes fra study.com.
5. Miller, WA (1867). Elements of Chemistry: Teoretisk og praktisk, del 1. New York: John Wiley og søn.
6. Nuklear fission. (SF). Gendannes fra hyperfysik.
7. Pratt, D. (1997, november). Materiens uendelige splittelse. Gendannes fra davidpratt.info.
8. Soderberg, T. (2016, 31. maj). Eliminering af E1- og E2-mekanismerne. Gendannes fra chem.libretext.