KEMISK DELBARHET: BEGREPP OCH EXEMPEL - KEMI - 2025

Vi kan definiera delbarhet i kemi som en egenskap av materia som gör att den kan delas upp i mindre delar. För att förstå konceptet kan vi ge ett exempel.

Om vi ​​tar ett bröd och skar det i halva om och om igen, kommer vi någonsin att komma till ett grundläggande materialblock som inte kan delas vidare? Denna fråga har varit i hjärnan av forskare och filosofer i tusentals år.

Ursprung och begrepp om kemisk delning

Under lång tid diskuterades om materien bestod av partiklar (vad vi idag känner till som atomer), men den allmänna tanken var att materien var ett kontinuum som kunde delas.

Detta allmänna koncept gjorde lysande forskare som James Clerk Maxwell (av Maxwells ekvationer) och Ludwing Boltzman (av Boltzman-distributionen) till offer för förlöjligande, som drev den förra till galenskap och den senare till självmord.

Under 500-talet f.Kr. använde den grekiska filosofen Leucippus och hans lärjunge Democritus ordet atomer för att beteckna det minsta individuella ämnet och föreslog att världen består av bara mer än atomer i rörelse.

Denna tidiga atomteori skilde sig från senare versioner genom att den inkluderade idén om en mänsklig själ sammansatt av en mer förfinad typ av atom distribuerad över kroppen.

Atomteorin sjönk under medeltiden, men återupplivades i början av den vetenskapliga revolutionen på 1600-talet.

Isaac Newton, till exempel, trodde att materien bestod av "fasta, massiva, hårda, ogenomträngliga och mobila partiklar."

Delbarheten kan uppstå genom olika metoder, det vanligaste är delbarheten med fysiska metoder, till exempel hugga ett äpple med en kniv.

Delbarhet kan emellertid också uppstå genom kemiska metoder där material skulle separeras i molekyler eller atomer.

10 exempel på kemisk delning

1- Lös upp salt i vatten

När ett salt, till exempel natriumklorid, löses i vatten, uppstår ett solvatiseringsfenomen där saltets joniska bindningar bryts:

NaCl → Na ⁺ + Cl ^-

Genom att lösa upp bara ett saltkorn i vatten kommer det att delas upp i miljarder natrium- och kloridjoner i lösning.

Bild 1: upplösning av ett salt i vatten.

2- Oxidation av metaller i ett surt medium

Alla metaller, till exempel magnesium eller zink, reagerar med syror, till exempel utspädd saltsyra för att ge vätebubblor och en färglös lösning av metallkloriden.

Mg + HCl → mg ²⁺ + Cl ^- + H ₂

Syran oxiderar metallen och separerar metallbindningarna för att erhålla joner i lösning (BBC, 2014).

3 - Hydrolys av estrar

Hydrolys är en brytning av en kemisk bindning genom vatten. Ett exempel på hydrolys är hydrolys av estrar där dessa är uppdelade i två molekyler, en alkohol och en karboxylsyra.

Figur 2: hydrolys av metylacetat.

4 - Elimineringsreaktioner

En eliminationsreaktion gör exakt vad den säger: den tar bort atomer från en molekyl. Detta görs för att skapa en kol-kol-dubbelbindning. Detta kan göras med en bas eller en syra.

Det kan inträffa i ett enda samordnat steg (abstraktionen av proton i Ca uppträder samtidigt som klyvningen av Cp-X-bindningen), eller i två steg (klyvning av Cp-X-bindningen inträffar först för att bilda en mellanliggande karbocation, vilket sedan "stängs av" genom abstraktionen av proton i alfa-kol).

Bild 3: eliminationsreaktioner.

5- Enzymatisk reaktion av aldolas

I den förberedande fasen av glykolys delas en glukosmolekyl upp i två glyceraldehyd 3-fosfat (G3P) molekyler med användning av 2 ATP.

Enzymet som ansvarar för detta snitt är aldolas, som genom omvänd kondensation delar upp i två fruktos 1,6-bisfosfatmolekylen i en G3P-molekyl och en dihydroxyacetonfosfatmolekyl som senare isomeriseras för att bilda en annan molekyl av G3P.

Figur 4: Aldolasreaktion.

6- Nedbrytning av biomolekyler

Inte bara glykolys, utan all nedbrytning av biomolekyler vid katabolismreaktioner är exempel på kemisk delning.

Detta beror på att de börjar från stora molekyler som kolhydrater, fettsyror och proteiner för att producera mindre molekyler såsom acetyl CoA som kommer in i Krebs-cykeln för att producera energi i form av ATP.

7- Förbränningsreaktioner

Detta är ett annat exempel på kemisk fördelning eftersom komplexa molekyler som propan eller butan reagerar med syre för att producera CO ₂ och vatten:

C ₃ H ₈ + 5O ₂ → 3CO ₂ + 4H ₂ O

Nedbrytningen av biomolekyler kan sägas vara en förbränningsreaktion eftersom de slutliga produkterna är CO ₂ och vatten, men dessa förekommer i många steg med olika mellanprodukter.

8- Centrifugering av blod

Separationen av de olika blodkomponenterna är ett exempel på delbarhet. Trots att det är en fysisk process verkar exemplet intressant för mig eftersom komponenterna separeras med skillnad i densitet genom centrifugering.

De tätaste komponenterna, serumet med de röda blodkropparna, kommer att förbli i botten av centrifugröret medan de mindre täta komponenterna, plasma, kommer att förbli överst.

9- Bikarbonatbuffert

Natriumbikarbonat, HCO ₃ ^- är det huvudsakliga sättet för CO ₂ -transport i kroppen som ett resultat av metaboliska nedbrytningsreaktioner.

Denna förening reagerar med en proton i mediet för att producera kolsyra som sedan delas upp i CO2 och vatten:

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

Eftersom reaktionerna är reversibla är detta ett sätt som organismen har genom andning att kontrollera det fysiologiska pH för att undvika processer av alkalos eller acidos.

10- Uppdelning av atom eller kärnklyvning

I händelse av att en massiv kärna (till exempel uran-235) bryts ned (fissioner) kommer det att resultera i ett nettoutbyte. Detta beror på att summan av fragmentenas massor kommer att vara mindre än urankärnans massa.

I händelse av att massan hos fragmenten är lika med eller större än järnmassan vid toppen av bindningsenergikurvan kommer kärnpartiklarna att vara närmare bundna än i urankärnan och denna minskning av massan inträffar i energiform enligt Einsteins ekvation.

Bild 5: klyvning av uran 235.

För element som är lättare än järn kommer fusion att producera energi. Detta koncept ledde till skapandet av atombomben och kärnkraften.

referenser

1. AJ Software & Multimedia. (2015). Kärnklyvning: Grunder. Återställs från atomicarchive.com.
2. (2014). Reaktioner av syror. Återställdes från bbc.co.uk.
3. Clark, J. (2016, januari). HYDROLYSERARE. Återställs från chemguide.co.uk.
4. Foist, L. (SF). Elimineringsreaktioner inom organisk kemi. Återställs från study.com.
5. Miller, WA (1867). Elements of Chemistry: Theoretical and Practical, Del 1. New York: John Wiley och son.
6. Kärnfission. (SF). Återställdes från hyperfysik.
7. Pratt, D. (1997, november). Matens oändliga delbarhet. Återställs från davidpratt.info.
8. Soderberg, T. (2016, 31 maj). Eliminering med E1- och E2-mekanismerna. Återställs från chem.libretext.