Chemische scheidbaarheidsconcepten en voorbeelden

We kunnen de definiëren deelbaarheid in de chemie als een eigenschap van materie die het mogelijk maakt om het in kleinere porties te scheiden (Miller, 1867). 

Om het concept te begrijpen kunnen we een voorbeeld geven. Als we een brood nemen en het steeds opnieuw halveren, komen we ooit bij een fundamenteel blok van materie dat niet meer kan worden verdeeld? Deze vraag is al duizenden jaren aanwezig in de hoofden van wetenschappers en filosofen.

Oorsprong en concept van chemische deelbaarheid

Lange tijd werd gedebatteerd of materie uit deeltjes bestond (wat we nu als atomen kennen), maar het algemene idee was dat materie een continuüm was dat kon worden verdeeld.

Deze algemene begrip werd een slachtoffer van spot briljante wetenschappers als James Clerk Maxwell (Maxwell vergelijkingen) en Ludwig Boltzmann (Boltzmann distributie) sleepte de eerste ding om waanzin en de tweede om zelfmoord.

In de V eeuw voor Christus de Griekse filosoof Leucippus en zijn leerling Democritus atomen woord gebruikt om de kleinste afzonderlijke stuk materie aan en voorgesteld dat de wereld niet uit meer dan bewegende atomen.

Deze vroege atomaire theorie verschilde van latere versies omdat het het idee van een menselijke ziel omvat, samengesteld uit een meer verfijnd type atoom verdeeld door het lichaam.

De atoomtheorie raakte in verval in de Middeleeuwen, maar herleefde aan het begin van de wetenschappelijke revolutie in de zeventiende eeuw.

Isaac Newton geloofde bijvoorbeeld dat materie bestond uit "massieve, massieve, harde, ondoordringbare en mobiele deeltjes".

De deelbaarheid kan worden gegeven door verschillende methoden, de meest voorkomende is de deelbaarheid door fysieke methoden, bijvoorbeeld het hakken van een appel met een mes.

De deelbaarheid kan echter ook worden gegeven door chemische methoden waarbij de materie zou worden gescheiden in moleculen of atomen.

10 voorbeelden van chemische deelbaarheid

1- Los zout in water op

Wanneer een zout wordt opgelost, bijvoorbeeld natriumchloride in water, treedt een solvatatieverschijnsel op wanneer de ionische bindingen van het zout uiteenvallen:

NaCl → Na⁺ + cl^-

Door slechts één korrel zout in water op te lossen, scheidt het zich in miljarden natrium- en chloride-ionen in oplossing.

2- Oxidatie van metalen in zuur medium

Alle metalen, bijvoorbeeld magnesium of zink, reageren met zuren, bijvoorbeeld verdund zoutzuur om waterstofbellen en een kleurloze oplossing van het metaalchloride te geven.

Mg + HCl → Mg²⁺ +cl^- + H₂

Het zuur oxideert het metaal door de metaalbindingen te scheiden om ionen in oplossing te verkrijgen (BBC, 2014).

3 - Hydrolyse van esters

Hydrolyse is het verbreken van een chemische binding door middel van water. Een voorbeeld van hydrolyse is de hydrolyse van esters, waar deze zijn onderverdeeld in twee moleculen, een alcohol en een carbonzuur (Clark, 2016).

4- Eliminatiereacties

Een eliminatiereactie doet precies wat het zegt: het verwijdert de atomen van een molecuul. Dit wordt gedaan om een ​​dubbele koolstof-koolstof binding te creëren. Dit kan worden gedaan met behulp van een base of een zuur (Foist, S.F.).

Het kan op een gecoördineerde stap (onttrekking van het proton bij C.alpha optreedt tijdens klieving Cp-X binding), of in twee stappen (splitsing van de Cp-X binding voorkomt eerste tussenproduct carbocation vormen, die vervolgens "afgeschrikt" door proton abstractie de alfa-koolstof) (Soderberg, 2016).

5- Enzymatische reactie van aldolase

In de preparatieve fase van glycolyse wordt een glucosemolecuul verdeeld in twee moleculen glyceraldehyde 3-fosfaat (G3P) met behulp van 2 ATP.

Het enzym dat verantwoordelijk is voor deze incisie aldolase, die door een omgekeerde condensatie doorsnijdt het molecuul van fructose-1,6-difosfaat in een molecuul en een molecuul van G3P dihydroxyacetonfosfaat dat vervolgens wordt geïsomeriseerd tot een molecuul G3P.

6- Degradatie van biomoleculen

Niet alleen glycolyse, maar ook alle afbraak van biomoleculen in katabolismereacties zijn voorbeelden van chemische deelbaarheid.

Dit komt omdat ze gebaseerd zijn op grote moleculen zoals koolhydraten, vetzuren en eiwitten tot kleinere moleculen zoals acetyl CoA die de citroenzuurcyclus binnengaat om energie in de vorm van ATP te produceren.

7- Verbrandingsreacties

Dit is een ander voorbeeld van de chemische deelbaarheid, omdat complexe moleculen zoals propaan of butaan reageren met zuurstof om CO te produceren₂ en water:

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

De afbraak van biomoleculen zou een verbrandingsreactie kunnen zijn, aangezien de eindproducten CO zijn₂ en water, maar deze worden in veel stappen met verschillende tussenpersonen gegeven.

8 - Bloedcentrifugatie

De scheiding van de verschillende componenten van het bloed is een voorbeeld van deelbaarheid. Ondanks dat het een fysiek proces is, vind ik het voorbeeld interessant omdat, door centrifugatie, de componenten worden gescheiden door densiteitsverschil.

De dichtere componenten, het serum met de rode bloedcellen, blijven op de bodem van de centrifugebuis terwijl de minder dichte, het plasma, bovenaan blijven.

9- Bicarbonaatbuffer

Natriumbicarbonaat, HCO₃^- Het is de belangrijkste manier om CO te transporteren₂ in het lichaamsproduct van metabole afbraakreacties.

Deze verbinding reageert met een proton van het medium om koolzuur te produceren dat vervolgens wordt verdeeld in CO2 en water:

HCO₃^- + H⁺ DH₂CO₃ D CO₂ + H₂O

Omdat de reacties omkeerbaar zijn, is dit een manier waarop het organisme via de ademhaling de fysiologische pH kan regelen om processen van alkalose of acidose te voorkomen.

10- Verdeling van het atoom of kernsplijting

In het geval dat een massieve kern (zoals uranium-235) kapot gaat (splitsingen), zal dit resulteren in een netto energieopbrengst.

Dit komt omdat de som van de massa's van de fragmenten kleiner zal zijn dan de massa van de uraniumkern (Nuclear Fission, S.F.).

Indien de massa van de fragmenten is gelijk aan of groter dan het ijzer in de piek van de curve van bindingsenergie worden kerndeeltjes nauwer verbonden in de kern uranium en afname in massa komt in de vorm van energie volgens Einstein vergelijking.

Voor elementen die lichter zijn dan ijzer, zal fusie energie produceren. Dit concept leidde tot de creatie van de atoombom en nucleaire energie (AJ Software & Multimedia, 2015).

referenties

1. AJ Software en multimedia. (2015). Nucleaire kernsplijting: basisprincipes. Hersteld van atomicarchive.com.
2. (2014). Reacties van zuren. Opgehaald van bbc.co.uk.
3. Clark, J. (2016, januari). HYDROLYSERENDE ESTERS. Opgehaald van chemguide.co.uk.
4. Foist, L. (S.F.). Eliminatie Reacties in organische chemie. Ontvangen van study.com.
5. Miller, W.A. (1867). Elementen van de chemie: theoretisch en praktisch, deel 1. New York: John Wiley en zoon.
6. Kernsplijting. (S.F.). Hersteld van hyperfysica.
7. Pratt, D. (1997, november). De oneindige deelbaarheid van de materie. Hersteld van davidpratt.info.
8. Soderberg, T. (2016, 31 mei). Eliminatie door de E1- en E2-mechanismen. Opgehaald van chem.libretext.