Химическа делимост: концепции и примери
Можем да дефинираме 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 разрязваме 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 (на уравненията на Максуел) и Лудвинг Болцман (на разпределението на Болцман) жертва на лудост, а последната - на самоубийство.
През пети век преди новата ера гръцкият философ Леукип и неговият ученик Демокрит използваха думата атоми, за да обозначат 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-изтънчен вид атом, разпределен в цялото тяло.
Атомната теория 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 чрез физически методи, например рязане на ябълка с нож.
Делимостта обаче може да възникне и чрез химични методи, при които 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, тя 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 + НС1 → Mg2 + + С1 + + Н2
Киселината окислява метала чрез отделяне на металните връзки, за да се получат 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 са разделени на две молекули, алкохол и карбоксилна киселина (Clark, 2016).
4- Реакции на елиминиране
Елиминационната реакция прави точно това, което казва: премахва атомите от молекулата. Това се прави за създаване на двойна връзка въглерод-въглерод. Това може да бъде направено с използване на основа или киселина (Foist, SF).
Той 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), което след това е "изключено" 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 СоА, 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 сложните молекули като пропан или бутан реагират с кислород за получаване на СО 2 и вода:
C3H8 + 5O2 → 3СО2 + 4Н20
Може да се каже, че разграждането на биомолекули е реакция на изгаряне, тъй като крайните продукти са CO 2 и вода, но те се срещат в много етапи 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, HCO 3 - е основният начин за транспортиране на CO 2 в организма на продукта от 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:
HCO3 - + H + DH2CO3DCO2 + H20
Тъй като реакциите са обратими, това е начин организмът, чрез дишане, да контролира физиологичното рН, за да избегне процесите на алкалоза или ацидоза.
10 - Разделяне на атома или ядрено делене
В случай, че се счупи масивна сърцевина (като уран-235), тя ще доведе до нетен енергиен добив.
Това е така, защото сумата от масите на фрагментите ще бъде по-малка от масата на урановото ядро (Nuclear Fission, SF).
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 атомната бомба и ядрената енергия (AJ Software & Multimedia, 2015).
