Έννοιες και παραδείγματα χημικής διαχωρισμού

Μπορούμε να καθορίσουμε το διαχωρισμός στη χημεία ως ιδιότητα της ύλης που της επιτρέπει να χωριστεί σε μικρότερες μερίδες (Miller, 1867). 

Για να κατανοήσουμε την έννοια μπορούμε να δώσουμε ένα παράδειγμα. Αν πάρουμε ένα καρβέλι ψωμί και κομμένα στη μέση ξανά και ξανά, έχετε φτάσει ποτέ ένα θεμελιώδες δομικό στοιχείο της ύλης που δεν μπορούν να διαιρεθούν πια; Αυτή η ερώτηση βρίσκεται εδώ και χιλιάδες χρόνια στο μυαλό των επιστημόνων και των φιλοσόφων.

Προέλευση και έννοια της χημικής διαίρεσης

Για το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα συζήτησαν το κατά πόσον το υλικό αποτελείται από σωματίδια (τα οποία γνωρίζουμε τώρα ως άτομα), ωστόσο, η γενική ιδέα ήταν ότι το υποκείμενο ήταν ένα συνεχές μπορούσε να διαιρεθεί.

Αυτή η γενικευμένη αντίληψη έγινε θύμα κοροϊδίας λαμπροί επιστήμονες όπως ο James Clerk Maxwell (εξισώσεις του Maxwell) και Ludwig Boltzmann (κατανομή Boltzmann) σύρθηκε το πρώτο πράγμα που πρέπει να τρέλα και η δεύτερη στην αυτοκτονία.

Στο π.Χ. V αιώνα, ο Έλληνας φιλόσοφος Λεύκιππος και ο μαθητής Δημοκρίτειο άτομα λόγο του χρησιμοποιείται για να ορίσει το μικρότερο ατομικό κομμάτι της ύλης και πρότεινε ότι ο κόσμος δεν αποτελείται από περισσότερα από ό, τι κινείται άτομα.

Αυτή η πρώιμη ατομική θεωρία διαφέρει από νεότερες εκδόσεις, επειδή περιλάμβανε την ιδέα της ανθρώπινης ψυχής που αποτελείται από ένα πιο εκλεπτυσμένο είδος του ατόμου που διανέμονται σε όλο το σώμα.

Η ατομική θεωρία έπεσε στην πτώση του Μεσαίωνα, αλλά αναβίωσε στην αρχή της επιστημονικής επανάστασης του δέκατου έβδομου αιώνα.

Ο Isaac Newton, για παράδειγμα, πίστευε ότι η ύλη αποτελείται από "στερεά, μαζικά, σκληρά, αδιαπέραστα και κινητά σωματίδια".

Η διαίρεση μπορεί να δοθεί με διαφορετικές μεθόδους, η συνηθέστερη είναι η διαίρεση με φυσικές μεθόδους, για παράδειγμα το τεμαχισμό ενός μήλου με ένα μαχαίρι.

Ωστόσο, η διαίρεση μπορεί επίσης να δοθεί με χημικές μεθόδους όπου η ύλη θα χωρίζεται σε μόρια ή άτομα.

10 παραδείγματα χημικής διαιρέσεως

1- Διαλύστε το αλάτι στο νερό

Όταν ένα άλας διαλύεται, για παράδειγμα χλωριούχο νάτριο σε νερό, ένα φαινόμενο όπου λαμβάνει χώρα διαλυτικής διάλειμμα ιοντικό άλας:

NaCl → Na⁺ + Cl^-

Με τη διάλυση μόνο ενός κόκκου αλατιού στο νερό, θα χωριστεί σε δισεκατομμύρια ιόντων νατρίου και χλωρίου σε διάλυμα.

2- Οξείδωση μετάλλων σε όξινο περιβάλλον

Όλα τα μέταλλα, για παράδειγμα μαγνήσιο ή ψευδάργυρο, αντιδρούν με οξέα, για παράδειγμα αραιό υδροχλωρικό οξύ για να δώσουν φυσαλίδες υδρογόνου και ένα άχρωμο διάλυμα χλωριούχου μετάλλου.

Mg + HCl → Mg²⁺ +Cl^- + H₂

Το οξύ οξειδώνει το μέταλλο διαχωρίζοντας τους μεταλλικούς δεσμούς για να ληφθούν ιόντα σε διάλυμα (BBC, 2014).

3- Υδρόλυση εστέρων

Η υδρόλυση είναι η θραύση ενός χημικού δεσμού με νερό. Ένα παράδειγμα είναι η υδρόλυση της εστερικής υδρόλυσης όπου αυτά χωρίζονται σε δύο μόρια, μία αλκοόλη και ένα καρβοξυλικό οξύ (Clark, 2016).

4. Αντιδράσεις εξάλειψης

Μια αντίδραση εξάλειψης κάνει ακριβώς αυτό που λέει: αφαιρεί τα άτομα ενός μορίου. Αυτό γίνεται για να δημιουργηθεί ένας διπλός δεσμός άνθρακα-άνθρακα. Αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας μια βάση ή ένα οξύ (Foist, S.F.).

Μπορεί να εμφανιστεί σε ένα εναρμονισμένες βήμα (αφαίρεση του πρωτονίου σε C.alpha εμφανίζεται ενώ διάσπασης Οβ-Χ δεσμός), ή σε δύο στάδια (διάσπαση της Οβ-Χ δεσμός συμβεί πρώτο να σχηματιστεί ένα ενδιάμεσο καρβοκατιόντος, που στη συνέχεια «απενεργοποιείται» από την αφαίρεση του πρωτονίου στον άλφα-άνθρακα) (Soderberg, 2016).

5- Ενζυματική αντίδραση της αλδαλάσης

Στο προπαρασκευαστικό στάδιο της γλυκόλυσης, ένα μόριο γλυκόζης χωρίζεται σε δύο μόρια γλυκεραλδεΰδης 3-φωσφορικής (G3P) χρησιμοποιώντας 2 ΑΤΡ.

Το ένζυμο που είναι υπεύθυνο για αυτή την τομή αλδολάσης, η οποία μέσω μιας αντίστροφης συμπύκνωσης τέμνει το μόριο του 1,6-διφωσφορικής φρουκτόζης σε ένα μόριο και ένα μόριο φωσφορικού G3P διυδροξυακετόνη το οποίο στη συνέχεια ισομερίζεται να σχηματίσουν ένα άλλο μόριο G3P.

6- Αποικοδόμηση βιομορίων

Όχι μόνο η γλυκόλυση, αλλά κάθε υποβάθμιση βιομορίων σε αντιδράσεις καταβολισμού είναι παραδείγματα χημικής διαιρέσεως.

Αυτό συμβαίνει επειδή βασίζονται σε μεγάλα μόρια όπως υδατάνθρακες, λιπαρά οξέα και πρωτεΐνες για να παραχθούν μικρότερα μόρια όπως ακετύλιο CoA που εισέρχεται στον κύκλο του κιτρικού οξέος για να παραχθεί ενέργεια σε μορφή ΑΤΡ.

7- Αντιδράσεις καύσης

Αυτό είναι ένα άλλο παράδειγμα χημικής διαιρέσεως, καθώς πολύπλοκα μόρια όπως προπάνιο ή βουτάνιο αντιδρούν με οξυγόνο για να παράγουν CO₂ και νερό:

Γ₃H₈ + 5Ο₂ → 3CO₂ + 4Η₂Ο

Η υποβάθμιση των βιομορίων μπορεί να θεωρηθεί ως αντίδραση καύσης αφού τα τελικά προϊόντα είναι CO₂ και το νερό, ωστόσο αυτά δίνονται σε πολλά βήματα με διαφορετικούς μεσάζοντες.

8- Φυγοκέντρηση αίματος

Ο διαχωρισμός των διαφόρων συστατικών του αίματος είναι ένα παράδειγμα διαίρεσης. Παρόλο που είναι μια φυσική διαδικασία, βρίσκω το παράδειγμα ενδιαφέρον επειδή, με φυγοκέντρηση, τα συστατικά διαχωρίζονται από τη διαφορά πυκνότητας.

Πυκνότερο συστατικά, ορού με ερυθρά αιμοσφαίρια παραμένουν στον πυθμένα του σωλήνα φυγοκέντρησης ενώ το λιγότερο πυκνό πλάσμα, παραμένουν στην κορυφή.

9-Διττανθρακικό ρυθμιστικό διάλυμα

Διττανθρακικό νάτριο, HCO₃^- Είναι ο κύριος τρόπος μεταφοράς CO₂ στο προϊόν του σώματος των αντιδράσεων μεταβολικής αποικοδόμησης.

Αυτή η ένωση αντιδρά με ένα πρωτόνιο του μέσου για να παράγει ανθρακικό οξύ το οποίο στη συνέχεια διαιρείται σε CO2 και νερό:

HCO₃^- + H⁺ D H₂CO₃ D CO₂ + H₂Ο

Δεδομένου ότι οι αντιδράσεις είναι αναστρέψιμες, αυτός είναι ένας τρόπος για το σώμα με την αναπνοή, για τον έλεγχο του φυσιολογικό ρΗ για την πρόληψη διεργασίες οξέωση ή αλκάλωση.

10- Διαίρεση του ατόμου ή πυρηνική σχάση

Στην περίπτωση ενός ογκώδους πυρήνα (όπως το ουράνιο-235) (σχάσεις) διαλείμματα, θα οδηγήσει σε μια καθαρή ενεργειακή απόδοση.

Αυτό συμβαίνει επειδή το άθροισμα των μαζών των θραυσμάτων θα είναι μικρότερο από τη μάζα του πυρήνα ουρανίου (Nuclear Fission, S.F.).

Σε περίπτωση που η μάζα θραυσμάτων είναι ίση ή μεγαλύτερη από την σιδήρου στην αιχμή της καμπύλης της ενέργειας πρόσδεσης, πυρηνικά σωματίδια είναι πιο στενά συνδεδεμένες στον πυρήνα του ουρανίου και η μείωση στην μάζα εμφανίζεται σε η ενεργειακή μορφή σύμφωνα με την εξίσωση Einstein.

Για στοιχεία ελαφρύτερα από το σίδηρο, η σύντηξη θα παράγει ενέργεια. Αυτή η έννοια οδήγησε στη δημιουργία της ατομικής βόμβας και της πυρηνικής ενέργειας (AJ Software & Multimedia, 2015).

Αναφορές

1. AJ Λογισμικό & πολυμέσα. (2015). Πυρηνική σχάση: Βασικά. Ανάκτηση από το atomicarchive.com.
2. (2014). Αντιδράσεις οξέων. Ανακτήθηκε από bbc.co.uk.
3. Clark, J. (2016, Ιανουάριος). ΕΣΤΕΡΕΣ ΥΔΡΟΛΥΣΗΣ. Ανακτήθηκε από το chemguide.co.uk.
4. Foist, L. (S.F.). Αντιδράσεις εξάλειψης στην οργανική χημεία. Ανακτήθηκε από study.com.
5. Miller, W. Α. (1867). Στοιχεία Χημείας: Θεωρητικά και Πρακτικά, Μέρος 1. Νέα Υόρκη: John Wiley και γιος.
6. Πυρηνική σχάση. (S.F.). Ανάκτηση από την υπερφυσική.
7. Pratt, D. (1997, Νοέμβριος). Η απεριόριστη διαίρεση της ύλης. Ανάκτηση από το davidpratt.info.
8. Soderberg, Τ. (2016, 31 Μαΐου). Απομάκρυνση από τους μηχανισμούς Ε1 και Ε2. Ανακτήθηκε από το chem.libretext.