- Původ a pojem chemické dělitelnosti
- 10 příkladů chemické dělitelnosti
- 1 - Rozpusťte sůl ve vodě
- 2- Oxidace kovů v kyselém prostředí
- 3 - Hydrolýza esterů
- 4- Eliminační reakce
- 5. Enzymatická reakce aldolázy
- 6- Degradace biomolekul
- 7- Spalovací reakce
- 8. Odstředění krve
- 9 - hydrogenuhličitanový pufr
- 10- Dělení atomu nebo jaderného štěpení
- Reference
Můžeme definovat dělitelnost v chemii jako vlastnost hmoty, která umožňuje oddělit se na menší porce. Abychom pochopili tento koncept, můžeme uvést příklad.
Pokud vezmeme bochník chleba a rozkrojíme ho na polovinu, dostaneme se někdy k základnímu bloku hmoty, který nelze dále rozdělit? Tato otázka byla na mysli vědců a filozofů po tisíce let.
Původ a pojem chemické dělitelnosti
Po dlouhou dobu se debatovalo o tom, zda je hmota tvořena částicemi (co dnes známe jako atomy), nicméně obecnou myšlenkou bylo, že hmota je kontinuum, které lze rozdělit.
Tento obecný koncept učinil brilantní vědce jako James Clerk Maxwell (z Maxwellových rovnic) a Ludwing Boltzman (z Boltzmanovy distribuce) obětí zesměšňování, která vedla bývalého k šílenství a druhý k sebevraždě.
V 5. století před naším letopočtem použil řecký filozof Leucippus a jeho žák Demokritus slovo atomy k označení nejmenšího jednotlivého kusu hmoty a navrhli, aby svět sestával z ničeho jiného než z pohybujících se atomů.
Tato časná atomová teorie se lišila od pozdějších verzí v tom, že zahrnovala myšlenku lidské duše složené z rafinovanějšího typu atomu distribuovaného v těle.
Atomová teorie upadla ve středověku do úpadku, ale byla obnovena na začátku vědecké revoluce v 17. století.
Například Isaac Newton věřil, že hmota se skládá z „pevných, masivních, tvrdých, neproniknutelných a mobilních částic“.
Dělitelnost může nastat různými metodami, nejběžnější je dělitelnost fyzikálními metodami, například sekáním jablka nožem.
K dělitelnosti však může dojít i chemickými metodami, kdy by se hmota rozdělila na molekuly nebo atomy.
10 příkladů chemické dělitelnosti
1 - Rozpusťte sůl ve vodě
Když je sůl, například chlorid sodný, rozpuštěna ve vodě, dochází k solvatačnímu fenoménu, kde jsou přerušeny iontové vazby soli:
NaCl → Na + + Cl -
Rozpuštěním pouze jednoho zrnka soli ve vodě se rozdělí na miliardy sodných a chloridových iontů v roztoku.
Obrázek 1: rozpuštění soli ve vodě.
2- Oxidace kovů v kyselém prostředí
Všechny kovy, například hořčík nebo zinek, reagují s kyselinami, například zředěnou kyselinou chlorovodíkovou za vzniku vodíkových bublin a bezbarvého roztoku chloridu kovu.
Mg + HCl → Mg 2+ + Cl - + H 2
Kyselina oxiduje kov a odděluje kovové vazby za získání iontů v roztoku (BBC, 2014).
3 - Hydrolýza esterů
Hydrolýza je přerušení chemické vazby vodou. Příkladem hydrolýzy je hydrolýza esterů, kde se dělí na dvě molekuly, alkohol a karboxylovou kyselinu.
Obrázek 2: hydrolýza methylacetátu.
4- Eliminační reakce
Eliminační reakce dělá přesně to, co říká: odstraňuje atomy z molekuly. To se provádí za účelem vytvoření dvojné vazby uhlík-uhlík. To lze provést pomocí báze nebo kyseliny.
Může se vyskytnout v jednom společném kroku (k abstrakci protonu na Ca dochází současně se štěpením vazby C-X), nebo ve dvou krocích (ke štěpení vazby C-X dochází nejprve k vytvoření střední karbokace, který je pak „vypnut“ abstrakcí protonu v alfa-uhlíku).
Obrázek 3: eliminační reakce.
5. Enzymatická reakce aldolázy
V přípravné fázi glykolýzy je jedna molekula glukózy rozdělena na dvě molekuly glyceraldehyd 3-fosfátu (G3P) pomocí 2 ATP.
Enzym zodpovědný za tento řez je aldolasa, která se reverzní kondenzací rozdělí na dvě fruktózové 1,6-bisfosfátové molekuly v G3P molekule a dihydroxyaceton fosfátové molekuly, které se později izomerizují za vzniku další molekuly G3P.
Obrázek 4: Aldolázová reakce.
6- Degradace biomolekul
Příkladem chemické dělitelnosti není pouze glykolýza, ale veškerá degradace biomolekul při katabolických reakcích.
Je to proto, že začínají od velkých molekul, jako jsou uhlohydráty, mastné kyseliny a proteiny, a vytvářejí menší molekuly, jako je acetyl CoA, které vstupují do Krebsova cyklu a produkují energii ve formě ATP.
7- Spalovací reakce
Toto je další příklad chemické dělitelnosti od komplexní molekuly, jako je například propan nebo butan reagují s kyslíkem za vzniku kysličníku uhelnatého 2 a vodu:
C 3 H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O
Degradace biomolekul Dalo by se říci, že je spalovací reakce, protože výsledné produkty jsou CO 2 a vody, avšak tyto se vyskytují v mnoha krocích s různými zprostředkovateli.
8. Odstředění krve
Příkladem dělitelnosti je oddělení různých složek krve. Přestože se jedná o fyzický proces, zdá se mi tento příklad zajímavý, protože složky jsou separovány rozdílem v hustotě odstředěním.
Nejhustší složky, sérum s červenými krvinkami, zůstanou na dně centrifugační zkumavky, zatímco méně husté složky, plazma, zůstanou nahoře.
9 - hydrogenuhličitanový pufr
Hydrogenuhličitan sodný, HCO 3 - je hlavním způsobem přepravy CO 2 v těle v důsledku metabolických degradačních reakcí.
Tato sloučenina reaguje s protonem v médiu za vzniku kyseliny uhličité, která se následně dělí na CO2 a vodu:
HCO 3 - + H + DH 2 CO 3 D CO 2 + H 2 O
Vzhledem k tomu, že reakce jsou reverzibilní, je to způsob, jakým organismus musí prostřednictvím dýchání regulovat fyziologické pH, aby se zabránilo procesům alkalózy nebo acidózy.
10- Dělení atomu nebo jaderného štěpení
V případě, že se rozpadne masivní jádro (například uran-235) (štěpení), bude to mít za následek čistý energetický výnos. Je to proto, že součet hmotností fragmentů bude menší než hmotnost jádra uranu.
V případě, že hmotnost fragmentů je stejná nebo větší než hmotnost železa na vrcholu křivky vazebné energie, jaderné částice budou pevněji vázány než v jádru uranu a toto snížení hmoty nastane v energetická forma podle Einsteinovy rovnice.
Obrázek 5: štěpení uranu 235.
U prvků lehčích než železo bude fúze vytvářet energii. Tento koncept vedl k vytvoření atomové bomby a jaderné energie.
Reference
- Software a multimédia AJ. (2015). Jaderné štěpení: Základy. Obnoveno z atomicarchive.com.
- (2014). Reakce kyselin. Obnoveno z bbc.co.uk.
- Clark, J. (2016, leden). HYDROLYSING ESTERS. Obnoveno z chemguide.co.uk.
- Foist, L. (SF). Eliminační reakce v organické chemii. Obnoveno z Study.com.
- Miller, WA (1867). Základy chemie: Teoretická a praktická část 1. New York: John Wiley a syn.
- Jaderné štěpení. (SF). Obnovené z hyperfyziky.
- Pratt, D. (1997, listopad). Nekonečná dělitelnost hmoty. Obnoveno z davidpratt.info.
- Soderberg, T. (2016, 31. května). Eliminace pomocí mechanismů E1 a E2. Obnoveno z chem.libretext.