Kemisk svårighetsgrad: Begrepp och exempel
Vi kan definiera delbarhet i kemi som en egenskap av materia som gör att den kan separeras i mindre delar (Miller, 1867).
För att förstå konceptet kan vi ge ett exempel. Om vi tar en brödbröd och skär den i halv om och om igen, kommer vi någonsin att komma till ett grundläggande ämnesblock som inte kan delas upp längre? Denna fråga har varit närvarande i forskarna och filosofernas tankar i tusentals år.
Ursprung och koncept för kemisk delbarhet
Under lång tid diskuterades huruvida materia bestod av partiklar (vad vi nu vet som atomer), men den allmänna tanken var att materia var ett kontinuum som kunde delas upp.
Detta generaliserade koncept gjorde briljanta forskare som James Clerk Maxwell (av Maxwells ekvationer) och Ludwing Boltzman (av Boltzmans distribution) faller offer för galenskap och den senare till självmord.
Under det femte århundradet f.Kr. använde den grekiska filosofen Leucippus och hans lärjunge Democritus ordet attomen för att beteckna den minsta enskilda materien och föreslog att världen består av ingenting annat än atomer i rörelse.
Denna tidiga atomteori skilde sig från senare versioner, eftersom den innehöll idén om en mänsklig själ som består av en mer förfinad typ av atom fördelad genom hela kroppen.
Atomteorin föll i nedgången i medeltiden, men återupplivades i början av den vetenskapliga revolutionen i sjuttonhundratalet.
Isaac Newton trodde till exempel att materien bestod av "fasta, massiva, hårda, ogenomträngliga och mobila partiklar."
Delbarheten kan ges genom olika metoder, det vanligaste är delbarheten med fysiska metoder, till exempel att hugga ett äpple med en kniv.
Delbarhet kan emellertid också ske genom kemiska metoder där frågan skulle separeras i molekyler eller atomer.
10 exempel på kemisk delbarhet
1- Upplös salt i vatten
När ett salt är upplöst, till exempel natriumklorid i vatten, uppträder ett solvationsfenomen där saltets jonbindningar bryts upp:
NaCl → Na + + Cl-
Genom att lösa bara ett salt salt i vatten kommer det att separeras i miljarder natrium- och kloridjoner i lösning.
2- Oxidation av metaller i surt medium
Alla metaller, till exempel magnesium eller zink, reagerar med syror, till exempel utspädd saltsyra för att ge vätgasbubblor och en färglös lösning av metallkloriden.
Mg + HCl → Mg2 + + Cl- + H2
Syra oxiderar metallen genom att separera metallbindningarna för att erhålla joner i lösning (BBC, 2014).
3- Hydrolys av estrar
Hydrolys är brytningen av ett kemiskt bindemedel med hjälp av vatten. Ett exempel på hydrolys är hydrolysen av estrar där dessa är uppdelade i två molekyler, en alkohol och en karboxylsyra (Clark, 2016).
4- Elimineringsreaktioner
En elimineringsreaktion gör exakt vad det säger: det tar bort atomer från en molekyl. Detta görs för att skapa en kol-kol-dubbelbindning. Detta kan göras med en bas eller en syra (Foist, SF).
Det kan inträffa i ett enda samordnat steg (protonabstraktionen i Ca som uppträder samtidigt som klyvningen av Cp-X-bindningen) eller i två steg (klyvning av Cp-X-bindningen sker först för att bilda en mellanliggande karbokalisering), som sedan "avstängd" genom protonens abstraktion i alfa-kolet (Soderberg, 2016).
5- Enzymatisk reaktion av aldolas
I den preparativa fasen av glykolys uppdelas en glukosmolekyl i två molekyler glyceraldehyd-3-fosfat (G3P) med användning av 2 ATP.
Det enzym som är ansvarigt för detta snitt är aldolas, som genom en omvänd kondensation delar molekylen av fruktos-1, 6-bisfosfat i en molekyl av G3P och en molekyl av dihydroxiacetonfosfat i två som därefter isomeriseras för att bilda en annan molekyl av G3P.
6- Nedbrytning av biomolekyler
Inte bara glykolys, men all nedbrytning av biomolekyler vid katabolismreaktioner är exempel på kemisk delbarhet.
Detta beror på att de börjar från stora molekyler som kolhydrater, fettsyror och proteiner för att producera mindre molekyler som 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 delbarhet eftersom komplexa molekyler, såsom propan eller butan, reagerar med syre för att producera CO2 och vatten:
C3H8 + 502 → 3CO2 + 4H20
Nedbrytningen av biomolekylerna kunde sägas vara en förbränningsreaktion eftersom de slutliga produkterna är CO2 och vatten, men dessa förekommer i många steg med olika mellanhänder.
8- blodcentrifugering
Separationen av de olika komponenterna i blodet är ett exempel på delbarhet. Trots att det är en fysisk process, finner jag exemplet intressant eftersom komponenterna separeras genom densitetsskillnad genom centrifugering.
De tätare komponenterna, serumet med de röda blodkropparna, kommer att förbli i botten av centrifugröret medan de mindre täta, plasman, kommer att förbli överst.
9-bikarbonatbuffert
Natriumvätekarbonat, HCO 3 - är det främsta sättet att transportera CO 2 i kroppsprodukten av metaboliska nedbrytningsreaktioner.
Denna förening reagerar med en proton av mediet för framställning av kolsyra som sedan delas upp i CO2 och vatten:
HCO3 - + H + DH2C03DCO2 + H20
Eftersom reaktionerna är reversibla, är detta ett sätt för organismen genom respiration att kontrollera det fysiologiska pH-värdet för att undvika alkalos eller acidosprocesser.
10- Uppdelning av atomen eller kärnfission
I händelse av att en massiv kärna (som uran-235) är trasig (fission), kommer det att resultera i ett nettovärdeutbyte.
Detta beror på att summan av massorna i fragmenten kommer att vara mindre än urankärnans massa (Nuclear Fission, SF).
Om massan av fragmenten är lika med eller större än den hos järnet vid toppen av bindningsenergikurvan kommer atompartiklarna att vara tätt bundna än i urankärnan och den massminskning som uppstår i energiformen enligt Einstein-ekvationen.
För element som är lättare än järn kommer fusionen att producera energi. Detta koncept ledde till skapandet av atombomben och kärnkraften (AJ Software & Multimedia, 2015).
