Kjemisk separabilitet: Konsepter og eksempler
Vi kan definere delbarhet i kjemi som en egenskap av materie som gjør at den kan skilles i mindre deler (Miller, 1867).
For å forstå konseptet kan vi gi et eksempel. Hvis vi tar et brød og kutter det halvt igjen og igjen, vil vi noen gang komme til en grunnleggende blokk av materie som ikke kan deles lenger? Dette spørsmålet har vært til stede i vitenskapenes forskere og filosofer i tusenvis av år.
Opprinnelse og konsept av kjemisk delbarhet
I lang tid ble det diskutert om materie bestod av partikler (hva vi nå vet som atomer), men den generelle ideen var at saken var et kontinuum som kunne deles.
Dette generaliserte konseptet gjorde briljante forskere som James Clerk Maxwell (av Maxwells ligninger) og Ludwing Boltzman (av Boltzmans distribusjon) blitt offer for galskap og sistnevnte til selvmord.
I det femte århundre f.Kr. brukte den greske filosofen Leucippus og hans disippel Democritus ordet atomer til å utpeke det minste enkeltstykket og foreslo at verden består av intet annet enn atomer i bevegelse.
Denne tidlige atomteorien skiller seg fra nyere versjoner, siden den inneholdt ideen om en menneskelig sjel bestående av en mer raffinert atomart fordelt over hele kroppen.
Atomteorien falt i nedgang i middelalderen, men gjenopplivet i begynnelsen av den vitenskapelige revolusjonen i det syttende århundre.
Isaac Newton trodde for eksempel at saken besto av "solide, massive, harde, ugjennomtrengelige og mobile partikler."
Delbarheten kan gis ved forskjellige metoder, den vanligste er delbarheten ved fysiske metoder, for eksempel å hugge et eple med en kniv.
Delbarhet kan imidlertid også forekomme ved kjemiske metoder der saken vil bli separert i molekyler eller atomer.
10 eksempler på kjemisk delbarhet
1- Oppløs salt i vann
Når et salt er oppløst, for eksempel natriumklorid i vann, oppstår et oppløsningsfenomen hvor de ioniske bindingene i saltet brytes opp:
NaCl → Na + + Cl-
Ved å oppløse bare ett saltkorn i vann, vil det skille seg inn i milliarder natrium- og kloridioner i oppløsning.
2- Oksidasjon av metaller i surt medium
Alle metaller, for eksempel magnesium eller sink, reagerer med syrer, for eksempel fortynnet saltsyre for å gi hydrogenbobler og en fargeløs oppløsning av metallkloridet.
Mg + HCI → Mg2 + + Cl- + H2
Syren oksiderer metallet ved å separere metallbindingene for å oppnå ioner i oppløsning (BBC, 2014).
3- Hydrolys av estere
Hydrolyse er brudd på en kjemisk binding ved hjelp av vann. Et eksempel på hydrolyse er hydrolysen av estere hvor disse er delt inn i to molekyler, en alkohol og en karboksylsyre (Clark, 2016).
4- Elimineringsreaksjoner
En elimineringsreaksjon gjør akkurat hva det står: det fjerner atomer fra et molekyl. Dette er gjort for å skape et karbon-karbon dobbeltbinding. Dette kan gjøres ved hjelp av en base eller en syre (Foist, SF).
Det kan forekomme i et enkelt samordnet trinn (protonabstraksjonen i Ca forekommer samtidig med spaltningen av Cβ-X-bindingen) eller i to trinn (spaltning av Cβ-X-bindingen skjer først for å danne et mellomliggende karbonoksid), som deretter "slås av" ved abstraksjon av protonen i alfa-karbon) (Soderberg, 2016).
5- Enzymatisk reaksjon av aldolase
I preparatfasen av glykolyse er et glukosemolekyl delt inn i to molekyler glyceraldehyd-3-fosfat (G3P) ved bruk av 2 ATP.
Enzymet som er ansvarlig for denne snittet er aldolase, som via en omvendt kondensasjon deler molekylet fruktose 1, 6-bisfosfat i et molekyl av G3P og et molekyl av dihydroksyacetonfosfat i to som etterfølgende isomeriseres for å danne et annet molekyl av g3p.
6- Nedbrytning av biomolekyler
Ikke bare glykolyse, men all nedbrytning av biomolekyler i katabolismereaksjoner er eksempler på kjemisk delbarhet.
Dette skyldes at de starter fra store molekyler som karbohydrater, fettsyrer og proteiner for å produsere mindre molekyler som acetyl CoA som kommer inn i Krebs syklusen for å produsere energi i form av ATP.
7- Forbrenningsreaksjoner
Dette er et annet eksempel på kjemisk delbarhet siden komplekse molekyler som propan eller butan reagerer med oksygen for å produsere CO 2 og vann:
C3H8 + 502 → 3C02 + 4H20
Nedbrytningen av biomolekyler kan sies å være en forbrenningsreaksjon siden sluttproduktene er CO 2 og vann, men disse forekommer i mange trinn med forskjellige mellomprodukter.
8- Blood-sentrifugering
Separasjonen av de forskjellige komponentene i blodet er et eksempel på delbarhet. Til tross for å være en fysisk prosess, finner jeg eksemplet interessant fordi, ved sentrifugering, skilles komponentene av tetthetsforskjell.
De tettere komponentene, serumet med de røde blodcellene, forblir på bunnen av sentrifugerøret mens de mindre tette, plasmaet, forblir på toppen.
9-bikarbonatbuffer
Natriumbikarbonat, HCO 3 - er den viktigste transportmåten av CO 2 i kroppsproduktet av metabolske nedbrytningsreaksjoner.
Denne forbindelsen reagerer med et proton av mediet for å produsere karbonsyre som deretter deles inn i CO2 og vann:
HCO3 - + H + DH2C03DC02 + H20
Siden reaksjonene er reversible, er dette en måte for organismen, gjennom respirasjon, å kontrollere fysiologisk pH for å unngå alkalos eller acidose-prosesser.
10-Division av atom eller kjernefission
I tilfelle at en massiv kjerne (for eksempel uran-235) er ødelagt (fisjon), vil det resultere i et netto energivirkning.
Dette skyldes at summen av massene av fragmentene vil være mindre enn massen av urankjernen (Nuclear Fission, SF).
I tilfelle at massen av fragmentene er lik eller større enn den for jernet på toppen av bindingsenergikurven, vil de nukleare partiklene være mer tett bundet enn i urankjernen, og at masseduksjonen forekommer i energiformen i henhold til Einstein-ligningen.
For elementer som er lettere enn jern, vil fusjon produsere energi. Dette konseptet førte til etableringen av atombomben og atomkraft (AJ Software & Multimedia, 2015).
