KEMIALLINEN JAKO: KÄSITTEET JA ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Voimme määritellä kemiassa jaettavuuden aineen ominaisuudeksi, joka antaa sen jakaa pienempiin osiin. Käsityksen ymmärtämiseksi voimme antaa esimerkin.

Jos otamme leivän leipää ja leikataan se uudelleen puoliksi ja uudelleen, päästämmeko koskaan perustavanlaatuiseen aineenlohkoon, jota ei voida jakaa edelleen? Tämä kysymys on ollut tutkijoiden ja filosofien mielessä tuhansia vuosia.

Kemiallisen jaettavuuden alkuperä ja käsite

Pitkäksi ajanjaksona keskusteltiin siitä, koostuivatko aine hiukkasista (mitä tunnemme tänään atomina), mutta yleinen ajatus oli, että asia oli jatko, joka voitaisiin jakaa.

Tämä yleinen käsite teki sellaisista loistavista tutkijoista, kuten James Clerk Maxwell (Maxwellin yhtälöistä) ja Ludwing Boltzman (Boltzmanin jakaumasta) pilkauksen uhreiksi, mikä ajoi ensimmäiset hulluuteen ja jälkimmäiset itsemurhaan.

5. vuosisadalla eKr. Kreikkalainen filosofi Leucippus ja hänen opetuslapsensa Democritus käyttivät sanaa atomit osoittaakseen pienimmän yksittäisen aineen kappaleen ja ehdottivat, että maailma koostuu vain liikkeessä olevista atomeista.

Tämä varhainen atomiteoria eroaa myöhemmistä versioista siinä, että se sisälsi ajatuksen ihmisen sielusta, joka koostuu hienostuneemmasta atomin tyypistä koko kehossa.

Atomiteoria laski keskiajalla, mutta elpyi tieteellisen vallankumouksen alussa 1700-luvulla.

Esimerkiksi Isaac Newton uskoi, että aine koostui "kiinteistä, massiivisista, kovista, läpäisemättömistä ja liikkuvista hiukkasista".

Jaettavuus voi tapahtua eri menetelmillä. Yleisin on jako fysikaalisin menetelmin, esimerkiksi hakkailla omena veitsellä.

Jaettavuus voi kuitenkin tapahtua myös kemiallisilla menetelmillä, joissa aine jaettaisiin molekyyleiksi tai atomiksi.

10 esimerkkiä kemiallisesta jakautumisesta

1- Liuota suola veteen

Kun suola, esimerkiksi natriumkloridi, liuotetaan veteen, tapahtuu liukenemisilmiö, jossa suolan ioniset sidokset hajoavat:

NaCl → Na ⁺ + Cl ^-

Liuottamalla vain yksi suolajyvä veteen, se erottuu miljardeiksi natrium- ja kloridi-ioneiksi liuoksessa.

Kuvio 1: suolan liukeneminen veteen.

2 - metallien hapettuminen happamassa väliaineessa

Kaikki metallit, esimerkiksi magnesium tai sinkki, reagoivat happojen kanssa, esimerkiksi laimennetun kloorivetyhapon kanssa, jolloin saadaan vetykuplia ja metallikloridin väritön liuos.

Mg + HCI: → mg ²⁺ + CI ^- + H ₂

Happo hapettaa metallin, joka erottaa metallisidokset, jotta saadaan ioneja liuoksessa (BBC, 2014).

3- Estereiden hydrolyysi

Hydrolyysi on kemiallisen sidoksen katkeaminen veden läpi. Esimerkki hydrolyysistä on estereiden hydrolyysi, jolloin nämä on jaettu kahteen molekyyliin, alkoholiin ja karboksyylihappoon.

Kuvio 2: metyyliasetaatin hydrolyysi.

4- eliminaatioreaktiot

Eliminaatioreaktio tekee juuri sen, mitä sanotaan: se poistaa atomit molekyylistä. Tämä tehdään hiili-hiili-kaksoissidoksen luomiseksi. Tämä voidaan tehdä käyttämällä emästä tai happoa.

Se voi tapahtua yhdessä yhdessä vaiheessa (protonin abstraktio Ca: ksi tapahtuu samanaikaisesti C3-X-sidoksen katkaisun kanssa) tai kahdessa vaiheessa (C3-X-sidoksen pilkkominen tapahtuu ensin, jolloin muodostuu välituotto, joka sitten "sammutetaan" protonin abstraktiolla alfahiilessä).

Kuvio 3: eliminaatioreaktiot.

5- Aldolaasin entsymaattinen reaktio

Glykolyysin preparatiivisessa vaiheessa yksi glukoosimolekyyli jaetaan kahteen glyseraldehydi-3-fosfaatti (G3P) -molekyyliin käyttämällä 2 ATP: tä.

Tästä viillosta vastaava entsyymi on aldolaasi, joka käänteisen kondensaation kautta jakaa kahteen fruktoosi-1,6-bisfosfaattimolekyylin G3P-molekyyliin ja dihydroksiasetonifosfaattimolekyylin, joka myöhemmin isomeroituu muodostamaan toisen molekyylin G3P.

Kuvio 4: Aldolaasireaktio.

6- Biomolekyylien hajoaminen

Ei vain glykolyysi, vaan kaikki biomolekyylien hajoaminen katabolismireaktioissa ovat esimerkkejä kemiallisesta jakautumisesta.

Tämä johtuu siitä, että ne alkavat suurista molekyyleistä, kuten hiilihydraateista, rasvahapoista ja proteiineista, tuottaa pienempiä molekyylejä, kuten asetyyli-CoA: ta, joka tulee Krebs-sykliin tuottamaan energiaa ATP: n muodossa.

7- palamisreaktiot

Tämä on toinen esimerkki kemiallisella jaettavuus koska monimutkaisia molekyylejä, kuten propaania tai butaania reagoivat hapen kanssa tuottaa CO ₂ ja vesi:

C ₃ H ₈ + 5O ₂ → 3CO ₂ + 4H ₂ O

Hajoamista biomolekyylien voidaan sanoa olevan palamisreaktio, koska lopulliset tuotteet ovat CO ₂ ja vesi, mutta nämä esiintyy monia vaiheita eri välittäjien.

8- Veren sentrifugointi

Veren eri komponenttien erottaminen on esimerkki jakautumisesta. Fysikaalisesta prosessista huolimatta esimerkki vaikuttaa mielenkiintoiselta, koska komponentit erotetaan tiheyserolla sentrifugoimalla.

Tiheimmät komponentit, seerumi, jossa on punasoluja, jäävät sentrifugiputken alaosaan, kun taas vähemmän tiheät komponentit, plasma, jäävät yläosaan.

9 - bikarbonaattipuskuri

Natriumbikarbonaatilla, HCO ₃ ^- on tärkein tapa kuljettaa CO ₂ kehon seurauksena metabolisen hajoamisen reaktioita.

Tämä yhdiste reagoi väliaineessa olevan protonin kanssa hiilihapon tuottamiseksi, joka jaetaan myöhemmin CO2: ksi ja veteen:

HCO ₃ ^- + H ⁺ DH ₂ CO ₃ D CO ₂ + H ₂ O

Koska reaktiot ovat palautuvia, tämä on tapa, jolla organismilla on hengityksen avulla mahdollista kontrolloida fysiologista pH: ta alkaloosin tai asidoosin välttämiseksi.

10- atomin jako tai ydinfissio

Jos massiivinen ydin (kuten uraani-235) hajoaa (halkeamia), se johtaa nettoenergian saantoon. Tämä johtuu siitä, että fragmenttien massojen summa on pienempi kuin uraanisydämen massa.

Siinä tapauksessa, että fragmenttien massa on yhtä suuri tai suurempi kuin raudan sitoutumisenergian käyrän huipussa, ydinpartikkelit sitoutuvat tiiviimmin kuin uraanin ytimessä ja tämä massan lasku tapahtuu energiamuoto Einsteinin yhtälön mukaan.

Kuvio 5: uraani 235: n hajoaminen.

Rautaa kevyemmille elementeille fuusio tuottaa energiaa. Tämä käsite johti atomipommin ja ydinvoiman luomiseen.

Viitteet

1. AJ-ohjelmisto ja multimedia. (2015). Ydinfissio: Perusteet. Palautettu osoitteesta atomicarchive.com.
2. (2014). Happojen reaktiot. Palautettu bbc.co.uk.
3. Clark, J. (2016, tammikuu). HYDROLYSOIVAT ESTERIT. Palautettu kemguide.co.uk.
4. Foist, L. (SF). Orgaanisen kemian eliminaatioreaktiot. Palautettu tutkimuksesta.com.
5. Miller, WA (1867). Kemia: Teoreettinen ja käytännöllinen, osa 1. New York: John Wiley ja poika.
6. Ydinfissio. (SF). Toipunut hyperfysiikasta.
7. Pratt, D. (1997, marraskuu). Aineen rajaton jako. Palautettu davidpratt.info -sivustolta.
8. Soderberg, T. (2016, 31. toukokuuta). Eliminointi E1- ja E2-mekanismeilla. Palautettu kem.libretextistä.