Concetti ed esempi di separabilità chimica

Possiamo definire il divisibilità in chimica come una proprietà della materia che consente di separarla in porzioni più piccole (Miller, 1867).

Per capire il concetto possiamo dare un esempio. Se prendiamo una pagnotta di pane e la tagliamo a metà ancora e ancora, potremo mai arrivare a un blocco fondamentale di materia che non può più essere diviso? Questa domanda è stata presente nelle menti di scienziati e filosofi per migliaia di anni.

Origine e concetto di divisibilità chimica

Per molto tempo è stato discusso se la materia fosse composta da particelle (ciò che ora conosciamo come atomi), tuttavia, l'idea generale era che la materia fosse un continuum che poteva essere diviso.

Questo concetto è diventato generalizzato vittima di scherno brillanti scienziati come James Clerk Maxwell (equazioni di Maxwell) e Ludwig Boltzmann (distribuzione di Boltzmann) ha trascinato la prima cosa alla follia e la seconda al suicidio.

Nel V secolo aC, il filosofo greco Leucippo e Democrito suo allievo parola atomi usati per designare il più piccolo singolo pezzo di materia e hanno proposto che il mondo non è fatto di più di atomi in movimento.

Questa prima teoria atomica differiva dalle versioni successive poiché includeva l'idea di un'anima umana composta da un tipo di atomo più raffinato distribuito in tutto il corpo.

La teoria atomica cadde in declino nel Medioevo, ma rianimò all'inizio della rivoluzione scientifica nel diciassettesimo secolo.

Isaac Newton, ad esempio, riteneva che la materia consistesse in "particelle solide, massicce, dure, impenetrabili e mobili".

La divisibilità può essere data con metodi diversi, il più comune è la divisibilità per mezzo di metodi fisici, ad esempio tagliando una mela con un coltello.

Tuttavia, la divisibilità può verificarsi anche con metodi chimici in cui la materia sarebbe separata in molecole o atomi.

10 esempi di divisibilità chimica

1- Sciogliere il sale nell'acqua

Quando un sale viene sciolto, ad esempio cloruro di sodio in acqua, si verifica un fenomeno di solvatazione in cui i legami ionici nel sale si rompono:

NaCl → Na⁺ + Cl^-

Sciogliendo un solo granello di sale in acqua, sarà separato in miliardi di ioni sodio e cloruro in soluzione.

2- Ossidazione dei metalli in mezzo acido

Tutti i metalli, ad esempio magnesio o zinco, reagiscono con acidi, ad esempio acido cloridrico diluito per dare bolle di idrogeno e una soluzione incolore del cloruro di metallo.

Mg + HCl → Mg²⁺ + Cl^- + H₂

L'acido ossida il metallo separando i legami metallici per ottenere ioni in soluzione (BBC, 2014).

3- Idrolisi degli esteri

L'idrolisi è la rottura di un legame chimico per mezzo dell'acqua. Un esempio di idrolisi è l'idrolisi degli esteri in cui questi sono divisi in due molecole, un alcol e un acido carbossilico (Clark, 2016).

4- Reazioni di eliminazione

Una reazione di eliminazione fa esattamente quello che dice: rimuove gli atomi da una molecola. Questo è fatto per creare un doppio legame carbonio-carbonio. Questo può essere fatto usando una base o un acido (Foist, S.F.).

Può verificarsi in un passo concertata (astrazione del protone a C.alpha verifica mentre scissione Cβ-X bond), oppure in due fasi (clivaggio del legame Cβ-X che si verifica prima di formare un carbocatione intermedio, che viene poi "disattivato" dall'astrazione del protone nel carbonio alfa) (Soderberg, 2016).

5- Reazione enzimatica di aldolasi

Nella fase preparativa della glicolisi, una molecola di glucosio è divisa in due molecole di gliceraldeide 3-fosfato (G3P) utilizzando 2 ATP.

L'enzima responsabile di questa incisione è aldolasi, che attraverso una condensazione inverso biseca la molecola di fruttosio 1,6-bisfosfato in una molecola e una molecola di G3P diidrossiacetone fosfato che viene successivamente isomerizzato per formare un'altra molecola G3P.

6- Degradazione delle biomolecole

Non solo la glicolisi, ma tutta la degradazione delle biomolecole nelle reazioni di catabolismo sono esempi di divisibilità chimica.

Questo è perché si basano su grandi molecole come carboidrati, acidi grassi e proteine ​​per produrre piccoli come acetil CoA che entra nel ciclo dell'acido citrico per produrre energia in forma di molecole di ATP.

7- Reazioni di combustione

Questo è un altro esempio di divisibilità chimica poiché molecole complesse come il propano o il butano reagiscono con l'ossigeno per produrre CO₂ e acqua:

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

Si potrebbe dire che la degradazione delle biomolecole è una reazione di combustione poiché i prodotti finali sono CO₂ e acqua, tuttavia questi si verificano in molti passaggi con diversi intermediari.

8- Centrifugazione del sangue

La separazione dei diversi componenti del sangue è un esempio di divisibilità.Nonostante sia un processo fisico, trovo l'esempio interessante perché, per centrifugazione, i componenti sono separati dalla differenza di densità.

I componenti più densi, il siero con i globuli rossi, rimarranno sul fondo della provetta da centrifuga, mentre quelli meno densi, il plasma, rimarranno nella parte superiore.

9- Tampone bicarbonato

Bicarbonato di sodio, HCO₃^- È il modo principale di trasportare CO₂ nel prodotto dell'organismo delle reazioni di degradazione metabolica.

Questo composto reagisce con un protone del mezzo per produrre acido carbonico che viene poi suddiviso in CO2 e acqua:

HCO₃^- + H⁺ D H₂CO₃ D CO₂ + H₂O

Poiché le reazioni sono reversibili, questo è un modo per l'organismo, attraverso la respirazione, di controllare il pH fisiologico per evitare processi di alcalosi o acidosi.

10- Divisione dell'atomo o fissione nucleare

Nel caso in cui un nucleo massiccio (come l'uranio-235) sia rotto (fissioni), si otterrà un rendimento energetico netto.

Questo perché la somma delle masse dei frammenti sarà inferiore alla massa del nucleo di uranio (Nuclear Fission, S.F.).

Nel caso in cui la massa dei frammenti sia uguale o maggiore di quella del ferro al picco della curva di energia di legame, le particelle nucleari saranno più strettamente legate rispetto al nucleo di uranio e quella diminuzione di massa si verifica in la forma di energia secondo l'equazione di Einstein.

Per gli elementi più leggeri del ferro, la fusione produrrà energia. Questo concetto ha portato alla creazione della bomba atomica e dell'energia nucleare (AJ Software & Multimedia, 2015).

riferimenti

1. AJ Software e multimedia. (2015). Fissione nucleare: principi fondamentali. Recupero da atomicarchive.com.
2. (2014). Reazioni di acidi Estratto da bbc.co.uk
3. Clark, J. (2016, gennaio). ESTERI IDROLIZZANTI. Estratto da chemguide.co.uk
4. Foist, L. (S.F.). Reazioni di eliminazione nella chimica organica. Estratto da study.com.
5. Miller, W. A. ​​(1867). Elementi di chimica: teorico e pratico, parte 1. New York: John Wiley e il figlio.
6. Fissione nucleare. (S.F.). Recupero dall'iperfisica.
7. Pratt, D. (1997, novembre). L'infinita divisibilità della materia. Estratto da davidpratt.info.
8. Soderberg, T. (2016, 31 maggio). Eliminazione tramite i meccanismi E1 ed E2. Estratto da chem.libretext.