Độ bền hóa học: Khái niệm và ví dụ
Chúng ta có thể định nghĩa tính phân chia trong hóa học là một tính chất của vật chất cho phép tách nó thành các phần nhỏ hơn (Miller, 1867).
Để hiểu khái niệm chúng ta có thể đưa ra một ví dụ. Nếu chúng ta lấy một ổ bánh mì và cắt nó hết lần này đến lần khác, liệu chúng ta có bao giờ đi đến một khối vật chất cơ bản không thể phân chia được nữa không? Câu hỏi này đã hiện diện trong tâm trí của các nhà khoa học và triết gia trong hàng ngàn năm.
Nguồn gốc và khái niệm phân chia hóa học
Trong một thời gian dài, người ta đã tranh luận liệu vật chất được tạo thành từ các hạt (cái mà ngày nay chúng ta gọi là nguyên tử), tuy nhiên, ý tưởng chung là vật chất là một sự liên tục có thể được phân chia.
Khái niệm khái quát này đã khiến các nhà khoa học lỗi lạc như James Clerk Maxwell (phương trình Maxwell) và Ludwing Boltzman (phân phối của Boltzman) trở thành nạn nhân của sự điên loạn và sau đó tự tử.
Vào thế kỷ thứ năm trước Công nguyên, nhà triết học Hy Lạp Leucippus và đệ tử Democritus đã sử dụng từ nguyên tử để chỉ định từng mảnh vật chất nhỏ nhất và đề xuất rằng thế giới không có gì nhiều hơn các nguyên tử chuyển động.
Lý thuyết nguyên tử ban đầu này khác với các phiên bản sau này vì nó bao gồm ý tưởng về linh hồn con người bao gồm một loại nguyên tử tinh tế hơn được phân bổ khắp cơ thể.
Lý thuyết nguyên tử rơi vào thời kỳ suy tàn trong thời Trung cổ, nhưng đã hồi sinh vào đầu cuộc cách mạng khoa học vào thế kỷ XVII.
Chẳng hạn, Isaac Newton tin rằng vật chất bao gồm "các hạt rắn, lớn, cứng, không thể xuyên thủng và di động".
Sự phân chia có thể được đưa ra bằng các phương pháp khác nhau, phổ biến nhất là tính phân chia bằng các phương pháp vật lý, ví dụ như băm một quả táo bằng dao.
Tuy nhiên, sự phân chia cũng có thể xảy ra bằng các phương pháp hóa học trong đó vật chất sẽ được tách thành các phân tử hoặc nguyên tử.
10 ví dụ về phân chia hóa học
1- Hòa tan muối trong nước
Khi một muối được hòa tan, ví dụ natri clorua trong nước, một hiện tượng hòa tan xảy ra khi các liên kết ion của muối bị phá vỡ:
NaCl → Na + + Cl-
Bằng cách hòa tan chỉ một hạt muối trong nước, nó sẽ tách thành hàng tỷ ion natri và clorua trong dung dịch.
2- Oxy hóa kim loại trong môi trường axit
Tất cả các kim loại, ví dụ magiê hoặc kẽm, phản ứng với axit, ví dụ axit clohydric loãng để tạo bọt khí hydro và dung dịch không màu của clorua kim loại.
Mg + HCl → Mg2 + + Cl- + H 2
Axit oxy hóa kim loại bằng cách tách các liên kết kim loại để thu được các ion trong dung dịch (BBC, 2014).
3- Thủy phân este
Thủy phân là sự phá vỡ liên kết hóa học bằng nước. Một ví dụ về quá trình thủy phân là sự thủy phân các este trong đó chúng được chia thành hai phân tử, một loại rượu và axit carboxylic (Clark, 2016).
4- Phản ứng loại bỏ
Một phản ứng loại bỏ thực hiện chính xác những gì nó nói: nó loại bỏ các nguyên tử khỏi một phân tử. Điều này được thực hiện để tạo ra một liên kết đôi carbon-carbon. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một bazơ hoặc một axit (foist, SF).
Nó có thể xảy ra trong một bước duy nhất, được phối hợp (sự trừu tượng của proton trong Cα xảy ra cùng lúc với sự phân tách của liên kết Cβ-X) hoặc trong hai bước (phân tách liên kết Cβ-X xảy ra trước tiên để tạo thành một carbocation trung gian), sau đó bị "tắt" bởi sự trừu tượng của proton trong alpha-carbon) (Soderberg, 2016).
5- Phản ứng enzyme của aldolase
Trong giai đoạn chuẩn bị glycolysis, một phân tử glucose được chia thành hai phân tử glyceraldehyd 3-phosphate (G3P) sử dụng 2 ATP.
Enzim chịu trách nhiệm cho vết mổ này là aldolase, qua quá trình ngưng tụ ngược, phân chia phân tử fructose 1, 6-bisphosphate trong một phân tử của G3P và một phân tử dihydroxyacetone phosphate thành hai phân tử sau đó được đồng phân hóa để tạo thành một phân tử khác. G3P
6- Phân hủy sinh học
Không chỉ glycolysis, mà tất cả sự phân hủy của các phân tử sinh học trong các phản ứng dị hóa là những ví dụ về sự phân chia hóa học.
Điều này là do chúng bắt đầu từ các phân tử lớn như carbohydrate, axit béo và protein để tạo ra các phân tử nhỏ hơn như acetyl CoA đi vào chu trình Krebs để tạo ra năng lượng dưới dạng ATP.
7- Phản ứng đốt cháy
Đây là một ví dụ khác về khả năng phân chia hóa học vì các phân tử phức tạp như propan hoặc butan phản ứng với oxy để tạo ra CO 2 và nước:
C 3 H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O
Sự xuống cấp của các phân tử sinh học có thể được coi là một phản ứng đốt cháy vì các sản phẩm cuối cùng là CO 2 và nước, tuy nhiên những điều này xảy ra trong nhiều bước với các trung gian khác nhau.
8- Ly tâm máu
Việc tách các thành phần khác nhau của máu là một ví dụ về khả năng phân chia. Mặc dù là một quá trình vật lý, tôi thấy ví dụ thú vị bởi vì, bằng cách ly tâm, các thành phần được phân tách bằng chênh lệch mật độ.
Các thành phần đậm đặc hơn, huyết thanh với các tế bào hồng cầu, sẽ vẫn ở dưới cùng của ống ly tâm trong khi các thành phần ít đậm đặc hơn, plasma, sẽ vẫn ở trên cùng.
9- Đệm bicarbonate
Natri bicarbonate, HCO 3 - là cách vận chuyển CO 2 chính trong sản phẩm cơ thể của các phản ứng phân hủy trao đổi chất.
Hợp chất này phản ứng với một proton của môi trường để tạo ra axit carbonic sau đó được chia thành CO2 và nước:
HCO 3 - + H + DH 2 CO 3 D CO 2 + H 2 O
Vì các phản ứng có thể đảo ngược, đây là cách để sinh vật, thông qua hô hấp, kiểm soát pH sinh lý để tránh các quá trình nhiễm kiềm hoặc nhiễm toan.
10- Phân chia nguyên tử hoặc phân hạch hạt nhân
Trong trường hợp một lõi lớn (như uranium-235) bị phá vỡ (phân hạch), nó sẽ dẫn đến sản lượng năng lượng ròng.
Điều này là do tổng khối lượng của các mảnh sẽ nhỏ hơn khối lượng của lõi urani (Phân hạch hạt nhân, SF).
Trong trường hợp khối lượng của các mảnh bằng hoặc lớn hơn khối lượng sắt ở đỉnh của đường cong năng lượng liên kết, các hạt nhân sẽ liên kết chặt chẽ hơn trong hạt nhân urani và sự giảm khối lượng xảy ra trong dạng năng lượng theo phương trình Einstein.
Đối với các nguyên tố nhẹ hơn sắt, phản ứng tổng hợp sẽ tạo ra năng lượng. Khái niệm này đã dẫn đến việc tạo ra bom nguyên tử và năng lượng hạt nhân (AJ Software & Multimedia, 2015).
