المفاهيم الكيميائية للقدرة و الأمثلة

يمكننا تحديد القسمة في الكيمياء كخاصية للمادة التي تسمح بفصلها إلى أجزاء أصغر (ميلر ، 1867). 

لفهم المفهوم يمكننا إعطاء مثال. إذا أخذنا رغيف الخبز ونقطعه إلى نصفين مرارًا وتكرارًا ، فهل سنصل إلى كتلة أساسية من المواد لا يمكن تقسيمها بعد الآن؟ هذا السؤال موجود في أذهان العلماء والفلاسفة منذ آلاف السنين.

أصل ومفهوم القسمة الكيميائية

ولفترة طويلة من النقاش حول ما إذا كانت المادة مكونة من جزيئات (ما نعرفه الآن باسم الذرات) ، ومع ذلك ، كانت الفكرة العامة هي أن هذه المادة عبارة عن سلسلة متصلة يمكن تقسيمها.

هذا المفهوم المعمم جعل العلماء اللامعين مثل جيمس كليرك ماكسويل (من معادلات ماكسويل) ولودوينج بولتزمان (من توزيع بولتزمان) ضحية للسخرية ، التي جرت السابق إلى الجنون والأخير إلى الانتحار..

في القرن الخامس قبل الميلاد ، استخدم الفيلسوف اليوناني Leucippus وتلميذه Democritus كلمة ذرات لتعيين أصغر قطعة فردية من المادة واقترح أن يتكون العالم من شيء أكثر من ذرات في الحركة.

اختلفت هذه النظرية الذرية المبكرة عن الإصدارات الأحدث لأنها شملت فكرة وجود روح بشرية مكونة من نوع أكثر دقة من الذرة موزعة في جميع أنحاء الجسم.

سقطت النظرية الذرية في العصور الوسطى ، لكنها انتعشت في بداية الثورة العلمية في القرن السابع عشر.

إيزاك نيوتن ، على سبيل المثال ، يعتقد أن المادة تتكون من "جزيئات صلبة ، ضخمة ، صلبة ، لا يمكن اختراقها"..

يمكن إعطاء القسمة بطرق مختلفة ، والأكثر شيوعًا هو القسمة بالطرق الفيزيائية ، على سبيل المثال تقطيع التفاح بسكين.

ومع ذلك ، يمكن أيضًا إعطاء القسمة بطرق كيميائية حيث يتم فصل المادة إلى جزيئات أو ذرات.

10 أمثلة على القسمة الكيميائية

تذوب الملح في الماء

عندما يذوب الملح ، على سبيل المثال كلوريد الصوديوم في الماء ، تحدث ظاهرة تذوب عندما تتفكك الروابط الأيونية للملح:

NaCl → Na⁺ + الكلورين^-

عن طريق إذابة حبة واحدة فقط من الملح في الماء ، سوف تنقسم إلى مليارات من أيونات الصوديوم والكلوريد في محلول.

2- أكسدة المعادن في الوسط الحمضي

تتفاعل جميع المعادن ، مثل المغنيسيوم أو الزنك ، مع الأحماض ، على سبيل المثال حمض الهيدروكلوريك المخفف لإعطاء فقاعات الهيدروجين ومحلول عديم اللون من كلوريد المعادن.

Mg + HCl → Mg²⁺ +الكلورين^- + H₂

الحمض يؤكسد المعدن عن طريق فصل الروابط المعدنية للحصول على أيونات في محلول (BBC ، 2014).

3 - تحلل استرات

التحلل المائي هو كسر الرابطة الكيميائية عن طريق الماء. مثال على التحلل المائي هو التحلل المائي للإسترات حيث يتم تقسيمها إلى جزيئين ، كحول وحمض كربوكسيلي (Clark، 2016).

4- ردود الفعل القضاء

رد فعل التخلص يفعل بالضبط ما يقوله: إنه يزيل ذرات الجزيء. يتم ذلك لإنشاء رابطة الكربون الكربون مزدوجة. يمكن القيام بذلك باستخدام قاعدة أو حمض (Foist، S.F.).

يمكن أن يحدث ذلك في خطوة واحدة متضافرة (تجريد البروتون في Cα يحدث في نفس الوقت الذي يحدث فيه انشقاق رابطة C-X) ، أو في خطوتين (يحدث انشقاق رابطة Cβ-X أولاً لتشكيل اختلال وسيط) ، الذي "تم إيقافه" بعد ذلك عن طريق تجريد البروتون في الكربون ألفا (Soderberg، 2016).

5- التفاعل الأنزيمي للألدولاز

في المرحلة التحضيرية من تحلل السكر ، ينقسم جزيء الجلوكوز إلى جزيئين من جلسرالديهايد 3 فوسفات (G3P) باستخدام 2 ATP.

الإنزيم المسؤول عن هذا شق هو ألدولاز ، الذي يقسم من خلال التكثيف العكسي ، جزيء الفركتوز 1،6-بيسفوسفات في جزيء من G3P وجزيء من فوسفات ثنائي هيدروكسي أسيتون في اثنين والذي يتم في وقت لاحق تشكيله جزيء آخر G3P.

6- تحلل الجزيئات الحيوية

ليس فقط تحلل السكر ، ولكن كل تحلل الجزيئات الحيوية في تفاعلات الهدم هي أمثلة على قابلية الفصل الكيميائي.

وذلك لأنها تبدأ من جزيئات كبيرة مثل الكربوهيدرات والأحماض الدهنية والبروتينات لإنتاج جزيئات أصغر مثل الأسيتيل CoA الذي يدخل دورة كريبس لإنتاج الطاقة في شكل ATP.

7- تفاعلات الاحتراق

هذا مثال آخر على قابلية الفصل الكيميائي لأن جزيئات معقدة مثل البروبان أو البيوتان تتفاعل مع الأكسجين لإنتاج أول أكسيد الكربون₂ والماء:

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

يمكن القول إن تحلل الجزيئات الحيوية هو تفاعل احتراق لأن المنتجات النهائية هي ثاني أكسيد الكربون₂ والماء ، ولكن يتم إعطاء هذه في العديد من الخطوات مع وسطاء مختلفين.

8- الطرد المركزي للدم

فصل المكونات المختلفة للدم هو مثال على القسمة. على الرغم من كونه عملية فيزيائية ، إلا أنني أجد المثال مثيرًا للاهتمام ، لأنه عن طريق الطرد المركزي ، يتم فصل المكونات باختلاف الكثافة.

ستبقى المكونات الأكثر كثافة ، المصل مع خلايا الدم الحمراء ، في الجزء السفلي من أنبوب الطرد المركزي في حين أن المكونات الأقل كثافة ، البلازما ، ستبقى في الأعلى.

9- بيكربونات العازلة

بيكربونات الصوديوم ، HCO₃^- هذا هو الطريق الرئيسي لنقل CO₂ في المنتج الجسم من ردود الفعل تدهور التمثيل الغذائي.

يتفاعل هذا المركب مع بروتون الوسيط لإنتاج حمض الكربونيك الذي ينقسم بعد ذلك إلى ثاني أكسيد الكربون والماء:

HCO₃^- + H⁺ D ح₂CO₃ D CO₂ + H₂O

نظرًا لأن التفاعلات قابلة للعكس ، فهذه هي الطريقة التي يتحكم بها الكائن الحي ، من خلال التنفس ، للتحكم في الأس الهيدروجيني الفسيولوجي لتجنب عمليات القلاء أو الحماض..

10- تقسيم الذرة أو الانشطار النووي

في حالة تعطل نواة ضخمة (مثل اليورانيوم 235) (الانشطارات) ، فسيؤدي ذلك إلى إنتاجية صافية للطاقة.

ذلك لأن مجموع كتل الشظايا سيكون أقل من كتلة نواة اليورانيوم (الانشطار النووي ، S.F).

في حال تساوي كتلة الشظايا أو أكبر من كتلة الحديد في ذروة منحنى طاقة الربط ، فإن الجسيمات النووية ستكون مرتبطة بإحكام أكثر من نواة اليورانيوم ويحدث انخفاض الكتلة في شكل الطاقة وفقا لمعادلة آينشتاين.

لعناصر أخف من الحديد ، سوف ينتج الاندماج الطاقة. أدى هذا المفهوم إلى إنشاء القنبلة الذرية والطاقة النووية (AJ Software & Multimedia، 2015).

مراجع

1. AJ البرمجيات والوسائط المتعددة. (2015). الانشطار النووي: الأساسيات. تعافى من atomicarchive.com.
2. (2014). تفاعلات الأحماض. تم الاسترجاع من bbc.co.uk.
3. كلارك ، J. (2016 ، يناير). هيدرولترز شتات. تم الاسترجاع من chemguide.co.uk.
4. Foist ، L. (S.F). ردود الفعل القضاء في الكيمياء العضوية. تم الاسترجاع من study.com.
5. ميلر ، و. أ. (1867). عناصر الكيمياء: النظرية والعملية ، الجزء 1. نيويورك: جون وايلي وابنه.
6. الانشطار النووي. (وس. ف.). تعافى من فرط الفيزياء.
7. برات ، دي (1997 ، نوفمبر). القسمة اللانهائية للمادة. تعافى من davidpratt.info.
8. سودربرغ ، ت. (2016 ، 31 مايو). القضاء بواسطة آليات E1 و E2. تم الاسترجاع من chem.libretext.