แนวคิดและตัวอย่างการแยกสารเคมี

เราสามารถกำหนด การหารในวิชาเคมี เป็นคุณสมบัติของสสารที่อนุญาตให้แยกออกเป็นส่วนย่อย ๆ (Miller, 1867). 

เพื่อให้เข้าใจแนวคิดเราสามารถยกตัวอย่าง ถ้าเราเอาขนมปังหนึ่งก้อนแล้วหั่นครึ่งครั้งแล้วครั้งเล่าเราจะไปถึงบล็อกพื้นฐานของสสารที่ไม่สามารถแบ่งได้อีกต่อไปหรือไม่? คำถามนี้ปรากฏอยู่ในใจของนักวิทยาศาสตร์และนักปรัชญามาหลายพันปีแล้ว.

ที่มาและแนวคิดของการแบ่งแยกทางเคมี

เป็นเวลานานที่มีการถกเถียงกันว่าสสารประกอบด้วยอนุภาค (สิ่งที่เรารู้กันในขณะนี้คืออะตอม) อย่างไรก็ตามแนวคิดทั่วไปคือสสารนั้นมีความต่อเนื่องที่สามารถแบ่งได้.

แนวคิดทั่วไปนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมอย่าง James Clerk Maxwell (จากสมการของ Maxwell) และ Ludwing Boltzman (จากการกระจายของ Boltzman) ตกเป็นเหยื่อของการเยาะเย้ยซึ่งลากอดีตไปสู่ความบ้าคลั่งและหลังการฆ่าตัวตาย.

ในศตวรรษที่สิบห้าปราชญ์ชาวกรีก Leucippus และศิษย์ประชาธิปไตยของเขาใช้คำว่าอะตอมในการกำหนดชิ้นส่วนที่เล็กที่สุดของสสารและเสนอว่าโลกประกอบด้วยอะไรมากกว่าอะตอมในการเคลื่อนไหว.

ทฤษฎีปรมาณูในยุคแรกนี้แตกต่างจากรุ่นต่อ ๆ มาเนื่องจากมันรวมความคิดของวิญญาณมนุษย์ที่ประกอบด้วยอะตอมที่ละเอียดกว่าที่กระจายไปทั่วร่างกาย.

ทฤษฎีปรมาณูตกอยู่ในความเสื่อมโทรมในยุคกลาง แต่ฟื้นขึ้นมาในตอนต้นของการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่สิบเจ็ด.

ยกตัวอย่างเช่นไอแซกนิวตันเชื่อว่าสสารประกอบด้วย "อนุภาคของแข็งมวลแข็งไม่สามารถผ่านเข้าไปได้และอนุภาคเคลื่อนที่".

การหารสามารถให้ได้โดยวิธีการต่าง ๆ ที่พบมากที่สุดคือการหารด้วยวิธีทางกายภาพเช่นการตัดแอปเปิ้ลด้วยมีด.

อย่างไรก็ตามการหารยังสามารถให้ได้โดยวิธีทางเคมีซึ่งสสารจะถูกแยกออกเป็นโมเลกุลหรืออะตอม.

10 ตัวอย่างของการแบ่งแยกทางเคมี

1- ละลายเกลือในน้ำ

เมื่อเกลือละลายตัวอย่างเช่นโซเดียมคลอไรด์ในน้ำปรากฏการณ์การละลายจะเกิดขึ้นเมื่อพันธะไอออนิกของเกลือแตกตัว:

NaCl →นา⁺ + Cl^-

โดยการละลายเกลือเพียงเม็ดเดียวในน้ำมันจะแยกเป็นโซเดียมพันล้านและไอออนคลอไรด์ในสารละลาย.

2- ออกซิเดชันของโลหะในสื่อที่เป็นกรด

โลหะทุกชนิดเช่นแมกนีเซียมหรือสังกะสีทำปฏิกิริยากับกรดเช่นเจือจางกรดไฮโดรคลอริกเพื่อให้เกิดฟองไฮโดรเจนและสารละลายไม่มีสีของคลอไรด์โลหะ.

Mg + HCl → Mg²⁺ +Cl^- + H₂

กรดออกซิไดส์โลหะโดยแยกพันธะโลหะเพื่อให้ได้ไอออนในสารละลาย (BBC, 2014).

3- การย่อยสลายของเอสเทอร์

การไฮโดรไลซิสคือการแตกพันธะทางเคมีด้วยน้ำ ตัวอย่างของการไฮโดรไลซิสคือการไฮโดรไลซิสของเอสเทอร์ซึ่งแบ่งออกเป็นสองโมเลกุลแอลกอฮอล์และกรดคาร์บอกซิลิก (คลาร์ก, 2016).

4- กำจัดปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาการกำจัดจะทำในสิ่งที่มันพูด: มันจะกำจัดอะตอมของโมเลกุล สิ่งนี้ทำเพื่อสร้างพันธะคู่คาร์บอน - คาร์บอน สิ่งนี้สามารถทำได้โดยใช้ฐานหรือกรด (Foist, S.F. ).

มันสามารถเกิดขึ้นได้ในขั้นตอนเดียวพร้อม ๆ กัน (โปรตอนนามธรรมในCαเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันกับความแตกแยกของพันธะ C bond-X) หรือในสองขั้นตอน (ความแตกแยกของพันธะCβ-X เกิดขึ้นเป็นครั้งแรก ซึ่งก็คือ "ปิด" โดยนามธรรมของโปรตอนในอัลฟาคาร์บอน) (Soderberg, 2016).

5- ปฏิกิริยาทางเอนไซม์ของ aldolase

ในช่วงเตรียมการของ glycolysis โมเลกุลกลูโคสจะแบ่งออกเป็นสองโมเลกุลของ glyceraldehyde 3-phosphate (G3P) โดยใช้ 2 ATP.

เอนไซม์ที่รับผิดชอบในการทำแผลนี้คือ aldolase ซึ่งผ่านการควบแน่นย้อนกลับแบ่งโมเลกุลของฟรุกโตส 1,6-bisphosphate ในโมเลกุลของ G3P และโมเลกุลของไดไฮโดรซีไซโตโทนฟอสเฟตในสองซึ่งต่อมา isomerized เพื่อสร้างโมเลกุลของ G3P.

6- การสลายตัวของชีวโมเลกุล

ไม่เพียง glycolysis เท่านั้น แต่การสลายตัวของชีวโมเลกุลในปฏิกิริยา catabolism ทั้งหมดเป็นตัวอย่างของการแบ่งแยกทางเคมี.

นี่เป็นเพราะพวกเขาเริ่มจากโมเลกุลขนาดใหญ่เช่นคาร์โบไฮเดรตกรดไขมันและโปรตีนเพื่อสร้างโมเลกุลขนาดเล็กเช่น acetyl CoA ที่เข้าสู่วงจร Krebs เพื่อผลิตพลังงานในรูปแบบของ ATP.

7- ปฏิกิริยาการเผาไหม้

นี่เป็นอีกตัวอย่างของการแบ่งแยกทางเคมีเนื่องจากโมเลกุลที่ซับซ้อนเช่นโพรเพนหรือบิวเทนทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อผลิต CO₂ และน้ำ:

C₃H₈ + 5o₂ → 3CO₂ + 4H₂O

การสลายตัวของโมเลกุลชีวภาพอาจกล่าวได้ว่าเป็นปฏิกิริยาการเผาไหม้เนื่องจากผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายคือ CO₂ และน้ำอย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้จะได้รับในหลายขั้นตอนกับตัวกลางที่แตกต่างกัน.

8- การปั่นแยกเลือด

การแยกส่วนประกอบที่แตกต่างกันของเลือดเป็นตัวอย่างของการแบ่งแยก แม้จะเป็นกระบวนการทางกายภาพ แต่ฉันพบตัวอย่างที่น่าสนใจเพราะด้วยการหมุนเหวี่ยงส่วนประกอบจะถูกแยกด้วยความแตกต่างของความหนาแน่น.

ส่วนประกอบที่หนาแน่นกว่านั้นคือซีรัมที่มีเซลล์เม็ดเลือดแดงจะยังคงอยู่ที่ด้านล่างของหลอดหมุนเหวี่ยงในขณะที่พลาสมาที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าจะยังคงอยู่ที่ด้านบน.

9- บัฟเฟอร์ไบคาร์บอเนต

โซเดียมไบคาร์บอเนต HCO₃^- มันเป็นวิธีหลักในการขนส่ง CO₂ ในผลิตภัณฑ์ร่างกายของปฏิกิริยาการย่อยสลายเมตาบอลิ.

สารประกอบนี้ทำปฏิกิริยากับโปรตอนของตัวกลางเพื่อผลิตกรดคาร์บอนิกซึ่งจะถูกแบ่งออกเป็น CO2 และน้ำ:

HCO₃^- + H⁺ ว₂CO₃ D CO₂ + H₂O

เนื่องจากปฏิกิริยาย้อนกลับได้นี่เป็นวิธีที่สิ่งมีชีวิตมีผ่านการหายใจเพื่อควบคุมค่า pH ทางสรีรวิทยาเพื่อหลีกเลี่ยงกระบวนการของ alkalosis หรือภาวะความเป็นกรด.

10- กองอะตอมหรือนิวเคลียร์ฟิชชัน

ในกรณีที่แกนกลางขนาดใหญ่ (เช่นยูเรเนียม - 235) แตกตัว (fissions) มันจะส่งผลให้เกิดพลังงานสุทธิ.

นี่เป็นเพราะผลรวมของมวลของชิ้นส่วนจะน้อยกว่ามวลของนิวเคลียสยูเรเนียม (Nuclear Fission, S.F. ).

ในกรณีที่มวลของชิ้นส่วนเท่ากับหรือมากกว่าของเหล็กที่จุดสูงสุดของเส้นโค้งพลังงานผูกพันอนุภาคนิวเคลียร์จะถูกผูกไว้แน่นกว่าในนิวเคลียสยูเรเนียมและมวลลดลงเกิดขึ้นใน รูปแบบพลังงานตามสมการไอน์สไตน์.

สำหรับองค์ประกอบที่เบากว่าเหล็กฟิวชั่นจะผลิตพลังงาน แนวคิดนี้นำไปสู่การสร้างระเบิดปรมาณูและพลังงานนิวเคลียร์ (AJ Software & Multimedia, 2015).

การอ้างอิง

1. ซอฟต์แวร์ AJ และมัลติมีเดีย (2015) นิวเคลียร์ฟิชชัน: พื้นฐาน กู้คืนจาก atomicarchive.com.
2. (2014) ปฏิกิริยาของกรด เรียกดูจาก bbc.co.uk.
3. Clark, J. (2016, มกราคม) ตัวแทนประปา สืบค้นจาก chemguide.co.uk.
4. Foist, L. (S.F. ) ปฏิกิริยาการกำจัดในเคมีอินทรีย์ ดึงมาจาก study.com.
5. มิลเลอร์, W. A. ​​(1867) องค์ประกอบทางเคมี: เชิงทฤษฎีและเชิงปฏิบัติตอนที่ 1 นิวยอร์ก: จอห์นไวลีย์และลูกชาย.
6. นิวเคลียร์ฟิชชัน ( S.F. ) กู้คืนจาก hyperphysics.
7. Pratt, D. (1997, November) การหารไม่สิ้นสุดของสสาร กู้คืนจาก davidpratt.info.
8. Soderberg, T. (2016, 31 พฤษภาคม) กำจัดโดยกลไก E1 และ E2 สืบค้นจาก chem.libretext.