Kimyasal Bölünebilirlik: Kavramlar ve Örnekler

Kimyadaki bölünebilirliği, daha küçük parçalara ayrılmasını sağlayan bir maddenin özelliği olarak tanımlayabiliriz (Miller, 1867).

Kavramı anlamak için bir örnek verebiliriz. Bir somun ekmeği alıp tekrar ve tekrar yarıya bölersek, artık bölünemeyecek temel bir maddeye ulaşabilir miyiz? Bu soru binlerce yıldır bilim adamlarının ve filozofların kafasında var.

Kimyasal bölünebilirliğin kökeni ve kavramı

Maddenin parçacıklardan (şimdi atom olarak bildiğimiz) oluşup oluşmadığı uzun süre tartışıldı, ancak genel fikir, maddenin bölünebilecek bir süreklilik olduğuydu.

Bu genelleştirilmiş konsept, James Clerk Maxwell (Maxwell'in denklemlerinden) ve Ludwing Boltzman (Boltzman'ın dağıtımı) gibi parlak bilim adamlarını deliliğe, ikincisini intihara düşürüyor.

MÖ 5. yüzyılda, Yunan filozofu Leucippus ve öğrencisi Democritus, atom kelimesini en küçük bireysel parça parçasını belirlemek için kullandı ve dünyanın hareket halindeki atomlardan başka bir şeyden oluşmadığını öne sürdü.

Bu erken atom teorisi, vücudun her yerine dağılmış daha rafine bir atom türünden oluşan bir insan ruhu fikrini içerdiğinden sonraki versiyonlardan farklıydı.

Atom teorisi Ortaçağ'da azaldı, ancak on yedinci yüzyılda bilimsel devrimin başlangıcında yeniden canlandı.

Örneğin Isaac Newton, maddenin “katı, masif, sert, aşılmaz ve hareketli parçacıklardan” oluştuğuna inanıyordu.

Bölünebilirlik farklı yöntemlerle verilebilir, en yaygın olanı fiziksel yöntemlerle bölünebilirlik, örneğin bir elmanın bıçakla kesilmesidir.

Bununla birlikte, bölünebilirlik, maddenin moleküllere veya atomlara ayrılacağı kimyasal yöntemlerle de oluşabilir.

10 kimyasal bölünebilirlik örneği

1- Tuzu suda çözün.

Bir tuz çözündüğünde, örneğin sudaki sodyum klorürde, tuzun iyonik bağlarının parçalandığı bir çözülme olgusu oluşur:

NaCl → Na + + Cl-

Sadece bir tane tuzun suda eritilmesiyle çözelti içerisinde milyarlarca sodyum ve klorür iyonlarına ayrılır.

2- Asidik ortamda metallerin oksidasyonu

Tüm metaller, örneğin magnezyum veya çinko, hidrojen kabarcıkları ve metal klorürün renksiz bir çözeltisi verecek şekilde asitlerle reaksiyona girer, örneğin hidroklorik asit ile seyreltilir.

Mg + HC1 → Mg2 + + Cl- + H2

Asit çözeltide iyon elde etmek için metal bağları ayırarak metali okside eder (BBC, 2014).

3- Esterlerin hidrolizi

Hidroliz, kimyasal bir bağın su ile parçalanmasıdır. Bir hidroliz örneği, bunların iki moleküle bölündüğü esterlerin hidrolizidir, bir alkol ve bir karboksilik asit (Clark, 2016).

4- Eliminasyon reaksiyonları

Bir eleme reaksiyonu tam olarak ne diyorsa onu yapar: atomları bir molekülden uzaklaştırır. Bu bir karbon-karbon çift bağ oluşturmak için yapılır. Bu, bir baz veya bir asit (Foist, SF) kullanılarak yapılabilir.

Tek bir eşzamanlı adımda (Cα'daki proton soyutlama, aynı zamanda Cβ-X bağının bölünmesiyle aynı anda meydana gelir) veya iki aşamada (Cβ-X bağının ayrılması ilk önce bir ara karbonhidrat oluşumu meydana gelir) ortaya çıkabilir, bu daha sonra alfa-karbondaki protonun çıkarılmasıyla "kapatılır" (Soderberg, 2016).

5- Aldolazın enzimatik reaksiyonu

Glikolizin hazırlanma aşamasında, bir glikoz molekülü, 2 ATP kullanılarak iki gliseraldehit 3-fosfat molekülüne (G3P) ayrılır.

Bu insizyondan sorumlu olan enzim, ters yoğunlaşmayla, G3P molekülündeki fruktoz 1, 6-bisfosfat molekülünü ve daha sonra başka bir molekül oluşturmak üzere izomerize edilmiş iki dihidroksiaseton fosfat molekülünü bölen aldolazdır. G3P.

6- Biyomoleküllerin bozulması

Sadece glikoliz değil, aynı zamanda katabolizma reaksiyonlarında biyomoleküllerin tüm parçalanması kimyasal bölünebilirlik örnekleridir.

Bunun nedeni, ATP formunda enerji üretmek için Krebs döngüsüne giren asetil CoA gibi daha küçük moleküller üretmek üzere karbonhidratlar, yağ asitleri ve proteinler gibi büyük moleküllerden başlamalarıdır.

7- Yanma reaksiyonları

Propan veya bütan gibi kompleks moleküller CO2 ve su üretmek için oksijenle reaksiyona girdiklerinden bu kimyasal bölünebilirliğin bir başka örneğidir:

C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

Biyomoleküllerin bozunmasının yanma reaksiyonu olduğu söylenebilir, çünkü nihai ürünler CO2 ve sudur, ancak bunlar farklı aracılarla birçok aşamada meydana gelir.

8- Kan santrifüjlemesi

Kanın farklı bileşenlerinin ayrılması bölünebilirliğe bir örnektir. Fiziksel bir süreç olmasına rağmen, örneği ilginç buluyorum çünkü santrifüjleme ile bileşenler yoğunluk farkı ile ayrılmıştır.

Daha yoğun olan, kırmızı kan hücreli serum, santrifüj tüpünün dibinde kalacaktır, daha az yoğun olan plazma ise üstte kalacaktır.

9- Bikarbonat tamponu

Sodyum bikarbonat, HCO3 - C02'nin metabolik bozunma reaksiyonlarının vücut ürününde taşınmasının ana yoludur.

Bu bileşik, daha sonra CO2 ve suya bölünen karbonik asit üretmek için ortamın bir protonuyla reaksiyona girer:

HCO ₃ - + H + DH 2C03DC02 + H20

Reaksiyonlar tersinir olduğundan, bu, organizmanın solunum yoluyla, alkaloz veya asidoz işlemlerinden kaçınmak için fizyolojik pH'yi kontrol etmesinin bir yoludur.

10- Atom veya Nükleer fisyonun bölünmesi

Büyük bir çekirdeğin (uranyum-235 gibi) kırılması (fisyonlar) olması net bir enerji verimi ile sonuçlanacaktır.

Bunun nedeni, parçaların kütlelerinin toplamının, uranyum çekirdeğinin kütlesinden daha az olmasıdır (Nükleer Fisyon, SF).

Parçaların kütlesinin, bağlanma enerjisi eğrisinin zirvesindeki demire eşit ya da ondan daha büyük olması durumunda, nükleer parçacıklar uranyum çekirdeğinden daha sıkı bir şekilde bağlanacaktır ve Einstein denklemine göre enerji formu.

Demirden daha hafif olan elementler için füzyon enerji üretecektir. Bu konsept atom bombası ve nükleer enerjinin oluşumuna yol açtı (AJ Software & Multimedia, 2015).