- Origen i concepte de la divisibilitat química
- 10 exemples de divisibilitat química
- 1- Dissoldre sal en aigua
- 2- Oxidació de metalls en medi àcid
- 3- Hidròlisi d'èsters
- 4- Reaccions d'eliminació
- 5- Reacció enzimàtica de la aldolasa
- 6- Degradació de biomolècules
- 7- Reaccions de combustió
- 8- Centrifugació de la sang
- 9- Buffer bicarbonat
- 10- Divisió de l'àtom o fissió nuclear
- referències
Podem definir a la divisibilitat en química com una propietat de la matèria que li permet separar-se en porcions més petites. Per entendre el concepte podem posar un exemple.
Si prenem un tros de pa i la tallem per la meitat cop i un altre, ¿arribarem mai a un bloc fonamental de la matèria que no es pugui dividir més? Aquesta qüestió ha estat present en la ment de científics i filòsofs durant milers d'anys.
Origen i concepte de la divisibilitat química
Durant moltíssim temps es va debatre si la matèria estava conformada per partícules (la que avui coneixem com àtoms), però, la idea general era que la matèria era un continu que podia dividir-se.
Aquest concepte generalitzat va fer víctima de burla a científics brillants com James Clerk Maxwell (de les equacions de Maxwell) i Ludwing Boltzman (de la distribució de Boltzman) cosa que va arrossegar a el primer a la bogeria i a el segon a l'suïcidi.
Al segle V aC, el filòsof grec Leucip i el seu deixeble Demòcrit van utilitzar la paraula àtoms per designar la més petita peça individual de la matèria i van proposar que el món no consisteix en més que àtoms en moviment.
Aquesta teoria atòmica primerenca diferia de versions posteriors ja que incloïa la idea d'una ànima humana composta d'un tipus més refinat de l'àtom distribuït a través de el cos.
La teoria atòmica va caure en declivi en l'Edat Mitjana, però va reviure a el començament de la revolució científica al segle XVII.
Isaac Newton, per exemple, creia que la matèria consistia a «partícules sòlides, massives, dures, impenetrables i mòbils».
La divisibilitat pot donar-se per diferents mètodes, el més comú és la divisibilitat per mètodes físics, per exemple picar una poma amb un ganivet.
No obstant això, la divisibilitat també pot donar-se per mètodes químics en on es separaria la matèria en molècules o àtoms.
10 exemples de divisibilitat química
1- Dissoldre sal en aigua
Quan es dissol una sal, per exemple clorur de sodi en aigua, ocorre un fenomen de solvatació on es trenquen els enllaços iònics de la sal:
NaCl → Na + + Cl -
A l'dissoldre tot just un gra de sal en aigua, aquest es separarà en milers de milions d'ions sodi i clorur en solució.
Figura 1: dissolució d'una sal en aigua.
2- Oxidació de metalls en medi àcid
Tots els metalls, per exemple magnesi o zinc, reaccionen amb àcids, per exemple àcid clorhídric diluït per donar bombolles d'hidrogen i una solució incolora de el clorur metàl·lic.
Mg + HCl → Mg 2+ + Cl - + H 2
L'àcid s'oxida a l'metall separant els enllaços metàl·lics per obtenir ions en solució (BBC, 2014).
3- Hidròlisi d'èsters
La hidròlisi és la ruptura d'un enllaç químic per mitjà d'l'aigua. Un exemple d'hidròlisi és la hidròlisi d'èsters on aquests es divideixen en dues molècules, 1 alcohol i un àcid carboxílic.
Figura 2: hidròlisi de l'acetat de metil.
4- Reaccions d'eliminació
Una reacció d'eliminació fa exactament el que diu: elimina els àtoms d'una molècula. Això es fa per crear un doble enllaç carboni-carboni. Això es pot fer usant una base o un àcid.
Pot ocórrer en un sol pas concertat (l'abstracció de l'protó en Cα que passa al mateix temps que l'escissió de l'enllaç Cβ-X), o en dos passos (l'escissió de l'enllaç Cβ-X es produeix primer per formar un carbocatió intermediari, que llavors es «s'apaga» Per l'abstracció de l'protó en l'alfa-carboni).
Figura 3: reaccions d'eliminació.
5- Reacció enzimàtica de la aldolasa
En la fase preparativa de la glucòlisi, una molècula de glucosa es divideix en dues molècules de gliceraldehid 3-fosfat (G3P) usant 2 ATP.
L'enzim encarregada d'aquesta incisió és la aldolasa, que a través d'una condensació inversa, divideix en dos la molècula de fructosa 1,6-bifosfat en una molècula d'G3P i una molècula de dihidroxiacetona fosfat que posteriorment es isomeriza per formar una altra molècula de G3P.
Figura 4: reacció de la aldolasa.
6- Degradació de biomolècules
No solament la glicòlisi, sinó tota la degradació de biomolècules en les reaccions de l'catabolisme són exemples de divisibilitat química.
Això es deu al fet que es parteixen de molècules grans com carbohidrats, àcids grassos i proteïnes per produir molècules més petites com l'acetil CoA que entra a el cicle de Krebs per produir energia en forma d'ATP.
7- Reaccions de combustió
Aquest és un altre exemple de divisibilitat química ja que molècules complexes com ara propà o butà reaccionen amb oxigen per a produir CO 2 i aigua:
C 3 H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O
La degradació de biomolècules podria dir-se que és una reacció de combustió ja que els productes finals són CO 2 i aigua, però aquestes es donen en molts passos amb diferents intermediaris.
8- Centrifugació de la sang
La separació dels diferents components de la sang són un exemple de divisibilitat. Tot i ser un procés físic, em sembla interessant l'exemple ja que per centrifugació se separen els components per diferència de densitat.
Els components més densos, el sèrum amb els glòbuls vermells, quedessin al fons de l'tub de centrífuga mentre que els menys densos, el plasma, quedaran a la part superior.
9- Buffer bicarbonat
El bicarbonat de sodi, HCO 3 - és la principal manera de transport de CO 2 en l'organisme producte de les reaccions de degradació metabòliques.
Aquest compost reacciona amb un protó de l'mitjà per produir àcid carbònic el qual posteriorment es divideix en CO2 i aigua:
HCO 3 - + H + DH 2 CO 3 D CO 2 + H 2 O
Atès que les reaccions són reversibles, aquesta és una manera que té l'organisme, mitjançant la respiració, de controlar el pH fisiològic per evitar processos de alcalosi o acidosi.
10- Divisió de l'àtom o fissió nuclear
En el cas que un nucli massiu (com pot ser l'urani-235) es trenqui (fissions), derivarà en un rendiment net d'energia. Això és a causa que la suma de les masses dels fragments serà menor que la massa de l'nucli d'urani.
En el cas que la massa dels fragments sigui igual o més gran que la de l'ferro en el pic de la corba d'energia d'enllaç, les partícules nuclears estaran més estretament unides que al nucli d'urani i aquesta disminució de massa es produeix en forma d'energia segons l'equació d'Einstein.
Figura 5: fissió de l'urani 235.
Per elements més lleugers que el ferro, la fusió produirà energia. Aquest concepte va portar a la creació de la bomba atòmica i energia nuclear.
referències
- AJ Programari & Multimèdia. (2015). Nuclear Fission: Basics. Recuperat de atomicarchive.com.
- (2014). Reactions of àcids. Recuperat de bbc.co.uk.
- Clark, J. (2016, gener). HYDROLYSING esters. Recuperat de chemguide.co.uk.
- Foist, L. (SF). Elimination Reactions In Organic Chemistry. Recuperat de study.com.
- Miller, WA (1867). Elements of Chemistry: Theoretical and Practical, Part 1. Nova york: John Wiley and són.
- Nuclear Fission. (SF). Recuperat de Hyperphysics.
- Pratt, D. (1997, Novembre). The Infinite Divisibility of Matter. Recuperat de davidpratt.info.
- Soderberg, T. (2016, maig 31). Elimination by the E1 and E2 mechanisms. Recuperat de chem.libretext.