TÍNH PHÂN CHIA HÓA HỌC: CÁC KHÁI NIỆM VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC

Chúng ta có thể định nghĩa tính phân chia trong hóa học như là một thuộc tính của vật chất cho phép nó phân tách thành các phần nhỏ hơn. Để hiểu khái niệm, chúng ta có thể đưa ra một ví dụ.

Nếu chúng ta lấy một ổ bánh mì và cắt đi làm lại nhiều lần, liệu chúng ta có bao giờ đạt đến một khối vật chất cơ bản không thể chia nhỏ hơn không? Câu hỏi này đã nằm trong tâm trí của các nhà khoa học và triết học trong hàng nghìn năm.

Nguồn gốc và khái niệm phân chia hóa học

Trong một thời gian dài, người ta đã tranh luận về việc liệu vật chất có được tạo thành từ các hạt (cái mà chúng ta biết ngày nay là nguyên tử) hay không, tuy nhiên, ý kiến chung cho rằng vật chất là một thể liên tục có thể được phân chia.

Khái niệm chung này đã khiến các nhà khoa học lỗi lạc như James Clerk Maxwell (về phương trình Maxwell) và Ludwing Boltzman (về phân phối Boltzman) trở thành nạn nhân của sự chế giễu, khiến người trước đây phát điên và người sau tự sát.

Vào thế kỷ thứ 5 trước Công nguyên, nhà triết học Hy Lạp Leucippus và đệ tử của ông là Democritus đã sử dụng từ nguyên tử để chỉ một phần vật chất nhỏ nhất và đề xuất rằng thế giới chỉ bao gồm các nguyên tử đang chuyển động.

Lý thuyết nguyên tử ban đầu này khác với các phiên bản sau đó ở chỗ nó bao gồm ý tưởng về một linh hồn con người được cấu tạo bởi một loại nguyên tử tinh chế hơn phân bố khắp cơ thể.

Lý thuyết nguyên tử rơi vào tình trạng suy tàn vào thời Trung cổ, nhưng đã được hồi sinh vào đầu cuộc Cách mạng Khoa học vào thế kỷ 17.

Ví dụ, Isaac Newton tin rằng vật chất bao gồm "các hạt rắn, khối lượng lớn, cứng, không thể xuyên thủng và di động."

Phép chia hết có thể xảy ra bằng các phương pháp khác nhau, phổ biến nhất là phép chia hết bằng phương pháp vật lý, ví dụ dùng dao chặt quả táo.

Tuy nhiên, sự phân chia cũng có thể xảy ra bằng các phương pháp hóa học trong đó vật chất sẽ được phân tách thành các phân tử hoặc nguyên tử.

10 ví dụ về phép chia hóa học

1- Hòa tan muối vào nước

Khi một muối, ví dụ như natri clorua, được hòa tan trong nước, hiện tượng solvat hóa xảy ra khi các liên kết ion của muối bị phá vỡ:

NaCl → Na ⁺ + Cl ^-

Chỉ cần hòa tan một hạt muối vào nước, nó sẽ phân tách thành hàng tỷ ion natri và clorua trong dung dịch.

Hình 1: sự hòa tan của một muối trong nước.

2- Sự oxi hoá 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 hiđro và dung dịch clorua kim loại không màu.

Mg + HCl → Mg ²⁺ + Cl ^- + H ₂

Axit oxi hóa kim loại, tách các liên kết kim loại để thu được các ion trong dung dịch (BBC, 2014).

3- Sự thủy phân của este

Thủy phân là sự phá vỡ liên kết hóa học thông qua nước. Một ví dụ về sự thủy phân là sự thủy phân các este trong đó chúng được chia thành hai phân tử, một rượu và một axit cacboxylic.

Hình 2: sự thủy phân của metyl axetat.

4- Phản ứng loại bỏ

Phản ứng loại bỏ thực hiện chính xác những gì nó nói: nó loại bỏ các nguyên tử khỏi 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 bazơ hoặc axit.

Nó có thể xảy ra trong một bước kết hợp duy nhất (sự trừu tượng của proton thành Cα xảy ra cùng lúc với sự phân cắt của liên kết Cβ-X), hoặc trong hai bước (sự phân cắt của liên kết Cβ-X xảy ra trước tiên để tạo thành một cacbocation trung gian, mà sau đó "tắt" bởi sự trừu tượng của proton trong alpha-carbon).

Hình 3: các phản ứng khử.

5- Phản ứng enzym aldolase

Trong giai đoạn chuẩn bị của quá trình đường phân, một phân tử glucose được tách thành hai phân tử glyceraldehyd 3-phosphate (G3P) bằng cách sử dụng 2 ATP.

Enzyme phụ trách vết rạch này là aldolase, thông qua quá trình ngưng tụ ngược lại phân chia thành hai phân tử fructose 1,6-bisphosphate trong phân tử G3P và một phân tử dihydroxyacetone phosphate sau đó được đồng phân hóa để tạo thành một phân tử khác của G3P.

Hình 4: Phản ứng aldolase.

6- Sự phân hủy của các phân tử sinh học

Không chỉ đường phân, mà tất cả sự phân hủy của các phân tử sinh học trong các phản ứng dị hóa đều 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- Các phản ứng cháy

Đây là một ví dụ khác về tính 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 phân hủy của các phân tử sinh học có thể nói là một phản ứng đốt cháy vì các sản phẩm cuối cùng là CO ₂ và nước, tuy nhiên chúng xảy ra theo nhiều bước với các chất trung gian khác nhau.

8- Ly tâm máu

Sự tách biệt của các thành phần khác nhau của máu là một ví dụ về khả năng phân chia. Mặc dù là một quá trình vật lý, ví dụ này có vẻ thú vị đối với tôi vì các thành phần được phân tách bởi sự khác biệt về mật độ bằng cách ly tâm.

Các thành phần đậm đặc nhất, huyết thanh với các tế bào hồng cầu, sẽ vẫn ở dưới cùng của ống ly tâm trong khi các thành phần ít đặc hơn, huyết tương, sẽ ở trên cùng.

9- Đệm bicacbonat

Natri bicarbonate, HCO ₃^- là cách vận chuyển chính CO ₂ trong cơ thể do kết quả của các phản ứng phân hủy chuyển hóa.

Hợp chất này phản ứng với một proton trong môi trường để tạo ra axit cacbonic, 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 là thuận nghịch, đây là cách mà sinh vật, thông qua hô hấp, kiểm soát pH sinh lý để tránh các quá trình nhiễm kiềm hoặc nhiễm axit.

10- Sự phân chia nguyên tử hoặc sự phân hạch hạt nhân

Trong trường hợp một hạt nhân khối lượng lớn (chẳng hạn như uranium-235) bị phá vỡ (phân hạch), nó sẽ dẫn đến năng suất ròng. Điều này là do tổng khối lượng của các mảnh vỡ sẽ nhỏ hơn khối lượng của lõi uranium.

Trong trường hợp khối lượng của các mảnh vỡ bằng hoặc lớn hơn khối lượng của sắt tại 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 này xảy ra trong dạng năng lượng theo phương trình Einstein.

Hình 5: sự phân hạch của uranium 235.

Đối với các nguyên tố nhẹ hơn sắt, phản ứng tổng hợp sẽ tạo ra năng lượng. Khái niệm này đã dẫn đến sự ra đời của bom nguyên tử và năng lượng hạt nhân.

Người giới thiệu

Phần mềm & Đa phương tiện AJ. (2015). Phân hạch hạt nhân: Khái niệm cơ bản. Khôi phục từ atomarchive.com.
(2014). Các phản ứng của các axit. Đã khôi phục từ bbc.co.uk.
Clark, J. (2016, tháng 1). CƠ SỞ THỦY LỰC. Được khôi phục từ chemguide.co.uk.
Foist, L. (SF). Các phản ứng khử trong hóa học hữu cơ. Phục hồi từ study.com.
Miller, WA (1867). Các yếu tố của Hóa học: Lý thuyết và Thực hành, Phần 1. New York: John Wiley và con trai.
Sự phân hạch hạt nhân. (SF). Phục hồi sau chứng tăng phản vệ.
Pratt, D. (1997, tháng 11). Tính chất phân chia vô hạn của vật chất. Đã khôi phục từ davidpratt.info.
Soderberg, T. (2016, ngày 31 tháng 5). Loại bỏ bởi cơ chế E1 và E2. Đã khôi phục từ chem.libretext.

TÍNH PHÂN CHIA HÓA HỌC: CÁC KHÁI NIỆM VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026