Separabilità chimica: concetti ed esempi
Possiamo definire la divisibilità in chimica come una proprietà della materia che consente di separarla in porzioni più piccole (Miller, 1867).
Per capire il concetto possiamo dare un esempio. Se prendiamo una pagnotta di pane e la tagliamo a metà ancora e ancora, potremo mai arrivare a un blocco fondamentale di materia che non può più essere diviso? Questa domanda è stata presente nelle menti di scienziati e filosofi per migliaia di anni.
Origine e concetto di divisibilità chimica
Per molto tempo è stato discusso se la materia fosse composta da particelle (ciò che ora conosciamo come atomi), tuttavia, l'idea generale era che la materia fosse un continuum che poteva essere diviso.
Questo concetto generalizzato ha reso brillanti scienziati come James Clerk Maxwell (delle equazioni di Maxwell) e Ludwing Boltzman (della distribuzione di Boltzman) alla follia e questi ultimi al suicidio.
Nel quinto secolo aC, il filosofo greco Leucippo e il suo discepolo Democrito usarono la parola atomi per designare il più piccolo pezzo individuale di materia e proposero che il mondo non fosse altro che atomi in movimento.
Questa prima teoria atomica differiva dalle versioni successive poiché includeva l'idea di un'anima umana composta da un tipo di atomo più raffinato distribuito in tutto il corpo.
La teoria atomica cadde in declino nel Medioevo, ma rianimò all'inizio della rivoluzione scientifica nel diciassettesimo secolo.
Isaac Newton, ad esempio, riteneva che la materia consistesse in "particelle solide, massicce, dure, impenetrabili e mobili".
La divisibilità può essere data da diversi metodi, il più comune è la divisibilità con metodi fisici, ad esempio tagliando una mela con un coltello.
Tuttavia, la divisibilità può verificarsi anche con metodi chimici in cui la materia sarebbe separata in molecole o atomi.
10 esempi di divisibilità chimica
1- Sciogliere il sale in acqua
Quando un sale viene sciolto, ad esempio cloruro di sodio in acqua, si verifica un fenomeno di solvatazione in cui i legami ionici del sale si rompono:
NaCl → Na + + Cl-
Sciogliendo un solo granello di sale in acqua, si separerà in miliardi di ioni sodio e cloruro in soluzione.
2- Ossidazione dei metalli in mezzo acido
Tutti i metalli, ad esempio magnesio o zinco, reagiscono con acidi, ad esempio acido cloridrico diluito per dare bolle di idrogeno e una soluzione incolore del cloruro di metallo.
Mg + HCl → Mg2 + + Cl- + H 2
L'acido ossida il metallo separando i legami metallici per ottenere ioni in soluzione (BBC, 2014).
3- Idrolisi degli esteri
L'idrolisi è la rottura di un legame chimico per mezzo dell'acqua. Un esempio di idrolisi è l'idrolisi degli esteri dove questi sono divisi in due molecole, un alcol e un acido carbossilico (Clark, 2016).
4- Reazioni di eliminazione
Una reazione di eliminazione fa esattamente quello che dice: rimuove gli atomi da una molecola. Questo è fatto per creare un doppio legame carbonio-carbonio. Questo può essere fatto usando una base o un acido (Foist, SF).
Può verificarsi in una singola fase concertata (l'astrazione del protone in Cα che si verifica contemporaneamente alla scissione del legame Cβ-X), o in due fasi (la scissione del legame Cβ-X avviene prima per formare un carbocation intermedio), che viene poi "disattivato" dall'astrazione del protone nel carbonio alfa) (Soderberg, 2016).
5- Reazione enzimatica di aldolasi
Nella fase preparativa della glicolisi, una molecola di glucosio è divisa in due molecole di gliceraldeide 3-fosfato (G3P) utilizzando 2 ATP.
L'enzima responsabile di questa incisione è l'aldolasi, che attraverso una condensazione inversa, divide la molecola di 1, 6-bifosfato di fruttosio in una molecola di G3P e una molecola di fosfato diidrossiacetone in due che viene successivamente isomerizzata per formare un'altra molecola di G3P.
6- Degradazione delle biomolecole
Non solo la glicolisi, ma tutta la degradazione delle biomolecole nelle reazioni di catabolismo sono esempi di divisibilità chimica.
Questo perché iniziano da grandi molecole come carboidrati, acidi grassi e proteine per produrre molecole più piccole come l'acetil CoA che entra nel ciclo di Krebs per produrre energia sotto forma di ATP.
7- Reazioni di combustione
Questo è un altro esempio di divisibilità chimica poiché molecole complesse come il propano o il butano reagiscono con l'ossigeno per produrre CO 2 e acqua:
C 3 H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O
Si può dire che la degradazione delle biomolecole sia una reazione di combustione poiché i prodotti finali sono CO 2 e acqua, tuttavia questi si verificano in molti passaggi con diversi intermediari.
8- Centrifugazione del sangue
La separazione dei diversi componenti del sangue è un esempio di divisibilità. Nonostante sia un processo fisico, trovo l'esempio interessante perché, per centrifugazione, i componenti sono separati dalla differenza di densità.
I componenti più densi, il siero con i globuli rossi, rimarranno sul fondo della provetta da centrifuga, mentre quelli meno densi, il plasma, rimarranno nella parte superiore.
9- Tampone bicarbonato
Il bicarbonato di sodio, HCO 3, è il principale mezzo di trasporto della CO 2 nel prodotto corporeo delle reazioni di degradazione metabolica.
Questo composto reagisce con un protone del mezzo per produrre acido carbonico che viene poi suddiviso in CO2 e acqua:
HCO 3 - + H + DH 2 CO 3 D CO 2 + H 2 O
Poiché le reazioni sono reversibili, questo è un modo per l'organismo, attraverso la respirazione, di controllare il pH fisiologico per evitare processi di alcalosi o acidosi.
10- Divisione dell'atomo o fissione nucleare
Nel caso in cui un nucleo massiccio (come l'uranio-235) sia rotto (fissioni), si otterrà un rendimento energetico netto.
Questo perché la somma delle masse dei frammenti sarà inferiore alla massa del nucleo di uranio (Nuclear Fission, SF).
Nel caso in cui la massa dei frammenti sia uguale o maggiore di quella del ferro al picco della curva di energia di legame, le particelle nucleari saranno più strettamente legate rispetto al nucleo di uranio e quella diminuzione di massa si verifica in la forma di energia secondo l'equazione di Einstein.
Per gli elementi più leggeri del ferro, la fusione produrrà energia. Questo concetto ha portato alla creazione della bomba atomica e dell'energia nucleare (AJ Software & Multimedia, 2015).
