Reakcije razgradnje igraju veliku ulogu u životu planeta. Uostalom, oni doprinose uništavanju otpadnih proizvoda svih bioloških organizama. Osim toga, ovaj proces pomaže ljudskom tijelu da apsorbira različite složene spojeve na dnevnoj bazi razlažući ih na jednostavne (katabolizam). Uz sve navedeno, ova reakcija doprinosi stvaranju jednostavnih organskih i anorganskih tvari iz složenih. Naučimo više o ovom procesu, a također pogledajmo praktične primjere reakcije kemijske razgradnje.
Kako se u kemiji nazivaju reakcije, koje su to vrste i o čemu ovise
Prije učenja o razgradnji, vrijedi naučiti o kemijskim procesima općenito. Ovaj naziv se odnosi na sposobnost molekula nekih tvari da komuniciraju s drugima i na taj način tvore nove spojeve.
Na primjer, ako među sobomkisik i dvije molekule vodika međusobno djeluju, što rezultira dvije molekule vodikovog oksida, koji svi znamo kao voda. Ovaj proces se može zapisati pomoću sljedeće kemijske jednadžbe: O.
Iako postoje različiti kriteriji po kojima se kemijske reakcije razlikuju (toplinski učinak, katalizatori, prisutnost/odsutnost granica faza, promjene oksidacijskih stanja reaktanata, reverzibilnost/ireverzibilnost), one se najčešće klasificiraju prema vrsta transformacije tvari koje djeluju.
Dakle, postoje četiri vrste kemijskih procesa.
- Veza.
- Razgradnja.
- Razmjena.
- Zamjena.
Sve gore navedene reakcije su grafički zapisane pomoću jednadžbi. Njihova opća shema izgleda ovako: A → B.
Na lijevoj strani ove formule su početni reagensi, a na desnoj strani su tvari nastale kao rezultat reakcije. U pravilu zahtijeva izlaganje temperaturi, struji ili korištenje katalitičkih aditiva za pokretanje. Njihova prisutnost također mora biti naznačena u kemijskoj jednadžbi.
Što je reakcija razgradnje (cijepanje)
Ovu vrstu kemijskog procesa karakterizira stvaranje dva ili više novih spojeva iz molekula jedne tvari.
Jednostavnije rečeno, reakcija razgradnje može se usporediti s kućom od dizajnera. Odlučivši izgraditi automobil i čamac, dijete rastavlja početnu strukturu i od njenih dijelova gradi željenu. Istodobno, struktura samih elemenatakonstruktor se ne mijenja, baš kao što se događa s atomima tvari uključene u cijepanje.
Kako izgleda jednadžba razmatrane reakcije
Unatoč činjenici da stotine spojeva mogu odvojiti složenu tvar na jednostavnije komponente, svi se takvi procesi odvijaju prema istom principu. Možete ga prikazati pomoću shematske formule: ABV → A+B+C.
U njemu je ABC početni spoj koji je prošao cijepanje. A, B i C su tvari nastale od ABC atoma tijekom reakcije razgradnje.
Vrste reakcija dekoltea
Kao što je gore spomenuto, da bi se pokrenuo kemijski proces, često je potrebno imati određeni učinak na reagense. Ovisno o vrsti takve stimulacije, postoji nekoliko vrsta razgradnje:
- Biorazgradnja (biološka degradacija). Njegova je bit u razgradnji složenijih spojeva na jednostavne pod utjecajem živih organizama (mikroorganizama). Ilustracija ovog procesa može biti truljenje ili raspadanje smeća.
- Termoliza je razgradnja tvari pod utjecajem visokih temperatura. Ova vrsta ima podvrstu - pirolizu. U reakciji razgradnje ove vrste, za njezinu provedbu, tvari se ne samo zagrijavaju, već im se također oduzima pristup kisiku i drugim oksidacijskim sredstvima.
- Elektroliza je cijepanje spojeva uz pomoć električne struje.
- Radioliza - raspadanje tvari pod utjecajem ionizirajućeg zračenja. Usput, ovaj se proces aktivno koristiu radioterapiji.
- Solvoliza - ova reakcija se može smatrati prekretnicom između razgradnje i razmjene (AB + VG → AG + BV). Iako dovodi do cijepanja složenih spojeva na jednostavne pod utjecajem otapala, oslobođeni atomi početnog reagensa međusobno djeluju ne samo međusobno, već i s katalizatorom. Ovisno o njegovoj suštini razlikuju se tri podvrste solvolize: alkoholiza (alkoholi - ROH), hidroliza (voda - H2O) i amonoliza (amonijak - NH3).
Reakcija razgradnje kalijevog permanganata (KMnO4)
Nakon što smo se pozabavili teorijom, vrijedi razmotriti praktične primjere procesa cijepanja tvari.
Prvi od njih bit će raspad KMnO4 (obično nazvan kalijev permanganat) uslijed zagrijavanja. Jednadžba reakcije za razgradnju kalijevog permanganata izgleda ovako:+ MnO2 + O2↑.
Iz prikazane kemijske formule vidi se da je za aktiviranje procesa potrebno početni reagens zagrijati na 200 stupnjeva Celzija. Za bolju reakciju, kalijev permanganat se stavlja u vakuumsku posudu. Iz ovoga možemo zaključiti da je ovaj proces piroliza.
U laboratorijima iu proizvodnji provodi se radi dobivanja čistog i kontroliranog kisika.
Termoliza kalijevog klorata (KClO3)
Reakcija razgradnje Bertholletove soli još je jedan primjer klasične termolize učisto.
Spomenut proces prolazi kroz dvije faze i izgleda ovako:
- 2 KClO3 (t 400 °C) → 3KClO4 + KCl.
- KClO4 (t od 550 °C) → KCl + 2O2
Također, termoliza kalijevog klorata može se provesti i na nižim temperaturama (do 200°C) u jednoj fazi, ali to zahtijeva da u reakciji sudjeluju katalizatorske tvari - oksidi raznih metala (kuprum, ferum, mangan itd..p.).
Jednadžba ove vrste bi izgledala ovako: 2KClO3 (t 150 °S, MnO2) → KCl + 2O2.
Poput kalijevog permanganata, Bertoletova sol se koristi u laboratorijima i industriji za proizvodnju čistog kisika.
Elektroliza i radioliza vode (H20)
Još jedan zanimljiv praktični primjer razmatrane reakcije je razgradnja vode. Može se proizvesti na dva načina:
- Pod utjecajem električne struje na vodikov oksid: H2O → H2↑ + O2↑. Razmatrani način dobivanja kisika koriste se podmorničari na svojim podmornicama. Također se u budućnosti planira koristiti za proizvodnju vodika u velikim količinama. Glavna prepreka tome danas su ogromni troškovi energije potrebni za poticanje reakcije. Kada se pronađe način da ih se minimizira, elektroliza vode postat će glavni način za proizvodnju ne samo vodika, već i kisika.
- Možete i razdvojiti vodu kada ste izloženi alfa zračenju: H2O → H2O++e-. Kao rezultat toga, molekula vodikovog oksida gubi jedan elektron i postaje ionizirana. U ovom obliku, H2O+ ponovno reagira s drugim neutralnim molekulama vode, tvoreći visoko reaktivni hidroksidni radikal: H2O+ H2O+→ H2O + OH. Izgubljeni elektron, zauzvrat, također reagira paralelno s neutralnim molekulama vodikovog oksida, pridonoseći njihovom raspadu na H i OH radikale: H2O + e-→ H + OH.
Cijepanje alkana: metan
S obzirom na različite načine odvajanja složenih tvari, vrijedi obratiti posebnu pozornost na reakciju razgradnje alkana.
Ovaj naziv skriva zasićene ugljikovodike s općom formulom CXH2X+2. In molekule tvari koje se razmatraju svi atomi ugljika povezani su jednostrukim vezama.
Predstavnici ove serije nalaze se u prirodi u sva tri agregatna stanja (plin, tekućina, kruto).
Svi alkani (reakcija razgradnje predstavnika ove serije je u nastavku) lakši su od vode i ne otapaju se u njoj. Međutim, oni su sami po sebi izvrsna otapala za druge spojeve.
Među glavnim kemijskim svojstvima takvih tvari (sagorijevanje, supstitucija, halogenacija, dehidrogenacija) - i sposobnost cijepanja. Međutim, ovaj se proces može odvijati u potpunosti ili djelomično.
Navedeno svojstvo može se razmotriti na primjeru reakcije razgradnje metana (prvi član niza alkana). Ova se termoliza događa na 1000°C: CH4↑ → C+2H2↑.
Međutim, ako se reakcija razgradnje metana provodi na višoj temperaturi (1500 ° C), a zatim se naglo reducira, ovaj plin se neće potpuno podijeliti, stvarajući etilen i vodik: 2CH 4 ↑ → C2H4↑ + 3H2↑.
Razgradnja etana
Drugi član alkanskog niza koji se razmatra je S2N4 (etan). Njegova reakcija raspadanja također se događa pod utjecajem visoke temperature (50 °C) i u potpunoj odsutnosti kisika ili drugih oksidacijskih sredstava. To izgleda ovako: C2H6↑ → C2H4 ↑ + H2↑.
Navedena jednadžba reakcije za razgradnju etana na vodik i etilen ne može se smatrati čistom pirolizom. Činjenica je da se ovaj proces događa uz prisutnost katalizatora (na primjer, metalni nikal Ni ili vodena para), a to je u suprotnosti s definicijom pirolize. Stoga je ispravno govoriti o gore prikazanom primjeru cijepanja kao o procesu razgradnje koji se događa tijekom pirolize.
Vrijedi napomenuti da se razmatrana reakcija u industriji naširoko koristi za dobivanje najviše proizvedenog organskog spoja na svijetu - plina etilena. Međutim, zbog eksplozivne prirode C2H6ovaj se najjednostavniji alken češće sintetizira iz drugih tvari.
Nakon razmatranja definicija, jednadžbi, vrsta i raznih primjera reakcijarazgradnjom, možemo zaključiti da igra vrlo važnu ulogu ne samo za ljudski organizam i prirodu, već i za industriju. Također, uz njegovu pomoć, mnoge korisne tvari mogu se sintetizirati u laboratorijima, što pomaže znanstvenicima u provođenju važnih kemijskih istraživanja.
