Često od ljudi pristojnog izgleda možete čuti o opasnostima po zdravlje proizvoda ili lijeka. Štoviše, glavni argument u prilog takve izjave bit će fraza: "Ovo je kemija!". No, to mogu reći samo oni koji su očito preskakali lekcije iz ovog predmeta u školi. Činjenica je da se čovjek, a i svaki biološki organizam, sam po sebi sastoji od mnogih organskih i anorganskih tvari. Istodobno, različiti procesi koji se neprestano odvijaju unutar njega pomažu u održavanju njegove održivosti. Jedna od glavnih među njima je kemijska reakcija raspadanja. Naučimo više o njemu i značajkama njegovog protoka s organskim i anorganskim tvarima.
Kakva se vrsta procesa naziva kemijska reakcija
Prije svega, vrijedno je znati značenje pojma "kemijska reakcija". Ovaj izraz znači pretvorbu jedne ili više polaznih tvari (zvanih reagensi) u druge. U procesu takve metamorfoze, jezgre međusobno djelujućih atomaspojevi nisu podložni promjenama, ali dolazi do preraspodjele elektrona. Dakle, nakon transformacije, na izlazu nastaju novi atomski spojevi.
Kemijske reakcije kvalitativno se razlikuju od fizičkih i nuklearnih.
- Kao rezultat prvog, početni reagensi nikada ne mijenjaju svoj sastav, iako su sposobni formirati smjese ili prelaziti iz jednog agregacijskog stanja u drugo. Za razliku od njih, kemijski procesi su popraćeni stvaranjem novih spojeva s potpuno drugačijim svojstvima.
- Drugi rezultat je promjena u izotopskom sastavu i broju atoma. Dakle, na izlazu nekih elemenata nastaju drugi. Međutim, za kemijske procese takve duboke metamorfoze nisu tipične. Jer promjene koje su nastale zbog njih ne utječu na unutarnju strukturu atoma.
Uvjeti za kemijske reakcije
U mnogim slučajevima, za uspješan tijek procesa ove vrste, potrebno je jednostavno fizički kontaktirati reagense jedan s drugim ili ih pomiješati. Ali često, za pokretanje kemijske reakcije, potrebni su katalizatori. Ovu ulogu mogu odigrati i razne tvari i određeni vanjski uvjeti.
- Utjecaj temperature. Za pokretanje pojedinih kemijskih procesa potrebno je reagense zagrijati. Na primjer, da bi se započela reakcija razgradnje kalcijevog karbonata, ova temperatura ovog spoja mora se povisiti na 900-1200 °C.
- Elektromagnetski valovi. Najučinkovitije stimuliranje tijeka bilo kojeg procesa je utjecaj na reagense svjetlosnih valova. Takve reakcije nazivaju se "fotokemijskim". Klasičan primjer takve reakcije je fotosinteza.
- Jonizirajuće zračenje.
- Izloženost električnoj struji.
- Različite vrste mehaničkog utjecaja na reaktante.
Koje vrste kemijskih reakcija postoje
Klasifikacija takvih procesa uglavnom se temelji na šest značajki.
- Po prisutnosti granice razdvajanja faza: homo-/heterogene reakcije.
- Opuštanjem / apsorpcijom topline: egzotermni i endotermni procesi.
- Prema prisutnosti/odsutnosti katalizatora: katalitičke i nekatalitičke reakcije.
- Prema smjeru protoka: reverzibilni i nepovratni procesi. Ovisno o ovoj kategoriji, između lijevog i desnog dijela kemijske jednadžbe postoji vrsta predznaka. Za nepovratne - to su dvije strelice usmjerene u suprotnim smjerovima, za reverzibilne - samo jedna, usmjerena s lijeva na desno.
- Promjenom stupnja oksidacije. Prema ovom principu, redoks reakcija je izolirana.
- Razgradnja (cijepanje), kombinacija, supstitucija i izmjena vrste su kemijskih procesa sličnih metamorfozi reagensa.
reakcija razgradnje (cijepanje): što je to
Ovaj izraz se odnosi na proces kojim se jedna složena tvar dijeli na dvije ili više jednostavnih. U većini slučajeva, to je katalizirano visokimtemperatura. Zbog toga se ovaj proces naziva i reakcija termičke razgradnje.
Kao primjer može se navesti jedna od klasičnih metoda za dobivanje čistog kisika (O2) u industriji. To se događa kao rezultat zagrijavanja KMnO4 (svima poznatije pod imenom "kalijev permanganat").
Kao rezultat cijepanja, ne nastaje samo kisik, već i kalijev manganat (K2MnO4) kao manganov dioksid (MnO 2).
jednadžba reakcije razgradnje
Svaka kemijska jednadžba sastoji se od dva dijela: lijevog i desnog. U prvom od njih bilježe se reakcijski spojevi, a u drugom produkti reakcije. Između njih se obično postavlja strelica koja pokazuje udesno. Ponekad je to bilateralno, ako govorimo o reverzibilnom procesu. U nekim slučajevima, dopušteno je zamijeniti ga znakom jednakosti (=).
Proces koji se razmatra, kao i druge vrste kemijskih procesa, ima vlastitu formulu. Shematski, jednadžba reakcije razgradnje izgleda ovako: AB (t) → A+B.
Vrijedi zapamtiti da se velika većina takvih procesa događa pod utjecajem topline. Da bi se to naznačilo, slovo t ili trokut se često stavlja iznad ili pored strelice. Međutim, ponekad, umjesto topline, razne tvari, zračenje, djeluju kao katalizatori.
U gornjoj formuli, AB je izvorni kompleksni spoj, A, B su nove tvari,nastala kao rezultat reakcije razgradnje.
Praktični primjeri takvog procesa vrlo su česti. Ova se formula može ilustrirati pomoću jednadžbe procesa opisane u prethodnom odlomku: 2KMnO4 (t) → K2MnO4 + MnO2 + O2↑.
Vrste reakcija razgradnje
Ovisno o vrsti katalizatora (koji doprinosi cijepanju složene tvari na jednostavnije), razlikuje se nekoliko vrsta razgradnje.
- Biorazgradnja je raspadanje tvari uslijed djelovanja živih organizama (mikroorganizmi, gljive, alge). Jednostavnije rečeno, ovaj proces se može nazvati propadanjem. Zbog njega se proizvodi kvare. S jedne strane, to sprječava njihovo dugotrajno skladištenje, s druge strane pomaže prirodi da iskoristi sve nepotrebno, obnavljajući tako ekosustave.
- Radioliza - razgradnja spojeva izlaganjem njihovih molekula ionizirajućem zračenju.
-
Termoliza je povećanje temperature kako bi se pokrenula reakcija razgradnje (primjeri takvih procesa mogu se naći u odlomcima 8-9).
Ova vrsta cijepanja ima podvrstu - pirolizu. Razlikuje se od konvencionalne termolize po tome što su, osim učinka visoke temperature na molekule tvari, također lišene mogućnosti interakcije s kisikom (O2).
- Solvoliza je razmjenska razgradnja između otopljene tvari i samog otapala. Ovisno o vrsti potonjeg, razlikuju se sljedeće vrste ovog procesa: hidroliza (voda), alkoliza (alkoholi), amonoliza (amonijak).
- Elektroliza - razgradnja molekula izlaganjem električnoj struji (primjer u sljedećem odlomku).
H2O cijepanje
Nakon što smo se pozabavili teorijom o reakciji razgradnje, vrijedi razmotriti primjere njezine praktične provedbe. Budući da je H2O jedna od najpristupačnijih supstanci za kemijske eksperimente danas, vrijedi početi s njom.
Ova reakcija razgradnje vode također se naziva elektroliza i izgleda ovako: 2H2O (električna struja) → 2H2↑ + O 2↑.
Ova se jednadžba dešifrira na sljedeći način: pod utjecajem električne struje na molekule vode, one se cijepaju i tvore dva plina - kisik i vodik.
Vrijedi napomenuti da se ova metoda aktivno koristi na podmornicama za proizvodnju kisika. U suvremenom svijetu zamijenio je skuplji način dobivanja ove vitalne tvari iz natrijevog peroksida (Na2O2), kroz njegovu interakciju s ugljičnim dioksidom: Na2O2 + CO2↑ → Na2CO3 + O2↑.
Dugoročno, reakcija razgradnje vode može biti od velike važnosti za budućnost planeta. Budući da je na taj način moguće proizvesti ne samo kisik, već i vodik koji se koristi kao raketno gorivo. Razvoj na ovom području traje već dugi niz godina, ali glavni problem je potreba za smanjenjem količine energije za cijepanjemolekule vode.
H2O2 cijepanje
Među ostalim primjerima reakcija razgradnje, vrijedno je obratiti pozornost na stvaranje vode i kisika iz vodikovog peroksida (peroksida).
Izgleda ovako: N2O2 (t) → 2N2 O + O2↑.
Ovaj proces je također termički, jer je za početak potrebno da se početne tvari zagriju na temperaturu od 150 °C.
Iz tog razloga se vodikov peroksid (koji većina ljudi koristi za liječenje rana) ne pretvara u vodu u kućnim kutijama prve pomoći.
Međutim, vrijedi zapamtiti da se reakcija razgradnje vodikovog peroksida može dogoditi i na običnoj sobnoj temperaturi ako tvar dođe u dodir sa spojevima kao što su kaustična soda (NaOH) ili mangan dioksid (MnO 2). Platina (Pt) i bakar (Cu) također mogu djelovati kao katalizatori.
reakcija toplinske razgradnje CaCO3
Još jedan zanimljiv primjer je razgradnja kalcijevog karbonata. Ovaj proces se može zapisati pomoću sljedeće jednadžbe: CaCO3 (t) → CaO + CO2 ↑.
Proizvod ove reakcije bit će živo vapno (kalcijev oksid) i ugljični dioksid.
Navedeni proces se aktivno koristi u industriji za proizvodnju ugljičnog dioksida. Slične se reakcije provode u specijaliziranim rudnicima, budući da se razgradnja kalcijevog karbonata događa samo na temperaturama iznad 900 °C.
