Reakcije razgradnje igraju veliku ulogu u životu planete. Uostalom, oni doprinose uništavanju otpadnih proizvoda svih bioloških organizama. Osim toga, ovaj proces pomaže ljudskom tijelu da apsorbira različite složene spojeve na dnevnoj bazi tako što ih razlaže na jednostavne (katabolizam). Pored svega navedenog, ova reakcija doprinosi stvaranju jednostavnih organskih i anorganskih tvari iz složenih. Naučimo više o ovom procesu, a također pogledajmo praktične primjere reakcije hemijske razgradnje.
Kako se u hemiji nazivaju reakcije, koje su to vrste i od čega zavise
Prije učenja o razgradnji, vrijedi naučiti o kemijskim procesima općenito. Ovaj naziv se odnosi na sposobnost molekula nekih supstanci da interaguju s drugima i na taj način formiraju nova jedinjenja.
Na primjer, ako među sobomkisik i dvije molekule vodika međusobno djeluju, što rezultira dvije molekule vodikovog oksida, koje svi znamo kao vodu. Ovaj proces se može napisati korištenjem sljedeće hemijske jednadžbe: O.
Iako postoje različiti kriterijumi po kojima se razlikuju hemijske reakcije (termički efekat, katalizatori, prisustvo/odsustvo granica faza, promene u oksidacionim stanjima reaktanata, reverzibilnost/ireverzibilnost), one se najčešće klasifikuju prema vrsta transformacije supstanci u interakciji
Dakle, postoje četiri vrste hemijskih procesa.
- Connection.
- Dekompozicija.
- Razmjena.
- Zamjena.
Sve gore navedene reakcije su grafički napisane pomoću jednačina. Njihova opšta šema izgleda ovako: A → B.
Na lijevoj strani ove formule su početni reagensi, a na desnoj strani su supstance nastale kao rezultat reakcije. U pravilu zahtijeva izlaganje temperaturi, struji ili korištenje katalitičkih aditiva za pokretanje. Njihovo prisustvo takođe mora biti naznačeno u hemijskoj jednačini.
Šta je reakcija razlaganja (cijepanje)
Ovu vrstu hemijskog procesa karakteriše stvaranje dva ili više novih jedinjenja iz molekula jedne supstance.
Jednostavnije rečeno, reakcija raspadanja može se uporediti sa kućom od dizajnera. Odlučivši da napravi automobil i čamac, dijete rastavlja početnu strukturu i od njenih dijelova gradi željenu. Istovremeno, struktura samih elemenatakonstruktor se ne menja, baš kao što se to dešava sa atomima supstance uključene u cepanje.
Kako izgleda jednačina razmatrane reakcije
Uprkos činjenici da stotine spojeva mogu odvojiti složenu supstancu na jednostavnije komponente, svi takvi procesi odvijaju se po istom principu. Možete ga prikazati koristeći shematsku formulu: ABV → A+B+C.
U njemu, ABC je početno jedinjenje koje je podvrgnuto cepljenju. A, B i C su supstance nastale od ABC atoma tokom reakcije razgradnje.
Vrste reakcija dekoltea
Kao što je gore pomenuto, da bi se pokrenuo hemijski proces, često je potrebno imati određeni efekat na reagense. U zavisnosti od vrste takve stimulacije, postoji nekoliko tipova razgradnje:
- Biodegradacija (biološka degradacija). Njegova suština leži u razgradnji složenijih jedinjenja na jednostavna pod uticajem živih organizama (mikroorganizama). Ilustracija ovog procesa može biti truljenje ili raspadanje smeća.
-
Termoliza je razlaganje supstanci pod uticajem visokih temperatura. Ova vrsta ima podvrstu - pirolizu. U reakciji razgradnje ove vrste, radi njenog sprovođenja, supstance se ne samo zagrevaju, već im je i onemogućen pristup kiseoniku i drugim oksidacionim agensima.
- Elektroliza je cijepanje jedinjenja uz pomoć električne struje.
- Radioliza - raspadanje materije pod uticajem jonizujućeg zračenja. Usput, ovaj proces se aktivno koristiu radioterapiji.
- Solvoliza - ova reakcija se može smatrati prekretnicom između razlaganja i razmjene (AB + VG → AG + BV). Iako dovodi do cijepanja složenih spojeva na jednostavne pod utjecajem otapala, oslobođeni atomi početnog reagensa djeluju ne samo međusobno, već i sa katalizatorom. U zavisnosti od njene suštine razlikuju se tri podvrste solvolize: alkoholiza (alkoholi - ROH), hidroliza (voda - H2O) i amonoliza (amonijak - NH3).
Reakcija raspadanja kalijum permanganata (KMnO4)
Kada smo se pozabavili teorijom, vrijedi razmotriti praktične primjere procesa cijepanja supstanci.
Prvi od njih će biti raspad KMnO4 (obično nazvan kalijum permanganat) zbog zagrijavanja. Jednačina reakcije za razgradnju kalijum permanganata izgleda ovako:+ MnO2 + O2↑.
Iz predstavljene hemijske formule se vidi da je za aktiviranje procesa potrebno zagrejati početni reagens na 200 stepeni Celzijusa. Za bolju reakciju, kalijum permanganat se stavlja u vakuumsku posudu. Iz ovoga možemo zaključiti da je ovaj proces piroliza.
U laboratorijama iu proizvodnji vrši se za dobijanje čistog i kontrolisanog kiseonika.
Termoliza kalijum hlorata (KClO3)
Reakcija razgradnje Bertholletove soli je još jedan primjer klasične termolize učisto.
Pomenuti proces prolazi kroz dvije faze i izgleda ovako:
- 2 KClO3 (t 400 °C) → 3KClO4 + KCl.
- KClO4 (t od 550 °C) → KCl + 2O2
Takođe, termoliza kalijum hlorata se može vršiti i na nižim temperaturama (do 200°C) u jednoj fazi, ali za to je potrebno da u reakciji učestvuju katalizatorske supstance - oksidi različitih metala (kuprum, ferum, mangan, itd..p.).
jednačina ove vrste bi izgledala ovako: 2KClO3 (t 150 °S, MnO2) → KCl + 2O2.
Poput kalijum permanganata, Bertoletova so se koristi u laboratorijama i industriji za proizvodnju čistog kiseonika.
Elektroliza i radioliza vode (H20)
Još jedan zanimljiv praktični primjer razmatrane reakcije je razgradnja vode. Može se proizvesti na dva načina:
- Pod uticajem električne struje na vodonik oksid: H2O → H2↑ + O2↑. Razmatrani način dobivanja kisika koriste podmorničari na svojim podmornicama. Takođe, u budućnosti se planira da se koristi za proizvodnju vodonika u velikim količinama. Glavna prepreka tome danas su ogromni troškovi energije potrebni za stimulaciju reakcije. Kada se pronađe način da se oni minimiziraju, elektroliza vode će postati glavni način za proizvodnju ne samo vodonika, već i kisika.
- Možete i razdvojiti vodu kada ste izloženi alfa zračenju: H2O → H2O++e-. Kao rezultat, molekula vodikovog oksida gubi jedan elektron i postaje jonizirana. U ovom obliku, H2O+ ponovo reaguje sa drugim neutralnim molekulima vode, formirajući visoko reaktivni hidroksidni radikal: H2O+ H2O+→ H2O + OH. Izgubljeni elektron, zauzvrat, takođe reaguje paralelno sa neutralnim molekulima vodonik oksida, doprinoseći njihovom raspadu na H i OH radikale: H2O + e-→ H + OH.
Cijepanje alkana: metan
S obzirom na različite načine odvajanja složenih supstanci, vrijedi obratiti posebnu pažnju na reakciju razgradnje alkana.
Ovo ime krije zasićene ugljovodonike sa opštom formulom CXH2X+2. In molekuli supstanci koje se razmatraju svi atomi ugljika su povezani jednostrukim vezama.
Predstavnici ove serije se nalaze u prirodi u sva tri agregatna stanja (gas, tečnost, čvrsto).
Svi alkani (reakcija raspadanja predstavnika ove serije je u nastavku) lakši su od vode i ne rastvaraju se u njoj. Međutim, oni su sami po sebi odlični rastvarači za druga jedinjenja.
Među glavnim hemijskim svojstvima takvih supstanci (sagorevanje, supstitucija, halogenacija, dehidrogenacija) - i sposobnost cepanja. Međutim, ovaj proces se može odvijati u potpunosti ili djelomično.
Navedeno svojstvo može se razmotriti na primjeru reakcije razgradnje metana (prvi član alkanskog niza). Ova termoliza se dešava na 1000°C: CH4↑ → C+2H2↑.
Međutim, ako se reakcija raspadanja metana izvede na višoj temperaturi (1500°C), a zatim se naglo smanji, ovaj plin se neće potpuno razdvojiti, formirajući etilen i vodonik: 2CH 4 ↑ → C2H4↑ + 3H2↑.
Razgradnja etana
Drugi član alkanske serije koji se razmatra je S2N4 (etan). Njegova reakcija raspadanja se također odvija pod utjecajem visoke temperature (50°C) i u potpunom odsustvu kisika ili drugih oksidacijskih sredstava. To izgleda ovako: C2H6↑ → C2H4 ↑ + H2↑.
Navedena jednačina reakcije za razgradnju etana na vodonik i etilen ne može se smatrati čistom pirolizom. Činjenica je da se ovaj proces odvija uz prisustvo katalizatora (na primjer, metalni nikl Ni ili vodena para), a to je u suprotnosti s definicijom pirolize. Stoga je ispravno govoriti o gore prikazanom primjeru cijepanja kao o procesu raspadanja koji se javlja tokom pirolize.
Vrijedi napomenuti da se razmatrana reakcija u industriji naširoko koristi za dobivanje najproizvedenijeg organskog jedinjenja na svijetu - plina etilena. Međutim, zbog eksplozivne prirode C2H6ovaj najjednostavniji alken se češće sintetizira iz drugih supstance.
Nakon razmatranja definicija, jednadžbi, tipova i raznih primjera reakcijarazgradnjom, možemo zaključiti da igra veoma važnu ulogu ne samo za ljudski organizam i prirodu, već i za industriju. Takođe, uz njegovu pomoć, mnoge korisne supstance se mogu sintetizirati u laboratorijama, što pomaže naučnicima da sprovedu važna hemijska istraživanja.
