化学的分割可能性：概念と例 - 化学 - 2025

化学における可分性は、より小さな部分に分離できるようにする物質の特性として定義できます。概念を理解するために、例を挙げます。

パンを1枚取り、それを何度も何度もカットした場合、これ以上分割できない基本的な問題のブロックに到達することはありますか？この質問は、何千年もの間、科学者や哲学者の心にありました。

化学的分割可能性の起源と概念

物質が粒子（今日では原子として知られているもの）で構成されているかどうかは長い間議論されていましたが、一般的な考えは、物質は分割可能な連続体であるというものでした。

この一般的な概念は、ジェームズクラークマクスウェル（マクスウェルの方程式の）やラドウィングボルツマン（ボルツマン分布の）などの優秀な科学者を嘲笑の犠牲者にし、前者を狂気に、後者を自殺に駆り立てました。

紀元前5世紀、ギリシャの哲学者ロイキッポスとその弟子であるデモクリトスは、原子という単語を使用して、個々の最小の物体を指定し、世界は動いている原子のみで構成されていると提案しました。

この初期の原子理論は、体全体に分布するより洗練されたタイプの原子で構成される人間の魂のアイデアを含むという点で、後のバージョンとは異なりました。

原子論は中世に衰退しましたが、17世紀の科学革命の初めに復活しました。

たとえば、アイザックニュートンは、物質は「固体で、塊状で、固く、進入できない、可動性の粒子」で構成されていると信じていました。

分割可能性はさまざまな方法で発生する可能性があります。最も一般的なのは、物理的な方法による分割可能性です。たとえば、リンゴをナイフで切るなどです。

ただし、分解可能性は、物質が分子または原子に分離される化学的方法によっても発生します。

化学的分割可能性の10の例

1-塩を水に溶かす

塩化ナトリウムなどの塩が水に溶解すると、塩のイオン結合が壊れる溶媒和現象が発生します。

NaClの→のNa ⁺ +のCl ^-

1粒の塩を水に溶かすだけで、溶液中で数十億のナトリウムと塩化物イオンに分離します。

図1：塩の水への溶解。

2-酸性媒体中での金属の酸化

すべての金属、たとえばマグネシウムや亜鉛は、酸、たとえば希塩酸と反応して、水素の泡と無色の金属塩化物溶液を生成します。

MG + HClの→のMg ²⁺ +のCl ^- + H ₂

酸は金属を酸化し、金属結合を分離して溶液中のイオンを取得します（BBC、2014）。

3-エステルの加水分解

加水分解は、水を介した化学結合の切断です。加水分解の例は、これらがアルコールとカルボン酸の2つの分子に分かれているエステルの加水分解です。

図2：酢酸メチルの加水分解。

4-除去反応

脱離反応は、まさにそれが言うことを行います：それは分子から原子を取り除きます。これは、炭素-炭素二重結合を作成するために行われます。これは、塩基または酸を使用して行うことができます。

それは単一の協調した段階（Cβ-X結合の開裂と​​同時に起こるCαへのプロトンの引き抜き）で、または2つの段階（Cβ-X結合の開裂が最初に発生して中間カルボカチオンを形成する）で起こります。次に、アルファ炭素の陽子の抽象化によって「オフ」になります。

図3：脱離反応。

5-アルドラーゼの酵素反応

解糖の準備段階では、1つのグルコース分子が2つのATPを使用して2つのグリセルアルデヒド3-リン酸（G3P）分子に分割されます。

この切開を担当する酵素はアルドラーゼです。これは逆縮合により、G3P分子のフルクトース1,6-二リン酸分子と、後で異性化して別の分子を形成するジヒドロキシアセトンリン酸分子の2つに分かれます。 G3P。

図4：アルドラーゼ反応。

6-生体分子の分解

解糖だけでなく、異化反応における生体分子のすべての分解は、化学的分割可能性の例です。

これは、炭水化物、脂肪酸、タンパク質などの大きな分子から始まり、クレブス回路に入り、ATPの形でエネルギーを生成するアセチルCoAなどの小さな分子を生成するためです。

7-燃焼反応

これは、プロパンやブタンなどの複雑な分子が酸素と反応してCO ₂と水を生成するため、化学的分割の別の例です。

C ₃ H ₈ + 5O ₂ →3CO ₂ + 4H ₂ O

最終生成物はCO ₂と水であるため、生体分子の分解は燃焼反応であると言えますが、これらはさまざまな中間体を使用して多くのステップで発生します。

8-血液の遠心分離

血液のさまざまな成分の分離は、分裂可能性の例です。物理的なプロセスであるにもかかわらず、遠心分離によって密度の違いによって成分が分離されるため、この例は私にとって興味深いように見えます。

最も密度の高い成分である血漿は、遠心チューブの下部に残りますが、密度の低い成分は血漿が上部に残ります。

9-重炭酸緩衝液

重炭酸ナトリウムは、HCO ₃ ^- CO輸送の主な方法である_2を代謝分解反応の結果として体内で。

この化合物は、媒体内のプロトンと反応して炭酸を生成し、炭酸はその後CO2と水に分けられます。

HCO ₃ ^- + H ⁺ DH ₂ CO ₃ D CO ₂ + H ₂ O

反応は可逆的であるため、これは生物が呼吸を通じて生理学的pHを制御してアルカローシスまたはアシドーシスのプロセスを回避する方法です。

10-原子または核分裂の分割

大規模な核（ウラン235など）が破壊（核分裂）すると、正味のエネルギー収量が得られます。これは、フラグメントの質量の合計がウラン核の質量よりも小さくなるためです。

フラグメントの質量が結合エネルギー曲線のピークで鉄の質量以上である場合、核粒子はウラン核よりも緊密に結合され、この質量の減少はアインシュタインの方程式によるエネルギーの形。

図5：ウラン235の核分裂。

鉄より軽い元素の場合、核融合はエネルギーを生み出します。この概念は、原爆と原子力の創設につながりました。

参考文献

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