- Origine et concept de la divisibilité chimique
- 10 exemples de divisibilité chimique
- 1- Dissoudre le sel dans l'eau
- 2- Oxydation des métaux en milieu acide
- 3- Hydrolyse des esters
- 4- Réactions d'élimination
- 5- Réaction enzymatique de l'aldolase
- 6- Dégradation des biomolécules
- 7- Réactions de combustion
- 8- Centrifugation du sang
- 9- Tampon bicarbonate
- 10- Division de l'atome ou fission nucléaire
- Références
Nous pouvons définir la divisibilité en chimie comme une propriété de la matière qui lui permet de se séparer en plus petites portions. Pour comprendre le concept, nous pouvons donner un exemple.
Si nous prenons une miche de pain et la coupons en deux encore et encore, pourrons-nous jamais arriver à un bloc de matière fondamental qui ne peut être divisé davantage? Cette question préoccupe les scientifiques et les philosophes depuis des milliers d'années.
Origine et concept de la divisibilité chimique
Pendant longtemps, on a débattu de la question de savoir si la matière était constituée de particules (ce que nous appelons aujourd'hui des atomes), cependant, l'idée générale était que la matière était un continuum qui pouvait être divisé.
Ce concept général a fait de brillants scientifiques comme James Clerk Maxwell (des équations de Maxwell) et Ludwing Boltzman (de la distribution Boltzman) la victime du ridicule, qui a conduit le premier à la folie et le second au suicide.
Au 5ème siècle avant JC, le philosophe grec Leucippe et son disciple Démocrite ont utilisé le mot atomes pour désigner la plus petite pièce individuelle de matière et ont proposé que le monde ne se compose que d'atomes en mouvement.
Cette théorie atomique précoce différait des versions ultérieures en ce qu'elle incluait l'idée d'une âme humaine composée d'un type d'atome plus raffiné réparti dans tout le corps.
La théorie atomique est tombée en déclin au Moyen Âge, mais a été relancée au début de la Révolution scientifique au 17ème siècle.
Isaac Newton, par exemple, pensait que la matière était constituée de «particules solides, massives, dures, impénétrables et mobiles».
La divisibilité peut se produire par différentes méthodes, la plus courante est la divisibilité par des méthodes physiques, par exemple hacher une pomme avec un couteau.
Cependant, la divisibilité peut également se produire par des méthodes chimiques où la matière serait séparée en molécules ou en atomes.
10 exemples de divisibilité chimique
1- Dissoudre le sel dans l'eau
Lorsqu'un sel, par exemple le chlorure de sodium, est dissous dans l'eau, un phénomène de solvatation se produit où les liaisons ioniques du sel sont rompues:
NaCl → Na + + Cl -
En dissolvant un seul grain de sel dans l'eau, il se séparera en milliards d'ions sodium et chlorure en solution.
Figure 1: dissolution d'un sel dans l'eau.
2- Oxydation des métaux en milieu acide
Tous les métaux, par exemple le magnésium ou le zinc, réagissent avec des acides, par exemple l'acide chlorhydrique dilué pour donner des bulles d'hydrogène et une solution incolore du chlorure métallique.
Mg + HCl → Mg 2+ + Cl - + H 2
L'acide oxyde le métal, séparant les liaisons métalliques pour obtenir des ions en solution (BBC, 2014).
3- Hydrolyse des esters
L'hydrolyse est la rupture d'une liaison chimique à travers l'eau. Un exemple d'hydrolyse est l'hydrolyse d'esters où ceux-ci sont divisés en deux molécules, un alcool et un acide carboxylique.
Figure 2: hydrolyse de l'acétate de méthyle.
4- Réactions d'élimination
Une réaction d'élimination fait exactement ce qu'elle dit: elle supprime les atomes d'une molécule. Ceci est fait pour créer une double liaison carbone-carbone. Cela peut être fait en utilisant une base ou un acide.
Elle peut se produire en une seule étape concertée (l'abstraction du proton dans Cα se produisant en même temps que le clivage de la liaison Cβ-X), ou en deux étapes (le clivage de la liaison Cβ-X se produit d'abord pour former un carbocation intermédiaire, qui est alors "désactivé" par l'abstraction du proton dans le carbone alpha).
Figure 3: réactions d'élimination.
5- Réaction enzymatique de l'aldolase
Dans la phase préparative de la glycolyse, une molécule de glucose est divisée en deux molécules de glycéraldéhyde 3-phosphate (G3P) en utilisant 2 ATP.
L'enzyme responsable de cette incision est l'aldolase, qui par condensation inverse divise en deux la molécule de fructose 1,6-bisphosphate en une molécule G3P et une molécule de dihydroxyacétone phosphate qui est plus tard isomérisée pour former une autre molécule de G3P.
Figure 4: Réaction aldolase.
6- Dégradation des biomolécules
Non seulement la glycolyse, mais toute la dégradation des biomolécules dans les réactions de catabolisme sont des exemples de divisibilité chimique.
En effet, ils partent de grosses molécules telles que les glucides, les acides gras et les protéines pour produire des molécules plus petites telles que l'acétyl CoA qui entre dans le cycle de Krebs pour produire de l'énergie sous forme d'ATP.
7- Réactions de combustion
Voici un autre exemple de divisibilité chimique puisque des molécules complexes telles que le propane ou le butane réagissent avec l'oxygène pour produire du CO 2 et de l'eau:
C 3 H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O
On pourrait dire que la dégradation des biomolécules est une réaction de combustion puisque les produits finaux sont le CO 2 et l'eau, mais ceux-ci se produisent en de nombreuses étapes avec différents intermédiaires.
8- Centrifugation du sang
La séparation des différents composants du sang est un exemple de divisibilité. Bien qu'il s'agisse d'un procédé physique, l'exemple me semble intéressant puisque les composants sont séparés par différence de densité par centrifugation.
Les composants les plus denses, le sérum contenant les globules rouges, resteront au fond du tube de centrifugation tandis que les composants les moins denses, le plasma, resteront en haut.
9- Tampon bicarbonate
Le bicarbonate de sodium, HCO 3 - est le principal moyen de transport du CO 2 dans l'organisme à la suite de réactions de dégradation métabolique.
Ce composé réagit avec un proton dans le milieu pour produire de l'acide carbonique qui est ensuite divisé en CO2 et en eau:
HCO 3 - + H + DH 2 CO 3 D CO 2 + H 2 O
Puisque les réactions sont réversibles, c'est une façon dont l'organisme dispose, par la respiration, de contrôler le pH physiologique pour éviter les processus d'alcalose ou d'acidose.
10- Division de l'atome ou fission nucléaire
Dans le cas où un noyau massif (tel que l'uranium 235) se décompose (fissions), il en résultera un rendement énergétique net. En effet, la somme des masses des fragments sera inférieure à la masse du cœur d'uranium.
Dans le cas où la masse des fragments est égale ou supérieure à celle du fer au sommet de la courbe d'énergie de liaison, les particules nucléaires seront plus étroitement liées que dans le noyau d'uranium et cette diminution de masse se produit en forme d'énergie selon l'équation d'Einstein.
Figure 5: fission de l'uranium 235.
Pour les éléments plus légers que le fer, la fusion produira de l'énergie. Ce concept a conduit à la création de la bombe atomique et de l'énergie nucléaire.
Références
- Logiciel AJ & Multimédia. (2015). Fission nucléaire: principes de base. Récupéré de atomicarchive.com.
- (2014). Réactions des acides. Récupéré de bbc.co.uk.
- Clark, J. (2016, janvier). ESTERS HYDROLYSANTS. Récupéré de chemguide.co.uk.
- Foist, L. (SF). Réactions d'élimination en chimie organique. Récupéré de study.com.
- Miller, WA (1867). Éléments de chimie: théorique et pratique, partie 1. New York: John Wiley et son fils.
- Fission nucléaire. (SF). Récupéré de l'hyperphysique.
- Pratt, D. (1997, novembre). La divisibilité infinie de la matière. Récupéré de davidpratt.info.
- Soderberg, T. (31 mai 2016). Élimination par les mécanismes E1 et E2. Récupéré de chem.libretext.