תגובת הפירוק: דוגמאות ומשוואה

לעתים קרובות מאנשים הגונים למראה שאתה יכול לשמוע עליהםפגיעה בבריאות של מוצר או תרופה. יתרה מכך, הטיעון העיקרי בעד אמירה כזו יהיה המשפט: "זו כימיה!". עם זאת, רק מי שדילג בבירור על שיעורים בנושא זה בבית הספר יכול לומר זאת. העובדה היא שהאדם, ולמעשה כל אורגניזם ביולוגי, כשלעצמו מורכב מחומרים אורגניים ואי-אורגניים רבים. במקביל, תהליכים שונים המתרחשים ברציפות בתוכו עוזרים לשמור על הכדאיות שלו. אחד העיקריים שבהם הוא התגובה הכימית של פירוק. בואו ללמוד עוד על זה ועל תכונות הזרימה שלו עם חומרים אורגניים ואי-אורגניים.

איזה סוג של תהליך הוא תגובה כימית

קודם כל, כדאי לדעת את משמעות המושג"תגובה כימית". ביטוי זה פירושו הפיכת חומר התחלתי אחד או יותר (הנקרא ריאגנטים) לאחר. בתהליך של מטמורפוזה כזו, גרעיני האטום של התרכובות המקיימות אינטראקציה אינם נתונים לשינוי, אך האלקטרונים מופצים מחדש. כך, לאחר הטרנספורמציה, נוצרות תרכובות אטומיות חדשות במוצא.

לתגובות כימיות יש הבדל איכותי מאלה הפיזיקלי והגרעיני.

• כתוצאה מכך, הריאגנטים הראשוניים לעולם לאלשנות את הרכבם, למרות שהם מסוגלים ליצור תערובות או לעבור ממצב צבירה אחד לאחר. בניגוד אליהם, תהליכים כימיים מלווים ביצירת תרכובות חדשות בעלות תכונות שונות לחלוטין.
• התוצאה של האחרון היא שינוי באיזוטופהרכב ומספר האטומים. לפיכך, בפלט של אלמנטים מסוימים, נוצרים אחרים. עם זאת, עבור תהליכים כימיים, מטמורפוזות עמוקות כאלה אינן אופייניות. כי השינויים שחלו עקבם אינם משפיעים על המבנה הפנימי של האטומים.

תנאים להתרחשות של תגובות כימיות

במקרים רבים, להצלחהתהליכים מסוג זה, כל מה שצריך הוא המגע הפיזי של המגיבים זה עם זה או ערבוב שלהם. אבל לעתים קרובות, כדי להתחיל תגובה כימית, זה צריך זרזים. תפקיד זה יכול למלא הן על ידי חומרים שונים והן על ידי תנאים חיצוניים מסוימים.

• השפעת הטמפרטורה.על מנת להתחיל תהליכים כימיים בודדים, יש צורך לחמם את הריאגנטים. לדוגמה, כדי להתחיל את תגובת הפירוק של סידן פחמתי, יש להעלות את הטמפרטורה הזו של תרכובת זו ל-900-1200 מעלות צלזיוס.
• גלים אלקטרומגנטיים.הממריץ היעיל ביותר של כל תהליכים הוא ההשפעה על הריאגנטים של גלי אור. תגובות כאלה נקראות "פוטוכימיות". פוטוסינתזה היא דוגמה קלאסית לתגובה כזו.
• קרינה מייננת.
• השפעת זרם חשמלי.
• סוגים שונים של השפעה מכנית על החומרים המגיבים.

אילו סוגי תגובות כימיות קיימות

הסיווג של תהליכים כאלה מתבצע בעיקר על פי שישה קריטריונים.

• על ידי נוכחות גבול הפרדת הפאזות: תגובות הומו-/הטרוגניות.
• לפי שחרור / ספיגת חום: תהליכים אקסותרמיים ואנדותרמיים.
• לפי נוכחות/היעדר זרזים: תגובות קטליטיות ולא קטליטיות.
• בכיוון הזרימה:תהליכים הפיכים ובלתי הפיכים. בהתאם לקטגוריה זו, יש סוג של סימן בין החלק השמאלי והימני של המשוואה הכימית. עם בלתי הפיך - אלו שני חצים המכוונים לכיוונים מנוגדים, עם הפיך - רק אחד, מכוון משמאל לימין.
• על ידי שינוי דרגת החמצון. על פי עיקרון זה, תגובת חיזור מבודדת.
• פירוק (פיצול), חיבור, החלפה והחלפה הם סוגים של תהליכים כימיים לפי סוג המטמורפוזה של ריאגנטים.

תגובת פירוק (פיצול): מהי

מונח זה מתייחס לתהליךכתוצאה מכך חומר מורכב אחד מחולק לשניים או יותר פשוטים. ברוב המקרים, החום הוא הזרז לכך. מסיבה זו, תהליך זה נקרא גם תגובת הפירוק התרמי.

כדוגמה, אחת השיטות הקלאסיות להשגת חמצן טהור (O₂) בתעשייה. זה קורה כתוצאה מחימום KMnO₄ (מוכר יותר לכולם תחת שם הבית "אשלגן פרמנגנט").

כתוצאה מהפיצול נוצר לא רק חמצן, אלא גם מנגנט אשלגן (K₂MNO₄₎ , כמו גם מנגן דו חמצני (MnO_2).

משוואת תגובת פירוק

כל משוואה כימית מורכבת משני חלקים:שמאל וימין. בראשון שבהם נרשמות התרכובות המגיבות, ובשנייה תוצרי התגובה. ביניהם בדרך כלל ממוקם חץ המצביע ימינה. לפעמים זה דו צדדי, אם אנחנו מדברים על תהליך הפיך. במקרים מסוימים, מותר להחליף אותו בסימן שוויון (=).

לתהליך הנדון, כמו סוגים אחרים של תהליכים כימיים, יש נוסחה משלו. באופן סכמטי, משוואת תגובת הפירוק נראית כך: AB (t) → A+B.

כדאי לזכור שהרוב המכריעתהליכים אלו מתרחשים בהשפעת חום. כדי לציין זאת, לעתים קרובות האות t או משולש ממוקמת מעל או ליד החץ. עם זאת, לפעמים, במקום חום, חומרים שונים, קרינה, פועלים כזרזים.

בנוסחה שנדונה לעיל, AB היא התרכובת המורכבת המקורית, A, B הם חומרים חדשים שנוצרו כתוצאה מתגובת הפירוק.

דוגמאות מעשיות לתהליך כזה נפוצות מאוד. אתה יכול להמחיש נוסחה זו באמצעות משוואת התהליך המתוארת בפסקה הקודמת: 2KMnO₄ (ט) → K₂MNO₄ +MnO₂ + O₂↑.

סוגי תגובות פירוק

בהתאם לסוג הזרז (התורם לפיצול של חומר מורכב לפשוטים יותר), מבחינים בכמה סוגי פירוק.

• פירוק ביולוגי הוא פירוק של חומרים עקבפעילויות של אורגניזמים חיים (מיקרואורגניזמים, פטריות, אצות). במילים פשוטות יותר, תהליך זה יכול להיקרא ריקבון. בגללו המוצרים מתקלקלים. מצד אחד זה מונע את אחסונם לטווח ארוך, מצד שני זה עוזר לטבע לנצל את כל המיותר ובכך לשקם מערכות אקולוגיות.
• רדיוליזה היא פירוק של תרכובות על ידי חשיפת המולקולות שלהן לקרינה מייננת.
• תרמוליזה - העלאת הטמפרטורה על מנת להתחיל את תגובת הפירוק (דוגמאות לתהליכים כאלה ניתן למצוא בסעיפים 8-9).
  
  לסוג זה של פיצול יש תת-מין - פירוליזה.זה שונה מתרמוליזה קונבנציונלית בכך שבנוסף להשפעה של טמפרטורה גבוהה על מולקולות של חומר, נשללת מהם גם ההזדמנות לקיים אינטראקציה עם חמצן (O₂).
• סולבוליזה היא פירוק החליפין ביןהמומס והממס עצמו. בהתאם לסוג האחרון, נבדלים הסוגים הבאים של תהליך זה: הידרוליזה (מים), אלקוליזיס (אלכוהול), אמונוליזה (אמוניה).
• אלקטרוליזה היא פירוק של מולקולות על ידי חשיפתן לזרם חשמלי (דוגמה בפסקה הבאה).

התמוטטות של H2O

לאחר שעסקתי בתיאוריה לגבי תגובת הפירוק, כדאי לשקול דוגמאות ליישום המעשי שלה. כי ח₂בערך היום הוא אחד החומרים הנגישים ביותר לביצוע ניסויים כימיים, כדאי להתחיל איתו.

תגובת פירוק מים זו נקראת גם אלקטרוליזה ונראית כך: 2H₂O (זרם חשמלי) → 2H₂↑ + O₂↑.
משוואה זו מפוענחת באופן הבא: בהשפעת זרם חשמלי על מולקולות מים, הן מתפצלות ויוצרות שני גזים - חמצן ומימן.

יש לציין כי שיטה זו היא פעילהמשמש בצוללות לייצור חמצן. בעולם המודרני, היא החליפה את השיטה היקרה יותר להשגת חומר חיוני זה מנתרן מי חמצן (Na₂הו₂₎, דרך האינטראקציה שלו עם פחמן דו חמצני: Na₂הו₂ + CO₂↑ → Na₂שיתוף₃ + O₂↑.

בעתיד, ייתכן שתהיה תגובה של פירוק מיםבעל חשיבות רבה לעתיד כדור הארץ. מאחר ובאופן זה ניתן לייצר לא רק חמצן, אלא גם מימן, המשמש כדלק רקטי. התפתחויות בתחום זה כבר שנים רבות, אך הבעיה העיקרית היא הצורך להפחית את כמות האנרגיה המושקעת בפיצול מולקולות מים.

פירוק של H2O2

בין שאר הדוגמאות לתגובות פירוק, יש לשים לב להיווצרות מים וחמצן ממי חמצן (מי חמצן).

היא נראית כך:₂אודות₂ (t) → 2Н₂O + O₂↑.

תהליך זה הוא גם תרמי, שכן כדי להתחיל, יש צורך לחמם את החומרים ההתחלתיים לטמפרטורה של 150 מעלות צלזיוס.

מסיבה זו מי חמצן (שרוב האנשים משתמשים בו לטיפול בפצעים) אינו הופך למים כאשר עומדים בערכות עזרה ראשונה.

עם זאת, כדאי לזכור שתגובת הפירוקמי חמצן יכול להתרחש גם בטמפרטורת החדר הרגילה אם החומר נמצא במגע עם תרכובות כמו סודה קאוסטית (NaOH) או מנגן דו חמצני (MnO₂). פלטינה (Pt) וקופרום (Cu) יכולים לשמש גם כזרזים.

הפירוק התרמי של CaCO3

דוגמה מעניינת נוספת היא פירוק סידן פחמתי. תהליך זה יכול להיכתב באמצעות המשוואה הבאה: CaCO₃ (t) → CaO + CO₂↑.

התוצר של תגובה זו יהיה סיד חצוף (תחמוצת סידן) ופחמן דו חמצני.

התהליך הנ"ל משמש באופן פעילבתעשייה לייצר פחמן דו חמצני. תגובות דומות מבוצעות במכרות מיוחדים, שכן פיצול סידן פחמתי מתרחש רק בטמפרטורות מעל 900 מעלות צלזיוס.