Divisibilité chimique: concepts et exemples
Nous pouvons définir la divisibilité en chimie comme une propriété de la matière qui permet de la séparer en parties plus petites (Miller, 1867).
Pour comprendre le concept, nous pouvons donner un exemple. Si nous prenons une miche de pain et la coupons en deux à plusieurs reprises, arriverons-nous un jour à un bloc fondamental de matière qui ne peut plus être divisé? Cette question est présente dans l'esprit des scientifiques et des philosophes depuis des milliers d'années.
Origine et concept de la divisibilité chimique
Pendant longtemps, on s'est demandé si la matière était composée de particules (ce que nous appelons maintenant des atomes). Cependant, l'idée générale était que la matière était un continuum qui pouvait être divisé.
Ce concept généralisé a fait que de brillants scientifiques tels que James Clerk Maxwell (des équations de Maxwell) et Ludwing Boltzman (de la distribution de Boltzman) sont victimes de la folie et ces derniers du suicide.
Au Ve siècle avant notre ère, le philosophe grec Leucippe et son disciple Démocrite utilisèrent le mot atomes pour désigner le plus petit morceau de matière et proposèrent que le monde ne soit constitué que d'atomes en mouvement.
Cette première théorie atomique était différente des versions ultérieures, car elle incluait l’idée d’une âme humaine composée d’un type plus raffiné d’atomes répartis dans tout le corps.
La théorie atomique a décliné au Moyen Âge, mais a repris vie au début de la révolution scientifique au XVIIe siècle.
Isaac Newton, par exemple, pensait que la matière était constituée de "particules solides, massives, dures, impénétrables et mobiles".
La divisibilité peut être donnée par différentes méthodes, la plus courante étant la divisibilité par des méthodes physiques, par exemple couper 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 est dissous, par exemple du chlorure de sodium dans de l'eau, il se produit un phénomène de solvatation lorsque les liaisons ioniques du sel se brisent:
NaCl → Na + + Cl-
En dissolvant un seul grain de sel dans l'eau, il se séparera en milliards d'ions sodium et de chlorure en solution.
2- Oxydation des métaux en milieu acide
Tous les métaux, par exemple le magnésium ou le zinc, réagissent avec les acides, par exemple l'acide chlorhydrique dilué pour donner des bulles d'hydrogène et une solution incolore du chlorure de métal.
Mg + HCl → Mg2 + + Cl- + H 2
L'acide oxyde le métal en 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 au moyen d'eau. Un exemple d'hydrolyse est l'hydrolyse d'esters où ceux-ci sont divisés en deux molécules, un alcool et un acide carboxylique (Clark, 2016).
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 (Foist, SF).
Il peut se produire en une seule étape concertée (l’abstraction de protons 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 a lieu en premier pour former un carbocation intermédiaire), qui est ensuite "désactivé" par l'abstraction du proton dans l'alpha-carbone) (Soderberg, 2016).
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 la molécule de fructose 1, 6-bisphosphate en une molécule de G3P et une molécule de dihydroxyacétone phosphate en deux, qui est ensuite isomérisée pour former une autre molécule de G3P
6- Dégradation des biomolécules
Non seulement la glycolyse, mais toute dégradation de biomolécules dans des 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 de plus petites molécules 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
Ceci est un autre exemple de divisibilité chimique car 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 ils se produisent à de nombreuses étapes avec des intermédiaires différents.
8- centrifugation du sang
La séparation des différents composants du sang est un exemple de divisibilité. Bien qu’il s’agisse d’un processus physique, je trouve l’exemple intéressant parce que, par centrifugation, les composants sont séparés par différence de densité.
Les composants les plus denses, le sérum contenant les globules rouges, resteront au bas du tube à centrifuger, tandis que les moins denses, le plasma, resteront au sommet.
9- Tampon bicarbonate
Le bicarbonate de sodium, HCO 3 - est le principal moyen de transport du CO 2 dans le corps résultant des réactions de dégradation métabolique.
Ce composé réagit avec un proton du 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
Comme les réactions sont réversibles, c'est un moyen pour l'organisme, par la respiration, de contrôler le pH physiologique afin d'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) est brisé (fissions), il en résultera un rendement énergétique net.
En effet, la somme des masses des fragments sera inférieure à la masse du noyau d'uranium (Fission nucléaire, SF).
Au 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 liées plus étroitement que dans le noyau d'uranium et une diminution de masse se produit dans la forme d'énergie selon l'équation d'Einstein.
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 (AJ Software & Multimedia, 2015).
