¿Qué es la divisibilidad química?
Podemos definir la divisibilidad química como una propiedad de la materia que le permite separarse en porciones más pequeñas. Para entender el concepto podemos poner un ejemplo.
Si se derrite un cubo de hielo, se convierte en agua, y cuando esta se somete al calor, se transforma en vapor. Este vapor se puede dividir, a su vez, en moléculas, y estas, en átomos.
La divisibilidad química es, entonces, la posibilidad que tiene la materia de dividirse en partes cada vez más pequeñas.
Origen y concepto de la divisibilidad química
Durante muchísimo tiempo se debatió si la materia estaba conformada por partículas (lo que hoy conocemos como átomos), sin embargo, la idea general era que la materia era un continuo que podía dividirse.
Este concepto generalizado hizo víctima de burla a científicos brillantes como James Clerk Maxwell (de las ecuaciones de Maxwell) y Ludwig Boltzman (de la distribución de Boltzman) cosa que arrastró al primero a la locura y al segundo al suicidio.
En el siglo V a.C., el filósofo griego Leucipo y su discípulo Demócrito utilizaron la palabra átomo para designar la más pequeña pieza individual de la materia, y propusieron que el mundo no consiste en más que átomos en movimiento.
Esta teoría atómica temprana difería de versiones posteriores, puesto que incluía la idea de un alma humana compuesta de un tipo más refinado del átomo distribuido a través del cuerpo.
La teoría atómica cayó en declive en la Edad Media, pero revivió al comienzo de la Revolución científica en el siglo XVII.
Isaac Newton, por ejemplo, creía que la materia consistía en “partículas sólidas, masivas, duras, impenetrables y móviles”.
La divisibilidad puede darse por distintos métodos: el más común es la divisibilidad por métodos físicos, como, por ejemplo, picar una manzana con un cuchillo.
Sin embargo, la divisibilidad también puede darse por métodos químicos, en donde se separaría la materia en moléculas o átomos.
Ejemplos de divisibilidad química
1. Disolver sal en agua
Cuando se disuelve una sal, por ejemplo, cloruro de sodio, en agua, ocurre un fenómeno de solvatación donde se rompen los enlaces iónicos de la sal:
NaCl → Na+ + Cl–
Al disolver apenas un grano de sal en agua, este se separará en miles de millones de iones de sodio y cloruro en solución.
2. Oxidación de metales en medio ácido
Todos los metales, por ejemplo, magnesio o cinc, reaccionan con ácidos, como el ácido clorhídrico diluido, para dar burbujas de hidrógeno y una solución incolora del cloruro metálico.
Mg + HCl → Mg2+ +Cl– + H2
El ácido oxida al metal separando los enlaces metálicos para obtener iones en solución.
3. Hidrólisis de ésteres
La hidrólisis es la ruptura de un enlace químico por medio del agua. Un ejemplo de hidrólisis es la hidrólisis de ésteres, donde estos se dividen en dos moléculas, un alcohol y un ácido carboxílico.
4. Reacciones de eliminación
Una reacción de eliminación hace exactamente lo que dice: elimina los átomos de una molécula. Esto se hace para crear un doble enlace carbono-carbono. Esto se puede hacer usando una base o un ácido.
Puede ocurrir en un solo paso concertado (la abstracción del protón en Cα que ocurre al mismo tiempo que la escisión del enlace Cβ-X), o en dos pasos (la escisión del enlace Cβ-X se produce primero para formar un carbocatión intermediario, que entonces se “apaga” por la abstracción del protón en el alfa-carbono).
5. Reacción enzimática de la aldolasa
En la fase preparativa de la glucólisis, una molécula de glucosa se divide en dos moléculas de gliceraldehído 3-fosfato (G3P) usando 2 ATP.
La enzima encargada de esa incisión es la aldolasa, que a través de una condensación reversa, divide en dos la molécula de fructosa 1,6-bifosfato en una molécula de G3P y una molécula de dihidroxiacetona fosfato, que posteriormente se isomeriza para formar otra molécula de G3P.
6. Degradación de biomoléculas
No solamente la glicólisis, sino toda la degradación de biomoléculas en las reacciones del catabolismo, son ejemplos de divisibilidad química.
Esto se debe a que se parten de moléculas grandes como carbohidratos, ácidos grasos y proteínas para producir moléculas más pequeñas, como el acetil CoA, que entra al ciclo de Krebs para producir energía en forma de ATP.
7. Reacciones de combustión
Este es otro ejemplo de divisibilidad química, puesto que moléculas complejas, como propano o butano, reaccionan con oxígeno para producir CO₂ y agua:
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
La degradación de biomoléculas podría decirse que es una reacción de combustión, puesto que los productos finales son CO₂ y agua, sin embargo, estas se dan en muchos pasos con diferentes intermediarios.
8. Centrifugación de la sangre
La separación de los distintos componentes de la sangre son un ejemplo de divisibilidad. A pesar de ser un proceso físico, es interesante el ejemplo, puesto que por centrifugación se separan los componentes por diferencia de densidad.
Los componentes más densos, el suero con los glóbulos rojos, quedarán en el fondo del tubo de centrífuga, mientras que los menos densos, el plasma, quedarán en la parte superior.
9. Buffer bicarbonato
El bicarbonato de sodio, HCO3–, es la principal manera de transporte de CO₂ en el organismo producto de las reacciones de degradación metabólicas.
Este compuesto reacciona con un protón del medio para producir ácido carbónico, el cual posteriormente se divide en CO₂ y agua:
HCO3– + H+ D H2CO3 D CO₂ + H₂O
Dado que las reacciones son reversibles, esta es una manera que tiene el organismo, mediante la respiración, de controlar el pH fisiológico para evitar procesos de alcalosis o acidosis.
10. División del átomo o fisión nuclear
En el caso de que un núcleo masivo (como puede ser el uranio-235) se rompa (fisiones), derivará en un rendimiento neto de energía. Esto es debido a que la suma de las masas de los fragmentos será menor que la masa del núcleo de uranio.
En el caso de que la masa de los fragmentos sea igual o mayor que la del hierro en el pico de la curva de energía de enlace, las partículas nucleares estarán más estrechamente unidas que en el núcleo de uranio y esa disminución de masa se produce en forma de energía según la ecuación de Einstein.
Para elementos más ligeros que el hierro, la fusión producirá energía. Este concepto llevó a la creación de la bomba atómica y a la energía nuclear.
Referencias
- Reactions of acids. Recuperado de bbc.co.uk.
- Foist, L. (S.F.). Elimination Reactions In Organic Chemistry. Recuperado de study.com.
- Nuclear Fission (S.F.). Recuperado de hyperphysics.