De ce chimistii organici folosesc kilocalorii; Master Chimie Organică
Ultima actualizare: 21 decembrie 2019 |
Care este treaba cu chimiștii organici care folosesc kilocalorii (kcal) în loc de kilojoule (kJ)?
Sistemul metric, System Internationale (SI), a fost adoptat pentru prima dată în Franța în 1791, la scurt timp după Revoluția Franceză (una dintre celelalte inovații adoptate de revoluționari - săptămâna de zece zile - nu a supraviețuit). Sunt canadian, așa că am crescut în întregime în cadrul sistemului metric și, din moment ce unitățile SI sunt de rigorul măsurării în știință, am presupus că toți oamenii de știință l-au folosit.
Când am început să mă întâlnesc cu chimiști organici, a fost ca și cum am găsi o serie de eretici nerușinați care acționează chiar sub nasul Inchiziției. Toate valorile forțelor și energiilor de legătură pe care le învățasem și le memorasem în kilojoule/mol mi-au fost aruncate înapoi în kilocalorii. Fiind canadian (și un nou student de absolvire), am reținut politicos criticile mele față de această practică barbară până la un moment mai oportun, păstrând în același timp contrabandia mea că SI era sistemul cel mai corect.
[Doar pentru a-ți trece memoria, o „calorie” este o unitate de măsurare a energiei. Este energia necesară pentru a crește temperatura de 1 gram de apă cu 1 grad Celsius. Deși este încă folosit ca unitate de energie alimentară, caloria a fost înlocuită de unitatea Systeme Internationale joule (J). O calorie este egală cu 4.184 J.]
După câteva săptămâni de când i-am auzit pe colegii mei bâlbâind în kilocalorii, a început să mi se pară că nu doar propriul meu grup de cercetare a făcut asta. Era întreaga comunitate de chimiști organici - în reviste, la conferințe, în conversații casual. Și încetul cu încetul, am început să-l folosesc și eu. La început mi s-a părut obraznic să scap de educația mea Systeme Internationale. Cu fiecare lună, totuși, rezistența mea la utilizarea kcals a început să se prăbușească - cu cât am folosit-o mai mult, cu atât am realizat că este de fapt o unitate de măsură mai practică pentru chimia organică.
În Gen Chem, învățăm cum să căutăm căldurile de formare a moleculelor întregi, care pot fi un număr destul de mare. În contrast, atunci când chimiștii organici vorbesc despre energii, ei vorbesc de obicei despre energiile și conformațiile de disociere a legăturilor. Deoarece varietatea moleculelor din chimia organică este atât de mare, de multe ori nu avem luxul de a putea lucra cu valorile din tabele. Prin urmare, atunci când ne gândim la schimbările de energie dintr-o reacție, suntem adesea forțați să ne bazăm raționamentul pe estimarea valorii pieselor, mai degrabă decât a întregului. „Ce valorează acea obligațiune C-O? Ce costă să-l înlocuiți cu bromură? Care este energia pentru inelul respectiv? Care este contribuția legăturii de hidrogen? ”.
Este ca și cum ai merge de la o distribuție de mașini la un magazin de chop și într-o zi te vei găsi uitându-te la o mașină și gândindu-te „la ce valorează bara de protecție?
Deci, de ce chimiștii organici folosesc kcals? Pot să mă gândesc la 4 motive.
1. Puterea legăturii C-H în alcani de 100 kcal/mol este o ancoră mentală convenabilă.
Chimiștii organici gândesc mult în termeni de rezistență la legătură. Cea mai comună legătură pe care o veți găsi în chimia organică este legătura CH, care are o rezistență a legăturii de aproximativ 100 kcal/mol (notă: această valoare poate varia considerabil în funcție de substituția la carbon, dar pentru alcani simpli precum metanul și etanul, legătura CH este foarte apropiată de această valoare). Care este valoarea respectivă în kJ/mol? 472 kJ/mol. Ghiciți ce număr este mai ușor de reținut?
Există doar ceva instinctiv în lucrul pe o scară 0-100.
2. Fenomenele cu energie scăzută se potrivesc și ele pe scara kcal.
Pentru chimia organică, kcal/mol este un fel de metrică „goldilocks”, deoarece chiar și 1 kcal/mol este semnificativ, dar nu prea semnificativ. De exemplu, 1 kcal/mol nu este chiar aproape de a fi suficientă energie pentru a rupe o legătură, dar este totuși suficient pentru a provoca un raport 83:17 de produse la echilibru. Mergând puțin mai sus, legăturile de hidrogen au puteri de 2-7 kcal/mol.