Ķīmiskā sintēze
Ķīmijā ķīmiskā sintēze nozīmē ķīmisku reakciju izmantošanu, lai iegūtu produktu vai vairākus produktus. Tas notiek, izmantojot fizikālas un ķīmiskas manipulācijas. Bieži tiek izmantotas vairākas dažādas ķīmiskās reakcijas; viena pēc otras. Mūsdienu laboratorijas lietojumā ķīmiskā sintēze ir reproducējama (ja eksperimentu veic otrreiz, rezultāti būs tādi paši kā pirmajā reizē), uzticama (to neizjauc nelielas apstākļu izmaiņas) un izveidota darbam vairākās laboratorijās.
Ķīmiķi sāk izstrādāt ķīmisko sintēzi, izvēloties savienojumus, kurus apvienot. Šīs izejvielas sauc par reaģentiem jeb reaģentiem. Ķīmiķi ar šiem reaģentiem veic dažādas darbības, lai sintezētu produktu vai starpproduktu. Lai to paveiktu, savienojumi jāsajauc reakcijas traukā. Trauks var būt ķīmisks reaktors vai vienkārša kolba. Daudzām reakcijām pirms galaprodukta izdalīšanas ir nepieciešama kāda veida apstrādes procedūra.
Ķīmiskās sintēzes produkta daudzums ir reakcijas iznākums. Parasti ķīmiskās sintēzes iznākumu izsaka gramos vai procentos no kopējā teorētiski iegūstamā produkta daudzuma. Blakusreakcija ir nevēlama ķīmiska reakcija, kas samazina vēlamā produkta iznākumu.
Ķīmiķis Ādolfs Vilhelms Hermanis Kolbe bija pirmais, kurš lietoja vārdu sintēze tā pašreizējā nozīmē.
Stratēģijas
Vairumā gadījumu vienas reakcijas laikā reaktants (izejas ķīmiskā viela) netiek pārvērsts vēlamajā reakcijas produktā. Ķīmiķiem ir daudzas stratēģijas, lai atrastu labāko reakciju secību vēlamā produkta iegūšanai. Kaskādes reakcijās notiek vairākas ķīmiskās pārmaiņas vienā reaģējošā vielā. Daudzkomponentu reakcijās līdz pat 11 dažādiem reaģentiem veido vienu reakcijas produktu. Teleskopiskajā sintēzē viens reaģents iziet cauri vairākām pārvērtībām, neizdalot starpproduktus pēc katra soļa.
Organiskā sintēze
Organiskā sintēze ir īpašs ķīmiskās sintēzes veids. Organiskajā sintēzē tiek radīti tikai organiski savienojumi. Sarežģīta produkta sintēzei var būt nepieciešami daudzi soļi, lai sasniegtu mērķa produktu. Šie soļi var aizņemt pārāk daudz laika. Ķīmiķi vēlas, lai viņiem būtu prasmes organiskajā sintēzē un spētu atrast sintēzes ceļu ar vismazāko soļu skaitu. Ļoti vērtīgu vai sarežģītu savienojumu sintēze ir nopelnījusi ķīmiķiem, piemēram, Robertam Bērnsam Vudvardam, Nobela prēmiju ķīmijā.
Ja ķīmiskā sintēze sākas no laboratorijas pamatkomponentu bāzes un dod kaut ko jaunu, tas ir "tīri sintētisks process". Ja tā sākas ar produktu, kas izolēts no augiem vai dzīvniekiem, un pēc tam tiek iegūts jauns savienojums, sintēzi sauc par "daļēji sintētisku procesu".
Citas nozīmes
Lielākoties ar ķīmisko sintēzi tiek apzīmēta vispārēja, daudzpakāpju procedūra vēlamā produkta izgatavošanai. Dažreiz ķīmiķi lieto terminu "ķīmiskā sintēze", lai apzīmētu tikai tiešu kombinācijas reakciju. Tiešās kombinācijas reakcijā divi vai vairāki reaģenti apvienojas, lai izveidotu vienu produktu. Ķīmiskais vienādojums tiešās kombinācijas reakcijai ir šāds:
A + B → AB
kur A un B ir elementi vai savienojumi, un AB ir savienojums, kas sastāv no A un B. Kombinēto reakciju piemēri ir šādi:
2Na + Cl2 → 2 NaCl (galda sāls veidošanās)
S + O2 → SO2 (veidojas sēra dioksīds)
4 Fe + 3 O2 → 2 Fe 2O3 (dzelzs rūsēšana)
CO2 + H2O → H 2CO3 (oglekļa dioksīds izšķīst un reaģē ar ūdeni, veidojot ogļskābi)
Četri īpaši sintēzes noteikumi:
metāla oksīds + H2O → metāls(OH)
nemetālu oksīds + H2O → skābeņskābe
metāla hlorīds + O2 → metāla hlorāts
metāla oksīds + CO2 → metāla karbonāts (CO 3)
Saistītās lapas
- Ķīmijas inženierija
- Organiskā sintēze
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir ķīmiskā sintēze?
A: Ķīmiskā sintēze ir process, kurā, izmantojot ķīmiskās reakcijas, iegūst produktu vai vairākus produktus.
J: Kas ir reaģenti jeb reaģenti?
A: Reaģenti jeb reaģenti ir ķīmiskajā sintēzē izmantotās izejvielas.
J: Ko ķīmiķi dara ar reaģentiem?
A: Ķīmiķi manipulē ar reaģentiem un sajauc tos, lai sintezētu vēlamo produktu vai starpproduktu.
J: Kāda veida traukus izmanto šīm reakcijām?
A: Šīm reakcijām var izmantot ķīmisku reaktoru vai vienkāršu kolbu.
J: Kā ķīmiskajā sintēzē mēra produkta daudzumu?
A: Ķīmiskajā sintēzē saražotā produkta daudzumu parasti mēra vai nu kā svaru gramos, vai kā procentuālo daļu no kopējā teorētiskā daudzuma, ko varētu saražot.
J: Kas ir blakusreakcija?
A: Blakusreakcija ir nevēlama ķīmiska reakcija, kas samazina vēlamā produkta iznākumu.
J: Kurš pirmais lietoja vārdu "sintēze" tā pašreizējā nozīmē?
A: Ķīmiķis Ādolfs Vilhelms Hermanis Kolbe bija pirmais, kurš lietoja vārdu "sintēze" šodienas nozīmē.
