Ako študovať chémiu energetických molekúl?

Študujte koncept energetických molekúl spolu s vedou o chémii polymérov. Téma energetických chemických molekúl je dôležitá z niekoľkých dôvodov, a najmä preto, že molekuly, ktoré obsahujú veľa energie, sú potrebné na výrobu tepla. Príklady takýchto molekúl sú skupina petrochemických zlúčenín, ktoré sa nazývajú uhľovodíky. Táto skupina molekúl má vysoký obsah potenciálnej energie, ktorú je možné získať spaľovacím procesom týchto zlúčenín v prítomnosti oxidačného činidla, ktorým sú zvyčajne molekuly kyslíka prítomné vo voľnom vzduchu.

Začnite preskúmaním uhľovodíkov. Uhľovodíky sú vysoko energetické kvôli obsahu mnohých nasýtených väzieb CH v jeho molekulárnej štruktúre. Vďaka tejto skutočnosti sa petrochemický priemysel rozšíril do neobmedzených obzorov. Uhľovodíky sú iba jedným typom zlúčenín s vysokým obsahom energie. V chemickej literatúre je mnoho ďalších typov zlúčenín, ktoré majú porovnateľný a ešte vyšší energetický obsah ako typické organické uhľovodíky. Problémom je dostupnosť týchto zlúčenín na komerčnom základe v dostatočnom množstve. Uhľovodíky sú v prírode bohaté a sú oveľa dostupnejším zdrojom chemickej energie ako ostatné syntetické vysoko energetické zlúčeniny.

Študujte syntetický postup používaný na získanie vysoko energetických molekúl. Ďalšími menej konvenčnými zdrojmi vysoko energetických molekúl je syntetický postup v chemickom laboratóriu. Syntetické zlúčeniny, ktoré obsahujú vysoko energetické väzby, majú obmedzené použitie, pretože sú dostupné iba v malých množstvách. Energetické molekuly sú zvyčajne termodynamicky nestabilné a majú tendenciu uvoľňovať svoju energiu, aby boli v stave termodynamickej stability. Hnacia sila pre generovanie molekuly vysokej energie je kineticky riadená. V chémii sa hovorí o kinetickej a termodynamickej kontrole chemických reakcií.

Pochopte, ako termodynamika hrá kľúčovú úlohu. Termodynamické produkty chemických reakcií, ktoré majú viac ako jednu možnú cestu, sú zvyčajne energeticky priaznivejšie produkty. Kinetické výrobky zvyčajne nie sú termodynamicky stabilné a môžu sa termodynamicky ľahko rozpadnúť na stabilnejšie produkty. To je prípad energetických molekúl. Sú kineticky stabilné, ale sú to termodynamicky nestabilné zlúčeniny. Preto akékoľvek narušenie ich štruktúry môže viesť k tomu, že sa rozložia a uvoľnia svoju energiu vo forme tepla alebo vo forme výbuchu.

Študujte napnuté cyklické zlúčeniny spolu s úlohou kinetiky. Príklady energetických molekúl, s ktorými sa stretávame v organických zlúčeninách, sú napnuté cyklické zlúčeniny, ktoré sú fúzované dohromady. V dôsledku kmeňa v molekule má táto energia navyše, ktorú má tendenciu uvoľňovať, aby sa stala termodynamicky stabilnou. Opäť tu hrá hlavnú úlohu kinetika. Kinetické produkty sa zvyčajne získavajú rýchlou reakciou, ktorá zvyčajne nie je selektívna. Tento typ produktu je chemickým správaním nepredvídateľný, pretože sa môže náhle rozpadnúť a rozložiť na stabilnejšie zlúčeniny bez možnosti predpovedať, kedy k tomu dôjde.

• Príklady týchto javov sa vyskytujú s étermi, ktoré vo svojej štruktúre obsahujú peroxidy. Tento typ zlúčeniny sa teraz spolieha na svoju kinetickú stabilitu kvôli potenciálu zlúčeniny explodovať a uvoľniť svoju energiu.
• Peroxidy sú väzby s vysokou energiou v dôsledku nestabilnej väzby OO, ktorá je vysoko energetická, a je to typ väzby, ktorý je z kinetických dôvodov neporušený.

Pozrite sa na polyméry založené na energetických molekulách. Polyméry sú organické zlúčeniny, ktoré obsahujú opakujúce sa uhlíkové jednotky, ktorých počet je nekonečný. Syntéza polymérov je celé odvetvie priemyselnej chémie a nebude sa tu diskutovať. Energetické molekuly na báze polymérov sú typy polymérov, ktoré vo svojej štruktúre obsahujú nekonečné množstvo väzieb CH. Okrem toho obsahuje tiež nekonečné množstvo oxidačných činidiel, ako je kyslík. Spaľovaním tohto materiálu vzniká veľké množstvo energie vo forme tepla a plynu CO2. Toto je základný opis hypotetickej formy polyméru na báze uhlíka. Príkladom takéhoto polyméru, ktorý by fungoval týmto spôsobom, je polymér, ktorý vo svojej štruktúre obsahuje opakujúcu sa peroxidovú formu, ktorá je pripojená k uhlíkovému skeletu, ako je cyklohexylový kruh alebo benzénový kruh vo forme fenolu.