Reakcija razgradnje je vrsta kemične reakcije, pri kateri se spojina razgradi na enostavnejše sestavine. Je nasprotje kemične sinteze, pri kateri se elementi ali razmeroma preproste spojine združijo, da proizvedejo bolj zapleteno. Ker reakcija razgradnje vključuje prekinitev kemičnih vezi, zahteva dodajanje energije; to lahko izvira iz toplote, električnega toka ali drugih virov. Včasih katalizator pospeši reakcijo ali omogoči, da poteka pri nižji temperaturi. Te reakcije se industrijsko uporabljajo pri proizvodnji nekaterih elementov — zlasti reaktivnih kovin — in v laboratoriju za analizo vzorcev.
Razgradnja s toploto
Toplota se običajno uporablja za sprožitev reakcije razgradnje. Ko se spojina segreje, se njeni atomi gibljejo močneje in to gibanje lahko prekine kemične vezi. Na primer, če se kalcijev karbonat (CaCO3) močno segreje, se razpade na kalcijev oksid (CaO) in ogljikov dioksid (CO2). Temperatura, potrebna za razgradnjo spojine, je odvisna od moči vezi, ki jo držijo skupaj. V tem primeru kalcijev karbonat izgubi atom ogljika in dva atoma kisika kot CO2, vendar se kalcij zadrži na enem atomu kisika, ker je vez kalcij-kisik zelo močna in je ni mogoče prekiniti s segrevanjem na katero koli lahko dosegljivo temperaturo.
Bolj reaktivni elementi ponavadi tvorijo močnejše vezi in jih je zato težje ločiti od svojih spojin. V nasprotju z zgornjim primerom lahko okside manj reaktivnih kovin, kot sta srebro in živo srebro, razgradimo z razmeroma zmernim segrevanjem, pri čemer se sprosti kisik in ostane čista kovina. Zelo reaktivnih kovin, kot sta natrij in kalij, ni mogoče ločiti od njihovih spojin samo s segrevanjem.
Elektroliza
V tekočem stanju je mogoče elemente ločiti od spojine z uporabo enosmernega električnega toka v procesu, znanem kot elektroliza. Tok teče skozi elektrode, ki so nameščene v tekočini. Negativno nabiti elektroni tečejo v eno elektrodo, znano kot katoda, in iz druge, ki je znana kot anoda. Katoda ima torej negativen naboj, anoda pa pozitiven naboj. Ioni v tekočini se premikajo proti nasprotno nabiti elektrodi, kar omogoča pretok toka.
Primer je razgradnja vode na vodik in kisik z elektrolizo. Čista voda je zelo slab prevodnik, vendar vnos celo zelo majhne količine ionske spojine, kot je natrijev sulfat, močno izboljša njeno prevodnost in omogoča elektrolizo. Na katodi se voda (H2O) razcepi na vodikov plin (H2) in hidroksidne (OH-) ione, ki jih privlači pozitivno nabita anoda. Na anodi se voda razcepi na plinast kisik in vodikove (H+) ione, ki jih pritegne katoda.
Drugi dejavniki
V nekaterih spojinah je energija, potrebna za razgradnjo, majhna in jo lahko zagotovi manjši šok, kot je fizični udar. Ena takih spojin je svinčev azid (Pb(N3)2), ki se eksplozivno razgradi v svinec in dušikov plin, če je izpostavljen dokaj majhnemu udarcu. Natrijev azid je podobna, a nekoliko manj občutljiva spojina, ki se uporablja za napihovanje avtomobilskih zračnih blazin pri trčenju.
Svetloba lahko povzroči razgradnjo nekaterih spojin. Na primer, srebrov klorid se ob izpostavljenosti svetlobi pretvori v srebro in klor. Ta pojav je bil ključen za razvoj fotografije.
Katalizatorji
V mnogih primerih se lahko reakcija razgradnje spodbudi ali pospeši z uporabo katalizatorja. Te snovi v reakciji ne sodelujejo in so zato nespremenjene, vendar spodbujajo reakcijo. Dober primer je razgradnja razredčenih raztopin vodikovega peroksida (H2O2) na vodo in kisik. To reakcijo je mogoče spodbuditi z dodatkom manganovega dioksida v prahu, ki deluje kot katalizator za proizvodnjo plina kisika.
uporabljate
Termična razgradnja se uporablja v industrijski proizvodnji živega apna za proizvodnjo cementa in v različne druge namene. Elektroliza se uporablja pri proizvodnji reaktivnih kovin. Na primer, natrij nastane z elektrolizo staljene soli (natrijevega klorida). Pri tem nastaja tudi plin klora, ki ima številne industrijske namene, čeprav se večina klora proizvaja z elektrolizo raztopin soli v vodi. Reakcije razgradnje, ki vključujejo elektrolizo, se uporabljajo tudi za izdelavo izjemno reaktivnega elementa fluora in kot “čist” način pridobivanja vodika za gorivo.
Obstaja nekaj znanstvenih aplikacij, ki so odvisne od reakcij razgradnje za analizo materialov. Pri masni spektrometriji se na primer majhen vzorec materiala, ki nas zanima, razdeli na ione, ki jih ločimo glede na njihov naboj in maso. Nato je mogoče določiti sestavo materiala.