Sadalīšanās reakcija ir ķīmiskas reakcijas veids, kurā savienojums tiek sadalīts vienkāršākos komponentos. Tas ir pretējs ķīmiskajai sintēzei, kurā elementi vai salīdzinoši vienkārši savienojumi apvienojas, veidojot sarežģītāku savienojumu. Tā kā sadalīšanās reakcija ietver ķīmisko saišu pārtraukšanu, tai ir jāpievieno enerģija; tas var rasties no siltuma, elektriskās strāvas vai citiem avotiem. Dažreiz katalizators paātrina reakciju vai ļaus tai notikt zemākā temperatūrā. Šīs reakcijas rūpnieciski izmanto dažu elementu, īpaši reaktīvo metālu, ražošanā un laboratorijā paraugu analīzei.
Sadalīšanās ar karstumu
Siltumu parasti izmanto, lai izraisītu sadalīšanās reakciju. Kad savienojums uzsilst, tā atomi kustas enerģiskāk, un šī kustība var saraut ķīmiskās saites. Piemēram, ja kalcija karbonāts (CaCO3) tiek stipri karsēts, tas sadalīsies kalcija oksīdā (CaO) un oglekļa dioksīdā (CO2). Temperatūra, kas nepieciešama savienojuma sadalīšanai, ir atkarīga no to saišu stiprības, kas to satur kopā. Šajā piemērā kalcija karbonāts zaudē vienu oglekļa atomu un divus skābekļa atomus kā CO2, bet kalcijs turas pie viena skābekļa atoma, jo kalcija-skābekļa saite ir ļoti spēcīga un to nevar pārraut, karsējot līdz jebkurai viegli sasniedzamai temperatūrai.
Reaktīvāki elementi mēdz veidot stiprākas saites, un tāpēc tos ir grūtāk atdalīt no savienojumiem. Atšķirībā no iepriekš minētā piemēra mazāk reaģējošu metālu, piemēram, sudraba un dzīvsudraba, oksīdus var sadalīt salīdzinoši mēreni karsējot, atbrīvojot skābekli un atstājot tīru metālu. Ļoti reaģējošus metālus, piemēram, nātriju un kāliju, nevar atdalīt no to savienojumiem, tikai karsējot.
Elektrolīze
Šķidrā stāvoklī elementus var atdalīt no savienojuma, izmantojot tiešo elektrisko strāvu procesā, ko sauc par elektrolīzi. Strāva plūst caur elektrodiem, kurus ievieto šķidrumā. Negatīvi lādēti elektroni ieplūst vienā elektrodā, kas pazīstams kā katods, un no otra, kas ir pazīstams kā anods. Tāpēc katodam ir negatīvs lādiņš, bet anodam – pozitīvs lādiņš. Joni šķidrumā virzās uz pretēji lādētu elektrodu, ļaujot strāvai plūst.
Piemērs ir ūdens sadalīšanās ūdeņradī un skābeklī ar elektrolīzi. Tīrs ūdens ir ļoti slikts vadītājs, taču pat ļoti neliela daudzuma jonu savienojuma, piemēram, nātrija sulfāta, ievadīšana ievērojami uzlabo tā vadītspēju un ļauj notikt elektrolīzei. Pie katoda ūdens (H2O) tiek sadalīts ūdeņraža gāzes (H2) un hidroksīda (OH-) jonos, kurus piesaista pozitīvi lādētais anods. Pie anoda ūdens tiek sadalīts skābekļa gāzē un ūdeņraža (H+) jonos, kas tiek piesaistīti katodam.
Citi faktori
Dažos savienojumos sadalīšanai nepieciešamā enerģija ir maza, un to var nodrošināt neliels trieciens, piemēram, fiziska ietekme. Viens no šādiem savienojumiem ir svina azīds (Pb(N3)2), kas eksplozīvi sadalās svina un slāpekļa gāzē, ja tiek pakļauts diezgan nelielai ietekmei. Nātrija azīds ir līdzīgs, bet nedaudz mazāk jutīgs savienojums, ko izmanto, lai sadursmes gadījumā piepūstu automašīnas gaisa spilvenus.
Gaisma var izraisīt dažu savienojumu sadalīšanos. Piemēram, gaismas iedarbības rezultātā sudraba hlorīds tiek pārvērsts par sudrabu un hlora gāzi. Šai parādībai bija izšķiroša nozīme fotogrāfijas attīstībā.
Katalizatori
Daudzos gadījumos sadalīšanās reakciju var izraisīt vai paātrināt, izmantojot katalizatoru. Šīs vielas nepiedalās reakcijā, tāpēc tās nemaina, bet veicina reakcijas rašanos. Labs piemērs ir atšķaidītu ūdeņraža peroksīda (H2O2) šķīdumu sadalīšanās ūdenī un skābeklī. Šo reakciju var veicināt, pievienojot pulverveida mangāna dioksīdu, kas darbojas kā katalizators skābekļa gāzes ražošanai.
Izmanto
Termisko sadalīšanos izmanto nedzēsto kaļķu rūpnieciskajā ražošanā cementa ražošanai un dažādiem citiem mērķiem. Elektrolīzi izmanto reaktīvo metālu ražošanā. Piemēram, nātriju iegūst izkausēta sāls (nātrija hlorīda) elektrolīzē. Tas rada arī hlora gāzi, ko var izmantot daudzos rūpnieciskos nolūkos, lai gan lielāko daļu hlora iegūst, elektrolīzē sāļus ūdenī. Sadalīšanās reakcijas, kas saistītas ar elektrolīzi, tiek izmantotas arī, lai padarītu ārkārtīgi reaktīvo elementu fluoru un kā “tīru” veidu, kā iegūt ūdeņradi degvielai.
Ir daži zinātniski pielietojumi, kas ir atkarīgi no sadalīšanās reakcijām, lai analizētu materiālus. Piemēram, masas spektrometrijā neliels interesējošā materiāla paraugs tiek sadalīts jonos, kas tiek atdalīti atbilstoši to lādiņiem un masām. Pēc tam var noteikt materiāla sastāvu.