Skilimo reakcija yra cheminės reakcijos rūšis, kurios metu junginys suskaidomas į paprastesnius komponentus. Tai yra priešinga cheminei sintezei, kai elementai arba palyginti paprasti junginiai susijungia ir sukuria sudėtingesnį. Kadangi skilimo reakcija apima cheminių ryšių nutrūkimą, reikia pridėti energijos; tai gali kilti dėl šilumos, elektros srovės ar kitų šaltinių. Kartais katalizatorius pagreitins reakciją arba leis jai vykti žemesnėje temperatūroje. Šios reakcijos pramoniniu būdu naudojamos kai kurių elementų, ypač reaktyviųjų metalų, gamyboje ir laboratorijoje mėginių analizei.
Skilimas veikiant šilumai
Šiluma dažniausiai naudojama skilimo reakcijai sukelti. Kai junginys įkaista, jo atomai juda aktyviau ir šis judėjimas gali nutraukti cheminius ryšius. Pavyzdžiui, jei kalcio karbonatas (CaCO3) yra stipriai kaitinamas, jis suskaidys į kalcio oksidą (CaO) ir anglies dioksidą (CO2). Temperatūra, reikalinga junginiui suskaidyti, priklauso nuo jungčių, laikančių jį kartu, stiprumo. Šiame pavyzdyje kalcio karbonatas praranda vieną anglies atomą ir du deguonies atomus kaip CO2, tačiau kalcis išlaiko vieną deguonies atomą, nes kalcio ir deguonies ryšys yra labai stiprus ir negali būti nutrauktas kaitinant iki bet kokios lengvai pasiekiamos temperatūros.
Reaktyvesni elementai linkę sudaryti stipresnius ryšius, todėl juos sunkiau atskirti nuo jų junginių. Priešingai nei minėtame pavyzdyje, mažiau reaktyvių metalų, tokių kaip sidabras ir gyvsidabris, oksidai gali būti skaidomi santykinai saikingai kaitinant, išskiriant deguonį ir paliekant gryną metalą. Labai reaktyvūs metalai, tokie kaip natris ir kalis, negali būti atskirti nuo jų junginių vien kaitinant.
Elektrolizė
Skystos būsenos elementai gali būti atskirti nuo junginio naudojant tiesioginę elektros srovę procese, vadinamame elektrolize. Srovė teka per elektrodus, kurie dedami į skystį. Neigiamai įkrauti elektronai teka į vieną elektrodą, vadinamą katodu, ir iš kito, kuris yra žinomas kaip anodas. Todėl katodas turi neigiamą krūvį, o anodas – teigiamą. Skystyje esantys jonai juda link priešingai įkrauto elektrodo, leisdami srovei tekėti.
Pavyzdys yra vandens skilimas į vandenilį ir deguonį elektrolizės būdu. Grynas vanduo yra labai prastas laidininkas, tačiau įvedus net labai nedidelį kiekį joninio junginio, pavyzdžiui, natrio sulfato, labai pagerėja jo laidumas ir vyksta elektrolizė. Ant katodo vanduo (H2O) suskaidomas į vandenilio dujų (H2) ir hidroksido (OH-) jonus, kuriuos traukia teigiamai įkrautas anodas. Ant anodo vanduo suskaidomas į deguonies dujas ir vandenilio (H+) jonus, kuriuos traukia katodas.
Kiti veiksniai
Kai kuriuose junginiuose skilimui reikalinga energija yra maža ir gali būti tiekiama nuo nedidelio smūgio, pavyzdžiui, fizinio smūgio. Vienas iš tokių junginių yra švino azidas (Pb(N3)2), kuris, veikiamas gana nedidelio poveikio, sprogstamai skyla į švino ir azoto dujas. Natrio azidas yra panašus, bet šiek tiek mažiau jautrus junginys, naudojamas automobilio oro pagalvėms išpūsti susidūrimo metu.
Šviesa gali sukelti kai kurių junginių skilimą. Pavyzdžiui, sidabro chloridas paverčiamas sidabru, o chloro dujos veikiant šviesai. Šis reiškinys buvo itin svarbus fotografijos raidai.
Katalizatoriai
Daugeliu atvejų skilimo reakcija gali būti paskatinta arba paspartinta naudojant katalizatorių. Šios medžiagos reakcijoje nedalyvauja, todėl jos nepakeičiamos, tačiau skatina reakciją. Geras pavyzdys yra praskiestų vandenilio peroksido (H2O2) tirpalų skilimas į vandenį ir deguonį. Šią reakciją galima paskatinti pridedant miltelių pavidalo mangano dioksido, kuris veikia kaip katalizatorius, gaminantis deguonies dujas.
Naudoja
Terminis skilimas naudojamas pramoninėje negesintų kalkių gamyboje cemento gamybai ir įvairiems kitiems tikslams. Elektrolizė naudojama reaktyviųjų metalų gamyboje. Pavyzdžiui, natris susidaro elektrolizuojant išlydytą druską (natrio chloridą). Tai taip pat gamina chloro dujas, kurios yra plačiai naudojamos pramonėje, nors dauguma chloro susidaro elektrolizuojant druskos tirpalus vandenyje. Skilimo reakcijos, apimančios elektrolizę, taip pat naudojamos ypač reaktyviam elementui gaminti fluoru ir kaip „švarus“ būdas generuoti vandenilį kurui.
Yra keletas mokslinių programų, kurios priklauso nuo skilimo reakcijų, kad būtų galima analizuoti medžiagas. Pavyzdžiui, masių spektrometrijoje nedidelis tiriamos medžiagos mėginys yra padalinamas į jonus, kurie yra atskiriami pagal jų krūvius ir mases. Tada galima nustatyti medžiagos sudėtį.