Phương trình hóa học phức tạp, khó sẽ được giới thiệu với các bạn yêu hóa học trong bài viết dưới đây. Các bạn có thể sẽ gặp những phương trình quen thuộc hoặc mới lạ. Hãy xem phía dưới đây có gì nào?
1. Phương trình hóa học phức tạp là như thế nào?
Phương trình hóa học phức tạp nhất thế giới không phải là một phản ứng cụ thể mà là một loạt các phản ứng phức tạp liên quan đến các quá trình hóa học ở mức độ nguyên tử và phân tử rất cao. Trong các lĩnh vực như hóa học hạt nhân, hóa học hữu cơ phức tạp, hoá lý, và sinh hóa, có nhiều phương trình hóa học rất phức tạp và khó hiểu.
Một ví dụ về một phản ứng phức tạp là quá trình tổng hợp protein trong tế bào sống. Quá trình này bao gồm hàng trăm phản ứng con, mỗi phản ứng có thể chứa hàng ngàn hoặc hàng triệu phân tử khác nhau. Các phản ứng này xảy ra trong môi trường phức tạp của tế bào, ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ, pH, và sự tương tác giữa các phân tử khác nhau.
Hóa học hạt nhân cũng liên quan đến các phản ứng phức tạp nhất thế giới. Ví dụ, quá trình tổng hợp các nguyên tử hạt nhân trong một ngôi sao để tạo ra các nguyên tố hóa học khác nhau là một phần của hóa học hạt nhân phức tạp.
2. Phương trình hóa học dài nhất thế giới
Phương trình hóa học không thể quá dài và phức tạp vì chúng cần phải thể hiện một cách rõ ràng và đơn giản các quá trình hóa học. Tuy nhiên, dưới đây là một số phản ứng hóa học phức tạp và dài nhất mà các bạn có thể gặp:
- Phản ứng Ziegler-Natta cho tổng hợp polypropylene:
CnH2n → (CH2-CH2)n
- Phản ứng quá trình trùng hợp isoprene để tạo cao su tự nhiên:
nC5H8 → (C5H8)n
- Phản ứng tổng hợp glucose từ cellulose:
(C6H10O5)n → nC6H12O6
- Phản ứng quá trình chuyển đổi glucose thành etanol trong lên men:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
- Phản ứng quá trình tổng hợp DNA:
4C10H13N5O4 → C40H50N10O16P4
- Phản ứng tổng hợp các axit nucleic:
Nucleotide 1 + Nucleotide 2 → Nucleotide 3 + H2O
- Phản ứng quá trình tổng hợp polypeptide:
nAA → (AA)n
- Phản ứng tổng hợp protein:
nAA1 + nAA2 + nAA3 + … → Protein
- Phản ứng quá trình tổng hợp một loạt ester:
nRCOOH + nR’OH → nRCOOR’ + nH2O
- Phản ứng tổng hợp dầu khoáng:
(CnH2n+2) + O2 → CO2 + H2O
- Phản ứng tổng hợp aspartame (một loại nhân tạo được sử dụng làm chất ngọt):
C14H18N2O5 → C14H19N2O5 + H2O
- Phản ứng tổng hợp cồn etylic:
C2H5OH → C2H4 + H2O
- Phản ứng tổng hợp polystyrene:
(C8H8)n → (C8H8)n
- Phản ứng tổng hợp polyethylene:
(C2H4)n → (C2H4)n
- Phản ứng cháy đầy đủ etanol:
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
- Phản ứng quá trình tổng hợp polyurethane:
nC6H7NO2 + nC7H16N2O2 → (C6H7NO2C7H16N2O2)n + nH2O
- Phản ứng chuyển đổi propane thành propylene:
C3H8 → C3H6 + H2
- Phản ứng tổng hợp dầu biodiesel từ triacylglycerol:
nC3H5(COOCH2)3C3H5 + 3nCH3OH → 3nCH3OOC(C3H5)3 + 3nH2O
- Phản ứng quá trình tổng hợp acetylsalicylic acid (aspirin):
C9H8O4 + C4H6O3 → C9H8O4C4H6O3 + H2O
- Phản ứng quá trình tổng hợp penicillin:
C16H18N2O4S → C16H17N2O4S + H2O
- Phản ứng tổng hợp quả bóng lửa hydrocarbide:
CxHy + O2 -> CO2 + H2O
- Sự phân giải axit nucleic DNA:
DNA -> nucleotides
- Quá trình trao đổi ion trong quá trình điện phân nước:
2H2O -> O2 + 4H+ + 4e-
- Quá trình biến đổi citrate thành izocitrate trong chu trình Krebs:
C6H8O7 -> C6H8O7
- Phản ứng polymer hóa polystyrene:
(C8H8)n -> (C8H8)n
- Phản ứng chuyển đổi propylene thành propylene oxide:
C3H6 + O2 -> C3H6O
- Sự biến đổi amoni thành nitric oxide trong quá trình nitrification:
NH4+ -> NO
- Phản ứng chuyển đổi glucose thành pyruvate trong quá trình glycolysis:
C6H12O6 -> C3H4O3
- Sự biến đổi etanol thành axit axetic:
C2H5OH -> CH3COOH
- Quá trình tổng hợp protein trong chu trình biểu hiện gen:
mRNA -> Protein
- Phản ứng tổng hợp axit sulfuric:
2SO2 + O2 -> 2H2SO4
- Quá trình tổng hợp polyethylene:
(C2H4)n -> (C2H4)n
- Sự phân giải cellulose thành glucose trong quá trình hydrolysis:
(C6H10O5)n -> C6H12O6
- Sự tổng hợp etylen từ etanol:
C2H5OH -> C2H4 + H2O
- Sự oxi hóa glucose thành CO2 và nước trong quá trình hô hấp:
C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O
- Phản ứng chuyển đổi ammonia thành nitric acid trong quá trình Ostwald:
4NH3 + 5O2 -> 4NO + 6H2O
- Quá trình tổng hợp phôi thai protein trong chu trình sự tổng hợp axit nucleic:
mRNA -> Protein
- Sự chuyển đổi phosphoenolpyruvate thành pyruvate trong quá trình glycolysis:
C3H5O6P -> C3H4O3
3. Phương trình hóa học khó nhất thế giới
Các phương trình hóa học khó nhất thế giới thường là những phản ứng hiện tượng hóa học đặc biệt phức tạp và khó kiểm soát, thường được nghiên cứu ở cấp độ cơ quan hoặc trường đại học. Dưới đây là 20 ví dụ về các phản ứng hóa học khó nhất:
- Phản ứng Diels-Alder
Sự kết hợp của một diene và một alkene để tạo thành một hệ thống vòng thủy nguyên. PTHH:
1,3-butadiene + ethene -> Cyclohexene
- Phản ứng Sonogashira
Liên kết hai hợp chất hữu cơ thông qua các bước cộng hưởng và oxy hóa. PTHH:
R-C≡C-X + R’-X + Cu catalyst + Pd catalyst -> R-C≡C-R’
- Phản ứng Suzuki-Miyaura
Phản ứng tổng hợp hợp chất hữu cơ dựa trên sự tạo liên kết carbon-carbon thông qua phản ứng chuyển đổi. PTHH:
R1-X + R2-B(OH)2 + Pd catalyst -> R1-R2
- Phản ứng Heck
Tổng hợp olefin từ các hợp chất alkene và aryl halide. PTHH:
R-X + R’-CH=CH2 + Pd catalyst -> R-R’ + HX
- Phản ứng Stille
Tổng hợp các hợp chất hữu cơ sử dụng stannane (tin hydride) làm chất tạo liên kết. PTHH:
R1-X + R2-SnR3 + Pd catalyst -> R1-R2 + SnR3X
- Phản ứng Kumada-Corriu-Tamao
Tổng hợp hợp chất hữu cơ thông qua sự kết hợp của hợp chất hữu cơ và hợp chất organometallic. PTHH:
R-X + R’-MgX + Pd catalyst -> R-R’
- Phản ứng Wurtz-Fittig
Liên kết hai hợp chất hữu cơ thông qua phản ứng chuyển đổi bằng kim loại natri hoặc kali. PTHH:
2R-X + 2Na -> R-R + 2NaX
- Phản ứng Wurtz-Thiele
Tạo ra các hợp chất hữu cơ sử dụng natri amide và chất halogen. PTHH:
R-X + NaNH2 -> R-NH2 + NaX
- Phản ứng Hunsdiecker
Chuyển đổi các hợp chất hữu cơ có chứa axit cacboxylic thành axit hydroxyl. PTHH:
R-COOH + AgNO2 -> R-NO2 + Ag2CO3
- Phản ứng Fenton
Oxi hóa các hợp chất hữu cơ không bền bằng sử dụng hydrogen peroxide và các ion kim loại chuyển tiếp. PTHH:
H2O2 + Fe2+ -> Fe3+ + HO• + HO-
- Phản ứng Beckmann
Sử dụng axit sulfuric và hydroxylamine để chuyển đổi ketone thành amide. PTHH:
Ketone + H2SO4 + NH2OH -> Amide
- Phản ứng Simmons-Smith
Sử dụng carbenes để thay đổi các liên kết đôi của hợp chất hữu cơ. PTHH:
R-CH=CH2 + CH2I2 + Zn(Cu) -> R-CH2-CH2
- Phản ứng Gattermann-Koch
Tổng hợp các hợp chất aromatic từ các hợp chất hữu cơ khác nhau sử dụng cacbonyl chloride và catalytic cuprous chloride. PTHH:
Benzene + COCl2 + AlCl3 -> Benzaldehyde
4. Phương trình hóa học khó cân bằng nhất
- Phản ứng tổng hợp oxit mangan (IV) (MnO2):
2KMnO4 + 4K2SO3 + H2O → MnO2 + K2SO4 + KOH
- Phản ứng chuyển đổi sắt (Fe) thành sắt sulfate (Fe2(SO4)3):
2Fe + 6H2SO4(e, nóng) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
- Phản ứng oxy hóa của kali dichromate (K2Cr2O7) trong môi trường axit sulfuric (H2SO4) với sắt (FeSO4):
K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
- Phản ứng chuyển đổi kali chromate (K2CrO4) và (NH4)2S thành Cr(OH)3, lưu huỳnh (S), và ammonia (NH3):
2KCrO4 + 3(NH4)2S + 2H2O → 2Cr(OH)3 + 3S + 6NH3 + 4KOH
- Phản ứng oxy hóa của chromous sulfate (CrSO4) với oxi (O2) và axit sulfuric (H2SO4):
CrSO4 + O2 + H2SO4 → 2Cr2(SO4)3 + 2H2O
- Phản ứng oxi hóa của chromite (FeCr2O4) với sodium carbonate (Na2CO3) và oxi (O2):
4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O2 → 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2
- Phản ứng chuyển đổi sắt (Fe) thành sắt nitrate (Fe(NO3)3) trong môi trường axit nitric (HNO3):
Fe + 6 HNO3 (e, nóng) → Fe(NO3)3 + 3 NO2 + 3 H2O
- Phản ứng chuyển đổi sắt (Fe) thành sắt nitrate (Fe(NO3)3) trong axit nitric (HNO3):
Fe + 4HNO3(l) → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
- Phản ứng chuyển đổi kali dichromate (K2Cr2O7) và than (C) thành chromium(III) oxide (Cr2O3), sodium carbonate (Na2CO3), và carbon monoxide (CO):
Na2Cr2O7 + 2C → Cr2O3 + Na2CO3 + CO
- Phản ứng chuyển đổi đồng (Cu) thành đồng sulfate (CuSO4) và sulfur dioxide (SO2) trong môi trường axit sulfuric (H2SO4):
Cu + 2H2SO4(e, nóng) → CuSO4 + SO2 + 2H2O
- Phản ứng oxy hóa của kali permanganate (KMnO4) và sắt sulfate (FeSO4) trong môi trường axit sulfuric (H2SO4):
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 → 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O
- Phản ứng chuyển đổi sắt (Fe) thành sắt nitrate (Fe(NO3)3) trong axit nitric (HNO3):
Fe + 4HNO3(l) → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
- Phản ứng chuyển đổi chrom (Cr) trong môi trường axit sulfuric (H2SO4):
Cr + 6H2SO4 → 2Cr2(SO4)3 + 3SO2↑+3H2O
- Phản ứng chuyển đổi sắt (Fe) thành sắt sulfate (Fe2(SO4)3) trong môi trường axit sulfuric (H2SO4):
2Fe + 6 H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
- Phản ứng oxy hóa của kali permanganate (KMnO4) và kali sulfite (K2SO3) trong môi trường kiềm (KOH):
2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + K2SO4 + H2O
- Phản ứng chuyển đổi chromium hydroxide (Cr(OH)2) và oxi (O2) thành chromium hydroxide (Cr(OH)3):
4Cr(OH)2 +O2 + 2H2O → 4Cr(OH)3
- Phản ứng chuyển đổi chromium (Cr) trong môi trường axit nitric (HNO3) và axit hydrochloric (HCl):
Cr + HNO3 + 3HCl → CrCl3 + NO + 2H2O
- Phản ứng chuyển đổi chromium (Cr) trong môi trường axit nitric (HNO3):
Cr + 4HNO3 → Cr(NO3)3 + NO + 2H2O
- Phản ứng chuyển đổi sodium chromate (Na2CrO4) và axit sulfuric (H2SO4):
2Na2CrO4 + H2SO4 → Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O
- Phản ứng oxy hóa của chromium(II) chloride (CrCl2) với oxi (O2) và axit hydrochloric (HCl):
4CrCl2 + O2 + 4HCl → 4CrCl3 + 2H2O
