דוגמה לסינתזה כימית

סינתזה היא אחד התהליכים הבסיסיים של הכימיה, אשר מורכב מקבלת תרכובת כימית מהיסודות או מהחומרים הפשוטים ביותר המרכיבים אותה.

באמצעות ניתוח כימי, נלמד ונקבע אילו יסודות ותרכובות מהווים חומר. ניתוח כימי העלה כי מים, שבמשך מאות רבות נחשבו לאלמנט, מורכבים למעשה ממימן וחמצן. היסודות והתרכובות הפשוטות המרכיבות חומר נקראים מבשרים.

סינתזה כימית עושה את ההפך מניתוח, כלומר, היא בונה תרכובות כימיות מקדימותיהם המרכיבות.

משוואות כימיות הכוללות שילוב של שניים או יותר חומרים וכתוצאה מכך נוצר חומר אחד המשלב אותם באופן מוחלט או חלקי (ולעתים תרכובת אחרת, המכונה תוצר לוואי), מבטאים תגובות של סִינתֶזָה.

הסינתזה יכולה להתרחש הן בחומרים אורגניים והן בחומרים אורגניים.

לסינתזה אנאורגנית יש חשיבות רבה ברמה התעשייתית, מכיוון שהיא מאפשרת להשיג חומרים שאינם קיימים באופן טבעי. בטבע, כמו במקרה של פלדה (סינתזת ברזל ופחמן), או ברונזה (סינתזה של נחושת, פח ולפעמים ניקל).

בכימיה אורגנית, תהליכי סינתזה מתרחשים הן בטבע והן במעבדות. כל האורגניזמים החיים לוקחים חומרים מזינים וחומרים שכאשר הם משולבים בתהליכים ביולוגיים הם מולידים את כל התרכובות המרכיבות אורגניזם. ניתן לשכפל תהליכים אלה גם במעבדה, והם הבסיס לתעשיות התרופות של קוסמטיקה ומזון, מכיוון שישנם חומרים טבעיים שבגלל התועלת הגדולה שלהם ומחסורם, הם יהיו מאוד יָקָר. ניתוח כימי מאפשר לבודד את החומרים הפעילים ומרכיביהם, ואילו סינתזה כימית מאפשרת לשחזר את המולקולות הללו במעבדה. לכן תרכובות אלה שנוצרו במעבדה נקראות גם תרכובות סינתטיות.

בסינתזה אורגנית משתמשים בתעשייה גם ליצירת פלסטיק, טקסטיל ורכיבים אלקטרוניים.

דוגמה לסינתזה כימית:

אחת הסינתזות הכימיות האורגניות הנפוצות ביותר היא היווצרות מים. בו משולבים שני אטומי מימן עם אחד של חמצן:

2H2 + O2 -> 2H2O.

סינתזה אנאורגנית מורכבת יותר היא יצירת סודה. בו משולבים תחמוצת נתרן ומים, וכתוצאה מכך נתרן הידרוקסיד:

Na2O + H2O -> 2Na (OH)

דוגמה לסינתזה מורכבת היא הסינתזה האורגנית של אספירין. אספירין הוא תרכובת שמופקת מחומר טבעי בעץ הערבה, הנקראת חומצה סליצילית. הוא נמצא באופן טבעי בעלים ובקליפת עץ זה ומשמש עוד מימי קדם כתרופה לחום ולדלקת. מולקולות חומצה סליציליות הן חומצות אורגניות המיוצרות במעבדה מחומרים פשוטים יותר.

התהליך מתחיל מבנזין. תרכובת אורגנית זו מחומצנת כדי להפוך אותה לפנול. את הפנול מערבבים עם תמיסה מימית של נתרן הידרוקסיד, שנשמר חם עד שהמים מתאדים לחלוטין. זה מייצר נתרן פנולאט. לאחר שהמוצר יבש לחלוטין, מכניסים אותו לחיטוי (סיר לחץ) ומזריקים פחמן חד חמצני, שהופך את הנתרן פנולט לנתרן סליצילט. הסליצילט מולבן באבץ ואז מוסיפים חומצה גופרתית ובכך מזרזים את גבישי החומצה הסליצילית המופרדים באמצעות צנטריפוגה.

עם זאת, חומצה סליצילית מגרה ומזיק לקיבה, ולכן חלק מהתהליך ההרחבה של האספירין היא להוסיף לו רדיקל אצטי כך שיהיה נסבל יותר ב בֶּטֶן.

כדי להשיג זאת, חומצה סליצילית נתונה לפעולה של אנהידריד אצטית, איתה היא מגיבה, מייצרת חומצה אצטילסליצילית וכמוצר לוואי, חומצה אצטית. לבסוף הם מופרדים על ידי צנטריפוגה, תוך קבלת גבישים של חומצה אצטילסליצילית וחומצה אצטית, תוצר לוואי שעושה שימוש חוזר.