In hierdie artikel sal ons die verskynsel van oksidasie oorweeg. Dit is 'n multi-komponent konsep wat in verskeie velde van wetenskap voorkom, soos biologie en chemie. Ons sal ook kennis maak met die verskeidenheid van hierdie proses en die wese daarvan.
Inleiding
Vanuit die basiese en oorspronklike oogpunt is oksidasie 'n proses van 'n chemiese aard, wat gepaard gaan met 'n toename in die mate van atoomoksidasie van die stof wat dit ondergaan. Hierdie verskynsel kom voor as gevolg van die oordrag van elektrone van een atoom (reduktant en skenker) na die tweede (akseptor en oksideermiddel).
Hierdie terminologiese eenheid is aan die begin van die 19de eeu in die sirkulasie van chemie ingevoer, en akademikus V. M. Severgin om 'n benaming te skep wat die interaksie van stowwe met suurstof uit atmosferiese lug aandui.
In sommige gevalle gaan die oksidasie van 'n molekule gepaard met die skepping van onstabiliteit in die struktuur van die stof en lei tot die verval daarvan in molekules met groter stabiliteit en klein groottes. Die feit is dat hierdie proses op verskeie verskillende vlakke van maal herhaal kan word. Dit wil sê, die kleiner deeltjie wat gevorm word, kan ookhet 'n hoër graad van oksidasie as die atoomdeeltjies wat die oorspronklike in dieselfde stof was, maar groter en meer stabiel.
In chemie is daar die konsep van die laagste en hoogste graad van oksidasie. Dit stel ons in staat om atome te klassifiseer volgens hul vermoë om hierdie eienskap te vertoon. Die hoogste oksidasietoestand stem ooreen met die nommer van die groep waarin die element geleë is. Die laagste graad word as 'n reël bepaal deur die ooreenstemming van 'n ewe en 'n onewe getal: die hoogste 8=die laagste 2, die hoogste 7=die laagste 1.
Verbranding
Verbranding is 'n oksidasieproses. In atmosferiese lug (sowel as in 'n omgewing van suiwer suurstof) kan hulle in die vorm van verbranding geoksideer word. 'n Verskeidenheid stowwe kan as voorbeeld dien: die eenvoudigste elemente van stowwe van metale en nie-metale, anorganiese en organiese verbindings. Die mees prakties betekenisvolle is egter die brandbare stof (brandstof), waaronder die natuurlike reserwes van olie, gasse, steenkool, turf, ens. Meestal vorm hulle uit 'n komplekse mengsel van koolwaterstowwe met 'n klein deel van suurstof, swael, stikstofbevattende organiese verbindings, sowel as spoorinsluitings van ander elemente.
Biologiese oksidasie
In biologie is oksidasiereaksies prosesse wat saam konvergeer na 'n verandering in die oksidasietoestand van die atome wat by die reaksie betrokke is, en dit gebeur as gevolg van die elektroniese verspreiding tussen die interaktiewe komponente.
Die eerste aanname is dat in alle lewende organismes die mees komplekse chemikalieë. reaksie, is in die agtiende voorgehoueeu. Die Franse chemikus A. Lavoisier het die probleem bestudeer. Hy het die aandag daarop gevestig dat die verloop van verbranding en oksidasie in biologie aan mekaar ooreenstem.
Wetenskaplikes het 'n studie gemaak van die pad van suurstof wat deur 'n lewende wese geabsorbeer is as gevolg van asemhaling. Hulle het berig dat hierdie oksidasieprosesse soortgelyke prosesse is wat teen verskillende tempo's plaasvind. Hy het die aandag gevestig op die ontbindingsproses, wat, soos dit geblyk het, gebaseer is op die verskynsel van die interaksie van 'n suurstofmolekule (oksideermiddel) met 'n organiese stof wat koolstof- en/of waterstofatome insluit. As gevolg van ontbinding vind 'n absolute transformasie van materie plaas.
Daar was oomblikke van die proses wat wetenskaplikes nie ten volle kon verstaan nie, insluitend vrae:
- Om watter rede word oksidasie onder toestande van lae liggaamstemperatuur uitgevoer, ten spyte van die teenwoordigheid daarvan buite die liggaam, slegs by hoë temperatuur.
- Om watter rede is oksidasiereaksies verskynsels wat nie gepaard gaan met die vrystelling van 'n vlam nie, asook groot vrystellings van vrygestelde energie.
- Hoe is die "verbranding" van die voedingstofreeks stowwe in die liggaam, as dit 80% (ongeveer) uit vloeistof bestaan - water H2O.
Tipes biologiese oksidasie
Volgens die toestande van die omgewing waarin oksidasie plaasvind, word dit in twee tipes verdeel. Die meeste swamme en mikro-organismes verkry energiebronne deur voedingstowwe deur 'n anaërobiese proses om te skakel. Hierdie reaksievind plaas sonder toegang tot molekulêre suurstof, en word ook glikolise genoem.
'n Meer komplekse manier om voedingstowwe om te skakel, is die aërobiese vorm van biologiese oksidasie of weefselrespirasie. Die gebrek aan suurstof veroorsaak dat die selle nie daarin slaag om vir energie te oksideer nie en hulle sterf.
Kry energie deur 'n lewende organisme
In biologie is oksidasie 'n multikomponent-verskynsel:
- Glikolise is die beginstadium van heterotrofiese organismes, waartydens monosakkariede sonder suurstof gesplyt word, en dit gaan die begin van die proses van sellulêre respirasie vooraf.
- Piruvaatoksidasie - omskakeling van pirodruivensure in asetielkoënsiem. Hierdie reaksies is slegs moontlik met die deelname van piruvaatdehidrogenase-ensiemkomplekse.
- Die proses van ontbinding van beta-vetsure is 'n verskynsel wat parallel met die oksidasie van piruvaat uitgevoer word, waarvan die doel die verwerking van elke vetsuur tot asetielkoënsiem is. Verder word hierdie stof aan die trikarboksielsuursiklus voorsien.
- Krebs-siklus - die omskakeling van asetielkoënsiem in sitroensuur en verdere blootstelling aan daaropvolgende transformasie (verskynsels van dehidrogenering, dekarboksilering en regenerasie).
- Oksidatiewe fosforilering is die laaste stap in die transformasie waarin 'n eukariotiese organisme adenosiendifosfaat omskakel na adenosientrifosforsure.
Dit volg dat oksidasie 'n proses is wat behels:
- verskynselverwydering van waterstof uit die substraat, wat oksidasie (dehidrogenering) ondergaan;
- substraat elektron terugslag verskynsel;
- die verskynsel van die byvoeging van 'n suurstofmolekule tot 'n substraat.
Reaksie oor metale
Oksidasie van 'n metaal is 'n reaksie waartydens, deur die interaksie van 'n element uit die groep metale en O2, oksiede (oksiede) gevorm word.
In 'n breë sin, 'n reaksie waarin 'n atoom 'n elektron verloor en verskeie verbindings skep, byvoorbeeld stowwe van chloriede, sulfiede, ens. In die natuurlike toestand kan metale meestal slegs in 'n heeltemal geoksideerde toestand wees. staat (in die vorm van erts). Dit is om hierdie rede dat die oksidasieproses as 'n reduksiereaksie van verskeie komponente van die verbinding aangebied word. Prakties gebruikte stowwe van metale en hul legerings, wanneer hulle met die omgewing in wisselwerking is, oksideer geleidelik - hulle ondergaan korrosie. Metaaloksidasieprosesse vind plaas as gevolg van termodinamiese en kinetiese faktore.
Valensie en oksidasie
Die oksidasietoestand is die valensie. Daar is egter 'n mate van verskil tussen hulle. Die feit is dat die valensie van chem. element mens bepaal die vermoë van 'n atoom om 'n sekere aantal chemiese bindings met ander tipes atome te vestig. Dit is as gevolg van die teenwoordigheid van verskillende tipes atoom, onderskeidelik, verskillende vermoë om 'n verhouding te skep. Valensie kan egter slegs in 'n kovalente verbinding wees en word gevorm as gevolg van die skepping van 'n gemeenskaplike elektronpaar tussen atome. Graadoksidasie, in teenstelling met valensie, is die graad van voorwaardelike lading wat 'n atoom van 'n stof besit. Dit kan positief "+", nul "0" en negatief "-" wees. Die oksidasietoestand dui ook daarop dat alle bindings in 'n stof ionies is.
Reaksie oor water
Meer as twee biljoen jaar gelede het plantorganismes een van die belangrikste stappe na die begin van evolusie geneem. Die proses van fotosintese het begin vorm aanneem. Aanvanklik is egter slegs gereduseerde stowwe van die waterstofsulfiedtipe aan fotooksidasie onderwerp, wat in uiters klein groottes op aarde teenwoordig was. Wateroksidasie is 'n proses wat 'n aansienlike hoeveelheid molekulêre suurstof in die atmosfeer ingebring het. Dit het bio-energetiese prosesse toegelaat om na 'n nuwe aërobiese vlak te beweeg. Dieselfde verskynsel het die vorming van 'n osoonskild moontlik gemaak wat lewe op aarde beskerm.
