I denne artikkelen vil vi ta for oss fenomenet oksidasjon. Dette er et flerkomponentkonsept som dukker opp i ulike vitenskapsfelt, som biologi og kjemi. Vi vil også bli kjent med variasjonen i denne prosessen og dens essens.
Introduksjon
Fra det grunnleggende og originale synspunktet er oksidasjon en prosess av kjemisk karakter, som er ledsaget av en økning i graden av atomær oksidasjon av stoffet som gjennomgår den. Dette fenomenet oppstår på grunn av overføring av elektroner fra ett atom (reduktant og donor) til det andre (akseptor og oksidasjonsmiddel).
Denne terminologiske enheten ble introdusert i kjemiens sirkulasjon på begynnelsen av 1800-tallet, og akademiker V. M. Severgin for å lage en betegnelse som indikerer interaksjonen mellom stoffer og oksygen fra atmosfærisk luft.
I noen tilfeller er oksidasjonen av et molekyl ledsaget av dannelsen av ustabilitet i strukturen til stoffet og fører til dets forfall til molekyler med større stabilitet og små størrelser. Faktum er at denne prosessen kan gjentas på flere forskjellige nivåer av sliping. Det vil si at den mindre partikkelen som dannes også kanhar høyere grad av oksidasjon enn atompartiklene som var de opprinnelige i samme stoff, men større og mer stabile.
I kjemi er det konseptet med laveste og høyeste grad av oksidasjon. Dette lar oss klassifisere atomer i henhold til deres evne til å vise denne egenskapen. Den høyeste oksidasjonstilstanden tilsvarer nummeret til gruppen der grunnstoffet befinner seg. Den laveste graden bestemmes som regel av korrespondansen mellom et partall og et oddetall: den høyeste 8=den laveste 2, den høyeste 7=den laveste 1.
Forbrenning
Forbrenning er en oksidasjonsprosess. I atmosfærisk luft (så vel som i et miljø med rent oksygen) kan de oksideres i form av forbrenning. En rekke stoffer kan tjene som eksempel: de enkleste elementene i stoffer av metaller og ikke-metaller, uorganiske og organiske forbindelser. Imidlertid er det mest praktisk betydningsfulle det brennbare stoffet (drivstoff), blant annet de naturlige reservene av olje, gasser, kull, torv, etc. Oftest dannes de fra en kompleks blanding av hydrokarboner med en liten andel oksygen, svovel, nitrogenholdige organiske forbindelser, samt sporinneslutninger av andre grunnstoffer.
Biologisk oksidasjon
I biologi er oksidasjonsreaksjoner prosesser som sammen konvergerer til en endring i oksidasjonstilstanden til atomene som er involvert i reaksjonen, og dette skjer på grunn av den elektroniske fordelingen mellom de interagerende komponentene.
Den første antakelsen er at i alle levende organismer er det mest komplekse kjemikaliet. reaksjon, vart lagt fram i attendeårhundre. Den franske kjemikeren A. Lavoisier studerte problemet. Han gjorde oppmerksom på at forbrennings- og oksidasjonsforløpet i biologien ligner hverandre.
Forskere har foretatt en studie av oksygenbanen som ble absorbert av et levende vesen på grunn av pusten. De rapporterte at disse oksidasjonsprosessene er lignende prosesser som skjer med forskjellige hastigheter. Han trakk oppmerksomheten til nedbrytningsprosessen, som, som det viste seg, er basert på fenomenet interaksjon av et oksygenmolekyl (oksidasjonsmiddel) med et organisk stoff som inkluderer karbon- og/eller hydrogenatomer. Som et resultat av dekomponering skjer en absolutt transformasjon av materie.
Det var øyeblikk av prosessen som forskerne ikke helt kunne forstå, inkludert spørsmål:
- Av hvilken grunn utføres oksidasjon under forhold med lav kroppstemperatur, til tross for tilstedeværelse utenfor kroppen, kun ved høy temperatur.
- Av hvilken grunn er oksidasjonsreaksjoner fenomener som ikke er ledsaget av frigjøring av en flamme, så vel som enorme frigjøringer av frigjort energi.
- Hvordan er "forbrenningen" av næringsstoffutvalget i kroppen, hvis det er 80 % (omtrent) sammensatt av væske - vann H2O.
Typer biologisk oksidasjon
I henhold til forholdene i miljøet der oksidasjon skjer, er det delt inn i to typer. De fleste sopp og mikroorganismer får energiressurser ved å omdanne næringsstoffer gjennom en anaerob prosess. Denne reaksjonenskjer uten tilgang til molekylært oksygen, og kalles også glykolyse.
En mer kompleks måte å omdanne næringsstoffer på er den aerobe formen for biologisk oksidasjon eller vevsrespirasjon. Mangelen på oksygen gjør at cellene ikke klarer å oksidere for energi og de dør.
Å få energi av en levende organisme
I biologi er oksidasjon et flerkomponentfenomen:
- Glykolyse er det første stadiet av heterotrofe organismer, der monosakkarider sp altes uten oksygen, og det går før starten av prosessen med cellulær respirasjon.
- Pyruvatoksidasjon - omdannelse av pyrodruesyrer til acetylkoenzym. Disse reaksjonene er bare mulige med deltakelse av pyruvatdehydrogenase-enzymkomplekser.
- Prosessen med nedbrytning av beta-fettsyrer er et fenomen som utføres parallelt med oksidasjonen av pyruvat, hvis formål er prosesseringen av hver fettsyre til acetylkoenzym. Videre tilføres dette stoffet til trikarboksylsyresyklusen.
- Krebs-syklus - omdannelsen av acetylkoenzym til sitronsyrer og ytterligere eksponering for påfølgende transformasjon (fenomener dehydrogenering, dekarboksylering og regenerering).
- Oksidativ fosforylering er det siste trinnet i transformasjonen der en eukaryot organisme omdanner adenosindifosfat til adenosintrifosforsyrer.
Det følger at oksidasjon er en prosess som involverer:
- fenomenfjerning av hydrogen fra substratet, som gjennomgår oksidasjon (dehydrogenering);
- substratelektronrekylfenomen;
- fenomenet tilsetning av et oksygenmolekyl til et substrat.
Reaksjon over metaller
Oksidasjon av et metall er en reaksjon der det dannes oksider (oksider) gjennom samspillet mellom et grunnstoff fra gruppen metaller og O2.
I vid forstand, en reaksjon der et atom mister et elektron og lager ulike forbindelser, for eksempel stoffer av klorider, sulfider osv. I naturlig tilstand kan metaller som oftest bare være i en fullstendig oksidert stat (i form av malm). Det er av denne grunn at oksidasjonsprosessen presenteres som en reduksjonsreaksjon av forskjellige komponenter i forbindelsen. Praktisk brukte stoffer av metaller og deres legeringer, når de samhandler med miljøet, oksiderer gradvis - de gjennomgår korrosjon. Metalloksidasjonsprosesser oppstår på grunn av termodynamiske og kinetiske faktorer.
Valens og oksidasjon
Oksydasjonstilstanden er valensen. Det er imidlertid en viss forskjell mellom dem. Faktum er at valensen av kjemikalier. element mann bestemmer evnen til et atom til å etablere et visst antall kjemiske bindinger med andre typer atomer. Dette skyldes tilstedeværelsen av forskjellige typer atomer, henholdsvis forskjellig evne til å skape et forhold. Valens kan imidlertid bare være i en kovalent forbindelse og dannes på grunn av dannelsen av et felles elektronpar mellom atomer. Gradoksidasjon, i motsetning til valens, er graden av betinget ladning som et atom av et stoff har. Den kan være positiv "+", null "0" og negativ "-". Dessuten antyder oksidasjonstilstanden at alle bindinger i et stoff er ioniske.
Reaksjon over vann
For mer enn to milliarder år siden tok planteorganismer et av de viktigste skrittene mot begynnelsen av evolusjonen. Prosessen med fotosyntese begynte å ta form. Imidlertid ble i utgangspunktet bare reduserte stoffer av hydrogensulfidtypen utsatt for fotooksidasjon, som fantes på jorden i ekstremt små størrelser. Vannoksidasjon er en prosess som introduserte en betydelig mengde molekylært oksygen i atmosfæren. Dette tillot bioenergetiske prosesser å flytte til et nytt aerobt nivå. Det samme fenomenet tillot dannelsen av et ozonskjold som beskytter livet på jorden.
