I denne artikel vil vi overveje fænomenet oxidation. Dette er et multi-komponent koncept, der optræder i forskellige videnskabsområder, såsom biologi og kemi. Vi vil også stifte bekendtskab med mangfoldigheden af denne proces og dens essens.
Introduktion
Fra det grundlæggende og originale synspunkt er oxidation en proces af kemisk karakter, som er ledsaget af en stigning i graden af atomart oxidation af det stof, der gennemgår den. Dette fænomen opstår på grund af overførsel af elektroner fra et atom (reduktant og donor) til det andet (acceptor og oxidator).
Denne terminologiske enhed blev introduceret i kemiens cirkulation i begyndelsen af det 19. århundrede, og akademiker V. M. Severgin for at skabe en betegnelse, der angiver interaktionen mellem stoffer og ilt fra atmosfærisk luft.
I nogle tilfælde er oxidationen af et molekyle ledsaget af skabelsen af ustabilitet i stoffets struktur og fører til dets henfald til molekyler med større stabilitet og små størrelser. Faktum er, at denne proces kan gentages på flere forskellige niveauer af slibning. Det vil sige, at den mindre partikel, der dannes, også kanhar en højere grad af oxidation end de atomare partikler, der var de oprindelige i det samme stof, men større og mere stabile.
I kemi er der konceptet om den laveste og højeste grad af oxidation. Dette giver os mulighed for at klassificere atomer efter deres evne til at udvise denne egenskab. Den højeste oxidationstilstand svarer til nummeret på den gruppe, hvori grundstoffet er placeret. Den laveste grad bestemmes som regel af overensstemmelsen mellem et lige og et ulige tal: den højeste 8=den laveste 2, den højeste 7=den laveste 1.
Forbrænding
Forbrænding er en oxidationsproces. I atmosfærisk luft (såvel som i et miljø med ren oxygen) kan de oxideres i form af forbrænding. En række stoffer kan tjene som et eksempel: de enkleste elementer af stoffer af metaller og ikke-metaller, uorganiske og organiske forbindelser. Men det mest praktisk betydningsfulde er det brændbare stof (brændstof), blandt hvilke er de naturlige reserver af olie, gasser, kul, tørv osv. Oftest dannes de fra en kompleks blanding af kulbrinter med en lille andel af oxygen, svovl, nitrogenholdige organiske forbindelser samt sporindeslutninger af andre grundstoffer.
Biologisk oxidation
I biologi er oxidationsreaktioner processer, der tilsammen konvergerer til en ændring i oxidationstilstanden for de atomer, der er involveret i reaktionen, og dette sker på grund af den elektroniske fordeling mellem de interagerende komponenter.
Den første antagelse er, at i alle levende organismer er den mest komplekse kemi. reaktion, blev fremsat i det attendeårhundrede. Den franske kemiker A. Lavoisier studerede problemet. Han gjorde opmærksom på, at forbrændings- og oxidationsforløbet i biologien ligner hinanden.
Forskere har lavet en undersøgelse af iltens vej, der blev absorberet af et levende væsen på grund af vejrtrækningen. De rapporterede, at disse oxidationsprocesser er lignende processer, der forekommer med forskellige hastigheder. Han henledte opmærksomheden på nedbrydningsprocessen, som, som det viste sig, er baseret på fænomenet med vekselvirkningen mellem et iltmolekyle (oxidationsmiddel) med et organisk stof, der omfatter kulstof- og/eller brintatomer. Som et resultat af nedbrydning sker der en absolut transformation af stof.
Der var øjeblikke af processen, som videnskabsmænd ikke helt kunne forstå, herunder spørgsmål:
- Af hvilken grund udføres oxidation under forhold med lav kropstemperatur, på trods af dens tilstedeværelse uden for kroppen, kun ved høj temperatur.
- Af hvilken grund er oxidationsreaktioner fænomener, der ikke er ledsaget af frigivelse af en flamme, såvel som enorme frigivelser af frigivet energi.
- Hvordan er "forbrændingen" af næringsstoffernes række af stoffer i kroppen, hvis den er 80 % (ca.) sammensat af væske - vand H2O.
Typer af biologisk oxidation
I henhold til betingelserne i det miljø, hvor oxidation forekommer, er det opdelt i to typer. De fleste svampe og mikroorganismer får energiressourcer ved at omdanne næringsstoffer gennem en anaerob proces. Denne reaktionsker uden adgang til molekylær oxygen, og kaldes også glykolyse.
En mere kompleks måde at omdanne næringsstoffer på er den aerobe form for biologisk oxidation eller vævsrespiration. Manglen på ilt får cellerne til at undlade at oxidere til energi, og de dør.
Få energi fra en levende organisme
I biologi er oxidation et multikomponent-fænomen:
- Glykolyse er det indledende stadie af heterotrofe organismer, hvor monosaccharider sp altes uden oxygen, og det går forud for starten af processen med cellulær respiration.
- Pyruvatoxidation - omdannelse af pyrodruesyre til acetylcoenzym. Disse reaktioner er kun mulige med deltagelse af pyruvatdehydrogenase-enzymkomplekser.
- Processen med nedbrydning af beta-fedtsyrer er et fænomen, der udføres parallelt med oxidationen af pyruvat, hvis formål er forarbejdningen af hver fedtsyre til acetylcoenzym. Yderligere tilføres dette stof til tricarboxylsyrekredsløbet.
- Krebs-cyklus - omdannelsen af acetylcoenzym til citronsyrer og yderligere eksponering for efterfølgende transformation (fænomener med dehydrogenering, decarboxylering og regenerering).
- Oxidativ phosphorylering er det sidste trin i transformationen, hvor en eukaryot organisme omdanner adenosindiphosphat til adenosintriphosphorsyrer.
Det følger heraf, at oxidation er en proces, der involverer:
- fænomenfjernelse af brint fra substratet, som undergår oxidation (dehydrogenering);
- substratelektronrekylfænomen;
- fænomenet med tilsætning af et oxygenmolekyle til et substrat.
Reaktion over metaller
Oxidation af et metal er en reaktion, hvorunder der gennem vekselvirkningen af et grundstof fra gruppen af metaller og O2 dannes oxider (oxider).
I bred forstand en reaktion, hvor et atom mister en elektron og danner forskellige forbindelser, for eksempel stoffer af chlorider, sulfider osv. I naturlig tilstand kan metaller oftest kun være i en fuldstændig oxideret stat (i form af malm). Det er af denne grund, at oxidationsprocessen præsenteres som en reduktionsreaktion af forskellige komponenter i forbindelsen. Praktisk brugte stoffer af metaller og deres legeringer, når de interagerer med miljøet, oxideres gradvist - de gennemgår korrosion. Metaloxidationsprocesser opstår på grund af termodynamiske og kinetiske faktorer.
Valens og oxidation
Oxidationstilstanden er valensen. Der er dog en vis forskel mellem dem. Faktum er, at valensen af kemisk. grundstof mennesket bestemmer et atoms evne til at etablere et vist antal kemiske bindinger med andre typer atomer. Dette skyldes tilstedeværelsen af forskellige typer atomer, henholdsvis forskellig evne til at skabe et forhold. Valens kan dog kun være i en kovalent forbindelse og dannes på grund af skabelsen af et fælles elektronpar mellem atomer. Gradoxidation, i modsætning til valens, er graden af betinget ladning, som et atom af et stof besidder. Det kan være positivt "+", nul "0" og negativt "-". Oxidationstilstanden tyder også på, at alle bindinger i et stof er ioniske.
Reaktion over vand
For mere end to milliarder år siden tog planteorganismer et af de vigtigste skridt mod begyndelsen af evolutionen. Fotosynteseprocessen begyndte at tage form. Men i starten blev kun reducerede stoffer af svovlbrintetypen udsat for fotooxidation, som var til stede på jorden i ekstremt små størrelser. Vandoxidation er en proces, der introducerede en betydelig mængde molekylært ilt i atmosfæren. Dette gjorde det muligt for bioenergetiske processer at flytte til et nyt aerobt niveau. Det samme fænomen tillod dannelsen af et ozonskjold, der beskytter livet på Jorden.
