I den här artikeln kommer vi att överväga fenomenet oxidation. Detta är ett flerkomponentskoncept som förekommer inom olika vetenskapsområden, såsom biologi och kemi. Vi kommer också att bekanta oss med variationen i denna process och dess väsen.
Introduktion
Från den grundläggande och ursprungliga synvinkeln är oxidation en process av kemisk natur, som åtföljs av en ökning av graden av atomär oxidation av ämnet som genomgår den. Detta fenomen uppstår på grund av överföringen av elektroner från en atom (reduktant och donator) till den andra (acceptor och oxidator).
Denna terminologiska enhet introducerades i kemins cirkulation i början av 1800-talet, och akademikern V. M. Severgin för att skapa en beteckning som indikerar växelverkan mellan ämnen och syre från atmosfärisk luft.
I vissa fall åtföljs oxidationen av en molekyl av skapandet av instabilitet i ämnets struktur och leder till dess sönderfall till molekyler med större stabilitet och små storlekar. Faktum är att denna process kan upprepas på flera olika nivåer av slipning. Det vill säga, den mindre partikel som bildas kan ocksåhar en högre oxidationsgrad än atompartiklarna som var de ursprungliga i samma ämne, men större och mer stabila.
Inom kemi finns begreppet den lägsta och högsta graden av oxidation. Detta gör att vi kan klassificera atomer efter deras förmåga att uppvisa denna egenskap. Det högsta oxidationstillståndet motsvarar numret på den grupp i vilken grundämnet är beläget. Den lägsta graden bestäms som regel av överensstämmelsen mellan ett jämnt och ett udda tal: den högsta 8=den lägsta 2, den högsta 7=den lägsta 1.
Förbränning
Förbränning är en oxidationsprocess. I atmosfärisk luft (liksom i en miljö av rent syre) kan de oxideras i form av förbränning. En mängd olika ämnen kan tjäna som exempel: de enklaste elementen av ämnen av metaller och icke-metaller, oorganiska och organiska föreningar. Det mest praktiskt betydelsefulla är dock det brännbara ämnet (bränsle), bland vilka är de naturliga reserverna av olja, gaser, kol, torv etc. Oftast bildas de från en komplex blandning av kolväten med en liten andel syre, svavel, kväveh altiga organiska föreningar, såväl som spårinneslutningar av andra grundämnen.
Biologisk oxidation
Inom biologi är oxidationsreaktioner processer som tillsammans konvergerar till en förändring i oxidationstillståndet för de atomer som är involverade i reaktionen, och detta sker på grund av den elektroniska fördelningen mellan de interagerande komponenterna.
Det första antagandet är att i alla levande organismer den mest komplexa kemikalien. reaktion, lades fram i artondeårhundrade. Den franske kemisten A. Lavoisier studerade problemet. Han uppmärksammade det faktum att förbrännings- och oxidationsförloppet inom biologin liknar varandra.
Forskare har gjort en studie av syrevägen som absorberades av en levande varelse på grund av andning. De rapporterade att dessa oxidationsprocesser är liknande processer som sker i olika hastigheter. Han uppmärksammade nedbrytningsprocessen, som, som det visade sig, är baserad på fenomenet växelverkan mellan en syremolekyl (oxidationsmedel) med en organisk substans som innehåller kol- och/eller väteatomer. Som ett resultat av nedbrytning sker en absolut omvandling av materia.
Det fanns ögonblick av processen som forskarna inte helt kunde förstå, inklusive frågor:
- Av vilken anledning utförs oxidation under förhållanden med låg kroppstemperatur, trots dess närvaro utanför kroppen, endast vid hög temperatur.
- Av vilken anledning är oxidationsreaktioner fenomen som inte åtföljs av frigörande av en låga, såväl som enorma utsläpp av frigjord energi.
- Hur är "förbränningen" av näringsämnessortimentet i kroppen, om det till 80 % (ungefär) består av vätska - vatten H2O.
Typer av biologisk oxidation
Beroende på förhållandena i miljön där oxidation sker, är den uppdelad i två typer. De flesta svampar och mikroorganismer får energiresurser genom att omvandla näringsämnen genom en anaerob process. Denna reaktionsker utan tillgång till molekylärt syre, och kallas även glykolys.
Ett mer komplext sätt att omvandla näringsämnen är den aeroba formen av biologisk oxidation eller vävnadsandning. Bristen på syre gör att cellerna misslyckas med att oxidera för energi och de dör.
Få energi av en levande organism
Inom biologi är oxidation ett multikomponentfenomen:
- Glykolys är det initiala stadiet av heterotrofa organismer, under vilket monosackarider klyvs utan syre, och det föregår starten av processen med cellandning.
- Pyruvatoxidation - omvandling av pyrodruvsyror till acetylkoenzym. Dessa reaktioner är möjliga endast med deltagande av pyruvatdehydrogenasenzymkomplex.
- Sönderdelningsprocessen av beta-fettsyror är ett fenomen som utförs parallellt med oxidationen av pyruvat, vars syfte är att bearbeta varje fettsyra till acetylkoenzym. Vidare tillförs detta ämne till trikarboxylsyracykeln.
- Krebs-cykeln - omvandlingen av acetylkoenzym till citronsyror och ytterligare exponering för efterföljande omvandling (fenomen av dehydrering, dekarboxylering och regenerering).
- Oxidativ fosforylering är det sista steget i transformationen där en eukaryot organism omvandlar adenosindifosfat till adenosintrifosforsyror.
Det följer att oxidation är en process som involverar:
- fenomenavlägsnande av väte från substratet, som genomgår oxidation (dehydrering);
- substratelektronrekylfenomen;
- fenomenet med tillsats av en syremolekyl till ett substrat.
Reaktion över metaller
Oxidation av en metall är en reaktion under vilken, genom växelverkan mellan ett grundämne från gruppen metaller och O2, bildas oxider (oxider).
I vid bemärkelse, en reaktion där en atom förlorar en elektron och skapar olika föreningar, till exempel ämnen av klorider, sulfider, etc. I naturligt tillstånd kan oftast metaller bara vara i en fullständigt oxiderad tillstånd (i form av malm). Det är av denna anledning som oxidationsprocessen presenteras som en reduktionsreaktion av olika komponenter i föreningen. Praktiskt taget använda ämnen av metaller och deras legeringar, när de interagerar med miljön, oxiderar gradvis - de genomgår korrosion. Metalloxidationsprocesser uppstår på grund av termodynamiska och kinetiska faktorer.
Valens och oxidation
Oxidationstillståndet är valensen. Det finns dock en viss skillnad mellan dem. Faktum är att valensen av chem. grundämnet människan bestämmer en atoms förmåga att etablera ett visst antal kemiska bindningar med andra typer av atomer. Detta beror på närvaron av olika typer av atomer, respektive olika förmåga att skapa en relation. Valens kan dock bara finnas i en kovalent förening och bildas på grund av skapandet av ett gemensamt elektronpar mellan atomer. Gradoxidation, i motsats till valens, är graden av villkorlig laddning som en atom av ett ämne har. Det kan vara positivt "+", noll "0" och negativt "-". Oxidationstillståndet tyder också på att alla bindningar i ett ämne är joniska.
Reaktion över vatten
För mer än två miljarder år sedan tog växtorganismer ett av de viktigaste stegen mot evolutionens början. Processen med fotosyntes började ta form. Till en början utsattes dock endast reducerade ämnen av vätesulfidtyp för fotooxidation, vilka fanns på jorden i extremt små storlekar. Vattenoxidation är en process som introducerade en betydande mängd molekylärt syre i atmosfären. Detta gjorde det möjligt för bioenergetiska processer att flytta till en ny aerob nivå. Samma fenomen möjliggjorde bildandet av en ozonsköld som skyddar livet på jorden.
