Dalam artikel ini kita akan mempertimbangkan fenomena pengoksidaan. Ini adalah konsep berbilang komponen yang muncul dalam pelbagai bidang sains, seperti biologi dan kimia. Kami juga akan berkenalan dengan kepelbagaian proses ini dan intipatinya.
Pengenalan
Dari sudut asas dan asal, pengoksidaan ialah proses yang bersifat kimia, yang disertai dengan peningkatan tahap pengoksidaan atom bahan yang mengalaminya. Fenomena ini berlaku disebabkan oleh pemindahan elektron daripada satu atom (reduktor dan penderma) kepada atom kedua (penerima dan pengoksida).
Unit terminologi ini telah diperkenalkan ke dalam peredaran kimia pada awal abad ke-19, dan Ahli Akademik V. M. Severgin untuk mencipta sebutan yang menunjukkan interaksi bahan dengan oksigen daripada udara atmosfera.
Dalam sesetengah kes, pengoksidaan molekul disertai dengan penciptaan ketidakstabilan dalam struktur bahan dan membawa kepada pereputannya menjadi molekul dengan kestabilan yang lebih besar dan saiz yang kecil. Hakikatnya ialah proses ini boleh diulang pada beberapa tahap pengisaran yang berbeza. Iaitu, zarah yang lebih kecil yang terbentuk juga bolehmempunyai tahap pengoksidaan yang lebih tinggi daripada zarah atom yang merupakan asal dalam bahan yang sama, tetapi lebih besar dan lebih stabil.
Dalam kimia terdapat konsep tahap pengoksidaan yang paling rendah dan tertinggi. Ini membolehkan kita mengelaskan atom mengikut keupayaan mereka untuk mempamerkan sifat ini. Keadaan pengoksidaan tertinggi sepadan dengan bilangan kumpulan di mana unsur itu terletak. Darjah terendah, sebagai peraturan, ditentukan oleh kesesuaian nombor genap dan nombor ganjil: tertinggi 8=terendah 2, tertinggi 7=terendah 1.
Pembakaran
Pembakaran ialah proses pengoksidaan. Dalam udara atmosfera (serta dalam persekitaran oksigen tulen) mereka boleh teroksida dalam bentuk pembakaran. Pelbagai bahan boleh menjadi contoh: unsur paling mudah bagi bahan logam dan bukan logam, sebatian bukan organik dan organik. Walau bagaimanapun, yang paling ketara secara praktikal ialah bahan mudah terbakar (bahan api), antaranya ialah rizab semula jadi minyak, gas, arang batu, gambut, dll. Selalunya ia terbentuk daripada campuran kompleks hidrokarbon dengan bahagian kecil oksigen, sulfur, sebatian organik yang mengandungi nitrogen, serta kesan kemasukan unsur lain.
Pengoksidaan biologi
Dalam biologi, tindak balas pengoksidaan ialah proses yang bersama-sama menumpu kepada perubahan dalam keadaan pengoksidaan atom yang terlibat dalam tindak balas, dan ini berlaku disebabkan oleh pengagihan elektronik antara komponen yang berinteraksi.
Andaian pertama ialah dalam semua organisma hidup kimia yang paling kompleks. reaksi, dikemukakan pada kelapan belasabad. Ahli kimia Perancis A. Lavoisier mengkaji masalah itu. Dia menarik perhatian kepada fakta bahawa perjalanan pembakaran dan pengoksidaan dalam biologi adalah serupa antara satu sama lain.
Para saintis telah membuat kajian tentang laluan oksigen yang diserap oleh makhluk hidup akibat pernafasan. Mereka melaporkan bahawa proses pengoksidaan ini adalah proses serupa yang berlaku pada kadar yang berbeza. Dia menarik perhatian kepada proses penguraian, yang, ternyata, berdasarkan fenomena interaksi molekul oksigen (agen pengoksida) dengan bahan organik yang termasuk atom karbon dan/atau hidrogen. Hasil daripada penguraian, perubahan mutlak jirim berlaku.
Terdapat detik-detik proses yang tidak dapat difahami sepenuhnya oleh saintis, termasuk soalan:
- Atas sebab apakah pengoksidaan dilakukan dalam keadaan suhu badan yang rendah, walaupun terdapat di luar badan, hanya pada suhu tinggi.
- Atas sebab apa, tindak balas pengoksidaan ialah fenomena yang tidak disertai dengan pelepasan nyalaan, serta pelepasan besar tenaga yang dilepaskan.
- Bagaimanakah "pembakaran" julat nutrien bahan dalam badan, jika 80% (lebih kurang) terdiri daripada cecair - air H2O.
Jenis pengoksidaan biologi
Mengikut keadaan persekitaran di mana pengoksidaan berlaku, ia terbahagi kepada dua jenis. Kebanyakan kulat dan mikroorganisma memperoleh sumber tenaga dengan menukarkan nutrien melalui proses anaerobik. Reaksi iniberlaku tanpa akses kepada oksigen molekul, dan juga dipanggil glikolisis.
Cara yang lebih kompleks untuk menukar nutrien ialah bentuk aerobik pengoksidaan biologi atau pernafasan tisu. Kekurangan oksigen menyebabkan sel gagal untuk mengoksidakan tenaga dan ia mati.
Mendapatkan tenaga oleh organisma hidup
Dalam biologi, pengoksidaan ialah fenomena multikomponen:
- Glikolisis ialah peringkat awal organisma heterotrofik, di mana monosakarida dibelah tanpa oksigen, dan ia mendahului permulaan proses respirasi selular.
- Pengoksidaan piruvat - penukaran asid piruvik kepada asetilkoenzim. Tindak balas ini hanya mungkin dengan penyertaan kompleks enzim piruvat dehidrogenase.
- Proses penguraian asid lemak beta adalah fenomena yang dijalankan selari dengan pengoksidaan piruvat, yang tujuannya adalah pemprosesan setiap asid lemak menjadi asetilkoenzim. Selanjutnya, bahan ini dibekalkan kepada kitaran asid trikarboksilik.
- Kitaran Krebs - penukaran asetilkoenzim kepada asid sitrik dan pendedahan selanjutnya kepada transformasi seterusnya (fenomena penyahhidrogenan, penyahkarboksilan dan penjanaan semula).
- Fosforilasi oksidatif ialah langkah terakhir dalam transformasi di mana organisma eukariotik menukarkan adenosin difosfat kepada asid trifosforik adenosin.
Ia berikutan bahawa pengoksidaan ialah proses yang melibatkan:
- fenomenapenyingkiran hidrogen daripada substrat, yang mengalami pengoksidaan (dehidrogenasi);
- fenomena penarikan elektron substrat;
- fenomena penambahan molekul oksigen pada substrat.
Tindak balas terhadap logam
Pengoksidaan logam ialah tindak balas semasa, melalui interaksi unsur daripada kumpulan logam dan O2, oksida (oksida) terbentuk.
Dalam erti kata yang luas, tindak balas di mana atom kehilangan elektron dan mencipta pelbagai sebatian, contohnya, bahan klorida, sulfida, dsb. Dalam keadaan semula jadi, selalunya logam hanya boleh berada dalam keadaan teroksida sepenuhnya. negeri (dalam bentuk bijih). Atas sebab inilah proses pengoksidaan dibentangkan sebagai tindak balas pengurangan pelbagai komponen sebatian. Bahan logam yang digunakan secara praktikal dan aloinya, apabila berinteraksi dengan alam sekitar, secara beransur-ansur teroksida - mereka mengalami kakisan. Proses pengoksidaan logam berlaku disebabkan faktor termodinamik dan kinetik.
Valens dan pengoksidaan
Keadaan pengoksidaan ialah valensi. Walau bagaimanapun, terdapat sedikit perbezaan antara mereka. Hakikatnya ialah valensi kimia. manusia unsur menentukan keupayaan atom untuk mewujudkan bilangan ikatan kimia tertentu dengan jenis atom lain. Ini disebabkan oleh kehadiran jenis atom yang berbeza, masing-masing, keupayaan yang berbeza untuk mewujudkan hubungan. Walau bagaimanapun, valensi hanya boleh berada dalam sebatian kovalen dan terbentuk kerana penciptaan pasangan elektron sepunya antara atom. Ijazahpengoksidaan, berbeza dengan valensi, ialah tahap cas bersyarat yang dimiliki oleh atom sesuatu bahan. Ia boleh menjadi positif "+", sifar "0" dan negatif "-". Juga, keadaan pengoksidaan menunjukkan bahawa semua ikatan dalam bahan adalah ionik.
Tindak balas terhadap air
Lebih daripada dua bilion tahun yang lalu, organisma tumbuhan mengambil salah satu langkah terpenting ke arah permulaan evolusi. Proses fotosintesis mula terbentuk. Walau bagaimanapun, pada mulanya hanya bahan terkurang jenis hidrogen sulfida yang tertakluk kepada fotooksidasi, yang terdapat di bumi dalam saiz yang sangat kecil. Pengoksidaan air ialah proses yang memperkenalkan sejumlah besar oksigen molekul ke atmosfera. Ini membolehkan proses biotenaga bergerak ke tahap aerobik yang baharu. Fenomena yang sama membenarkan pembentukan perisai ozon yang melindungi kehidupan di Bumi.
