În acest articol vom lua în considerare fenomenul de oxidare. Acesta este un concept cu mai multe componente care apare în diferite domenii ale științei, cum ar fi biologia și chimia. De asemenea, ne vom familiariza cu varietatea acestui proces și esența lui.
Introducere
Din punct de vedere de bază și original, oxidarea este un proces de natură chimică, care este însoțit de o creștere a gradului de oxidare atomică a substanței care o suferă. Acest fenomen are loc din cauza transferului de electroni de la un atom (reductor și donor) la al doilea (acceptor și oxidant).
Această unitate terminologică a fost introdusă în circulația chimiei la începutul secolului al XIX-lea, iar academicianul V. M. Severgin pentru a crea o denumire care să indice interacțiunea substanțelor cu oxigenul din aerul atmosferic.
În unele cazuri, oxidarea unei molecule este însoțită de crearea instabilității în structura substanței și duce la descompunerea acesteia în molecule cu stabilitate mai mare și dimensiuni reduse. Faptul este că acest proces poate fi repetat la mai multe niveluri diferite de măcinare. Adică, particulele mai mici formate pot de asemeneaau un grad mai mare de oxidare decât particulele atomice care au fost originale în aceeași substanță, dar mai mari și mai stabile.
În chimie există conceptul de cel mai scăzut și cel mai în alt grad de oxidare. Acest lucru ne permite să clasificăm atomii în funcție de capacitatea lor de a prezenta această proprietate. Cea mai mare stare de oxidare corespunde numărului grupului în care se află elementul. Gradul cel mai mic, de regulă, este determinat de corespondența unui număr par și a unui număr impar: cel mai mare 8=cel mai mic 2, cel mai mare 7=cel mai mic 1.
Combustie
Arderea este un proces de oxidare. În aerul atmosferic (precum și într-un mediu cu oxigen pur) se pot oxida sub formă de ardere. O varietate de substanțe poate servi drept exemplu: cele mai simple elemente de substanțe ale metalelor și nemetalelor, compuși anorganici și organici. Cu toate acestea, cea mai semnificativă practic este substanța combustibilă (combustibil), printre care se numără rezervele naturale de petrol, gaze, cărbune, turbă etc. Cel mai adesea se formează dintr-un amestec complex de hidrocarburi cu o proporție mică de oxigen, sulf, compuși organici care conțin azot, precum și urme de incluziuni ale altor elemente.
Oxidare biologică
În biologie, reacțiile de oxidare sunt procese care împreună converg către o schimbare a stării de oxidare a atomilor implicați în reacție, iar acest lucru se întâmplă din cauza distribuției electronice între componentele care interacționează.
Prima presupunere este că în toate organismele vii cea mai complexă substanță chimică. reacție, a fost prezentată în al XVIII-leasecol. Chimistul francez A. Lavoisier a studiat problema. El a atras atenția asupra faptului că cursul arderii și al oxidării în biologie sunt similare între ele.
Oamenii de știință au făcut un studiu al căii oxigenului care a fost absorbit de o ființă vie din cauza respirației. Ei au raportat că aceste procese de oxidare sunt procese similare care au loc la viteze diferite. El a atras atenția asupra procesului de descompunere, care, după cum s-a dovedit, se bazează pe fenomenul de interacțiune a unei molecule de oxigen (agent oxidant) cu o substanță organică care include atomi de carbon și/sau hidrogen. Ca rezultat al descompunerii, are loc o transformare absolută a materiei.
Au fost momente ale procesului pe care oamenii de știință nu le-au putut înțelege pe deplin, inclusiv întrebări:
- Din ce motiv se efectuează oxidarea în condiții de temperatură scăzută a corpului, în ciuda prezenței sale în afara corpului, doar la temperatură ridicată.
- Din ce motiv, reacțiile de oxidare sunt fenomene care nu sunt însoțite de eliberarea unei flăcări, precum și de eliberări uriașe de energie eliberată.
- Cum este „arderea” gamei de substanțe nutritive din organism, dacă este compusă în proporție de 80% (aproximativ) din lichid - apă H2O.
Tipuri de oxidare biologică
În funcție de condițiile mediului în care are loc oxidarea, aceasta este împărțită în două tipuri. Majoritatea ciupercilor și microorganismelor obțin resurse energetice prin conversia nutrienților printr-un proces anaerob. Această reacțieare loc fără acces la oxigenul molecular și se mai numește și glicoliză.
O modalitate mai complexă de transformare a nutrienților este forma aerobă de oxidare biologică sau respirația tisulară. Lipsa oxigenului face ca celulele să nu se oxideze pentru energie și mor.
Obținerea energiei de către un organism viu
În biologie, oxidarea este un fenomen cu mai multe componente:
- Glicoliza este stadiul inițial al organismelor heterotrofe, în timpul căruia monozaharidele sunt scindate fără oxigen și precede începerea procesului de respirație celulară.
- Oxidarea piruvatului - conversia acizilor piruvici în acetilcoenzimă. Aceste reacții sunt posibile numai cu participarea complecșilor de enzime piruvat dehidrogenază.
- Procesul de descompunere a acizilor grași beta este un fenomen desfășurat în paralel cu oxidarea piruvatului, al cărui scop este transformarea fiecărui acid gras în acetilcoenzimă. În plus, această substanță este furnizată ciclului acidului tricarboxilic.
- Ciclul Krebs - conversia acetilcoenzimei în acizi citric și expunerea ulterioară la transformarea ulterioară (fenomene de dehidrogenare, decarboxilare și regenerare).
- Fosforilarea oxidativă este ultimul pas în transformarea în care un organism eucariot transformă adenozin difosfat în acizi adenozin trifosforici.
Rezultă că oxidarea este un proces care implică:
- fenomenîndepărtarea hidrogenului din substrat, care suferă oxidare (dehidrogenare);
- fenomen de recul electron al substratului;
- fenomenul de adăugare a unei molecule de oxigen la un substrat.
Reacție asupra metalelor
Oxidarea unui metal este o reacție în care, prin interacțiunea unui element din grupul metalelor și O2, se formează oxizi (oxizi).
În sens larg, o reacție în care un atom pierde un electron și creează diverși compuși, de exemplu, substanțe de cloruri, sulfuri etc. În stare naturală, cel mai adesea metalele pot fi doar complet oxidate. stare (sub formă de minereu). Din acest motiv procesul de oxidare este prezentat ca o reacție de reducere a diferitelor componente ale compusului. Substanțele utilizate practic ale metalelor și aliajele acestora, atunci când interacționează cu mediul, se oxidează treptat - suferă coroziune. Procesele de oxidare a metalelor apar din cauza factorilor termodinamici și cinetici.
Valență și oxidare
Starea de oxidare este valența. Cu toate acestea, există o oarecare diferență între ele. Cert este că valența chimiei. elementul om determină capacitatea unui atom de a stabili un anumit număr de legături chimice cu alte tipuri de atomi. Acest lucru se datorează prezenței diferitelor tipuri de atomi, respectiv, capacității diferite de a crea o relație. Cu toate acestea, valența poate fi doar într-un compus covalent și se formează datorită creării unei perechi de electroni comune între atomi. gradoxidarea, spre deosebire de valență, este gradul de sarcină condiționată pe care îl posedă un atom al unei substanțe. Poate fi pozitiv „+”, zero „0” și negativ „-”. De asemenea, starea de oxidare sugerează că toate legăturile dintr-o substanță sunt ionice.
Reacție peste apă
Cu mai bine de două miliarde de ani în urmă, organismele vegetale au făcut unul dintre cei mai importanți pași către începutul evoluției. Procesul de fotosinteză a început să prindă contur. Cu toate acestea, inițial au fost supuse fotooxidării doar substanțe reduse de tip hidrogen sulfurat, care erau prezente pe pământ în dimensiuni extrem de mici. Oxidarea apei este un proces care a introdus o cantitate semnificativă de oxigen molecular în atmosferă. Acest lucru a permis proceselor bioenergetice să treacă la un nou nivel aerob. Același fenomen a permis formarea unui scut de ozon care protejează viața de pe Pământ.
