In diesem Artikel betrachten wir das Phänomen der Oxidation. Dies ist ein Mehrkomponentenkonzept, das in verschiedenen Wissenschaftsbereichen wie Biologie und Chemie vorkommt. Wir werden auch die Vielf alt dieses Prozesses und sein Wesen kennenlernen.
Einführung
Vom grundlegenden und ursprünglichen Standpunkt aus ist die Oxidation ein Prozess chemischer Natur, der von einer Erhöhung des Grades der atomaren Oxidation der Substanz begleitet wird, die dieser unterzogen wird. Dieses Phänomen tritt aufgrund der Übertragung von Elektronen von einem Atom (Reduktionsmittel und Donor) zum zweiten (Akzeptor und Oxidationsmittel) auf.
Diese terminologische Einheit wurde zu Beginn des 19. Jahrhunderts in die Zirkulation der Chemie eingeführt, und der Akademiker V. M. Severgin, um eine Bezeichnung zu schaffen, die die Wechselwirkung von Substanzen mit Sauerstoff aus der atmosphärischen Luft angibt.
In einigen Fällen wird die Oxidation eines Moleküls von der Entstehung von Instabilität in der Struktur der Substanz begleitet und führt zu ihrem Zerfall in Moleküle mit größerer Stabilität und geringer Größe. Tatsache ist, dass dieser Vorgang auf mehreren verschiedenen Mahlgraden wiederholt werden kann. Das heißt, das gebildete kleinere Teilchen kann auchhaben einen höheren Oxidationsgrad als die Atomteilchen, die das Original in der gleichen Substanz waren, aber größer und stabiler.
In der Chemie gibt es den Begriff des niedrigsten und des höchsten Oxidationsgrades. Dies ermöglicht es uns, Atome nach ihrer Fähigkeit zu klassifizieren, diese Eigenschaft aufzuweisen. Die höchste Oxidationsstufe entspricht der Nummer der Gruppe, in der sich das Element befindet. Der niedrigste Grad wird in der Regel durch die Übereinstimmung einer geraden und einer ungeraden Zahl bestimmt: die höchste 8=die niedrigste 2, die höchste 7=die niedrigste 1.
Verbrennung
Verbrennung ist ein Oxidationsprozess. In atmosphärischer Luft (sowie in einer Umgebung aus reinem Sauerstoff) können sie in Form von Verbrennung oxidiert werden. Als Beispiel können eine Vielzahl von Stoffen dienen: die einfachsten Elemente von Stoffen aus Metallen und Nichtmetallen, anorganische und organische Verbindungen. Am praktischsten ist jedoch der brennbare Stoff (Brennstoff), zu dem die natürlichen Reserven von Öl, Gas, Kohle, Torf usw. gehören. Meistens bilden sie sich aus einem komplexen Gemisch von Kohlenwasserstoffen mit einem geringen Anteil an Sauerstoff, Schwefel, stickstoffh altige organische Verbindungen, sowie Spureneinschlüsse anderer Elemente.
Biologische Oxidation
In der Biologie sind Oxidationsreaktionen Prozesse, die zusammen zu einer Änderung der Oxidationsstufe der an der Reaktion beteiligten Atome führen, was aufgrund der elektronischen Verteilung zwischen den wechselwirkenden Komponenten geschieht.
Die erste Annahme ist, dass in allen lebenden Organismen die komplexeste Chem. Reaktion, wurde im achtzehnten vorgebrachtJahrhundert. Der französische Chemiker A. Lavoisier untersuchte das Problem. Er machte darauf aufmerksam, dass Verbrennung und Oxidation in der Biologie ähnlich verlaufen.
Wissenschaftler haben den Weg des Sauerstoffs untersucht, der von einem Lebewesen beim Atmen aufgenommen wurde. Sie berichteten, dass diese Oxidationsprozesse ähnliche Prozesse sind, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ablaufen. Er machte auf den Zersetzungsprozess aufmerksam, der, wie sich herausstellte, auf dem Phänomen der Wechselwirkung eines Sauerstoffmoleküls (Oxidationsmittel) mit einer organischen Substanz beruht, die Kohlenstoff- und/oder Wasserstoffatome enthält. Als Folge der Zersetzung findet eine absolute Umwandlung der Materie statt.
Es gab Momente des Prozesses, die Wissenschaftler nicht vollständig verstehen konnten, darunter Fragen:
- Aus welchem Grund erfolgt die Oxidation bei niedriger Körpertemperatur, obwohl sie außerhalb des Körpers vorhanden ist, nur bei hoher Temperatur.
- Aus welchem Grund sind Oxidationsreaktionen Phänomene, die nicht von der Freisetzung einer Flamme begleitet werden, sowie von enormen Freisetzungen von freigesetzter Energie.
- Wie ist das "Verbrennen" des Nährstoffspektrums von Stoffen im Körper, wenn es zu 80% (ungefähr) aus Flüssigkeit besteht - Wasser H2O.
Arten der biologischen Oxidation
Je nach Umgebungsbedingungen, in denen Oxidation auftritt, wird sie in zwei Arten unterteilt. Die meisten Pilze und Mikroorganismen erh alten Energieressourcen, indem sie Nährstoffe durch einen anaeroben Prozess umwandeln. Diese Reaktionfindet ohne Zugang zu molekularem Sauerstoff statt und wird auch Glykolyse genannt.
Eine komplexere Art der Nährstoffumwandlung ist die aerobe Form der biologischen Oxidation oder Gewebeatmung. Der Sauerstoffmangel führt dazu, dass die Zellen nicht zur Energiegewinnung oxidieren und sterben.
Energiegewinnung durch einen lebenden Organismus
In der Biologie ist Oxidation ein Mehrkomponentenphänomen:
- Die Glykolyse ist das Anfangsstadium heterotropher Organismen, in dem Monosaccharide ohne Sauerstoff gesp alten werden, und geht dem Beginn des Prozesses der Zellatmung voraus.
- Pyruvatoxidation - Umwandlung von Brenztraubensäuren in Acetylcoenzym. Diese Reaktionen sind nur unter Beteiligung von Pyruvat-Dehydrogenase-Enzymkomplexen möglich.
- Der Prozess der Zersetzung von Beta-Fettsäuren ist ein Phänomen, das parallel zur Oxidation von Pyruvat abläuft, dessen Zweck die Verarbeitung jeder Fettsäure zu Acetylcoenzym ist. Außerdem wird diese Substanz dem Tricarbonsäurezyklus zugeführt.
- Krebs-Zyklus - die Umwandlung von Acetylcoenzym in Zitronensäure und weitere Exposition gegenüber anschließender Umwandlung (Phänomene der Dehydrierung, Decarboxylierung und Regeneration).
- Oxidative Phosphorylierung ist der letzte Schritt in der Transformation, bei der ein eukaryontischer Organismus Adenosindiphosphat in Adenosintriphosphorsäuren umwandelt.
Daraus folgt, dass Oxidation ein Prozess ist, der Folgendes beinh altet:
- PhänomenEntfernung von Wasserstoff aus dem Substrat, das einer Oxidation (Dehydrierung) unterliegt;
- Substrat-Elektronenrückstoß-Phänomen;
- das Phänomen der Anlagerung eines Sauerstoffmoleküls an ein Substrat.
Reaktion an Metallen
Oxidation eines Metalls ist eine Reaktion, bei der durch die Wechselwirkung eines Elements aus der Gruppe der Metalle und O2 Oxide (Oxide) entstehen.
Im weitesten Sinne eine Reaktion, bei der ein Atom ein Elektron verliert und verschiedene Verbindungen erzeugt, zum Beispiel Substanzen aus Chloriden, Sulfiden usw. Im natürlichen Zustand können Metalle meistens nur vollständig oxidiert vorliegen Staat (in Form von Erz). Aus diesem Grund wird der Oxidationsprozess als Reduktionsreaktion verschiedener Komponenten der Verbindung dargestellt. Praktisch verwendete Substanzen aus Metallen und ihren Legierungen oxidieren bei Wechselwirkung mit der Umwelt allmählich - sie unterliegen Korrosion. Metalloxidationsprozesse treten aufgrund thermodynamischer und kinetischer Faktoren auf.
Valenz und Oxidation
Die Oxidationsstufe ist die Wertigkeit. Es gibt jedoch einige Unterschiede zwischen ihnen. Tatsache ist, dass die Wertigkeit von chem. Der Elementmensch bestimmt die Fähigkeit eines Atoms, eine bestimmte Anzahl chemischer Bindungen mit anderen Atomarten einzugehen. Dies ist auf das Vorhandensein verschiedener Atomtypen bzw. unterschiedlicher Fähigkeit zurückzuführen, eine Beziehung herzustellen. Die Valenz kann jedoch nur in einer kovalenten Verbindung vorliegen und wird aufgrund der Bildung eines gemeinsamen Elektronenpaars zwischen Atomen gebildet. GradOxidation ist im Gegensatz zur Wertigkeit der Grad der bedingten Ladung, den ein Atom einer Substanz besitzt. Es kann positiv "+", Null "0" und negativ "-" sein. Außerdem deutet die Oxidationsstufe darauf hin, dass alle Bindungen in einer Substanz ionisch sind.
Reaktion über Wasser
Vor mehr als zwei Milliarden Jahren unternahmen pflanzliche Organismen einen der wichtigsten Schritte zum Beginn der Evolution. Der Prozess der Photosynthese nahm Gest alt an. Allerdings wurden zunächst nur reduzierte Substanzen vom Typ Schwefelwasserstoff der Photooxidation unterzogen, die auf der Erde in äußerst geringen Größen vorhanden waren. Die Wasseroxidation ist ein Prozess, der eine erhebliche Menge an molekularem Sauerstoff in die Atmosphäre einführt. Dadurch konnten bioenergetische Prozesse auf eine neue aerobe Ebene gehoben werden. Das gleiche Phänomen ermöglichte die Bildung eines Ozonschildes, der das Leben auf der Erde schützt.
