U ovom članku ćemo razmotriti fenomen oksidacije. Ovo je višekomponentni koncept koji se pojavljuje u različitim oblastima nauke, kao što su biologija i hemija. Takođe ćemo se upoznati sa raznovrsnošću ovog procesa i njegovom suštinom.
Uvod
Iz osnovnog i originalnog stanovišta, oksidacija je proces hemijske prirode, koji je praćen povećanjem stepena atomske oksidacije supstance koja joj se podvrgava. Ovaj fenomen nastaje zbog prijenosa elektrona sa jednog atoma (reduktor i donor) na drugi (akceptor i oksidant).
Ova terminološka jedinica uvedena je u promet hemije početkom 19. vijeka, a akademik V. M. Severgin da stvori oznaku koja ukazuje na interakciju supstanci sa kiseonikom iz atmosferskog vazduha.
U nekim slučajevima, oksidacija molekula je praćena stvaranjem nestabilnosti u strukturi supstance i dovodi do njenog raspada na molekule veće stabilnosti i male veličine. Činjenica je da se ovaj proces može ponoviti na nekoliko različitih nivoa mljevenja. Odnosno, formirana manja čestica također možeimaju viši stepen oksidacije od atomskih čestica koje su bile originalne u istoj supstanci, ali veće i stabilnije.
U hemiji postoji koncept najnižeg i najvišeg stepena oksidacije. Ovo nam omogućava da klasifikujemo atome prema njihovoj sposobnosti da pokažu ovo svojstvo. Najveće oksidaciono stanje odgovara broju grupe u kojoj se element nalazi. Najniži stepen, po pravilu, određuje se korespondencijom parnog i neparnog broja: najviši 8=najniži 2, najviši 7=najniži 1.
Sagorevanje
Sagorevanje je proces oksidacije. U atmosferskom zraku (kao iu okruženju čistog kisika) mogu se oksidirati u obliku sagorijevanja. Kao primjer mogu poslužiti razne tvari: najjednostavniji elementi tvari metala i nemetala, neorganska i organska jedinjenja. Međutim, praktično je najznačajnija goriva tvar (gorivo), među kojima su prirodne rezerve nafte, plinova, uglja, treseta itd. Najčešće nastaju iz složene mješavine ugljovodonika sa malim udjelom kisika, sumpora, itd. organska jedinjenja koja sadrže dušik, kao i inkluzije u tragovima drugih elemenata.
Biološka oksidacija
U biologiji, oksidacijske reakcije su procesi koji se zajedno približavaju promjeni oksidacijskog stanja atoma uključenih u reakciju, a to se događa zbog elektronske distribucije između komponenti u interakciji.
Prva pretpostavka je da je u svim živim organizmima najsloženija hem. reakcija, izneta je u osamnaestomveka. Francuski hemičar A. Lavoisier je proučavao problem. Skrenuo je pažnju na činjenicu da su tijek sagorijevanja i oksidacije u biologiji slični jedan drugom.
Naučnici su napravili studiju o putu kiseonika koji je apsorbovalo živo biće zbog disanja. Izvijestili su da su ovi procesi oksidacije slični procesi koji se odvijaju različitim brzinama. Skrenuo je pažnju na proces raspadanja koji se, kako se ispostavilo, zasniva na fenomenu interakcije molekule kiseonika (oksidacionog sredstva) sa organskom supstancom koja uključuje atome ugljika i/ili vodika. Kao rezultat razgradnje, dolazi do apsolutne transformacije materije.
Bilo je trenutaka procesa koje naučnici nisu mogli u potpunosti razumjeti, uključujući pitanja:
- Iz kog razloga se oksidacija vrši u uslovima niske telesne temperature, uprkos prisustvu van tela, samo na visokoj temperaturi.
- Iz kog razloga su reakcije oksidacije pojave koje nisu praćene oslobađanjem plamena, kao ni ogromnim oslobađanjem oslobođene energije.
- Kako je "sagorevanje" hranljivog spektra supstanci u telu, ako se ono 80% (otprilike) sastoji od tečnosti - vode H2O.
Vrste biološke oksidacije
Prema uslovima sredine u kojoj dolazi do oksidacije, deli se na dva tipa. Većina gljiva i mikroorganizama dobija energetske resurse pretvaranjem nutrijenata kroz anaerobni proces. Ova reakcijajavlja se bez pristupa molekularnom kiseoniku, a naziva se i glikoliza.
Složeniji način pretvaranja nutrijenata je aerobni oblik biološke oksidacije ili disanja tkiva. Nedostatak kisika uzrokuje da ćelije ne oksidiraju za energiju i one umiru.
Dobijanje energije putem živog organizma
U biologiji, oksidacija je višekomponentni fenomen:
- Glikoliza je početna faza heterotrofnih organizama, tokom koje se monosaharidi cijepaju bez kisika, a prethodi početku procesa ćelijskog disanja.
- Oksidacija piruvata - pretvaranje pirogrožđanih kiselina u acetilkoenzim. Ove reakcije su moguće samo uz učešće kompleksa enzima piruvat dehidrogenaze.
- Proces razgradnje beta-masnih kiselina je pojava koja se odvija paralelno sa oksidacijom piruvata, čija je svrha prerada svake masne kiseline u acetilkoenzim. Nadalje, ova supstanca se dovodi u ciklus trikarboksilne kiseline.
- Krebsov ciklus - pretvaranje acetilkoenzima u limunsku kiselinu i dalje izlaganje naknadnoj transformaciji (fenomeni dehidrogenacije, dekarboksilacije i regeneracije).
- Oksidativna fosforilacija je posljednji korak u transformaciji u kojoj eukariotski organizam pretvara adenozin difosfat u adenozin trifosfornu kiselinu.
Iz toga slijedi da je oksidacija proces koji uključuje:
- fenomenuklanjanje vodonika iz supstrata, koji se podvrgava oksidaciji (dehidrogenaciji);
- fenomen trzanja elektrona supstrata;
- fenomen dodavanja molekula kiseonika supstratu.
Reakcija na metale
Oksidacija metala je reakcija tokom koje interakcijom elementa iz grupe metala i O2 nastaju oksidi (oksidi).
U širem smislu, reakcija u kojoj atom gubi elektron i stvara razna jedinjenja, na primjer, tvari klorida, sulfida, itd. U prirodnom stanju metali najčešće mogu biti samo u potpuno oksidiranom stanju. stanje (u obliku rude). Iz tog razloga je proces oksidacije predstavljen kao reakcija redukcije različitih komponenti spoja. Praktično korištene tvari metala i njihovih legura, u interakciji s okolinom, postupno oksidiraju - podliježu koroziji. Procesi oksidacije metala nastaju zbog termodinamičkih i kinetičkih faktora.
Valencija i oksidacija
Oksidacijsko stanje je valencija. Međutim, postoji određena razlika između njih. Činjenica je da je valencija hem. element čovjek određuje sposobnost atoma da uspostavi određeni broj kemijskih veza s drugim vrstama atoma. To je zbog prisustva različitih vrsta atoma, odnosno različite sposobnosti stvaranja odnosa. Međutim, valencija može biti samo u kovalentnom spoju i nastaje zbog stvaranja zajedničkog elektronskog para između atoma. Stepenoksidacija, za razliku od valencije, je stepen uslovnog naboja koji atom supstance poseduje. Može biti pozitivan "+", nula "0" i negativan "-". Takođe, oksidaciono stanje sugeriše da su sve veze u supstanci jonske.
Reakcija nad vodom
Pre više od dve milijarde godina, biljni organizmi napravili su jedan od najvažnijih koraka ka početku evolucije. Proces fotosinteze je počeo da se oblikuje. Međutim, u početku su fotooksidaciji bile podvrgnute samo reducirane tvari tipa sumporovodika, koje su bile prisutne na zemlji u izuzetno malim veličinama. Oksidacija vode je proces kojim se u atmosferu unosi značajna količina molekularnog kisika. To je omogućilo bioenergetski procesi da pređu na novi aerobni nivo. Isti fenomen je omogućio formiranje ozonskog štita koji štiti život na Zemlji.
