Bu yazıda oksidasyon fenomenini ele alacağız. Bu, biyoloji ve kimya gibi çeşitli bilim alanlarında ortaya çıkan çok bileşenli bir kavramdır. Ayrıca bu sürecin çeşitliliği ve özü hakkında bilgi sahibi olacağız.
Giriş
Temel ve orijinal bakış açısından, oksidasyon, kendisine maruz kalan maddenin atomik oksidasyon derecesindeki bir artışın eşlik ettiği kimyasal nitelikte bir süreçtir. Bu fenomen, elektronların bir atomdan (indirgeyici ve verici) ikinciye (alıcı ve oksitleyici) aktarılması nedeniyle oluşur.
Bu terminolojik birim, 19. yüzyılın başında kimyanın dolaşımına girdi ve Akademisyen V. M. Severgin, maddelerin atmosferik havadan oksijenle etkileşimini gösteren bir atama oluşturmak için.
Bazı durumlarda, bir molekülün oksidasyonuna, maddenin yapısında kararsızlık yaratılması eşlik eder ve daha kararlı ve daha küçük boyutlu moleküllere bozunmasına yol açar. Gerçek şu ki, bu işlem birkaç farklı öğütme seviyesinde tekrarlanabilir. Yani oluşan daha küçük parçacık aynı zamandaaynı maddede orijinal olan atomik parçacıklardan daha yüksek oksidasyon derecesine sahiptir, ancak daha büyük ve daha kararlıdır.
Kimyada oksidasyonun en düşük ve en yüksek derecesi kavramı vardır. Bu, atomları bu özelliği sergileme yeteneklerine göre sınıflandırmamızı sağlar. En yüksek oksidasyon durumu, elementin bulunduğu grubun sayısına karşılık gelir. En düşük derece, kural olarak, bir çift ve bir tek sayının karşılığı ile belirlenir: en yüksek 8=en düşük 2, en yüksek 7=en düşük 1.
Yanma
Yanma bir oksidasyon işlemidir. Atmosferik havada (saf oksijen ortamında olduğu gibi) yanma şeklinde oksitlenebilirler. Örnek olarak çeşitli maddeler kullanılabilir: metal ve metal olmayan maddelerin en basit elementleri, inorganik ve organik bileşikler. Bununla birlikte, pratik olarak en önemlisi, aralarında doğal petrol, gaz, kömür, turba vb. rezervlerinin bulunduğu yanıcı maddedir (yakıt). azot içeren organik bileşiklerin yanı sıra diğer elementlerin eser katkıları.
Biyolojik oksidasyon
Biyolojide, oksidasyon reaksiyonları, reaksiyona dahil olan atomların oksidasyon durumundaki bir değişikliğe birlikte yaklaşan süreçlerdir ve bu, etkileşen bileşenler arasındaki elektronik dağılım nedeniyle olur.
İlk varsayım, tüm canlı organizmalarda en karmaşık kimyanın olmasıdır. tepki, on sekizinci yüzyılda ortaya atıldı.yüzyıl. Fransız kimyager A. Lavoisier sorunu inceledi. Biyolojide yanma ve oksidasyonun seyrinin birbirine benzediğine dikkat çekti.
Bilim adamları, canlı bir varlığın solunum yoluyla emdiği oksijenin yolu hakkında bir çalışma yaptılar. Bu oksidasyon proseslerinin farklı oranlarda meydana gelen benzer prosesler olduğunu bildirmişlerdir. Bir oksijen molekülünün (oksitleyici ajan) karbon ve/veya hidrojen atomları içeren bir organik madde ile etkileşimi olgusuna dayanan ayrışma sürecine dikkat çekti. Ayrışmanın bir sonucu olarak, maddenin mutlak dönüşümü meydana gelir.
Sürecin bilim adamlarının tam olarak anlayamadığı, sorular da dahil olmak üzere anları oldu:
- Vücudun dışında bulunmasına rağmen düşük vücut ısısı koşullarında, oksidasyon sadece yüksek ısıda neden gerçekleşir?
- Ne sebeple, oksidasyon reaksiyonları, bir alev salınımının yanı sıra büyük miktarda salınan enerji salınımının eşlik etmediği olaylardır.
- Vücuttaki maddelerin besin aralığının "yanması" nasıldır, eğer %80'i (yaklaşık olarak) sıvı - sudan oluşuyorsa H2O.
Biyolojik oksidasyon türleri
Oksidasyonun meydana geldiği ortamın şartlarına göre iki tipe ayrılır. Çoğu mantar ve mikroorganizma, besinleri anaerobik bir süreçle dönüştürerek enerji kaynakları elde eder. Bu reaksiyonmoleküler oksijene erişim olmadan gerçekleşir ve glikoliz olarak da adlandırılır.
Besinleri dönüştürmenin daha karmaşık bir yolu, biyolojik oksidasyon veya doku solunumunun aerobik şeklidir. Oksijen eksikliği, hücrelerin enerji için oksitlenmemesine ve ölmelerine neden olur.
Canlı bir organizma tarafından enerji elde edilmesi
Biyolojide oksidasyon çok bileşenli bir olgudur:
- Glikoliz, monosakkaritlerin oksijen olmadan parçalandığı heterotrofik organizmaların ilk aşamasıdır ve hücresel solunum sürecinin başlangıcından önce gelir.
- Piruvat oksidasyonu - piruvik asitlerin asetilkoenzime dönüştürülmesi. Bu reaksiyonlar ancak piruvat dehidrogenaz enzim komplekslerinin katılımıyla mümkündür.
- Beta-yağ asitlerinin ayrışma süreci, amacı her bir yağ asidinin asetilkoenzim halinde işlenmesi olan piruvatın oksidasyonuna paralel olarak yürütülen bir olgudur. Ayrıca bu madde trikarboksilik asit döngüsüne verilir.
- Krebs döngüsü - asetilkoenzimin sitrik asitlere dönüştürülmesi ve sonraki dönüşüme daha fazla maruz kalma (dehidrojenasyon, dekarboksilasyon ve rejenerasyon fenomenleri).
- Oksidatif fosforilasyon, ökaryotik bir organizmanın adenozin difosfatı adenosin trifosforik asitlere dönüştürdüğü dönüşümdeki son adımdır.
Bu, oksidasyonun aşağıdakileri içeren bir süreç olduğunu takip eder:
- fenomenoksidasyona (dehidrojenasyon) uğrayan substrattan hidrojenin çıkarılması;
- substrat elektron geri tepme fenomeni;
- bir oksijen molekülünün bir substrata eklenmesi olgusu.
Metaller üzerinde reaksiyon
Bir metalin oksidasyonu, metal grubundan bir elementin ve O2'nin etkileşimi yoluyla oksitlerin (oksitlerin) oluştuğu bir reaksiyondur.
Geniş anlamda, bir atomun bir elektron kaybettiği ve örneğin klorürler, sülfitler vb. maddeler gibi çeşitli bileşikler oluşturduğu bir reaksiyon. Doğal durumda, çoğu zaman metaller yalnızca tamamen oksitlenebilir durum (cevher şeklinde). Bu nedenle oksidasyon işlemi, bileşiğin çeşitli bileşenlerinin bir indirgeme reaksiyonu olarak sunulur. Pratik olarak kullanılan metaller ve alaşımları, çevre ile etkileşime girdiğinde yavaş yavaş oksitlenir - korozyona uğrarlar. Metal oksidasyon süreçleri termodinamik ve kinetik faktörler nedeniyle oluşur.
Değer ve oksidasyon
Oksidasyon durumu değerliktir. Ancak aralarında bazı farklar vardır. Gerçek şu ki, kimyanın değeri. element man, bir atomun diğer atom türleri ile belirli sayıda kimyasal bağ kurma yeteneğini belirler. Bunun nedeni, sırasıyla farklı atom türlerinin varlığı, farklı bir ilişki oluşturma yeteneğidir. Ancak değerlik yalnızca kovalent bir bileşikte olabilir ve atomlar arasında ortak bir elektron çiftinin oluşturulması nedeniyle oluşur. DereceOksidasyon, değerliliğin aksine, bir maddenin atomunun sahip olduğu koşullu yükün derecesidir. Pozitif "+", sıfır "0" ve negatif "-" olabilir. Ayrıca oksidasyon durumu, bir maddedeki tüm bağların iyonik olduğunu gösterir.
Su üzerinde reaksiyon
İki milyar yıldan fazla bir süre önce, bitki organizmaları evrimin başlangıcına doğru en önemli adımlardan birini attı. Fotosentez süreci şekillenmeye başladı. Bununla birlikte, başlangıçta yalnızca hidrojen sülfür türünden indirgenmiş maddeler, yeryüzünde son derece küçük boyutlarda bulunan fotooksidasyona tabi tutuldu. Su oksidasyonu, atmosfere önemli miktarda moleküler oksijen veren bir süreçtir. Bu, biyoenerjetik süreçlerin yeni bir aerobik seviyeye geçmesine izin verdi. Aynı fenomen, Dünya'daki yaşamı koruyan bir ozon kalkanının oluşmasına da izin verdi.
