Katika makala haya tutazingatia hali ya uoksidishaji. Hii ni dhana yenye vipengele vingi inayoonekana katika nyanja mbalimbali za sayansi, kama vile biolojia na kemia. Pia tutafahamisha aina mbalimbali za mchakato huu na kiini chake.
Utangulizi
Kwa mtazamo wa kimsingi na asilia, uoksidishaji ni mchakato wa asili ya kemikali, unaoambatana na ongezeko la kiwango cha oksidi ya atomiki ya dutu inayoipitia. Jambo hili hutokea kutokana na uhamisho wa elektroni kutoka atomi moja (reductant na wafadhili) hadi ya pili (kipokezi na kioksidishaji).
Kitengo hiki cha istilahi kilianzishwa katika mzunguko wa kemia mwanzoni mwa karne ya 19, na Mwanataaluma V. M. Severgin ili kuunda jina linaloonyesha mwingiliano wa dutu na oksijeni kutoka kwa hewa ya angahewa.
Katika baadhi ya matukio, uoksidishaji wa molekuli huambatana na kuundwa kwa kutokuwa na utulivu katika muundo wa dutu na husababisha kuoza kwake katika molekuli na utulivu mkubwa na ukubwa mdogo. Ukweli ni kwamba mchakato huu unaweza kurudiwa katika viwango kadhaa tofauti vya kusaga. Hiyo ni, chembe ndogo inayoundwa inaweza piakuwa na kiwango cha juu cha oksidi kuliko chembe za atomiki ambazo zilikuwa asili katika dutu moja, lakini kubwa na thabiti zaidi.
Katika kemia kuna dhana ya kiwango cha chini na cha juu zaidi cha oksidi. Hii inaruhusu sisi kuainisha atomi kulingana na uwezo wao wa kuonyesha mali hii. Hali ya juu ya oxidation inalingana na idadi ya kikundi ambacho kipengele iko. Shahada ya chini kabisa, kama sheria, huamuliwa na mawasiliano ya nambari sawa na isiyo ya kawaida: ya juu zaidi 8=ya chini kabisa 2, ya juu zaidi 7=ya chini kabisa 1.
Mwako
Mwako ni mchakato wa oksidi. Katika hewa ya anga (pamoja na mazingira ya oksijeni safi) wanaweza kuwa oxidized kwa namna ya mwako. Dutu anuwai zinaweza kutumika kama mfano: vitu rahisi zaidi vya vitu vya metali na visivyo vya metali, misombo ya isokaboni na kikaboni. Walakini, muhimu zaidi ni dutu inayowaka (mafuta), ambayo ni akiba ya asili ya mafuta, gesi, makaa ya mawe, peat, nk. Mara nyingi huunda kutoka kwa mchanganyiko tata wa hidrokaboni na sehemu ndogo ya oksijeni, sulfuri. misombo ya kikaboni iliyo na nitrojeni, pamoja na kufuatilia mijumuisho ya vipengele vingine.
Uoksidishaji wa kibayolojia
Katika biolojia, miitikio ya uoksidishaji ni michakato ambayo kwa pamoja huungana na kuwa badiliko la hali ya oksidi ya atomi zinazohusika katika mmenyuko, na hii hutokea kutokana na mgawanyiko wa kielektroniki kati ya viambajengo vinavyoingiliana.
Wazo la kwanza ni kwamba katika viumbe vyote hai chem changamani zaidi. majibu, iliwekwa mbele katika kumi na nanekarne. Mwanakemia Mfaransa A. Lavoisier alichunguza tatizo hilo. Alisisitiza ukweli kwamba mwendo wa mwako na oxidation katika biolojia ni sawa kwa kila mmoja.
Wanasayansi wamefanya utafiti wa njia ya oksijeni ambayo ilifyonzwa na kiumbe hai kutokana na kupumua. Waliripoti kuwa michakato hii ya oxidation ni michakato sawa inayotokea kwa viwango tofauti. Alizingatia mchakato wa mtengano, ambao, kama ilivyotokea, unategemea uzushi wa mwingiliano wa molekuli ya oksijeni (wakala wa oksidi) na dutu ya kikaboni inayojumuisha atomi za kaboni na / au hidrojeni. Kama matokeo ya mtengano, mabadiliko kamili ya mata hutokea.
Kulikuwa na nyakati za mchakato huo ambazo wanasayansi hawakuweza kuelewa kikamilifu, yakiwemo maswali:
- Kwa sababu gani uoksidishaji hufanyika chini ya hali ya joto la chini la mwili, licha ya uwepo wake nje ya mwili, kwa joto la juu tu.
- Kwa sababu gani, miitikio ya oksidi ni matukio ambayo hayaambatani na kutolewa kwa mwali, pamoja na utoaji mkubwa wa nishati iliyotolewa.
- Je, "kuungua" kwa anuwai ya virutubishi mwilini, ikiwa ni 80% (takriban) ya kioevu - maji H2O.
Aina za uoksidishaji wa kibiolojia
Kulingana na hali ya mazingira ambayo oxidation hutokea, imegawanywa katika aina mbili. Kuvu nyingi na viumbe vidogo hupata rasilimali za nishati kwa kubadilisha virutubisho kupitia mchakato wa anaerobic. Mwitikio huuhutokea bila ufikiaji wa oksijeni ya molekuli, na pia huitwa glycolysis.
Njia changamano zaidi ya kubadilisha virutubisho ni aina ya aerobiki ya uoksidishaji wa kibiolojia au kupumua kwa tishu. Ukosefu wa oksijeni husababisha seli kushindwa kutoa oksidi kwa ajili ya nishati na hufa.
Kupata nishati kwa kiumbe hai
Katika biolojia, uoksidishaji ni jambo la vipengele vingi:
- Glycolysis ni hatua ya awali ya viumbe vya heterotrofiki, wakati ambapo monosakaridi hupasuliwa bila oksijeni, na hutangulia kuanza kwa mchakato wa kupumua kwa seli.
- Uoksidishaji wa pyruvate - ubadilishaji wa asidi ya pyruvic kuwa asetilikoenzyme. Matendo haya yanawezekana tu kwa ushiriki wa vimeng'enya vya pyruvate dehydrogenase.
- Mchakato wa mtengano wa asidi-mafuta ya beta ni jambo linalotekelezwa sambamba na uoksidishaji wa pyruvati, madhumuni yake ambayo ni uchakataji wa kila asidi ya mafuta kuwa asetylcoenzyme. Zaidi ya hayo, dutu hii hutolewa kwa mzunguko wa asidi ya tricarboxylic.
- Mzunguko wa Krebs - ubadilishaji wa asetilikoenzyme kuwa asidi ya citric na kuathiriwa zaidi na mabadiliko yanayofuata (matukio ya uondoaji hidrojeni, decarboxylation na kuzaliwa upya).
- Phosphorylation ya kioksidishaji ni hatua ya mwisho katika mageuzi ambapo kiumbe cha yukariyoti hubadilisha adenosine diphosphate hadi adenosine triphosphoric acids.
Inafuata kwamba uoksidishaji ni mchakato unaohusisha:
- jambokuondolewa kwa hidrojeni kutoka kwa substrate, ambayo hupitia oxidation (dehydrogenation);
- uzushi wa kurudisha nyuma kwa elektroni substrate;
- hali ya kuongezwa kwa molekuli ya oksijeni kwenye sehemu ndogo.
Mwitikio kuhusu metali
Uoksidishaji wa chuma ni mmenyuko ambapo, kupitia mwingiliano wa kipengele kutoka kwa kundi la metali na O2, oksidi (oksidi) huundwa.
Kwa maana pana, mmenyuko ambapo atomi hupoteza elektroni na kuunda misombo mbalimbali, kwa mfano, vitu vya kloridi, sulfidi, nk. Katika hali ya asili, mara nyingi metali zinaweza tu kuwa katika oksidi kamili. hali (kwa namna ya ore). Ni kwa sababu hii kwamba mchakato wa oxidation unawasilishwa kama mmenyuko wa kupunguza vipengele mbalimbali vya kiwanja. Dutu zinazotumiwa kivitendo za metali na aloi zao, wakati wa kuingiliana na mazingira, hatua kwa hatua oxidize - hupata kutu. Michakato ya uoksidishaji wa metali hutokea kutokana na sababu za halijoto na kinetiki.
Valence na oxidation
Hali ya oxidation ni valency. Hata hivyo, kuna tofauti fulani kati yao. Ukweli ni kwamba valency ya chem. kipengele man huamua uwezo wa atomi kuanzisha idadi fulani ya vifungo vya kemikali na aina nyingine za atomi. Hii ni kutokana na kuwepo kwa aina tofauti za atomi, kwa mtiririko huo, uwezo tofauti wa kuunda uhusiano. Hata hivyo, valence inaweza tu kuwa katika kiwanja covalent na hutengenezwa kutokana na kuundwa kwa jozi ya kawaida ya elektroni kati ya atomi. Shahadaoxidation, tofauti na valency, ni kiwango cha malipo ya masharti ambayo atomi ya dutu inamiliki. Inaweza kuwa chanya "+", sifuri "0" na hasi "-". Pia, hali ya oksidi inapendekeza kwamba vifungo vyote katika dutu ni ioni.
Mwitikio juu ya maji
Zaidi ya miaka bilioni mbili iliyopita, viumbe vya mimea vilichukua mojawapo ya hatua muhimu zaidi kuelekea mwanzo wa mageuzi. Mchakato wa photosynthesis ulianza kuchukua sura. Hata hivyo, awali tu vitu vilivyopunguzwa vya aina ya sulfidi hidrojeni viliwekwa chini ya photooxidation, ambayo ilikuwepo duniani kwa ukubwa mdogo sana. Oxidation ya maji ni mchakato ambao ulileta kiasi kikubwa cha oksijeni ya molekuli kwenye anga. Hii iliruhusu michakato ya bioenergetic kuhamia kiwango kipya cha aerobic. Hali hiyohiyo iliruhusu kufanyizwa kwa ngao ya ozoni inayolinda uhai duniani.
