Tässä artikkelissa tarkastelemme hapettumisilmiötä. Tämä on monikomponenttinen käsite, joka esiintyy useilla tieteenaloilla, kuten biologiassa ja kemiassa. Tutustumme myös tämän prosessin monimuotoisuuteen ja sen olemukseen.
Esittely
Perus- ja alkuperäisestä näkökulmasta katsottuna hapettuminen on luonteeltaan kemiallinen prosessi, johon liittyy sen läpikäyvän aineen atomihapetusasteen kasvu. Tämä ilmiö johtuu elektronien siirtymisestä yhdestä atomista (pelkistin ja luovuttaja) toiseen (akseptori ja hapetin).
Tämä terminologinen yksikkö otettiin kemian kiertoon 1800-luvun alussa, ja akateemikko V. M. Severgin luo nimityksen, joka osoittaa aineiden vuorovaikutuksen ilmakehän hapen kanssa.
Joissakin tapauksissa molekyylin hapettumiseen liittyy epävakauden muodostuminen aineen rakenteeseen ja se johtaa sen hajoamiseen molekyyleiksi, joilla on suurempi stabiilisuus ja pieni koko. Tosiasia on, että tämä prosessi voidaan toistaa useilla eri hiontatasoilla. Toisin sanoen muodostunut pienempi hiukkanen voi myösniillä on korkeampi hapettumisaste kuin atomihiukkasilla, jotka olivat alkuperäisiä samassa aineessa, mutta suurempia ja vakaampia.
Kemiassa on käsite alimmasta ja korkeimmasta hapetusasteesta. Tämä antaa meille mahdollisuuden luokitella atomit sen mukaan, miten ne pystyvät osoittamaan tätä ominaisuutta. Korkein hapetusaste vastaa sen ryhmän numeroa, jossa alkuaine sijaitsee. Alin aste määräytyy pääsääntöisesti parillisen ja parittoman luvun vastaavuudesta: korkein 8=pienin 2, korkein 7=pienin 1.
Polto
Palominen on hapetusprosessi. Ilmakehän ilmassa (samoin kuin puhtaan hapen ympäristössä) ne voivat hapettua palamisen muodossa. Esimerkkinä voidaan käyttää erilaisia aineita: metallien ja ei-metallisten aineiden yksinkertaisimmat alkuaineet, epäorgaaniset ja orgaaniset yhdisteet. Käytännössä merkittävin on kuitenkin palava aine (polttoaine), jonka joukossa ovat luonnonvarat öljyä, kaasuja, hiiltä, turvetta jne. Useimmiten ne muodostuvat monimutkaisesta hiilivetyjen seoksesta, jossa on pieni osuus happea, rikkiä, typpeä sisältäviä orgaanisia yhdisteitä sekä muiden alkuaineiden jäämiä.
Biologinen hapettuminen
Biologiassa hapettumisreaktiot ovat prosesseja, jotka yhdessä konvergoivat reaktioon osallistuvien atomien hapetusasteen muutokseen, ja tämä johtuu vuorovaikutuksessa olevien komponenttien välisestä elektronisesta jakautumisesta.
Ensimmäinen oletus on, että kaikissa elävissä organismeissa monimutkaisin kemia. reaktio, esitettiin kahdeksastoistavuosisadalla. Ranskalainen kemisti A. Lavoisier tutki ongelmaa. Hän kiinnitti huomion siihen, että palamisen ja hapettumisen kulku biologiassa ovat samank altaisia.
Tutkijat ovat tutkineet hapen reittiä, jonka elävä olento imeytyi hengityksen vuoksi. He raportoivat, että nämä hapetusprosessit ovat samanlaisia prosesseja, jotka tapahtuvat eri nopeuksilla. Hän kiinnitti huomion hajoamisprosessiin, joka, kuten kävi ilmi, perustuu happimolekyylin (hapettavan aineen) vuorovaikutukseen hiili- ja/tai vetyatomeja sisältävän orgaanisen aineen kanssa. Hajoamisen seurauksena aineen absoluuttinen muutos tapahtuu.
Prosessissa oli hetkiä, joita tiedemiehet eivät täysin ymmärtäneet, mukaan lukien kysymykset:
- Mistä syystä hapetus tapahtuu alhaisessa kehon lämpötilassa, vaikka se on kehon ulkopuolella, vain korkeassa lämpötilassa.
- Mistä syystä hapetusreaktiot ovat ilmiöitä, joihin ei liity liekin vapautumista, samoin kuin v altavia vapautuneen energian vapautumisia.
- Kuinka ravintoaineiden "palaminen" tapahtuu kehossa, jos se koostuu 80 % (noin) nesteestä - vedestä H2O.
Biologisen hapettumisen tyypit
Hapettumisympäristön olosuhteiden mukaan se jaetaan kahteen tyyppiin. Useimmat sienet ja mikro-organismit saavat energiavaroja muuttamalla ravinteita anaerobisen prosessin kautta. Tämä reaktiotapahtuu ilman molekulaarisen hapen pääsyä, ja sitä kutsutaan myös glykolyysiksi.
Monimutkaisempi tapa muuttaa ravintoaineita on biologisen hapettumisen tai kudoshengityksen aerobinen muoto. Hapen puute aiheuttaa sen, että solut eivät pysty hapettamaan energiaa ja ne kuolevat.
Energian saaminen elävältä organismilta
Biologiassa hapettuminen on monikomponenttinen ilmiö:
- Glykolyysi on heterotrofisten organismien alkuvaihe, jonka aikana monosakkaridit pilkkoutuvat ilman happea, ja se edeltää soluhengitysprosessin alkamista.
- Pyruvaatin hapetus - palorypälehappojen muuntaminen asetyylikoentsyymeiksi. Nämä reaktiot ovat mahdollisia vain pyruvaattidehydrogenaasientsyymikompleksien osallistuessa.
- Beeta-rasvahappojen hajoamisprosessi on ilmiö, joka tapahtuu samanaikaisesti pyruvaatin hapettumisen kanssa, jonka tarkoituksena on prosessoida jokainen rasvahappo asetyylikoentsyymeiksi. Lisäksi tämä aine syötetään trikarboksyylihappokiertoon.
- Krebsin kierto - asetyylikoentsyymin muuttuminen sitruunahapoiksi ja edelleen altistuminen myöhemmälle muunnokselle (dehydrogenaation, dekarboksyloinnin ja regeneraation ilmiöt).
- Oksidatiivinen fosforylaatio on viimeinen vaihe transformaatiossa, jossa eukaryoottiorganismi muuttaa adenosiinidifosfaatin adenosiinitrifosforihapoiksi.
Tästä seuraa, että hapettuminen on prosessi, joka sisältää:
- ilmiövedyn poistaminen alustasta, joka hapettuu (dehydraus);
- substraatin elektronien rekyyliilmiö;
- ilmiö happimolekyylin lisäämisestä substraattiin.
Reaktio metallien kanssa
Metallin hapettuminen on reaktio, jonka aikana metallien ryhmän alkuaineen ja O2:n vuorovaikutuksessa muodostuu oksideja (oksideja).
Laajassa merkityksessä reaktio, jossa atomi menettää elektronin ja muodostaa erilaisia yhdisteitä, esimerkiksi klorideja, sulfideja jne. Luonnollisessa tilassa metallit voivat useimmiten olla vain täysin hapettuneita tila (malmin muodossa). Tästä syystä hapetusprosessi esitetään yhdisteen eri komponenttien pelkistysreaktiona. Käytännössä käytetyt metallien ja niiden seosten aineet, kun ne ovat vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa, hapettavat vähitellen - ne altistuvat korroosiolle. Metallien hapetusprosessit tapahtuvat termodynaamisten ja kineettisten tekijöiden vuoksi.
Valenssi ja hapetus
Hapettumistila on valenssi. Niiden välillä on kuitenkin jonkin verran eroa. Tosiasia on, että kemian valenssi. elementti ihminen määrittää atomin kyvyn muodostaa tietty määrä kemiallisia sidoksia muuntyyppisten atomien kanssa. Tämä johtuu erityyppisten atomien läsnäolosta, vastaavasti erilaisesta kyvystä luoda suhde. Valenssi voi kuitenkin olla vain kovalenttisessa yhdisteessä ja muodostuu yhteisen elektroniparin luomisen vuoksi atomien välille. Tutkintohapettuminen, toisin kuin valenssi, on ehdollisen varauksen aste, joka aineen atomilla on. Se voi olla positiivinen "+", nolla "0" ja negatiivinen "-". Myös hapetustila viittaa siihen, että kaikki aineen sidokset ovat ionisia.
Reaktio veden päällä
Yli kaksi miljardia vuotta sitten kasviorganismit ottivat yhden tärkeimmistä askeleista kohti evoluution alkua. Fotosynteesiprosessi alkoi muotoutua. Aluksi kuitenkin vain pelkistetyt rikkivetytyyppiset aineet altistettiin valohapetukselle, joita esiintyi maan päällä erittäin pieninä kokoina. Veden hapetus on prosessi, joka tuo merkittävän määrän molekyylistä happea ilmakehään. Tämä mahdollisti bioenergeettisten prosessien siirtymisen uudelle aerobiselle tasolle. Sama ilmiö mahdollisti otsonikilven muodostumisen, joka suojaa elämää maan päällä.
