Në këtë artikull do të shqyrtojmë fenomenin e oksidimit. Ky është një koncept me shumë komponentë që shfaqet në fusha të ndryshme të shkencës, si biologjia dhe kimia. Gjithashtu do të njihemi me shumëllojshmërinë e këtij procesi dhe thelbin e tij.
Hyrje
Nga pikëpamja bazë dhe origjinale, oksidimi është një proces me natyrë kimike, i cili shoqërohet me rritjen e shkallës së oksidimit atomik të lëndës që i nënshtrohet. Ky fenomen ndodh për shkak të transferimit të elektroneve nga një atom (reduktues dhe dhurues) në të dytin (pranues dhe oksidues).
Kjo njësi terminologjike u fut në qarkullimin e kimisë në fillim të shekullit të 19-të, dhe Akademiku V. M. Severgin për të krijuar një emërtim që tregon ndërveprimin e substancave me oksigjenin nga ajri atmosferik.
Në disa raste, oksidimi i një molekule shoqërohet me krijimin e paqëndrueshmërisë në strukturën e substancës dhe çon në zbërthimin e saj në molekula me qëndrueshmëri më të madhe dhe përmasa të vogla. Fakti është se ky proces mund të përsëritet në disa nivele të ndryshme bluarjeje. Kjo është, grimca më e vogël e formuar gjithashtu mundkanë një shkallë më të lartë oksidimi se grimcat atomike që ishin origjinale në të njëjtën substancë, por më të mëdha dhe më të qëndrueshme.
Në kimi ekziston koncepti i shkallës më të ulët dhe më të lartë të oksidimit. Kjo na lejon të klasifikojmë atomet sipas aftësisë së tyre për të shfaqur këtë veti. Gjendja më e lartë e oksidimit korrespondon me numrin e grupit në të cilin ndodhet elementi. Shkalla më e ulët, si rregull, përcaktohet nga korrespondenca e një numri çift dhe një numri tek: 8 më i larti=2 më i ulëti, 7 më i larti=më i ulëti 1.
djegie
Djegia është një proces oksidimi. Në ajrin atmosferik (si dhe në një mjedis me oksigjen të pastër) ato mund të oksidohen në formën e djegies. Një shumëllojshmëri substancash mund të shërbejnë si shembull: elementët më të thjeshtë të substancave të metaleve dhe jometaleve, komponimet inorganike dhe organike. Megjithatë, praktikisht më e rëndësishme është substanca e djegshme (karburant), ndër të cilat janë rezervat natyrore të naftës, gazeve, qymyrit, torfe etj. Më shpesh ato formohen nga një përzierje komplekse hidrokarburesh me një përqindje të vogël oksigjeni, squfuri, komponimet organike që përmbajnë azot, si dhe përfshirjet gjurmë të elementeve të tjerë.
Oksidim biologjik
Në biologji, reaksionet e oksidimit janë procese që së bashku konvergojnë në një ndryshim në gjendjen e oksidimit të atomeve të përfshira në reaksion, dhe kjo ndodh për shkak të shpërndarjes elektronike midis komponentëve ndërveprues.
Supozimi i parë është se në të gjithë organizmat e gjallë kimike më komplekse. reagimi, u parashtrua në të tetëmbëdhjetëshekulli. Kimisti francez A. Lavoisier studioi problemin. Ai tërhoqi vëmendjen për faktin se rrjedha e djegies dhe oksidimit në biologji janë të ngjashme me njëra-tjetrën.
Shkencëtarët kanë bërë një studim të rrugës së oksigjenit që përthithej nga një qenie e gjallë për shkak të frymëmarrjes. Ata raportuan se këto procese oksidimi janë procese të ngjashme që ndodhin me ritme të ndryshme. Ai tërhoqi vëmendjen te procesi i dekompozimit, i cili, siç doli, bazohet në fenomenin e bashkëveprimit të një molekule oksigjeni (agjent oksidues) me një substancë organike që përfshin atomet e karbonit dhe/ose hidrogjenit. Si rezultat i dekompozimit, ndodh një transformim absolut i materies.
Kishte momente të procesit që shkencëtarët nuk mund t'i kuptonin plotësisht, duke përfshirë pyetjet:
- Për çfarë arsye kryhet oksidimi në kushtet e temperaturës së ulët të trupit, pavarësisht pranisë së tij jashtë trupit, vetëm në temperaturë të lartë.
- Për çfarë arsye, reaksionet e oksidimit janë dukuri që nuk shoqërohen me lëshimin e një flake, si dhe çlirime të mëdha të energjisë së çliruar.
- Si është "djegia" e gamës ushqyese të substancave në trup, nëse është 80% (afërsisht) e përbërë nga lëngu - ujë H2O.
Llojet e oksidimit biologjik
Sipas kushteve të mjedisit në të cilin ndodh oksidimi, ai ndahet në dy lloje. Shumica e kërpudhave dhe mikroorganizmave marrin burime energjetike duke konvertuar lëndët ushqyese përmes një procesi anaerobik. Ky reagimndodh pa qasje në oksigjen molekular dhe quhet edhe glikolizë.
Një mënyrë më komplekse e konvertimit të lëndëve ushqyese është forma aerobike e oksidimit biologjik ose frymëmarrja e indeve. Mungesa e oksigjenit bën që qelizat të dështojnë të oksidohen për energji dhe ato vdesin.
Marrja e energjisë nga një organizëm i gjallë
Në biologji, oksidimi është një fenomen shumëkomponent:
- Glikoliza është faza fillestare e organizmave heterotrofikë, gjatë së cilës monosakaridet çahen pa oksigjen dhe i paraprin fillimit të procesit të frymëmarrjes qelizore.
- Oksidimi i piruvatit - shndërrimi i acideve piruvik në acetilkoenzimë. Këto reaksione janë të mundshme vetëm me pjesëmarrjen e komplekseve të enzimës piruvat dehidrogjenazë.
- Procesi i zbërthimit të acideve beta yndyrore është një fenomen që kryhet paralelisht me oksidimin e piruvatit, qëllimi i të cilit është përpunimi i çdo acidi yndyror në acetilkoenzimë. Më tej, kjo substancë furnizohet me ciklin e acidit trikarboksilik.
- Cikli i Krebs - shndërrimi i acetilkoenzimës në acide citrik dhe ekspozimi i mëtejshëm ndaj transformimit të mëvonshëm (dukuri dehidrogjenimi, dekarboksilimi dhe rigjenerimi).
- Fosforilimi oksidativ është hapi i fundit në transformimin në të cilin një organizëm eukariot konverton difosfatin e adenozinës në acide adenozine trifosforike.
Si rrjedh se oksidimi është një proces që përfshin:
- dukurilargimi i hidrogjenit nga substrati, i cili i nënshtrohet oksidimit (dehidrogjenizimit);
- dukuri e kthimit të elektroneve të nënshtresës;
- dukuri e shtimit të një molekule oksigjeni në një substrat.
Reagimi ndaj metaleve
Oksidimi i një metali është një reaksion gjatë të cilit, nëpërmjet bashkëveprimit të një elementi nga grupi i metaleve dhe O2, formohen oksidet (oksidet).
Në një kuptim të gjerë, një reaksion në të cilin një atom humbet një elektron dhe krijon komponime të ndryshme, për shembull, substanca të klorureve, sulfideve, etj. Në gjendje natyrore, më shpesh metalet mund të jenë vetëm në një oksidim të plotë. gjendje (në formë minerali). Është për këtë arsye që procesi i oksidimit paraqitet si një reaksion reduktues i përbërësve të ndryshëm të përbërjes. Substancat e përdorura praktikisht të metaleve dhe lidhjeve të tyre, kur ndërveprojnë me mjedisin, gradualisht oksidohen - ato i nënshtrohen korrozionit. Proceset e oksidimit të metaleve ndodhin për shkak të faktorëve termodinamikë dhe kinetikë.
Valenca dhe oksidimi
Gjendja e oksidimit është valenca. Megjithatë, ka disa dallime mes tyre. Fakti është se valenca e kim. elementi njeri përcakton aftësinë e një atomi për të krijuar një numër të caktuar lidhjesh kimike me lloje të tjera atomesh. Kjo është për shkak të pranisë së llojeve të ndryshme të atomit, përkatësisht, aftësisë së ndryshme për të krijuar një marrëdhënie. Sidoqoftë, valenca mund të jetë vetëm në një përbërje kovalente dhe formohet për shkak të krijimit të një çifti elektronik të përbashkët midis atomeve. Diplomëoksidimi, ndryshe nga valenca, është shkalla e ngarkesës së kushtëzuar që posedon një atom i një lënde. Mund të jetë pozitiv "+", zero "0" dhe negativ "-". Gjithashtu, gjendja e oksidimit sugjeron që të gjitha lidhjet në një substancë janë jonike.
Reagimi mbi ujë
Më shumë se dy miliardë vjet më parë, organizmat bimore morën një nga hapat më të rëndësishëm drejt fillimit të evolucionit. Procesi i fotosintezës filloi të merrte formë. Megjithatë, fillimisht vetëm substancat e reduktuara të llojit të sulfurit të hidrogjenit iu nënshtruan fotooksidimit, të cilat ishin të pranishme në tokë në përmasa jashtëzakonisht të vogla. Oksidimi i ujit është një proces që fut një sasi të konsiderueshme të oksigjenit molekular në atmosferë. Kjo lejoi që proceset bioenergjetike të kalojnë në një nivel të ri aerobik. I njëjti fenomen lejoi formimin e një mburoje të ozonit që mbron jetën në Tokë.
