En este artículo consideraremos el fenómeno de la oxidación. Este es un concepto de múltiples componentes que aparece en varios campos de la ciencia, como la biología y la química. También nos familiarizaremos con la variedad de este proceso y su esencia.
Introducción
Desde el punto de vista básico y original, la oxidación es un proceso de carácter químico, que va acompañado de un aumento en el grado de oxidación atómica de la sustancia que lo sufre. Este fenómeno ocurre debido a la transferencia de electrones de un átomo (reductor y donador) al segundo (aceptor y oxidante).
Esta unidad terminológica se introdujo en la circulación de la química a principios del siglo XIX, y el académico V. M. Severgin para crear una designación que indique la interacción de las sustancias con el oxígeno del aire atmosférico.
En algunos casos, la oxidación de una molécula va acompañada de la creación de inestabilidad en la estructura de la sustancia y conduce a su descomposición en moléculas con mayor estabilidad y tamaño pequeño. El hecho es que este proceso se puede repetir en varios niveles diferentes de molienda. Es decir, la partícula más pequeña formada también puedetienen un mayor grado de oxidación que las partículas atómicas que eran las originales en la misma sustancia, pero más grandes y más estables.
En química existe el concepto del grado más bajo y más alto de oxidación. Esto nos permite clasificar los átomos según su capacidad para exhibir esta propiedad. El estado de oxidación más alto corresponde al número del grupo en el que se encuentra el elemento. El grado más bajo, por regla general, está determinado por la correspondencia de un número par y un número impar: el 8 más alto=el 2 más bajo, el 7 más alto=el 1 más bajo.
Combustión
La combustión es un proceso de oxidación. En el aire atmosférico (así como en un ambiente de oxígeno puro) pueden oxidarse en forma de combustión. Una variedad de sustancias puede servir como ejemplo: los elementos más simples de sustancias de metales y no metales, compuestos inorgánicos y orgánicos. Sin embargo, la más importante en la práctica es la sustancia combustible (combustible), entre las que se encuentran las reservas naturales de petróleo, gases, carbón, turba, etc. La mayoría de las veces se forman a partir de una mezcla compleja de hidrocarburos con una pequeña proporción de oxígeno, azufre, compuestos orgánicos que contienen nitrógeno, así como trazas de inclusiones de otros elementos.
Oxidación biológica
En biología, las reacciones de oxidación son procesos que juntos convergen en un cambio en el estado de oxidación de los átomos involucrados en la reacción, y esto sucede debido a la distribución electrónica entre los componentes que interactúan.
La primera suposición es que en todos los organismos vivos la química más compleja. reacción, se planteó en el siglo XVIIIsiglo. El químico francés A. Lavoisier estudió el problema. Llamó la atención sobre el hecho de que el curso de la combustión y la oxidación en biología son similares entre sí.
Científicos han realizado un estudio del recorrido del oxígeno que fue absorbido por un ser vivo debido a la respiración. Informaron que estos procesos de oxidación son procesos similares que ocurren a diferentes velocidades. Llamó la atención sobre el proceso de descomposición, que, como se vio después, se basa en el fenómeno de la interacción de una molécula de oxígeno (agente oxidante) con una sustancia orgánica que incluye átomos de carbono y/o hidrógeno. Como resultado de la descomposición, ocurre una transformación absoluta de la materia.
Hubo momentos del proceso que los científicos no pudieron entender por completo, incluidas las preguntas:
- ¿Por qué la oxidación se lleva a cabo en condiciones de baja temperatura corporal, a pesar de su presencia fuera del cuerpo, solo a alta temperatura?
- ¿Por qué motivo, las reacciones de oxidación son fenómenos que no van acompañados de la liberación de una llama, así como de grandes liberaciones de energía liberada?
- ¿Cómo es la "quema" de la gama de nutrientes de las sustancias en el cuerpo, si está compuesta en un 80% (aproximadamente) por líquido - agua H2O.
Tipos de oxidación biológica
Según las condiciones del entorno en el que se produce la oxidación, se divide en dos tipos. La mayoría de los hongos y microorganismos obtienen recursos energéticos mediante la conversión de nutrientes a través de un proceso anaeróbico. esta reacciónse produce sin acceso al oxígeno molecular y también se denomina glucólisis.
Una forma más compleja de convertir nutrientes es la forma aeróbica de oxidación biológica o respiración tisular. La f alta de oxígeno hace que las células no se oxiden para obtener energía y mueran.
Obtener energía de un organismo vivo
En biología, la oxidación es un fenómeno de múltiples componentes:
- La glucólisis es la etapa inicial de los organismos heterótrofos, durante la cual los monosacáridos se escinden sin oxígeno y precede al inicio del proceso de respiración celular.
- Oxidación de piruvato: conversión de ácidos pirúvicos en acetilcoenzima. Estas reacciones son posibles solo con la participación de complejos enzimáticos de piruvato deshidrogenasa.
- El proceso de descomposición de los ácidos grasos beta es un fenómeno que se lleva a cabo en paralelo con la oxidación del piruvato, cuyo objetivo es el procesamiento de cada ácido graso en acetilcoenzima. Además, esta sustancia se suministra al ciclo del ácido tricarboxílico.
- Ciclo de Krebs: la conversión de la acetilcoenzima en ácidos cítricos y su posterior exposición a la transformación posterior (fenómenos de deshidrogenación, descarboxilación y regeneración).
- La fosforilación oxidativa es el último paso en la transformación en la que un organismo eucariota convierte el difosfato de adenosina en ácidos trifosfóricos de adenosina.
Se deduce que la oxidación es un proceso que implica:
- fenómenoeliminación de hidrógeno del sustrato, que sufre oxidación (deshidrogenación);
- fenómeno de retroceso de electrones del sustrato;
- el fenómeno de la adición de una molécula de oxígeno a un sustrato.
Reacción sobre metales
La oxidación de un metal es una reacción durante la cual, a través de la interacción de un elemento del grupo de los metales y el O2, se forman óxidos (óxidos).
En un sentido amplio, una reacción en la que un átomo pierde un electrón y crea varios compuestos, por ejemplo, sustancias de cloruros, sulfuros, etc. En el estado natural, la mayoría de las veces los metales solo pueden estar completamente oxidados. estado (en forma de mineral). Es por ello que el proceso de oxidación se presenta como una reacción de reducción de varios componentes del compuesto. Las sustancias de metales y sus aleaciones prácticamente utilizadas, cuando interactúan con el medio ambiente, se oxidan gradualmente, se corroen. Los procesos de oxidación de metales ocurren debido a factores termodinámicos y cinéticos.
Valencia y oxidación
El estado de oxidación es la valencia. Sin embargo, hay alguna diferencia entre ellos. El hecho es que la valencia de chem. El elemento hombre determina la capacidad de un átomo para establecer un cierto número de enlaces químicos con otro tipo de átomos. Esto se debe a la presencia de diferentes tipos de átomos, respectivamente, diferente capacidad para crear una relación. Sin embargo, la valencia solo puede estar en un compuesto covalente y se forma debido a la creación de un par de electrones común entre los átomos. Gradola oxidación, a diferencia de la valencia, es el grado de carga condicional que posee un átomo de una sustancia. Puede ser positivo "+", cero "0" y negativo "-". Además, el estado de oxidación sugiere que todos los enlaces de una sustancia son iónicos.
Reacción sobre el agua
Hace más de dos mil millones de años, los organismos vegetales dieron uno de los pasos más importantes hacia el comienzo de la evolución. El proceso de fotosíntesis comenzó a tomar forma. Sin embargo, inicialmente solo se sometieron a fotooxidación sustancias reducidas del tipo sulfuro de hidrógeno, que estaban presentes en la tierra en tamaños extremadamente pequeños. La oxidación del agua es un proceso que introduce una cantidad significativa de oxígeno molecular en la atmósfera. Esto permitió que los procesos bioenergéticos pasaran a un nuevo nivel aeróbico. El mismo fenómeno permitió la formación de un escudo de ozono que protege la vida en la Tierra.
