氧化

氧化

氧化(oxidation):狹義地,氧元素與其他的物質元素髮生的化學反應,稱其為氧化。氧化是一種重要的化工單元過程。氧化就是被氧化的物質原子丟掉電子,氧化劑獲得電子的過程,不論氧化劑是何種物質。傳統上表示物質和氧化合,形成氧化物的過程,也就是被“氧”氧化的過程;另外還包括含氫的物質,其中的氫原子和氧化合成水,也就是含氫物質被氧奪去氫原子的過程,也叫氧化過程。人的新陳代謝也像是氧化作用,亦即人體每天都在生鏽,所產生的鐵鏽在醫學裡就叫“自由基”。

基本信息

生物

細胞氧化細胞氧化
人的新陳代謝也像是氧化作用,亦即人體每天都在生鏽,所產生的鐵鏽在醫學裡就叫自由基
自由基是一種帶有未配對電子的粒子。因為帶有單數電子,所以非常不穩定,具有高度的化學反應性,很容易和周遭的分子反應,使安定分子也變成自由基。如此一再重複,就會衍生大量的自由基。自由基非常活躍,非常不安分。就象我們人類社會中的不甘寂寞的單身漢一樣,如果總也找不到理想的伴侶,可能就會成為社會不安定的因素。
一般情況下,生命是離不開自由基活動的。我們的身體每時每刻都從裡到外的運動,每一瞬間都在燃燒著能量,而負責傳遞能量的搬運工就是自由基。當這些幫助能量轉換的自由基被封閉在細胞里不能亂跑亂竄時,它們對生命是無害的。但如果自由基的活動失去控制,超過一定的量,生命的正常秩序就會被破壞,疾病可能就會隨之而來。
所以說自由基是一把雙刃劍。已知有許多疾病皆肇因於自由基作祟,如類風濕性關節炎、急性呼吸窘迫症候群、愛滋病以及牙周病等。自由基除會對細胞產生傷害外,最惡劣的伎倆在於能發動自由基連鎖反應,進一步惡化、傷害體內組織。這種連鎖反應相當驚人:正常的化學物質系由原子與分子構成且需攜帶二個成對電子來維持化學狀態的安定;而自由基即是含有不成對電子的分子或原子,因此它極須搶奪其它分子或原子的電子湊對,才能安撫它的野性,保持安定。然而,如果自由基豪奪的對象是蛋白質、碳水化合物、醣類、脂肪等人體必須物質,則這些失去電子的營養成分,不僅因為遭氧化而面目全非,更會進一步利用其自由基的新身分,再去搶奪其它電子由此形成惡性循環的自由基連鎖反應;人體的功能因此逐漸損傷敗壞。

化學

葡萄糖(或糖原)在正常有氧的條件下氧化後,產生CO2和水這個總過程稱作糖的有氧氧化,又稱細胞氧化或生物氧化。整個過程分為三個階段:①糖氧化成丙酮酸。葡萄糖進入細胞後經過一系列酶的催化反應,最後生成丙酮酸的過程,此過程在細胞質中進行並且是不耗能的過程;②丙酮酸進入線粒體,在基質中脫羧生成乙醯CoA;③乙醯CoA進入三羧酸循環,徹底氧化。
物質失去電子的作用叫氧化;得到電子的作用叫還原。狹義的氧化指物質與氧化合;還原指物質失去氧的作用。氧化時氧化值升高;還原時氧化值降低。氧化、還原都指反應物(分子、離子或原子)。氧化也稱氧化作用或氧化反應。有機物反應時把有機物引入氧或脫去氫的作用叫氧化;引入氫或失去氧的作用叫還原。物質與氧緩慢反應緩緩發熱而不發光的氧化叫緩慢氧化,如金屬鏽蝕、生物呼吸等。劇烈的發光發熱的氧化叫燃燒。
一般物質與氧氣發生氧化時放熱,個別可能吸熱如氮氣與氧氣的反應。電化學中陽極發生氧化,陰極發生還原。
鐵在空氣中會生鏽、銀器在空氣中會變黑,這是一種氧化作用。

還原

鐵生鏽鐵生鏽
生活中許多看似尋常的變化都涉及氧化還原。
如:鐵釘生鏽,釀酒麵粉發酵做饅頭,用醋酸清除水垢等
工業生產中就更加普遍了任何物質的反映都是以這兩種為基礎的
而有些物質氧化性強生產生活中常用做氧化劑如:氟(F)氯(Cl)碘(I)還有我們空氣中的氧以及臭氧。
還原劑有:活潑的金屬(即金銀銅鉑除外的常見金屬)
自然界中的萬物生長也都離不開氧化還原.雷雨天氣閃電能夠催化空氣中的氮氣氧化成氮氧化物,進一步形成亞硝酸鹽、硝酸鹽讓植物吸收.植物的光合作用將二氧化碳還原成五碳糖,供植物的生長.動物再吃植物將成分氧化成各種營養動物的呼吸也是氧化反映,動物死後屍體被微生物氧化分解回到大氣中再度被植物還原```````等等可以說氧化還原在自然界中無處不在這是一切物質循環的基礎

意義

在化學工業生產中占有非常重要的地位,用於許多化合物的製備:
1、硫化鐵氧化成二氧化硫,再將二氧化硫氧化成三氧化硫,以製備硫酸
2、氮氧化成一氧化氮(以鉑作為催化劑),再將一氧化氮氧化成二氧化氮以製備硝酸。
3、磷氧化成五氧化二磷製備磷酸。
4、乙烯氧化生成環氧乙烷。
5、甲醇氧化被奪去氫生成甲醛
6、氯化氫氧化被奪去氫生成氯氣和水。
7、用氯氣給自來水消毒。

危害

1、鐵製品在空氣中會自然氧化生成一層鬆散的鐵鏽(水合氧化鐵(III)–化學式為Fe2O3·xH2O),水合氧化鐵(III)容易剝落,使內層未被氧化的鐵暴露在空氣中繼續被氧化,最後銹壞整件鐵製品。
2、草料堆積,通風不好就會緩慢氧化,古羅馬帝國一艘滿載糧草的給養船在出海遠征時神秘地起火。後來科學家為這樁奇案找到了起火原因,是糧草發生了自燃。
3、在墳地里出現“磷火”也是一種自燃現象。人和動物機體裡含磷的有機物腐敗分解能生成磷化氫氣體。這種氣體著火點很低,接觸空氣就會自燃。在缺乏科學知識的時代,常把這種自燃現象說成是“鬼火”。
4、煤棧會自燃,是因為有大量的煤發生緩慢氧化反應。緩慢氧化反應,單位時間內放出的熱量少,只要通風良好,熱量及時散失就不會導致自燃。雖然緩慢氧化反應單位時間內放出熱量少,但是由於發生緩慢氧化反應的煤多,放出的熱量不能散失,積少成多,熱量積蓄就會有達到著火點的時候。達到著火點,又與氧氣接觸,具備了可燃物燃燒的條件,煤棧當然就會自燃。
5、脂氧化引起的脂肪變質、變味,氧化產物主要為醛、酮、酯、酸和大分子聚合物等,這些產物有些產生異味,有些本身有毒性。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條