Dalam artikel ini kita akan membahas fenomena oksidasi. Ini adalah konsep multi komponen yang muncul di berbagai bidang ilmu pengetahuan, seperti biologi dan kimia. Kami juga akan berkenalan dengan berbagai proses ini dan esensinya.
Pengantar
Dari sudut pandang dasar dan asal, oksidasi adalah proses yang bersifat kimia, yang disertai dengan peningkatan derajat oksidasi atom zat yang mengalaminya. Fenomena ini terjadi karena adanya transfer elektron dari satu atom (reduktor dan donor) ke atom kedua (akseptor dan oksidator).
Unit terminologi ini diperkenalkan ke dalam sirkulasi kimia pada awal abad ke-19, dan Akademisi V. M. Severgin membuat sebutan yang menunjukkan interaksi zat dengan oksigen dari udara atmosfer.
Dalam beberapa kasus, oksidasi molekul disertai dengan penciptaan ketidakstabilan dalam struktur zat dan menyebabkan peluruhannya menjadi molekul dengan stabilitas lebih besar dan ukuran kecil. Faktanya adalah bahwa proses ini dapat diulang pada beberapa tingkat penggilingan yang berbeda. Artinya, partikel yang lebih kecil yang terbentuk juga dapatmemiliki tingkat oksidasi yang lebih tinggi daripada partikel atom yang asli dalam zat yang sama, tetapi lebih besar dan lebih stabil.
Dalam kimia ada konsep tingkat oksidasi terendah dan tertinggi. Hal ini memungkinkan kita untuk mengklasifikasikan atom menurut kemampuannya untuk menunjukkan sifat ini. Tingkat oksidasi tertinggi sesuai dengan jumlah kelompok di mana unsur tersebut berada. Derajat terendah, sebagai suatu peraturan, ditentukan oleh korespondensi bilangan genap dan ganjil: tertinggi 8=terendah 2, tertinggi 7=terendah 1.
Pembakaran
Pembakaran adalah proses oksidasi. Di udara atmosfer (serta di lingkungan oksigen murni) mereka dapat dioksidasi dalam bentuk pembakaran. Berbagai zat dapat dijadikan sebagai contoh: unsur paling sederhana dari zat logam dan non-logam, senyawa anorganik dan organik. Namun, yang paling signifikan secara praktis adalah zat yang mudah terbakar (bahan bakar), di antaranya adalah cadangan alam minyak, gas, batu bara, gambut, dll. Paling sering mereka terbentuk dari campuran kompleks hidrokarbon dengan sebagian kecil oksigen, belerang, senyawa organik yang mengandung nitrogen, serta inklusi jejak elemen lainnya.
Oksidasi biologis
Dalam biologi, reaksi oksidasi adalah proses yang bersama-sama menyatu menjadi perubahan keadaan oksidasi atom yang terlibat dalam reaksi, dan ini terjadi karena distribusi elektronik antara komponen yang berinteraksi.
Asumsi pertama adalah bahwa dalam semua organisme hidup, kimia paling kompleks. reaksi, diajukan di kedelapan belasabad. Ahli kimia Prancis A. Lavoisier mempelajari masalah ini. Dia menarik perhatian pada fakta bahwa proses pembakaran dan oksidasi dalam biologi mirip satu sama lain.
Para ilmuwan telah mempelajari jalur oksigen yang diserap oleh makhluk hidup melalui pernapasan. Mereka melaporkan bahwa proses oksidasi ini adalah proses serupa yang terjadi pada tingkat yang berbeda. Dia menarik perhatian pada proses dekomposisi, yang ternyata didasarkan pada fenomena interaksi molekul oksigen (zat pengoksidasi) dengan zat organik yang mencakup atom karbon dan/atau hidrogen. Sebagai hasil dari dekomposisi, terjadi transformasi mutlak dari materi.
Ada saat-saat proses yang tidak dapat dipahami sepenuhnya oleh para ilmuwan, termasuk pertanyaan:
- Untuk alasan apa oksidasi dilakukan dalam kondisi suhu tubuh rendah, meskipun berada di luar tubuh, hanya pada suhu tinggi.
- Untuk alasan apa, reaksi oksidasi adalah fenomena yang tidak disertai dengan pelepasan nyala api, serta pelepasan energi yang dilepaskan dalam jumlah besar.
- Bagaimana "pembakaran" kisaran zat gizi dalam tubuh, jika 80% (kurang lebih) terdiri dari cairan - air H2O.
Jenis oksidasi biologis
Menurut kondisi lingkungan di mana oksidasi terjadi, oksidasi dibagi menjadi dua jenis. Sebagian besar jamur dan mikroorganisme memperoleh sumber energi dengan mengubah nutrisi melalui proses anaerobik. Reaksi initerjadi tanpa akses ke molekul oksigen, dan juga disebut glikolisis.
Cara yang lebih kompleks untuk mengubah nutrisi adalah bentuk aerobik dari oksidasi biologis atau respirasi jaringan. Kekurangan oksigen menyebabkan sel gagal untuk mengoksidasi energi dan mereka mati.
Mendapatkan energi oleh organisme hidup
Dalam biologi, oksidasi adalah fenomena multikomponen:
- Glikolisis adalah tahap awal organisme heterotrofik, di mana monosakarida dipecah tanpa oksigen, dan mendahului dimulainya proses respirasi seluler.
- Oksidasi piruvat - konversi asam piruvat menjadi asetilkoenzim. Reaksi ini hanya mungkin dengan partisipasi kompleks enzim piruvat dehidrogenase.
- Proses penguraian asam lemak beta adalah fenomena yang dilakukan secara paralel dengan oksidasi piruvat, yang tujuannya adalah untuk memproses setiap asam lemak menjadi asetilkoenzim. Selanjutnya, zat ini disuplai ke siklus asam trikarboksilat.
- Siklus Krebs - konversi asetilkoenzim menjadi asam sitrat dan paparan lebih lanjut untuk transformasi selanjutnya (fenomena dehidrogenasi, dekarboksilasi dan regenerasi).
- Fosforilasi oksidatif adalah langkah terakhir dalam transformasi di mana organisme eukariotik mengubah adenosin difosfat menjadi asam adenosin trifosfat.
Ini berarti bahwa oksidasi adalah proses yang melibatkan:
- fenomenapenghilangan hidrogen dari substrat, yang mengalami oksidasi (dehidrogenasi);
- fenomena rekoil elektron substrat;
- fenomena penambahan molekul oksigen ke substrat.
Reaksi terhadap logam
Oksidasi logam adalah reaksi di mana, melalui interaksi unsur-unsur dari kelompok logam dan O2, oksida (oksida) terbentuk.
Dalam arti luas, reaksi di mana atom kehilangan elektron dan menciptakan berbagai senyawa, misalnya, zat klorida, sulfida, dll. Dalam keadaan alami, paling sering logam hanya dapat teroksidasi sempurna negara (dalam bentuk bijih). Karena alasan inilah proses oksidasi disajikan sebagai reaksi reduksi dari berbagai komponen senyawa. Zat logam dan paduannya yang praktis digunakan, ketika berinteraksi dengan lingkungan, secara bertahap teroksidasi - mereka mengalami korosi. Proses oksidasi logam terjadi karena faktor termodinamika dan kinetik.
Valensi dan oksidasi
Bilangan oksidasi adalah valensi. Namun, ada beberapa perbedaan di antara mereka. Faktanya adalah bahwa valensi kimia. manusia unsur menentukan kemampuan atom untuk membentuk sejumlah ikatan kimia dengan jenis atom lain. Hal ini disebabkan adanya jenis atom yang berbeda, masing-masing memiliki kemampuan yang berbeda untuk menciptakan hubungan. Namun, valensi hanya dapat berada dalam senyawa kovalen dan terbentuk karena penciptaan pasangan elektron yang sama antara atom. Derajatoksidasi, berbeda dengan valensi, adalah tingkat muatan bersyarat yang dimiliki atom suatu zat. Itu bisa positif "+", nol "0" dan negatif "-". Juga, keadaan oksidasi menunjukkan bahwa semua ikatan dalam suatu zat adalah ionik.
Reaksi terhadap air
Lebih dari dua miliar tahun yang lalu, organisme tumbuhan mengambil salah satu langkah terpenting menuju awal evolusi. Proses fotosintesis mulai terbentuk. Namun, pada awalnya hanya zat tereduksi dari jenis hidrogen sulfida yang mengalami fotooksidasi, yang ada di bumi dalam ukuran yang sangat kecil. Oksidasi air adalah proses yang memasukkan sejumlah besar molekul oksigen ke atmosfer. Ini memungkinkan proses bioenergi untuk pindah ke tingkat aerobik baru. Fenomena yang sama memungkinkan terbentuknya perisai ozon yang melindungi kehidupan di Bumi.
