Бұл мақалада тотығу құбылысын қарастырамыз. Бұл биология және химия сияқты ғылымның әртүрлі салаларында пайда болатын көп құрамды ұғым. Сондай-ақ біз бұл процестің әртүрлілігімен және оның мәнімен танысамыз.
Кіріспе
Негізгі және бастапқы көзқарас бойынша тотығу – бұл оған түсетін заттың атомдық тотығу дәрежесінің жоғарылауымен жүретін химиялық сипаттағы процесс. Бұл құбылыс электрондардың бір атомнан (тотықсыздандырғыш және донор) екіншісіне (акцептор және тотықтырғыш) ауысуынан болады.
Бұл терминологиялық бірлік химия айналымына 19 ғасырдың басында енгізіліп, академик В. М. Севергин заттардың атмосфералық ауадағы оттегімен әрекеттесуін көрсететін белгілеу жасау үшін.
Кейбір жағдайларда молекуланың тотығуы зат құрылымында тұрақсыздықтың пайда болуымен бірге жүреді және оның тұрақтылығы жоғары және кіші өлшемді молекулаларға ыдырауына әкеледі. Өйткені, бұл процесті ұнтақтаудың бірнеше түрлі деңгейлерінде қайталауға болады. Яғни, түзілген кішірек бөлшек те боладысол заттың бастапқы атомдық бөлшектеріне қарағанда тотығу дәрежесі жоғары, бірақ үлкенірек және тұрақтырақ.
Химияда тотығудың ең төменгі және ең жоғары дәрежесі деген ұғым бар. Бұл атомдарды олардың осы қасиетін көрсету қабілетіне қарай жіктеуге мүмкіндік береді. Ең жоғары тотығу дәрежесі элемент орналасқан топтың санына сәйкес келеді. Ең төменгі дәреже, әдетте, жұп және тақ санның сәйкестігімен анықталады: ең жоғары 8=ең төменгі 2, ең жоғары 7=ең төменгі 1.
Жану
Жану – тотығу процесі. Атмосфералық ауада (сондай-ақ таза оттегі бар ортада) олар жану түрінде тотыға алады. Мысал ретінде алуан түрлі заттар: металдар мен бейметалдар, бейорганикалық және органикалық қосылыстар заттарының қарапайым элементтері болуы мүмкін. Дегенмен, ең практикалық маңыздысы жанғыш зат (отын), олардың арасында мұнайдың, газдың, көмірдің, шымтезектің және т.б. табиғи қорлары бар. Көбінесе олар оттегінің, күкірттің, көмірсутектердің аздаған үлесі бар күрделі қоспасынан түзіледі. құрамында азот бар органикалық қосылыстар, сондай-ақ басқа элементтердің іздік қоспалары.
Биологиялық тотығу
Биологияда тотығу реакциялары реакцияға қатысатын атомдардың тотығу күйінің өзгеруіне бірігетін процестер болып табылады және бұл өзара әрекеттесетін компоненттер арасындағы электронды таралу нәтижесінде орын алады.
Бірінші болжам: барлық тірі организмдерде ең күрделі хим. реакциясы, он сегізінші жылы алға тартылдығасыр. Мәселені зерттеген француз химигі А. Лавуазье. Ол биологиядағы жану мен тотығудың бір-біріне ұқсас екеніне назар аударды.
Ғалымдар тірі жанның тыныс алу арқылы сіңіретін оттегі жолын зерттеді. Олар бұл тотығу процестері әртүрлі жылдамдықта жүретін ұқсас процестер екенін хабарлады. Ол оттегі молекуласының (тотықтырғыш агент) құрамында көміртегі және/немесе сутегі атомдары бар органикалық затпен әрекеттесу құбылысына негізделген ыдырау процесіне назар аударды. Ыдырау нәтижесінде заттың абсолютті түрленуі жүреді.
Процестің ғалымдар толық түсіне алмаған сәттері болды, соның ішінде сұрақтар:
- Тотығуды не себепті төмен дене температурасы жағдайында, оның денеден тыс болуына қарамастан, тек жоғары температурада жүргізеді.
- Не себепті тотығу реакциялары жалынның бөлінуімен, сондай-ақ бөлінетін энергияның үлкен бөлінуімен бірге жүрмейтін құбылыстар болып табылады.
- Ағзадағы заттардың қоректік диапазонының «жануы» қалай жүреді, егер ол 80% (шамамен) сұйық - судан тұрса H2O.
Биологиялық тотығу түрлері
Тотығу жүретін орта жағдайына қарай ол екі түрге бөлінеді. Саңырауқұлақтар мен микроорганизмдердің көпшілігі анаэробты процесс арқылы қоректік заттарды түрлендіру арқылы энергия ресурстарын алады. Бұл реакциямолекулярлық оттегіге қол жеткізбестен жүреді және оны гликолиз деп те атайды.
Қоректік заттарды түрлендірудің күрделі әдісі - биологиялық тотығудың немесе тіннің тыныс алуының аэробты түрі. Оттегінің жетіспеушілігі жасушалардың энергия алу үшін тотығуын тоқтатады және олар өледі.
Тірі ағзаның энергия алуы
Биологияда тотығу көпкомпонентті құбылыс:
- Гликолиз – гетеротрофты организмдердің бастапқы кезеңі, оның барысында моносахаридтер оттегісіз ыдырайды және ол жасушалық тыныс алу процесінің басталуына дейін жүреді.
- Пироват тотығуы – пирожүзім қышқылдарының ацетилкоферментке айналуы. Бұл реакциялар пируватдегидрогеназа ферменттік кешендерінің қатысуымен ғана мүмкін.
- Бета-май қышқылдарының ыдырау процесі пируваттың тотығуымен қатар жүретін құбылыс, оның мақсаты әрбір май қышқылын ацетилкоферментке өңдеу болып табылады. Әрі қарай бұл зат үшкарбон қышқылының айналымына беріледі.
- Кребс циклі – ацетилкоферменттің лимон қышқылдарына айналуы және одан кейінгі трансформацияға (дегидрлеу, декарбоксилдену және регенерация құбылыстары) әсер етуі.
- Тотығу фосфорлануы эукариоттық организм аденозиндифосфатты аденозинтрифосфор қышқылдарына айналдыратын трансформацияның соңғы сатысы.
Тотығу мыналарды қамтитын процесс болып табылады:
- құбылыстотығудан (дегидрлеуден) өтетін субстраттан сутегін алу;
- субстрат электронының кері айналу құбылысы;
- субстратқа оттегі молекуласының қосылу құбылысы.
Металдарға реакция
Металдың тотығуы – бұл металдар тобына жататын элемент пен O2 әрекеттесуі нәтижесінде оксидтер (оксидтер) түзілетін реакция.
Кең мағынада атом электронын жоғалтып, әртүрлі қосылыстар түзетін реакция, мысалы, хлоридтер, сульфидтер және т.б. заттар. Табиғи күйде металдар көбінесе толық тотыққан күйде ғана болады. күй (кен түрінде). Дәл осы себепті тотығу процесі қосылыстың әртүрлі компоненттерінің тотықсыздану реакциясы ретінде ұсынылған. Металдар мен олардың қорытпаларының іс жүзінде қолданылатын заттары қоршаған ортамен әрекеттесу кезінде бірте-бірте тотығады - олар коррозияға ұшырайды. Металдардың тотығу процестері термодинамикалық және кинетикалық факторлардың әсерінен жүреді.
Валенттілік және тотығу
Тотығу дәрежесі – валенттілік. Дегенмен, олардың арасында біршама айырмашылық бар. Факті мынада: хим валенттілігі. Адам элементі атомның басқа атомдар түрлерімен химиялық байланыстардың белгілі бір санын орнату қабілетін анықтайды. Бұл атомның әртүрлі типтерінің болуымен, сәйкесінше қарым-қатынас жасаудың әртүрлі қабілетімен түсіндіріледі. Алайда валенттілік тек ковалентті қосылыста болуы мүмкін және атомдар арасында ортақ электронды жұптың пайда болуына байланысты түзіледі. Дәрежетотығу, валенттіліктен айырмашылығы, зат атомының шартты заряд дәрежесі. Ол оң «+», нөлдік «0» және теріс «-» болуы мүмкін. Сондай-ақ тотығу дәрежесі заттағы барлық байланыстардың иондық екенін көрсетеді.
Су үстіндегі реакция
Екі миллиард жылдан астам уақыт бұрын өсімдік ағзалары эволюцияның басталуына қарай ең маңызды қадамдардың бірін жасады. Фотосинтез процесі қалыптаса бастады. Алайда, бастапқыда тек күкіртті сутегі түріндегі тотықсызданған заттар жер бетінде өте аз мөлшерде болатын фотототықтыруға ұшырады. Судың тотығуы - атмосфераға молекулалық оттегінің едәуір мөлшерін енгізген процесс. Бұл биоэнергетикалық процестердің жаңа аэробтық деңгейге өтуіне мүмкіндік берді. Дәл осындай құбылыс жердегі тіршілікті қорғайтын озон қалқанының пайда болуына мүмкіндік берді.
