اکسیداسیون بیولوژیکی
قلیایی شدن بدن در شرایطی که محیط ضعیف است، رژیم غذایی ما متعادل نیست و دارو مصرف می کنیم بسیار مهم است. قلیایی شدن بدن در شرایط وجود ایده آل ذاتی مکانیسم های انسان در طبیعت است. اما در حال حاضر ما آنقدر از طبیعت دور هستیم که بدن نمی تواند با خنثی سازی اسیدها کنار بیاید و پایه ای برای ایجاد بیماری های مختلف ظاهر می شود.
کاهش pH در بدن
اگر pH خون تنها 0.01 به سمت محیط اسیدی تغییر کند، اشباع اکسیژن خون تا 40 درصد کاهش می یابد. در نتیجه، سلول های ایمنی عملکردهای محافظتی را به طور کامل انجام نمی دهند، فعالیت آنزیم کاهش می یابد، فرآیندهای متابولیک کند می شوند.
مقدار تعادل اسید و باز (pH) خون یک فرد سالم در محدوده های بسیار باریکی در نوسان است: از 7.35 تا 7.45 و حتی تغییر جزئی در pH خون فراتر از این محدودیت ها می تواند منجر به بیماری شود.
اگر خونی که سلول‌های بدن را می‌شوید اسیدی‌تر شود، سلول‌ها مجبور می‌شوند ذخایر معدنی خود را قربانی کنند تا آن را خنثی کنند، که منجر به افزایش اسیدیته درون خود سلول می‌شود. در محیط اسیدی، فعالیت بیشتر آنزیم ها کاهش می یابد. در نتیجه، فعل و انفعالات بین سلولی مختل می شود. سلول های سرطانی در یک محیط اسیدی رشد می کنند.
محیط اسیدی ادرار یک شرایط ایده آل برای تشکیل سنگ کلیه است که منجر به اختلال مزمن عملکرد کلیه، بیماری های التهابی و نارسایی کلیه می شود.
محیط اسیدی بزاق در سنین پایین "کمک می کند" به از بین بردن دندان ها، انگیزه ای برای ایجاد استوماتیت می دهد.
بنابراین کاهش PH در بدن منجر به کاهش ایمنی و بروز بیش از 200 بیماری می شود. اگر یک نفر به طور همزمان چندین بیماری داشته باشد، افت واضحی در pH خون وجود دارد. به طور طبیعی، زمانی که PH به حالت عادی بازگردد، سلامتی بازیابی می شود.
در سال 1932، اتو واربورگ جایزه نوبل شیمی را برای تعیین شرایط زندگی تومورهای بدخیم دریافت کرد. سلول های تومور (و همچنین باکتری ها و میکروارگانیسم های بیماری زا) در طی اسیدی شدن خون به خوبی رشد می کنند. هنگامی که PH به زیر 7.2 - 7.3 واحد کاهش می یابد. وقتی PH نرمال شد، ابتدا رشد تومورها متوقف شد و سپس جذب شدند! اگر PH خون طبیعی باشد، باکتری ها و میکروارگانیسم های خارجی شرایط تولید مثل را ندارند.
غذاهایی که می خوریم به دو گروه اکسید کننده و قلیایی کننده بدن تقسیم می شوند. قلیایی شدن بدن در درجه اول توسط سبزیجات، میوه ها و شیر تسهیل می شود. و قوی ترین عامل اکسید کننده گوشت و محصولات ماهی است.
با مطالعه دقیق غذاهای مختلف، می توانید با اطمینان به این سوال پاسخ دهید که کدام غذا در شما غالب است: اکسید کننده یا قلیایی بدن؟
محصولات چرمی
| محصولات | عامل قلیایی شدن |
|---|---|
| کرفس | 4 |
| خیار تازه | 4 |
| سالاد | 4 |
| گوجه فرنگی تازه | 4 |
| چغندر تازه | 4 |
| هویج تازه | 4 |
| زردآلو خشک | 4 |
| زردآلو های تازه | 3 |
| هندوانه ها | 3 |
| خربزه | 3 |
| آلو | 3 |
| میوه ها (تقریبا همه) | 3 |
| کلم سفید | 3 |
| گل کلم | 3 |
| سبزی قاصدک | 3 |
| تربچه | 3 |
| فلفل | 3 |
| سیب زمینی | 3 |
| لوبیا تازه | 3 |
| غلات و حبوبات جو دو سر | 3 |
| سرم شیر | 3 |
| انواع توت ها | 2-3 |
| بادام | 2 |
| پیاز | 2 |
| نخود سبز | 2 |
| کشمش | 2 |
| تاریخ | 2 |
محصولات اکسید کننده
فهرست کوتاه محصولات
بر اساس تجزیه و تحلیل کامپیوتری، دانشمندان آمریکایی جدولی از بار اسیدی مواد غذایی اساسی تهیه کردند:
بار اسیدی مواد غذایی اساسی (به میلی اکی والان در هر 240 کیلو کالری)
تکیه بدن
اولین راه برای حفظ ph مورد نظر در بدن استفاده از آب مناسب به میزان 30-33 میلی لیتر به ازای هر کیلوگرم وزن بدن است. با یک دستگاه تصفیه می توانید در هر شرایطی چنین آبی تهیه کنید.
قلیایی شدن محصولات
چگونه آجیل، دانه ها، غلات و حبوبات را سالم تر کنیم.
لازم است بدانید که بیشتر حبوبات و همچنین تمام غلات به جز گندم سیاه و ارزن، اسیدیته خون را در طول پخت معمولی افزایش می دهند. با این حال، پس از خیساندن یا جوانه زدن، همه حبوبات و حبوبات دارای اثر قلیایی هستند. آنها بهتر است به صورت خام به عنوان افزودنی به سالاد مصرف شوند. قبل از خیساندن، جذب آجیل و دانه ها را افزایش می دهد، زیرا به حذف موادی از پوسته آنها کمک می کند که فعالیت آنزیم ها را سرکوب می کنند. علاوه بر این، خیساندن غلات، حبوبات، آجیل و دانه‌ها باعث تجزیه چربی‌ها به اسیدهای چرب، پروتئین‌ها به اسیدهای آمینه و کربوهیدرات‌ها به قندهای ساده از طریق عمل آنزیم‌ها می‌شود که تا حد زیادی بار دستگاه گوارش را کاهش می‌دهد.
چند نکته ساده
- تمام مغزها و دانه های خام را نیم ساعت قبل از غذا خیس کنید.
- غلات را 30 دقیقه قبل از پخت خیس کنید، سپس آب آن را خالی کنید و فرنی را در آب تازه بپزید.
- حبوبات را یک شب خیس کنید. می توانید بگذارید یک دقیقه بجوشد، سپس یک ساعت زیر درب بسته بگذارید، آب آن را خالی کرده و ظرف را در آب تازه بپزید.
همه دانه ها، غلات و حبوبات را می توان از قبل برای پخت و پز آماده کرد. برای انجام این کار، آنها را به مدت یک ساعت خیس کرده، سپس خشک کرده و در یک مکان تاریک نگهداری می کنند.
اندازه گیری PH بدن
برخلاف pH خون و لنف، pH بزاق و ادرار بسته به بار اسیدی تغییر می کند و بنابراین می تواند به عنوان شاخصی از کیفیت غذای ما برای ما باشد.
با کمک نوارهای تست pH می توانید به راحتی، سریع و دقیق سطح PH را بدون خروج از منزل خود تعیین کنید. اگر PH ادرار شما در محدوده 6.0 - 6.4 در صبح و 6.4 - 7.0 در عصر باشد، بدن شما به طور طبیعی کار می کند. برای این منظور می توانید از نوارهای تورنسل شاخص که برای درس شیمی مدارس و برای بیماران دیابتی تولید می شود استفاده کنید. اندازه گیری بهینه از ساعت 10 صبح تا 12 بعد از ظهر.
اگر سطح pH بزاق در طول روز بین 6.4 - 6.8 باقی بماند، دانستن سطح pH بزاق نیز منطقی است - این نیز نشان دهنده سلامت بدن شما است. نتایج آزمایش نشان دهنده فعالیت آنزیم ها در دستگاه گوارش به ویژه کبد و معده است.
اگر PH بزاق و ادرار کمتر از حد طبیعی باشد چه باید کرد؟
محتوای غذاهای قلیایی را در رژیم غذایی افزایش دهید (جدول را ببینید)،
- به طور منظم پیاده روی کنید یا از سایر فعالیت های بدنی ملایم استفاده کنید.
- از آب مناسب به میزان 30-33 میلی لیتر به ازای هر 1 کیلوگرم وزن انسان استفاده کنید.
تنفس و متابولیسم، پوسیدگی و تخمیر، فتوسنتز و فعالیت عصبی موجودات زنده با واکنش های ردوکس مرتبط است. فرآیندهای ردوکس زیربنای احتراق سوخت، خوردگی فلزات، الکترولیز، متالورژی و غیره هستند. واکنش‌هایی که با تغییر در حالت اکسیداسیون اتم‌هایی که مولکول‌های واکنش‌دهنده را تشکیل می‌دهند، واکنش‌های ردوکس نامیده می‌شوند. فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش به طور همزمان اتفاق می‌افتند: اگر یکی از عناصر شرکت‌کننده در واکنش اکسید شود، دیگری باید کاهش یابد. عامل اکسید کننده ماده ای حاوی عنصری است که الکترون ها را می پذیرد و حالت اکسیداسیون را کاهش می دهد. عامل اکسید کننده در نتیجه واکنش کاهش می یابد. بنابراین، در واکنش 2Fe +3 Cl - 3 + 2K + I - -> I 2 0 + 2Fe +2 Cl 2 - + 2K + Cl -. عامل کاهنده - ماده ای حاوی عنصری که الکترون اهدا می کند و حالت اکسیداسیون را افزایش می دهد. عامل کاهنده در نتیجه واکنش اکسید می شود. عامل احیا کننده در واکنش پیشنهادی یون I - است. منبع انرژی الکتریکی در سلول واکنش شیمیایی جابجایی مس توسط روی است: Zn + Cu 2 + + Cu. کار اکسیداسیون روی، برابر با از دست دادن پتانسیل ایزوباریک- همدما، را می توان به عنوان حاصلضرب الکتریسیته منتقل شده با مقدار e نشان داد. صفحه d: A = - dG 0 = n EF، که در آن n بار کاتیون است. E- ساعت و غیره با. عنصر و F-شماره فارادی از طرفی با توجه به معادله ایزوترم واکنش. پتانسیل های ردوکس در فیزیولوژی انسان و حیوان اهمیت زیادی دارد. تعداد سیستم‌های کمیاب شامل سیستم‌هایی در خون و بافت‌ها مانند هِم/هماتیا و سیتوکروم است که حاوی آهن آهن و آهن هستند. اسید اسکوربیک (ویتامین C) در اشکال اکسید شده و احیا شده؛ سیستم گلوتاتیون، سیستین سیستئین، اسیدهای سوکسینیک و فوماریک و غیره. مهمترین فرآیند اکسیداسیون بیولوژیکی، یعنی انتقال الکترون ها و پروتون ها از بستر اکسید شده به اکسیژن در بافت ها با استفاده از یک سری کاملاً تعریف شده از آنزیم های حامل میانی انجام می شود. ، همچنین زنجیره ای از فرآیندهای ردوکس است ... هر پیوند در این زنجیره مربوط به یک یا آن سیستم ردوکس است که با پتانسیل ردوکس مشخص مشخص می شود.
تعیین جهت واکنش های ردوکس با مقادیر استاندارد انرژی آزاد تشکیل معرف ها و مقادیر پتانسیل های ردوکس.
فرآیندهای حیاتی مختلف با ظهور فرآیندهای الکتروشیمیایی در بدن همراه هستند که نقش اساسی در متابولیسم دارند. دگرگونی های الکتروشیمیایی در بدن را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد: فرآیندهای مرتبط با انتقال الکترون ها و ظهور پتانسیل های ردوکس. فرآیندهای مرتبط با انتقال یون ها (بدون تغییر بارهای آنها) و با تشکیل پتانسیل های بیوالکتریک. در نتیجه این فرآیندها، تفاوت‌های بالقوه بین لایه‌های مختلف بافت‌ها در حالت‌های فیزیولوژیکی مختلف ایجاد می‌شود. آنها با شدت های مختلف فرآیندهای بیوشیمیایی ردوکس مرتبط هستند. به عنوان مثال، اینها شامل پتانسیل های فتوسنتز است که بین نواحی روشن و بدون نور برگ ایجاد می شود و ناحیه روشن شده نسبت به ناحیه بدون نور دارای بار مثبت است. فرآیندهای ردوکس گروه اول در بدن را می توان به سه نوع تقسیم کرد: 1. انتقال مستقیم الکترون ها بین مواد بدون مشارکت اتم های اکسیژن و هیدروژن، به عنوان مثال، انتقال الکترون در سیتوکروم ها: سیتوکروم (Fe 3+) + e - > سیتوکروم (Fe 2 + ) و انتقال الکترون در آنزیم سیتوکروم اکسیداز: سیتوکروم اکسیداز (Cu 2 +) + e -> سیتوکروم اکسیداز (Cu 1 +). 2. اکسیداتیو، همراه با مشارکت اتم های اکسیژن و آنزیم های اکسیداز، به عنوان مثال، اکسیداسیون گروه آلدهیدی بستر به اسیدی: RСОН + O ó RСООН. 3-وابسته به pH که در حضور آنزیم های دهیدروژناز (E) و کوآنزیم ها (Co) که یک کمپلکس فعال شده آنزیم-کوآنزیم-سوبسترا (E-Co-5) را تشکیل می دهند، رخ می دهد، الکترون ها و کاتیون های هیدروژن را از بستر وصل می کند و کوآنزیم ها نیکوتین آمید-آدنین-نوکلئوتید (NAD +) هستند که دو الکترون و یک پروتون را به هم متصل می کند: S-2H - 2e + NAD * ó S + NADH + H +، فلاوین آدنین دی نوکلئوتید (FAD) که می چسبد. دو الکترون و دو پروتون: S - 2H - 2e + FAD óS + FADH 2 و ubiquinone یا کوآنزیم Q (CoO) که همچنین دو الکترون و دو پروتون را به هم متصل می کند: S-2H - 2e + CoQ ó S + CoQH 2.
فتوسنتز.
فتوسنتز تنها فرآیندی است که در بیوسفر منجر به افزایش انرژی آزاد آن به دلیل یک منبع خارجی می شود. انرژی ذخیره شده در محصولات فتوسنتز منبع اصلی انرژی برای بشریت است. هر ساله در نتیجه فتوسنتز روی زمین، 150 میلیارد تن ماده آلی تشکیل می شود و حدود 200 میلیون تن اکسیژن آزاد آزاد می شود. چرخه اکسیژن، کربن و سایر عناصر دخیل در فتوسنتز، ترکیب مدرن اتمسفر لازم برای زندگی روی زمین را حفظ می کند. فتوسنتز از افزایش غلظت CO 2 جلوگیری می کند و از گرم شدن بیش از حد زمین به دلیل به اصطلاح "اثر گلخانه ای" جلوگیری می کند. از آنجایی که گیاهان سبز پایه غذایی مستقیم یا غیرمستقیم سایر موجودات هتروتروف هستند، فتوسنتز نیازهای غذایی همه موجودات زنده روی سیاره ما را برآورده می کند. او مهمترین پایه برای کشاورزی و جنگلداری است. یک متر مربع از سطح برگ در یک ساعت حدود یک گرم شکر تولید می کند. این بدان معنی است که همه گیاهان، طبق یک برآورد تقریبی، سالانه 100 تا 200 میلیارد تن C از جو حذف می کنند. یک گیاه سبز نه تنها قادر به استفاده از دی اکسید کربن و ایجاد قند است، بلکه می تواند ترکیبات نیتروژن و ترکیبات گوگردی را به مواد تشکیل دهنده بدن خود تبدیل کند. گیاه از طریق سیستم ریشه، یون های نیترات را در آب خاک دریافت می کند و آنها را در سلول های خود به اسیدهای آمینه - اجزای اصلی همه ترکیبات پروتئینی - پردازش می کند. اجزای تشکیل دهنده چربی ها نیز از ترکیباتی که در فرآیندهای متابولیک و انرژی تشکیل می شوند، به وجود می آیند. چربی ها و روغن ها از اسیدهای چرب و گلیسرول تشکیل می شوند که به عنوان یک گیاه، عمدتاً به عنوان مواد ذخیره سازی عمل می کنند. تولید بذر، چربی و روغن نقش مهمی در صنایع کشاورزی و غذایی دارد. معادله واکنش نشان دهنده فرآیند فتوسنتز:
CO 2 + H 2 O = C 6 H 12 O 6 + O 2
احتراق
اگر یخ زده ایم یا می خواهیم غذا بپزیم، آتش روشن می کنیم. واکنش احتراق نیز یک واکنش ردوکس است.
C + O 2 = CO 2
آیا می دانید با کمک پدهای حرارتی شیمیایی می توانید حتی بدون آتش هم گرم نگه دارید. به عنوان مثال، یک مخلوط کاملاً خشک از تراشه های آهن (Fe) یا آلومینیوم (Al) با نمک های مس (مثلاً CuCl 2) را می توان برای مدت طولانی ذخیره کرد و هنگامی که آب اضافه می شود، درجه حرارت بلافاصله به بالا می رود. تقریباً 100 درجه سانتیگراد به دلیل واکنش:
Fe + CuCl 2 = FeCl 2 + Cu.
در این حالت، پد حرارتی که در آن کلرید مس CuCl 2 به کلرید آهن FeCl 2 تبدیل می شود، گرما را حدود ده ساعت حفظ می کند.
نفس
تنفس برای اکثر موجودات زنده معمولی است، آن را به سادگی از زندگی جدا نمی کند. تنفس یک فرآیند پیچیده مداوم برای حفظ فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش در بدن انسان در سطح مطلوب است. در فرآیند تنفس، مرسوم است که سه پیوند را تشخیص دهیم: تنفس ریوی، انتقال گاز توسط خون، تنفس بافتی.
در فشار اتمسفر برابر با 760 میلی متر جیوه. هنر روند تنفس طبیعی است. با کاهش فشار اتمسفر، یعنی هنگام بالا رفتن از کوه های بلند، در طول پرواز در هواپیما، محتوای اکسیژن در هوا کاهش می یابد. در نتیجه کمبود اکسیژن در بدن (هیپوکسی)، علائم بیماری ارتفاع در فرد ایجاد می شود: تنفس و نبض بیشتر می شود، سردرد، سوسو زدن در چشم ها و حالت تهوع ظاهر می شود. اگر در همان زمان یک فرد به میزان لازم اکسیژن دریافت نکند، ممکن است هوشیاری خود را از دست بدهد. بنابراین، در طول پرواز در هواپیما، اکسیژن اضافی به هوا تامین می شود.
کوه نشینان در چنین شرایطی با زندگی سازگار هستند. محتوای گلبول های قرمز در خون آنها افزایش می یابد، که به جذب اکسیژن هوا در مقادیر زیاد کمک می کند. افرادی که در شرایط فشار اتمسفر معمولی زندگی می کنند، در صورت لزوم برای بالا رفتن از کوه های مرتفع، نباید فوراً به ارتفاع صعود کنند، بلکه به تدریج به بدن اجازه سازگاری می دهند.
تنفس ریوی تبادل گاز بین بدن و هوای اتمسفر اطراف است. این به دو مرحله تقسیم می شود: تبادل گاز بین هوای جوی و آلوئولی، تبادل گاز بین هوای آلوئولی و خون.
تنفس بافتی نیز به دو مرحله تقسیم می شود. مرحله اول تبادل گازها بین خون و بافت ها است، مرحله دوم با مصرف اکسیژن توسط سلول ها و انتشار دی اکسید کربن توسط آنها همراه است. چرخه تنفس شامل دم، بازدم و مکث تنفسی است. دم معمولا کوتاهتر از بازدم است. نسبت بهینه دم / بازدم 1/2 است.
در مجموع، فرآیند تنفس را می توان با معادله زیر بیان کرد:
C 6 H 12 O 6 + O 2 = CO 2 + H 2 O + Q
پوترفیکاسیون
به لطف فرآیندهای پوسیدگی، گردش مواد در طبیعت انجام می شود. به نظر می رسد باكتری های پوسیده كه مواد آلی را به غیر آلی تبدیل می كنند، چرخه زندگی را آغاز می كنند. اما در عین حال، پوسیدگی فرآیند تخریب ترکیبات آلی حاوی نیتروژن، عمدتاً مواد پروتئینی، تحت تأثیر آنزیم های میکروبی است. یکی از مراحل مهم چرخه مواد در طبیعت را تشکیل می دهد. در نتیجه پوسیدگی، ساده ترین مواد از ترکیبات آلی پیچیده - آمونیاک، دی اکسید کربن، آب، سولفید هیدروژن، اسیدهای فسفریک، نیتریک، نیتروژن و سولفوریک تشکیل می شوند که در طبیعت زنده به عنوان مواد اولیه برای سنتز جدید (نئوژنز) عمل می کنند. از ترکیبات آلی پیچیده هنگامی که گوشت و ماهی پوسیده می شوند، پتومین ها (کاداورین، نورین، کولین و غیره) تشکیل می شوند که دارای خواص سمی هستند. در بدن انسان، فرآیند پوسیدگی عمدتاً در روده بزرگ اتفاق می‌افتد، جایی که شرایط بهینه برای زندگی باکتری‌های پوسیدگی وجود دارد. ترکیبات سمی تشکیل شده در طی پوسیدگی پوسیدگی پروتئین در روده با خون وارد کبد می شوند و در آنجا خنثی می شوند. شدت فرآیندهای پوسیدگی در روده انسان کم است، اما در تعدادی از شرایط پاتولوژیک همراه با ترشح خون، ترشحات مختلف در مجرای روده یا با انسداد روده افزایش می یابد که می تواند منجر به درون زا شود. مسمومیت ایجاد عفونت گندیده در زخم ها خطرناک است.
دارو و واکنش های ردوکس
واکنش های ردوکس به طور فعال هم در مراحل تجزیه ارگانیسم ها و هم در مرحله بهبود زخم، بهبود بیماری ها رخ می دهد. شما نه تنها می توانید یکی از ساده ترین واکنش های ردوکس را مشاهده کنید، بلکه حداقل یک بار در زندگی خود انجام دهید!
H 2 O 2 = H 2 O + O 2
پراکسید هیدروژن یک ماده شناخته شده است که به طور گسترده هم در پزشکی و هم برای مصارف خانگی استفاده می شود. به طور خاص، پراکسید هیدروژن به عنوان یک ضد عفونی کننده توصیه می شود. عمل پراکسید به این دلیل است که در تماس با بافت زنده، به سرعت شروع به تجزیه می کند. در همان زمان، اکسیژن مولکولی آزاد می شود که به اکسیداسیون اجزای آلی سلول های مختلف کمک می کند. هنگامی که پراکسید تجزیه می شود، اکسیژن به شدت آزاد می شود که محلول کف می کند. فوم حاصل در تماس با بافت به تمیز کردن مکانیکی جراحات و زخم ها کمک می کند. زباله ها، میکروارگانیسم ها، ذرات بافت مرده، ترشحات چرکی و غیره همراه با کف از روی زخم ها پاک می شوند. محلول پراکسید هیدروژن قادر به تشدید تشکیل ترومبوز به دلیل کف کردن است و دارای اثر هموستاتیک با خونریزی خفیف است.
برای اهداف سفید کننده و ضد عفونی، آنها از خواص اکسید کننده چنین عوامل شناخته شده ای مانند پراکسید هیدروژن، کلر و کلر یا سفید کننده، آهک استفاده می کنند.
در صورت نیاز به اکسید شدن هر ماده ای که به راحتی قابل تخریب است از سطح محصول، از پراکسید هیدروژن استفاده می شود. برای سفید کردن ابریشم، پر و خز استفاده می شود. نقاشی های قدیمی نیز با کمک او مرمت می شوند. به دلیل بی ضرر بودن برای بدن، از پراکسید هیدروژن در صنایع غذایی برای سفید کردن شکلات، اسکار و پوسته در تولید سوسیس استفاده می شود.
کلر به عنوان یک اکسید کننده قوی برای استریل کردن آب تمیز و ضد عفونی فاضلاب استفاده می شود. کلر بسیاری از رنگ ها را از بین می برد که اساس استفاده از آن در سفید کردن کاغذ و پارچه است. کلر یا آهک سفید کننده یکی از رایج ترین اکسیدان ها در زندگی روزمره و در مقیاس صنعتی است.
خوردگی
خوردگی فلزات یک برهمکنش فیزیکوشیمیایی یا شیمیایی بین یک فلز (آلیاژ) و یک محیط است که منجر به بدتر شدن خواص عملکردی یک فلز (آلیاژ)، یک محیط یا یک سیستم فنی شامل آنها می‌شود.
خوردگی ناشی از واکنش شیمیایی یک فلز با مواد محیطی است که در سطح مشترک بین فلز و محیط رخ می دهد. اغلب این اکسیداسیون فلز است، به عنوان مثال، با اکسیژن اتمسفر یا اسیدهای موجود در محلول هایی که فلز با آنها در تماس است. به ویژه فلزاتی که در ردیف ولتاژها (ردیف فعالیت) سمت چپ هیدروژن قرار دارند، از جمله آهن حساس هستند.
بسیاری از فلزات، از جمله فلزات کاملاً فعال (به عنوان مثال، آلومینیوم)، در هنگام خوردگی با یک فیلم اکسید متراکم پوشانده می شوند که به خوبی به فلزات چسبیده است، که اجازه نمی دهد اکسیدان به لایه های عمیق تر نفوذ کند و بنابراین فلز را از خوردگی محافظت می کند. هنگامی که این فیلم برداشته می شود، فلز شروع به تعامل با رطوبت و اکسیژن در هوا می کند.
آلومینیوم در شرایط عادی در برابر هوا و آب مقاوم است، حتی در حال جوشیدن است، اما اگر جیوه روی سطح آلومینیوم اعمال شود، آمالگام حاصل، لایه اکسید را از بین می برد:
Al + H 2 O + O 2 = Al (OH) 3
برخی از فلزات نسبتاً کم واکنش نیز در معرض خوردگی هستند. در هوای مرطوب، در نتیجه تشکیل مخلوطی از نمک های اساسی، سطح مس با یک پوشش سبز رنگ (پتینه) پوشیده می شود.
خوردگی فلزات همچنین می تواند شامل انحلال آنها در فلزات مذاب مایع (سدیم، سرب، بیسموت) باشد که به ویژه به عنوان خنک کننده در راکتورهای هسته ای استفاده می شود.
خوردگی در محیط های الکترولیتی رایج ترین است. در برخی از فرآیندهای تکنولوژیکی، فلزات با الکترولیت های مذاب در تماس هستند. با این حال، اغلب خوردگی در محلول های الکترولیت رخ می دهد. لازم نیست فلز به طور کامل در مایع غوطه ور شود. محلول های الکترولیت می توانند به شکل یک لایه نازک بر روی سطح فلز باشند. آنها اغلب در محیط اطراف فلز (خاک، بتن و غیره) نفوذ می کنند.
در طول ساخت پل مترو و ایستگاه لنینسکی گوری در مسکو، مقدار زیادی کلرید سدیم به بتن اضافه شد تا از یخ زدن بتن جلوگیری شود. این ایستگاه در کمترین زمان ممکن (فقط در 15 ماه) ساخته شد و در 12 ژانویه 1959 افتتاح شد. اما وجود کلرید سدیم در بتن باعث از بین رفتن آرماتورهای فولادی شد. مشخص شد که خوردگی 60 درصد سازه های بتن آرمه است، بنابراین ایستگاه برای بازسازی بسته شد که تقریباً 10 سال به طول انجامید. تنها در 14 ژانویه 2002، پل مترو و ایستگاه، که نام "Vorobyovy Gory" را دریافت کرد، دوباره بازگشایی شدند.
استفاده از نمک (معمولاً کلرید سدیم یا کلسیم) برای حذف برف و یخ از جاده ها و پیاده روها نیز باعث تسریع تخریب فلزات می شود. وسایل نقلیه و ارتباطات زیرزمینی به شدت آسیب دیده است. تنها در ایالات متحده تخمین زده می شود که استفاده از نمک برای مبارزه با بارش برف و یخبندان باعث خسارت سالانه حدود 2 میلیارد دلار به دلیل خوردگی موتور و 0.5 میلیارد دلار در تعمیرات اضافی در جاده ها، بزرگراه های زیرزمینی و پل ها می شود.
در محیط های الکترولیتی، خوردگی نه تنها در اثر عمل اکسیژن، آب یا اسیدها بر روی فلزات، بلکه توسط فرآیندهای الکتروشیمیایی نیز ایجاد می شود.
خوردگی الکتروشیمیایی منجر به تخریب سریع فلزات فعال تر می شود که در مکانیسم ها و دستگاه های مختلف با فلزات کمتر فعال واقع در سری الکتروشیمیایی ولتاژ سمت راست در تماس هستند. استفاده از قطعات مسی یا برنجی در سازه های آهنی یا آلومینیومی که در آب دریا کار می کنند باعث افزایش قابل توجه خوردگی می شود. موارد شناخته شده ای از تخریب و آبگرفتگی کشتی هایی وجود دارد که غلاف آهنی آن با پرچ های مسی بسته شده بود.
به طور جداگانه، آلومینیوم و تیتانیوم در برابر آب دریا مقاوم هستند، اما اگر در یک محصول، به عنوان مثال، در یک جعبه عکاسی زیر آب، با هم تماس پیدا کنند، آلومینیوم خیلی سریع فرو می ریزد و جعبه نشت می کند.
یکی از علل خوردگی الکتروشیمیایی جریان های سرگردانی است که به دلیل نشت بخشی از جریان مدارهای الکتریکی به خاک یا محلول های آبی و در آنجا بر روی سازه های فلزی ایجاد می شود. در مکان هایی که جریان از این سازه ها خارج می شود، انحلال فلز دوباره در خاک یا آب آغاز می شود. چنین مناطق تخریب فلزات تحت تأثیر جریان های سرگردان به ویژه اغلب در مناطق حمل و نقل الکتریکی زمینی (خطوط تراموا، حمل و نقل ریلی در کشش الکتریکی) مشاهده می شود. این جریان ها می توانند به اندازه چندین آمپر باشند و در نتیجه آسیب خوردگی بالایی داشته باشند. به عنوان مثال، عبور جریان 1 آمپر به مدت یک سال، 9.1 کیلوگرم آهن، 10.7 کیلوگرم روی، 33.4 کیلوگرم سرب را در خود حل می کند.
فقط در یک محیط بی اثر، به عنوان مثال، در یک جو آرگون، می توان به طور کامل از خوردگی جلوگیری کرد، با این حال، ایجاد چنین محیطی در حین عملکرد سازه ها و مکانیسم ها در اکثریت قریب به اتفاق موارد در واقع غیرممکن است. در عمل، برای کاهش خورندگی محیط، سعی می کنند واکنش پذیرترین اجزا را از آن حذف کنند، به عنوان مثال، اسیدیته محلول های آبی و خاک هایی را که فلزات می توانند با آنها تماس پیدا کنند، کاهش دهند. یکی از روش های مبارزه با خوردگی آهن و آلیاژهای آن، مس، برنج، روی، سرب، حذف اکسیژن و دی اکسید کربن از محلول های آبی است. در صنعت برق و برخی از شاخه های فناوری، آب نیز از کلریدها که باعث تحریک خوردگی موضعی می شود، آزاد می شود. آهک کاری برای کاهش اسیدیته خاک انجام می شود.
تهاجمی جو بسیار وابسته به رطوبت است. برای هر فلزی رطوبت نسبی بحرانی خاصی وجود دارد که کمتر از آن دچار خوردگی اتمسفر نمی شود.
یکی از روش های حفاظت در برابر خوردگی بر اساس توسعه مواد جدید با مقاومت در برابر خوردگی بالاتر است. آلیاژ سطحی آلیاژهای ارزان قیمت آهن با روی، آلومینیوم، کروم اغلب استفاده می شود.
برای کاهش سرعت خوردگی، لاک ها و رنگ ها، روغن های معدنی و گریس روی سطح فلز اعمال می شود. سازه های زیرزمینی با لایه ای ضخیم از قیر یا پلی اتیلن پوشیده شده اند.
یکی از موثرترین روش های مبارزه با خوردگی، حفاظت الکتروشیمیایی است. برای محافظت از سکوهای حفاری، پایه های فلزی جوش داده شده، خطوط لوله زیرزمینی، آنها به عنوان یک کاتد به یک منبع برق خارجی متصل می شوند. از الکترودهای بی اثر کمکی به عنوان آند استفاده می شود.
حفاظت از یک فلز توسط فلز دیگر فعال تر، که در سمت چپ در سری ولتاژها قرار دارد، حتی بدون اعمال اختلاف پتانسیل موثر است. فلز فعال تر (مثلاً روی روی سطح آهن) از فلز کمتر فعال در برابر تخریب محافظت می کند.
همه در مورد اثرات مضر خوردگی می دانند، اما اهمیت آن را نیز نباید دست کم گرفت. روشی برای تبدیل آهن به فولاد از طریق زنگ زدگی از زمان های قدیم شناخته شده است. در مجموع، فرآیند زنگ زدگی را می توان با معادله بیان کرد:
Fe + H 2 O + O 2 = Fe (OH) 3
چرکس ها در قفقاز آهن نواری را در زمین دفن کردند و پس از 10-15 سال آن را بیرون آوردند، شمشیرهای خود را از آن جعل کردند، که حتی می توانست یک لوله تفنگ، سپر دشمن را برش دهد. پس از حفاری، آهن زنگ زده، همراه با مواد آلی، در آهنگری حرارت داده شد، آهنگری شد و سپس با آب سرد شد - سخت شد.
الکترولیز
تذهیب اشیا از قدیم الایام شناخته شده است، زیرا اقلام طلاکاری شده بسیار زیبا هستند. قبل از اینکه الکترولیز و آبکاری الکتریکی اختراع نشدند، محصولات فلزی را به این صورت طلاکاری می کردند: یک ملغمه خمیری از طلا (آلیاژ آن با جیوه) روی آنها اعمال می شد. سپس داغ قرمز درخشید. در همان زمان، جیوه تبخیر شد، اما طلا باقی ماند. اما بخارات جیوه بسیار سمی هستند، به عنوان مثال در جریان طلاکاری گنبدهای کلیسای جامع سنت اسحاق در سن پترزبورگ، 60 کارگر بر اثر مسمومیت با جیوه جان خود را از دست دادند.
پیروتکنیک
واکنش های ردوکس نیز برای مقاصد نظامی استفاده می شود. آنها برای ساخت سلاح ها، گلوله ها، موشک های سیگنال و مخلوط های آتش زا، ساخت مواد نسوز، تجهیزات و غیره استفاده می شوند. اما واکنش‌های ردوکس از دیدگاه پیروتکنیک نه تنها یک مأموریت مخرب را انجام می‌دهند، بلکه نور و زیبایی را به زندگی ما می‌آورند. در این مورد منظور ما آتش بازی است.
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + H 2 O
© 2015-2019 سایت
تمامی حقوق متعلق به نویسندگان آنها می باشد. این سایت ادعای نویسندگی ندارد، اما استفاده رایگان را فراهم می کند.
تاریخ ایجاد صفحه: 2016/04/11
63. واکنش های ردوکس. نقش فرآیندهای ردوکس در بدن پتانسیل ردوکس معادله نرنست
تنفس و متابولیسم، پوسیدگی و تخمیر، فتوسنتز و فعالیت عصبی موجودات زنده با واکنش های ردوکس مرتبط است. فرآیندهای ردوکس زیربنای احتراق سوخت، خوردگی فلزات، الکترولیز، متالورژی و غیره هستند. واکنش‌هایی که با تغییر در حالت اکسیداسیون اتم‌هایی که مولکول‌های واکنش‌دهنده را تشکیل می‌دهند، واکنش‌های ردوکس نامیده می‌شوند. فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش به طور همزمان اتفاق می‌افتند: اگر یکی از عناصر شرکت‌کننده در واکنش اکسید شود، دیگری باید کاهش یابد. عامل اکسید کننده ماده ای حاوی عنصری است که الکترون ها را می پذیرد و حالت اکسیداسیون را کاهش می دهد. عامل اکسید کننده در نتیجه واکنش کاهش می یابد. بنابراین، در واکنش 2Fe +3 Cl - 3 + 2K + I - -> I 2 0 + 2Fe +2 Cl 2 - + 2K + Cl -. عامل کاهنده - ماده ای حاوی عنصری که الکترون اهدا می کند و حالت اکسیداسیون را افزایش می دهد. عامل کاهنده در نتیجه واکنش اکسید می شود. عامل احیا کننده در واکنش پیشنهادی یون I - است. منبع انرژی الکتریکی در سلول واکنش شیمیایی جابجایی مس توسط روی است: Zn + Cu 2 + + Cu. کار اکسیداسیون روی، برابر با از دست دادن پتانسیل ایزوباریک- همدما، را می توان به عنوان حاصلضرب الکتریسیته منتقل شده با مقدار e نشان داد. صفحه d: A = - dG 0 = n EF، که در آن n بار کاتیون است. E- ساعت و غیره با. عنصر و اف- شماره فارادی از طرفی با توجه به معادله ایزوترم واکنش. پتانسیل های ردوکس در فیزیولوژی انسان و حیوان اهمیت زیادی دارد. تعداد سیستم‌های کمیاب شامل سیستم‌هایی در خون و بافت‌ها مانند هِم/هماتیا و سیتوکروم است که حاوی آهن آهن و آهن هستند. اسید اسکوربیک (ویتامین C) در اشکال اکسید شده و احیا شده؛ سیستم گلوتاتیون، سیستین سیستئین، اسیدهای سوکسینیک و فوماریک و غیره. مهمترین فرآیند اکسیداسیون بیولوژیکی، یعنی انتقال الکترون ها و پروتون ها از بستر اکسید شده به اکسیژن در بافت ها با استفاده از یک سری کاملاً تعریف شده از آنزیم های حامل میانی انجام می شود. ، همچنین زنجیره ای از فرآیندهای ردوکس است ... هر پیوند در این زنجیره مربوط به یک یا آن سیستم ردوکس است که با پتانسیل ردوکس مشخص مشخص می شود.
65. تعیین جهت واکنش های ردوکس با مقادیر استاندارد انرژی آزاد تشکیل معرف ها و با مقادیر پتانسیل های ردوکس.
فرآیندهای حیاتی مختلف با ظهور فرآیندهای الکتروشیمیایی در بدن همراه هستند که نقش اساسی در متابولیسم دارند. دگرگونی های الکتروشیمیایی در بدن را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد: فرآیندهای مرتبط با انتقال الکترون ها و ظهور پتانسیل های ردوکس. فرآیندهای مرتبط با انتقال یون ها (بدون تغییر بارهای آنها) و با تشکیل پتانسیل های بیوالکتریک. در نتیجه این فرآیندها، تفاوت‌های بالقوه بین لایه‌های مختلف بافت‌ها در حالت‌های فیزیولوژیکی مختلف ایجاد می‌شود. آنها با شدت های مختلف فرآیندهای بیوشیمیایی ردوکس مرتبط هستند. به عنوان مثال، اینها شامل پتانسیل های فتوسنتز است که بین نواحی روشن و بدون نور برگ ایجاد می شود و ناحیه روشن شده نسبت به ناحیه بدون نور دارای بار مثبت است. فرآیندهای ردوکس گروه اول در بدن را می توان به سه نوع تقسیم کرد: 1. انتقال مستقیم الکترون ها بین مواد بدون مشارکت اتم های اکسیژن و هیدروژن، به عنوان مثال، انتقال الکترون در سیتوکروم ها: سیتوکروم (Fe 3+) + e - > سیتوکروم (Fe 2 + ) و انتقال الکترون در آنزیم سیتوکروم اکسیداز: سیتوکروم اکسیداز (Cu 2 +) + e -> سیتوکروم اکسیداز (Cu 1 +). 2. اکسیداتیو، همراه با مشارکت اتم های اکسیژن و آنزیم های اکسیداز، به عنوان مثال، اکسیداسیون گروه آلدهیدی بستر به اسیدی: RСОН + O RСООН. 3-وابسته به pH که در حضور آنزیم های دهیدروژناز (E) و کوآنزیم ها (Co) که یک کمپلکس فعال شده آنزیم-کوآنزیم-سوبسترا (E-Co-5) را تشکیل می دهند، رخ می دهد، الکترون ها و کاتیون های هیدروژن را از بستر وصل می کند و کوآنزیم ها نیکوتین آمید- آدنین- نوکلئوتید (NAD +) هستند که دو الکترون و یک پروتون را به هم متصل می کند: S-2H - 2e + NAD * S + NADH + H +، فلاوین آدنین دی نوکلئوتید (FAD) که می چسبد. دو الکترون و دو پروتون: S - 2H - 2e + FAD S + FADH 2 و ubiquinone یا کوآنزیم Q (CoO) که همچنین دو الکترون و دو پروتون را به هم متصل می کند: S-2H - 2e + CoQ S + CoQH 2.
شیمی عمومی: کتاب درسی / A. V. Zholnin; ویرایش V. A. Popkova، A. V. Zholnina. - 2012 .-- 400 p .: ill.
فصل 8. واکنش ها و فرآیندهای کاهش-کاهش
فصل 8. واکنش ها و فرآیندهای کاهش-کاهش
زندگی یک زنجیره پیوسته از فرآیندهای ردوکس است.
A.-L. لاووازیه
8.1. ارزش بیولوژیکی فرآیندهای اکسیداسیون-کاهش
فرآیندهای متابولیسم، تنفس، پوسیدگی، تخمیر، فتوسنتز اساساً فرآیندهای ردوکس هستند. در مورد متابولیسم هوازی، اکسیدان اصلی اکسیژن مولکولی و عامل احیا کننده مواد آلی غذا است. شاخصی که نشان می دهد فعالیت حیاتی ارگانیسم بر اساس واکنش های ردوکس است، پتانسیل های بیوالکتریک اندام ها و بافت ها است. پتانسیل های زیستی یک مشخصه کیفی و کمی جهت، عمق و شدت فرآیندهای بیوشیمیایی هستند. بنابراین، ثبت پتانسیل های زیستی اندام ها و بافت ها به طور گسترده ای در عمل بالینی هنگام مطالعه فعالیت آنها استفاده می شود، به ویژه هنگام تشخیص بیماری های قلبی عروقی، الکتروکاردیوگرام گرفته می شود و هنگام اندازه گیری پتانسیل زیستی عضلات، الکترومیوگرام گرفته می شود. ثبت پتانسیل های مغز - انسفالوگرافی - به فرد اجازه می دهد در مورد اختلالات پاتولوژیک سیستم عصبی قضاوت کند. منبع انرژی برای فعالیت حیاتی سلول ها، پتانسیل غشایی برابر با 80 میلی ولت است، به دلیل وقوع عدم تقارن یونی، یعنی. توزیع نابرابر کاتیون ها و آنیون ها در دو طرف غشا. پتانسیل غشا یونی است.در کمپلکس‌های چند هسته‌ای، فرآیندهای مرتبط با انتقال الکترون‌ها و پروتون‌ها بین ذرات، که مقاومت می‌کنند، رخ می‌دهد.
با تغییر در حالت اکسیداسیون ذرات واکنش دهنده و ظهور پتانسیل ردوکس هدایت می شوند. پتانسیل ردوکس ماهیت الکترونیکی دارد.این فرآیندها برگشت پذیر، چرخه ای هستند و زمینه ساز بسیاری از فرآیندهای فیزیولوژیکی مهم هستند. مایکلیس به نقش مهم فرآیندهای ردوکس در زندگی اشاره کرد: «فرآیندهای ردوکس که در موجودات زنده اتفاق می‌افتند به دسته آن دسته از فرآیندهایی تعلق دارند که نه تنها چشمگیر هستند و قابل شناسایی هستند، بلکه برای زندگی مهمترین هستند، هم از نظر بیولوژیکی و هم از نظر فلسفی. از دید."
8.2. ذات
فرآیندهای اکسیداسیون-کاهش
در سال 1913 L.V. پیسارژفسکی نظریه الکترونیکی فرآیندهای ردوکس را ارائه کرد که در حال حاضر به طور کلی پذیرفته شده است. این نوع واکنش ها به دلیل توزیع مجدد چگالی الکترون بین اتم های مواد واکنش دهنده (انتقال الکترون ها) انجام می شود که خود را در تغییر حالت اکسیداسیون نشان می دهد.
واکنش هایی که در نتیجه آن حالت های اکسیداسیون اتم های سازنده مواد واکنش دهنده به دلیل انتقال الکترون بین آنها تغییر می کند، واکنش های ردوکس نامیده می شود.
فرآیند ردوکس شامل 2 عمل اولیه یا نیمه واکنش است: اکسیداسیون و کاهش.
اکسیداسیونفرآیند از دست دادن (پس زدن) الکترون ها توسط یک اتم، مولکول یا یون است. در طول اکسیداسیون، حالت اکسیداسیون ذرات افزایش می یابد:
ذره ای که الکترون اهدا می کند نامیده می شود عامل کاهنده.محصول اکسیداسیون عامل کاهنده آن را می گویند فرم اکسید شده:
عامل کاهنده با فرم اکسید شده خود یک جفت از سیستم اکسیداسیون و کاهش را تشکیل می دهد (Sn 2 + / Sn 4 +).
اندازه گیری ظرفیت بازسازی یک عنصر است پتانسیل یونیزاسیونهرچه پتانسیل یونیزاسیون یک عنصر کمتر باشد، عامل کاهنده قوی‌تر است، عناصر s و عناصر در پایین‌ترین و متوسط‌ترین حالت‌های اکسیداسیون، عوامل کاهنده قوی هستند. توانایی یک ذره برای اهدای الکترون (توانایی دهنده) خواص کاهشی آن را تعیین می کند.
بهبود -این فرآیند اتصال الکترون ها به یک ذره است. با کاهش، حالت اکسیداسیون کاهش می یابد:
ذره ای (اتم ها، مولکول ها یا یون ها) که الکترون ها را متصل می کند نامیده می شود یک عامل اکسید کنندهمحصول احیا کننده عامل اکسید کننده آن را می گویند فرم بازیابی شده:
عامل اکسید کننده با شکل احیا شده خود جفت دیگری (Fe 3 + / Fe 2 +) از سیستم اکسیداسیون و کاهش را تشکیل می دهد. معیاری برای سنجش توانایی اکسیداسیون ذرات است میل ترکیبی الکترونهر چه میل ترکیبی الکترون بیشتر باشد، یعنی. توانایی پذیرش الکترون یک ذره، عامل اکسید کننده قوی تر است. اکسیداسیون همیشه با کاهش همراه است و برعکس، کاهش با اکسیداسیون همراه است.
تعامل FeCl 3 با SnCl 2 را در نظر بگیرید. این فرآیند شامل دو نیمه واکنش است:
واکنش ردوکس را می توان به صورت ترکیبی از دو جفت مزدوج نشان داد.
در جریان واکنش ها، عامل اکسید کننده به یک عامل کاهنده مزدوج (یک محصول احیا) و یک عامل کاهنده به یک عامل اکسید کننده مزدوج (یک محصول اکسیداسیون) تبدیل می شود. آنها به عنوان جفت ردوکس در نظر گرفته می شوند:
بنابراین، واکنش های ردوکس نشان دهنده وحدت دو فرآیند متضاد اکسیداسیون و کاهش است که در سیستم ها نمی توانند یکی بدون دیگری وجود داشته باشند. در این ما تجلی قانون جهانی وحدت و مبارزه اضداد را می بینیم. اگر میل ترکیبی الکترونی عامل اکسید کننده بیشتر از پتانسیل یونیزاسیون عامل احیا کننده باشد، واکنش رخ خواهد داد. برای این مفهوم معرفی شد الکترونگاتیوی -کمیتی که مشخص کننده توانایی اتم ها برای دادن یا دریافت الکترون است.
فرمول‌بندی معادلات واکنش‌های ردوکس به روش تعادل الکترونیکی و روش نیمه واکنش‌ها انجام می‌شود. روش نیمه واکنش باید ترجیح داده شود. استفاده از آن با استفاده از یون هایی که در واقع وجود دارند همراه است، نقش محیط قابل مشاهده است. هنگام ترسیم معادلات، باید دریابید که کدام یک از موادی که وارد واکنش می شوند نقش یک عامل اکسید کننده را ایفا می کنند، و کدام یک - یک عامل کاهنده، تأثیر pH محیط بر روند واکنش. و محصولات احتمالی واکنش چیست؟ خواص ردوکس توسط ترکیباتی که حاوی اتم هایی هستند که تعداد زیادی الکترون ظرفیتی با انرژی های متفاوت دارند نشان داده می شود. ترکیبات عناصر d (گروه های IB، VIIB، VIIIB) و عناصر p (گروه های VIA، VIA، VA) دارای چنین ویژگی هایی هستند. ترکیباتی که حاوی عنصری در بالاترین حالت اکسیداسیون هستند، فقط خاصیت اکسید کنندگی از خود نشان می دهند(KMnO 4، H 2 SO 4)، در پایین ترین - فقط خواص ترمیمی(H 2 S)، در حد متوسط - می تواند به دو صورت رفتار کند(Na 2 SO 3). پس از ترسیم معادلات نیمه واکنش ها، معادله یونی معادله واکنش را به صورت مولکولی می سازد:
بررسی صحت معادله: تعداد اتم ها و بارهای سمت چپ معادله باید برابر با تعداد اتم ها و بارهای سمت راست معادله برای هر عنصر باشد.
8.3. مفهوم پتانسیل الکترود. مکانیسم اضطراری پتانسیل الکترود. سلول گالوانیکی. معادله نرنست
پتانسیل های ردوکس به عنوان اندازه گیری ظرفیت ردوکس مواد عمل می کند. اجازه دهید مکانیسم ظهور بالقوه را در نظر بگیریم. هنگامی که یک فلز فعال (روی، آل) در محلول نمک خود، به عنوان مثال، روی در محلول ZnSO4 غوطه ور می شود، انحلال اضافی فلز در نتیجه فرآیند اکسیداسیون، تشکیل یک جفت، یک الکتریکی رخ می دهد. دو لایه روی سطح فلز و ظاهر شدن پتانسیل یک جفت Zn 2 + / Zn ° ...
فلزی که در محلول نمک خود غوطه ور شده باشد، مثلا روی در محلول سولفات روی، الکترود از نوع اول نامیده می شود. این یک الکترود دو فازی است که بار منفی دارد. پتانسیل در نتیجه واکنش اکسیداسیون (طبق مکانیسم اول) تشکیل می شود (شکل 8.1). هنگامی که در محلول نمک آن از فلزات کم فعالیت (مس) غوطه ور می شود، روند معکوس مشاهده می شود. در سطح مشترک بین فلز و محلول نمک، فلز در نتیجه کاهش یک یون با توانایی پذیرنده بالایی برای یک الکترون رسوب می کند که به دلیل بار زیاد هسته و شعاع کوچک یون است. . الکترود به طور مثبت شارژ می شود، در فضای نزدیک به الکترود، آنیون های نمک اضافی لایه دوم را تشکیل می دهند، پتانسیل الکترود جفت Cu 2 + / Cu ° ایجاد می شود. پتانسیل در نتیجه فرآیند بازیابی توسط مکانیسم دوم تشکیل می شود (شکل 8.2). مکانیسم، مقدار و علامت پتانسیل الکترود توسط ساختار اتم های شرکت کنندگان در فرآیند الکترود تعیین می شود.
بنابراین، پتانسیل در فصل مشترک بین فلز و محلول در نتیجه فرآیندهای اکسیداسیون و احیا که با مشارکت فلز (الکترود) صورت می گیرد و تشکیل یک لایه دوگانه الکتریکی را پتانسیل الکترود می نامند، به وجود می آید.
اگر الکترون ها از صفحه روی به صفحه مسی حذف شوند، تعادل روی صفحات به هم می خورد. برای این کار صفحات روی و مس غوطه ور در محلول های نمک آنها را با یک هادی فلزی و محلول های نزدیک به الکترود را با پل الکترولیت (لوله با محلول K 2 SO 4) به هم وصل می کنیم تا مدار بسته شود. نیمه واکنش اکسیداسیون روی الکترود روی انجام می شود:
و روی مس - نیمه واکنش کاهش:
جریان الکتریکی ناشی از واکنش ردوکس کل است:
یک جریان الکتریکی در مدار ظاهر می شود. دلیل وقوع و جریان الکتریکی (EMF) در یک سلول گالوانیکی اختلاف پتانسیل الکترود (E) است - شکل. 8.3.
برنج. 8.3.نمودار مدار الکتریکی یک سلول گالوانیکی
سلول گالوانیکیسیستمی است که در آن انرژی شیمیایی فرآیند ردوکس تبدیل می شود
به برق مدار شیمیایی یک سلول گالوانیکی معمولاً به شکل یک نمودار کوتاه نوشته می شود، جایی که الکترود منفی بیشتری در سمت چپ قرار می گیرد، نشان می دهد که جفت تشکیل شده روی این الکترود، یک خط عمودی، یک پرش پتانسیل را نشان می دهد. دو خط مرز بین راه حل ها را مشخص می کنند. بار الکترود در پرانتز نشان داده شده است: (-) Zn ° | Zn 2 + || Cu 2 + | Cu ° (+) - نمودار مدار شیمیایی سلول گالوانیکی.
پتانسیل های اکسیداسیون-کاهش یک جفت به ماهیت شرکت کنندگان در فرآیند الکترود و نسبت غلظت های تعادلی اشکال اکسید شده و احیا شده شرکت کنندگان در فرآیند الکترود در محلول، دمای محلول بستگی دارد. توصیف شده توسط معادله نرنست. یکی از مشخصه های کمی سیستم ردوکس پتانسیل ردوکس است که در فصل مشترک بین فازهای پلاتین - محلول آبی ایجاد می شود. بزرگی پتانسیل در واحدهای SI با ولت (V) اندازه گیری می شود و با به معادله نرنست-پیترز:
که در آن a (Ox) و a (قرمز) به ترتیب فعالیت اشکال اکسید شده و احیا شده هستند. آر- ثابت گاز جهانی؛ تی- دمای ترمودینامیکی، K؛ اف- ثابت فارادی (96500 C / mol)؛ n- تعداد الکترون های شرکت کننده در فرآیند ردوکس اولیه؛ الف - فعالیت یونهای هیدرونیوم؛ مترضریب استوکیومتری در مقابل یون هیدروژن در نیمه واکنش است. مقدار φ ° پتانسیل ردوکس استاندارد است، به عنوان مثال. پتانسیل اندازه گیری شده در شرایط a (Ox) = a (قرمز) = a (H +) = 1 و دمای معین.
پتانسیل استاندارد سیستم 2H + / H2 0 ولت در نظر گرفته شده است. پتانسیل استاندارد مقادیر مرجع هستند که در دمای 298K جدول بندی شده اند. یک محیط به شدت اسیدی برای سیستم های بیولوژیکی معمول نیست، بنابراین، برای توصیف فرآیندهای رخ داده در سیستم های زنده، اغلب از یک پتانسیل رسمی استفاده می شود که تحت شرایط a (Ox) = a (قرمز)، pH 7.4 و دمایی از 310K (سطح فیزیولوژیکی). هنگام ثبت پتانسیل بخار، به صورت کسری نشان داده می شود که اکسید کننده در صورت شمار و عامل کاهنده در مخرج نوشته می شود.
برای 25 درجه سانتیگراد (298K) پس از جایگزینی مقادیر ثابت (R = 8.31 J / مول درجه؛ اف= 96500 C / mol)، معادله نرنست به شکل زیر است:
که در آن φ ° پتانسیل ردوکس استاندارد جفت، V است. با o.fyu و با v.f. - محصول غلظت تعادل اشکال اکسید شده و احیا شده به ترتیب. х و у - ضرایب استوکیومتری در معادله نیمه واکنش ها.
پتانسیل الکترود روی سطح یک صفحه فلزی غوطه ور در محلول نمک آن تشکیل می شود و فقط به غلظت فرم اکسید شده [Mn +] بستگی دارد، زیرا غلظت شکل کاهش یافته تغییر نمی کند. وابستگی پتانسیل الکترود به غلظت یونی به همین نام با معادله تعیین می شود:
که در آن [Mn +] غلظت تعادلی یون فلزی است. n- تعداد الکترون های شرکت کننده در نیمه واکنش و مربوط به حالت اکسیداسیون یون فلز است.
سیستم های ردوکس به دو نوع تقسیم می شوند:
1) فقط انتقال الکترون در سیستم Fe 3 + + ē = = Fe 2 +، Sn 2 + - 2ē = Sn 4 + رخ می دهد. آی تی تعادل ردوکس ایزوله؛
2) سیستم هایی که انتقال الکترون ها با انتقال پروتون تکمیل می شود، یعنی. مشاهده شده تعادل ترکیبی از انواع مختلف:اولیه (اسید-باز) و ردوکس با رقابت احتمالی دو ذره پروتون و الکترون. در سیستم های بیولوژیکی، سیستم های ردوکس مهم از این نوع هستند.
نمونه ای از سیستم نوع دوم، فرآیند استفاده از پراکسید هیدروژن در بدن است: Н 2 О 2 + 2Н + + 2ē ↔ 2Н 2 О، و همچنین کاهش در یک محیط اسیدی بسیاری از عوامل اکسید کننده حاوی اکسیژن. : CrО 4 2-، Cr 2 О 7 2-، MnO 4 -. به عنوان مثال، MnO 4 - + 8H + + 5ē = = Mn 2 + + 4H 2 O. این نیمه واکنش شامل الکترون ها و پروتون ها می شود. محاسبه پتانسیل یک جفت طبق فرمول انجام می شود:
در طیف گسترده‌تری از جفت‌های مزدوج، شکل‌های اکسید شده و احیا شده این جفت در حالت‌های اکسیداسیون مختلف در محلول هستند (MnO 4 - / Mn 2 +). به عنوان یک الکترود اندازه گیری
در این حالت از الکترود ماده بی اثر (Pt) استفاده می شود. الکترود در فرآیند الکترود شرکت نمی کند و فقط نقش یک حامل الکترون را ایفا می کند. پتانسیل تشکیل شده در اثر فرآیند ردوکس که در محلول رخ می دهد نامیده می شود پتانسیل ردوکس
بر روی آن اندازه گیری می شود الکترود ردوکسیک فلز بی اثر در محلول حاوی اشکال اکسید شده و احیا شده از جفت است. به عنوان مثال، هنگام اندازه گیری E oبخارات Fe 3 + / Fe 2 + از یک الکترود ردوکس - یک الکترود اندازه گیری پلاتین استفاده می کنند. الکترود مرجع هیدروژن است که پتانسیل جفت آن مشخص است.
واکنش در یک سلول گالوانیکی:
نمودار زنجیره شیمیایی: (-) Pt | (H 2 °)، H + || Fe 3 +، Fe 2 + | Pt (+).
پتانسیل ردوکس اندازه گیری ظرفیت ردوکس مواد است. مقادیر پتانسیل های جفت استاندارد در جداول مرجع نشان داده شده است.
در میان پتانسیل های ردوکس، قوانین زیر ذکر شده است.
1. اگر پتانسیل ردوکس استاندارد یک جفت منفی باشد، به عنوان مثال φ ° (Zn 2 + (p) / Zn ° (t)) = -0.76 V، پس در رابطه با یک جفت هیدروژن که پتانسیل آن بالاتر است. ، این جفت به عنوان کاهنده عمل می کند. پتانسیل با مکانیسم اول (واکنش اکسیداسیون) تشکیل می شود.
2. اگر پتانسیل جفت مثبت باشد، برای مثال φ ° (Cu 2 + (p) / Cu (t)) = + 0.345 V نسبت به هیدروژن یا سایر جفت مزدوج که پتانسیل آن کمتر است، این جفت یک عامل اکسید کننده است. پتانسیل این جفت با مکانیسم دوم (واکنش کاهش) تشکیل می شود.
(3) هرچه مقدار جبری پتانسیل استاندارد جفت بیشتر باشد، توانایی اکسیداسیون شکل اکسید شده بالاتر و توانایی کاهشی شکل کاهش یافته این جفت کمتر است.
زوج ها. کاهش مقدار پتانسیل مثبت و افزایش پتانسیل منفی با کاهش اکسیداتیو و افزایش فعالیت کاهشی مطابقت دارد. مثلا:
8.4. الکترود هیدروژنی، اندازه گیری پتانسیل های کاهش
پتانسیل ردوکس یک جفت با پتانسیل لایه دوگانه الکتریکی تعیین می شود، اما، متأسفانه، روشی برای اندازه گیری آن وجود ندارد. بنابراین، نه یک مقدار مطلق، بلکه یک مقدار نسبی با انتخاب یک جفت دیگر برای مقایسه تعیین می شود. اندازه گیری پتانسیل با استفاده از یک دستگاه پتانسیومتری انجام می شود که مبتنی بر یک سلول گالوانیکی است که دارای مدار است: الکترود جفت آزمایش (الکترود اندازه گیری) به الکترود یک جفت هیدروژن (H + / H) متصل می شود. °) یا موارد دیگر که پتانسیل آن مشخص است (الکترود مرجع) ... سلول گالوانیکی به یک تقویت کننده و یک جریان سنج الکتریکی متصل است (شکل 8.4).
بخار هیدروژن در الکترود هیدروژن در نتیجه فرآیند ردوکس تشکیل می شود: 1 / 2H 2 o (g) ↔ H + (p) + e -. الکترود هیدروژن یک نیم سلول است که از
از یک صفحه پلاتین پوشیده شده با یک لایه نازک و شل پلاتین، غوطه ور در محلول اسید سولفوریک 1 N. هیدروژن از محلول عبور می کند و در لایه پلاتین متخلخل بخشی از آن به حالت اتمی می رسد. همه اینها در یک ظرف شیشه ای (آمپول) محصور شده است. الکترود هیدروژن یک الکترود سه فاز از نوع اول (گاز-فلز) است. با تجزیه و تحلیل معادله پتانسیل الکترود برای الکترود هیدروژن، می توان نتیجه گرفت که پتانسیل الکترود هیدروژن به صورت خطی افزایش می یابد.
برنج. 8.4.الکترود هیدروژن
با کاهش pH (افزایش اسیدیته) محیط و کاهش فشار جزئی گاز هیدروژن بالای محلول.
8.5. جهت پیش بینی
در مورد تغییر انرژی آزاد مواد و در مورد ارزش پتانسیل های کاهش استاندارد
جهت واکنش ردوکس را می توان با تغییر در پتانسیل ایزوباریک- همدما سیستم (انرژی گیبس)، انرژی آزاد (ΔG) فرآیند قضاوت کرد. واکنش در اصل در ΔG o امکان پذیر است < 0. В окислительно-восстановительной реакции изменение свободной энергии равно электрической работе, совершаемой системой, в результате которой ē переходит от восстановителя к окислителю. Это находит отражение в формуле:
جایی که اف- ثابت فارادی برابر با 96.5 kK / mol. n- تعداد الکترون های شرکت کننده در فرآیند ردوکس، در هر 1 مول از ماده؛ E o- مقدار اختلاف بین پتانسیل های ردوکس استاندارد دو جفت مزدوج سیستم که به آن نیروی الکتروموتور واکنش ها (EMF) می گویند. این معادله بیانگر معنای فیزیکی رابطه است E oو انرژی آزاد گیبس واکنش.
برای وقوع خود به خود واکنش ردوکس، لازم است که اختلاف پتانسیل جفت های مزدوج مثبت باشد، که از معادله، یعنی. بخار، که پتانسیل آن بیشتر است، می تواند به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل کند. این واکنش تا زمانی ادامه می یابد که پتانسیل های هر دو جفت برابر شود. بنابراین، برای پاسخ به این سوال که آیا یک عامل کاهنده معین توسط این عامل اکسید کننده اکسید می شود یا برعکس، باید ΔE o را دانست. : ΔE o = φ ° اکسید. - φ ° استراحت. واکنش در جهتی پیش می رود که منجر به تشکیل یک اکسید کننده ضعیف تر و یک عامل احیا کننده ضعیف تر می شود. بنابراین، با مقایسه پتانسیل های دو جفت مزدوج، می توان به طور اساسی موضوع جهت فرآیند را حل کرد.
وظیفه.آیا می توان یون Fe 3+ را با یون های T1 + طبق طرح پیشنهادی بازیابی کرد:
ΔΕ ° واکنش دارای مقدار منفی است:
واکنش غیرممکن است، زیرا شکل اکسید شده Fe 3+ از جفت Fe 3 + / Fe 2 + نمی تواند T1 + جفت T1 3 + / T1 + را اکسید کند.
اگر EMF واکنش منفی باشد، واکنش در جهت مخالف پیش می رود. هر چه ΔΕ درجه بیشتر باشد، واکنش شدیدتر است.
وظیفه.رفتار شیمیایی FeCl 3 در محلولی که حاوی:
الف) NaI؛ ب) NaBr؟
نیمه واکنش ها را می سازیم و پتانسیل های جفت ها را پیدا می کنیم:
آ) Eواکنش 2I - + 2Fe 3 + = I 2 + 2Fe 2 + برابر با 0.771-0.536 = = 0.235 V خواهد بود. Eارزش مثبت دارد در نتیجه، واکنش به سمت تشکیل ید آزاد و Fe 2+ می رود.
ب) E ° واکنش 2Br - + 2Fe 3 + = Br 2 + 2Fe 2 + برابر با 0.771-1.065 = = 0.29 V خواهد بود. مقدار منفی E oنشان می دهد که کلرید آهن توسط برومید پتاسیم اکسید نمی شود.
8.6. تعادل ثابت
واکنش اکسیداسیون-کاهش
در برخی موارد، نه تنها جهت و شدت واکنش‌های ردوکس، بلکه کامل بودن سیر واکنش‌ها نیز ضروری است (چه درصدی از مواد اولیه به محصولات واکنش تبدیل می‌شوند). به عنوان مثال، در تجزیه و تحلیل کمی، شما می توانید تنها بر روی آن واکنش هایی که تقریبا 100٪ کامل شده اند، تکیه کنید. بنابراین، قبل از استفاده از این یا آن واکنش برای حل هر مشکلی، ثابت را برابر با
اخبار (K R) جزیره داده شده سیستم. برای تعیین Kp فرآیندهای ردوکس، از جدول پتانسیل های اکسیداسیون و کاهش استاندارد و معادله نرنست استفاده کنید:
تا جایی کههنگامی که تعادل حاصل می شود، پتانسیل جفت های مزدوج عامل اکسید کننده و عامل کاهنده فرآیند ردوکس یکسان می شوند: φ ° اکسید. - φ ° استراحت. = 0، سپس E o= 0. از معادله نرنست در شرایط تعادل E oواکنش برابر است با:
جایی که n- تعداد الکترون های درگیر در واکنش ردوکس؛ P.S. تولید ناحیه و پ.س. مرجع. ج-ج - به ترتیب حاصل ضرب غلظت تعادلی محصولات واکنش و مواد اولیه در درجه ضرایب استوکیومتری آنها در معادله واکنش.
ثابت تعادل نشان می دهد که حالت تعادل این واکنش زمانی رخ می دهد که حاصلضرب غلظت تعادل محصولات واکنش 10 برابر بیشتر از حاصلضرب غلظت تعادل مواد اولیه شود. علاوه بر این، یک مقدار Kp بزرگ نشان می دهد که واکنش از چپ به راست ادامه می یابد. با دانستن Kp، می توان بدون توسل به داده های تجربی، کامل بودن واکنش را محاسبه کرد.
8.7. واکنش های اکسیداسیون-کاهش در سیستم های بیولوژیکی
در فرآیند فعالیت حیاتی در سلول‌ها و بافت‌ها، تفاوت‌هایی در پتانسیل‌های الکتریکی ایجاد می‌شود. دگرگونی های الکتروشیمیایی در بدن را می توان به 2 گروه اصلی تقسیم کرد.
1. فرآیندهای ردوکس به دلیل انتقال الکترون از یک مولکول به مولکول دیگر. این فرآیندها ماهیت الکترونیکی دارند.
2. فرآیندهای مرتبط با انتقال یون ها (بدون تغییر بارهای آنها) و با تشکیل پتانسیل های زیستی. پتانسیل های زیستی ثبت شده در بدن عمدتاً پتانسیل های غشایی هستند. آنها ماهیت یونی دارند. در نتیجه این فرآیندها، پتانسیل‌هایی بین لایه‌های مختلف بافت‌ها که در حالت‌های فیزیولوژیکی متفاوتی هستند به وجود می‌آیند. آنها با شدت های مختلف فرآیندهای ردوکس فیزیولوژیکی مرتبط هستند. به عنوان مثال، پتانسیل های تشکیل شده در بافت های سطح برگ در سمت های روشن و بدون نور در نتیجه شدت های مختلف فرآیند فتوسنتز. معلوم می شود که ناحیه روشن شده نسبت به ناحیه بدون نور دارای بار مثبت است.
در فرآیندهای ردوکس با ماهیت الکترونیکی، سه گروه قابل تشخیص است.
گروه اول شامل فرآیندهای مرتبط با انتقال الکترون بین مواد بدون مشارکت اکسیژن و هیدروژن است. این فرآیندها با مشارکت مجتمع های انتقال الکترون - مجتمع های هترو ظرفیتی و هترونهسته ای انجام می شود. انتقال الکترون ها در ترکیبات پیچیده یک فلز یا اتم های فلزات مختلف، اما در حالت های اکسیداسیون متفاوت اتفاق می افتد. اصل فعال انتقال الکترون فلزات واسطه هستند که چندین حالت اکسیداسیون پایدار را نشان می دهند و انتقال الکترون ها و پروتون ها به هزینه های انرژی زیادی نیاز ندارد، انتقال را می توان در فواصل طولانی انجام داد. برگشت پذیری فرآیندها به شما امکان می دهد مکرراً در فرآیندهای چرخه ای شرکت کنید. این فرآیندهای نوسانی در کاتالیز آنزیمی (سیتوکروم ها)، سنتز پروتئین، فرآیندهای متابولیک یافت می شوند. این گروه از تحولات در حفظ هموستاز آنتی اکسیدانی و محافظت از بدن در برابر استرس اکسیداتیو نقش دارند. آنها تنظیم کننده های فعال فرآیندهای رادیکال آزاد، سیستمی برای استفاده از گونه های فعال اکسیژن، پراکسید هیدروژن، و در اکسیداسیون بسترها هستند.
نوع کاتالاز، پراکسیداز، دهیدروژناز. این سیستم ها عمل آنتی اکسیدانی و ضد پراکسید را انجام می دهند.
گروه دوم شامل فرآیندهای ردوکس مرتبط با مشارکت اکسیژن و هیدروژن است. به عنوان مثال، اکسیداسیون گروه آلدهیدی بستر به اسیدی:
گروه سوم شامل فرآیندهای مرتبط با انتقال پروتون ها و الکترون ها از بستر است که وابسته به pH هستند، در حضور آنزیم های دهیدروژناز (E) و کوآنزیم ها (Co) با تشکیل یک آنزیم-کوآنزیم-سوبسترا فعال می شوند. پیچیده (E-Co-S)، الکترون ها و کاتیون های هیدروژن را از بستر متصل می کند و باعث اکسیداسیون آن می شود. چنین کوآنزیمی نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید (NAD +) است که دو الکترون و یک پروتون را به هم متصل می کند:
در فرآیندهای بیوشیمیایی، تعادل های شیمیایی ترکیبی وجود دارد: فرآیندهای ردوکس، پروتولیتیک و کمپلکس. فرآیندها معمولاً آنزیمی هستند. انواع اکسیداسیون آنزیمی: دهیدروژناز، اکسیداز (سیتوکروم، کاهش اکسیداسیون رادیکال آزاد). فرآیندهای ردوکس که در بدن اتفاق می افتد را می توان به طور مشروط به انواع زیر تقسیم کرد: 1) واکنش های تغییر شکل درون مولکولی (عدم تناسب) به دلیل اتم های کربن زیرلایه. 2) واکنش های بین مولکولی وجود طیف گسترده ای از حالت های اکسیداسیون از -4 تا +4 در اتم های کربن نشان دهنده دوگانگی آن است. بنابراین، در شیمی آلی، واکنش های تغییر شکل ردوکس به دلیل اتم های کربن رایج است که به صورت درون و بین مولکولی رخ می دهد.
8.8. پتانسیل غشاء
از زمان R. Virchow شناخته شده است که سلول زنده- این یک سلول اولیه یک سازمان بیولوژیکی است که تمام عملکردهای بدن را فراهم می کند. سیر بسیاری از فرآیندهای فیزیولوژیکی در بدن با انتقال یون ها در سلول ها و بافت ها همراه است و با بروز اختلاف پتانسیل همراه است. نقش مهمی در حمل و نقل غشایی مربوط به انتقال غیرفعال مواد است: اسمز،
فیلتراسیون و بیوالکتروژنز این پدیده ها توسط ویژگی های مانع غشای سلولی تعیین می شوند. اختلاف پتانسیل بین محلول هایی با غلظت های مختلف که توسط غشایی با نفوذپذیری انتخابی از هم جدا شده اند، پتانسیل غشایی نامیده می شود. پتانسیل غشا یونی است نه الکترونیکی. این ناشی از ظاهر عدم تقارن یونی است، یعنی. توزیع نابرابر یون ها در دو طرف غشا.
ترکیب کاتیونی محیط بین سلولی نزدیک به ترکیب یونی آب دریا است: سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم. در فرآیند تکامل، طبیعت روش خاصی برای انتقال یون ها ایجاد کرده است که به آن می گویند حمل و نقل غیرفعال،همراه با ظهور اختلاف پتانسیل. در بسیاری از موارد، اساس انتقال مواد، انتشار است؛ بنابراین، پتانسیلی که بر روی غشای سلولی ایجاد می شود، گاهی اوقات نامیده می شود. پتانسیل انتشارتا زمانی که غلظت یون ها برابر شود وجود دارد. مقدار پتانسیل کوچک است (0.1 V). انتشار تسهیل شده از طریق کانال های یونی انجام می شود. عدم تقارن یونی برای ایجاد تحریک در سلول های عصبی و ماهیچه ای استفاده می شود. با این حال، وجود عدم تقارن یونی در دو طرف غشاء برای آن دسته از سلول‌هایی که قادر به تولید پتانسیل تحریکی نیستند نیز مهم است.
8.9. سوالات و وظایف برای خودآزمایی
آماده سازی برای ورزش
و امتحانات
1. مفهوم الکترود و پتانسیل ردوکس را بیان کنید.
2. به نظم های اصلی مشاهده شده در سری پتانسیل های ردوکس توجه کنید.
3. اندازه گیری ظرفیت ترمیمی مواد چیست؟ نمونه هایی از رایج ترین عوامل کاهنده را ذکر کنید.
4. معیار توانایی اکسیداسیون یک ماده چیست؟ نمونه هایی از رایج ترین اکسیدان ها را ذکر کنید.
5. چگونه می توانید به طور تجربی مقدار پتانسیل ردوکس را تعیین کنید؟
6. چگونه پتانسیل سیستم Co 3 + / Co 2 + با وارد شدن یون های سیانید به آن تغییر می کند؟ پاسخ را توضیح دهید.
7. نمونه ای از واکنش هایی را که در آنها پراکسید هیدروژن نقش یک عامل اکسید کننده (عامل کاهنده) را در محیط های اسیدی و قلیایی ایفا می کند، ذکر کنید.
8. اهمیت پدیده آشکار شدن محیط لیگاند اتم مرکزی بر پتانسیل ردوکس برای عملکرد سیستم های زنده چیست؟
9. چرخه کربس در اکسیداسیون بیولوژیکی گلوکز بلافاصله با واکنش انجام می شود:
که در آن NADH و NAD + شکل احیا شده و اکسید شده نیکوتین آمید دی نوکلئوتید هستند. این واکنش ردوکس در شرایط استاندارد به چه سمتی می رود؟
10. نام موادی که به طور برگشت پذیر با اکسیدان ها واکنش داده و از بسترها محافظت می کنند چیست؟
11. نمونه هایی از عملکرد مواد باکتری کش بر اساس خاصیت اکسید کننده ذکر کنید.
12. واکنش های زیربنایی روش های پرمنگناتومتری و یدومتری. راه حل های کاری و روش های تهیه آنها.
13- نقش بیولوژیکی واکنش هایی که در آن حالت اکسیداسیون منگنز و مولیبدن تغییر می کند چیست؟
14. مکانیسم اثر سمی ترکیبات نیتروژن (III)، نیتروژن (IV)، نیتروژن (V) چیست؟
15. سم زدایی یون سوپراکسید در بدن چگونه است؟ معادله واکنش را بیاورید. نقش یون های فلزی در این فرآیند چیست؟
16. نقش بیولوژیکی نیمه واکنش ها چیست: Fe 3+ + ē ↔ Fe 2+; Cu 2+ + ē ↔ Cu +; Co 3+ + ē ↔ Co 2+? مثال بزن.
17. EMF استاندارد چگونه با تغییر انرژی گیبس فرآیند ردوکس مرتبط است؟
18. توانایی اکسید کننده ازن، اکسیژن و پراکسید هیدروژن را در رابطه با محلول آبی یدید پتاسیم مقایسه کنید. پاسخ را با داده های جدولی تایید کنید.
19. فرآیندهای شیمیایی زیربنای سم زدایی رادیکال آنیون سوپراکسید و پراکسید هیدروژن در بدن چیست؟ معادلات نیمه واکنش ها را بیاورید.
20. نمونه هایی از فرآیندهای ردوکس در سیستم های زنده، همراه با تغییر در حالت های اکسیداسیون عناصر d را ذکر کنید.
21. مثال هایی از استفاده از واکنش های ردوکس برای سم زدایی بیاورید.
22- نمونه هایی از اثرات سمی اکسیدان ها را بیان کنید.
23 محلول حاوی ذرات Cr 3 +، Cr 2 O 7 2-، I 2، I - است. تعیین کنید کدام یک از آنها به طور خود به خود تحت شرایط استاندارد تعامل دارند؟
24. کدام یک از این ذرات اکسیدان قوی تری در محیط اسیدی KMnO 4 یا K 2 Cr 2 O 7 است؟
25. چگونه ثابت تفکیک یک الکترولیت ضعیف را با روش پتانسیومتری تعیین کنیم؟ نموداری از مدار شیمیایی سلول گالوانیکی تهیه کنید.
26. آیا مصرف همزمان محلول های RMnO 4 و NaNO 2 جایز است؟
8.10. مشکلات تست
1. کدام مولکول های هالوژن (مواد ساده) دوگانگی ردوکس را نشان می دهند؟
الف) هیچ کدام، همه آنها فقط عوامل اکسید کننده هستند.
ب) همه چیز به جز فلوئور.
ج) همه چیز به جز ید.
د) همه هالوژن ها.
2. کدام یون هالید بیشترین فعالیت احیایی را دارد؟
الف) F -؛
ب) C1 -;
ج) من -؛
د) Br -.
3. کدام هالوژن ها تحت واکنش های عدم تناسب قرار می گیرند؟
الف) همه چیز به جز فلوئور؛
ب) همه چیز به جز فلوئور، کلر، برم.
ج) همه چیز به جز کلر.
د) هیچ یک از هالوژن ها دخیل نیستند.
4. دو لوله آزمایش حاوی محلول های KBr و KI هستند. محلول FeCl 3 به هر دو لوله اضافه شد. در این صورت یون هالید به هالوژن آزاد اکسید می شود اگر Eo (Fe 3+ / Fe 2+) = 0.77 V; E ° (Br 2 / 2Br -) = 1.06 V. E o (I2 / 2I -) = 0.54 V؟
الف) KBr و KI؛
ب) KI;
ج) KBr؛
د) در هیچ موردی
5. قوی ترین عامل کاهنده:
6. در کدام یک از واکنش های مربوط به پراکسید هیدروژن، یکی از فرآورده های واکنش، اکسیژن گازی خواهد بود؟
7. کدام یک از عناصر پیشنهادی دارای بیشترین مقدار الکترونگاتیوی نسبی است؟
الف) O
ب) C1;
ج) N;
د) س.
8. کربن موجود در ترکیبات آلی خواص زیر را نشان می دهد:
الف) یک عامل اکسید کننده؛
ب) یک عامل کاهنده؛
