الأكسدة البيولوجية -إنها مجموعة من تحولات الأكسدة والاختزال لمواد مختلفة في الكائنات الحية. تسمى تفاعلات الأكسدة والاختزال التفاعلات التي تحدث مع تغير في حالة أكسدة الذرات بسبب إعادة توزيع الإلكترونات بينها.

أنواع عمليات الأكسدة البيولوجية:

1)الأكسدة الهوائية (الميتوكوندريا)تم تصميمه لاستخراج طاقة العناصر الغذائية بمشاركة الأكسجين وتراكمه على شكل ATP. تسمى الأكسدة الهوائية أيضًا تنفس الأنسجة، لأن الأنسجة خلال مسارها تستهلك الأكسجين بنشاط.

2) الأكسدة اللاهوائية- هذه طريقة مساعدة لاستخراج طاقة المواد دون مشاركة الأكسجين. للأكسدة اللاهوائية أهمية كبيرة في حالة نقص الأكسجين ، وكذلك عند القيام بعمل عضلي مكثف.

3) أكسدة الميكروسوماتالغرض منه هو تحييد الأدوية والسموم ، وكذلك لتخليق المواد المختلفة: الأدرينالين ، والنورادرينالين ، والميلانين في الجلد ، والكولاجين ، والأحماض الدهنية ، والأحماض الصفراوية ، وهرمونات الستيرويد.

4) أكسدة الجذور الحرةضروري لتنظيم تجديد ونفاذية أغشية الخلايا.

المسار الرئيسي للأكسدة البيولوجية هو الميتوكوندرياالمرتبطة بتزويد الجسم بالطاقة بشكل يسهل الوصول إليه. مصادر الطاقة للإنسان هي مجموعة متنوعة من المركبات العضوية: الكربوهيدرات والدهون والبروتينات. نتيجة للأكسدة ، تتحلل المغذيات إلى المنتجات النهائية ، بشكل أساسي إلى CO 2 و H 2 O (أثناء تفكك البروتينات ، يتكون NH 3 أيضًا). تتراكم الطاقة المنبعثة في هذه الحالة في شكل طاقة روابط كيميائية لمركبات ماكرورجيك ، وخاصة ATP.

ماكرويرجيك تسمى المركبات العضوية للخلايا الحية التي تحتوي على روابط غنية بالطاقة. أثناء التحلل المائي للروابط الكبيرة (المشار إليها بخط متعرج ~) ، يتم تحرير أكثر من 4 كيلو كالوري / مول (20 كيلو جول / مول). تتشكل الروابط الكلية نتيجة لإعادة توزيع طاقة الروابط الكيميائية في عملية التمثيل الغذائي. معظم المركبات عالية الطاقة هي أنهيدات الفوسفوريك ، مثل ATP ، GTP ، UTP ، إلخ. يحتل الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) مكانة مركزية بين المواد ذات الروابط الكبيرة.

الأدينين - الريبوز - P ~ P ~ P ، حيث P عبارة عن بقايا حمض الفوسفوريك

تم العثور على ATP في كل خلية في السيتوبلازم والميتوكوندريا والنواة. تفاعلات الأكسدة البيولوجية مصحوبة بنقل مجموعة الفوسفات إلى ADP مع تكوين ATP (تسمى هذه العملية الفسفرة). وبالتالي ، يتم تخزين الطاقة في شكل جزيئات ATP ، وإذا لزم الأمر ، يتم استخدامها لأداء أنواع مختلفة من العمل (ميكانيكي ، كهربائي ، تناضحي) وتنفيذ عمليات التوليف.

نظام توحيد ركائز الأكسدة في جسم الإنسان

يعد الاستخدام المباشر للطاقة الكيميائية الموجودة في جزيئات المواد الغذائية أمرًا مستحيلًا ، لأنه عندما تنكسر الروابط الجزيئية ، يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة ، مما قد يؤدي إلى تلف الخلايا. من أجل المغذيات التي تدخل الجسم ، يجب أن تخضع لسلسلة من التحولات المحددة ، والتي يتم خلالها تحلل متعدد المراحل للجزيئات العضوية المعقدة إلى جزيئات أبسط. هذا يجعل من الممكن إطلاق الطاقة تدريجيًا وتخزينها في شكل ATP.

تسمى عملية تحويل المواد المعقدة المختلفة إلى ركيزة طاقة واحدة توحيد.للتوحيد ثلاث مراحل:

1. المرحلة الإعداديةيحدث في الجهاز الهضمي ، وكذلك في سيتوبلازم خلايا الجسم . تنقسم الجزيئات الكبيرة إلى كتل بنائية مكونة لها: السكريات المتعددة (النشا ، الجليكوجين) - إلى السكريات الأحادية ؛ البروتينات - إلى الأحماض الأمينية. الدهون - الجلسرين والأحماض الدهنية. هذا يطلق كمية صغيرة من الطاقة (حوالي 1٪) ، والتي تتبدد في شكل حرارة.

2. تحولات الأنسجةيبدأ في سيتوبلازم الخلايا وينتهي بالميتوكوندريا. حتى الجزيئات الأبسط تتشكل ، ويقل عدد أنواعها بشكل كبير. المنتجات الناتجة شائعة في المسارات الأيضية للمواد المختلفة: البيروفات ، أسيتيل أنزيم أ (أسيتيل كوا) ، ألفا كيتوجلوتارات ، أوكسالو أسيتات ، إلخ. أنزيم أ - الشكل النشط لفيتامين ب 3 (حمض البانتوثنيك). تتقارب عمليات تفكك البروتينات والدهون والكربوهيدرات في مرحلة تكوين الأسيتيل CoA ، مما يؤدي إلى تكوين دورة أيضية واحدة. تتميز هذه المرحلة بإطلاق جزئي (يصل إلى 20٪) من الطاقة ، يتراكم جزء منها في شكل ATP ، ويتشتت جزء منها على شكل حرارة.

3. مرحلة الميتوكوندريا. تدخل المنتجات المتكونة في المرحلة الثانية إلى نظام الأكسدة الدوري - دورة حمض الكربوكسيل (دورة كريبس) وسلسلة الجهاز التنفسي الميتوكوندريا المرتبطة بها. في دورة كريبس ، يتأكسد أسيتيل CoA إلى CO 2 والهيدروجين المرتبط بالناقلات - NAD + H 2 و FAD H 2. يدخل الهيدروجين في السلسلة التنفسية للميتوكوندريا ، حيث يتأكسد بالأكسجين إلى H 2 O. ويصاحب هذه العملية إطلاق ما يقرب من 80٪ من طاقة الروابط الكيميائية للمواد ، والتي يستخدم جزء منها لتكوين ATP ، وجزء منها يتم إطلاقه في شكل حرارة.

تصنيف وتوصيف الأنزيم المؤكسد الرئيسي في الأنسجة

من السمات المهمة للأكسدة البيولوجية أنها تعمل تحت تأثير بعض الإنزيمات. (أوكسيدوروكتاز).يتم دمج جميع الإنزيمات اللازمة لكل مرحلة في مجموعات ، والتي ، كقاعدة عامة ، يتم تثبيتها على أغشية الخلايا المختلفة. نتيجة للعمل المنسق لجميع الإنزيمات ، يتم إجراء التحولات الكيميائية تدريجياً ، كما لو كانت على حزام ناقل. في هذه الحالة ، يكون ناتج التفاعل في إحدى المراحل هو مركب البداية للمرحلة التالية.

تصنيف الأكسدة والأوكتازات:

1. ديهيدروجينازات إجراء إزالة الهيدروجين من الركيزة المؤكسدة:

SH 2 + A → S + AH 2

في العمليات المرتبطة باستخراج الطاقة ، يكون النوع الأكثر شيوعًا لتفاعلات الأكسدة البيولوجية نزع الهيدروجين، أي القضاء على ذرتين من الهيدروجين من الركيزة المؤكسدة ونقلها إلى العامل المؤكسد. في الواقع ، الهيدروجين في الأنظمة الحية ليس على شكل ذرات ، ولكنه مجموع البروتون والإلكترون (H + و ē) ، حيث تختلف مسارات حركتهما.

ديهيدروجينازات عبارة عن بروتينات معقدة ، ويمكن أن تكون أنزيماتها المساعدة (جزء غير بروتيني من إنزيم معقد) عامل مؤكسد وعامل مختزل. عن طريق أخذ الهيدروجين من الركائز ، يتم تحويل الإنزيمات المساعدة إلى شكل مختزل. يمكن للأشكال المختصرة من الإنزيمات المساعدة التبرع ببروتونات الهيدروجين والإلكترونات إلى أنزيم آخر لديه إمكانات أكسدة أعلى.

1) أكثر + - و NADP + - نازعات الهيدروجين المعتمدة(الإنزيمات المساعدة - OVER + و NADP + - أشكال نشطة من فيتامين ب ). يتم ربط ذرتين من الهيدروجين من الركيزة المؤكسدة SH 2 ، ويتم تكوين الشكل المختزل - NAD + H 2:

SH 2 + OVER + S + OVER + H 2

2) نازعات الهيدروجين المعتمدة على FAD(الإنزيمات المساعدة - FAD و FMN - الأشكال النشطة من فيتامين ب 2). تسمح القدرات المؤكسدة لهذه الإنزيمات بقبول الهيدروجين مباشرة من الركيزة المؤكسدة ومن NADH 2 المخفّض. في هذه الحالة ، يتم تشكيل الأشكال المختصرة من FAD · H 2 و FMN · H 2.

SH 2 + FAD ↔ S + FAD H 2

أكثر من + N 2 + FMN ↔ أكثر من + + FMN N 2

3) أنزيمسأو يوبيكوينون ،والتي يمكنها نزع الهيدروجين FAD H 2 و FMN H 2 وربط ذرتين من الهيدروجين ، وتحويلهما إلى KoQ H 2 ( هيدروكينون):

FMN N 2 + KoQ ↔ FMN + KoQ N 2

2. ناقلات الإلكترون المحتوية على الحديد ذات الطبيعة الهلالية - السيتوكروماتب ، ج 1 ، ج ، أ ، أ 3 . السيتوكرومات هي إنزيمات تنتمي إلى فئة البروتينات الصبغية (بروتينات ملطخة). يتم تمثيل الجزء غير البروتيني من السيتوكرومات الهيميحتوي على الحديد ويشبه في تركيبه الهيموجلوبين. جزيء واحد من السيتوكروم قادر على قبول إلكترون واحد بشكل عكسي ، بينما تتغير حالة أكسدة الحديد:

السيتوكروم (Fe 3+) + ē ↔ السيتوكروم (Fe 2+)

السيتوكرومات أ ، أ 3 شكل معقد يسمى أوكسيديز السيتوكروم. على عكس السيتوكرومات الأخرى ، فإن أوكسيديز السيتوكروم قادر على التفاعل مع الأكسجين ، متقبل الإلكترون النهائي.

الكيمياء العامة: كتاب مدرسي / A.V. Zholnin؛ إد. في إيه بوبكوفا ، أ في زولنينا. - 2012. - 400 ص: م.

الفصل 8. REDOX ردود الفعل والعمليات

الفصل 8. REDOX ردود الفعل والعمليات

الحياة عبارة عن سلسلة مستمرة من عمليات الأكسدة والاختزال.

A.-L. لافوازييه

8.1 الأهمية البيولوجية لعمليات ريدوكس

عمليات التمثيل الغذائي ، والتنفس ، والتعفن ، والتخمير ، والتمثيل الضوئي هي في الأساس عمليات الأكسدة والاختزال. في حالة التمثيل الغذائي الهوائي ، فإن العامل المؤكسد الرئيسي هو الأكسجين الجزيئي ، والعامل المختزل هو المواد الغذائية العضوية. من المؤشرات على حقيقة أن تفاعلات الأكسدة والاختزال هي أساس حياة الجسم هي الإمكانات الكهربية الحيوية للأعضاء والأنسجة. القدرات الحيوية هي خاصية نوعية وكمية لاتجاه وعمق وكثافة العمليات الكيميائية الحيوية. لذلك ، يتم استخدام تسجيل الإمكانات الحيوية للأعضاء والأنسجة على نطاق واسع في الممارسة السريرية في دراسة نشاطها ، على وجه الخصوص ، في تشخيص أمراض القلب والأوعية الدموية ، يتم أخذ مخطط كهربية القلب ، وعند قياس الإمكانات الحيوية للعضلات ، يتم أخذ مخطط كهربية العضل. يسمح لك تسجيل إمكانات الدماغ - تخطيط الدماغ - بالحكم على الاضطرابات المرضية للجهاز العصبي. مصدر الطاقة للنشاط الحيوي للخلايا هو إمكانات الغشاء التي تساوي 80 مللي فولت ، بسبب حدوث عدم تناسق أيوني ، أي التوزيع غير المتكافئ للكاتيونات والأنيونات على جانبي الغشاء. إمكانات الغشاء لها طبيعة أيونية.في المجمعات متعددة النوى ، هناك عمليات مرتبطة بنقل الإلكترونات والبروتونات بين الجسيمات المقاومة

ناتجة عن تغير في حالة أكسدة الجسيمات المتفاعلة وظهور إمكانات الأكسدة والاختزال. إمكانات الأكسدة والاختزال لها طبيعة إلكترونية.هذه العمليات دورية قابلة للانعكاس وتكمن وراء العديد من العمليات الفسيولوجية الهامة. أشار ميكايليس إلى الدور المهم لعمليات الأكسدة والاختزال في الحياة: "إن عمليات الأكسدة والاختزال التي تحدث في الكائنات الحية تنتمي إلى فئة تلك التي لا تظهر فقط ويمكن تحديدها ، ولكنها أيضًا الأكثر أهمية للحياة ، سواء من الناحية البيولوجية أو من منظور فلسفي. وجهة نظر.

8.2 جوهر

عمليات ريدوكس

في عام 1913 ، تم تعيين L.V. جاء Pisarzhevsky بالنظرية الإلكترونية لعمليات الأكسدة والاختزال ، والتي يتم قبولها حاليًا بشكل عام. يتم إجراء هذا النوع من التفاعلات بسبب إعادة توزيع كثافة الإلكترون بين ذرات المواد المتفاعلة (انتقال الإلكترونات) ، والتي تتجلى في تغيير درجة الأكسدة.

تسمى التفاعلات ، التي تؤدي إلى تغير حالات الأكسدة للذرات التي تتكون منها المواد المتفاعلة بسبب انتقال الإلكترون بينها ، تفاعلات الأكسدة والاختزال.

تتكون عملية الأكسدة والاختزال من عملين أوليين أو نصف تفاعلات: الأكسدة والاختزال.

أكسدةهي عملية فقدان (عودة) الإلكترونات بواسطة ذرة أو جزيء أو أيون. عندما تتأكسد ، تزداد حالة أكسدة الجسيمات:

يسمى الجسيم الذي يتبرع بالإلكترونات الحد من وكيل.يسمى ناتج أكسدة عامل الاختزال به شكل مؤكسد:

يشكل عامل الاختزال بشكله المؤكسد زوجًا واحدًا من نظام الأكسدة والاختزال (Sn 2 + / Sn 4 +).

مقياس القدرة المخفضة لعنصر ما هو إمكانية التأين.كلما انخفضت إمكانات التأين لعنصر ما ، كلما كان عامل الاختزال أقوى ، تكون العناصر والعناصر الموجودة في حالات الأكسدة المنخفضة والمتوسطة عوامل اختزال قوية. تحدد قدرة الجسيم على التبرع بالإلكترونات (قدرة المتبرع) خصائصه المختزلة.

استعادة -هي عملية ربط الإلكترونات بجسيم. عند التقليل ، تنخفض حالة الأكسدة:

يسمى الجسيم (الذرات أو الجزيئات أو الأيونات) الذي يقبل الإلكترونات عامل مؤكسد.يسمى ناتج اختزال عامل مؤكسد به الشكل المستعاد:

يشكل المؤكسد بشكله المختزل زوجًا آخر (Fe 3+ / Fe 2+) من نظام الأكسدة والاختزال. مقياس القوة المؤكسدة للجسيمات هو الإلكترون تقارب.كلما زاد تقارب الإلكترون ، أي قدرة الجسيم على سحب الإلكترون ، كلما كان عامل الأكسدة أقوى. دائمًا ما تكون الأكسدة مصحوبة بالاختزال ، والعكس صحيح ، يرتبط الاختزال بالأكسدة.

ضع في اعتبارك تفاعل FeCl 3 مع SnCl 2. تتكون العملية من نصفي رد فعل:

يمكن تمثيل تفاعل الأكسدة والاختزال كمزيج من زوجين مترافقين.

أثناء التفاعلات ، يتم تحويل العامل المؤكسد إلى عامل اختزال مترافق (منتج اختزال) ، ويتم تحويل عامل الاختزال إلى عامل مؤكسد مترافق (منتج أكسدة). تعتبر أزواج الأكسدة والاختزال:

لذلك ، تمثل تفاعلات الأكسدة والاختزال وحدة عمليتين متعاكستين من الأكسدة والاختزال ، والتي لا يمكن أن توجد في الأنظمة واحدة دون الأخرى. في هذا نرى تجسيدًا للقانون العالمي للوحدة ونضال الأضداد. سيحدث التفاعل إذا كان تقارب الإلكترون لعامل الأكسدة أكبر من احتمال التأين لعامل الاختزال. لهذا المفهوم كهرسلبية -كمية تميز قدرة الذرات على التبرع بالإلكترونات أو قبولها.

يتم عمل معادلات تفاعلات الأكسدة والاختزال بطريقة التوازن الإلكتروني وطريقة نصف التفاعلات. يجب تفضيل طريقة نصف التفاعل. يرتبط استخدامه باستخدام الأيونات الموجودة بالفعل ، ودور الوسيط مرئي. عند وضع المعادلات ، من الضروري معرفة أي من المواد التي تدخل في التفاعل تعمل كعامل مؤكسد ، وأي منها يعمل كعامل اختزال ، وتأثير الرقم الهيدروجيني للوسط على مسار التفاعل ، وما هي نواتج التفاعل الممكنة. يتم عرض خصائص الأكسدة والاختزال بواسطة المركبات التي تحتوي على ذرات تحتوي على عدد كبير من إلكترونات التكافؤ ذات الطاقات المختلفة. مركبات العناصر d (مجموعات IB ، VIIB ، VIIIB) والعناصر p (مجموعات VIIA ، VIA ، VA) لها مثل هذه الخصائص. المركبات التي تحتوي على عنصر في أعلى حالة أكسدة تظهر فقط خصائص مؤكسدة.(KMnO 4 ، H 2 SO 4) ، في الخصائص التصالحية السفلية فقط(H 2 S) ، في المتوسط ​​- يمكن أن تتصرف بطريقتين(Na2SO3). بعد تجميع معادلات نصف التفاعل ، تؤلف المعادلة الأيونية معادلة التفاعل في شكل جزيئي:

التحقق من صحة المعادلة: يجب أن يكون عدد الذرات والشحنات على الجانب الأيسر من المعادلة مساويًا لعدد الذرات والرسوم على الجانب الأيمن من المعادلة لكل عنصر.

8.3 مفهوم إمكانات القطب الكهربائي. آلية ظهور إمكانات القطب الكهربائي. خلية جلفانية. معادلة نرنست

مقياس قدرة الأكسدة والاختزال للمواد هي إمكانات الأكسدة والاختزال. دعونا ننظر في آلية الحدوث المحتمل. عندما يتم غمر معدن تفاعلي (Zn ، Al) في محلول ملح خاص به ، على سبيل المثال Zn في محلول ZnSO4 ، يتم إذابة المعدن بشكل إضافي نتيجة لعملية الأكسدة ، يتم تكوين زوج ، طبقة كهربائية مزدوجة على يظهر السطح المعدني وإمكانية زوج Zn 2 + / Zn °.

يُطلق على المعدن المغمور في محلول ملح خاص به ، مثل الزنك في محلول من كبريتات الزنك ، قطب كهربائي من النوع الأول. هذا هو قطب كهربائي ذو مرحلتين مشحون سالبًا. يتم تشكيل الجهد نتيجة تفاعل الأكسدة (وفقًا للآلية الأولى) (الشكل 8.1). عندما يتم غمر المعادن منخفضة النشاط (Cu) في محلول من ملحها ، يتم ملاحظة العملية المعاكسة. عند السطح الفاصل بين المعدن والمحلول الملحي ، يترسب المعدن نتيجة اختزال أيون له قدرة تقبل عالية للإلكترون ، ويرجع ذلك إلى الشحنة النووية العالية ونصف قطر الأيون الصغير. القطب مشحون إيجابياً ، وتشكل أنيونات الملح الزائدة طبقة ثانية في الفضاء القريب من القطب ، وينشأ جهد القطب من زوج Cu 2 + / Cu °. تتشكل الإمكانات نتيجة لعملية الاسترداد وفقًا للآلية الثانية (الشكل 8.2). يتم تحديد آلية وحجم وعلامة جهد القطب بواسطة بنية الذرات المشاركة في عملية القطب.

لذلك ، تنشأ الإمكانات عند السطح البيني بين المعدن والمحلول نتيجة عمليات الأكسدة والاختزال التي تحدث بمشاركة المعدن (القطب) وتكوين طبقة كهربائية مزدوجة يسمى جهد القطب.

إذا تمت إزالة الإلكترونات من صفيحة الزنك إلى لوحة نحاسية ، فإن التوازن على الألواح يكون مضطربًا. للقيام بذلك ، نقوم بتوصيل صفائح الزنك والنحاس المغمورة في محاليل أملاحها بموصل معدني ، ومحاليل قريبة من القطب الكهربائي بجسر إلكتروليت (أنبوب بمحلول K 2 SO 4) لإغلاق الدائرة. يستمر نصف تفاعل الأكسدة على قطب الزنك:

وعلى النحاس - تفاعل نصف الاختزال:

يرجع التيار الكهربائي إلى تفاعل الأكسدة والاختزال الكلي:

يظهر تيار كهربائي في الدائرة. سبب حدوث وتدفق التيار الكهربائي (EMF) في الخلية الجلفانية هو الاختلاف في جهود القطب (E) - الشكل. 8.3

أرز. 8.3مخطط الدائرة الكهربائية لخلية كلفانية

خلية جلفانيةهو نظام يتم فيه تحويل الطاقة الكيميائية لعملية الأكسدة والاختزال

في الكهرباء. عادةً ما تتم كتابة الدائرة الكيميائية للخلية الجلفانية على شكل رسم تخطيطي قصير ، حيث يتم وضع قطب أكثر سالبًا على اليسار ، ويشار إلى الزوج المتشكل على هذا القطب بخط عمودي ، ويظهر القفزة المحتملة. خطان يرسمان الحدود بين الحلول. يشار إلى شحنة القطب بين قوسين: (-) Zn ° | Zn 2 + || Cu 2 + | Cu ° (+) - رسم تخطيطي للدائرة الكيميائية لخلية كلفانية.

تعتمد إمكانات الأكسدة والاختزال للزوج على طبيعة المشاركين في عملية القطب ونسبة تركيزات التوازن للأشكال المؤكسدة والمخفضة للمشاركين في عملية القطب في المحلول ، ودرجة حرارة المحلول ، ويتم وصفها بواسطة معادلة نرنست. السمة الكمية لنظام الأكسدة والاختزال هي احتمالية الأكسدة التي تحدث في الواجهة بين مراحل البلاتين - محلول مائي. يتم قياس القيمة المحتملة في وحدات النظام الدولي للوحدات بالفولت (V) ويتم حسابها من معادلة نرنست بيترز:

حيث a (Ox) و a (Red) هي أنشطة الأشكال المؤكسدة والمختصرة ، على التوالي ؛ ص- ثابت الغاز العالمي؛ تي- درجة الحرارة الديناميكية الحرارية ، K ؛ F- ثابت فاراداي (96500 درجة مئوية / مول) ؛ نهو عدد الإلكترونات المشاركة في عملية الأكسدة والاختزال الأولية ؛ أ - نشاط أيونات الهيدرونيوم ؛ م- المعامل المتكافئ أمام أيون الهيدروجين في نصف التفاعل. قيمة φ ° هي احتمالية الأكسدة القياسية ، أي تم قياس الإمكانات في ظل الظروف a (Oх) = a (Red) = a (H +) = 1 ودرجة حرارة معينة.

يتم أخذ الإمكانات القياسية لنظام 2H + / H 2 مساوية لـ 0 V. الإمكانات القياسية هي قيم مرجعية ، مجدولة عند درجة حرارة 298K. البيئة الحمضية بقوة ليست من سمات النظم البيولوجية ، لذلك ، لتوصيف العمليات التي تحدث في الأنظمة الحية ، يتم استخدام الإمكانات الرسمية في كثير من الأحيان ، والتي يتم تحديدها بموجب الشرط أ (Ox) = a (أحمر) ، ودرجة الحموضة 7.4 ، و درجة حرارة 310 كلفن (المستوى الفسيولوجي). عند تسجيل الجهد ، يشار إلى البخار في صورة كسر ، مع كتابة المؤكسد في البسط وعامل الاختزال في المقام.

لـ 25 درجة مئوية (298 كلفن) بعد استبدال القيم الثابتة (R = 8.31 جول / مول درجة ؛ F= 96500 C / mol) تأخذ معادلة نيرنست الشكل التالي:

حيث φ ° هي احتمالية الأكسدة القياسية للزوجين ، V ؛ مع o.fu و v.f. - ناتج تركيزات التوازن للأشكال المؤكسدة والمختصرة ، على التوالي ؛ x و y معاملات متكافئة في معادلة نصف التفاعل.

يتشكل جهد القطب على سطح صفيحة معدنية مغمورة في محلول من ملحها ، وتعتمد فقط على تركيز الصورة المؤكسدة [M n +] ، لأن تركيز الشكل المختزل لا يتغير. يتم تحديد اعتماد جهد القطب على تركيز أيون يحمل نفس الاسم مع المعادلة:

حيث [M n +] هو تركيز توازن أيون الفلز ؛ ن- عدد الإلكترونات المشاركة في نصف التفاعل ، ويتوافق مع حالة أكسدة أيون الفلز.

تنقسم أنظمة الأكسدة والاختزال إلى نوعين:

1) في النظام يتم تنفيذ نقل الإلكترون فقط Fe 3 + + ē = = Fe 2 + ، Sn 2 + - 2ē = Sn 4 +. هذا هو توازن الأكسدة والاختزال المعزول

2) الأنظمة التي يتم فيها استكمال نقل الإلكترونات بنقل البروتونات ، أي ملاحظ التوازن المشترك لأنواع مختلفة:بروتوليتيك (حمض-قاعدي) والاختزال مع إمكانية المنافسة بين جسيمين من البروتونات والإلكترونات. في النظم البيولوجية ، تكون أنظمة الأكسدة والاختزال المهمة من هذا النوع.

مثال على نظام من النوع الثاني هو عملية استخدام بيروكسيد الهيدروجين في الجسم: H 2 O 2 + 2H + 2ē ↔ 2H 2 O ، وكذلك تقليل البيئة الحمضية للعديد من العوامل المؤكسدة التي تحتوي على الأكسجين: CrO 4 2- ، Cr 2 O 7 2- ، MnO 4 -. على سبيل المثال ، MnО 4 - + 8Н + + 5ē = = Mn 2 + + 4Н 2 О. تشارك الإلكترونات والبروتونات في نصف التفاعل هذا. يتم حساب إمكانات الزوج وفقًا للصيغة:

في نطاق أوسع من الأزواج المترافقة ، تكون الأشكال المؤكسدة والمختصرة للزوج في محلول بدرجات مختلفة من الأكسدة (MnO 4 - / Mn 2 +). كقطب قياس

في هذه الحالة ، يتم استخدام قطب كهربائي مصنوع من مادة خاملة (Pt). القطب ليس مشاركًا في عملية القطب الكهربائي ويلعب فقط دور حامل الإلكترون. يتم استدعاء الإمكانات المتكونة بسبب عملية الأكسدة والاختزال التي تحدث في المحلول الأكسدة المحتملة.

يتم قياسه على قطب الأكسدة والاختزالهو معدن خامل في محلول يحتوي على أشكال مؤكسدة ومختزلة من الزوج. على سبيل المثال ، عند القياس إي ستستخدم أزواج Fe 3 + / Fe 2 + قطب الأكسدة والاختزال - قطب قياس من البلاتين. القطب المرجعي هو الهيدروجين ، وإمكانات الزوجين معروفة.

التفاعل الذي يحدث في الخلية الجلفانية:

مخطط السلسلة الكيميائية: (-) Pt | (H 2 °) ، H + | | Fe 3 + ، Fe 2 + | Pt (+).

إمكانات الأكسدة والاختزال هي مقياس لقدرة الأكسدة والاختزال للمواد. يشار إلى قيمة إمكانات الزوج القياسية في الجداول المرجعية.

في سلسلة إمكانات الأكسدة والاختزال ، لوحظ الانتظام التالي.

1. إذا كانت احتمالية الأكسدة والاختزال القياسية للزوج سالبة ، على سبيل المثال φ ° (Zn 2+ (p) / Zn ° (t)) \ u003d -0.76 V ، ثم فيما يتعلق بزوج الهيدروجين الذي تكون إمكاناته أعلى ، فهذا يعمل الزوج كعامل اختزال. يتم تشكيل الجهد بواسطة الآلية الأولى (تفاعلات الأكسدة).

2. إذا كانت إمكانات الزوج موجبة ، على سبيل المثال φ ° (Cu 2 + (p) / Cu (t)) \ u003d +0.345 V بالنسبة إلى الهيدروجين أو أي زوج مترافق آخر تكون إمكاناته أقل ، يكون هذا الزوج عامل مؤكسد. تتشكل إمكانات هذا الزوج وفقًا للآلية الثانية (تفاعلات الاختزال).

3. كلما زادت القيمة الجبرية للإمكانات المعيارية للزوج ، زادت القدرة المؤكسدة للشكل المؤكسد وانخفضت القدرة التقصيرية للشكل المنخفض من هذا

الأزواج. انخفاض في قيمة الإمكانات الإيجابية وزيادة في الجهد السلبي يتوافق مع انخفاض في الأكسدة وزيادة في نشاط الاختزال. علي سبيل المثال:

8.4 قطب الهيدروجين ، قياس ريدوكس

يتم تحديد إمكانات الأكسدة والاختزال للزوج من خلال إمكانات الطبقة المزدوجة الكهربائية ، ولكن ، للأسف ، لا توجد طريقة لقياسها. لذلك ، لا يتم تحديد قيمة مطلقة ، ولكن يتم تحديد قيمة نسبية ، واختيار زوج آخر للمقارنة. يتم إجراء القياس المحتمل باستخدام تركيب قياس الجهد ، والذي يعتمد على خلية كلفانية بها دائرة: يتم توصيل قطب زوج الاختبار (قطب القياس) بالإلكترود الخاص بزوج الهيدروجين (H + / H °) أو غيره ، وإمكانياتها معروفة (القطب المرجعي). تتصل الخلية الجلفانية بمكبر للصوت ومقياس التيار الكهربائي (الشكل 8.4).

يتكون زوج الهيدروجين على قطب الهيدروجين نتيجة لعملية الأكسدة والاختزال: 1 / 2H 2 o (g) ↔ H + (p) + e -. قطب الهيدروجين عبارة عن نصف خلية تتكون من

من صفيحة بلاتينية مطلية بطبقة رقيقة وفضفاضة من البلاتين ، مغموسة في محلول 1 نيوتن من حامض الكبريتيك. يمر الهيدروجين عبر المحلول ، وفي الطبقة المسامية من البلاتين ، يمر جزء منه إلى الحالة الذرية. كل هذا محاط بوعاء زجاجي (أمبولة). قطب الهيدروجين هو قطب من ثلاث مراحل من النوع الأول (غاز-معدن). بتحليل معادلة جهد القطب الكهربائي لقطب الهيدروجين ، يمكننا أن نستنتج أن إمكانات قطب الهيدروجين تزداد خطيًا

أرز. 8.4قطب الهيدروجين

مع انخفاض في قيمة الرقم الهيدروجيني (زيادة الحموضة) للوسط وانخفاض في الضغط الجزئي لغاز الهيدروجين فوق المحلول.

8.5 تنبؤ الاتجاه

بشأن تغيير الطاقة المجانية للمواد وقيمة إمكانات ريدوكس القياسية

يمكن الحكم على اتجاه تفاعل الأكسدة والاختزال من خلال التغيير في جهد متساوي الضغط للنظام (طاقة جيبس) ، الطاقة الحرة (ΔG) للعملية. يكون التفاعل ممكنًا بشكل أساسي عند ΔG o < 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:

أين F- ثابت فاراداي يساوي 96.5 كيلو كلفن / مول ؛ ن- عدد الإلكترونات المشاركة في عملية الأكسدة والاختزال ، لكل 1 مول من المادة ؛ إي س- قيمة الاختلاف في إمكانات الأكسدة والاختزال القياسية لزوجين مترافقين من النظام ، والتي تسمى القوة الدافعة الكهربية للتفاعلات (EMF). تعكس هذه المعادلة المعنى المادي للعلاقة إي سوالطاقة الحرة لتفاعل جيبس.

من أجل الحدوث التلقائي لتفاعل الأكسدة والاختزال ، من الضروري أن يكون الاختلاف المحتمل للأزواج المترافقة قيمة موجبة ، والتي تتبع من المعادلة ، أي يمكن للزوج ، الذي تكون إمكاناته أعلى ، أن يعمل كعامل مؤكسد. يستمر التفاعل حتى تتساوى إمكانات كلا الزوجين. لذلك ، من أجل الإجابة على السؤال عما إذا كان عامل الاختزال المحدد سيتأكسد بواسطة عامل مؤكسد معين أو ، على العكس من ذلك ، يحتاج المرء إلى معرفة ΔE o : ∆Eo = φ ° أكسيد. - φ ° راحة. يستمر التفاعل في الاتجاه الذي يؤدي إلى تكوين عامل مؤكسد أضعف وعامل اختزال أضعف. وبالتالي ، من خلال مقارنة إمكانات زوجين مترافقين ، يمكن للفرد حل مشكلة اتجاه العملية بشكل أساسي.

مهمة.هل من الممكن تقليل أيونات Fe 3+ باستخدام أيونات T1 + وفقًا للمخطط المقترح:

ΔЕ ° من التفاعل لها قيمة سالبة:

التفاعل مستحيل ، لأن الشكل المؤكسد Fe 3+ لزوج Fe 3+ / Fe 2 + لا يمكنه أكسدة T1 + للزوج T1 3 + / T1 +.

إذا كانت EMF للتفاعل سالبة ، فإن التفاعل يذهب في الاتجاه المعاكس. كلما زادت E ° ، زادت حدة التفاعل.

مهمة.ما هو السلوك الكيميائي لـ FeC1 3 في محلول يحتوي على:

أ) ناي ؛ ب) نبر؟

نقوم بتكوين نصف تفاعلات ونجد إمكانات الأزواج:

أ) هردود الفعل 2I - + 2Fe 3 + = I 2 + 2Fe 2 + سوف تساوي 0.771-0.536 = = 0.235 V ، هله قيمة موجبة. وبالتالي ، يتجه التفاعل نحو تكوين اليود الحر والحديد 2+.

ب) E ° للتفاعل 2Br - + 2Fe 3 + = Br 2 + 2Fe 2 + سوف تساوي 0.771-1.065 = = -0.29 V. القيمة السالبة إي سيوضح أن كلوريد الحديديك لن يتأكسد بواسطة بروميد البوتاسيوم.

8.6 توازن ثابت

رد فعل الأكسدة

في بعض الحالات ، من الضروري معرفة ليس فقط اتجاه وشدة تفاعلات الأكسدة والاختزال ، ولكن أيضًا معرفة اكتمال التفاعلات (حسب النسبة المئوية لتحويل المواد الأولية إلى منتجات تفاعل). على سبيل المثال ، في التحليل الكمي ، يمكن للمرء أن يعتمد فقط على تلك التفاعلات التي تستمر عمليًا بنسبة 100٪. لذلك ، قبل استخدام رد الفعل هذا أو ذاك لحل أي مشكلة ، حدد الثابت يساوي

novesia (K R) من جزيرة النظام هذه. لتحديد Kp لعمليات الأكسدة والاختزال ، يتم استخدام جدول إمكانات الأكسدة والاختزال القياسية ومعادلة Nernst:

بقدر ماعندما يتم الوصول إلى التوازن ، فإن إمكانات الأزواج المترافقة من العامل المؤكسد والعامل المختزل لعملية الأكسدة والاختزال تصبح كما هي: φ ° أكسيد. - φ ° راحة. = 0 إذن إي س= 0. من معادلة نرنست في ظروف التوازن إي سرد الفعل هو:

أين ن- عدد الإلكترونات المشاركة في تفاعل الأكسدة والاختزال ؛ ملاحظة. همز. حي و P. المرجع. ج - ج - على التوالي ، ناتج تركيزات التوازن لنواتج التفاعل والمواد الأولية في درجة معاملاتها المتكافئة في معادلة التفاعل.

يشير ثابت التوازن إلى أن حالة التوازن لتفاعل معين تحدث عندما يصبح ناتج تركيزات التوازن لمنتجات التفاعل أكبر 10 مرات من ناتج تركيزات التوازن للمواد الأولية. بالإضافة إلى ذلك ، تشير قيمة Kp الكبيرة إلى أن التفاعل يبدأ من اليسار إلى اليمين. بمعرفة Kp ، من الممكن ، دون اللجوء إلى البيانات التجريبية ، حساب اكتمال التفاعل.

8.7 تفاعلات ريدوكس في النظم البيولوجية

في عملية النشاط الحيوي في الخلايا والأنسجة ، يمكن أن تحدث اختلافات في الجهد الكهربائي. يمكن تقسيم التحولات الكهروكيميائية في الجسم إلى مجموعتين رئيسيتين.

1. عمليات الأكسدة والاختزال الناتجة عن انتقال الإلكترونات من جزيء إلى آخر. هذه العمليات إلكترونية بطبيعتها.

2. العمليات المرتبطة بنقل الأيونات (دون تغيير رسومها) وبتشكيل القدرات الحيوية. الإمكانات الحيوية المسجلة في الجسم هي في الأساس إمكانات غشاء. هم أيوني في الطبيعة. نتيجة لهذه العمليات ، تنشأ الإمكانات بين طبقات مختلفة من الأنسجة في حالات فسيولوجية مختلفة. ترتبط بكثافة مختلفة لعمليات الأكسدة والاختزال الفسيولوجية. على سبيل المثال ، تشكلت الإمكانات في أنسجة سطح الورقة على الجانب المضيء وغير المضاء نتيجة لشدة مختلفة لعملية التمثيل الضوئي. المنطقة المضيئة مشحونة إيجابيا بالنسبة للمنطقة غير المضاءة.

في عمليات الأكسدة والاختزال التي لها طبيعة إلكترونية ، يمكن التمييز بين ثلاث مجموعات.

تتضمن المجموعة الأولى العمليات المرتبطة بنقل الإلكترونات بين المواد دون مشاركة الأكسجين والهيدروجين. يتم تنفيذ هذه العمليات بمشاركة مجمعات نقل الإلكترون - المجمعات غير المتكافئة وغير المتجانسة. يحدث انتقال الإلكترون في مركبات معقدة من نفس المعدن أو ذرات من معادن مختلفة ، ولكن بدرجات مختلفة من الأكسدة. المبدأ النشط لنقل الإلكترون هو المعادن الانتقالية ، والتي تظهر العديد من حالات الأكسدة المستقرة ، ولا يتطلب نقل الإلكترونات والبروتونات تكاليف طاقة كبيرة ، ويمكن إجراء النقل على مسافات طويلة. تسمح إمكانية عكس العمليات بالمشاركة المتعددة في العمليات الدورية. تم العثور على هذه العمليات التذبذبية في التحفيز الأنزيمي (السيتوكرومات) ، تخليق البروتين ، وعمليات التمثيل الغذائي. تشارك هذه المجموعة من التحولات في الحفاظ على التوازن المضاد للأكسدة وحماية الجسم من الإجهاد التأكسدي. هم المنظمون النشطون لعمليات الجذور الحرة ، ونظام لاستخدام أنواع الأكسجين التفاعلية ، بيروكسيد الهيدروجين ، والمشاركة في أكسدة الركائز.

الكاتلاز ، البيروكسيديز ، نازعة الهيدروجين. تقوم هذه الأنظمة بعمل مضادات الأكسدة ومضادات الأكسدة.

تشمل المجموعة الثانية عمليات الأكسدة والاختزال المرتبطة بمشاركة الأكسجين والهيدروجين. على سبيل المثال ، أكسدة مجموعة الألدهيد من الركيزة إلى مجموعة حمضية:

تشمل المجموعة الثالثة العمليات المرتبطة بنقل البروتونات والإلكترونات من الركيزة ، والتي تعتمد على الرقم الهيدروجيني ، وتواصل في وجود إنزيمات ديهيدروجينيز (E) وأنزيم (Co) مع تكوين مركب إنزيم - أنزيم - ركيزة منشط (E-Co-S) ، التي تربط الإلكترونات وكاتيونات الهيدروجين من الركيزة ، وتسبب أكسدة. هذا الإنزيم المساعد هو نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NAD +) ، والذي يربط إلكترونين وبروتون واحد:

في العمليات الكيميائية الحيوية ، يحدث التوازن الكيميائي المركب: الأكسدة والاختزال ، وعمليات التكوين الأولية والمعقدة. عادة ما تكون العمليات أنزيمية بطبيعتها. أنواع الأكسدة الأنزيمية: ديهيدروجينيز ، أوكسيديز (السيتوكرومات ، أكسدة الجذور الحرة). يمكن تقسيم عمليات الأكسدة والاختزال التي تحدث في الجسم بشكل مشروط إلى الأنواع التالية: 1) تفاعلات التفكك الجزيئي (عدم التناسب) بسبب ذرات الكربون في الركيزة ؛ 2) التفاعلات الجزيئية. يشير وجود مجموعة واسعة من حالات الأكسدة لذرات الكربون من -4 إلى +4 إلى ازدواجيتها. لذلك ، في الكيمياء العضوية ، تكون تفاعلات تفكك الأكسدة والاختزال الناتجة عن ذرات الكربون شائعة ، والتي تحدث داخل الجزيئات وبين الجزيئات.

8.8 غشاء المحتملة

منذ زمن R. Virchow ، كان معروفًا أن خلية حية- هذه هي الخلية الأولية للتنظيم البيولوجي ، وتوفر جميع وظائف الجسم. يرتبط مسار العديد من العمليات الفسيولوجية في الجسم بنقل الأيونات في الخلايا والأنسجة ويصاحب ذلك ظهور فرق محتمل. دور كبير في النقل الغشائي ينتمي إلى النقل السلبي للمواد: التناضح ،

الترشيح والتوليد الكهربائي الحيوي. يتم تحديد هذه الظواهر من خلال خصائص حاجز أغشية الخلايا. يُطلق على فرق الجهد بين محاليل التركيزات المختلفة المفصولة بغشاء ذي نفاذية انتقائية اسم إمكانات الغشاء. إمكانات الغشاء أيونية وليست إلكترونية بطبيعتها. يرجع ذلك إلى ظهور عدم التناسق الأيوني ، أي التوزيع غير المتكافئ للأيونات على جانبي الغشاء.

التركيب الموجب للوسط بين الخلايا قريب من التركيب الأيوني لمياه البحر: الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم. في عملية التطور ، خلقت الطبيعة طريقة خاصة لنقل الأيونات تسمى النقل السلبي ،مصحوبة بفرق محتمل. في كثير من الحالات ، يكون أساس نقل المواد هو الانتشار ، لذلك تسمى أحيانًا الاحتمالية التي تتشكل على غشاء الخلية إمكانية الانتشار.إنه موجود حتى إيقاف مستويات تركيز الأيونات. القيمة المحتملة صغيرة (0.1 فولت). يحدث الانتشار الميسر من خلال القنوات الأيونية. يستخدم عدم التناسق الأيوني لتوليد الإثارة في الخلايا العصبية والعضلية. ومع ذلك ، فإن وجود عدم تناسق أيوني على جانبي الغشاء مهم أيضًا لتلك الخلايا غير القادرة على توليد إمكانات مثيرة.

8.9 أسئلة ومهام للتحقق الذاتي

على استعداد للدروس

والامتحانات

1. أعط مفهوم القطب الكهربائي وإمكانيات الأكسدة والاختزال.

2. لاحظ الأنماط الرئيسية التي لوحظت في سلسلة إمكانات الأكسدة والاختزال.

3. ما هو مقياس القدرة على الحد من المواد؟ أعط أمثلة على عوامل الاختزال الأكثر شيوعًا.

4. ما هو مقياس القدرة المؤكسدة لمادة؟ أعط أمثلة على العوامل المؤكسدة الأكثر شيوعًا.

5. كيف يمكن تحديد إمكانات الأكسدة والاختزال تجريبيًا؟

6. كيف ستتغير إمكانات نظام Co 3+ / Co 2+ عند إدخال أيونات السيانيد فيه؟ اشرح الجواب.

7. أعط مثالاً للتفاعلات التي يلعب فيها بيروكسيد الهيدروجين دور عامل مؤكسد (عامل مختزل) في الوسط الحمضي والقلوي.

8. ما أهمية ظاهرة الكشف عن البيئة الرابطة للذرة المركزية على إمكانية الأكسدة والاختزال لعمل النظم الحية؟

9. دورة كريبس في الأكسدة البيولوجية للجلوكوز مسبوقة مباشرة بالتفاعل:

حيث NADH و NAD + هما الشكل المختزل والمؤكسد للنيكوتيناميد ثنائي النوكليوتيد. في أي اتجاه يستمر تفاعل الأكسدة والاختزال هذا في ظل الظروف القياسية؟

10. ما هي أسماء المواد التي تتفاعل بشكل عكسي مع العوامل المؤكسدة وتحمي الركائز؟

11. أعط أمثلة على عمل المواد المبيدة للجراثيم على أساس الخصائص المؤكسدة.

12. ردود الفعل الكامنة وراء أساليب قياس البرمنجنات وقياس اليود. حلول العمل وطرق تحضيرها.

13. ما هو الدور البيولوجي للتفاعلات التي تتغير فيها حالة أكسدة المنغنيز والموليبدينوم؟

14. ما هي آلية التأثير السام لمركبات النيتروجين (III) والنيتروجين (IV) والنيتروجين (V)؟

15. كيف يتم إزالة السموم من أيون الفائق في الجسم؟ أعط معادلة التفاعل. ما هو دور أيونات المعادن في هذه العملية؟

16. ما هو الدور البيولوجي للتفاعلات النصفية: Fe 3+ + ē ↔ Fe 2+؛ نحاس 2+ + ↔ نحاس + ؛ Co 3 + ē ↔ Co 2+؟ أعط أمثلة.

17. كيف يرتبط معيار EMF بالتغير في طاقة جيبس ​​لعملية الأكسدة والاختزال؟

18. قارن قوة أكسدة الأوزون والأكسجين وبيروكسيد الهيدروجين فيما يتعلق بمحلول مائي من يوديد البوتاسيوم. ادعم إجابتك ببيانات مجدولة.

19. ما هي العمليات الكيميائية الكامنة وراء تحييد جذري أنيون الفائق وبيروكسيد الهيدروجين في الجسم؟ اكتب معادلات نصف التفاعلات.

20. أعط أمثلة على عمليات الأكسدة والاختزال في النظم الحية ، مصحوبة بتغيير في حالات الأكسدة لعناصر د.

21. أعط أمثلة على استخدام تفاعلات الأكسدة والاختزال لإزالة السموم.

22. أعط أمثلة على التأثير السام للعوامل المؤكسدة.

23. يوجد في المحلول جزيئات Cr 3+ ، Cr 2 O 7 2- ، I 2 ، I -. تحديد أي منهم يتفاعل تلقائيًا في ظل الظروف القياسية؟

24. أي من الجسيمات المشار إليها هو عامل مؤكسد أقوى في بيئة حمضية ، KMnO 4 أو K 2 Cr 2 O 7؟

25. كيف يمكن تحديد ثابت التفكك لإلكتروليت ضعيف باستخدام طريقة قياس الجهد؟ ارسم مخططًا للدائرة الكيميائية للخلية الجلفانية.

26. هل من الممكن إدخال محلولي RMnO 4 و NaNO 2 في نفس الوقت في الجسم؟

8.10. الاختبارات

1. ما هي جزيئات الهالوجين (المواد البسيطة) التي تظهر ازدواجية الأكسدة والاختزال؟

أ) لا شيء ، كلهم ​​مؤكسدون فقط ؛

ب) كل شيء ما عدا الفلور.

ج) كل شيء ما عدا اليود.

د) جميع الهالوجينات.

2. أي أيون الهاليد لديه أعلى نشاط اختزال؟

أ) و - ؛

ب) C1 - ؛

ج) أنا - ؛

د) ر -.

3. ما الهالوجينات التي تخضع لردود فعل غير متناسبة؟

أ) كل شيء ما عدا الفلور.

ب) كل شيء ما عدا الفلور والكلور والبروم.

ج) كل شيء ما عدا الكلور.

د) لا تشارك أي من الهالوجينات.

4. أنبوبان يحتويان على محاليل KBr و KI. تمت إضافة محلول FeCl 3 إلى كلا الأنبوبين. في هذه الحالة يتأكسد أيون الهاليد لتحرير الهالوجين إذا كانت E o (Fe 3+ / Fe 2+) = 0.77 فولت ؛ E ° (Br 2 / 2Br -) \ u003d 1.06 فولت ؛ E o (I2 / 2I -) \ u003d 0.54 فولت؟

أ) KBr و KI ؛

ب) KI ؛

ج) KVR ؛

د) ليس بأي حال من الأحوال.

5. أقوى عامل اختزال:

6. في أي من التفاعلات التي تشتمل على بيروكسيد الهيدروجين ، سيكون الأكسجين الغازي أحد نواتج التفاعل؟

7. أي من العناصر المقترحة له أعلى قيمة للكهرباء النسبية؟

أ) س ؛

ب) C1 ؛

ج) ن ؛

د) اس.

8. يُظهر الكربون في المركبات العضوية الخصائص التالية:

أ) عامل مؤكسد.

ب) عامل الاختزال.

تفاعلات الأكسدة والاختزال. دور عمليات الأكسدة والاختزال في الجسم. الأكسدة المحتملة. معادلة نرنست.

يرتبط التنفس والتمثيل الغذائي ، والتعفن والتخمير ، والتمثيل الضوئي والنشاط العصبي للكائنات الحية بتفاعلات الأكسدة والاختزال. تكمن عمليات الأكسدة والاختزال وراء احتراق الوقود ، وتآكل المعادن ، والتحليل الكهربائي ، وعلم المعادن ، إلخ. تسمى التفاعلات التي تحدث مع تغير في حالة أكسدة الذرات التي تتكون منها جزيئات التفاعل تفاعلات الأكسدة والاختزال. تستمر عمليتا الأكسدة والاختزال في وقت واحد: إذا تأكسد أحد العناصر المشاركة في التفاعل ، فيجب تقليل الآخر. العامل المؤكسد هو مادة تحتوي على عنصر يقبل الإلكترونات ويقلل من حالة الأكسدة. ينخفض ​​العامل المؤكسد نتيجة التفاعل. لذلك ، في التفاعل 2Fe +3 Cl - 3 + 2K + I - -> I 2 0 + 2Fe +2 Cl 2 - + 2K + Cl -. عامل الاختزال - مادة تحتوي على عنصر يتبرع بالإلكترونات ويزيد من حالة الأكسدة. يتأكسد عامل الاختزال نتيجة التفاعل. العامل المختزل في التفاعل المقترح هو أيون I -. مصدر الطاقة الكهربائية في العنصر هو التفاعل الكيميائي لإزاحة النحاس بالزنك: Zn + Cu 2+ + Cu. يمكن تمثيل عمل أكسدة الزنك ، الذي يساوي فقدان جهد متساوي الضغط ، كمنتج للكهرباء المنقولة وقيمة e. دس: A \ u003d - - dG 0 \ u003d p EF ، حيث p هي شحنة الكاتيون ؛ ه- ح. د. عنصر و F-رقم فاراداي. من ناحية أخرى ، وفقًا لمعادلة درجة حرارة التفاعل. إمكانات الأكسدة والاختزال لها أهمية كبيرة في فسيولوجيا الإنسان والحيوان. تشتمل أنظمة الأكسدة والاختزال على أنظمة في الدم والأنسجة مثل الهيم / الدم والكرومات السيتوكرومية ، والتي تحتوي على حديد ثنائي وثلاثي التكافؤ ؛ حمض الأسكوربيك (فيتامين ج) ، الذي يتأكسد ويختزل ؛ نظام الجلوتاثيون ، السيستين-السيستين من الأحماض السكسينية والفومارية ، إلخ. أهم عملية للأكسدة البيولوجية ، وهي نقل الإلكترونات والبروتونات من الركيزة المؤكسدة إلى الأكسجين ، والتي تتم في الأنسجة باستخدام سلسلة محددة بدقة من الإنزيمات الحاملة الوسيطة ، هي أيضًا سلسلة من عمليات الأكسدة والاختزال. يتوافق كل رابط في هذه السلسلة مع نظام أو آخر من أنظمة الأكسدة والاختزال ، والذي يتميز باحتمالية معينة من الأكسدة والاختزال.

تحديد اتجاه تفاعلات الأكسدة والاختزال بالقيم القياسية للطاقة الحرة لتكوين الكواشف وقيم إمكانات الأكسدة والاختزال.

تصاحب عمليات الحياة المختلفة حدوث عمليات كهروكيميائية في الجسم تلعب دورًا مهمًا في عملية التمثيل الغذائي. يمكن تقسيم التحولات الكهروكيميائية في الجسم إلى مجموعتين رئيسيتين: العمليات المرتبطة بنقل الإلكترونات وحدوث جهود الأكسدة والاختزال. العمليات المرتبطة بنقل الأيونات (دون تغيير رسومها) وتكوين الإمكانات الكهروضوئية. نتيجة لهذه العمليات ، تنشأ اختلافات محتملة بين طبقات الأنسجة المختلفة في حالات فسيولوجية مختلفة. ترتبط بكثافة مختلفة من عمليات الكيمياء الحيوية الأكسدة والاختزال. وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، إمكانات التمثيل الضوئي التي تنشأ بين المناطق المضيئة وغير المضاءة من الورقة ، وتتضح أن المنطقة المضيئة مشحونة بشكل إيجابي فيما يتعلق بالمنطقة غير المضاءة. يمكن تقسيم عمليات الأكسدة والاختزال للمجموعة الأولى في الجسم إلى ثلاثة أنواع: 1. النقل المباشر للإلكترونات بين المواد دون مشاركة ذرات الأكسجين والهيدروجين ، على سبيل المثال ، نقل الإلكترون في السيتوكروم: السيتوكروم (Fe 3+) + e - > السيتوكروم (Re 2+) ونقل الإلكترون في إنزيم أوكسيديز السيتوكروم: أوكسيديز السيتوكروم (Cu 2+) + e -> أوكسيديز السيتوكروم (Cu 1+). 2. مؤكسد ، يرتبط بمشاركة ذرات الأكسجين وإنزيمات أوكسيديز ، على سبيل المثال ، أكسدة مجموعة الألدهيد من الركيزة إلى حمض واحد: RСОН + O ó RСООН. 3. المعتمد على الرقم الهيدروجيني ، الذي يحدث في وجود إنزيمات ديهيدروجينيز (E) والإنزيمات المساعدة (Co) ، والتي تشكل معقدًا من الإنزيم المساعد الإنزيم المنشط (E-Co-5) ، والذي يربط الإلكترونات وكاتيونات الهيدروجين من الركيزة ويسبب تأكسدها.إن الإنزيمات المساعدة هي نيكوتيناميد - أدينين - نيوكليوتيد (NAD +) ، والتي تربط إلكترونين وبروتون واحد: S-2H - 2e + NAD * ó S + NADH + H + ، فلافين - أدينين ثنائي النوكليوتيد (FAD) ، الذي يربط اثنين إلكترونات وبروتونان: S - 2H - 2e + FAD óS + FADH 2 ، و ubiquinone أو coenzyme Q (CoO) ، والذي يربط أيضًا إلكترونين وبروتونين: S-2H - 2e + KoQ ó S + KoQH 2.

66. قياس الأكسدة ، قياس اليود ، قياس البرمنجنات. التطبيق في الطب.

اعتمادًا على أجهزة المعايرة المستخدمة ، هناك عدة أنواع من معايرة الأكسدة والاختزال: قياس درجة الحرارة ، وقياس اليود ، ومقياس ثنائي اللون ، وغيرها. تعتمد معايرة قياس البرمنجان على تفاعل المحلول القياسي لبرمنجنات البوتاسيوم مع محلول عامل الاختزال. يمكن إجراء الأكسدة ببرمنجنات البوتاسيوم في الوسائط الحمضية والقلوية والمحايدة ، وتختلف منتجات تقليل KMnO في الوسائط المختلفة. يوصى بإجراء معايرة برمنغومترية في بيئة حمضية. أولاً ، نتيجة للتفاعل ، تتشكل أيونات Mn 2+ عديمة اللون ، وقطرة واحدة زائدة من معاير KMnO 4 ستلون المحلول المعاير باللون الوردي. عندما تتأكسد في وسط محايد أو قلوي ، تتشكل رواسب بنية داكنة ، أو أيونات MnO 2-4 خضراء داكنة ، مما يجعل من الصعب تثبيت نقطة التكافؤ. ثانيًا ، تكون القدرة المؤكسدة لبرمنجنات البوتاسيوم في بيئة حمضية أكبر بكثير (E ° MnO 4 / Mn 2+ \ u003d + 1.507v) عنها في بيئة قلوية ومحايدة. تبلغ احتمالية الأكسدة القياسية للزوج E) / 2G 0.54 فولت. لذلك ، فإن المواد التي تقل إمكانية الأكسدة فيها عن هذه القيمة ستؤدي إلى اختزال العوامل. وبالتالي ، سوف يوجهون التفاعل من اليسار إلى اليمين ، "يمتص" اليود. تشتمل هذه المواد ، على سبيل المثال ، على Na 2 83O3 ، وكلوريد القصدير (II) ، وما إلى ذلك. المواد التي يكون احتمال الأكسدة فيها أعلى من 0.54 فولت ستكون عوامل مؤكسدة فيما يتعلق بالأيون وستوجه التفاعل نحو إطلاق اليود الحر: 2I + 2e \ u003d أنا 2. يتم تحديد كمية اليود الحر المنطلق بمعايرة محاليله من ثيوسلفات الصوديوم 2 S 2 O 3: I + 2e -> 2I - يمتص ثيوسلفيت الصوديوم اليود الحر ، مما يؤدي إلى تحويل توازن التفاعل إلى اليمين. لكي ينتقل التفاعل من اليسار إلى اليمين ، يلزم وجود فائض من اليود الحر. عادة ما يتم إجراء معايرة الظهر. إلى العامل المختزل ، الذي يتم تحديده ، أضف على الفور فائضًا من محلول اليود المعاير. يتفاعل جزء منه مع عامل الاختزال ، ويتم تحديد الباقي بالمعايرة بمحلول ثيوسلفات الصوديوم.

67. الكم - النموذج الميكانيكي للذرة.

تعتمد ميكانيكا الكم (أو الموجة) على حقيقة أن أي جسيمات مادية لها خصائص موجية في نفس الوقت. تم التنبؤ بهذا لأول مرة بواسطة L. de Broglie ، الذي أظهر في عام 1924 نظريًا أن الجسيم بكتلة m والسرعة v يمكن أن يرتبط بحركة الموجة ، حيث يتم تحديد طول الموجة X بالتعبير: L \ u003d h / m v ، حيث ح (ثابت بلانك) = 6.6256-10-27 erg-s = 6.6256-10 34 J-s. سرعان ما تم تأكيد هذا الافتراض من خلال ظاهرة حيود الإلكترون والتداخل بين حزمتين من الإلكترونات. تعد الطبيعة المزدوجة للجسيمات الأولية (ثنائية الموجة الجسيمية) مظهرًا خاصًا للخاصية العامة للمادة ، ولكن يجب توقعها فقط للأجسام الدقيقة. يتم التعبير عن الخصائص الموجية للجسيمات الدقيقة في التطبيق المحدود عليها لمثل هذه المفاهيم التي تميز الجسيمات الكبيرة في الميكانيكا الكلاسيكية مثل الإحداثيات (x ، y ، z) والزخم (p = m v). ​​بالنسبة للجسيمات الدقيقة ، هناك دائمًا شكوك في الإحداثيات والزخم ، المرتبطان بعلاقة Heisenberg: d x d p x> = h ، حيث d x هو عدم اليقين في الموضع ، و d p x هو عدم اليقين من الزخم. وفقًا لمبدأ عدم اليقين ، لا يمكن وصف حركة الجسيم الدقيق بمسار معين ومن المستحيل تمثيل حركة إلكترون في ذرة في شكل حركة على طول مدار دائري أو إهليلجي معين ، كما تم قبوله في نموذج بوهر. يمكن إعطاء وصف لحركة الإلكترون بمساعدة موجات دي برولي. يتم وصف الموجة المقابلة للجسيمات الدقيقة بواسطة دالة الموجة y (x ، y ، ز).ليس هو نفسه الذي له معنى فيزيائي ؛ دالة الموجة ، ولكن فقط حاصل ضرب مربع معاملها والحجم الأولي | у | 2 -dу ، يساوي احتمال العثور على إلكترون في حجم أولي dv = dx -dу-dz. معادلة شرودنجر الموجية هي نموذج رياضي للذرة. إنه يعكس وحدة الخصائص الجسيمية والموجة للإلكترون. دون الخوض في تحليل معادلة شرودنغر.

68. السحابة الإلكترونية المدارية.

فكرة الإلكترون كنقطة مادية لا تتوافق مع طبيعته الفيزيائية الحقيقية. لذلك ، فمن الأصح اعتباره تمثيلًا تخطيطيًا لإلكترون "ملطخ" على كامل حجم الذرة في شكل ما يسمى سحابة الإلكترون:كلما كانت النقاط أكثر كثافة في مكان أو آخر ، زادت كثافة سحابة الإلكترون هنا. بعبارات أخرى، كثافة السحابة الإلكترونية تتناسب مع مربع دالة الموجة. هتعتمد طاقة الإلكترون في الذرة على رقم الكم الأساسي ص.في ذرة الهيدروجين ، يتم تحديد طاقة الإلكترون تمامًا من خلال القيمة ص.ومع ذلك ، في العديد من ذرات الإلكترون ، تعتمد طاقة الإلكترون أيضًا على قيمة عدد الكم المداري. لذلك ، عادةً ما تسمى حالات الإلكترون ، التي تتميز بقيم مختلفة ، مستويات الطاقة الفرعية للإلكترون في الذرة. وفقًا لهذه الرموز ، يتحدثون عن s - المستوى الفرعي ، المستوى الفرعي p ، وما إلى ذلك. - الإلكترونات د - الإلكترونات و - الإلكترونات. لقيمة معينة من عدد الكم الرئيسي صتحتوي الإلكترونات s على أقل طاقة ، ثم p- ، d - و f الإلكترونات. حالة الإلكترون في الذرة التي تتوافق مع قيم معينة صو l ، على النحو التالي: أولاً ، يشير الرقم إلى قيمة الرقم الكمي الرئيسي ، ثم يشير الحرف إلى رقم الكم المداري. وبالتالي ، يشير التعيين 2p إلى إلكترون من أجله ص= 2 و l = 1 ، التعيين ثلاثي الأبعاد - للإلكترون ن = 3 و l == 2. ليس للسحابة الإلكترونية حدود محددة بشكل حاد في الفضاء. لذلك فإن مفهوم حجمها وشكلها يحتاج إلى توضيح.

69. توصيف الحالة الكهربائية للإلكترون بواسطة نظام من الأرقام الكمومية: الأرقام الكمومية الرئيسية ، المدارية ، المغناطيسية ، والأرقام الكمومية المغزلية.

في نموذج ذرة أحادي البعد ، يمكن أن تأخذ طاقة الإلكترون قيمًا معينة فقط ، وبعبارة أخرى ، محددة.طاقة الإلكترون في ذرة حقيقية هي أيضًا كمية كمية. يتم تحديد حالات الطاقة المحتملة للإلكترون في الذرة من خلال قيمة الرقم الكمي الرئيسي فالتي يمكن أن تأخذ قيم صحيحة موجبة: 1 ، 2 ، 3 ... إلخ. الإلكترون لديه أقل طاقة عند ن =واحد؛ مع زيادة ص.تزداد طاقة الإلكترون. لذلك ، فإن حالة الإلكترون ، التي تتميز بقيمة معينة لعدد الكم الرئيسي ، تسمى عادةً مستوى طاقة الإلكترون في الذرة: عند n = 1 ، يكون الإلكترون عند مستوى الطاقة الأول ، عند n = 2 في الثانية ، وما إلى ذلك. الرقم الكمي الرئيسي يحدد و حجم السحابة الإلكترونية.من أجل زيادة حجم السحابة الإلكترونية ، من الضروري نقل جزء منها إلى مسافة أكبر من النواة. لا يمكن أن يكون شكل السحابة الإلكترونية عشوائيًا أيضًا. يتم تحديده بواسطة رقم الكم المداري (يسمى أيضًا رقم الكم الجانبي أو السمتي) ، والذي يمكن أن يأخذ قيمًا صحيحة من 0 إلى (ص- 1) أين صهو رقم الكم الرئيسي. معان مختلفة صيتوافق مع عدد مختلف من القيم الممكنة. وبالتالي ، بالنسبة لـ i = 1 ، يمكن تحقيق قيمة واحدة فقط ؛ رقم الكم المداري - صفر (/ = 0) ، في ن = 2 لتريمكن أن تكون مساوية لـ 0 أو 1 ، لأن i = 3 تكون القيم / تساوي 0 و 1 و 2 ممكنة ؛ بشكل عام ، بالنظر إلى قيمة العدد الكمي الرئيسي صتطابق صالقيم المحتملة المختلفة لعدد الكم المداري. يترتب على معادلة شرودنغر أن اتجاه سحابة الإلكترون في الفضاء لا يمكن أن يكون تعسفيًا: يتم تحديده من خلال قيمة الثالث ، ما يسمى برقم الكم المغناطيسي ، إلخ. يمكن أن يأخذ الرقم الكمي المغناطيسي أي قيم صحيحة ، موجبة وسالبة ، تتراوح من + L إلى - L. وبالتالي ، بالنسبة للقيم المختلفة ، يختلف عدد القيم الممكنة m. لذلك ، بالنسبة للإلكترونات s (l = 0) ، يمكن فقط استخدام قيمة واحدة لـ m (m - 0) ؛ بالنسبة للإلكترونات p (L = 1) يمكن استخدام ثلاث قيم مختلفة ر صإلى جانب الأعداد الكمومية ن ، أناو m ، يتميز الإلكترون بكمية كمية أخرى لا علاقة لها بـ. عن طريق حركة إلكترون حول النواة ، ولكن عن طريق تحديد حالتها الخاصة. هذه الكمية تسمى عدد الكم المغزلي أو ببساطة تدور ؛ عادةً ما يُرمز إلى السبين بالحرف S. يمكن أن يكون للف الإلكترون قيمتان فقط. وهكذا ، كما في حالة الأرقام الكمومية الأخرى ، تختلف القيم المحتملة لعدد الكم المغزلي بمقدار واحد.

63. تفاعلات الأكسدة والاختزال. دور عمليات الأكسدة والاختزال في الجسم. الأكسدة المحتملة. معادلة نرنست.

يرتبط التنفس والتمثيل الغذائي ، والتعفن والتخمير ، والتمثيل الضوئي والنشاط العصبي للكائنات الحية بتفاعلات الأكسدة والاختزال. تكمن عمليات الأكسدة والاختزال وراء احتراق الوقود ، وتآكل المعادن ، والتحليل الكهربائي ، وعلم المعادن ، إلخ. تسمى التفاعلات التي تحدث مع تغير في حالة أكسدة الذرات التي تتكون منها جزيئات التفاعل تفاعلات الأكسدة والاختزال. تستمر عمليتا الأكسدة والاختزال في وقت واحد: إذا تأكسد أحد العناصر المشاركة في التفاعل ، فيجب تقليل الآخر. العامل المؤكسد هو مادة تحتوي على عنصر يقبل الإلكترونات ويقلل من حالة الأكسدة. ينخفض ​​العامل المؤكسد نتيجة التفاعل. لذلك ، في التفاعل 2Fe +3 Cl - 3 + 2K + I - -> I 2 0 + 2Fe +2 Cl 2 - + 2K + Cl -. عامل الاختزال - مادة تحتوي على عنصر يتبرع بالإلكترونات ويزيد من حالة الأكسدة. يتأكسد عامل الاختزال نتيجة التفاعل. العامل المختزل في التفاعل المقترح هو أيون I -. مصدر الطاقة الكهربائية في العنصر هو التفاعل الكيميائي لإزاحة النحاس بالزنك: Zn + Cu 2+ + Cu. يمكن تمثيل عمل أكسدة الزنك ، الذي يساوي فقدان جهد متساوي الضغط ، كمنتج للكهرباء المنقولة وقيمة e. دس: A \ u003d - - dG 0 \ u003d p EF ، حيث p هي شحنة الكاتيون ؛ ه- ح. د. عنصر و F- رقم فاراداي. من ناحية أخرى ، وفقًا لمعادلة درجة حرارة التفاعل. إمكانات الأكسدة والاختزال لها أهمية كبيرة في فسيولوجيا الإنسان والحيوان. تشتمل أنظمة الأكسدة والاختزال على أنظمة في الدم والأنسجة مثل الهيم / الدم والكرومات السيتوكرومية ، والتي تحتوي على حديد ثنائي وثلاثي التكافؤ ؛ حمض الأسكوربيك (فيتامين ج) ، الذي يتأكسد ويختزل ؛ نظام الجلوتاثيون ، السيستين-السيستين من الأحماض السكسينية والفومارية ، إلخ. أهم عملية للأكسدة البيولوجية ، وهي نقل الإلكترونات والبروتونات من الركيزة المؤكسدة إلى الأكسجين ، والتي تتم في الأنسجة باستخدام سلسلة محددة بدقة من الإنزيمات الحاملة الوسيطة ، هي أيضًا سلسلة من عمليات الأكسدة والاختزال. يتوافق كل رابط في هذه السلسلة مع نظام أو آخر من أنظمة الأكسدة والاختزال ، والذي يتميز باحتمالية معينة من الأكسدة والاختزال.

65. تحديد اتجاه تفاعلات الأكسدة والاختزال بالقيم القياسية للطاقة الحرة لتكوين الكواشف وقيم إمكانات الأكسدة والاختزال.

تصاحب عمليات الحياة المختلفة حدوث عمليات كهروكيميائية في الجسم تلعب دورًا مهمًا في عملية التمثيل الغذائي. يمكن تقسيم التحولات الكهروكيميائية في الجسم إلى مجموعتين رئيسيتين: العمليات المرتبطة بنقل الإلكترونات وحدوث جهود الأكسدة والاختزال. العمليات المرتبطة بنقل الأيونات (دون تغيير رسومها) وتكوين الإمكانات الكهروضوئية. نتيجة لهذه العمليات ، تنشأ اختلافات محتملة بين طبقات الأنسجة المختلفة في حالات فسيولوجية مختلفة. ترتبط بكثافة مختلفة من عمليات الكيمياء الحيوية الأكسدة والاختزال. وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، إمكانات التمثيل الضوئي التي تنشأ بين المناطق المضيئة وغير المضاءة من الورقة ، وتتضح أن المنطقة المضيئة مشحونة بشكل إيجابي فيما يتعلق بالمنطقة غير المضاءة. يمكن تقسيم عمليات الأكسدة والاختزال للمجموعة الأولى في الجسم إلى ثلاثة أنواع: 1. النقل المباشر للإلكترونات بين المواد دون مشاركة ذرات الأكسجين والهيدروجين ، على سبيل المثال ، نقل الإلكترون في السيتوكروم: السيتوكروم (Fe 3+) + e - > السيتوكروم (Re 2+) ونقل الإلكترون في إنزيم أوكسيديز السيتوكروم: أوكسيديز السيتوكروم (Cu 2+) + e -> أوكسيديز السيتوكروم (Cu 1+). 2. مؤكسد ، يرتبط بمشاركة ذرات الأكسجين وإنزيمات أوكسيديز ، على سبيل المثال ، أكسدة مجموعة الألدهيد من الركيزة إلى حمض واحد: RСОН + O  RСООН. 3. المعتمد على الرقم الهيدروجيني ، الذي يحدث في وجود إنزيمات ديهيدروجينيز (E) وأنزيمات الإنزيمات المساعدة (Co) ، والتي تشكل مركب ركيزة إنزيم منشط (E-Co-5) ، يربط الإلكترونات وكاتيونات الهيدروجين من الركيزة ويسبب الأكسدة.إنزيمات الإنزيمات المساعدة هي نيكوتيناميد - أدينين - نيوكليوتيد (NAD +) ، والتي تربط إلكترونين وبروتون واحد: S-2H - 2e + NAD *  S + NADH + H + ، فلافين - أدينين ثنائي النوكليوتيد (FAD) ، والذي يربط اثنين إلكترونات وبروتونان: S - 2H - 2e + FAD S + FADH 2 ، و ubiquinone أو coenzyme Q (CoO) ، والذي يربط أيضًا إلكترونين وبروتونين: S-2H - 2e + KoQ  S + KoQH 2.

ترتبط العديد من العمليات المدمرة في حياتنا بالأكسدة ، أي أنها تحدث بمشاركة الأكسجين. ومع ذلك ، فإن التفاعلات التأكسدية ضرورية ببساطة لعمل الجسم بشكل طبيعي. أنها تؤثر على إنتاج الطاقة ، والتعافي ، وعمليات الاستتباب والوظائف الحيوية الأخرى. الشيء الرئيسي هنا هو الحفاظ على التوازن وعدم السماح بعبور الحدود عندما تصبح الأكسدة عدونا.

ترتبط العمليات التي تحدث في جسم الإنسان دائمًا بتفاعل الأكسدة. في هذه الحالة ، تتحلل (تتأكسد) المواد المعقدة إلى مواد أبسط ويتم إطلاق الطاقة اللازمة للحياة.

ومع ذلك ، يمكن أن يكون لنتائج هذه العمليات المؤكسدة نتيجتان: إيجابية وسلبية.

نتائج التفاعلات المؤكسدة

التوازن بين عمليات الأكسدة ومضادات الأكسدة هو مفتاح طول العمر

يعتبر التوازن بين عمليات الأكسدة ومضادات الأكسدة شرطًا ضروريًا لسير العمل الطبيعي لجميع أجهزة الجسم ولصحة الإنسان. يمكن أن يكون تحول هذه الظاهرة في اتجاه أو آخر هو علم الأمراض ورد الفعل التكيفي.

إذا كان هناك المزيد من عمليات الأكسدة ، فإن أجسامنا ستواجه صعوبة في ذلك. يتسبب عدد كبير من الجذور الحرة (التي تتشكل أثناء عملية الأكسدة) في الإجهاد التأكسدي الذي يؤثر على الخلايا السليمة في الجسم.

هذا يمكن أن يؤدي إلى تطور الأورام الخبيثة والشيخوخة المبكرة والأمراض الخطيرة. تدخل فيروسات مختلفة الجسم بشكل أكثر نشاطًا ، حيث إنه غير محمي ، ونصبح أكثر عرضة للإصابة بالأمراض المعدية.

عندما يضعف الجسم ، تبدأ الأشعة فوق البنفسجية الضارة في عملية الأكسدة ، مما يتسبب في أضرار لا يمكن إصلاحها لكل من الجلد والجسم ككل. هذا يؤثر على جهاز المناعة والحمض النووي.

عوامل اختلال عمليات الأكسدة:

• إشعاعات أيونية.
• مواد كيميائية.
• البكتيريا والفيروسات.
• الكحول والتدخين.
• التلوث البيئي.
• التغذية الخاطئة.

أحد الحلول هو استعادة التوازن بين عمليات الأكسدة ومضادات الأكسدة أو الحفاظ عليه في الوقت المناسب. هذا ممكن من خلال تنظيم عمليات الأكسدة بمساعدة النظام الغذائي والتحسين النوعي لأسلوب الحياة.

يجب أن يتذكر سكان المدن الكبيرة هذا بشكل خاص ، حيث تدمر غازات العادم وسوء التغذية نظام مضادات الأكسدة في الجسم. تتراكم المواد الضارة تدريجيًا داخل الإنسان ، مما يؤدي إلى الإجهاد التأكسدي ويسبب أمراضًا مختلفة.

مضادات الأكسدة - دفاع كامل عن الجسم

اليوم ، أكثر من 3000 من مضادات الأكسدة المختلفة معروفة. عادة ما يتم تقسيمهم إلى 4 مجموعات:

1. نبات بيوفلافونويدس. إنها بمثابة فخ: تلتقط الجذور الحرة والسموم وتزيلها من الجسم. يمكن أن تساعد في تقليل مخاطر الإصابة بأمراض القلب والسرطان. المصدر: الكاتشين الموجود في الشاي الأخضر والنبيذ الأحمر والحمضيات.
2. فيتامينات. تمتص الطاقة الزائدة من الجذور الحرة العدوانية ، كما أنها توقف أو تبطئ من تطور تفاعل متسلسل. هناك نوعان: قابل للذوبان في الدهون (حماية الأنسجة الدهنية) وقابل للذوبان في الماء (حماية العضلات والأوعية الدموية). على سبيل المثال ، فيتامينات أ ، هـ ، ج ، بيتا كاروتين.
3. المعادن التي لا يستطيع الإنسان إنتاجها بمفرده. يحافظ على المستويات الطبيعية للفيتامينات في الجسم ويقي من الالتهابات. مثال: السيلينيوم والمنغنيز والكالسيوم والزنك.
4. الانزيمات. تعمل كمحفزات ، وتطهير وتسريع عملية إزالة الجذور الحرة. مثال: الإنزيم المساعد Q10.

اعتمادًا على الأصل ، يمكن تمييز نوعين من مضادات الأكسدة:

1. طبيعي (موجود في الطعام ويمتصه الجسم بشكل أفضل).
2. اصطناعي (مستحضرات تنتجها صناعة الأدوية).

أغنى مصدر لمضادات الأكسدة هو الأطعمة النباتية. بالمناسبة ، القشر والبذور والجذور هي الأغنى في هذه العناصر القيمة. يقترح بعض العلماء أن مضادات الأكسدة الأكثر فاعلية هي البيوفلافونويدس ، والتي توجد في جلود النباتات ذات الألوان الزاهية ، مثل العنب ، والبنجر ، والتوت ، والباذنجان ، والملفوف الأرجواني.

المصادر الرئيسية لأقوى مضادات الأكسدة هي:

• البرتقال والمشمش والبابايا والبطيخ واليوسفي والنكتارين والكيوي والمانجو والمكسرات ؛
• الجزر والخردل وبذور عباد الشمس واليقطين والسبانخ.
• البروكلي والبنجر والذرة والطماطم والهليون والسبانخ.
• التونة والدواجن ولحم البقر والمحار وخبز الحبوب ومنتجات الألبان ؛
• اللحوم الحمراء والمحار والفاصوليا والسمك الأحمر.

التوازن بين عمليات مضادات الأكسدة والأكسدة هو الوقاية التي لا غنى عنها للعديد من الأمراض الخطيرة. إطالة فترة شبابك ومزاجك الجيد مع تناول مضادات الأكسدة بانتظام!