ამ სტატიაში განვიხილავთ ჟანგვის ფენომენს. ეს არის მრავალკომპონენტიანი კონცეფცია, რომელიც ჩნდება მეცნიერების სხვადასხვა დარგში, როგორიცაა ბიოლოგია და ქიმია. ჩვენ ასევე გავეცნობით ამ პროცესის მრავალფეროვნებას და მის არსს.
შესავალი
ძირითადი და ორიგინალური თვალსაზრისით, დაჟანგვა არის ქიმიური ხასიათის პროცესი, რომელსაც თან ახლავს მასში განხორციელებული ნივთიერების ატომური დაჟანგვის ხარისხის მატება. ეს ფენომენი წარმოიქმნება ელექტრონების ერთი ატომიდან (რედუქტორული და დონორი) მეორეზე (მიმღები და ოქსიდიზატორი) გადაცემის გამო.
ეს ტერმინოლოგიური ერთეული ქიმიის მიმოქცევაში XIX საუკუნის დასაწყისში შევიდა და აკადემიკოს ვ.მ. სევერგინი შექმნას აღნიშვნა, რომელიც მიუთითებს ნივთიერებების ურთიერთქმედების ჟანგბადთან ატმოსფერული ჰაერიდან.
ზოგიერთ შემთხვევაში, მოლეკულის დაჟანგვას თან ახლავს ნივთიერების სტრუქტურაში არასტაბილურობის შექმნა და იწვევს მის დაშლას უფრო დიდი სტაბილურობისა და მცირე ზომის მოლეკულებად. ფაქტია, რომ ეს პროცესი შეიძლება განმეორდეს დაფქვის რამდენიმე სხვადასხვა დონეზე. ანუ, წარმოქმნილ პატარა ნაწილაკსაც შეუძლიააქვთ დაჟანგვის უფრო მაღალი ხარისხი, ვიდრე ატომური ნაწილაკები, რომლებიც ორიგინალური იყო იმავე ნივთიერებაში, მაგრამ უფრო დიდი და სტაბილური.
ქიმიაში არსებობს ჟანგვის ყველაზე დაბალი და უმაღლესი ხარისხის კონცეფცია. ეს საშუალებას გვაძლევს დავახარისხოთ ატომები ამ თვისების გამოვლენის უნარის მიხედვით. უმაღლესი ჟანგვის მდგომარეობა შეესაბამება იმ ჯგუფის რაოდენობას, რომელშიც ელემენტი მდებარეობს. ყველაზე დაბალი ხარისხი, როგორც წესი, განისაზღვრება ლუწი და კენტი რიცხვის შესაბამისობით: უმაღლესი 8=ყველაზე დაბალი 2, უმაღლესი 7=ყველაზე დაბალი 1.
წვა
წვა არის დაჟანგვის პროცესი. ატმოსფერულ ჰაერში (ისევე როგორც სუფთა ჟანგბადის გარემოში) მათი დაჟანგვა შესაძლებელია წვის სახით. სხვადასხვა ნივთიერებები შეიძლება იყოს მაგალითი: ლითონებისა და არალითონების ნივთიერებების უმარტივესი ელემენტები, არაორგანული და ორგანული ნაერთები. თუმცა, პრაქტიკულად ყველაზე მნიშვნელოვანი არის აალებადი ნივთიერება (საწვავი), რომელთა შორისაა ნავთობის, გაზების, ქვანახშირის, ტორფის და ა.შ ბუნებრივი მარაგი. ყველაზე ხშირად ისინი წარმოიქმნება ნახშირწყალბადების რთული ნარევიდან ჟანგბადის, გოგირდის მცირე ნაწილით. აზოტის შემცველი ორგანული ნაერთები, ისევე როგორც სხვა ელემენტების კვალი.
ბიოლოგიური დაჟანგვა
ბიოლოგიაში, დაჟანგვის რეაქციები არის პროცესები, რომლებიც ერთად გადადიან რეაქციაში მონაწილე ატომების დაჟანგვის მდგომარეობის ცვლილებამდე და ეს ხდება ურთიერთქმედების კომპონენტებს შორის ელექტრონული განაწილების გამო.
პირველი ვარაუდი არის ის, რომ ყველა ცოცხალ ორგანიზმში ყველაზე რთული ქიმ. რეაქცია, წამოაყენეს მეთვრამეტესაუკუნეში. პრობლემა ფრანგმა ქიმიკოსმა ა.ლავუაზიემ შეისწავლა. მან ყურადღება გაამახვილა იმ ფაქტზე, რომ ბიოლოგიაში წვის და დაჟანგვის მიმდინარეობა ერთმანეთის მსგავსია.
მეცნიერებმა შეისწავლეს ჟანგბადის გზა, რომელიც შეიწოვება ცოცხალი არსების მიერ სუნთქვის გამო. მათ განაცხადეს, რომ ეს ჟანგვის პროცესები მსგავსი პროცესებია, რომლებიც სხვადასხვა სიჩქარით მიმდინარეობს. მან ყურადღება გაამახვილა დაშლის პროცესზე, რომელიც, როგორც გაირკვა, ეფუძნება ჟანგბადის მოლეკულის (დამჟანგვის აგენტის) ურთიერთქმედების ფენომენს ორგანულ ნივთიერებასთან, რომელიც მოიცავს ნახშირბადის და/ან წყალბადის ატომებს. დაშლის შედეგად ხდება მატერიის აბსოლუტური ტრანსფორმაცია.
პროცესის მომენტები იყო, რომლებიც მეცნიერებმა ბოლომდე ვერ გაიგეს, მათ შორის კითხვები:
- რა მიზეზით ხდება დაჟანგვა სხეულის დაბალი ტემპერატურის პირობებში, მიუხედავად მისი არსებობისა სხეულის გარეთ, მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე.
- რა მიზეზით, ჟანგვის რეაქციები არის ფენომენი, რომელსაც არ ახლავს ცეცხლის გათავისუფლება, ისევე როგორც გამოთავისუფლებული ენერგიის უზარმაზარი გამოყოფა.
- როგორ ხდება ორგანიზმში საკვები ნივთიერებების დიაპაზონის "დაწვა", თუ ის 80% (დაახლოებით) შედგება სითხისგან - წყლისგან H2O.
ბიოლოგიური დაჟანგვის სახეები
გარემო პირობების მიხედვით, რომელშიც ხდება დაჟანგვა, იგი იყოფა ორ ტიპად. სოკოების და მიკროორგანიზმების უმეტესობა ენერგეტიკულ რესურსებს ანაერობული პროცესის საშუალებით საკვები ნივთიერებების გარდაქმნით იღებს. ეს რეაქციახდება მოლეკულური ჟანგბადის წვდომის გარეშე და მას ასევე გლიკოლიზს უწოდებენ.
ნუტრიენტების გარდაქმნის უფრო რთული გზაა ბიოლოგიური დაჟანგვის ან ქსოვილის სუნთქვის აერობული ფორმა. ჟანგბადის ნაკლებობა იწვევს უჯრედების დაჟანგვას ენერგიის მისაღებად და ისინი იღუპებიან.
ენერგიის მიღება ცოცხალი ორგანიზმის მიერ
ბიოლოგიაში დაჟანგვა მრავალკომპონენტიანი მოვლენაა:
- გლიკოლიზი არის ჰეტეროტროფული ორგანიზმების საწყისი ეტაპი, რომლის დროსაც მონოსაქარიდები იშლება ჟანგბადის გარეშე და ის წინ უსწრებს უჯრედული სუნთქვის პროცესის დაწყებას.
- პირუვატის დაჟანგვა - პირუვინის მჟავების გარდაქმნა აცეტილკოენზიმად. ეს რეაქციები შესაძლებელია მხოლოდ პირუვატდეჰიდროგენაზას ფერმენტის კომპლექსების მონაწილეობით.
- ბეტა-ცხიმოვანი მჟავების დაშლის პროცესი პირუვატის დაჟანგვის პარალელურად ჩატარებული მოვლენაა, რომლის მიზანია თითოეული ცხიმოვანი მჟავის აცეტილკოენზიმად გადამუშავება. გარდა ამისა, ეს ნივთიერება მიეწოდება ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლს.
- კრებსის ციკლი - აცეტილკოენზიმის ლიმონმჟავებად გარდაქმნა და შემდგომი ტრანსფორმაციის შემდგომი ზემოქმედება (დეჰიდროგენაციის, დეკარბოქსილაციის და რეგენერაციის ფენომენები).
- ოქსიდაციური ფოსფორილირება არის ტრანსფორმაციის ბოლო საფეხური, რომლის დროსაც ევკარიოტული ორგანიზმი გარდაქმნის ადენოზინ დიფოსფატს ადენოზინტრიფოსფორულ მჟავებად.
გამოდის, რომ დაჟანგვა არის პროცესი, რომელიც მოიცავს:
- ფენომენიწყალბადის მოცილება სუბსტრატიდან, რომელიც განიცდის დაჟანგვას (დეჰიდროგენაციას);
- სუბსტრატის ელექტრონის უკუცემის ფენომენი;
- ჟანგბადის მოლეკულის სუბსტრატში დამატების ფენომენი.
რეაქცია მეტალებზე
მეტალის დაჟანგვა არის რეაქცია, რომლის დროსაც ლითონებისა და O2 ჯგუფის ელემენტის ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება ოქსიდები (ოქსიდები).
ფართო გაგებით, რეაქცია, რომლის დროსაც ატომი კარგავს ელექტრონს და ქმნის სხვადასხვა ნაერთებს, მაგალითად, ქლორიდების, სულფიდების და ა. სახელმწიფო (მადნის სახით). სწორედ ამ მიზეზით, ჟანგვის პროცესი წარმოდგენილია როგორც ნაერთის სხვადასხვა კომპონენტის შემცირების რეაქცია. ლითონებისა და მათი შენადნობების პრაქტიკულად გამოყენებული ნივთიერებები გარემოსთან ურთიერთობისას თანდათან იჟანგება - კოროზიას განიცდის. ლითონის დაჟანგვის პროცესები ხდება თერმოდინამიკური და კინეტიკური ფაქტორების გამო.
ვალენტობა და დაჟანგვა
ჟანგვის მდგომარეობა არის ვალენტობა. თუმცა, მათ შორის არის გარკვეული განსხვავება. ფაქტია, რომ ვალენტობა ქიმ. ელემენტი ადამიანი განსაზღვრავს ატომის უნარს დაამყაროს გარკვეული რაოდენობის ქიმიური ბმები სხვა ტიპის ატომებთან. ეს გამოწვეულია სხვადასხვა ტიპის ატომების არსებობით, შესაბამისად, ურთიერთობის შექმნის განსხვავებული უნარით. თუმცა, ვალენტობა შეიძლება იყოს მხოლოდ კოვალენტურ ნაერთში და იქმნება ატომებს შორის საერთო ელექტრონული წყვილის შექმნის გამო. ხარისხიდაჟანგვა, ვალენტობისგან განსხვავებით, არის პირობითი მუხტის ხარისხი, რომელსაც აქვს ნივთიერების ატომს. ეს შეიძლება იყოს დადებითი "+", ნულოვანი "0" და უარყოფითი "-". ასევე, დაჟანგვის მდგომარეობა ვარაუდობს, რომ ნივთიერებაში არსებული ყველა ბმა იონურია.
რეაქცია წყალზე
ორ მილიარდ წელზე მეტი ხნის წინ მცენარეულმა ორგანიზმებმა გადადგნენ ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაბიჯი ევოლუციის დასაწყისისკენ. დაიწყო ფოტოსინთეზის პროცესის ფორმირება. თუმცა, თავდაპირველად მხოლოდ წყალბადის სულფიდის ტიპის შემცირებული ნივთიერებები ექვემდებარებოდა ფოტოჟანგვას, რომლებიც დედამიწაზე იყო ძალიან მცირე ზომებში. წყლის დაჟანგვა არის პროცესი, რომელმაც ატმოსფეროში მოლეკულური ჟანგბადის მნიშვნელოვანი რაოდენობა შემოიტანა. ამან საშუალება მისცა ბიოენერგეტიკულ პროცესებს ახალ აერობულ დონეზე გადასულიყო. იმავე ფენომენმა დაუშვა ოზონის ფარის ჩამოყალიბება, რომელიც იცავს სიცოცხლეს დედამიწაზე.
