日常生活中的化学——氧化还原反应.doc

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1、日常生活中的化学——氧化还原反应日常生活中的化学——氧化还原反应________________________________________【摘要】生活环境随处可见生命维续少不了它氧化还原反应是最重要的化学反应。在任何这一类化学反应中，有某一物质被还原，即有另一物质被氧化。环顾我们所生存的环境，大至整个地球中生命现象的维续，小至日常生活中的枝枝节节，都可以看到这个最基本的化学反应的痕迹。引言任何一种化学反应的过程中，新生成物必随反应物的逐渐消耗而产生。在此一转变的过程里，反应物分子内部的化学键必然要经过一番重新组合，才能产生适当

2、的生成物分子，这就要涉及分子内部电子分布情形的改变。氧化还原反应是化学反应中最重要的一类，其反应过程中，分子或原子（离子）间电子的转移更显而易见。某一原子（或离子）氧化状态的改变，必有另一原子（或离子）氧化状态相对应的改变；换句话说，某一物质被氧化，就必然有另一物质被还原，这两者之间是相辅相成的。若纯从能量的观点来看，在任何自发的氧化还原反应中，阳电性元素趋向失去电子（氧化），也就是氧化数趋向正值，而阴电性元素则趋向获得电子（还原），氧化数趋向负值。在我们周围的环境里，氧化还原反应确实占了极大的分量，可以说是推动整个生物圈的原动力，

3、任何生命的持续过程都少不了它。所谓的生物圈是指地球上所有生命的部分，其中包含着各种不同的化合物，主要是由碳、氧、氮、氢四种元素所组成。这些化合物在自然界中不断的生成、消耗及互相转变，永远保持着一种连绵不绝的循环状态，使得生物圈本身就像是一个巨大的循环系统，由能量的同化与异化作用，和涉及上述四种元素的种种氧化还原反应，构成了整个的生命现象。此外，在我们日常生活的许多小事里，也都可以看到这类最基本的化学反应。自然界中碳的循环自然界物质的循环现象里，碳元素的循环范围最广。关于其循环的情形，我们可以自图一中了解一些梗概。图一中，每一标明「C

4、O2出O2入」或「CO2入O2出」的步骤，都有氧化还原的反应。在前者，氧是以零价的氧化状态作为氧化剂，去氧化一些含碳的化合物；在后者，氧又从二氧化碳中的负2价氧化态，被氧化成零价状态，同时产生还原态的含磷化合物。两者的配合，构成了整个生物圈中的大循环。在碳的循环过程里，大气中或溶解在水里的二氧化碳，经由光合作用转变为植物或浮游生物体内的还原态含碳化合物，并释放出氧气。陆地或海洋中的动物摄取这些含碳化合物作为食物；而在生物呼吸或生物遗体的分解中，则又消耗氧而产生二氧化碳，并释出能量。至于在深海之中，二氧化碳溶于水内产生了碳酸根离子CO

5、32-，与钙离子Ca2+结合，以碳酸钙沈淀的方式积存于海底。此外，一些生物遗体也可在缺氧的状态下逐渐沈积下来，最后转变成煤或石油的沈积层，而经人类开采并在空气中燃烧利用后，又再生二氧化碳。在碳的循环中，光合作用与呼吸作用是两类最重要的氧化还原反应，正好说明了氧化还原的过程和我们的生存有多么密切的关系。在光合作用中，陆地或海洋的植物吸收了日光能，将二氧化碳与水转化为细胞生活所需的碳水化合物和氧——呼吸作用所需氧气的主要来源。光合作用可以下列通式表之光＋6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2所谓的呼吸作用，就是在动植物体内消耗氧及碳

6、水化合物以产生能量及二氧化碳和水的反应，以式表之为C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O＋能量在人体中的呼吸作用还包括肺叶中氧与二氧化碳的交换。而细胞中食物养分（葡萄糖）氧化所产生的能量，即用来推动身体的各项机能。由此可见，光合作用与呼吸作用恰是相反的两项反应：阳光的能量可经由光合作用储存在葡萄糖中；必要时葡萄糖经由呼吸作用而氧化，又释出能量供生物运用。由于CO2中的碳为正4价，而葡萄糖中的碳为零价，可见具有正氧化态的元素，常可利用其零价的状态储存能量，当其再氧化成原来的正氧化态时，即可将能量释出。换句话说，还原态的物质多是富含

7、能量的。作者：枕泪人 2005-4-1123:43　回复此发言 2日常生活中的化学——氧化还原反应自然界中氮的循环除了碳的循环之外，自然界中氮的循环也是生命现象里不可缺少的一环，因为氨基酸和蛋白质也是维持生命活动的要素。图二所示，即为空气中不活泼的氮分子与生物体内各种氨基酸之间的氧化还原过程。氮的循环过程里，大气中所含的氮可借着空中的闪电与氧化合，形成氧化氮，再逐步还原成氨；或是氮直接经由固氮生物的作用而产生氨，加入土壤中。氨可借着生物体中酶的催化作用，进入细胞蛋白质中，成为有机的含氮化合物。不过由于氨在自然界中毒性太强，氮也常以N

8、O3-的形式贮存在土壤中，在进入生物体后再还原成氨和氨基。此外，许多细菌作用于氮转变过程的中间产物，还原产生氮气，释回大气层中（就是所谓的脱氮作用），因而完成整个循环。在自然界中各种形式的含氮化合物，都必须还原成氨，才能被吸收入生物体