Презентації та публікації

Окислювально-відновними (або редокc-реакціями ) називаються реакції, що супроводжуються перенесенням електронів від донора до акцептора. За аналогією з кислотно-основними реакціями взаємодіючі речовини утворюють сполучені пари, які прийнято називати окислювально-відновними парами. Обидва компоненти пар розрізняються числом електронів. Багатий електронами компонент називається відновленою формою, а бідний електронами - окисленою формою відповідного з'єднання. У ході редокс- реакції відновлена форма однієї редокс-пари (відновник) переносить електрони на окислену форму (окислювач) іншої пари. При цьому відновник окислюється, а окислювач відновлюється. Будь-який відновник ефективний лише в певних реакціях. На підставі таких спостережень можна побудувати окислювально-відновний ряд.

Визначення окисно-відновних потенціалів

Положення редокс-пари в ряду визначається окислювально-відновним потенціалом. Останній визначають за допомогою електрохімічної комірки, яка дозволяє оцінювати перенесення електронів між двома редокс-парами, які у різних судинах. Проходження електричного струму в результаті перенесення електронів між двома хімічними частками, що знаходяться в різних судинах, здійснюється через провідник, тобто хімічна енергія трансформується в електричну.

У ланцюг вбудований високоомний вольтметр, що виключає проходження електричного струму. Вимірюють не ток, а електричну напругу, яка відповідає різниці електричного потенціалу ΔE двох розчинів. Відновний потенціал системи визначається як е.р.с. в вольтах (В), виміряний проти відомого потенціалу, що виникає в стандартному напівелементі (напівячейці). Як стандарт прийнятий відновний потенціал системи 2Н⁺/Н₂ ("водневий електрод"), який за певних умов умовно вважають рівним нулю. Обмірюваний щодо стандарту потенціал конкретної окислювально-відновної пари може мати знак плюс або знак мінус. Величина E залежить від концентрації реагентів та умов проведення реакції. Тому вводять поняття стандартний окислювально-відновний потенціал (або відновний потенціал Е^о, оскільки він характеризує реакцію відновлення), який визначають як потенціал відновлення даної редокс-пари в стандартних умовах і при рівних концентраціях всіх реагентів, а також Е^о', який визначається як Е^о при pH 7. Якщо пари розташувати в порядку зростання їх відновних потенціалів, то отримаємо електрохімічний ряд напруг. Спонтанне перенесення електрона можливе лише в тому випадку, якщо відновний потенціал речовини, яка повинна віддавати електрони - величина більш негативна в порівнянні з потенціалом речовини, яка повинна приймати електрони.

Біологічні окислювально-відновні пари

Стандартні відновлювальні потенціали (Б) відповідних редокс-пар лежать в діапазоні від -0,45 до +0,4 В. Насправді потенціали залежать від оточення до білку.

Багато окислювально-відновних реакцій каталізується ферментами, що містять в активному центрі іони металів. Оскільки такі метали необхідні в невеликих кількостях, їх відносять до так званих слідових елементів. Іони металів утворюють комплекси з бічними функціональними групами амінокислотних залишків або входять до складу кофакторів (простетичних груп). Так, іони заліза (Fe) присутні в Fe/S-центрах або входять до складу гема, причому атом заліза може перебувати в різному ступені окислення від +4 до +2. Іншими металами, які беруть участь у редокс-реакціях, можуть бути мідь (у формі Cu^{2 +} / Cu ⁺), марганець і молібден.

З органічних речовин в окисно-відновних реакціях часто беруть участь Тіоспирти (Меркаптани) і відповідні дисульфіди. До цієї групи відносяться, наприклад, редокс-пара цистеїн/цистин, ліпоамід і глутатіон.

Пара хінон/гідрохінон інтегрується в ланцюг перенесення електронів (кофермент Q), служить коферментом (вітамін К) або виконує функції антиоксиданту, захищаючи клітини від дії окислювачів.

Схожі презентації: