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氧化反應(yīng)（物質(zhì)與氧發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-19

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氧化反應(yīng)

物質(zhì)與氧發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)

氧化反應(yīng)是指物質(zhì)與氧發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，氧氣在此過程中提供氧。

物質(zhì)失去電子的作用叫氧化；相反的，得電子的作用叫還原。狹義的氧化反應(yīng)指物質(zhì)與氧化合；還原反應(yīng)指物質(zhì)失去氧的作用。氧化時氧化值升高；還原時氧化值降低。氧化、還原都指反應(yīng)物（分子、離子或原子）。氧化也稱氧化反應(yīng)。劇烈的發(fā)光發(fā)熱的氧化叫燃燒。

基本信息

中文名	氧化反應(yīng)
外文名	Oxidation reaction
應(yīng)用	化學(xué)
概念	物質(zhì)失電子的反應(yīng)叫氧化反應(yīng)
適用領(lǐng)域范圍	反應(yīng)物在化學(xué)反應(yīng) 中失電子的反應(yīng)
反應(yīng)	物質(zhì)與氧氣
相關(guān)	還原反應(yīng)

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特征

1.物質(zhì)與氧氣發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是氧化反應(yīng)的一種；氧氣可以和許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。得電子的作用叫還原。狹義的氧化指物質(zhì)與氧化合；還原指物質(zhì)失去氧的作用。氧化時氧化值升高；還原時氧化值降低。氧化、還原都指反應(yīng)物（分子、離子或原子）。氧化也稱氧化作用或氧化反應(yīng)。有機(jī)物反應(yīng)時把有機(jī)物引入氧或脫去氫的作用叫氧化；引入氫或失去氧的作用叫還原。物質(zhì)與氧緩慢反應(yīng)緩緩發(fā)熱而不發(fā)光的氧化叫緩慢氧化，如金屬銹蝕、生物呼吸等。

2.一般物質(zhì)與氧氣發(fā)生氧化時放熱，個別可能吸熱如氮氣與氧氣的反應(yīng)。電化學(xué)中陽極發(fā)生氧化，陰極發(fā)生還原。

3.根據(jù)氧化劑和氧化工藝的不同，氧化反應(yīng)主要分為空氣（氧氣）氧化和化學(xué)試劑氧化?；瘜W(xué)試劑氧化具有選擇性好、過程簡單、方便靈活等優(yōu)點，在醫(yī)藥化工領(lǐng)域，由于產(chǎn)品噸位小，因此多用化學(xué)試劑氧化法。

4.化學(xué)試劑氧化所用的氧化劑有無機(jī)氧化劑和有機(jī)氧化劑，無機(jī)氧化劑包括：高價金屬氧化物、高價金屬鹽、硝酸、硫酸、氯酸鈉、臭氧、過氧化氫等；有機(jī)氧化劑一般是緩和的氧化劑，包括硝基物、亞硝基物、過氧酸以及與無機(jī)氧化物形成的復(fù)合氧化劑。

5.物質(zhì)所含元素化合價升高的反應(yīng)，如氫氣中的氫元素，化合價為0，發(fā)生氧化反應(yīng)時變成+1價的氫離子。

6.失去電子（化合價升高）的反應(yīng)。

分類

肝細(xì)胞微粒體、線粒體和胞液中含有參與生物轉(zhuǎn)化作用的不同氧化酶系，如加單氧酶系、胺氧化酶系和脫氫酶系。注意：微粒體并不是活細(xì)胞中的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)（細(xì)胞器），而是組織細(xì)胞在實驗室破碎分離得到的一種囊狀膜結(jié)構(gòu)，它是由細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的碎片形成的，因此，微粒體相當(dāng)于細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)部分。

1、加單氧酶系:此酶系存在于微粒體中，能催化烷烴、烯烴、芳烴和類固醇等多種物質(zhì)進(jìn)行氧化。該酶系催化反應(yīng)的一個特點是能直接激活氧分子，使其中的一個氧原子加到作用物上，而另一個氧原子被NADPH還原成水分子。由于一個氧分子發(fā)揮了兩種功能，故將加單氧酶系又叫做混合功能氧化酶。又因底物的氧化產(chǎn)物是羥化物，所以該酶又稱為羥化酶。

加單氧酶系的羥化作用非常廣泛，例如維生素D3在肝臟和腎臟經(jīng)2次羥化后形成活性的

，類固醇激素(腎上腺皮質(zhì)激素、性激素)和膽汁酸的合成都需要羥化過程。應(yīng)該指出的是，有些致癌活性物質(zhì)經(jīng)羥化后失活，但另一些無致癌活性的物質(zhì)經(jīng)羥化后會生成有致癌活性的物質(zhì)，如多環(huán)芳烴經(jīng)羥化后就具有了致癌活性，還需通過其他生物轉(zhuǎn)化形式進(jìn)行轉(zhuǎn)化滅活。因此，生物轉(zhuǎn)化是轉(zhuǎn)化而不是解毒！

2、胺氧化酶系:此酶系存在于肝細(xì)胞線粒體中，可催化活性物質(zhì)胺類的氧化脫氫，生成相應(yīng)醛類。胺類物質(zhì)是由氨基酸脫羧基作用產(chǎn)生的，胺類物質(zhì)具有生物活性。例如由谷氨酸脫羧產(chǎn)生的γ-氨基丁酸（GABA）是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，在臨床上可用于減輕早孕反應(yīng)；組氨酸脫羧產(chǎn)生的組胺是一種強(qiáng)烈的血管舒張劑，并能增加毛細(xì)血管的通透性，創(chuàng)傷性休克和炎癥時會引起組胺的釋放；色氨酸脫羧后產(chǎn)生的5-羥色胺是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，并對外周血管有刺激收縮的作用；鳥氨酸等脫羧作用后產(chǎn)生的多胺（精脒、精胺）是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長物質(zhì)，在旺盛分裂的癌細(xì)胞中多胺含量較高。胺類物質(zhì)的另一個來源是腸道中的氨基酸經(jīng)細(xì)菌的脫羧基作用產(chǎn)生并被吸收入血，如尸胺、腐胺，這些是有活性的毒性物質(zhì)。

3、醇脫氫酶系和醛脫氫酶系：分布于肝細(xì)胞微粒體和胞液中的醇脫氫酶（ADH）和醛脫氫酶（ALDH），均以NAD+為輔酶，可催化醇類氧化成醛，醛類氧化成酸。

乙醇作為飲料和調(diào)味劑廣為利用。人類攝入的乙醇可被胃（吸收30%）和小腸上段（吸收70%）迅速吸收。吸收后的乙醇90%~98%在肝臟代謝，其余在腎臟進(jìn)行代謝。人類血中乙醇的清除速率為100~200mg/h·kg體重。酒精有輕度的麻醉（喝酒解乏）、能增強(qiáng)自信心（酒壯英雄膽）、心率加快、皮膚充血（面紅耳赤）導(dǎo)致皮溫升高（喝酒御寒、惡心嘔吐等生理效應(yīng)，飲酒過量會導(dǎo)致這些效應(yīng)放大而使人在意識和行動上失去自我控制。這些作用效果其實并不完全是由乙醇直接導(dǎo)致的，很多是由乙醇脫氫氧化產(chǎn)物乙醛刺激機(jī)體產(chǎn)生腎上腺素、去甲腎上腺素等產(chǎn)生的生理反應(yīng)。

醇脫氫酶（ADH）和醛脫氫酶（ALDH）在人類中存在多態(tài)性（同工酶）。ADH為二聚體，有3種亞基αβγ，成人主要是β二聚體，多數(shù)白種人是活性較低的β1β1，90%的黃種人是活性較高的β2β2，加之白種人ALDH活性較高，而黃種人約50%的ALDH活性較低，因此黃種人飲酒后能快速生成乙醛，約一半的黃種人乙醛氧化速度較慢，導(dǎo)致黃種人飲酒后乙醛濃度升高。顯然，黃種人與白種人在同等條件下更容易導(dǎo)致酒精中毒。長期過量飲酒由于加重肝臟生物轉(zhuǎn)化的負(fù)擔(dān)而影響肝臟功能。

常見氧化劑

1、高錳酸鉀（

）

高錳酸鉀氧化性強(qiáng)，可以將伯醇、醛、芳環(huán)側(cè)鏈的烷醇、醛、芳基氧化成酸，由于在酸性條件下氧化選擇性差，多在中性或堿性中使用。

2、二氧化錳（

）

二氧化錳是較溫和的氧化劑，可將芳環(huán)側(cè)鏈的甲基氧化為醛。

3、三氧化鉻（

）

三氧化鉻的吡啶絡(luò)合物是比較緩和的氧化劑，可將伯醇氧化為醛，而不破壞碳碳雙鍵和其它基團(tuán)。

還原產(chǎn)物

強(qiáng)氧化劑	還原產(chǎn)物
O2	氧化物
O3	氧化物
F2	F
Cl2	Cl
Br2	Br

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氧化反應(yīng)現(xiàn)象

1、鎂在氧氣中燃燒：

白色信號彈

現(xiàn)象：（1）發(fā)出耀眼的白光（2）放出熱量（3）生成白色粉末

2、鐵在氧氣中燃燒：

現(xiàn)象：（1）劇烈燃燒，火星四射（2）放出熱量（3）生成一種黑色固體（四氧化三鐵 Fe3O4）

注意：瓶底要放少量水或細(xì)沙，防止生成的固體物質(zhì)濺落下來，炸裂瓶底。

3、銅在空氣中受熱：

現(xiàn)象：銅絲變黑、用來檢驗是否含氧氣。

4、鋁在空氣中燃燒：

現(xiàn)象：發(fā)出耀眼的白光，放熱，有白色固體生成。

5、氫氣中空氣中燃燒：

高能燃料

現(xiàn)象：（1）產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰（2）放出熱量（3）燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)水霧。

6、紅（白）磷在空氣中燃燒：

證明空氣中氧氣含量

現(xiàn)象：（1）發(fā)出白光（2）放出熱量（3）生成大量白煙。

7、硫粉在空氣中燃燒：

現(xiàn)象：

A、在純的氧氣中

發(fā)出明亮的藍(lán)紫火焰，放出熱量，生成一種有刺激性氣味的氣體。

B、在空氣中燃燒

（1）發(fā)出淡藍(lán)色火焰（2）放出熱量（3）生成一種有刺激性氣味的氣體。

8、碳在氧氣中充分燃燒：

現(xiàn)象：（1）發(fā)出白光（2）放出熱量（3）澄清石灰水變渾濁

9、碳在氧氣中不充分燃燒：

10、二氧化碳通過灼熱碳層：

（是吸熱的反應(yīng)）

11、一氧化碳在氧氣中燃燒：

現(xiàn)象：發(fā)出藍(lán)色的火焰，放熱，產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁。

12、二氧化碳和水反應(yīng)（二氧化碳通入紫色石蕊試液）：

現(xiàn)象：紫色石蕊試液由紫色變成紅色。

注意：酸性氧化物+水→酸

如：

13、生石灰溶于水：

（此反應(yīng)放出大量的熱）

注意：堿性氧化物+水→堿

氧化鈉溶于水：

氧化鉀溶于水：

氧化鋇溶于水：

14、鈉在氯氣中燃燒：

（無氧也能夠燃燒）

15、

銀白液體、生成紅色固體拉瓦錫測定空氣中氧氣的實驗

16、

紅色金屬變?yōu)楹谏腆w用來檢驗是否含氧氣

參考資料

[1]

氧化反應(yīng)匯總 - 化合物定制合成網(wǎng) · 化合物定制合成網(wǎng)[引用日期2021-12-16]

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