
【化】 dismutation
【化】 dismutation; disproportionation
【医】 dismutation
affect; effect; intention; action; motive; operation
【医】 action; effect; process; role
【经】 role
歧化作用(qí huà zuò yòng)指同一物质中同一元素发生自身氧化还原反应,导致该元素部分原子被氧化(化合价升高)、部分原子被还原(化合价降低)的化学反应过程。英文术语为Disproportionation,源自拉丁语 disproportionare(比例失调),强调反应中元素价态的分化现象。
同元素价态分裂
反应中,同一种元素的原子在生成物中呈现两种或多种不同化合价。例如氯气(Cl₂)溶于水时:
$$ce{Cl2 + H2O -> HCl + HClO}$$
氯元素部分从0价降至-1价(HCl),部分升至+1价(HClO)。
反向反应:归中作用
歧化的逆过程称为归中作用(Comproportionation),即不同价态的同种元素反应后生成中间价态产物。例如:
$$ce{2Fe^{3+} + Fe -> 3Fe^{2+}}$$
$$ce{Cl2 + 2NaOH -> NaCl + NaClO + H2O}$$
该反应是漂白液制备的核心步骤。
$$ce{2O2^{-} + 2H+ -> O2 + H2O2}$$
此过程由超氧化物歧化酶(SOD)催化,对细胞抗氧化至关重要。
$$ce{2Cu+ -> Cu^{2+} + Cu}$$
导致蓝色Cu²⁺溶液与金属铜沉淀共存。
定义歧化反应为:"A reaction in which a single substance is both oxidized and reduced"(单一物质同时发生氧化和还原的反应)。
强调歧化是非金属元素(如卤素、硫)及过渡金属离子(如Mn³⁺、Cu⁺)的常见行为。
: IUPAC Gold Book, "Disproportionation".
: Greenwood, N. N. & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements. Elsevier.
歧化作用是指同一种物质中的某一元素发生两种不同方向的氧化还原反应,即一部分原子被氧化(价态升高),另一部分原子被还原(价态降低)。这种现象常见于化学、生物化学和环境科学领域,以下是详细解释和典型示例:
化学中的歧化反应
例如,氯气(Cl₂)与水的反应:
$$3text{Cl}_2 + 6text{OH}^- rightarrow 5text{Cl}^- + text{ClO}_3^- + 3text{H}_2text{O}$$
其中,部分Cl原子从0价被还原为-1价(Cl⁻),另一部分被氧化为+5价(ClO₃⁻)。
生物化学中的催化作用
Cu,Zn-SOD酶能催化超氧阴离子(O₂⁻)的歧化反应,生成氧气(O₂)和过氧化氢(H₂O₂),从而清除自由基保护细胞。实验中常用NBT法测定此类催化活性。
环境科学中的硫歧化
在缺氧沉积环境中,细菌通过歧化作用将硫的中间价态化合物(如硫代硫酸盐)分解为高价态(如硫酸盐)和低价态(如硫化氢),同时伴随明显的硫同位素分馏。这一过程对硫循环和同位素地球化学研究具有重要意义。
应用与影响
歧化作用不仅是氧化还原反应的特殊形式,还在生命活动和环境演化中扮演关键角色。
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