
【建】 oxidation
burn up; change; convert; melt; spend; turn
【化】 adduction
氧化作用(Oxidation)是化学反应中物质失去电子或氢原子,或与氧结合的过程,其核心机制涉及原子或分子的电子转移。这一概念最初源于物质与氧气的结合反应,但现代化学将其扩展至所有涉及电子转移的氧化还原反应体系。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)定义,氧化作用的判定标准是物质氧化态的增加。
从反应类型看,氧化作用可分为三类:
在环境科学领域,大气中甲烷(CH₄)的氧化作用对温室效应调控至关重要,其反应式为: $$ text{CH}_4 + 2text{O}_2 rightarrow text{CO}_2 + 2text{H}_2text{O} $$ 该过程每年减少约5亿吨甲烷排放量。
权威文献如《牛津化学词典》指出,氧化作用与还原作用构成完整的电子传递链,两者的定量关系可通过氧化数的变化进行计算。工业催化氧化技术(如乙烯氧化制环氧乙烷)依赖钯基催化剂实现选择性控制,转化率可达80%以上。
氧化作用(Oxidation)是化学和生物学中的重要概念,其定义随着学科发展逐渐扩展,具体可以从以下三方面理解:
传统定义
最初指物质与氧气结合形成氧化物的过程,例如铁生锈(4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃)或葡萄糖在氧气中分解为二氧化碳和水(C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O)。这类反应常见于燃烧、金属腐蚀等场景。
电子转移理论
现代化学定义强调电子的得失:被氧化物质(还原剂)失去电子,氧化剂获得电子。例如锌与硫酸铜反应中,锌原子失去电子(Zn → Zn²⁺ + 2e⁻),而铜离子获得电子被还原(Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu)。此时即使没有氧气参与,只要发生电子转移即属于氧化还原反应。
生物体内的氧化作用
生物通过温酶促反应逐步分解有机物,例如细胞呼吸中葡萄糖经三羧酸循环释放能量,部分以ATP形式储存,部分以热量散失。这类氧化过程缓慢且高效,与体外的剧烈燃烧形成对比。
扩展补充:在有机化学中,氧化还涉及官能团变化,如醇氧化为酮(脱氢)或醛氧化为羧酸(加氧)。例如乙醇经催化氧化生成乙醛(CH₃CH₂OH → CH₃CHO + H₂O)。
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