
【化】 dismutation
【化】 dismutation; disproportionation
【醫】 dismutation
affect; effect; intention; action; motive; operation
【醫】 action; effect; process; role
【經】 role
歧化作用(qí huà zuò yòng)指同一物質中同一元素發生自身氧化還原反應,導緻該元素部分原子被氧化(化合價升高)、部分原子被還原(化合價降低)的化學反應過程。英文術語為Disproportionation,源自拉丁語 disproportionare(比例失調),強調反應中元素價态的分化現象。
同元素價态分裂
反應中,同一種元素的原子在生成物中呈現兩種或多種不同化合價。例如氯氣(Cl₂)溶于水時:
$$ce{Cl2 + H2O -> HCl + HClO}$$
氯元素部分從0價降至-1價(HCl),部分升至+1價(HClO)。
反向反應:歸中作用
歧化的逆過程稱為歸中作用(Comproportionation),即不同價态的同種元素反應後生成中間價态産物。例如:
$$ce{2Fe^{3+} + Fe -> 3Fe^{2+}}$$
$$ce{Cl2 + 2NaOH -> NaCl + NaClO + H2O}$$
該反應是漂白液制備的核心步驟。
$$ce{2O2^{-} + 2H+ -> O2 + H2O2}$$
此過程由超氧化物歧化酶(SOD)催化,對細胞抗氧化至關重要。
$$ce{2Cu+ -> Cu^{2+} + Cu}$$
導緻藍色Cu²⁺溶液與金屬銅沉澱共存。
定義歧化反應為:"A reaction in which a single substance is both oxidized and reduced"(單一物質同時發生氧化和還原的反應)。
強調歧化是非金屬元素(如鹵素、硫)及過渡金屬離子(如Mn³⁺、Cu⁺)的常見行為。
: IUPAC Gold Book, "Disproportionation".
: Greenwood, N. N. & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements. Elsevier.
歧化作用是指同一種物質中的某一元素發生兩種不同方向的氧化還原反應,即一部分原子被氧化(價态升高),另一部分原子被還原(價态降低)。這種現象常見于化學、生物化學和環境科學領域,以下是詳細解釋和典型示例:
化學中的歧化反應
例如,氯氣(Cl₂)與水的反應:
$$3text{Cl}_2 + 6text{OH}^- rightarrow 5text{Cl}^- + text{ClO}_3^- + 3text{H}_2text{O}$$
其中,部分Cl原子從0價被還原為-1價(Cl⁻),另一部分被氧化為+5價(ClO₃⁻)。
生物化學中的催化作用
Cu,Zn-SOD酶能催化超氧陰離子(O₂⁻)的歧化反應,生成氧氣(O₂)和過氧化氫(H₂O₂),從而清除自由基保護細胞。實驗中常用NBT法測定此類催化活性。
環境科學中的硫歧化
在缺氧沉積環境中,細菌通過歧化作用将硫的中間價态化合物(如硫代硫酸鹽)分解為高價态(如硫酸鹽)和低價态(如硫化氫),同時伴隨明顯的硫同位素分餾。這一過程對硫循環和同位素地球化學研究具有重要意義。
應用與影響
歧化作用不僅是氧化還原反應的特殊形式,還在生命活動和環境演化中扮演關鍵角色。
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