
【建】 oxidation
burn up; change; convert; melt; spend; turn
【化】 adduction
氧化作用(Oxidation)是化學反應中物質失去電子或氫原子,或與氧結合的過程,其核心機制涉及原子或分子的電子轉移。這一概念最初源于物質與氧氣的結合反應,但現代化學将其擴展至所有涉及電子轉移的氧化還原反應體系。根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)定義,氧化作用的判定标準是物質氧化态的增加。
從反應類型看,氧化作用可分為三類:
在環境科學領域,大氣中甲烷(CH₄)的氧化作用對溫室效應調控至關重要,其反應式為: $$ text{CH}_4 + 2text{O}_2 rightarrow text{CO}_2 + 2text{H}_2text{O} $$ 該過程每年減少約5億噸甲烷排放量。
權威文獻如《牛津化學詞典》指出,氧化作用與還原作用構成完整的電子傳遞鍊,兩者的定量關系可通過氧化數的變化進行計算。工業催化氧化技術(如乙烯氧化制環氧乙烷)依賴钯基催化劑實現選擇性控制,轉化率可達80%以上。
氧化作用(Oxidation)是化學和生物學中的重要概念,其定義隨着學科發展逐漸擴展,具體可以從以下三方面理解:
傳統定義
最初指物質與氧氣結合形成氧化物的過程,例如鐵生鏽(4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃)或葡萄糖在氧氣中分解為二氧化碳和水(C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O)。這類反應常見于燃燒、金屬腐蝕等場景。
電子轉移理論
現代化學定義強調電子的得失:被氧化物質(還原劑)失去電子,氧化劑獲得電子。例如鋅與硫酸銅反應中,鋅原子失去電子(Zn → Zn²⁺ + 2e⁻),而銅離子獲得電子被還原(Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu)。此時即使沒有氧氣參與,隻要發生電子轉移即屬于氧化還原反應。
生物體内的氧化作用
生物通過溫酶促反應逐步分解有機物,例如細胞呼吸中葡萄糖經三羧酸循環釋放能量,部分以ATP形式儲存,部分以熱量散失。這類氧化過程緩慢且高效,與體外的劇烈燃燒形成對比。
擴展補充:在有機化學中,氧化還涉及官能團變化,如醇氧化為酮(脫氫)或醛氧化為羧酸(加氧)。例如乙醇經催化氧化生成乙醛(CH₃CH₂OH → CH₃CHO + H₂O)。
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