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氫氣知識

金屬元素也屬于自由基

發布時間:2017-08-26 瀏覽次數:次 字號:  【關閉】
        自由基是指獨立存在的、具有不成對電子的分子、原子、離子和基團。
  生物學上規定這個不成對電子必須是最外層。這個規定需要商榷。因為這樣把許多過渡金屬元素排除在自由基范圍內。在化學領域,沒有這樣的規定,從定義上看許多過渡金屬元素就屬于自由基,這是因為他們的許多性質是類似的。
  個人的猜測是,自由基生物學領域開始把自由基作為“毒性分子”的范疇,而許多過渡金屬元素,例如鐵等都是屬于重要的生物活性物質,如果把它們也作為自由基,似乎難以理解。現在看來,許多自由基的作用與多過渡金屬元素沒有什么區別,大家都是一樣的。因此,我覺得,現在應該重新考慮這個問題了。
  幾個證據:
  1、從定義上看,過渡金屬元素就屬于自由基。因為它們的原子中含有一個或多個不成對電子。有的金屬例如鋅,最外層就有不成對電子。
  2、從生物學效應上看,過渡金屬元素與自由基非常類似,過多有害,不足也不好。
  3、體內的許多自由基反應,過渡金屬元素都是重要的參與者。想想氧化磷酸化過程,許多金屬離子,特別是鐵離子,是作為電子傳遞體發揮作用的。電子傳遞,就是自由基反應。
  4、fenton反應,就是一些游離的過渡金屬元素特別是鐵離子與活性氧反應,產生的更毒的自由基。
  意義
  因為大家都是一樣的,化學性質類似,生物學作用特點類似。有利于理解自由基的雙面作用,特別有利于理解自由基的正面作用;
  有利于理解過渡金屬元素雙面作用,特別有利于理解過渡金屬元素毒性作用。這樣就可以把研究一些金屬離子的領域與自由基生物學作為一類來研究和探討。例如,許多研究發現,金屬離子在許多疾病中具有非常重要的作用,而自由基也是這樣。大家都重要,實質上可能就是一回事。例如當,鐵離子過多時,容易發生fenton反應,產生毒性自由基。
  這屬于回歸自然,本來就是一類物質,過去把它們人為分開,本來就不應該,容易引起混亂。
  相關背景閱讀(引自多個網上資料)
  一切物質都是由原子組成,原子(atom)指化學反應的基本微粒,原子在化學反應中不可分割。盡管原子的英文名稱(atom)本意是不能被進一步分割的最小粒子,但是,隨著科學的發展,原子被認為是由電子、質子、中子組成,它們被統稱為亞原子粒子。幾乎所有原子都含有上述三種亞原子粒子,但氕沒有中子,其離子(失去電子后)只是一個質子。
  電子是構成原子的基本粒子之一,質量極小,帶負電,在原子中圍繞原子核旋轉。不同的電子數目不同,例如,每一個碳原子中含有6個電子,每一個氧原子中含有8個電子。能量高的離核較遠,能量低的離核較近。通常把電子在離核遠近不同的區域內運動稱為電子的分層排布。
  核外電子排布的規律:1.電子是在原子核外距核由近及遠、能量由低至高的不同電子層上分層排布;2.每層最多容納的電子數為n的平方的二倍個(n代表電子層數);3.最外層電子數不超過8個(第一層不超過2個),次外層不超過18個,倒數第三層不超過32個。4.電子一般總是盡先排在能量最低的電子層里,即先排第一層,當第一層排滿后,再排第二層,第二層排滿后,再排第三層。
  當最外層電子數為8,最內層電子數為2時,該原子就形成為相對穩定結構了【氦除外,氦的電子數為2但也是相對穩定結構】,不易發生化學反應,稀有氣體一般都為相對穩定結構,所以不易發生化學反應,而非稀有氣體能夠通過化學變化實現成為相對穩定結構,金屬元素的最外層電子數一般<4,易失電子,而非金屬元素的最外層電子數一般>4,易得電子。注:電子不能隨意拋給大自然。例如氯化鈉【即食鹽】,氯的最外層電子數是7,易得電子1個電子,鈉的最外層電子數為1易失去一個電子,氯和鈉發生化學反應時,鈉將最外層電子給了氯,此時鈉和氯的電子電荷數都不等于原子核的電荷數了,鈉由于丟了一個電子就帶了一個正電荷了,而氯由于得了一個電子,就帶了一個負電荷,此時的氯和鈉都不能算是原子了,只能說是氯離子和鈉離子了。根據物理學,正負相吸,氯和鈉就將吸在一起,形成氯化鈉,大多數的化合物都是這樣結合的。
  共價鍵(covalent bond)是化學鍵的一種,兩個或多個原子共同使用它們的外層電子,在理想情況下達到電子飽和的狀態,由此組成比較穩定的化學結構叫做共價鍵。其本質是原子軌道重疊后,高概率地出現在兩個原子核之間的電子與兩個原子核之間的電性作用。需要指出:氫鍵雖然存在軌道重疊,但通常不算作共價鍵,而屬于分子間力。共價鍵與離子鍵之間沒有嚴格的界限,通常認為,兩元素電負性差值遠大于1.7時,成離子鍵;遠小于1.7時,成共價鍵;在1.7附近時,它們的成鍵具有離子鍵和共價鍵的雙重特性,離子極化理論可以很好的解釋這種現象。
  化學變化的本質是舊鍵的斷裂和新鍵的形成,化學反應中,共價鍵存在兩種斷裂方式,在化學反應尤其是有機化學中有重要影響。
  當共價鍵在發生均裂時,成健電子平均分給兩個原子(團),均裂產生的帶單電子的原子(團)稱為自由基,用“R·”表示,自由基具有反應活性,能參與化學反應,自由基反應一般在光或熱的作用下進行。
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