Электрохимические процессы

Окислительно-восстановительные реакции состоят из процессов окисления и восстановления. Окисление/восстановление — отдача/принятие электронов веществом. Окислитель/восстановитель — вещество, отдающее/принимающее электроны в реакции. Степень окисления — число электронов, смещённых от атома данного элемента или к атому данного элемента в соединении. Химический способ осуществления ОВР — непосредственная передача электронов от восстановителя к окислителю. В этом случае G < 0. Электрохимический способ осуществления ОВР. Отличается тем, что полуреакции пространственно разделены, т. е. хаотический перенос электронов преобразуется в направленный процесс переноса электронов от восстановителя через внешнюю цепь к окислителю и, как следствие этого, превращение химической энергии в электрическую. Электрохимические процессы протекают в окислительно-восстановительных (ОВ) системах, где происходят процессы превращения химической энергии в электрическую и наоборот. В основе всех ЭХП лежат процессы переноса заряженных частиц из одной фазы в другую, сопровождающиеся образованием ДЭС и разности потенциалов (электролит/электрод: электродного (ж/тв), контактного (тв/тв) и диффузионного (ж/ж)) на границе раздела фаз. Двойной электрический слой (ДЭС) — тонкий поверхностный слой из пространственно разделённых зарядов противоположных знаков, образующихся на границе раздела фаз. ДЭС образуется в результате: 1) Обмена ионами между металлом и раствором электролита. оложительные ионы из металла отрываются водой и переносятся в раствор. 2) Адсорбция ионов на поверхности электрода. 3) Выход электронов из кристаллической решётки электрода. Основные элементы электрохимической системы: Электроды (металлы, полупроводники) Электролиты с ионной проводимостью (раствор, расплав, твёрдое вещество) Граница раздела фаз (электролит | электрод).

БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ – элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности клеток организма.

В составе живого вещества найдено более 70 элементов.

КЛАССИФИКАЦИЯ:

I. По содержанию:

1) МАКРОЭЛЕМЕНТЫ (>10^-2 %):

Органогенные (по сод-ю 97%) – C,H,O,N,P,S;

Другие: K, Na, Ca, Mg, Cl

Органогенные – лёгкие элементы, находящиеся в правом верхнем углу, небольшие r, промежуточные электроотрицательности, что способствует образованию прочных ковалентных связей => образуют РАСТВОРИМЫЕ и ГАЗООБРАЗНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

ОСНОВНАЯ ФУНКЦИЯ: построение тканей, поддержание постоянства Осмотического давления, ионного и кислотно-основного баланса в организме.

ДЕФИЦИТ:

Ca: Замедление роста скелета, разрежение костной ткани

К: Аритмия сердечных сокращений

Mg: Мышечные судороги, сердечные спазмы, потрея жидкости

2) МИКРОЭЛЕМЕНТЫ (10^-2 - 10^-5 %):

Cu, F, J, Fe, Mn, Mo, Zn, Se, As, Cr, Ni, Si, Sn, V

Присутствуют в виде различных биокомплексов, выполняют функцию биометаллов.

ПРИМЕР: гемоглобин крови – комплекс Fe

Витамин B12 – биокомплекс Co

Mn входит в состав 12 ферментов

ферм Ксантиноксидаза – Mo

Избыток Mo (раст пища)=> подагра-заболевание суставов

ДЕФИЦИТ:

Mo: Замедл-е клеточного роста, склон к кариесу

Сu: Слабость артерий, нарушение деятельности печени, 2-чная анемия

F: (зубн эмаль) => кариес зубов

J: (щитовидная железа) => заб-е эндемический зоб

Fe: анемия, нарушения иммунной системы, усталось и апатия

Mn: Бесплодие, ухудшение роста скелета

Zn: Повреждения кожи, замедл-е роста, пол созрев-я, анемия

Se: слабость сердечной мышцы

Cr: симптомы диабеита

Co: Злокачественная анемия

Ni: Учащение дпрессий, дерматиты

Si: нарушение роста скелета

3) УЛЬТРАМИКРОЭЛЕМЕНТЫ (<10^-5 %)

U, Hg, Ag, Au

II. По необходимости для живых организмов:

1. НЕЗАМЕНИМЫЕ – входят в состав белков, липидов, нуклеотидов, ферментов, гормонов, витаминов. ДЕФИЦИТ => нарушение жизнедеятельности.

H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, J, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V

РЕШАЮЩУЮ РОЛЬ в основных процессах жизнедеятельности играют: Fe, Mg, Na, K, Co, Ca, Mg.

2. ПРИМЕСНЫЕ – входят в состав примесей. Постоянно содержатся в организме, но их биороль не всегда установлена.

Ga, Sb, Cs, Cr, Br, F, B, Be, Li, Si, Sn, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Ni, Ag, Th, Hg, V, Se

3. МИКРОПРИМЕСНЫЕ – обнаруживаются в организме, но их содержание и биороль не установлена

Se, Tl, La, Pr, Sm, W, Re, Tb

В организме наблюдается концентрационный гомеостаз элементов, нарушение которого связано с различными заболеваниями.

Избыток и недостаток большинства элементов связано с различными патологическими состояниями.

Содержание некоторых элементов меняется с возрастом (Cd, Mo – увелич; Cr, V - уменьш)

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ:

Органогенные и большинство биогенных элементов являются в основном элементами малых периодов (I-III) таблицы