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相關課程
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- 我們這次課的內容
- 是複習化學課中所講的
- 關於氧化反應和還原反應的知識
- 我們會看到 化學課的知識
- 與生物學家或者說生化學家使用的術語
- 是如何相關的
- 最後 我們會看到它們實際上是一樣的
- 作爲複習 如果你看了化學的影片課
- 氧化反應 可以看做--
- 實際上 有一個著名的助記符號
- 它就是OIL和RIG oil意爲氧化反應是失去--
- 我把它放在引號內 因爲反應未必會失去電子
- 大家馬上就會明白我的意思-- 是失去電子
- 這就是你在化學課中學到的
- 你也學到了 還原反應是得到
- 我也把它放在引號內
- 是得到電子
- 放進引號內的原因
- 是未必會得到電子
- 更多情況是占用電子
- 它被稱爲還原反應的原因是
- 如果得到了電子 如果是真正得到電子
- 那麽電荷就減少了
- 它被稱爲氧化反應的原因是
- 反應物常常是失去電子給氧氣
- 當然 不一定必須是氧氣
- 可以是任何從反應物得到電子的分子
- 我想 爲使說明更加具體
- 舉個例子比較好
- 這裡有一些氫分子
- 是氣態的
- 然後 使它和氧分子發生燃燒反應
- 這就是1937年在“興登堡號”飛艇上發生的事故
- 充滿氫氣的氫氣球
- 在遇到火花
- 同時暴露在氧氣下時 就會産生爆炸
- 在這個過程中 對於每莫耳氧分子
- 如果有2莫耳氫分子--
- 這個方程式就平衡了
- 就會生成2莫耳的水和大量的熱量
- 這樣會産生爆炸的
- 我的意思是 雖然我們談到了興登堡號
- 但是 我寫下這個方程式
- 是想展示給你看 什麽被氧化了
- 什麽被還原了
- 那麽 在這種情況下的氫氣
- 氫分子是這樣子的
- 有一個氫-氫鍵
- 兩個氫原子互相共享對方的一個電子
- 這樣兩個原子的1s軌道就飽和了
- 它們並不丟失電子
- 並不占用對方的電子
- 可以說 它們處於中性氧化狀態
- 它們並不得到或失去電子
- 只是共用一對電子
- 氧分子也是一樣
- 兩個氧原子之間有一個雙鍵
- 它們都是氧原子
- 也不會造成一個氧原子得到或失去一個電子
- 但是 當到了方程式這一邊的時候
- 有趣的事情發生了
- 每個氧原子連接著兩個氫原子
- 我們考慮的是
- 氧占有了兩個氫原子的電子
- 氫在它的價殼上有一個電子
- 大部分共價鍵的交易是
- 嘿 我給你一個電子
- 你給我一個電子 我們就形成了完整的一對
- 但是 我們知道
- 氧比氫具有更強的負電性
- 這邊是葡萄糖
- 是我們在上次的細胞呼吸影片中用到的
- 你可以忽略它
- 但是 以後的影片中 我會把它們聯係起來
- 我們看一下元素周期表
- 如果你還記得化學課的內容
- 當向元素周期表的右上方向前進時
- 負電性會增加
- 這裡是負電性最強的元素
- 而這裡是負電性最弱的
- 負電性意味著 占有電子的能力
- 負電性意味著容易占有電子
- 盡管氧和氫以共價鍵形式形成水--
- 它們在共用一對電子--氧具有更強的負電性
- 比氫更強的負電性
- 所以 它就要占用電子了
- 實際上 如果拿這邊的元素
- 和這邊的元素結合
- 這邊的元素比那些左側的
- 具有更強的負電性
- 它們實際會完全占有電子
- 而不只是大部分時間占用電子
- 當談論負電性的時候 它意味著不完全地得到電子
- 我們看氫和氧之間的共價鍵
- 在元素周期表上可以看到 氧的負電性更強
- 所以 電子被氧原子占用的時間更長
- 我們學過氫鍵
- 它在水分子的這邊
- 形成了偏移的負電荷
- 在這邊形成了偏移的正電荷
- 電子偶爾會出現在氫原子附近
- 當談論氧化和還原時 你會說 看
- 這裡沒有偏移的電荷
- 如果一個原子 處於氧化狀態時
- 在更多的時間占用電子
- 我們就說 它占有了電子
- 所以 對於氧化狀態 我們認爲
- 水中的氧原子占有了電子
- 我們就會給它的氧化態一個負號
- 或者 習慣性地
- 在氧化態的後面寫出電荷
- 這樣 電荷數就很清楚了
- 所以這裡記爲1-
- 因爲從氧化態的觀點來看 它占有了電子
- 它獲得了電子
- 這就是爲什麽我在這裡加了引號
- 因爲並不是真正得到了電子
- 只是大部分時間獲得了電子
- 占有了電子
- 同樣地 這個氫原子--我認真一點 這不是--
- 它從這個氫原子得到一個電子
- 從這個氫原子得到另一個電子
- 所以 不是一1- 應該是2-
- 應該是2- 因爲它從這裡占有一個
- 從這裡占有一個
- 一般情況下 當氧和非氧的原子或元素
- 結合時
- 它常常記爲2- 或者說處於-2價氧化狀態
- 氧呈現-2價狀態 因爲它得到了兩個電子
- 我寫在引號裏 得到兩個電子
- 我們知道 並不是真正得到 只是占用
- 兩個氫各失去一個電子
- 所以 這個氫的氧化狀態是+1價
- 這個氫的氧化狀態也是+1價
- 可以說 通過氫在氧氣中的燃燒
- 氫原子--在它們零氧狀態之前
- 這些氫原子都有零氧狀態
- 現在有了+1價的氧化狀態
- 因爲它們在和氧結合的過程中 失去了電子
- 所以 我們說氫被氧化了
- 通過這個反應 氫氣被氧化了
- 爲什麽它被氧化了呢？
- 因爲起初 原子間能夠穩定地共用一對電子
- 然後 它和氧氣結合 氧氣占用了它的電子
- 所以 氫氣把電子給了氧氣 它就被氧化了
- 類似地 通過燃燒反應 氧氣被還原了
- 爲什麽它被還原了呢？
- 這裡 它只是共用電子對 並沒有電子的得失
- 當它和一種低負電性的
- 原子結合時
- 它就占有了氫原子的電子
- 這裡的電荷就減少了2個
- 我想對所有的電子都做出說明
- 因爲我們在討論電子的得與失
- 我們可以寫出兩個反應
- 這些是對化學課的一些複習
- 複習一遍還是有好處的
- 下面我將把這些知識用在生物學中
- 這樣你們可以
- 重新形成這些知識結構
- 我們可以寫出兩個反應
- 我們從2莫耳的氫分子開始
- 它們不是氧化態的 或者說它們是中性的
- 我在這寫下一個0
- 然後 在方程式另一邊
- 以2莫耳的H2結束
- 現在每個氫原子都是+1價的氧化態
- 或者 從另一方面考慮 每個氫原子--
- 這裡有四個氫原子
- 這是有兩個氫原子的氫分子
- 這裡有2莫耳的氫分子
- 所以 共有4個氫原子
- 4個氫原子各自失去一個電子
- 我們可以這樣寫 加上4個電子
- 這是反應的一半 即氫氣的反應 它失去4個電子
- 這種方式也說明了氫被氧化
- 因爲它失去了電子
- OIL:氧化反應是失去電子
- 另一半反應就是氧氣的反應
- 左邊是1莫耳的氧氣
- 加上4個電子
- 電子不是憑空而來的
- 是從氫中得到的 它要加到氧分子中去
- 這一半反應的右邊 以2莫耳--
- 我這樣寫--2莫耳氧
- 每莫耳氧都是-2價的氧化態
- 這就是另一半反應
- 這些都表明 在燃燒的過程中
- 氫失去了電子
- 氧得到了氫失去的電子
- 這告訴我們 氧氣被還原了
- 這就對了
- 這些是對化學課知識的複習
- 接下來 會更加令人困惑
- 我將介紹生物學家是如何考慮這個反應的
- 那麽-- 當然不總是這樣
- 有時候 生物學家會用到
- 你在化學課中學到的定義
- 但是生物學家--或者許多生物課本--會說--
- 這曾經也令我非常困惑--
- 氧化過程是失去氫原子的過程
- 還原過程是得到氫原子的過程
- 開始我接觸這個定義的時候 我想
- 好像化學課上學到過 但那時討論的是電子
- 氫原子由一個質子和一個電子組成 這有什麽關係嗎？
- 爲什麽這兩種定義--
- 這實際上是這個影片的全部要點
- 爲什麽這兩種定義是一致的
- 因爲 在生物世界中
- 氫常常和周邊物質發生反應
- 常常和碳 氧 磷 氮等原子結合
- 我們看元素周期表 看到氫的位置
- 碳 氮 氧 磷的位置
- 實際上 所有其他物質
- 你看到的生物係統中的物質
- 氫結合的元素通常是
- 負電性較強的
- 所以 如果一個碳和一個氫結合
- 這個碳就占有了那個電子
- 如果那個氫和電子轉移給一個氧分子
- 碳就會失去氫原子
- 實際上 它失去的是原來占有的電子
- 那麽 現在氧就占有了那個電子
- 所以 兩種定義是完全一致的
- 我給你們舉這個例子的原因是
- 生物學中的定義在這裡並不適用
- 你可能會說
- 嗯 這個反應中氧得到了氫
- 那麽 根據生物學中的定義
- 我們可以說 氧被還原了
- 但是 不能說氫失去了氫原子
- 這種情況下 只是氫失去了電子
- 它並沒有失去它本身
- 你們可能說 因爲它被吸收了 所以失去了它本身
- 但是 生物學中的定義不是這樣來的
- 當氫和生物體內的化合物結合時
- 常常提供電子
- 所以 如果碳失去氫 並把它給氧時
- 碳失去的是它占用的氫的一個電子
- 而這個電子被氧占用了
- 所以 碳被氧化 氧被還原
- 希望你能夠明白
- 在下一個影片中 我會舉更多例子
- 這樣做的原因是
- 爲了把這些知識應用到細胞呼吸中去
- 這樣 有人說NAD得到氫是被還原了
- 或者 失去氫就是被氧化了
- 或者 等等
- 你不會感到疑惑
- 我想讓你知道
- 這些定義和你在化學課上學到的是一樣的