Роль свободных радикалов в природной среде
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
Федеральное агентство по образованию
ФГАОУ ВПО "Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б.Н.Ельцина"
Курсовой проект
по курсу химии окружающей среды
Роль свободных радикалов в природной среде
Екатеринбург 2010
РЕФЕРАТ
СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ ОКИСЛЕНИЕ АТМОСФЕРА ПЕРОКСИД ГИДРОКСИЛ ОКСИДЫ АЗОТА ПРОБА КИСЛОТЫ ФЕРМЕНТЫ КАТАЛИЗАТОРЫ
В работе рассказывается об общем строении свободных радикалов, их свойствах и значение в природной среде. Отдельное внимание уделяется рассмотрению химических реакций с участием радикалов в атмосфере и живых организмах. Описываются процессы, происходящие при участии свободных радикалов в различных средах и их роль.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И НОМЕНКЛАТУРА СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ
1.1Что такое свободные радикалы
1.2Номенклатура радикалов
1.3Классификация радикалов
1.3.1Первичные радикалы и реактивные молекулы
1.3.2Вторичные и третичные радикалы
2.РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ В РЕЧНЫХ СИСТЕМАХ
2.1Наблюдения и эксперименты
2.2Результаты исследования
2.3Анализ результатов
3.СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ В АТМОСФЕРЕ
3.1Реакции в стратосфере
3.2Химические процессы в тропосфере
3.2.1Роль углеводородов в тропосферных фотохимических процессах
4.СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Вся природа, окружающая нас, состоит из химических веществ и их соединений различной структуры. Их все можно разделить на различные группы по самым разнообразным признакам: состав, строение, роль в биологических системах и так далее. В своей работе я рассматриваю такую группу веществ, как свободные радикалы. Мой интерес вызван их широчайшей дифференциацией и повсеместным нахождением во всех компонентах биосферы.
Высокая реакционная способность свободных радикалов обуславливает большое количество химических реакций, которые происходят с различными элементами окружающей среды. Все они играют определенную роль в природных процессах.
В этой работе рассматриваются химические реакции с участием свободных радикалов и их участие в антропогенных и биологических циклах отдельные компонентов окружающей среды.
- ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И НОМЕНКЛАТУРА СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ
- Что такое свободные радикалы
Хорошо известно, что в органических молекулах (включая те, из которых состоит наш организм) электроны на внешней электронной оболочке располагаются парами: одна пара на каждой орбитали (рис. 1)
Свободные радикалы отличаются от обычных молекул тем, что у них на внешней электронной оболочке имеется неспаренный (одиночный) электрон (рис. 2 и 3).
Рисунок 1.1. Электронная структура молекулы метанол
Рисунок 1.2. Электронная структура радикала метанола
Неспаренный электрон в радикалах принято обозначать точкой. Например, радикал гидроксила обозначают как HO, радикал перекиси водорода как HOO, радикал супероксида как OO- или O2-. Ниже даны формулы трех радикалов этилового спирта: CH3CH2O; CH3CHOH; CH3CH2O
Итак:
- Свободным радикалом называется частица - атом или молекула, имеющая на внешней оболочке один или несколько неспаренных электронов.
- Это делает радикалы химически активными, поскольку радикал стремится либо вернуть себе недостающий электрон, отняв его от окружающих молекул, либо избавиться от "лишнего" электрона, отдавая его другим молекулам.
- В особом положении оказалась молекула кислорода (диоксигена), которая содержит на внешней оболочке целых два неспаренных электрона. Таким образом, диоксиген - это бирадикал и, подобно другим радикалам, обладает высокой реакционной способностью.
Рисунок 1.3. Электронная структура некоторых молекул и радикалов
Важно подчеркнуть, что неспаренные электроны должны находиться на внешней оболочке атома или молекулы. В понятие свободного радикала не включаются ионы металлов переменной валентности, неспаренные электроны в которых находятся на внутренних оболочках. Поскольку и радикалы и ионы таких металлов как железо, медь или марганец (так же как комплексы этих металлов) дают сигналы электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), эти частицы в совокаупности часто называют парамагнитными центрами.
Образование радикалов из устойчивых молекул обусловлено, таким образом, появлением на свободной, валентной орбитали нового электрона или наоборот - удалением одного электрона из электронной пары. Эти процессы обычно происходят в результате реакций одноэлектронного окисления или восстановления. В таких реакциях обычно участвует, наряду с молекулой, из которой радиукал образуется, ион металла переменной валентности, который ка раз и служит донором или акцептором одного электрона (а не двух сразу, как это бывает в реакиях между двумя органическими молекулами или между органической молекулой и кислородом). Типичный пример реакции, в которой образуется радикал - это реакция Фентон: взаимодействие пероксида водорода с ионом двухвалентного железа:
Fe2+ + H2O2 => Fe3+ + OH- + OH (радикал гидроксила)
Пр