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自由基是指独立存在的、具有不成对电子的分子、原子、离子和基团。
生物学上规定这个不成对电子必须是最外层。这个规定需要商榷。因为这样把许多过渡金属元素排除在自由基范围内。在化学领域,没有这样的规定,从定义上看许多过渡金属元素就属于自由基,这是因为他们的许多性质是类似的。
个人的猜测是,自由基生物学领域开始把自由基作为“毒性分子”的范畴,而许多过渡金属元素,例如铁等都是属于重要的生物活性物质,如果把它们也作为自由基,似乎难以理解。现在看来,许多自由基的作用与多过渡金属元素没有什么区别,大家都是一样的。因此,我觉得,现在应该重新考虑这个问题了。
几个证据:
1、从定义上看,过渡金属元素就属于自由基。因为它们的原子中含有一个或多个不成对电子。有的金属例如锌,最外层就有不成对电子。
2、从生物学效应上看,过渡金属元素与自由基非常类似,过多有害,不足也不好。
3、体内的许多自由基反应,过渡金属元素都是重要的参与者。想想氧化磷酸化过程,许多金属离子,特别是铁离子,是作为电子传递体发挥作用的。电子传递,就是自由基反应。
4、fenton反应,就是一些游离的过渡金属元素特别是铁离子与活性氧反应,产生的更毒的自由基。
意义
因为大家都是一样的,化学性质类似,生物学作用特点类似。有利于理解自由基的双面作用,特别有利于理解自由基的正面作用;
有利于理解过渡金属元素双面作用,特别有利于理解过渡金属元素毒性作用。这样就可以把研究一些金属离子的领域与自由基生物学作为一类来研究和探讨。例如,许多研究发现,金属离子在许多疾病中具有非常重要的作用,而自由基也是这样。大家都重要,实质上可能就是一回事。例如当,铁离子过多时,容易发生fenton反应,产生毒性自由基。
这属于回归自然,本来就是一类物质,过去把它们人为分开,本来就不应该,容易引起混乱。
相关背景阅读(引自多个网上资料)
一切物质都是由原子组成,原子(atom)指化学反应的基本微粒,原子在化学反应中不可分割。尽管原子的英文名称(atom)本意是不能被进一步分割的最小粒子,但是,随着科学的发展,原子被认为是由电子、质子、中子组成,它们被统称为亚原子粒子。几乎所有原子都含有上述三种亚原子粒子,但氕没有中子,其离子(失去电子后)只是一个质子。
电子是构成原子的基本粒子之一,质量极小,带负电,在原子中围绕原子核旋转。不同的电子数目不同,例如,每一个碳原子中含有6个电子,每一个氧原子中含有8个电子。能量高的离核较远,能量低的离核较近。通常把电子在离核远近不同的区域内运动称为电子的分层排布。
核外电子排布的规律:1.电子是在原子核外距核由近及远、能量由低至高的不同电子层上分层排布;2.每层最多容纳的电子数为n的平方的二倍个(n代表电子层数);3.最外层电子数不超过8个(第一层不超过2个),次外层不超过18个,倒数第三层不超过32个。4.电子一般总是尽先排在能量最低的电子层里,即先排第一层,当第一层排满后,再排第二层,第二层排满后,再排第三层。
当最外层电子数为8,最内层电子数为2时,该原子就形成为相对稳定结构了【氦除外,氦的电子数为2但也是相对稳定结构】,不易发生化学反应,稀有气体一般都为相对稳定结构,所以不易发生化学反应,而非稀有气体能够通过化学变化实现成为相对稳定结构,金属元素的最外层电子数一般<4,易失电子,而非金属元素的最外层电子数一般>4,易得电子。注:电子不能随意抛给大自然。例如氯化钠【即食盐】,氯的最外层电子数是7,易得电子1个电子,钠的最外层电子数为1易失去一个电子,氯和钠发生化学反应时,钠将最外层电子给了氯,此时钠和氯的电子电荷数都不等于原子核的电荷数了,钠由于丢了一个电子就带了一个正电荷了,而氯由于得了一个电子,就带了一个负电荷,此时的氯和钠都不能算是原子了,只能说是氯离子和钠离子了。根据物理学,正负相吸,氯和钠就将吸在一起,形成氯化钠,大多数的化合物都是这样结合的。
共价键(covalent bond)是化学键的一种,两个或多个原子共同使用它们的外层电子,在理想情况下达到电子饱和的状态,由此组成比较稳定的化学结构叫做共价键。其本质是原子轨道重叠后,高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。需要指出:氢键虽然存在轨道重叠,但通常不算作共价键,而属于分子间力。共价键与离子键之间没有严格的界限,通常认为,两元素电负性差值远大于1.7时,成离子键;远小于1.7时,成共价键;在1.7附近时,它们的成键具有离子键和共价键的双重特性,离子极化理论可以很好的解释这种现象。
化学变化的本质是旧键的断裂和新键的形成,化学反应中,共价键存在两种断裂方式,在化学反应尤其是有机化学中有重要影响。
当共价键在发生均裂时,成健电子平均分给两个原子(团),均裂产生的带单电子的原子(团)称为自由基,用“R·”表示,自由基具有反应活性,能参与化学反应,自由基反应一般在光或热的作用下进行。
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