0:00:00.510,0:00:02.900 Chci v tomto videu zopakovat, 0:00:02.900,0:00:07.540 co jsme se naučili v chemii o oxidaci 0:00:07.540,0:00:10.450 a o jejím opaku - redukci. 0:00:10.450,0:00:13.510 Pak se chci podívat na to,[br]jak chemická podstata věci 0:00:13.510,0:00:17.340 zapadá do kontextu biologie[br]nebo biochemie. 0:00:17.340,0:00:20.150 A když se vše podaří, uvidíme,[br]že oboje je jedno a to samé. 0:00:20.150,0:00:22.840 Jen krátké opakování,[br]pokud jste zhlédli videa o chemii. 0:00:22.840,0:00:25.490 Na oxidaci se můžeme podívat - vlastně 0:00:25.490,0:00:27.715 existuje na to známá[br]mnemotechnická pomůcka. 0:00:27.715,0:00:35.980 Zní: OIL RIG, kde OIL nám říká,[br]že oxidace je "ztráta" - 0:00:35.980,0:00:38.940 dávám to do uvozovek,[br]protože nemusí nezbytně dojít 0:00:38.940,0:00:41.430 ke ztrátě elektronů,[br]k tomu se dostaneme později - 0:00:41.430,0:00:43.380 tedy oxidace je "ztráta" elektronů. 0:00:43.380,0:00:46.100 To jste se měli dozvědět v chemii. 0:00:46.650,0:00:54.020 A pak jste se také dozvěděli,[br]že redukce je "příjem" - 0:00:54.020,0:00:55.920 a to dávám také do uvozovek - 0:00:55.920,0:00:59.730 je to "příjem" elektronů. 0:00:59.730,0:01:02.180 Do uvozovek to dávám proto,[br]že nezbytně nemusí dojít 0:01:02.180,0:01:03.400 k příjmu elektronů. 0:01:03.400,0:01:04.600 Spíš k přivlastnění. 0:01:04.600,0:01:07.410 A důvod, proč se tento děj nazývá redukce,[br]je ten, že pokud 0:01:07.410,0:01:11.790 přijímáte elektrony, váš pomyslný náboj - [br]kdyby jste je skutečně přijímali - 0:01:11.790,0:01:13.940 je tím redukován. 0:01:13.940,0:01:16.010 A důvod, proč se opačný děj [br]nazývá oxidace, 0:01:16.010,0:01:19.340 je ten, že ke ztrátě elektronů [br]většinou dochází ve prospěch kyslíku. 0:01:19.340,0:01:20.920 Ovšem nemusí to být pouze kyslík. 0:01:20.920,0:01:24.100 Může to být jakákoliv molekula,[br]která si přivlastní vaše elektrony. 0:01:24.100,0:01:27.890 Myslím, že nějaký hezký příklad 0:01:27.890,0:01:29.760 by celou věc osvětlil. 0:01:29.760,0:01:33.530 Řekněme, že si připravím molekulový vodík, 0:01:33.530,0:01:37.180 který je v plynném skupenství,[br]a spálím ho v prostředí 0:01:37.180,0:01:39.030 s molekulovým kyslíkem. 0:01:39.030,0:01:41.010 Tohle se stalo se vzducholodí Hindenburg. 0:01:41.010,0:01:43.470 Naplnili balon vodíkem a [br]někde se vytvořila jiskra, 0:01:43.470,0:01:45.630 a jelikož byl přítomen i kyslík, 0:01:45.630,0:01:47.220 tak následovala obrovská exploze. 0:01:47.220,0:01:50.040 V průběhu reakce máme [br]na každý mol molekulového kyslíku 0:01:50.040,0:01:52.700 dva moly molekulového vodíku - 0:01:52.700,0:01:55.070 jen si dávám pozor,[br]aby ta rovnice byla vyvážená - 0:01:55.070,0:02:01.070 produktem reakce jsou dva moly vody[br]a spousta tepla. 0:02:01.070,0:02:02.880 Tahle věc vážně bouchne. 0:02:06.450,0:02:08.229 Mohli bychom mluvit o Hindenburgu, 0:02:08.229,0:02:10.190 ale důvod, proč jsem tohle napsal je, 0:02:10.190,0:02:13.530 že chci ukázat,[br]co se oxiduje 0:02:13.530,0:02:15.600 a co se redukuje. 0:02:15.600,0:02:18.760 Takže v tomhle případě právě zde,[br]na vodíku, 0:02:18.760,0:02:20.630 molekulový vodík vypadá takto. 0:02:20.630,0:02:23.660 Mezi atomy vodíku existuje [br]kovalentní vazba. 0:02:23.660,0:02:25.540 Sdílejí navzájem svůj elektron tak, 0:02:25.540,0:02:27.840 aby mohly předstírat, že jejich orbital 1s 0:02:27.840,0:02:28.950 je zcela zaplněn. 0:02:28.950,0:02:31.180 Takže tady k žádné [br]ztrátě elektronů nedochází. 0:02:31.180,0:02:33.150 Nepřivlastňují si elektron toho druhého. 0:02:33.150,0:02:36.160 Říkáme tedy, že jsou neutrální, [br]mají oxidační číslo rovné nule. 0:02:36.160,0:02:38.150 Nepřijaly ani neztratily žádné elektrony. 0:02:38.150,0:02:38.890 Jen je sdílejí. 0:02:38.890,0:02:40.690 To samé platí pro molekulový kyslík. 0:02:40.690,0:02:43.850 A mezi atomy kyslíku je[br]ve skutečnosti dvojná vazba. 0:02:43.890,0:02:46.310 Ale oba atomy jsou kyslíky,[br]takže není důvod, 0:02:46.310,0:02:49.240 proč by mělo dojít ke ztrátě[br]či příjmu elektronů. 0:02:49.240,0:02:52.940 Ale když se přesuneme[br]na tuto stranu rovnice, 0:02:52.940,0:02:54.440 stane se něco zajímavého. 0:02:54.440,0:02:58.710 Na každý kyslík zde připadají dva vodíky. 0:03:02.060,0:03:05.780 A představit si to můžeme tak,[br]že kyslík si přivlastňuje 0:03:05.780,0:03:07.040 elektrony těchto vodíků. 0:03:07.040,0:03:09.770 Vodík má ve valenční vrstvě [br]jeden elektron. 0:03:09.770,0:03:12.780 U kovalentních vazeb jde o to,[br]že jeden atom dá druhému elektron 0:03:12.780,0:03:14.900 a stejně tak druhý [br]dá elektron prvnímu tak, 0:03:14.900,0:03:16.280 že oba sdílejí kompletní pár. 0:03:16.280,0:03:18.610 Ale víme nebo si zopakujeme, 0:03:18.610,0:03:23.510 že kyslík má mnohem vyšší[br]hodnotu elektronegativity než vodík. 0:03:23.510,0:03:26.190 Tohle je glukóza,[br]která tu zbyla 0:03:26.190,0:03:29.150 z natáčení videa o buněčném dýchání. 0:03:29.150,0:03:32.600 Teď tomu nemusíte věnovat pozornost,[br]ale celé to propojím v dalším videu. 0:03:32.600,0:03:36.380 Když se podíváme ne periodickou tabulku,[br]jestli si pamatujete z videí o chemii, 0:03:36.380,0:03:39.510 hodnota elektronegativity stoupá 0:03:39.510,0:03:42.470 diagonálně směrem doprava nahoru. 0:03:42.470,0:03:46.100 Prvky s nejvyšší hodnotou [br]elektronegativity jsou zde, 0:03:46.100,0:03:48.680 zde jsou prvky s nejnižší [br]hodnotou elektronegativity. 0:03:48.680,0:03:54.250 Hodnota elektronegativity udává, [br]jak moc si prvek přivlastňuje elektrony. 0:04:03.730,0:04:08.520 Přestože mají kyslík a vodík mezi sebou [br]kovalentní vazbu v molekule vody 0:04:08.520,0:04:10.440 - sdílejí elektrony - 0:04:10.440,0:04:14.210 kyslík má mnohem vyšší hodnotu[br]elektronegativity než vodík, 0:04:14.210,0:04:15.740 takže si elektrony přivlastní. 0:04:15.740,0:04:18.179 Dokonce pokud vezmete [br]některé prvky z této oblasti 0:04:18.179,0:04:21.690 a vytvoříte vazbu s prvky z této oblasti,[br]tyto prvky z pravé části tabulky 0:04:21.690,0:04:24.920 mají o tolik vyšší elektronegativitu[br]než prvky z levé části tabulky, 0:04:24.920,0:04:27.100 že sdílené elektrony ukradnou, 0:04:27.100,0:04:28.650 nejen přivlastní. 0:04:28.650,0:04:30.940 Ale když se mluví [br]o hodnotách elektronegativity, 0:04:30.940,0:04:33.410 znamená to jen, jak moc[br]má daný prvek rád elektrony. 0:04:33.410,0:04:36.290 Když se tedy podíváme na tuto vazbu [br]mezi kyslíkem a vodíkem, 0:04:36.290,0:04:39.770 viděli jsme v periodické tabulce, [br]že kyslík má vyšší elektronegativitu, 0:04:39.770,0:04:42.100 takže v této vazbě elektrony stráví 0:04:42.100,0:04:43.880 mnohem více času v blízkosti kyslíku. 0:04:43.880,0:04:46.190 Říkali jsme si o vodíkových vazbách. 0:04:46.190,0:04:49.780 Na této straně molekuly vody se vytváří [br]parciální záporný náboj 0:04:49.780,0:04:52.630 a na opačné straně naopak 0:04:52.630,0:04:54.810 parciální kladný náboj. 0:04:54.810,0:04:57.900 Jednou za čas se elektrony ukáží i[br]v blízkosti vodíků. 0:04:57.930,0:05:01.370 Když mluvíme o oxidaci a redukci, 0:05:01.370,0:05:03.130 nejedná se o žádné parciální náboje. 0:05:03.130,0:05:07.110 Pokud si jeden prvek [br]přivlastňuje elektrony více, 0:05:07.110,0:05:10.890 pak kvůli oxidačnímu číslu předpokládáme, 0:05:10.890,0:05:12.470 že si tento elektron vzal. 0:05:12.470,0:05:16.580 Při určování oxidačního čísla [br]předpokládáme, že kyslík v molekule vody 0:05:16.580,0:05:19.220 elektron úplně přebral a přiřadíme mu 0:05:19.220,0:05:22.740 oxidační číslo 1-. 0:05:22.740,0:05:25.090 Dohodou je náboj psán za 0:05:25.090,0:05:26.960 číslo udávající oxidační stav. 0:05:26.960,0:05:29.680 Aby se to celé nepletlo [br]se skutečným nábojem. 0:05:29.680,0:05:31.710 Má tedy oxidační číslo 1-, protože 0:05:31.710,0:05:34.110 z pohledu oxidačního stavu[br]si jeden elektron bere. 0:05:34.110,0:05:35.230 Přijímá jeden elektron. 0:05:35.230,0:05:37.380 Proto jsem to na začátku [br]uvedl v uvozovkách. 0:05:37.380,0:05:39.140 Protože ho ve skutečnosti nepřijímá. 0:05:39.140,0:05:41.310 Jen se většinu času [br]zdržuje v jeho blízkosti. 0:05:41.310,0:05:42.370 Přivlastňuje si ho. 0:05:42.370,0:05:45.370 A tak stejně s tímhle vodíkem -[br]pozor na to, tohle není - 0:05:45.370,0:05:48.300 kyslík si přivlastnil jeden elektron[br]od tohoto vodíku a 0:05:48.300,0:05:49.950 další elektron od tohoto vodíku. 0:05:49.950,0:05:52.890 Místo 1- by to tedy mělo být 2-. 0:05:52.890,0:05:55.590 Mělo by to být 2-, protože si přivlastňuje 0:05:55.590,0:05:58.140 jeden elektron odsud a jeden odsud. 0:05:58.140,0:06:02.570 Obecně řečeno, pokud kyslík [br]vstupuje do vazby s jinými atomy 0:06:02.570,0:06:09.720 nebo prvky, má obvykle[br]oxidační číslo 2-. 0:06:10.050,0:06:14.170 Takže tenhle má oxidační číslo 2-,[br]protože "získal" 2 elektrony - 0:06:14.180,0:06:15.870 opět psáno v uvozovkách. 0:06:15.870,0:06:18.710 "Získal" dva elektrony. 0:06:18.710,0:06:21.850 Víme, že je ve skutečnosti nezískal,[br]jen si je přivlastňuje. 0:06:21.850,0:06:24.790 Tyhle vodíky každý ztratily[br]po elektronu. 0:06:24.790,0:06:32.340 Jejich oxidační číslo je tudíž 1+. 0:06:32.630,0:06:35.930 Takže spalováním vodíku s kyslíkem - 0:06:35.930,0:06:39.420 vodíky předtím měly[br]oxidační číslo rovno nule, 0:06:39.420,0:06:42.710 oba tyto vodíky měly[br]oxidační číslo rovno nule - 0:06:42.710,0:06:45.130 ale nyní mají oxidační číslo rovno 1+, 0:06:45.130,0:06:48.650 protože ztratily své elektrony,[br]když vstoupily do vazby s kyslíkem. 0:06:48.660,0:06:52.550 Říkáme tedy, že tyto vodíky [br]byly oxidovány. 0:06:56.790,0:07:04.340 Takže v důsledku této reakce[br]byly vodíky oxidovány. 0:07:04.850,0:07:06.330 Proč byly oxidovány? 0:07:06.330,0:07:08.370 Protože před reakcí v molekulovém vodíku 0:07:08.370,0:07:10.430 docházelo k rovnoměrnému [br]sdílení elektronů. 0:07:10.430,0:07:13.770 Ale pak vytvořil vazbu s kyslíkem,[br]který si jeho elektrony přivlastnil. 0:07:13.770,0:07:16.780 Takže vodík ztrácí své elektrony[br]ve prospěch kyslíku, 0:07:16.780,0:07:18.320 byl tudíž oxidován. 0:07:18.320,0:07:29.230 Podobně je to s kyslíkem,[br]ten byl po reakci redukován. 0:07:30.210,0:07:31.530 Proč byl redukován? 0:07:31.530,0:07:33.850 V molekulovém stavu [br]elektrony rovnoměrně sdílel. 0:07:33.850,0:07:35.330 Neztrácel je ani nepřijímal. 0:07:35.330,0:07:39.590 Ale zde v molekule vody, kde je ve vazbě[br]s prvkem s mnohem nižší hodnotou 0:07:39.590,0:07:42.460 elektronegativity, si naráz elektrony 0:07:42.460,0:07:44.450 přivlastnit může, přijímá je. 0:07:44.450,0:07:48.195 Takže tento pomyslný náboj [br]je redukován o dva. 0:07:50.410,0:07:53.050 Kdybych chtěl sledovat všechny elektrony, 0:07:53.050,0:07:55.170 neboť tu mluvíme o jejich ztrácení 0:07:55.170,0:07:58.630 a přijímání, můžu napsat obě poloreakce. 0:07:58.630,0:08:01.050 Tohle by všechno mělo být[br]opakování z hodin chemie. 0:08:01.050,0:08:02.780 Ale opakování matka moudrosti. 0:08:02.780,0:08:05.000 Dám tohle video do biologické sekce, 0:08:05.000,0:08:07.890 aby si biologové mohli 0:08:07.890,0:08:10.010 osvěžit v této oblasti paměť. 0:08:10.010,0:08:11.440 Můžeme napsat dvě poloreakce. 0:08:11.440,0:08:17.160 Můžeme říct, že jsme začali[br]s dvěma moly molekulového vodíku. 0:08:17.160,0:08:21.150 Jejich oxidační číslo je nulové, [br]jsou neutrální. 0:08:21.150,0:08:23.010 Takže sem můžu napsat nulu. 0:08:23.010,0:08:26.020 A po reakci získám - na druhé straně[br]reakční rovnice získám - 0:08:26.020,0:08:29.340 dva moly molekulového vodíku. 0:08:29.340,0:08:33.060 Ale každý z těchto vodíků má nyní 0:08:33.060,0:08:35.450 oxidační číslo rovno 1+. 0:08:38.529,0:08:39.890 Nebo jinak - každý z nich - 0:08:39.890,0:08:41.020 jsou tu čtyři vodíky. 0:08:41.020,0:08:44.080 Tohle je molekulový vodík,[br]který má v molekule dva atomy vodíku, 0:08:44.080,0:08:46.050 a my máme dva moly molekulového vodíku. 0:08:46.050,0:08:47.760 Takže tu máme celkem čtyři vodíky. 0:08:47.760,0:08:50.480 Každý z nich ztratil jeden elektron. 0:08:50.480,0:08:53.420 Takže napíšu:[br]"+ 4 elektrony". 0:08:54.530,0:08:56.460 Tohle je poloreakce pro vodík. 0:08:56.460,0:08:58.640 Ztratil 4 elektrony. 0:08:58.640,0:09:03.700 Jinými slovy 0:09:03.760,0:09:08.540 vodík byl oxidován,[br]protože ztratil elektrony. 0:09:08.540,0:09:11.200 OIL: Oxidation Is Loosing [br](pozn. oxidace je ztráta). 0:09:11.200,0:09:14.830 A pak další poloreakce, 0:09:14.830,0:09:16.750 kdybych měl psát poloreakci pro kyslík. 0:09:16.750,0:09:21.640 Začínáme s molem molekulového kyslíku 0:09:21.640,0:09:24.220 a přidávám k tomu 4 elektrony. 0:09:24.220,0:09:25.970 Nemůžu vyrobit elektrony z ničeho. 0:09:25.970,0:09:28.040 Získávám ty elektrony z vodíků, 0:09:28.040,0:09:29.240 dávám je kyslíku. 0:09:29.240,0:09:35.560 A tak na této straně poloreakce[br]získám dva moly - 0:09:35.560,0:09:38.650 můžu to napsat takto - dva moly kyslíku. 0:09:38.650,0:09:43.320 Každý z nich má oxidační číslo 2-. 0:09:43.700,0:09:45.080 Takže tohle jsou poloreakce. 0:09:45.080,0:09:47.630 Ukazuju tím, že vodík[br]v průběhu spalné reakce 0:09:47.630,0:09:50.310 ztratil elektrony. 0:09:50.310,0:09:53.830 A kyslík tyto elektrony přijal. 0:09:53.830,0:10:02.370 To znamená, že kyslík byl redukován. 0:10:02.370,0:10:05.120 To je všechno hezké a [br]taky trochu opakování toho, 0:10:05.120,0:10:07.410 co jsme se naučili v chemii. 0:10:07.410,0:10:09.520 Ale teď vám úplně popletu hlavu. 0:10:09.520,0:10:12.750 Protože vám ukážu,[br]jak o celé věci přemýšlí biolog. 0:10:12.750,0:10:14.350 Není to vždycky tak, 0:10:14.350,0:10:16.440 někdy biolog použije definici, 0:10:16.440,0:10:18.020 kterou jste se naučili v chemii. 0:10:18.020,0:10:21.130 V mnoha různých učebnicích[br]biologie se dočtete - 0:10:21.130,0:10:23.915 a tohle mě vždy velmi mátlo - 0:10:23.915,0:10:34.240 že oxidace je ztráta[br]vodíkových atomů. 0:10:39.220,0:10:51.410 A redukce je příjem vodíkových atomů. 0:10:52.210,0:10:54.260 Když jsem to zprvu studoval,[br]říkal jsem si, 0:10:54.260,0:10:57.190 tohle jsem se přece učil v chemii[br]a tam mluvili o elektronech. 0:10:57.190,0:10:59.730 Vodíkový atom je přece[br]proton a elektron. 0:10:59.730,0:11:01.130 jakou to má souvislost? 0:11:01.130,0:11:04.660 A tohle je vlastně centrální[br]myšlenka tohoto videa. 0:11:04.900,0:11:08.930 Důvod, proč jsou obě[br]definice konsistentní, je tento. 0:11:08.930,0:11:19.680 V biologickém světě je to vodík, 0:11:19.680,0:11:22.230 který je vyměňován. 0:11:22.230,0:11:27.450 Vytváří vazby s uhlíkem, kyslíkem, 0:11:27.970,0:11:30.500 fosforem, dusíkem. 0:11:30.500,0:11:35.230 Když se podíváme na periodickou tabulku, 0:11:35.570,0:11:40.840 vidíme, kde je vodík [br]a kde uhlík, dusík, kyslík 0:11:40.840,0:11:43.700 a fosfor a vlastně všechny další prvky. 0:11:43.700,0:11:46.840 Vidíme, že všechno, s čím se vodík [br]v biologických systémech váže, 0:11:46.840,0:11:50.570 má mnohem vyšší 0:11:50.570,0:11:52.920 hodnotu elektronegativity než on sám. 0:11:52.920,0:11:55.530 Pokud se tedy s vodíkem váže uhlík, 0:11:55.530,0:11:57.740 je to uhlík, který si [br]elektrony přivlastňuje. 0:11:57.740,0:12:00.610 V případě, že vodík je přenesen na kyslík, 0:12:00.610,0:12:04.260 spolu se svým elektronem,[br]uhlík ztratí vodíkový atom, 0:12:04.260,0:12:06.220 ale ve skutečnosti ztratil ten elektron, 0:12:06.220,0:12:07.450 který si přivlastňoval. 0:12:07.450,0:12:09.940 A nyní si ho může přivlastnit kyslík. 0:12:09.940,0:12:11.990 Takže tyto definice jsou konzistentní. 0:12:11.990,0:12:14.630 A jediný důvod, proč jsem vám[br]ukázal tento příklad, je, 0:12:14.630,0:12:17.760 že zde biologická definice neplatí. 0:12:17.760,0:12:21.900 Můžete rozhodně říct,[br]že kyslík přijímá 0:12:21.900,0:12:23.650 vodíky v této reakci. 0:12:23.650,0:12:27.000 Takže stále můžeme říct,[br]že je kyslík redukován, 0:12:27.000,0:12:30.110 v souladu s biologickou definicí. 0:12:30.110,0:12:32.780 Ale už moc nejde tvrdit,[br]že vodík 0:12:32.780,0:12:34.740 ztrácí vodíky. 0:12:34.740,0:12:37.840 V tomhle případě vodík[br]prostě jen ztrácí elektrony. 0:12:37.840,0:12:39.160 Neztrácí sebe sama. 0:12:39.160,0:12:42.100 Možná by jste mohli tvrdit,[br]že ztrácí sebe, neboť je převzat. 0:12:42.100,0:12:44.700 Ale biologická definice[br]vychází ze stejného principu. 0:12:44.700,0:12:48.690 A ta je, že když vodík vytváří vazby[br]s většinou atomů 0:12:48.690,0:12:51.520 v biologických sloučeninách,[br]má sklon elektrony poskytovat. 0:12:51.520,0:12:54.470 Takže když uhlík ztratí vodík[br]a předá ho kyslíku, 0:12:54.470,0:12:56.560 uhlík ve skutečnosti ztratí elektron, 0:12:56.560,0:12:58.170 který si od vodíku přivlastňoval. 0:12:58.170,0:12:59.850 A nyní si ho přivlastňuje kyslík. 0:12:59.850,0:13:03.090 Takže uhlík bude oxidován 0:13:03.090,0:13:04.370 a kyslík redukován. 0:13:04.370,0:13:05.730 Doufám, že jsem vás nezmátl. 0:13:05.730,0:13:07.940 V příštím videu vám[br]ukážu pár dalších příkladů. 0:13:07.940,0:13:09.490 Mluvím o tomhle proto, 0:13:09.490,0:13:12.460 abychom to mohli aplikovat[br]na buněčné dýchání. 0:13:12.460,0:13:14.960 Aby vás nemátlo,[br]když lidé začnou říkat, 0:13:14.960,0:13:20.710 že NAD je redukován příjmem vodíku. 0:13:20.710,0:13:23.860 Nebo že je oxidován,[br]když tento vodík ztrácí, a tak dále. 0:13:23.860,0:13:26.770 Chci, abyste viděli,[br]že tohle jsou ty samé definice, 0:13:26.770,0:13:28.540 které jste se naučili v chemii.