WEBVTT 00:00:00.000 --> 00:00:01.450 У цьому відео 00:00:01.450 --> 00:00:02.900 ми розглянемо те, що 00:00:02.900 --> 00:00:07.540 вже знайоме із курсу хімії про окиснення та 00:00:07.540 --> 00:00:10.450 протилежний йому процес - відновлення. 00:00:10.450 --> 00:00:13.510 Подивимось, як те, що вивчалося на уроках хімії, 00:00:13.510 --> 00:00:17.100 стосується того, що говорять біологи та біохіміки 00:00:17.100 --> 00:00:17.960 на ту саму тему. 00:00:17.960 --> 00:00:20.270 Сподіваємось, що все співпаде. 00:00:20.270 --> 00:00:22.450 Отож, пригадаємо відеоуроки з хімії, якщо ви їх 00:00:22.450 --> 00:00:25.490 дивилися. Що ж таке окиснення? 00:00:25.490 --> 00:00:26.955 Є відомий трюк-підказка для цього. 00:00:26.955 --> 00:00:35.980 ОБМИТИ ВОДОЮ. О - окиснення - 00:00:35.980 --> 00:00:38.940 "втрата". Беру це слово в лапки, адже не обов'язково 00:00:38.940 --> 00:00:41.430 електрон втрачається; поясню, що я маю на увазі - 00:00:41.430 --> 00:00:43.380 "втрата" електрону. 00:00:43.380 --> 00:00:44.630 Це ви мали б пам'ятати 00:00:44.630 --> 00:00:46.650 з курсу хімії. 00:00:46.650 --> 00:00:54.020 А про відновлення ви мали б уже знати, що це "приєднання" електрону. 00:00:54.020 --> 00:00:55.920 Це теж беру в лапки. 00:00:55.920 --> 00:00:59.870 "Приєднання" електрону 00:00:59.870 --> 00:01:02.180 В лапках тому, що ми не обов'язково 00:01:02.180 --> 00:01:03.400 отримаємо електрон. 00:01:03.400 --> 00:01:04.860 Ми його, скоріше, утримуватимемо. 00:01:04.860 --> 00:01:07.180 Реакція називається відновленням тому, що 00:01:07.180 --> 00:01:11.400 якщо отримати електрон, то номінальний заряд 00:01:11.400 --> 00:01:13.940 понижується. 00:01:13.940 --> 00:01:16.390 А окиснення отримало свою назву через те, 00:01:16.390 --> 00:01:19.000 що під час реакції ми уступаємо свої електрони кисню. 00:01:19.000 --> 00:01:20.920 Хоча це не обов'язково має бути кисень. 00:01:20.920 --> 00:01:22.820 Це може бути будь-яка молекула, яка відбере 00:01:22.820 --> 00:01:23.840 у вас електрон. 00:01:23.840 --> 00:01:28.150 Я думаю, хороший приклад посприяє 00:01:28.150 --> 00:01:29.760 кращому розумінню. 00:01:29.760 --> 00:01:33.770 Скажімо, у нас є молекулярний водень 00:01:33.770 --> 00:01:37.180 у газоподібному стані, і нам треба спалити його за 00:01:37.180 --> 00:01:39.030 участю молекулярного кисню. 00:01:39.030 --> 00:01:40.950 Таке відбувалося на Гінденбургу. 00:01:40.950 --> 00:01:43.470 Аеростат наповнювали воднем, добували невеличку іскру 00:01:43.470 --> 00:01:45.630 і під дією кисню 00:01:45.630 --> 00:01:47.050 отримували великий вибух. 00:01:47.050 --> 00:01:50.040 У нашому випадку для кожного моля молекулярного кисню, 00:01:50.040 --> 00:01:53.060 якщо ми маємо два молі молекулярного водню - 00:01:53.060 --> 00:01:55.070 переконаємось, що наша рівність збалансована - 00:01:55.070 --> 00:02:01.070 отримаємо два молі Н2О плюс величезну кількість тепла. 00:02:01.070 --> 00:02:06.730 Ця суміш добряче вибухає. Отож, плюс багато тепла. 00:02:06.800 --> 00:02:08.229 Ми, звичайно, могли б ще 00:02:08.229 --> 00:02:10.190 поговорити про Гінденбург, але я це взяв до уваги 00:02:10.190 --> 00:02:13.530 просто для того, щоб показати, ЩО піддається окисненню, 00:02:13.530 --> 00:02:15.600 а ЩО відновленню. 00:02:15.600 --> 00:02:18.760 Повернемось до нашого водню. Ось він у нас. 00:02:18.760 --> 00:02:20.630 Молекулярний водень виглядає от так. 00:02:20.630 --> 00:02:23.660 Тут є зв'язок водень-водень. 00:02:23.660 --> 00:02:25.540 Кожен з них ділить електрон одне з одним, 00:02:25.540 --> 00:02:27.840 тож можна вважати, що в кожного із них 1s орбіталь 00:02:27.840 --> 00:02:29.260 цілком заповнена. 00:02:29.260 --> 00:02:31.180 Тож, вони не уступають електрони одне одному 00:02:31.180 --> 00:02:33.490 і не відбирають електрони одне в одного. 00:02:33.490 --> 00:02:35.500 Відповідно, можна сказати, що у них нульовий ступінь окиснення. 00:02:35.500 --> 00:02:37.410 Вони не отримували і не втрачали електрони. 00:02:37.410 --> 00:02:38.530 Вони ними поділилися. 00:02:38.530 --> 00:02:40.690 Те саме справедливо для молекулярного кисню. 00:02:40.690 --> 00:02:42.920 Правда, тут у нас є подвійний зв'язок 00:02:42.920 --> 00:02:43.890 між двома атомами кисню. 00:02:43.890 --> 00:02:46.310 Але, оскільки обидва атоми є атомами кисню, то вони 00:02:46.310 --> 00:02:49.240 не будуть ні отримувати, ні уступати електрони одне одному. 00:02:49.240 --> 00:02:53.590 Але з цього боку рівняння спостерігаємо 00:02:53.590 --> 00:02:54.440 дещо цікаве. 00:02:54.440 --> 00:02:58.080 Кожен атом кисню з'єднаний із двома атомами водню. 00:03:02.060 --> 00:03:05.780 Тут атом кисню утримує електрони 00:03:05.780 --> 00:03:07.640 кожного із цих атомів водню. 00:03:07.640 --> 00:03:10.280 Єдиний електрон водню знаходиться на валентній оболонці. 00:03:10.280 --> 00:03:12.910 Суть ковалентного зв'язку: я даю тобі електрон, 00:03:12.910 --> 00:03:14.910 а ти мені і у нас обох тепер 00:03:14.910 --> 00:03:15.930 по парі електронів. 00:03:15.930 --> 00:03:20.160 Але нам відомо (давайте пригадаємо), що кисень 00:03:20.160 --> 00:03:23.510 набагато більш електронегативний, ніж водень. 00:03:23.510 --> 00:03:26.190 Тут у нас трошки глюкози залишилося 00:03:26.190 --> 00:03:29.150 з відео про клітинне дихання. 00:03:29.150 --> 00:03:32.060 Тож не звертайте на неї уваги. Про неї піде мова аж у 00:03:32.060 --> 00:03:32.870 наступному відео. 00:03:32.870 --> 00:03:35.990 Погляньмо на періодичну таблицю. Ми пам'ятаємо із відео 00:03:35.990 --> 00:03:39.510 з хімії, що електронегативність зростає 00:03:39.510 --> 00:03:42.470 в напрямку вгору праворуч в таблиці. 00:03:42.470 --> 00:03:46.210 Тож тут у нас найбільш електронегативні елементи, 00:03:46.210 --> 00:03:48.680 а тут - найменш електронегативні. 00:03:48.680 --> 00:04:03.330 Електронегативність означає схильність захоплювати електрони. 00:04:03.330 --> 00:04:07.190 Отож, хоча кисень і водень знаходяться 00:04:07.190 --> 00:04:10.950 у ковалентному зв'язку - вони ділять електрони - кисень 00:04:10.950 --> 00:04:13.580 значно більш електронегативний, ніж 00:04:13.580 --> 00:04:15.740 водень, тому він захоплюватиме електрони. 00:04:15.740 --> 00:04:18.019 Так що, якщо елементи із цієї частини 00:04:18.019 --> 00:04:21.890 з'єднати із елементами звідси, а ці елементи набагато більш електронегативні, 00:04:21.890 --> 00:04:24.080 ніж ті, що ліворуч, що 00:04:24.080 --> 00:04:27.100 вони будуть, прямо-таки, красти електрони, 00:04:27.100 --> 00:04:29.130 а не лише утримувати їх. 00:04:29.130 --> 00:04:30.990 Але електронегативність означає лише 00:04:30.990 --> 00:04:33.410 прихильність елемента до електронів. 00:04:33.410 --> 00:04:36.800 Тож, якщо поглянути на наш зв'язок водню і кисню, 00:04:36.800 --> 00:04:39.300 то зрозуміло на основі періодичної таблиці, що кисень значно більш 00:04:39.300 --> 00:04:42.280 електронегативний, тому електрони значно більше часу 00:04:42.280 --> 00:04:43.880 перебувають поряд із киснем. 00:04:43.880 --> 00:04:46.190 Ми вже дізналися про зв'язок у водні, 00:04:46.190 --> 00:04:49.780 що він створює частковий негативний заряд на 00:04:49.780 --> 00:04:52.630 цьому кінці молекули води і 00:04:52.630 --> 00:04:54.810 частковий позитивний заряд - на цьому. 00:04:54.810 --> 00:04:56.760 Але все одно електрони час від часу з'являються 00:04:56.760 --> 00:04:58.312 поряд із воднем. 00:04:58.312 --> 00:05:01.460 Коли говорити про окиснення та відновлення, 00:05:01.460 --> 00:05:03.130 то часткового заряду тут нема. 00:05:03.130 --> 00:05:07.110 Якщо один елемент перетягує до себе електрон 00:05:07.110 --> 00:05:10.890 заради ступенів окиснення, ми вважаємо, 00:05:10.890 --> 00:05:12.470 що він відібрав електрон. 00:05:12.470 --> 00:05:16.580 Тож, щодо ступеню окиснення ми вважаємо, що кисень 00:05:16.580 --> 00:05:19.220 у воді забирає електрон і, в результаті, 00:05:19.220 --> 00:05:22.740 має ступінь окиснення 1- (один мінус). 00:05:22.740 --> 00:05:25.600 Зверніть увагу, заряд пишеться після 00:05:25.600 --> 00:05:26.960 числа ступенів окиснення. 00:05:26.960 --> 00:05:29.680 Не плутайте із справжнім зарядом. 00:05:29.680 --> 00:05:32.210 Отож, маємо один мінус, бо з точки зору 00:05:32.210 --> 00:05:34.110 ступенів окиснення електрон було відібрано. 00:05:34.110 --> 00:05:35.620 Кисень отримав електрон. 00:05:35.620 --> 00:05:36.950 Ось чому беру в лапки. 00:05:36.950 --> 00:05:38.360 Адже він його не зовсім отримав. 00:05:38.360 --> 00:05:40.160 Він просто більшість часу утримує його біля себе. 00:05:40.160 --> 00:05:42.190 Він його перетягує до себе. 00:05:42.190 --> 00:05:45.370 Так само цей водень. 00:05:45.370 --> 00:05:48.440 Він отримав один електрон від от цього водню, а інший 00:05:48.440 --> 00:05:49.950 отримав електрон від цього. 00:05:49.950 --> 00:05:52.890 Тож, тут в нас вже не один мінус, а два мінус, 00:05:52.890 --> 00:05:55.590 тому що утримується 00:05:55.590 --> 00:05:58.140 один електрон тут і один ось тут. 00:05:58.140 --> 00:06:02.570 І взагалі, коли кисень має зв'язок із 00:06:02.570 --> 00:06:06.980 безкисневими атомами/елементами, він матиме два мінус 00:06:06.980 --> 00:06:10.050 або негативний ступінь окиснення 2-. 00:06:10.050 --> 00:06:11.850 Два мінус означає, що атом 00:06:11.850 --> 00:06:14.250 отримав два електрони. 00:06:14.250 --> 00:06:15.870 Запишу це в лапках. 00:06:15.870 --> 00:06:18.710 "Отримав два електрони". 00:06:18.710 --> 00:06:20.920 Та ми знаємо, що не отримав, а просто 00:06:20.920 --> 00:06:21.840 притягнув до себе. 00:06:21.840 --> 00:06:24.790 От ці атоми втратили кожен по електрону. 00:06:24.790 --> 00:06:28.240 Тож ступінь окиснення цього атому буде один плюс. 00:06:28.240 --> 00:06:32.840 І те ж саме для цього атому. Один плюс. 00:06:32.840 --> 00:06:35.930 Зрештою, ми можемо сказати, що при спалюванні водню 00:06:35.930 --> 00:06:39.060 за присутності кисню, атоми водню, які до цього мали 00:06:39.060 --> 00:06:42.120 нульовий ступінь окиснення кожен, 00:06:42.120 --> 00:06:45.410 тепер мають ступінь окиснення один плюс, 00:06:45.410 --> 00:06:47.660 адже вони втратили свої електрони, коли 00:06:47.660 --> 00:06:48.660 з'єдналися із киснем. 00:06:48.660 --> 00:06:56.740 Тоді ми говоримо, що ці атоми водню були окиснені. 00:06:56.790 --> 00:07:05.270 Отже, згідно з цією реакцією, водень було окиснено. 00:07:05.270 --> 00:07:06.880 А чому його окиснено? 00:07:06.880 --> 00:07:08.720 Адже раніше він легко 00:07:08.720 --> 00:07:10.240 ділився електронами, 00:07:10.240 --> 00:07:13.210 але потім він з'єднався з киснем, який захоплює його електрони. 00:07:13.210 --> 00:07:16.780 Отже, водень уступає свої електрони кисню, 00:07:16.780 --> 00:07:18.320 або окиснюється. 00:07:18.320 --> 00:07:25.270 І, відповідно, кисень, згідно із цією реакцією горіння 00:07:25.270 --> 00:07:31.070 був відновлений. 00:07:31.070 --> 00:07:32.130 Чому він був відновлений? 00:07:32.130 --> 00:07:33.850 Тут просто ділилися електронами, 00:07:33.850 --> 00:07:35.330 а не втрачали чи приєднували їх. 00:07:35.330 --> 00:07:39.590 Але тут, при зв'язку із значно менш електронегативним елементом, 00:07:39.590 --> 00:07:42.460 раптом кисень почав 00:07:42.460 --> 00:07:44.450 відбирати електрони . 00:07:44.450 --> 00:07:50.265 Тож цей гіпотетичний заряд понизився на два. 00:07:50.410 --> 00:07:53.050 Якщо б ми хотіли врахувати усі 00:07:53.050 --> 00:07:55.170 електрони, адже ми говоримо про втрату 00:07:55.170 --> 00:07:58.710 та захоплення електронів, ми могли б записати дві напівреакції. 00:07:58.710 --> 00:08:00.280 Це дещо перегукується із 00:08:00.280 --> 00:08:01.030 курсом хімії. 00:08:01.030 --> 00:08:02.780 Але не страшно. Тож поглянемо. 00:08:02.780 --> 00:08:05.000 Це відео буде в розділі біології, 00:08:05.000 --> 00:08:08.270 щоб наші біологи пригадали 00:08:08.270 --> 00:08:10.010 свої знання із цього питання. 00:08:10.010 --> 00:08:11.440 Тож, можемо записати дві напівреакції. 00:08:11.440 --> 00:08:15.840 Припустимо, що ми почали із двох молів 00:08:15.840 --> 00:08:17.150 молекулярного водню, 00:08:17.150 --> 00:08:21.150 який на разі не має ступенів окиснення, або є нейтральним. 00:08:21.150 --> 00:08:23.010 Тож, при бажанні можна тут написати нуль. 00:08:23.010 --> 00:08:26.020 На виході реакції маємо 00:08:26.020 --> 00:08:29.340 два молі Н2. 00:08:29.340 --> 00:08:33.760 Але тут вже кожен із атомів водню має ступінь окиснення 00:08:33.760 --> 00:08:38.790 плюс один. 00:08:38.879 --> 00:08:41.580 Можна сказати по-іншому. 00:08:41.580 --> 00:08:42.940 Тут у нас є 4 атоми водню, 00:08:42.940 --> 00:08:45.380 бо молекула водню має два атоми, а у нас 00:08:45.380 --> 00:08:46.050 два молі речовини. 00:08:46.050 --> 00:08:47.650 Отож, чотири атоми водню. 00:08:47.650 --> 00:08:50.480 Кожен із чотирьох атомів водню втратив по електрону. 00:08:50.480 --> 00:08:51.160 Тож запишемо: 00:08:51.160 --> 00:08:54.530 плюс чотири електрони. 00:08:54.530 --> 00:08:56.460 Це половинна реакція для водню. 00:08:56.460 --> 00:08:58.640 Він втратив чотири електрони. 00:08:58.640 --> 00:09:05.300 Так що це - ще один спосіб сказати, що водень 00:09:05.300 --> 00:09:09.000 окиснився, бо він втратив електрони. 00:09:09.000 --> 00:09:11.200 Окиснення - це втрата. 00:09:11.200 --> 00:09:15.470 Інша напівреакція 00:09:15.470 --> 00:09:16.750 стосується кисню. 00:09:16.750 --> 00:09:21.640 Тож починаємо з одного молю молекулярного кисню і додаємо 00:09:21.640 --> 00:09:24.570 до нього чотири електрони. 00:09:24.570 --> 00:09:25.970 Але ми не можемо взяти електрони нізвідки. 00:09:25.970 --> 00:09:28.040 Електрони ми отримаємо із водню, який 00:09:28.040 --> 00:09:29.240 додамо до кисню. 00:09:29.240 --> 00:09:35.560 Тож на виході нашої напівреакції маємо 00:09:35.560 --> 00:09:38.650 два молі - ось так це запишу - два молі кисню. 00:09:38.650 --> 00:09:43.840 І кожен з них має ступінь окиснення два мінус. 00:09:43.840 --> 00:09:45.080 Отже, це напівреакція. 00:09:45.080 --> 00:09:47.630 Все це нам ілюструє, що водень 00:09:47.630 --> 00:09:50.310 в ході реакції горіння втрачає електрони, 00:09:50.310 --> 00:09:53.830 і що кисень взяв ті електрони, які втратив водень. 00:09:53.830 --> 00:10:02.370 Це свідчить про те, що кисень відновлений. 00:10:02.370 --> 00:10:05.120 Отож, тепер все розкладено по поличках. Але, по суті, 00:10:05.120 --> 00:10:07.410 ми просто повторили дещо з курсу хімії. 00:10:07.410 --> 00:10:09.520 А зараз я вас трошки заплутаю. 00:10:09.520 --> 00:10:11.770 Покажу вам, як на ці речі 00:10:11.770 --> 00:10:12.730 дивляться біологи. 00:10:12.730 --> 00:10:14.350 Отже, хоча не завжди є саме так, 00:10:14.350 --> 00:10:16.440 деколи біологи будуть використовувати визначення, 00:10:16.440 --> 00:10:17.720 які нам зустрічалися в курсі хімії. 00:10:17.720 --> 00:10:20.710 Проте біологи, згідно численних підручників з біології, 00:10:20.710 --> 00:10:23.915 сказали б - і це, бувало, збивало мене з пантелику - 00:10:23.915 --> 00:10:39.220 що окиснення є втратою атомів водню, 00:10:39.220 --> 00:10:52.210 а відновлення - здобуванням атомів водню. 00:10:52.210 --> 00:10:54.570 Спершу, коли мені трапилися ці твердження, я був спантеличений, 00:10:54.570 --> 00:10:57.190 бо, вивчаючи хімію, йшлося про ЕЛЕКТРОНИ. 00:10:57.190 --> 00:11:00.280 А атом водню є протоном та електроном. 00:11:00.280 --> 00:11:01.130 То хто ж правий? 00:11:01.130 --> 00:11:03.550 Причиною, чому ці два визначення (а це якраз 00:11:03.550 --> 00:11:05.460 суть даного відео), тож причиною, чому ці 00:11:05.460 --> 00:11:09.580 визначення сумісні із нашими є те, 00:11:09.580 --> 00:11:21.190 що у світі біології водень вважається тим, що схильний 00:11:21.190 --> 00:11:22.230 до заміщення. 00:11:22.230 --> 00:11:27.970 Він прагне поєднуватися із вуглецем, киснем, 00:11:27.970 --> 00:11:30.500 фосфором, азотом. 00:11:30.500 --> 00:11:35.570 І, якщо звернутися до періодичної таблиці, і зауважити, де тут розміщений водень, 00:11:35.570 --> 00:11:40.840 а де вуглець, азот, кисень, 00:11:40.840 --> 00:11:43.700 фосфор та інші подібні елементи, можна зробити висновок, 00:11:43.700 --> 00:11:46.840 що всі елементи, з якими поєднується водень 00:11:46.840 --> 00:11:50.570 у біологічних системах, 00:11:50.570 --> 00:11:52.920 є значно більш електронегативними. 00:11:52.920 --> 00:11:56.270 Тож, у сполуці вуглецю із воднем, вуглець 00:11:56.270 --> 00:11:57.740 перетягує до себе електрон. 00:11:57.740 --> 00:12:00.610 І пізніше, коли цей водень перенесуть до кисню 00:12:00.610 --> 00:12:04.260 разом із його електроном, то вуглець втратить атом водню, 00:12:04.260 --> 00:12:06.220 хоча насправді він втратить електрон, 00:12:06.220 --> 00:12:07.450 який перед цим утримував. 00:12:07.450 --> 00:12:09.940 І тепер вже кисень може перетягувати цей електрон. 00:12:09.940 --> 00:12:11.990 Тож бачимо, що визначення таки сумісні. 00:12:11.990 --> 00:12:13.690 Цей приклад я вам показав тому, 00:12:13.690 --> 00:12:17.760 що біологічне визначення тут не застосовується. 00:12:17.760 --> 00:12:21.900 Тобто, ви могли б сказати, що кисень, цілком точно, отримує 00:12:21.900 --> 00:12:23.650 атоми водню у даній реакції. 00:12:23.650 --> 00:12:27.000 І ми впевнено можемо стверджувати, що кисень все ж був відновлений 00:12:27.000 --> 00:12:30.110 згідно із біологічним визначенням. 00:12:30.110 --> 00:12:32.780 Але, з іншого боку, не можна говорити, що тут водень 00:12:32.780 --> 00:12:34.740 втрачає свої атоми. 00:12:34.740 --> 00:12:37.840 У даній ситуації водень лише втрачає електрони. 00:12:37.840 --> 00:12:39.290 Він не втрачає самого себе. 00:12:39.290 --> 00:12:41.120 Можна хіба що сказати, що він втрачає 00:12:41.120 --> 00:12:42.090 сам себе, бо його заміщують. 00:12:42.090 --> 00:12:43.920 Але ідея біологічного визначення 00:12:43.920 --> 00:12:44.830 така ж сама. 00:12:44.830 --> 00:12:48.450 Коли водень об'єднується із більшістю елементів у біологічні 00:12:48.450 --> 00:12:51.520 сполуки, він схильний віддавати електрони. 00:12:51.520 --> 00:12:53.740 І, якщо вуглець уступає водень кисневі, 00:12:53.740 --> 00:12:56.940 він (вуглець) втрачає електрон водню, 00:12:56.940 --> 00:12:58.170 який він утримував, 00:12:58.170 --> 00:12:59.850 бо тепер електрон утримує кисень. 00:12:59.850 --> 00:13:03.500 Отож, вуглець буде окиснений, а кисень 00:13:03.500 --> 00:13:04.370 відновлений. 00:13:04.370 --> 00:13:05.310 Сподіваюся, ви розібралися. 00:13:05.310 --> 00:13:07.820 У наступному відео розглянемо з вами ще кілька прикладів. 00:13:07.820 --> 00:13:10.630 Я це розповідаю для того, щоб ви побачили, яку роль все це 00:13:10.630 --> 00:13:12.090 відіграє у клітинному диханні; 00:13:12.090 --> 00:13:14.350 для того, аби ви розуміли вислови на кшталт 00:13:14.350 --> 00:13:20.710 "НАД відновлюється, коли приєднує водень" або 00:13:20.710 --> 00:13:23.310 "Він окиснюється, коли втрачає водень" 00:13:23.310 --> 00:13:23.980 і тому подібне. 00:13:23.980 --> 00:13:26.030 Також я хотів, щоб ви побачили, 00:13:26.030 --> 00:13:28.540 що визначення такі ж самі, як і в хімії.