自由基有哪些形成方式及特性
自由基由于含有不成對電子，表現(xiàn)得非?；钴S，而存在空間相當廣泛。其實自由基也存在著一定的形成方式。以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理的自由基的內(nèi)容，希望大家喜歡!
自由基的概念
自由基，化學(xué)上也稱為“游離基”，是指化合物的分子在光熱等外界條件下，共價鍵發(fā)生均裂而形成的具有不成對電子的原子或基團。(共價鍵不均勻裂解時，兩原子間的共用電子對完全轉(zhuǎn)移到其中的一個原子上，其結(jié)果是形成了帶正電和帶負電的離子，這種斷裂方式稱之為鍵的異裂。)在書寫時，一般在原子符號或者原子團符號旁邊加上一個“·”表示沒有成對的電子。如氫自由基(H·，即氫原子)、氯自由基(Cl·，即氯原子)、甲基自由基(CH3·)。自由基反應(yīng)在燃燒、氣體化學(xué)、聚合反應(yīng)、等離子體化學(xué)、生物化學(xué)和其他各種化學(xué)學(xué)科中扮演很重要的角色。歷史上第一個被發(fā)現(xiàn)和證實的自由基是由摩西·岡伯格在1900年于密歇根大學(xué)發(fā)現(xiàn)的三苯甲基自由基。中國有機化學(xué)家劉有成院士在自由基化學(xué)領(lǐng)域也做出了杰出貢獻。
自由基的形成方式
在一個化學(xué)反應(yīng)中，或在外界(光、熱、輻射等)影響下，分子中共價鍵斷裂，使共用電子對變?yōu)橐环剿氄迹瑒t形成離子;若分裂的結(jié)果使共用電子對分屬于兩個原子(或基團)，則形成自由基。
有機化合物(Organic compounds)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，總是伴隨著一部分共價鍵(covalent bond)的斷裂和新的共價鍵的生成。當共價鍵發(fā)生均裂(homolyticbondcleavage)時，兩個成鍵電子的分離，所形成的碎片有一個未成對電子，如H·，CH·，Cl·等。若是由一個以上的原子組成時，稱為自由基(radical)。因為存在未成對電子，自由基和自由原子非常的活潑，通常無法分離得到。不過在許多反應(yīng)中，自由基和自由原子以中間體的形式存在，盡管濃度很低，存留時間很短。
外界環(huán)境中的陽光輻射、空氣污染、吸煙、農(nóng)藥等都會使人體產(chǎn)生更多活性氧自由基，使核酸突變，這是人類衰老和患病的根源。體內(nèi)活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信號傳導(dǎo)過程。但過多的活性氧自由基就會有破壞作用，導(dǎo)致人體正常細胞和組織的損壞，從而引起多種疾病。如心臟病、老年癡呆癥、帕金森病和腫瘤。
自由基還可以通過一個原子或者分子的氧化還原過程來形成。
自由基的特性
自由基又稱游離基，是具有非偶電子的基團或原子，它有兩個主要特性：
一是化學(xué)反應(yīng)活性高;
二是具有磁矩。
在一個化學(xué)反應(yīng)中，或在外界(光、熱等)影響下，分子中共價鍵分裂的結(jié)果，使共用電子對變?yōu)橐环剿氄迹瑒t形成離子;若分裂的結(jié)果使共用電子對分屬于兩個原子(或基團)，則形成自由基。包括以下產(chǎn)生方式：
①引發(fā)劑引發(fā)，通過引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基
②熱引發(fā)，通過直接對單體進行加熱，打開乙烯基單體的雙鍵生成自由基
?、酃庖l(fā)，在光的激發(fā)下，使許多烯類單體形成自由基而聚合
?、茌椛湟l(fā)，通過高能輻射線，使單體吸收輻射能而分解成自由基
⑤等離子體引發(fā)，等離子體可以引發(fā)單體形成自由基進行聚合，也可以使雜環(huán)開環(huán)聚合
?、尬⒉ㄒl(fā)，微波可以直接引發(fā)有些烯類單體進行自由基聚合。
自由基存在空間
自由基由于含有不成對電子，表現(xiàn)得非常活躍，而存在空間相當廣泛。
科學(xué)家在二十世紀初從煙囪和汽車尾氣中發(fā)現(xiàn)了這種十分活躍的物質(zhì)。隨后的研究表明，自由基的生成過程復(fù)雜多樣，比如，加熱、燃燒、光照，一種物質(zhì)與另一種物質(zhì)的接觸或任何一種化學(xué)反應(yīng)都會產(chǎn)生自由基。簡單地說，在日常生活中，烹飪、吸煙等活動都會產(chǎn)生自由基?；瘖y品等化工產(chǎn)品中，也含有一定量的自由基。
自由基的種類非常多，自由基的存在的空間也是無處不在。它們以不同的結(jié)構(gòu)特征，在與其他元素結(jié)合時，發(fā)揮著不同的作用。
人體里也有自由基。受控的自由基對人體是有益的。它們既可以幫助傳遞維持生命活力的能量，也可以被用來殺滅細菌和寄生蟲，還能參與排除毒素。但當人體中的自由基超過一定的量，便會失去控制，給我們的生命帶來傷害。
生命體內(nèi)的自由基是與生俱來的，既然生命能力歷經(jīng)35億年滄桑而延續(xù)至今，就說明生命本身具有平衡自由基，或者說，清除多余自由基的能力。然而，隨著人類文明的飛速發(fā)展，在科學(xué)技術(shù)給人類創(chuàng)造了巨大生產(chǎn)力的同時也帶來了大量的副產(chǎn)品，其中就有與日俱增的自由基。化學(xué)制劑的大量使用、汽車尾氣和工業(yè)生產(chǎn)廢氣的增加、還有核爆炸……這些活動都會導(dǎo)致自由基的產(chǎn)生。人類文明活動還在不斷破壞著生態(tài)環(huán)境，制造著更多的自由基。驟然增加的自由基，早已超過了人以及生命所能正常保持平衡的標準，人類健康面臨著前所未有的嚴峻挑戰(zhàn)。
自由基的害處
途徑一
抗氧化樞機自由基是無處不在的，自由基對人體攻擊的途徑是多方面的，既有來自體內(nèi)的 ，也有來自外界的。當人體中的自由基超過一定的量，并失去控制時，這些自由基就會亂跑亂竄，去攻擊細胞膜，去與血清抗蛋白酶發(fā)生反應(yīng)，甚至去跟基因搶電子，對我們的身體造成各種各樣的傷害，產(chǎn)生各種各樣的疑難雜癥。
人類生存的環(huán)境中充斥著不計其數(shù)的自由基，我們無時無刻不暴露在自由基的包圍和進攻中。離我們生活最近的，例如，炒菜時產(chǎn)生的油煙中，就有自由基，這種油煙中的自由基使經(jīng)常在廚房勞作的家庭婦女中餐大廚肺部疾病和腫瘤的幾率遠遠高于其他人;此外，還有吸煙，吸煙最直接產(chǎn)生自由基。吸煙的過程是一個十分復(fù)雜的化學(xué)過程，您知道您吸食一只香煙的時候您就象開起了一座小化工廠，它產(chǎn)生了數(shù)以千計的化合物，其中除了早在80年代以被認知的焦油和煙堿外，還存在最大最難以控制的就是多種自由基。傳統(tǒng)觀念認為吸煙對人體的損害來自煙堿(尼古丁)，然而，最新研究表明，吸煙中自由基的危害要遠遠大于煙堿(尼古丁)。吸煙產(chǎn)生的自由基，有的是可以被過濾嘴清除的，但還有很多種自由基不能被傳統(tǒng)的過濾方法清除掉，必須采取更科技的手段來對其進行清除和降低。自由基的存活時間僅僅為10秒，但吸入人體后，就會直接或間接損傷細胞膜或直接與基因結(jié)合導(dǎo)致細胞轉(zhuǎn)化等，從而引起肺氣腫、肺癌、肺間質(zhì)纖維化等一系列與吸煙有關(guān)的疾病。
通過呼吸系統(tǒng)吸入的自由基決不僅僅來自炒菜和吸煙，像汽車尾氣、工業(yè)生產(chǎn)廢氣等等環(huán)境污染產(chǎn)生的大量自由基也會在人們?nèi)粘Ｉ钸\動中被無防備的吸入。
散布在空氣中，使用的化妝品中的自由基還會直接攻擊人的皮膚，從表皮細胞中搶奪電子，使皮膚失去彈性，粗糙老化產(chǎn)生皺紋。
自由基對人體的攻擊，既在最深層引起突變，又在最表層留下痕跡?？梢哉f，人類被包圍在自由基的內(nèi)外夾擊中。
途徑二
自由基對人體的攻擊既有來自體內(nèi)的也有來自體外的;既在最深層引起的突變，也在最表層留下痕跡?？梢哉f，人類處于自由基的內(nèi)外夾擊中。例如：在人體低密度脂蛋白簡稱LDL，當人體內(nèi)的低密度脂蛋白升高后，在血液流動的過程中，低密度脂蛋白在細胞內(nèi)皮的作用下進入血管腔內(nèi)，由于大量自由基的存在，氧化自由基與低密度脂蛋白結(jié)合形成氧化型的低密度脂蛋白(Ox-LDL)，氧化型的低密度脂蛋白在血管壁內(nèi)就會被當成異己存在，而被巨噬細胞、單核細胞、內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞吞噬掉。平滑肌細胞和巨噬細胞吞噬大量的氧化型的低密度脂蛋白就變成為泡沫細胞，大量的泡沫細胞堆積，使血管壁向外凸出(但是做血管造影是看不出血管壁有任何的改變)，粥樣硬化斑塊的形成就導(dǎo)致動脈粥樣硬化。血管內(nèi)皮細胞吞噬氧化型的低密度脂蛋白后，造成血管內(nèi)壁的損壞，血管內(nèi)壁間隙增大，在血管內(nèi)由于T細胞釋放的γ干擾素，使泡沫細胞破裂，內(nèi)容物就會從血管內(nèi)壁間隙增大處流入血管腔內(nèi)，由于血管的應(yīng)激作用就會將滲出的內(nèi)容物包裹，形成血栓斑塊。當這種血栓在心臟部位產(chǎn)生就形成心梗，在腦部產(chǎn)生就形成腦梗。因此防止低密度脂蛋白被氧化是防止心血管疾病的關(guān)鍵所在。
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