自由基有哪些形成方式及特性
自由基由于含有不成對(duì)電子，表現(xiàn)得非?；钴S，而存在空間相當(dāng)廣泛。其實(shí)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(jià)鍵發(fā)生均裂而形成的具有不成對(duì)電子的原子或基團(tuán)。(共價(jià)鍵不均勻裂解時(shí)，兩原子間的共用電子對(duì)完全轉(zhuǎn)移到其中的一個(gè)原子上，其結(jié)果是形成了帶正電和帶負(fù)電的離子，這種斷裂方式稱之為鍵的異裂。)在書寫時(shí)，一般在原子符號(hào)或者原子團(tuán)符號(hào)旁邊加上一個(gè)“·”表示沒有成對(duì)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(gè)被發(fā)現(xiàn)和證實(shí)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(jī)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(xiàn)。
自由基的形成方式
在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，或在外界(光、熱、輻射等)影響下，分子中共價(jià)鍵斷裂，使共用電子對(duì)變?yōu)橐环剿?dú)占，則形成離子;若分裂的結(jié)果使共用電子對(duì)分屬于兩個(gè)原子(或基團(tuán))，則形成自由基。
有機(jī)化合物(Organic compounds)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，總是伴隨著一部分共價(jià)鍵(covalent bond)的斷裂和新的共價(jià)鍵的生成。當(dāng)共價(jià)鍵發(fā)生均裂(homolyticbondcleavage)時(shí)，兩個(gè)成鍵電子的分離，所形成的碎片有一個(gè)未成對(duì)電子，如H·，CH·，Cl·等。若是由一個(gè)以上的原子組成時(shí)，稱為自由基(radical)。因?yàn)榇嬖谖闯蓪?duì)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(shí)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(huì)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(hào)傳導(dǎo)過程。但過多的活性氧自由基就會(huì)有破壞作用，導(dǎo)致人體正常細(xì)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(gè)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(tuán)或原子，它有兩個(gè)主要特性：
一是化學(xué)反應(yīng)活性高;
二是具有磁矩。
在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，或在外界(光、熱等)影響下，分子中共價(jià)鍵分裂的結(jié)果，使共用電子對(duì)變?yōu)橐环剿?dú)占，則形成離子;若分裂的結(jié)果使共用電子對(duì)分屬于兩個(gè)原子(或基團(tuán))，則形成自由基。包括以下產(chǎn)生方式：
?、僖l(fā)劑引發(fā)，通過引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基
?、跓嵋l(fā)，通過直接對(duì)單體進(jìn)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(jìn)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(jìn)行自由基聚合。
自由基存在空間
自由基由于含有不成對(duì)電子，表現(xiàn)得非?；钴S，而存在空間相當(dāng)廣泛。
科學(xué)家在二十世紀(jì)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(huì)產(chǎn)生自由基。簡單地說，在日常生活中，烹飪、吸煙等活動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生自由基。化妝品等化工產(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(shí)，發(fā)揮著不同的作用。
人體里也有自由基。受控的自由基對(duì)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(xì)菌和寄生蟲，還能參與排除毒素。但當(dāng)人體中的自由基超過一定的量，便會(huì)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(shí)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(dòng)都會(huì)導(dǎo)致自由基的產(chǎn)生。人類文明活動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)，人類健康面臨著前所未有的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
自由基的害處
途徑一
抗氧化樞機(jī)自由基是無處不在的，自由基對(duì)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(dāng)人體中的自由基超過一定的量，并失去控制時(shí)，這些自由基就會(huì)亂跑亂竄，去攻擊細(xì)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(duì)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(jì)其數(shù)的自由基，我們無時(shí)無刻不暴露在自由基的包圍和進(jìn)攻中。離我們生活最近的，例如，炒菜時(shí)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(gè)十分復(fù)雜的化學(xué)過程，您知道您吸食一只香煙的時(shí)候您就象開起了一座小化工廠，它產(chǎn)生了數(shù)以千計(jì)的化合物，其中除了早在80年代以被認(rèn)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(rèn)為吸煙對(duì)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(duì)其進(jìn)行清除和降低。自由基的存活時(shí)間僅僅為10秒，但吸入人體后，就會(huì)直接或間接損傷細(xì)胞膜或直接與基因結(jié)合導(dǎo)致細(xì)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(huì)在人們?nèi)粘Ｉ钸\(yùn)動(dòng)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(huì)直接攻擊人的皮膚，從表皮細(xì)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(duì)人體的攻擊，既在最深層引起突變，又在最表層留下痕跡。可以說，人類被包圍在自由基的內(nèi)外夾擊中。
途徑二
自由基對(duì)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(dāng)人體內(nèi)的低密度脂蛋白升高后，在血液流動(dòng)的過程中，低密度脂蛋白在細(xì)胞內(nèi)皮的作用下進(jìn)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(huì)被當(dāng)成異己存在，而被巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞吞噬掉。平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞吞噬大量的氧化型的低密度脂蛋白就變成為泡沫細(xì)胞，大量的泡沫細(xì)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(dòng)脈粥樣硬化。血管內(nèi)皮細(xì)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(xì)胞釋放的γ干擾素，使泡沫細(xì)胞破裂，內(nèi)容物就會(huì)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(huì)將滲出的內(nèi)容物包裹，形成血栓斑塊。當(dāng)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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