불균형

화학에서 불균형은 때때로 디스뮤테이션(disutation)이라고도 불리는 산화환원 반응으로 중간 산화 상태의 한 화합물이 더 높은 화합물과 더 낮은 산화 ^[1]^[2]상태 중 하나인 두 화합물로 변환됩니다.중간 산화 상태의 화합물이 더 낮은 산화 상태와 더 높은 산화 상태의 전구체로부터 형성되는 경우와 같은 불균형의 역을 합성 비례라고도 합니다.

보다 일반적으로, 이 용어는 한 종류의 두 분자가 반응하여 두 종류의 ^[3]다른 종류를 각각 하나씩 주는 어떤 탈대칭 반응에도 적용될 수 있습니다.

{\ce {2A -> A' + A"}

이 확장된 정의는 산화 환원 반응에 국한되지 않으며, 물의 자가 이온화와 같은 일부 분자 자동 이온화 반응도 포함합니다.

역사

처음으로 자세히 연구된 불균형 반응은 다음과 같습니다.

{\ce {2Sn^2+ -> Sn^4+ + Sn}

이것은 1788년 요한 가돌린에 의해 타르트레이트를 사용하여 조사되었습니다.그의 논문의 스웨덴어판에서 그는 그것을 ^[4]^[5]선드링이라고 불렀습니다.

예

자외선 ^{[clarification needed]}조사 시 염화수은(I) 불균형:

{\ce {Hg2Cl2 -> HgCl2 + Hg}

인산은 가열 시 불균형을 일으켜 인산과 포스핀을 ^{[clarification needed]}생성합니다.

{\ce {4H3PO3 -> 3H3PO4 + PH3}

탈대칭 반응은 종종 불균형이라고도 불리며, 중탄산염의 열분해에서 알 수 있습니다.

{\ce {2 HCO3- -> CO3^{2}- + H2CO3}

이 산-염기 반응에서 산화수는 일정하게 유지됩니다.

불균형에 대한 또 다른 변형은 두 개의 라디칼이 알켄과 알칸을 형성하는 라디칼 불균형입니다.

{\ce {2CH3-{\display}}{\underset {^{\display}}{C}}{H2C=CH2}+H3C-CH3}

미생물에 의한 황 중간체의 불균형은 ^[6]^[7]^[8]^[9]퇴적물에서 널리 관찰됩니다.

${\ce {4S^0 + 4H2O -> 3H2S + SO4^{2} - + 2H+}$
${\ce {3S^0 + 2FeOOH -> SO4^{2}- + 2FeS + 2H+}$
${\ce {4SO3^{2}- + 2H+ -> H2S + SO4^{2}-}$

염소 가스는 묽은 수산화나트륨과 반응하여 염화나트륨, 염소산나트륨 및 물을 형성합니다.이 반응에 대한 이온 방정식은 ^[10]다음과 같습니다.
${\ce {3Cl2 + 6OH- -> 5Cl- + ClO3- + 3H2O}$
${\ce {3Cl2 + 6 OH- -> 5 Cl- + ClO3- + 3 H2O}}$
- 염소 반응물은 산화 상태 0입니다.제품에서 Cl⁻ 이온의 염소는 산화수가 -1로 감소한 반면 ClO₃⁻ 이온의 염소는 산화수가 +5로 산화된 것을 알 수 있습니다.
수많은 할로겐간 화합물의 분해는 불균형을 수반합니다.브롬 플루오린화는 삼불화 브롬과 ^[11]브롬을 형성하는 불균형 반응을 거칩니다. ${\ce {3 BrF -> BrF3 + Br2}$
과산화수소 및 산소에 대한 과산화수소 라디칼의 돌연변이는 과산화수소 효소 디스뮤타아제에 의해 생물계에서 촉매됩니다. ${\ce {2O2- + 2H+ -> H2O2 + O2}$ 산소의 산화 상태는 과산화물 프리 라디칼 음이온에서 -1/2, 과산화수소에서 -1, 다이옥시겐에서 0.
칸니자로 반응에서 알데히드는 알코올과 카르복실산으로 전환됩니다.관련된 티셴코 반응에서, 유기 레독스 반응 생성물은 상응하는 에스테르입니다.콘블룸-DeLaMare 재배열에서 과산화물은 케톤과 알코올로 전환됩니다.
과산화수소가 요오드화칼륨 또는 카탈라아제 효소에 의해 촉매되는 물과 산소로 불균형화되는 현상: ${\ce {2H2O2 -> 2H2O + O2}$
부도아 반응에서 일산화탄소와 이산화탄소는 불균형합니다.예를 들어, HiPco 방법으로 탄소 나노튜브를 제조할 때 철 입자 표면에서 촉매 작용을 할 때 고압 일산화탄소가 불균형하게 발생합니다. ${\ce {2CO -> C + CO2}$
질소는 이산화질소에서 +4의 산화 상태를 갖지만, 이 화합물이 물과 반응하면 질산과 아질산을 형성하며, 질소는 각각 +5와 +3의 산화 상태를 갖습니다. ${\ce {2NO2 + H2O -> HNO3 + HNO2}$
디티오나이트는 티오황산염과 비황산염으로 ^[12]산가수분해를 거칩니다. ${\ce {2{S2O4^{2-}}+H2O->{S2O3^{2-}+2HSO3-}$
디티오나이트는 알칼리성 가수분해 과정을 거쳐 아황산염과 ^[12]황화물로 전환됩니다. ${\ce {3 Na2S2O4 + 6 NaOH -> 5 Na2SO3 + Na2S + 3 H2O}$
디티온은 이산화황의 냉각된 수용액을 ^[13]^{[citation needed]}이산화망간과 산화시킴으로써 더 큰 규모로 제조됩니다. ${\ce {2MnO2 + 3SO2 -> MnS2O6 + MnSO4}$

고분자화학

자유 라디칼 사슬 성장 중합에서, 사슬 종결은 수소 원자가 한 성장 사슬 분자에서 두 개의 죽은(^[14]비 성장) 사슬을 생성하는 다른 성장 사슬 분자로 전달되는 불균형 단계에 의해 일어날 수 있습니다.

-------CH–CHX + -------CH–CHX → -------CH=CHX + -------CH–CHX

^• 라디칼을 나타냅니다.

생화학

1937년, 한스 아돌프 크렙스(Hans Adolf Krebs)는 ^[15]지구 반응에 따라 특정 박테리아에 의해 피루브산이 젖산, 아세트산₂, CO로 혐기성으로 변이되는 것을 확인했습니다.

2CHCOOOH₃ + HO₂ -> CHCH₃(OH)COOH + CHCOOH₃ + CO₂

다른 작은 유기 분자(환경 조건에 따라 에탄올 + CO₂ 또는 젖산과 아세트산)에서 피루브산의 돌연변이 또한 발효 반응에서 중요한 단계입니다.발효 반응은 불균형 또는 돌연변이 생화학 반응으로도 간주될 수 있습니다.실제로, 이러한 복잡한 생화학적 시스템에서 화학적 에너지를 공급하는 산화환원 반응에서 전자의 공여체와 수용체는 환원제 또는 산화제로서 동시에 작용하는 동일한 유기 분자입니다.

생화학적 변이 반응의 또 다른 예는 에탄올과 ^[16]아세트산으로 아세트알데히드의 불균형입니다.

호흡 중에 전자가 기질(전자 공여체)에서 전자 수용체로 전달되는 동안, 기질 분자의 발효 부분은 그 자체로 전자를 받아들입니다.따라서 발효는 불균형의 일종이며 기질의 산화 상태에 전반적인 변화를 수반하지 않습니다.발효성 기질의 대부분은 유기 분자입니다.그러나, 드문 유형의 발효는 또한 특정 황산염 ^[17]감소 박테리아에서 무기 황 화합물의 불균형을 포함할 수 있습니다.

황 중간체의 불균형

퇴적물의 황동위원소는 종종 지구의 과거 환경(고대 환경)을 연구하기 위해 측정됩니다.황 중간체의 불균형은 퇴적물의 황 동위원소에 영향을 미치는 과정 중 하나로 과거에 해양의 산화환원 조건을 연구하여 지구과학자들로부터 주목을 받았습니다.

황산 환원 박테리아는 황산염을 섭취하고 황화를 생성할 때 황동위원소를 분획합니다.2010년대 이전에는 황산염 감소가 황 동위원소를 46 퍼밀까지^[18] 분류할 수 있다고 생각되었고 퇴적물에 기록된 46 퍼밀보다 더 큰 분류는 퇴적물에서 황 중간체의 불균형 때문일 것입니다.이 견해는 ^[19]2010년대부터 바뀌었습니다.불균형에 대한 기질은 황산염 감소의 생성물에 의해 제한되므로, 불균형의 동위원소 효과는 대부분의 퇴적 ^[9]환경에서 밀리미터당 16개 미만이어야 합니다.

불균형은 불균형에 의무가 있는 미생물 또는 황산염 감소를 수행할 수 있는 미생물에 의해 수행될 수 있습니다.불균형을 위한 일반적인 기질은 원소 황, 티오황산염 및 ^[9]아황산염을 포함합니다.

참고 항목

참고문헌

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