अकार्बनिक सल्फर यौगिकों का ऑक्सीकरण। कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण - जीवन का आधार

कार्बनिक पदार्थों, उनकी किस्मों, उत्पादों की परिभाषा में शामिल ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाएं

ऑर्गेनिक्स में सभी IAD को 3 समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

पूरा ऑक्सीकरण और जलन

हल्के ऑक्सीकरण

विनाशकारी ऑक्सीकरण

1. पूरा ऑक्सीकरण और जलन। ऑक्सीजन (अन्य पदार्थ जो दहन का समर्थन करते हैं, जैसे नाइट्रोजन ऑक्साइड), केंद्रित नाइट्रिक एसिड और सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग ऑक्सीकारक के रूप में किया जा सकता है, ठोस लवण का उपयोग किया जा सकता है, जब गरम किया जाता है, तो ऑक्सीजन मुक्त किया जाता है (क्लोरेट्स, नाइट्रेट, परमैंगनेट्स), अन्य ऑक्सीकरण एजेंट (उदाहरण के लिए) , तांबा (II) ऑक्साइड)। इन प्रतिक्रियाओं में, कार्बनिक पदार्थों में सभी रासायनिक बंधों का विनाश देखा जाता है। कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण के उत्पाद कार्बन डाइऑक्साइड और पानी हैं।

2. हल्के ऑक्सीकरणइस मामले में, कार्बन श्रृंखला नहीं टूटती है। हल्के ऑक्सीकरण में एल्डीहाइड और केटोन्स के अल्कोहल का ऑक्सीकरण, कार्बोक्जिलिक एसिड के लिए एल्डिहाइड का ऑक्सीकरण, डायहाइड्रिक अल्कोहल (वैगनर प्रतिक्रिया) के लिए एल्केनाइड्स का ऑक्सीकरण, पोटेशियम ऑक्सालेट के लिए एसिटिलीन का ऑक्सीकरण, बेंजोइक एसिड, टोल्यूनि आदि शामिल हैं। इन मामलों में, पोटेशियम परमैंगनेट, पोटेशियम डाइक्रोमेट, नाइट्रिक एसिड, सिल्वर ऑक्साइड के अमोनिया समाधान, तांबा (II) ऑक्साइड, तांबा (II) हाइड्रॉक्साइड के पतला समाधान ऑक्सीकरण एजेंटों के रूप में उपयोग किया जाता है।

3. विनाशकारी ऑक्सीकरण। हल्के ऑक्सीकरण की तुलना में अधिक गंभीर परिस्थितियों में होता है, कुछ कार्बन-कार्बन बांड के टूटने के साथ। ऑक्सीकरण एजेंटों के रूप में, पोटेशियम परमैंगनेट और पोटेशियम डाइक्रोमेट के अधिक केंद्रित समाधान गर्म होने पर उपयोग किए जाते हैं। इन प्रतिक्रियाओं का माध्यम अम्लीय, तटस्थ और क्षारीय हो सकता है। प्रतिक्रिया उत्पादों इस पर निर्भर करेगा।

विनाश (कार्बन श्रृंखला विराम)अल्केन्स और अल्केन्स में होता है - एक मल्टीपल बॉन्ड पर, बेंजीन डेरिवेटिव में - पहले और दूसरे कार्बन परमाणुओं के बीच, यदि आप एक रिंग से, तृतीयक अल्कोहल में - एक हाइड्रोक्सिल समूह वाले एक परमाणु में, केटोन्स में - एक कार्बोनिल समूह के साथ एक परमाणु में।

यदि विनाश के दौरान1 कार्बन परमाणु युक्त एक टुकड़ा बंद हो गया है, फिर इसे कार्बन डाइऑक्साइड (एक अम्लीय माध्यम में), बाइकार्बोनेट और (या) कार्बोनेट (एक तटस्थ माध्यम में), कार्बोनेट (एक क्षारीय माध्यम में) में ऑक्सीकरण किया जाता है। सभी लंबे टुकड़े एसिड (एक अम्लीय माध्यम में) और इन एसिड के लवण (एक तटस्थ और क्षारीय माध्यम में) में परिवर्तित हो जाते हैं। कुछ मामलों में, यह प्राप्त एसिड नहीं है, लेकिन केटोन्स (तृतीयक अल्कोहल के ऑक्सीकरण के दौरान, बेंज़ीन के होमोलॉग्स में ब्रोन्काइड रेडिकल, केटोन्स में, एल्केन्स में)।

निम्नलिखित आरेख एक अम्लीय और क्षारीय वातावरण में बेंजीन डेरिवेटिव के ऑक्सीकरण के लिए संभावित विकल्प प्रस्तुत करते हैं। विभिन्न रंगों ने रेडॉक्स प्रक्रिया में शामिल कार्बन परमाणुओं को उजागर किया। हाइलाइटिंग आपको प्रत्येक कार्बन परमाणु के "भाग्य" का पता लगाने की अनुमति देता है।

एक अम्लीय वातावरण में बेंजीन डेरिवेटिव का ऑक्सीकरण

ऑक्सीकरण   - एक परमाणु, अणु या आयन द्वारा इलेक्ट्रॉन पुनरावृत्ति की प्रक्रिया है, साथ में ऑक्सीकरण की डिग्री में वृद्धि। लेकिन, इस परिभाषा के बाद, बहुत से कार्बनिक प्रतिक्रियाओं को ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है, उदाहरण के लिए:

कार्बन-कार्बन डबल बॉन्ड के निर्माण के लिए स्निग्ध यौगिकों का निर्जलीकरण:

(कार्बन परमाणु के ऑक्सीकरण की डिग्री, जिसमें से हाइड्रोजन जाता है, -2 से -1 तक भिन्न होता है),

क्षार प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं:

(कार्बन परमाणु के ऑक्सीकरण की स्थिति -4 से -3 में बदल जाती है),

हैलोजन की युग्मन अभिक्रियाएँ कई बंधों में:

(कार्बन परमाणु के ऑक्सीकरण की डिग्री -1 से 0 तक बदल जाती है) और कई अन्य प्रतिक्रियाएं।

हालांकि औपचारिक रूप से ये प्रतिक्रियाएं कार्बनिक रसायन विज्ञान में, पारंपरिक रूप से, ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं से संबंधित हैं ऑक्सीकरण   एक कार्यात्मक समूह के परिवर्तन के परिणामस्वरूप, एक ऐसी प्रक्रिया के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो एक यौगिक एक श्रेणी से एक उच्चतर तक जाती है:

alkene®alsue® एल्डीहाइड (कीटोन) ® कार्बोक्जिलिक एसिड।

अधिकांश ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं में एक ऑक्सीजन परमाणु का अणु में शामिल होना या हाइड्रोजन परमाणुओं के नुकसान के कारण एक मौजूदा ऑक्सीजन परमाणु के साथ एक दोहरे बंधन का निर्माण शामिल है।

और किस तरह के यौगिक कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीजन देने में सक्षम हैं?

ऑक्सीकरण करने वाले एजेंट

कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण के लिए, संक्रमण धातुओं के यौगिक, ऑक्सीजन, ओजोन, पेरोक्साइड और सल्फर, सेलेनियम, आयोडीन, नाइट्रोजन और अन्य के यौगिकों का आमतौर पर उपयोग किया जाता है।

संक्रमण धातुओं पर आधारित ऑक्सीकरण एजेंटों में से, क्रोमियम (VI) और मैंगनीज (VII), (VI) और (IV) यौगिकों का अधिमानतः उपयोग किया जाता है।

क्रोमियम (VI) के सबसे आम यौगिकों में सल्फ्यूरिक एसिड में पोटेशियम बाइक्रोमेट K 2 Cr 2 O 7 का एक समाधान होता है, क्रोमियम ट्रायोक्साइड CrO 3 का एक समाधान तनु सल्फ्यूरिक एसिड में ( जॉनसन की अभिकर्मक), पाइरीडीन के साथ क्रोमियम ट्राइऑक्साइड का एक परिसर और अभिकर्मक सरेटा   - पीरिडाइन और एचसीएल (पाइरिडिनियम क्लोरोक्रोमेट) के साथ सीआरओ 3 कॉम्प्लेक्स।

जब कार्बनिक पदार्थ ऑक्सीकरण होता है, तो किसी भी माध्यम में क्रोमियम (VI) क्रोमियम (III) में कम हो जाता है, हालांकि, कार्बनिक रसायन विज्ञान में एक क्षारीय माध्यम में ऑक्सीकरण व्यावहारिक अनुप्रयोग नहीं पाता है।

विभिन्न वातावरणों में पोटेशियम परमैंगनेट KMnO 4 विभिन्न ऑक्सीडेटिव गुणों को प्रदर्शित करता है, जबकि अम्लीय वातावरण में ऑक्सीकारक की शक्ति बढ़ जाती है:

पोटेशियम मैंगनीट K 2 MnO 4 और मैंगनीज (IV) ऑक्साइड MnO 2 केवल एक अम्लीय वातावरण में ऑक्सीकरण गुण दिखाते हैं।

कॉपर (II) हाइड्रॉक्साइड का उपयोग आमतौर पर एल्डिहाइड को ऑक्सीकरण करने के लिए किया जाता है। प्रतिक्रिया को हीटिंग के साथ किया जाता है, उसी समय तांबे का नीला हाइड्रॉक्साइड (II) पहले पीले रंग के कॉपर हाइड्रॉक्साइड (I) में बदल जाता है, जो बाद में लाल कॉपर ऑक्साइड (I) में बदल जाता है। चांदी हाइड्रॉक्साइड का अमोनिया घोल एल्डीहाइड के लिए ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में भी उपयोग किया जाता है ( चांदी दर्पण प्रतिक्रिया)

I. कार्बनिक पदार्थों में ऑक्सीकरण की डिग्री का निर्धारण।

बीजगणितीय विधि

कार्बनिक पदार्थों में, तत्वों के ऑक्सीकरण की डिग्री निर्धारित करना संभव है। बीजगणितीय विधि, यह पता चला है औसत ऑक्सीकरण दर। यह विधि सबसे अधिक लागू होती है यदि प्रतिक्रिया के अंत में कार्बनिक पदार्थ के सभी कार्बन परमाणुओं ने एक ही डिग्री ऑक्सीकरण (दहन प्रतिक्रिया या पूर्ण ऑक्सीकरण) प्राप्त कर लिया है

पर विचार करें:

उदाहरण 1। आगे के ऑक्सीकरण के साथ सुक्रोज सल्फ्यूरिक एसिड को चार्ज करते हुए:

C 12 H 22 O 11 + H 2 SO 4®CO 2 + H 2 O + SO 2

सुक्रोज में कार्बन के ऑक्सीकरण की डिग्री का पता लगाएं: 0

इलेक्ट्रॉनिक संतुलन में सभी 12 कार्बन परमाणुओं को ध्यान में रखते हैं:

12C 0 - 48 ई ® 12 सी +4 48 1

ऑक्सीकरण

S +6 + 2 e®S +4 2 24

वसूली

C 12 H 22 O 11 + 24 एच 2 एसओ 4 ® 12 सीओ 2 + 35 एच 2 ओ + 24 अतः २

ज्यादातर मामलों में, कार्बनिक पदार्थों के सभी परमाणु ऑक्सीकरण से नहीं गुजरते हैं, लेकिन केवल कुछ। इस मामले में, केवल परमाणु जो ऑक्सीकरण की डिग्री को बदलते हैं, उन्हें इलेक्ट्रॉन संतुलन में पेश किया जाता है, और इसलिए, प्रत्येक परमाणु के ऑक्सीकरण की डिग्री को जानना आवश्यक है।

2.ग्राफिकल विधि:

1) पदार्थ के पूर्ण संरचनात्मक सूत्र को दर्शाया गया है;

2) प्रत्येक बंधन के लिए, तीर इलेक्ट्रोन के सबसे विद्युत तत्व को विस्थापन का संकेत देता है;

3) सभी सी - सी बॉन्ड को गैर-ध्रुवीय माना जाता है;

कार्बोक्सिल समूह कार्बन स्वयं से 3 इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करता है, इसकी ऑक्सीकरण स्थिति +3 है, मिथाइल कार्बन हाइड्रोजन से 3 इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है, और इसकी ऑक्सीकरण स्थिति 3 है।

एल्डिहाइड समूह का कार्बन, 2 इलेक्ट्रॉन (+2) देता है और 1 इलेक्ट्रॉन को खुद (- 1) की ओर आकर्षित करता है, एल्डिहाइड समूह +1 के कार्बन ऑक्सीकरण की कुल डिग्री के लिए। इस कार्बन -1 के कुल ऑक्सीकरण अवस्था के लिए, मूलक का कार्बन हाइड्रोजन (-2) से 2 इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है और क्लोरीन (+1) को 1 इलेक्ट्रॉन देता है।

N С С С С С Н

कार्य 1. बीजगणितीय विधि द्वारा कार्बन परमाणुओं के ऑक्सीकरण की औसत डिग्री और निम्नलिखित यौगिकों में ग्राफिकल विधि द्वारा प्रत्येक कार्बन परमाणु के ऑक्सीकरण की डिग्री निर्धारित करें:

1) 2-अमीनोप्रोपेन 2) ग्लिसरीन 3) 1,2 - डाइक्लोरोप्रोपेन 4) एलैनिन

मिथाइल फिनाइल कीटोन

यह प्रक्रिया मुख्य रूप से सूक्ष्मजीवों के तीन समूहों द्वारा की जाती है: प्रकाश संश्लेषक जीवाणु (बैंगनी और हरा), सल्फर बैक्टीरिया स्वयं, थिओनिक बैक्टीरिया।

अपेक्षाकृत हाल ही में पता चला है कि कुछ हेटेरोट्रोफिक बैक्टीरिया आपको। मेसेन्टेरिकस, आप। उपदंश, एक्टिनोमाइसेट्स, कवक और खमीर भी कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति में सल्फर को ऑक्सीकरण करने में सक्षम हैं, लेकिन यह पक्ष प्रक्रिया धीमी है, और ऑक्सीकरण के दौरान जारी ऊर्जा का उपयोग उनके द्वारा नहीं किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषक जीवाणु   - बैंगनी और हरे रंग के प्रोकैरियोटिक सूक्ष्मजीव, मुख्य रूप से जल निकायों में रहते हैं और आणविक ऑक्सीजन की रिहाई के बिना "अवायवीय प्रकाश संश्लेषण" करते हैं। बर्गी निर्धारक में सभी फोटोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया को एनारोबिक प्रकाश संश्लेषण की क्षमता के आधार पर रोडोस्पाइरिल्स क्रम में संयोजित किया जाता है; दो उप-सीमाएँ हैं: रोडोस्पाइरिलिने - बैंगनी (कृमिनाशक), क्लोरोबाइनी - क्लोरोबैक्टीरियम (हरा जीवाणु)। अधिकांश प्रकाश संश्लेषक जीवाणु सख्त अवायवीय और फोटोट्रोफ हैं, हालांकि बैंगनी और हरे रंग के जीवाणुओं के बीच ऐसी प्रजातियां हैं जो श्वसन के कारण अंधेरे में विषमलैंगिक रूप से विकसित हो सकती हैं। प्रकाश संश्लेषण के दौरान हाइड्रोजन दाता के रूप में, बैक्टीरिया कम सल्फर यौगिकों, आणविक हाइड्रोजन और कुछ प्रजातियों - कार्बनिक यौगिकों का उपयोग करते हैं।

रोडोबैक्टीरियम परिवार Chromatiaceae, जीनस क्रोमैटियम - सल्फर बैंगनी बैक्टीरिया के क्रम से सबसे अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है। उत्तरार्द्ध के प्रतिनिधि अंडाकार या रॉड के आकार के होते हैं, ध्रुवीय फ्लैगेला के कारण गतिशीलता होती है; वे एनारोबिक फोटोलिथोट्रॉफ़िक जीवों को देख रहे हैं, हाइड्रोजन सल्फाइड को क्रमिक रूप से S 0 और आगे SO2 2- के लिए ऑक्सीकरण करते हैं। कभी-कभी सल्फर ग्लोब्यूल्स उनकी कोशिकाओं में जमा हो जाते हैं, जो धीरे-धीरे बाहर निकलने वाले सल्फेट्स में बदल जाते हैं।

हरे सल्फर बैक्टीरिया के बीच, जीनस क्लोरोबियम के प्रतिनिधियों का अच्छी तरह से अध्ययन किया जाता है। ये मुख्य रूप से रॉड के आकार के और वाइब्रायड रूप होते हैं, जो कि विभाजन से गुणा होते हैं, अक्सर श्लेष्म कैप्सूल से घिरा होता है, सख्त एनारोबेस और फोटोलिथोट्रॉफ़्स को तिरस्कृत करता है। उनमें से कई सल्फर के ऑक्सीकरण को केवल मुक्त सल्फर के चरण में लाते हैं। मौलिक सल्फर अक्सर कोशिकाओं के बाहर जमा होता है, लेकिन सल्फर स्वयं कोशिकाओं में जमा नहीं होता है।

प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया व्यापक रूप से जल निकायों में वितरित किए जाते हैं; आमतौर पर ऐसे वातावरण में रहते हैं जिसमें हाइड्रोजन सल्फाइड (तालाब, समुद्री लैगून, झीलें आदि) होते हैं और इसकी उच्च सांद्रता बनाए रखते हैं। मिट्टी में, ये जीवाणु महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाते हैं, जबकि जलाशयों में उनकी गतिविधि का बहुत महत्व है।

सल्फर बैक्टीरिया   - रंगहीन सूक्ष्मजीवों की एक व्यापक टीम, हाइड्रोजन सल्फाइड की उपस्थिति में विकासशील, कोशिकाओं के अंदर सल्फर की बूंदों को जमा करती है। बैक्टीरिया के इस समूह का पहला अध्ययन 1887, 1888 में एस.एन. विनोग्रैडस्की द्वारा किया गया था। मूल माइक्रोकल्चर पद्धति को लागू करना, जो पर्यावरण को बदलने और लंबे समय तक एक जीवित वस्तु का अवलोकन करने की अनुमति देता है, विनोग्राडस्की ने पाया कि बेजगियाटा कोशिकाओं (सल्फर बैक्टीरिया का एक विशिष्ट प्रतिनिधि) में जमा सल्फर हाइड्रोजन सल्फाइड से बनता है और इस सूक्ष्मजीव द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड को ऑक्सीकरण किया जा सकता है। उसी समय, उन्होंने पहली बार बैक्टीरिया में रसायन विज्ञान के अस्तित्व की अवधारणा का प्रस्ताव रखा (विशेष रूप से, फिलामेंटस में); वे कार्बनिक यौगिकों की अनुपस्थिति में बढ़ सकते हैं, और अकार्बनिक सल्फर के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया उनके लिए श्वसन के ऊर्जा स्रोत के रूप में कार्य करती है। हालांकि, अधिकांश बेरंग सल्फर बैक्टीरिया में केमोआटोट्रॉफी की उपस्थिति अभी भी अनुचित है, क्योंकि शुद्ध संस्कृति में इन्हें अलग करना संभव है: हालांकि सूक्ष्मजीव सफल होते हैं, वे पूरी तरह से निश्चित नहीं हैं कि अलग-अलग उपभेदों में वही फिजिक हैं जो प्रकृति में देखे गए हैं। एस। एन। विनोग्रैडस्की (1888) द्वारा सेरोबैक्टीरिया को दी गई विशेषता वर्तमान में व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तित है।

रंगहीन सल्फर बैक्टीरिया एक एकल विशेषता के साथ एक विषम समूह का प्रतिनिधित्व करते हैं - कोशिकाओं में सल्फर जमा करने की क्षमता। इन जीवों की प्रणाली केवल जीनस के स्तर तक विकसित होती है; उन सभी को दृढ़ता से स्थापित नहीं माना जा सकता है। जीए ज़वारज़िन (1972), रूपात्मक विशेषताओं द्वारा, उनमें से रूपों को अलग करता है: फिलामेंटस, बड़ी कोशिकाओं के साथ एकल-कोशिका, और छोटे वाले एकल-कोशिका वाले।

फिलामेंटस बैक्टीरिया पांच जेनेरा के हैं; उनमें से सबसे प्रसिद्ध Beggiatoa, Thiothrix और Thioploca हैं।

जीनस बेगियातो को बेरंग फिलामेंटस जीवों द्वारा दर्शाया जाता है जो ट्राइकोम्स बनाते हैं, संरचना में एल्गल ट्राइकोम के समान होते हैं, लेकिन बाद के विपरीत, उनमें सल्फर के समावेश होते हैं। ट्राइकोम कभी भी सब्सट्रेट से जुड़ते नहीं हैं, गठित बलगम के कारण गतिशीलता होती है और हाइड्रोजन सल्फाइड की कम सामग्री के साथ गतिहीन पानी में पाए जाते हैं, जो माइक्रोएरोफिल्स से संबंधित हैं। जल निकायों में कीचड़ की सतह पर, संचय के अपने स्थानों में, वे बड़े सफेद धब्बे या एक नाजुक सफेद जाल बनाते हैं। इस तरह की सभी प्रजातियां हाइड्रोजन सल्फाइड और सल्फाइड को मौलिक सल्फर में ऑक्सीकरण करती हैं, जो कोशिकाओं के अंदर जमा होती है, और हाइड्रोजन सल्फाइड या सल्फाइड की कमी के मामले में - बाहरी वातावरण में। कोशिकाओं के अंदर जमा सल्फर को सल्फ्यूरिक एसिड में ऑक्सीकृत किया जाता है और जारी किया जाता है। धातुओं के साथ संयुक्त होने पर, सल्फेट्स का निर्माण होता है।

जीनस थियोथ्रिक्स के प्रतिनिधि जीनस बेगियाटोआ के सल्फर बैक्टीरिया की संरचना में बहुत समान हैं, लेकिन बाद वाले से अलग हैं कि वे खुद को एक विशेष श्लेष्म डिस्क के साथ सब्सट्रेट से जोड़ते हैं, जो आमतौर पर तेजी से बहने वाले हाइड्रोजन सल्फाइड पानी में पाया जाता है। जमा सल्फर के बड़े संचय के कारण उनके धागे काले दिखाई देते हैं। थियोथ्रिक्स एक मोबाइल वातावरण में पानी के नीचे की वस्तुओं पर ऑफ-व्हाइट फाउलिंग देता है। थायोप्लाका टफ्ट्स पानी के कई निकायों में कीचड़ की ऊपरी परतों में पाए जाते हैं; ऊर्ध्वाधर रूप से स्थित, वे ऑक्सीकरण और कमी क्षितिज को पार करते हैं, लगातार ऊपर और नीचे बढ़ते हैं क्योंकि पानी ऑक्सीजन तक जाता है, फिर नीचे हाइड्रोजन सल्फाइड माध्यम तक। उनके मोटे श्लेष्म कैप्सूल में, डिट्रिटस के टुकड़ों के साथ बाहर कवर किया जाता है, इंटरलेस्ड ट्राइकोम्स (वे 1 से 20 तक हो सकते हैं)। थियोप्लाकोटा बैक्टीरिया कैल्शियम युक्त समुद्री कीचड़ और ताजे पानी के तलना से अलग थे।

बड़ी कोशिकाओं के साथ एककोशिकीय सरोबैक्टीरिया को तीन जेनेरा द्वारा दर्शाया जाता है: अक्रोमैटियम, थिओवुलम और मैक्रोनियनस: सभी प्रजातियों में सेल आकार - 10-40 माइक्रोन; विभाजन या कसना द्वारा गुणा; कोशिकाओं का आकार अंडाकार और बेलनाकार होता है। सल्फर की बूंदों के अलावा, कोशिकाओं में अक्सर कैल्शियम कार्बोनेट होता है।

छोटी कोशिकाओं के साथ एककोशिकीय रूप दो जेनेरा में संयुक्त होते हैं: थियोस्पिरा और थियोबैक्टीरियम। थियोस्पिरा का बहुत कम अध्ययन किया गया है। जीनस थियोबैक्टीरियम में तीन प्रजातियां शामिल हैं। श्लेष्म कैप्सूल से घिरी हुई ये निश्चित छोटी छड़ें, एक जोगेल बनाने में सक्षम हैं; कोशिकाओं में सल्फर सभी प्रजातियों में जमा नहीं होता है।

बेरंग सल्फर बैक्टीरिया - विशिष्ट जलीय सूक्ष्मजीव, जल निकायों में आम हैं, जहां हाइड्रोजन सल्फाइड कम से कम खराब होता है। उनमें से सभी माइक्रोएरोफिल हैं, हाइड्रोजन सल्फाइड की एकाग्रता के प्रति बहुत संवेदनशील: हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ संतृप्त मध्यम में, वे जल्दी से मर जाते हैं, 40 मिलीग्राम / एल से कम की एकाग्रता में, वे सबसे अधिक तीव्रता से विकसित होते हैं।

उनके लिए इष्टतम परिस्थितियां गैर-संतुलन प्रणालियों में बनाई जाती हैं, जहां हाइड्रोजन सल्फाइड धीरे-धीरे जमा होता है और तटस्थ प्रवाह माध्यम के लिए एक क्षारीय या करीब होता है। रंगहीन सल्फर बैक्टीरिया के बीच कम तापमान और उच्च तापमान पर - 50 ° C (थर्मल स्प्रिंग्स) तक अच्छी तरह से बढ़ रहा है। वे उच्च नमक सांद्रता का सामना कर सकते हैं और लगभग संतृप्त नमक समाधान में नमक झीलों की काली मिट्टी में विकसित हो सकते हैं। वे अभी भी ताजे पानी में सबसे आम हैं।

सल्फर बैक्टीरिया का द्रव्यमान संचय कीचड़ की सतह पर तालाबों में पाया जा सकता है, इसलिए, कीचड़ में जारी हाइड्रोजन सल्फाइड ऑक्सीकरण करता है और पानी के द्रव्यमान को जहर नहीं करता है। हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ पानी के द्रव्यमान के संदूषण के मामले में, बैक्टीरिया एक गहराई या किसी अन्य "बैक्टीरियल प्लेट" या फिल्म में बना सकते हैं, जिसके ऊपर हाइड्रोजन सल्फाइड नहीं है, और नीचे - ऑक्सीजन। उदाहरण के लिए, काला सागर में, ऐसी फिल्म 200 मीटर की गहराई पर स्थित है और इस स्तर से ऊपर हाइड्रोजन सल्फाइड के प्रवेश को रोकती है। एरोबिक और एनारोबिक ज़ोन की सीमा पर रहने वाले सल्फर बैक्टीरिया एक अराजक, लगातार गति में हैं: हाइड्रोजन सल्फाइड के पीछे, ऑक्सीजन के पीछे जा रहा है। वे हाइड्रोजन सल्फाइड को मौलिक सल्फर में ऑक्सीकरण करते हैं और कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए आवश्यक ऊर्जा प्राप्त करते हैं। रसायन विज्ञान द्वारा, 25 ग्राम एच 2 एस / एम 2, 8 ग्राम एस / एम 2 प्रति वर्ष के ऑक्सीकरण के कारण आत्मसात किया जा सकता है (सोरोकिन, 1970)। मरने के बाद, मौलिक सल्फर से समृद्ध सूक्ष्मजीव निकायों को हाइड्रोजन सल्फाइड क्षेत्र में डुबोया जाता है, आंशिक रूप से नीचे तक पहुंचता है, जहां बैक्टीरिया के सड़ने की भागीदारी के साथ, सल्फर को फिर से हाइड्रोजन सल्फाइड में बहाल किया जाता है। यह माना जाता है कि सीमा परत (O 2 और H 2 S) में समुद्र के पानी की मोटाई में हाइड्रोजन सल्फाइड के ऑक्सीकरण का पहला चरण रासायनिक साधनों (स्कोपिदेव, 1973) द्वारा किया जाता है।

हाइड्रोजन सल्फाइड स्रोतों में सल्फर बैक्टीरिया अक्सर बड़ी मात्रा में केंद्रित होते हैं।

सल्फर चक्र में सल्फर बैक्टीरिया की भागीदारी संभवत: नगण्य है, हालांकि जल स्तर के हाइड्रोजन सल्फाइड विषाक्तता को रोकने में उनकी भूमिका और धातुओं के प्रवास और बयान पर प्रभाव महत्वपूर्ण लगता है।

सल्फर के ऑक्सीकरण में मुख्य भूमिका थियोनिक बैक्टीरिया को दी गई है।

थियोनिक बैक्टीरिया - मिट्टी, ताजे और खारे जल निकायों, सल्फर जमा और चट्टानों में पाए जाने वाले सूक्ष्मजीवों का एक एकल रूपात्मक और जैव रासायनिक समूह। थिओनिक बैक्टीरिया हाइड्रोजन सल्फाइड, सल्फाइड, सल्फाइट, थायोसल्फेट, टेट्रायोनेट, थियोसायनेट, डाइथियोनाइट जैसे खनिज सल्फर यौगिकों के ऑक्सीकरण के माध्यम से ऊर्जा प्राप्त करते हैं, साथ ही आणविक सल्फर भी। एक मध्यवर्ती उत्पाद के रूप में गठित सल्फर कोशिकाओं के बाहर जमा होता है। इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में, वे मुक्त ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं, और कुछ प्रकार - नाइट्रेट ऑक्सीजन। पोषण के प्रकार के अनुसार, थियोनीक बैक्टीरिया को समूहों में विभाजित किया जा सकता है: ऑटोट्रॉफ़्स, मिक्सोट्रोफ़्स और लिथोटेरोट्रॉफ़्स। ज्यादातर थियोनिक बैक्टीरिया एरोबिक होते हैं, हालांकि फैकल्ट एनारोबेस को जाना जाता है, जैसे कि थ। denitrifisans। निवास स्थान पर निर्भर करते हुए, वे अलग तरह से व्यवहार करते हैं: एरोबिक स्थितियों के तहत वे आणविक ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ एक प्रक्रिया को अंजाम देते हैं, अवायवीय में वे अवनति पर स्विच करते हैं और आणविक नाइट्रोजन को नाइट्रेट्स कम करते हैं। थिओनिक बैक्टीरिया के चार उत्पत्ति ज्ञात हैं: थियोबासिलस - रॉड-आकार, मोटाइल; थायोमिक्रोस्पिरा - सर्पिल, मोबाइल; थायोडेंड्रोन - अंडाकार या सहायक रूप से डंठल या शाखाओं वाले हाइप से जुड़ी कोशिकाओं की सूक्ष्म कोशिकाएं। सल्फोलोबस - कम कोशिका भित्ति के साथ, पालित। चूंकि जीनस थियोबासिलस के जीवाणु, जो स्थलीय और जलीय पारिस्थितिक तंत्र में व्यापक हैं, विशेष रूप से सल्फर चक्र में सक्रिय हैं, उनका मुख्य रूप से अध्ययन किया जाता है।

पर्यावरण की अम्लता के संबंध में, थियोबैसिली को दो समूहों में विभाजित किया जाता है: वे जो तटस्थ या क्षारीय स्थितियों (पीएच 6-9) में बढ़ते हैं और जो अम्लीय परिस्थितियों (एसिडोफिलिक) में बढ़ते हैं। 1 समूह के थियोबैसिलस के लिए, इष्टतम पीएच मान 6-9 की सीमा में है; इसकी प्रजातियां हैं: टी। थिओपरस, टी। डेनिट्रिस्पन्स, टी। नॉवेल्लस, टी। थायोकैनोक्सीडंस, टी। नेशियस। वे सभी हाइड्रोजन सल्फाइड, सल्फर और थायोसल्फेट का ऑक्सीकरण करते हैं। इस समूह के सबसे अधिक अध्ययनरत प्रतिनिधियों पर विचार करें।

टी। थियोपोरस एक ऑटोट्रॉफ़िक जीवाणु है जिसे बेयरिंक (1904) द्वारा अलग किया गया है, यह तब विकसित होता है जब माध्यम तटस्थ होता है, मोबाइल (एक ध्रुवीय फ्लैगेलम) होता है, ग्राम-नकारात्मक हाइड्रोजन सल्फाइड, हाइड्रॉक्साइड आयन और सल्फाइड से केवल कैल्शियम सल्फाइड ऑक्सीकरण करने में सक्षम होता है। ऑक्सीकरण उत्पाद सल्फर, पॉलीथियनेट्स (मुख्य रूप से टेट्राथिओनेट्स) और सल्फ्यूरिक एसिड हैं। यह एक माइक्रोएरोफिल के रूप में विकसित हो सकता है और अम्लता के लिए बहुत अस्थिर है।

इस प्रकार, मौलिक सल्फर का संचय निम्न के कारण हो सकता है: ए) बैक्टीरिया को डीसल्फुराइजिंग करके सल्फेट्स की कमी; b) थियोनिक बैक्टीरिया द्वारा हाइड्रोजन सल्फाइड का ऑक्सीकरण। मौलिक सल्फर खारे झीलों के मैले तल पर जमा होता है और कैस्पियन सागर के तल पर पाया जाता है, जहां यह गाद से निकलने वाले हाइड्रोजन सल्फाइड के ऑक्सीकरण के कारण बनता है।

कई सल्फर जमाओं का गठन थिओनिक बैक्टीरिया की ऑक्सीकरण गतिविधि से जुड़ा हुआ है। अवसादी सल्फर जमा भौगोलिक रूप से पर्मियन, लोअर क्रेटेशियस, पेलोजेन, नेओजीन की जिप्सम-असर चट्टानों के साथ मेल खाता है, और भूस्थिर तत्वों की सीमाओं के साथ स्थित हैं, जो उठाए या डूबे हुए हैं। अक्सर तेल क्षेत्रों के साथ ब्रैकीटाइलाइन तक सीमित होता है, जहां चट्टानें आमतौर पर खंडित, दरार होती हैं, एंटीकलाइन के मेहराब नष्ट हो जाते हैं, जो सतह पर हाइड्रोजन सल्फाइड और संतृप्त पानी के प्रवाह को सुविधाजनक बनाता है। यहां ऑक्सीजन के वातावरण में, थियोनिक बैक्टीरिया द्वारा बहुतायत से, मौलिक सल्फर के संचय के साथ हाइड्रोजन सल्फाइड के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया। मध्य एशिया में इस तरह की जमा राशियाँ हैं: गौरक, शोरसु, कराकुम में सल्फ्यूरिक पहाड़ी।

T. thiocyanooxidans कई तरह से T. thioparus के समान है, लेकिन इसमें भिन्नता है कि यह हाइड्रोजन सल्फाइड और रोडोनाइट के अलावा ऑक्सीकरण करता है। ये बैक्टीरिया पाए जाते हैं (हैपोल्ड, केई, 1934) और एक शुद्ध संस्कृति (हैप्पोल्ड, जॉनसन, रोजर्स, 1954) में अलग हो जाते हैं। Morphologically, T. thiocyanooxidans - एक ध्रुवीय फ्लैगेलम, ऑटोट्रॉफ़िक, एरोबिक के साथ चिपक जाता है; उनके लिए एक तटस्थ वातावरण अनुकूल है; 1% से अधिक की एकाग्रता में कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति उनके विकास को रोकती है।

टी। उपन्यास एक मिक्सोट्रॉफिक जीव है, जिसे आर। एल। स्टार्की की मिट्टी से 1934 में खोजा गया और अलग किया गया, ग्राम-नकारात्मक, स्थिर, छड़ी के आकार का, जैविक मीडिया पर अच्छी तरह से बढ़ता है, लेकिन कुछ शर्तों के तहत यह एक हेट्रोट्रोफ़िक प्रकार के पोषण से एक ऑटोट्रॉफ़िक तक जा सकता है।

Denitrifying thionic जीवाणु एक छोटा, निर्विवाद बेसिलस, मोबाइल है, जिसे पहले Beierinck द्वारा खोजा गया था: (1904) एनारोबिक स्थितियों के तहत, पर्यावरण और इसके अकार्बनिक यौगिकों को सल्फेट्स में ऑक्सीकरण करता है, साथ ही आणविक नाइट्रोजन के नाइट्रेट को कम करता है।

एरोबिक स्थितियों में, नाइट्रेट की कमी नहीं होती है, और बैक्टीरिया ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में ऑक्सीजन, वायु का उपयोग करते हैं।

एक अम्लीय वातावरण में विकसित होने वाले सूक्ष्मजीवों के समूह में शामिल हैं: टी। फेरोक्सिडिडंस, टी। मध्यवर्ती, टी। थायोक्सिडिडंस। 2-4 का पीएच मान उनके लिए इष्टतम है, लेकिन वे 0.5 से 7. के पीएच पर बढ़ सकते हैं। पहली दो प्रजातियां पीएच\u003e 5 पर नहीं बढ़ती हैं। टी। थायोक्सीडंस प्रकृति में सबसे अधिक एसिडोफिलिक सूक्ष्मजीव है, क्योंकि लगभग 0 के पीएच पर व्यवहार्यता बनाए रखता है। ।

टी। थिओओक्सीडंस - फ्लैगेलम बेसिलस, मोबाइल, फॉर्म म्यूकस, ऑटोट्रॉफ़ की खोज तब की गई जब मिट्टी में सल्फर के अपघटन का अध्ययन किया गया (वैक्समैन, आईऑफ़े, 1922)। ऑक्सीकरण करने में सक्षम, जैसा कि हाल ही में स्थापित किया गया है, कुछ कार्बनिक सल्फर यौगिक। इस जीव द्वारा ऑक्सीकृत मुख्य सब्सट्रेट आणविक सल्फर और कभी-कभी थायोसल्फेट है, एरोबिक परिस्थितियों में यह प्रक्रिया सल्फ्यूरिक एसिड अलगाव के चरण में जाती है। ऑक्सीकरण ऊर्जा का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करने के लिए किया जाता है। हाइड्रोजन सल्फाइड और अन्य यौगिकों को ऑक्सीकरण करने के लिए इस प्रकार की क्षमता को अंततः स्पष्ट नहीं किया गया है, क्योंकि ये यौगिक अम्लीय वातावरण में अस्थिर हैं।

थियोनिक आयरन-ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया टी। फेरोक्सिडन्स एक बहुत ही रोचक जीव है। यह अम्लीय जल निकासी खान पानी (कॉर्नर, हिंकल, 1947) से वर्णित और पृथक है, एक ध्रुवीय फ्लैगेल्ला के साथ एक छोटी सी छड़ी, मोबाइल, एक बीजाणु नहीं बनता है, ग्राम द्वारा दाग नहीं करता है, विभाजन द्वारा पुनरावृत्ति करता है, केमोथिथ्रोफ। पीएच 1.7-3.5 - जाहिर है, एरोबिक। यह थायोबैक्टीरिया के बीच एक विशेष स्थान रखता है, क्योंकि ऑटोट्रोफिक विकास की क्षमता न केवल सल्फर यौगिकों के ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त ऊर्जा के कारण होती है, बल्कि ऑक्साइड को ऑक्सीकरण के दौरान जारी फेरस ऑक्साइड द्वारा भी होती है। चूंकि पीएच में आयन Fe 2+ है<4 в стерильной среде устойчив против окисления кислородом воздуха, то Т. ferrooxidans можно было бы отнести к железобактериям, среди которых организм занимает определенную экологическую нишу, но по таксономическим признакам он ближе к тионовым бактериям, особенно Т. thiooxidans. Источник энергии для этого организма - окисление пирита, марказита, пирротина, антимонита и других сульфидов; остальные тиобактерии обладают меньшей способностью окислять нерастворимые в воде сульфиды тяжелых металлов. Окисление Fe 2+ этим организмом - сложный, до конца не выясненный процесс. Установлено, что окисление 1 г/ат Fe 2 + до трехвалентного при pH 1,5 дает энергию - 11,3 ккал и при этом выделяется теплота - 10 ккал/моль (Медведева, 1980).

टी। फेरोक्सिडंस को भारी धातु सांद्रता के लिए उच्च प्रतिरोध की विशेषता है: यह कॉपर सल्फेट के 5% समाधान का समर्थन करता है, 2 जी / एल या आर्सेनिक 1 जी / एल की घन एकाग्रता, नाइट्रोजन, फास्फोरस और मामूली वातन की छोटी खुराक के साथ विकसित होता है, इसलिए यह क्षेत्र में रहता है। सल्फाइड जमा का ऑक्सीकरण। एक अम्लीय वातावरण में ऑक्सीकृत लोहे से कोई भी संरचना नहीं बनती है, और बैक्टीरिया की कोशिकाएं लगभग हमेशा मुक्त होती हैं। बैक्टीरिया तात्विक सल्फर, सल्फाइड, थायोसल्फेट, टेट्राथियोनाइट, हाइड्रोसल्फाइड का ऑक्सीकरण करते हैं। सल्फाइड जमा में यह एक दोहरा कार्य करता है: यह सल्फेट के सल्फर को सल्फ्यूरिक एसिड में ऑक्सीकृत करता है, जो बदले में लोहे के हाइड्रॉक्साइड को भंग करता है, लोहे के ऑक्साइड सल्फेट का गठन होता है, बाद वाले, सल्फाइड के साथ प्रतिक्रिया करते हुए, (लोहे की कमी के कारण) बिलेवेंट सल्फर के रासायनिक ऑक्सीकरण में योगदान देता है, जो भाग है। हेक्सावलेंट तक।

थियोनिक बैक्टीरिया की एक संख्या विभिन्न सल्फाइड खनिजों (सीयू, जेडएन, पीबी, नी, सह, अस) को ऑक्सीकरण कर सकती है, यूरेनियम और वैनेडियम की वैधता वाले राज्यों में परिवर्तन में भाग लेती है, धातुओं की उच्च सांद्रता का सामना करती है, तांबे सल्फेट के समाधान में 6% तक की एकाग्रता के साथ विकसित होती है। इन जीवों की गतिविधि का पैमाना प्रभावशाली है। तो, एक दिन के लिए, 6115 किलोग्राम तांबा और 1706 किलोग्राम जस्ता डीग्टारसकोए जमा (क्राविको एट अल।, 1967) से हटा दिया गया था। कई खनिज अयस्क खनिजों पर पाए जाते हैं और प्राप्त होते हैं, उनके ऑक्सीकरण के कारण, कार्बन डाइऑक्साइड के आत्मसात के लिए आवश्यक ऊर्जा। थिओनिक बैक्टीरिया, जिसे जीनस टी। फेरोक्सिडिडन्स के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, सभी एंटीमोनी जमा में पाए जाते हैं। वे पर्यावरण की अम्लीय परिस्थितियों में एंटीमाइट को ऑक्सीकरण करते हैं (पाइराइट की उपस्थिति में)। तटस्थ और कमजोर रूप से क्षारीय परिस्थितियों में, अन्य बैक्टीरिया, टी। डिनाइट्रिस्पन्स, एंटीमोनिट के ऑक्सीकरण को तेज कर सकते हैं। पहले चरण में, एंटीमोनिट के सल्फर ऑक्सीकरण टी। फेरोक्सिडिडन या अन्य थायोबॉक्सीली के प्रभाव में होता है; सुरमा सल्फेट अस्थिर है और हाइड्रोलाइज एसबी 2; एंटीमनी पेरोक्साइड, खनिज सेनामोनाइट का गठन होता है। Sb 5+ के उच्च आक्साइड के लिए सुस्पष्ट सुरमा का ऑक्सीकरण ऑटोट्रॉफिक सूक्ष्मजीववाद एंटीबायोटिक बैक्टीरिया सेर्मोंटोई के संपर्क में आने पर होता है, जिसके लिए तटस्थ वातावरण सबसे अनुकूल होता है। Chebosynthesizing सूक्ष्मजीववाद ऑक्सीकरण senarmonite - एंटीबायोटिक्स जीन। nov।: स्टेबिकोनाइट (लिलिकोवा, 1972) के समूह का खनिज।

हेटोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया अयस्क जमा में व्यापक हैं, जिनमें से भू-रासायनिक गतिविधि अभी भी बहुत खराब अध्ययन की गई है। हालांकि, यह स्थापित किया गया है कि उनमें से कुछ (स्यूडोमोनास डेनिट्रिस्पन्स, पी। फ्लोरेसेन्स), सल्फाइड अयस्कों से पृथक हैं, ऑक्सीकरण किया जाता है। वे कम सल्फर यौगिकों के ऑक्सीकरण ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं या नहीं यह अभी भी स्पष्ट नहीं है। जाहिर है, उनकी गतिविधि कार्बनिक अम्लों के निर्माण से जुड़ी हुई है जो खनिजों को विघटित कर सकती हैं।

इसलिए, सल्फाइड जमा के ऑक्सीकरण क्षेत्र में, एक सल्फेट वातावरण उत्पन्न होता है, सल्फाइड को सल्फेट्स द्वारा बदल दिया जाता है, अपक्षय अम्लीय होता है, अयस्क-असर चट्टानों के खनिजों को एक साथ नष्ट कर दिया जाता है, उन्हें माध्यमिक खनिजों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है - जबॉर्साइट, गोलाईट, एंगलेसाइट, एंटेलाइट, डाइनाइट, आदि जब ऑक्सीकृत अयस्क शरीर पर बड़े पैमाने पर बनते हैं। लोहे के आक्साइड का पैमाना तथाकथित "आयरन हैट" से बनता है। यदि मेजबान चट्टान कार्बोनेट हैं, तो जब सल्फ्यूरिक एसिड के संपर्क में आता है, तो बड़ी मात्रा में जिप्सम का गठन होता है, सल्फ्यूरिक एसिड बेअसर हो जाता है। यदि चट्टानें गैर-कार्बोनेट हैं, तो आक्रामक सल्फेट पानी क्षारीय और क्षारीय-पृथ्वी धातुओं, लौह समूह की भारी धातुओं और अन्य को सल्फेट्स के रूप में एक्वीफर्स से हटाते हैं; प्रक्षालित क्षेत्र बनते हैं, जहां सबसे अधिक स्थिर सल्फ्यूरिक एसिड खनिज, क्वार्ट्ज, रहते हैं, और माध्यमिक खनिजों से काओलाइट।

स्रोतों के रूप में सतह पर बाहर आने पर, अम्लीय पानी, तांबा, जस्ता, कोबाल्ट, लोहा, एल्यूमीनियम, निकल और अन्य तत्वों के सल्फेट्स से समृद्ध होता है, जिससे अम्लीय (थिओनिक) सोलोनक्स का निर्माण होता है। दक्षिणी Urals के तांबे-सल्फाइड जमा में से एक के पास समान नमक दलदल में, सूखे स्टेपे के बीच एक सन्टी ग्रोव दिखाई दिया।

अम्लीय फिटकिरी (थियोनिक) मिट्टी दलदली समुद्री तटों पर, तटीय डेल्टास को सुखाने में आम है, जो कि हाइड्रोट्रोलाइट और पाइराइट के ऑक्सीकरण से जुड़ा है, जो अतीत में क्षेत्र के एक उच्च जल सामग्री के साथ समुद्री जल की बहाली और पुनर्स्थापना शासन के वर्चस्व के कारण बने थे। थियोनिक बैक्टीरिया के साथ सल्फाइड्स का ऑक्सीकरण सल्फ्यूरिक एसिड के निर्माण के साथ होता है, जिप्सम के साथ कैल्शियम कार्बोनेट्स के प्रतिस्थापन, एल्युम के गठन के साथ एल्यूमीनियम और लोहे के आक्साइड का विघटन: अल 2 (एसओ 4) 3, Fe 2 (SO 4) 3। स्वीडन और फ़िनलैंड की खाड़ी (बोन्निआया की खाड़ी) के नीदरलैंड्स के पोल्लर और मार्च पर तराई वाले अक्षांशों में एसिड दलदली फिटकिरी मिट्टी का निर्माण होता है, वे दक्षिण-पूर्वी एशिया, दक्षिण अमेरिका, जहाँ मुरैना डेल्टा में पाए जाते हैं, उप-उष्णकटिबंधीय और उष्णकटिबंधीय नदियों के डेल्टाओं में असामान्य नहीं हैं। स्थानीय नाम हैं, उदाहरण के लिए: "पोटो-पोटो", "कैटक्ले", आदि।

सल्फ्यूरिक एसिड अपक्षय सतह पर उभरे सल्फर के जमाव की विशेषता है, जिसके चारों ओर चमकदार सफ़ेद लच्छेदार चट्टानों का एक क्षेत्र बनता है, फेरस सल्फेट की एक उच्च सामग्री के साथ अम्लीय "विट्रियल" पानी बनता है। जब इन पानी को ताजे पानी के साथ मिलाया जाता है, तो सल्फाइड एसिड अपक्षय के क्षेत्र को बनाते हुए, लोहे के ऑक्साइड हाइड्रेट (लिमोनाइट) की जंग लग जाती है।

सल्फाइड अयस्कों और सल्फर वाले कोयले के विकास के दौरान, सतह पर निकाले गए सल्फाइड को ऑक्सीकरण किया जाता है; अम्लीय खान पानी बनता है जिसमें थियोनिक बैक्टीरिया विकसित होते हैं। ये पानी बहुत आक्रामक होते हैं, धातु के उपकरणों को पुष्ट करते हैं। अपशिष्ट डंप से 1.5-2.0 प्रवाह के पीएच के साथ अम्लीय पानी, बिखरे हुए सल्फाइड युक्त कोयला ढेर, वनस्पति उनके प्रभाव में मर जाते हैं, तेज अम्लीकरण और मिट्टी की गिरावट देखी जाती है। इन प्रवाहों को स्थानीय बनाने और बेअसर करने के लिए, उनके रास्ते में विशेष कैलेकैरियस बैरियर लगाए जाते हैं, जो अम्लीय जल से दूषित मिट्टी को सीमित करते हैं।

सल्फर आइसोटोप अंश। सल्फर के चार स्थिर आइसोटोप पृथ्वी की पपड़ी में वितरित किए जाते हैं। विभिन्न प्राकृतिक वस्तुओं में सल्फर समस्थानिकों का अनुपात समान नहीं है। एक मानक के रूप में, सल्फाइड उल्कापिंडों में एस 32 और एस 34 का अनुपात स्वीकार किया जाता है, जहां यह 22.21 है।

सूक्ष्मजीवों की भागीदारी के साथ गठित प्राकृतिक सल्फर यौगिकों के भारी आइसोटोप को समाप्त करने की प्रवृत्ति है, ये तलछटी मूल और बायोजेनिक हाइड्रोजन सल्फाइड के सल्फाइड हैं; आग्नेय चट्टानों के सल्फाइड और वाष्पीकृत सल्फेट, इसके विपरीत, सल्फर के हल्के आइसोटोप के साथ मानक के सापेक्ष समृद्ध होते हैं।

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कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण - जीवन का आधार

कार्बनिक पदार्थ और उनमें निहित ऊर्जा, जो किसी भी जीव की कोशिकाओं में आत्मसात की प्रक्रिया में बनती है, एक रिवर्स प्रक्रिया - विच्छेदन से गुजरती है। जब विच्छेदन जारी किया जाता है, तो शरीर में रासायनिक ऊर्जा ऊर्जा के विभिन्न रूपों में जारी की जाती है - यांत्रिक, थर्मल, आदि। विच्छेदन के दौरान जारी ऊर्जा एक ही भौतिक आधार है जो सभी जीवन प्रक्रियाओं को पूरा करती है - कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण, शरीर के आत्म-विनियमन, विकास, विकास , प्रजनन, बाहरी प्रभावों और जीवन की अन्य अभिव्यक्तियों के लिए शरीर की प्रतिक्रियाएं।

जीवित जीवों में विच्छेदन, या ऑक्सीकरण, दो तरीकों से किया जाता है। अधिकांश पौधों, जानवरों, मनुष्यों और प्रोटोजोआ जीवों में, कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण वायुमंडलीय ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ होता है। इस प्रक्रिया को "सांस", या एरोबिक (लैटिन से। एर - वायु) प्रक्रिया कहा जाता है। पौधों के कुछ समूहों में जो हवा के बिना मौजूद हैं, ऑक्सीजन के बिना ऑक्सीकरण होता है, अर्थात, एनारोबिक रूप से, और किण्वन कहा जाता है। इन प्रक्रियाओं में से प्रत्येक पर अलग से विचार करें।

"श्वास" की अवधारणा मूल रूप से फेफड़ों द्वारा केवल साँस लेना और हवा छोड़ने का मतलब था। फिर, सेल और उसके वातावरण के बीच गैसों के आदान-प्रदान को "श्वास" कहा गया - ऑक्सीजन की खपत और कार्बन डाइऑक्साइड रिलीज। आगे के गहन अध्ययनों से पता चला है कि साँस लेना एक बहुत ही जटिल बहु-चरण प्रक्रिया है जो जीवधारी के प्रत्येक कोशिका में जैविक उत्प्रेरक - एंजाइमों की अनिवार्य भागीदारी के साथ होती है।

कार्बनिक पदार्थ, एक "ईंधन" में बदलने से पहले, जो सेल और शरीर को समग्र रूप से ऊर्जा देता है, एंजाइमों के साथ ठीक से व्यवहार करना चाहिए। इस उपचार में बायोपॉलिमर के बड़े अणु - प्रोटीन, वसा, पॉलीसेकेराइड्स (स्टार्च और ग्लाइकोजन) -इन मोनोमर्स के टूटने शामिल हैं। जिससे पोषक तत्व का एक निश्चित सार्वभौमिकरण प्राप्त होता है।

इस प्रकार, कई अलग-अलग सैकड़ों पॉलिमर के बजाय, जैसे कि भोजन, कई दर्जन मोनोमर्स - अमीनो एसिड, फैटी एसिड, ग्लिसरॉल, और ग्लूकोज - जानवरों की आंतों में बनते हैं, जो तब रक्त और लसीका पथ के माध्यम से पशु और मानव ऊतक कोशिकाओं को वितरित किए जाते हैं। कोशिकाएं इन पदार्थों को और अधिक सार्वभौमिक कर रही हैं। सभी मोनोमर सरल कार्बन-चेन कार्बोक्जिलिक एसिड अणुओं में दो से छह परमाणुओं में बदल जाते हैं। यदि कई दर्जन मोनोमर हैं, उनमें से बीस अमीनो एसिड हैं, तो केवल दस कार्बोक्जिलिक एसिड हैं। तो पोषक तत्वों की विशिष्टता अंततः खो जाती है।

लेकिन कार्बोक्जिलिक एसिड केवल सामग्री के अग्रदूत होते हैं, जिन्हें "जैविक ईंधन" कहा जा सकता है। वे स्वयं अभी तक सेल की ऊर्जा प्रक्रियाओं में उपयोग नहीं किए जा सकते हैं। सार्वभौमिकरण का अगला चरण कार्बोक्जिलिक एसिड से हाइड्रोजन को निकालना है। यह कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) पैदा करता है, जिसे शरीर बाहर निकालता है। हाइड्रोजन परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन होते हैं। सेल और जीव की ऊर्जा के लिए एक पूरे (बायोएनेर्जी) के रूप में, परमाणु के इन घटक भागों की भूमिका समकक्ष से दूर है। परमाणु नाभिक में संलग्न ऊर्जा कोशिका के लिए सुलभ नहीं है। हाइड्रोजन परमाणु में इलेक्ट्रॉन का परिवर्तन ऊर्जा की रिहाई के साथ होता है, जिसका उपयोग सेल की जीवन प्रक्रियाओं में किया जाता है। इसलिए, इलेक्ट्रॉन की रिहाई जैव ईंधन के सार्वभौमिकरण के अंतिम चरण को समाप्त करती है। इस अवधि के दौरान, कार्बनिक पदार्थों, उनके घटकों और कार्बोक्जिलिक एसिड की विशिष्टता कोई फर्क नहीं पड़ता, क्योंकि वे सभी अंततः एक ऊर्जा वाहक के गठन की ओर ले जाते हैं - एक इलेक्ट्रॉन।

उत्साहित इलेक्ट्रॉन ऑक्सीजन के साथ संयोजन करता है। दो इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने के बाद, ऑक्सीजन को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, दो प्रोटॉन और जल जोड़ता है। यह कोशिकीय श्वसन का कार्य है।

कोशिकाओं में कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण माइटोकॉन्ड्रिया में होता है, जो पहले से ही पिछले ब्रोशर में उल्लेखित है, एक डायनेमो की भूमिका निभाते हैं जो कार्बोहाइड्रेट और वसा के दहन की ऊर्जा को एडेनोसिन ट्रायोनोस्फेट (एटीपी) की ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

शरीर में ऑक्सीकरण मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट होते हैं। कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण की प्रारंभिक और अंतिम प्रक्रिया निम्न सूत्र द्वारा व्यक्त की जा सकती है: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6СO 2 + 6H 2 O + ऊर्जा।

पशु और पौधों के जीवों में, श्वसन की प्रक्रिया मूल रूप से समान है: दोनों मामलों में इसका जैविक अर्थ कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप प्रत्येक कोशिका से ऊर्जा प्राप्त करना है। इस प्रक्रिया में गठित एटीपी को ऊर्जा संचयकर्ता के रूप में उपयोग किया जाता है। यह इस बैटरी के साथ है कि ऊर्जा की आवश्यकता को फिर से भरना है, चाहे वह किसी भी जीव की कोशिकाओं में उत्पन्न न हो।

सांस लेने की प्रक्रिया में, पौधे जानवरों की तरह ही ऑक्सीजन का उपभोग करते हैं, और कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं। जानवरों और पौधों दोनों में, साँस लेना दिन और रात निरंतर है। श्वसन की समाप्ति, उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन की पहुंच को रोककर, अनिवार्य रूप से मृत्यु की ओर जाता है, क्योंकि ऊर्जा के निरंतर उपयोग के बिना कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि को बनाए नहीं रखा जा सकता है। सभी जानवरों में, सूक्ष्म रूप से छोटे को छोड़कर, ऑक्सीजन पर्याप्त मात्रा में सीधे हवा की कोशिकाओं और ऊतकों में नहीं जा सकता है। इन मामलों में, पर्यावरण के साथ गैस का आदान-प्रदान विशेष अंगों (श्वासनली, गलफड़ों और फेफड़ों) का उपयोग करके किया जाता है। कशेरुकियों में, प्रत्येक व्यक्ति कोशिका को ऑक्सीजन की आपूर्ति रक्त के माध्यम से होती है और हृदय और पूरे संचार प्रणाली के काम द्वारा प्रदान की जाती है। लंबे समय तक जानवरों में गैस के आदान-प्रदान की जटिलता ने हमें ऊतक के सही सार और महत्व का पता लगाने से रोक दिया। हमारी शताब्दी के वैज्ञानिकों ने यह साबित करने के लिए बहुत प्रयास किया कि ऑक्सीकरण फेफड़ों में नहीं और रक्त में नहीं, बल्कि प्रत्येक जीवित कोशिका में होता है।

एक पौधे के जीव में, गैस विनिमय के तंत्र जानवरों की तुलना में बहुत सरल हैं। वायु का ऑक्सीजन विशेष उद्घाटन के माध्यम से पौधों के प्रत्येक पत्ते में प्रवेश करता है - रंध्र। पौधों में गैस का आदान-प्रदान शरीर की पूरी सतह पर किया जाता है और संवहनी बंडलों के माध्यम से पानी की गति से जुड़ा होता है।

जिन जीवों का ऑक्सीकरण मुक्त ऑक्सीजन (वायुमंडलीय या पानी में घुलने) के कारण होता है, उन्हें पहले से ही ऊपर वर्णित एरोबिक कहा जाता है। इस प्रकार का विनिमय पौधों और जानवरों के विशाल बहुमत की विशेषता है।

सांस लेने की प्रक्रिया में पृथ्वी पर रहने वाले सभी जीव प्रतिवर्ष अरबों टन कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण करते हैं। उसी समय ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा जारी की जाती है, जिसका उपयोग जीवन की सभी अभिव्यक्तियों में किया जाता है।

फ्रांसीसी वैज्ञानिकों एल। पाश्चर ने पिछली शताब्दी में ऑक्सीजन मुक्त वातावरण में कुछ सूक्ष्मजीवों के विकास की संभावना को दर्शाया था, अर्थात् "हवा के बिना जीवन"। ऑक्सीजन के बिना कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण को किण्वन कहा जाता है, और ऑक्सीजन से रहित वातावरण में सक्रिय जीवन के लिए सक्षम जीवों को एनारोबिक कहा जाता है। इस प्रकार, किण्वन अवायवीय प्रकार के विनिमय में प्रसार का एक रूप है।

किण्वन के दौरान, श्वसन के विपरीत, कार्बनिक पदार्थों को अंतिम उत्पादों (सीओ 2 और एच 2 ओ) के लिए ऑक्सीकरण नहीं किया जाता है, लेकिन मध्यवर्ती यौगिक बनते हैं। कार्बनिक पदार्थों में निहित ऊर्जा सभी जारी नहीं की जाती है, इसका हिस्सा मध्यवर्ती किण्वन पदार्थों में रहता है।

साँस लेने की तरह किण्वन, जटिल रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से किया जाता है। उदाहरण के लिए, शराबी किण्वन के अंतिम परिणाम निम्न सूत्र द्वारा दर्शाए गए हैं: C 6 H 12 O 6 = 2CO 2 + 2C 2 H 5 OH + 25 kcal / g mol।

मादक किण्वन के परिणामस्वरूप, एक आंशिक ऑक्सीकरण उत्पाद - एथिल अल्कोहल - चीनी (ग्लूकोज) से बनता है और कार्बोहाइड्रेट में निहित ऊर्जा का केवल एक छोटा हिस्सा जारी किया जाता है।

अवायवीय जीवों का एक उदाहरण खमीर कवक के रूप में काम कर सकता है, जो जीवन के लिए ऊर्जा प्राप्त करते हैं, कार्बोहाइड्रेट को आत्मसात करते हैं और उन्हें प्रसार की प्रक्रिया में मादक किण्वन के अधीन करते हैं। कई अवायवीय सूक्ष्मजीव, लैक्टिक, ब्यूटिरिक, एसिटिक एसिड और अधूरे ऑक्सीकरण के अन्य उत्पादों के लिए कार्बोहाइड्रेट को तोड़ते हैं। कुछ प्रकार के बैक्टीरिया एक ऊर्जा स्रोत के रूप में न केवल शक्कर, अमीनो एसिड और वसा का उपयोग कर सकते हैं, बल्कि पशु उत्सर्जन उत्पादों जैसे कि यूरिया और यूरिक एसिड, मूत्र में निहित होते हैं, और पदार्थ जो मलत्याग करते हैं। यहां तक ​​कि पेनिसिलिन, जो कई बैक्टीरिया को मारता है, पोषक तत्वों के रूप में एक प्रकार के बैक्टीरिया द्वारा उपयोग किया जाता है।

इस प्रकार, कार्बनिक यौगिकों को संश्लेषित करने की प्रक्रिया में, यह ऐसा है जैसे वे उनमें "संरक्षित" हैं या अपने संश्लेषण पर खर्च किए गए रासायनिक बांडों की ऊर्जा को संग्रहीत करते हैं। यह कार्बनिक पदार्थों के अपघटन की रिवर्स प्रक्रिया के दौरान फिर से जारी किया जाता है। ऊर्जा के संदर्भ में, जीवित प्राणी हैं, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, खुली प्रणाली। इसका मतलब है कि उन्हें एक ऐसे रूप में बाहर से ऊर्जा की आवश्यकता होती है जो इसे काम करने के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है जो कि जीवन की अभिव्यक्तियों के साथ अटूट रूप से जुड़ा हुआ है, और पर्यावरण में समान ऊर्जा जारी करता है, लेकिन बिगड़ा हुआ रूप में, उदाहरण के लिए, गर्मी के रूप में, जो अंदर से नष्ट हो जाता है। पर्यावरण। संश्लेषण और क्षय, जीवों में आत्मसात और प्रसार की निरंतर प्रक्रियाओं के कारण, पदार्थों का एक निरंतर संचलन और ऊर्जा का परिवर्तन होता है। ऊर्जा की कितनी मात्रा अवशोषित की गई थी, इसका अधिकांश भाग विच्छेदन के दौरान छोड़ा जाता है। प्रसार के दौरान जारी ऊर्जा जीवन के सार और इसकी सभी अभिव्यक्तियों को चित्रित करने वाली प्रक्रियाओं को पूरा करती है।

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