氢负离子
等离子体
负离子也称负氢离子(H-),又称为氢化离子,直到最近它才被纳入等离子体物理学的范畴。这种状态的氢,其原子上多带了一个电子,因而带负电,成为负离子。在地球表面常温常压的条件下,H-较不稳定,主要存在于实验室里和各种星体(包括太阳)的内部。 那么,等离子体又是什么呢?等离子体在本质上是一种炙热的气体,可以发出辉光,这种气体受热可能是由于电离辐射辐射传输引起的(你可以想象一块铁被烧红放热的情形),等离子体的产生既可以发生在星体周围的大气,也可以由于一束电流通过气体而产生(想象火花、电弧放电的情形),或者,在荧光灯泡中,也可以看到类似的现象。
发展历史
在过去的十年里,科学家们发现,负氢离子(H-)广泛存在于地球的内部以及表面。虽然早在1937年,就有一些生物化学文献报道了H-,但更令人惊讶的是,人们逐渐发现,在地球上的所有生命中,H-起着非常重要的作用,它在多种生物体中充当着“能量载体”的角色,同时还是一种强效抗氧化剂
在科学界,关于负氢离子(H-)的研究已有近百年的历史。二十世纪初,无机化学之父卡尔·朗缪尔通过探究多种物质,观察了自然界和火焰中原子态和负氢离子状态的氢的产生,比较了常温常压条件下(STP,多以1atm,273K为标准)和高温时氢气(H2)分解为氢原子(H)和负氢离子(H-)的程度,结果发现,在STP下,H2分解为H和H-的比例非常小,当温度升高时,这种比例明显增加。这个发现使卡尔·朗缪尔认识到,在STP条件下,H-的产生和稳定存在比他预想的要普遍的多。在自然界,H-往往隐藏于晶体栅格中,或者松弛地结合在一些氢化物结构中,也可以紧密结合于氢化有机物如还原型辅酶 I(NADH)中。
到了20世纪下半叶,人们对负氢离子的认识不再是地球上罕见、自然界不稳定的物质,相反,在20世纪90年代,人们已经认识到,负氢离子广泛存在于各种生物的生化反应中,而且在与机体能量代谢密切相关的三羧酸循环(也称作柠檬酸循环)充当重要角色。90年代末,人们更加明确,在很多常见的抗氧化物质(包括维生素E在内)的抗氧化机制中,这些抗氧化物质是作为负氢离子的运输载体来发挥作用的,它们能在恰当的时机把负氢离子运输到各种组织、包围细胞的体液等生物系统中,使其发挥自由基(ROS)清除作用。另外,还有一点被普遍认识到:与光合作用产生能量的过程相似,机体生成的能量运输分子经“燃烧”后就被激活(如NAD+转变为NADH),其关键机制可能就在于载体分子对负氢离子的传递作用。
参考资料
最新修订时间:2024-12-23 18:31
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