Superoxidy

Lewisowa elektronová konfigurace superoxidu. Šest valenčních elektronů kyslíku je vyznačeno černou barvou; jeden elektronový pár je mezi nimi sdílen; nepárový elektron je vlevo nahoře a elektron navíc, který celé látce dává záporný náboj, je vyznačen červeně.

Superoxidy, známé také pod starším názvem hyperoxidy,^[1] jsou chemické sloučeniny skládající se z kationtu kovu a charakteristického superoxidového anionu, který má chemický vzorec O −
2 . Vznikají jako důležitý produkt jistých redoxních reakcí kyslíku O₂, které volně probíhají v přírodě. S jedním nepárovým elektronem je superoxidový ion volným radikálem, který má paramagnetické vlastnosti jako běžná dvouatomová molekula kyslíku (dioxygen, O₂).

Vlastnosti

Superoxidy jsou látky, kde kyslík má oxidační číslo −1/2 a valenci 1/2. Délka vazby O-O v O −
2  činí 1,33 Å, oproti 1,21 Å v O₂ a 1,49 Å v O 2-
2 .

Soli CsO₂, RbO₂, KO₂, a NaO₂ jsou připravovány řízenou reakcí O₂ s daným alkalickým kovem.^[2] Všechny se samovolně redukují z 2 (O₂), na 1,5 (O −
2 ), až 1 (O −
2 ). Alkalické soli O −
2  jsou oranžovo-žluté a málo stálé, proto se musí uchovávat v suchu. Při rozpouštění ve vodě O −
2  probíhá reakce velmi bouřlivě za vzniku peroxidu, hydroxidových anionů a kyslíku:

2 O −
2  + 2 H₂O → O₂ + H₂O₂ + 2 OH⁻

V tomto procesu je O −
2  základem tzv. Brønstedovy báze, při níž se vytváří radikál HO •
2 . Disociační konstanta (pKa) této konjugované kyseliny a vodíkového superoxidu (HO •
2 , známého jako "hydroperoxyl" nebo "perhydroxy radikál") je 4,88, a proto v neutrálním prostředí (pH 7) je naprostá většina superoxidu v aniontové formě O −
2 .

Soli se při zahřátí rozpadají na vzdušný kyslík a peroxid daného kovu:

2 NaO₂ → Na₂O₂ + O₂

Tato reakce se používá kosmických lodích a v ponorkách. Tento způsob výroby kyslíku se používá také v dýchacích přístrojích hasičů, protože je potřeba mít tato zařízení neustále připravená a není třeba řešit únik plynů dlouhodobě skladovaných pod velkým tlakem.

Superoxidy v biologii

Superoxidy jsou částečně toxické a v přírodě se s nimi setkáme v imunologii. Fagocytární buňky tímto zabíjejí invazivní mikroorganismy. Ve velké míře superoxidy produkuje enzym NADPH oxidáza, která je součástí fagocytárních buněk. NADPH-oxidáza byla zjištěna i v nefagocytujících buňkách. Byla prokázána v B-lymfocytech, fibroblastech, v buňkách karotických tělísek, v embryonálních neuroepiteliálních buňkách plic a v některých buněčných liniích hepatomů. Mutace enzymu NADPH oxidázy způsobuje stav zvaný chronická granulatomozní choroba, která se projevuje nefunkčností enzymu a z toho vyplývá neschopnost fagocytárních buněk účinně potírat invazivní mikroorganismy. Superoxidy se také vytvářejí jako vedlejší produkt při dýchání mitochondrií, nebo při práci enzymů.^[3][4]

Superoxidy mohou způsobovat patogenezi mnoha nemocí (důkazem je konkrétně silná radiace a následná hyperoxická otrava), a také pravděpodobně stárnutí díky oxidačnímu poškozování buněk. Přestože působení superoxidů může vyvolávat silnou patogenezi chorob, myši a krysy, přes již zmíněné účinky CuZnSOD nebo MnSOD, jsou více rezistentní vůči mrtvicím a infarktům, proto se tato myšlenka považuje za vědecky plně neprokázanou. Modelovým organismům (kvasinky, octomilky Drosophila a myši) CuZnSOD nabourává geny a zkracuje jim tak život, ba dokonce je i zpomaluje (katariakty, svalová atrofie, svalová degenerace, involuce thymu).^[3]

Odkazy

Reference

Související články

• Ozonidy, O -
  3 
• Peroxidy, O 2-
  2 
• Oxidy, O²⁻
• Dioxygenyl, O +
  2 
• Antimycin A - používá se v rybolovu
• Paraquat - používá se jako herbicid, uvolňuje velké množství radikálů.

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu superoxidy na Wikimedia Commons
• J. Wilhelm: Jak a proč dělají buňky superoxid (časopis Vesmír)