氧化学

      其实这个题目不好，就仿佛小山要讲氧化反应似的。其实呢，应该是有关大气中的氧元素的化学。好了，不咬文嚼字了，进入正题。在上一节中我们说到，大气的主要成分是氮气、氧气，而氮气是相对来说稳定的多一种分子，氧气则不然。如果不考虑键能（当然这是不全面的），只考虑成键结构的话，可以看到的是：氧分子总有两个电子处在高能反键轨道上，也就更容易被激发，而使分子更有效地参加到反应中；氮分子呢，就没有这样的电子，三个“高能”轨道都是成键轨道，所以不容易被激发。

    说了半天都是理论，没有实际反应的话都是空想，下面着重来看一看氧元素的反应。

    气象分子反应中，要找到一个低能的反应历程（较快的反应速率），几乎是不可能的。因为大多数反应是由于分子碰撞而造成的，不过前提是：分子要具有一定的能量、碰撞时的姿势要对，这就很难办了。因为事实上，大气是很稀薄的，即使是在近地面；而且由于温度使分子平均速度在宏观的表征（大气温度并不高），分子所具有的能量也不会太大。

    然而许多的气象反应却发生了，而且很快很频繁，这就要归功于自由基。自由基是指代有未成对电子的原子或原子团（有时候可以是离子），较常见的，比如说甲基、羟基。

a,氧分子自由基
    氧分子本身就是自由基，可能不太容易被相信，但是实验告诉我们：氧分子是有磁性的，也就是说氧分子中有孤电子（未成对电子）。事实也的确如此，氧分子中有两个未成对电子。
    如果只有一个，那么可能反应将相对容易进行，因为两个未成对电子同时出现时，想要与其他分子反应的话，就要先自己组成一对，而这个过程是需要能量的（97.9kJ/mol），导致反应缓慢。
    但是在一些特殊情况下，氧分子自由基反应也可以非常快，比如说臭氧的生成：此时氧分子与一个氧原子反应，氧原子具有相当高的能量，可以抵消上段所说的“成对能”，反应自然就很快了。

氧化学 （续）

接着贫自由基反应

b,有机氧自由基
    氧气可以与有机自由基反应
    RCH2· + O2 = RCH2O2·                                              （1）
    生成物叫做：过氧烷基（alkylperoxyl radical），它的反应在大气中十分丰富。例如：

    1，RCH2O2· + X = XO + RCH2O·                                   （2）
       其中X可以是各样的分子。如NO、SO2、有机碳碳双键等等。
    2，如果R本身就是一个烷基，RCH2O·很容易向其他分子提供一个H原子。
       RCH2O· + O2 = RCHO + HO2·                                   （3）
       而HO2·又是一个很好的供氧自由基
       HO2· + X = XO + HO·                                              （4）

c,羟基自由基
    上面最后一个反应中生成了羟基自由基HO`，这又是一个活泼自由基。比如说：
    它可以和含氢有机分子反应：
    HO· + RCH3 = RCH2· + H2O                                        （5）
    这与烷基生成过氧烷基等一系列反映加在一起，已然成为了一个自由基链式反应，即自由基在一系列反应中，“自我复制”，使反应物与产物之间可以完成过渡。把反应方程式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）加起来，俨然成为了一个氧化还原反应：
    RCH3 + 2O2 + 2X = RCHO + 2XO + H2O                       （6）
    所幸反应中的自由基们在大气中的含量较低，不然我们的生命就有危险了 

    接茬说羟基自由基，臭氧也可以生成羟基自由基，不过这个反应我们流到第三部分在讨论。现在让我们来看看羟基成酸的反应：
    HO· + NO2 = HNO3                                                    （7）
    这个反应是大气自身过滤氮氧化物的主要反应，当然，过滤掉的硝酸如果浓度较高的话，就很有可能形成酸雨。
    HO· + SO2 = HSO3·                                                   （8）
    HSO3· + O2 + H2O = H2SO4 + HO2·                            （9）
    反应（4）、（8）、（9）加在一起，又成了一个氧化还原反应：
    SO2 + 02 + H2O + X = XO + H2SO4                            （10）

    最后说一说羟基自由基与一氧化碳的反应：
    HO· + CO = CO2 + H·                                                （11）
    生成的氢原子又会很快地与氧分子反应：
    H· + O2 = HO2·                                                        （12）

d,过渡金属活化氧分子过程
    事实上，这个部分比较深入，要用到较高等的化学知识（主要是过渡金属元素的化学反应特征），在这里半死不活只给出几个反应的方程式，有兴趣者，请参考有关配位化学或高等无机化学书籍。

    M(2+) + O2 = (MO2)2+
    2M(2+) + 2H(+) + O2 = 2M(3+) + H2O2
    M(2+) + H2O2 + H(+) = M(3+) + H2O + HO·
    M(3+)OH(-) + hv = M(2+) + HO·