تفاعلات الأكسدة والاختزال

الأكسدة والاختزال ، وهو اختصار لأكسدة الاختزال ، هو نوع من التفاعل الكيميائي يصنف حسب صافي نقل الإلكترونات. في هذا التفاعل ، يفقد جزيء واحد الإلكترونات ، تسمى الأكسدة ، ويكتسب الجزيء الآخر إلكترونات تسمى الاختزال.

لمساعدتك على التمييز بين الاثنين ، تذكر عبارة "OIL-RIG" ، والتي تعني "الأكسدة تخسر ، والتخفيض يكتسب". يسمى الجزيء المؤكسد بالعامل المختزل لأنه يقلل من المادة المتفاعلة الأخرى. وبالمثل ، يطلق على الجزيء الذي يتم تقليله اسم العامل المؤكسد لأنه يؤكسد الجزيء الآخر.

والآن بعد أن تم ترتيب المصطلحات، لنلق نظرة على مثال تفاعل الأكسدة والاختزال، وهو تكوين أكسيد المغنيسيوم المعدني. أثناء التفاعل ، تفقد كل ذرة مغنيسيوم إلكترونين. وبالتالي ، يتأكسد المغنيسيوم. تكتسب كل ذرة أكسجين إلكترونين. وبالتالي ، يتم تقليل الأكسجين.

ومع ذلك ، ليست كل التفاعلات تفاعلات أكسدة واختزال. على سبيل المثال ، تفاعل أكسيد الكالسيوم مع ثاني أكسيد الكربون لتكوين كربونات الكالسيوم ليس تفاعل أكسدة واختزال. إذن، كيف يمكننا تحديد تفاعل الأكسدة والاختزال؟

للقيام بذلك ، نتتبع رقم الأكسدة لكل عنصر أثناء انتقاله من مادة متفاعلة إلى منتج. رقم الأكسدة هو الشحنة الافتراضية التي ستحصل عليها الذرة إذا كانت روابطها بعناصر مختلفة أيونية ، مما يعني أن الإلكترونات مخصصة للذرة الأكثر كهربية. مجموع أعداد الأكسدة في الجزيء يساوي شحنته الكلية.

دعونا نلقي نظرة على أكسيد المغنيسيوم. إنه مركب محايد ، لذا فإن مجموع أرقام الأكسدة للمغنيسيوم والأكسجين يساوي صفرا. يمكن أن يعطي المغنيسيوم إلكترونين، لذا فإن رقم الأكسدة له هو زائد اثنين. يمكن للأكسجين أن يقبل إلكترونين ، لذا فإن رقم الأكسدة الخاص به يساوي سالب اثنين.

ماذا عن رد الفعل؟ تحتوي المركبات الأولية المحايدة النقية على عدد أكسدة يساوي صفر. وبالتالي ، يبدأ كل من المغنيسيوم والأكسجين بأرقام أكسدة تساوي صفر. تغيرت أرقام أكسدة المغنيسيوم والأكسجين أثناء التفاعل ، لذا فهذا تفاعل أكسدة واختزال.

والآن، دعونا نلق نظرة على تفاعل كربونات الكالسيوم الذي رأيناه سابقا. كلا المتفاعلين محايدان ، لذا فإن مجموع أرقام الأكسدة لكلا المركبين يساوي صفرا. كما رأينا مع أكسيد المغنيسيوم، يحتوي الكالسيوم على عدد أكسدة زائد اثنين والأكسجين ناقص اثنين. بعد ذلك، يكون للكربون الموجود في جزيء ثاني أكسيد الكربون عدد أكسدة زائد أربعة، ولكل أكسجين ناقص اثنين.

ماذا عن المنتج؟ الكالسيوم زائد اثنين والكربون زائد أربعة، تماما كما هو الحال في المواد المتفاعلة. كل أكسجين يساوي سالب اثنين، أي المجموع ناقص ستة، وصافي رقم الأكسدة صفر. نظرا لأن أيا من أرقام الأكسدة لم يتغير ، فهذا ليس تفاعل أكسدة واختزال.

والآن دعونا نعرض الأنواع الأربعة لتفاعلات الأكسدة والاختزال. الأول هو تفاعل إزاحة واحد ، حيث تزيح ذرة أخرى. سترى هذا في تفاعل الثرمايت، حيث يتم تقليل أحد المعادن، ويتأكسد المعدن الآخر.

النوع التالي هو تفاعل الاحتراق ، والذي يحدث بين الوقود والمؤكسد لتكوين منتجات مؤكسدة وحرارة. ترى هذا في المختبر أثناء احتراق الميثان بالأكسجين عند استخدام موقد بنسن.

والثالث هو تفاعل تخليقي، حيث يتحد متفاعلان لتشكيل منتج واحد، كما هو الحال في تخليق الأمونيا، حيث يتم دمج النيتروجين مع الهيدروجين لتكوين الأمونيا.

أخيرا ، النوع الرابع هو تفاعل التحلل ، حيث يمتص المتفاعل طاقة كافية لكسر روابطه لتكوين مركبات أصغر. هذا ما يحدث مع الألعاب النارية ، حيث تتحلل كلورات البوتاسيوم إلى كلوريد البوتاسيوم والأكسجين بعد التسخين.

في هذا المختبر ، ستقوم بإجراء وتحديد أنواع مختلفة من تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تحول النحاس الصلب إلى أكسيد النحاس ، ثم تعود مرة أخرى إلى النحاس الصلب.