18.1
كيف تزوّد البطارية كهرباء لتشغيل الأجهزة المحمولة؟لماذا يتحول لون حبة أفوكادو إلى البني بعد قطعها،أو لماذا يصدأ المعدن تحت الماء؟يُحرّك هذه العمليات أنواع محددة من التفاعلات الكيميائية،يتخللها انتقال إلكترون من ذرة إلى أخرى. الذرة التي تفقد إلكترونات تتأكسد،بينما الذرة التي تكتسب إلكترونات تُختزل. هذه التفاعلات تُسمى تفاعلات تأكسد واختزال،وتمتاز بتغيرات في حالة الأكسدة لواحد أو أكثر من المواد المتفاعلة.
تفاعل المغنيسيوم مع حمض الهيدروكلوريك المركز مثال على تفاعل تأكسد واختزال. هنا يتأكسد المغنيسيوم ليصبح أيونات مغنيسيوم 2،وتُختزل البروتونات لتصبح غاز هيدروجين. المعادلات الكيميائية البسيطة يمكن موازنتها بسهولة.
لكن بما أن معظم معادلات التأكسد والاختزال معقدة،لا بد من تبرير عدد الإلكترونات التي تُفقد والتي تُكتسب. عند موازنة معادلات تأكسد واختزال،من الضروري مراعاة قانون بقاء المادة. لا بد من موازنة كمية كل عنصر وفقدان أو اكتساب أية إلكترونات على طرفي التفاعل،بالتالي،إذا اختُزلت إحدى المواد المتفاعلة،يجب أن تتأكسد مادة أخرى.
تُستخدم طريقة نصف-تفاعل لموازنة تفاعلات التأكسد والاختزال بنجاح. لنتأمل تفاعل البيرمنغنات مع الأكسالات. في المحاليل المائية الحمضية،عيّنوا حالات الأكسدة وقسّموا التفاعل إلى نصفي-تفاعل لمكوناته.
ثم وازنوا كل نصف تفاعل بحذف الهيدروجين والأكسجين. هنا،المنغنيز متوازن أساسًا،أما الأكسالات فيحتاج إلى مُعامل 2؛في الخطوة الثانية،وازنوا ذرات الأكسجين بإضافة جزيئات الماء،وثالثًا،وازنوا ذرات الهيدروجين بإضافة بروتونات،أينما كانت لازمة. وازنوا الشحنات بإضافة إلكترونات.
بما أنا المنغنيز مُختزَل،يُضاف خمسة إلكترونات على طرف المواد المتفاعلة. في المقابل،الأكسالات تأكسدت،بالتالي يُضاف إلكترونان اثنان على طرف النواتج. اضربوا نصفي التفاعل في عدد صحيح ليتساوى عدد الإلكترونات المضافة.
أخيرًا،أضيفوا ثم بسّطوا نصفي المعادلة المتوازنين بحذف الحدود المتشابهة في كلا الطرفين للحصول على معادلة تأكسد واختزال موزونة. في المحاليل المائية القاعدية،العملية متشابهة لكنها تشتمل على خطوة إضافية واحدة. يُضاف هنا عدد متساوٍمن أيونات الهيدروكسيل،على طرفي معادلة التفاعل،لتحييد البروتونات،قبل تجميع نصفي المعادلة الموزونين.
الكيمياء الكهربائية هي العلم المتضمن في التحويل البيني للتفاعلات الكهربائية والكيميائية. تسمى هذه التفاعلات الأكسدة الاختزالية ، أو تفاعلات الأكسدة وا…
حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.