תגובות חיזור

חמצון-חיזור, שהוא קיצור של חיזור-חמצון, הוא סוג של תגובה כימית המסווגת על ידי העברה נטו של אלקטרונים. בתגובה זו, מולקולה אחת מאבדת אלקטרונים, הנקראים חמצון, והמולקולה השנייה מקבלת אלקטרונים, הנקראים חיזור.

כדי לעזור לכם להבדיל בין השניים, זכרו את הביטוי 'OIL-RIG', ראשי תיבות של 'חמצון הוא הפסד, הפחתה היא רווח'. המולקולה המחומצנת נקראת חומר מחזר מכיוון שהיא מפחיתה את המגיב השני. באופן דומה, המולקולה המופחתת נקראת הגורם המחמצן מכיוון שהיא מחמצנת את המולקולה השנייה.

עכשיו שיש לנו את המינוח מסודר, בואו נסתכל על דוגמה של תגובת חמצון-חיזור, היווצרות של תחמוצת מגנזיום מינרלית. במהלך התגובה, כל אטום מגנזיום מאבד שני אלקטרונים. לכן, מגנזיום מחומצן. כל אטום חמצן צובר שני אלקטרונים; לכן, חמצן מופחת.

עם זאת, לא כל התגובות הן תגובות חמצון-חיזור. לדוגמה, התגובה של תחמוצת סידן עם פחמן דו חמצני ליצירת סידן פחמתי אינה תגובת חמצון-חיזור. אם כן, כיצד נוכל לזהות תגובת חיזור?

כדי לעשות זאת, אנו עוקבים אחר מספר החמצון של כל יסוד כשהוא עובר ממגיב למוצר. מספר החמצון הוא המטען ההיפותטי שהיה לאטום אם הקשרים שלו ליסודות שונים היו יוניים, כלומר האלקטרונים מוקצים לאטום האלקטרושלילי יותר. סכום מספרי החמצון במולקולה שווה למטען הכולל שלה.

בואו נסתכל אחורה על תחמוצת מגנזיום. זוהי תרכובת נייטרלית, ולכן סכום מספרי החמצון עבור מגנזיום וחמצן שווה לאפס. מגנזיום יכול לתת שני אלקטרונים, ולכן מספר החמצון שלו הוא פלוס שניים. חמצן יכול לקבל שני אלקטרונים, ולכן מספר החמצון שלו הוא מינוס שניים.

מה דעתך על התגובה? לתרכובות יסוד נייטרליות טהורות יש מספר חמצון של אפס. לכן, גם מגנזיום וגם חמצן מתחילים עם מספרי חמצון של אפס. גם מספרי החמצון של מגנזיום וגם של חמצן השתנו במהלך התגובה, כך שזוהי תגובת חמצון-חיזור.

עכשיו, בואו נסתכל על תגובת הסידן הפחמתי שראינו קודם. שני המגיבים ניטרליים, ולכן סכום מספרי החמצון עבור שתי התרכובות הוא אפס. כפי שראינו עם תחמוצת מגנזיום, לסידן יש מספר חמצון של פלוס שתיים וחמצן מינוס שתיים. לאחר מכן, לפחמן במולקולת הפחמן הדו-חמצני יש מספר חמצון של פלוס ארבע וכל חמצן מינוס שניים.

מה לגבי המוצר? סידן הוא פלוס שניים ופחמן פלוס ארבע, בדיוק כמו במגיבים. כל חמצן הוא מינוס שתיים, בסך הכל מינוס שש, עם מספר חמצון נטו אפס. מכיוון שאף אחד ממספרי החמצון לא השתנה, לא מדובר בתגובת חיזור

.

עכשיו בואו נציג את ארבעת הסוגים של תגובות חיזור. הראשונה היא תגובת תזוזה יחידה, שבה אטום אחד מחליף אטום אחר. אתם תראו את זה בתגובת תרמיט, שבה מתכת אחת מופחתת, והמתכת השנייה מחומצנת.

הסוג הבא הוא תגובת בעירה, המתרחשת בין דלק למחמצן ליצירת מוצרים מחומצנים וחום. רואים את זה במעבדה במהלך בעירה של מתאן עם חמצן בעת שימוש במבער בונזן.

השלישית היא תגובת סינתזה, שבה שני מגיבים משתלבים ליצירת תוצר אחד, כמו בסינתזה של אמוניה, שבה חנקן משולב עם מימן ליצירת אמוניה.

לבסוף, הסוג הרביעי הוא תגובת פירוק, שבה מגיב סופג מספיק אנרגיה כדי לשבור את קשריו וליצור תרכובות קטנות יותר. זה מה שקורה עם זיקוקים, שבו אשלגן כלורט מתפרק אשלגן כלורי וחמצן לאחר חימום.

במעבדה זו תבצעו ותזהו סוגים שונים של תגובות חמצון-חיזור שהופכות נחושת מוצקה לתחמוצת נחושת, ואז שוב לנחושת מוצקה.