Back to chapter

4.11:

أعداد التأكسد

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Oxidation Numbers

Languages

Share

تفاعلات الأكسدة والاختزال بين المعادن واللافلزات،ينطوي،عادةًعلى نقل كامل للإلكترونات،لتكوين مركبات أيونية ومن ثم يسهل التعرف عليها. ومع ذلك،فإنّتفاعلات الأكسدة والاختزال التي تتضمن فقط اللافلزات مع نقل جزئي للإلكترونات،ليس من السهل التعرف عليها. تتميز تفاعلات الأكسدة والاختزال بالتغيير في حالات الأكسدة للذرات،والتي تشير إلى حركة الإلكترون بين الذرات.حالة الأكسدة،أو عدد الأكسدة،لذرة في مركب هو الشحنة المقدر لهذا المركب اكتسابها،في كل رابطة نووية غير متجانسه،في حالةالانتقال الكامل للإلكترونات المشتركة إلى الذرة الأعلى سالبية كهربية. يتم تقسيم الروابط النووية المتجانسة بالتساوي. على سبيل المثال،في كلوريد الهيدروجين الغازي،الكلور أكثر سالبية كهربية.إذا تم نقل إلكترون الهيدروجين بالكامل إلى الكلور،يحصل الكلور على شحنة واحد-ناقص،المقابلة لحالة الأكسدة واحد-ناقص،و يحصل الهيدروجين على شحنة واحد-زائد،كاستجابة إلى حالة الأكسدة واحد-زائد. يمكن تعيين حالات الأكسدة للذرات،في شكل عنصري،وفي معظم الأيونات والمركبات،باستخدام قواعد محددة. يتم اتباع القواعد الثلاثة الأولى دائمًا.يتم تطبيق القواعد المتبقية واحدة تلو الأخرى،حتى يتم استيفاء القواعد الثلاثة الأولى. سيتم الآن تطبيق هذه القواعد لتحديد ماإذا كانت تفاعلات تكوين ثاني أكسيد الكبريت و كربونات الكالسيوم،هي تفاعلات الأكسدة والاختزال. وفقًا للقاعدة رقم 1،العناصر الموجودة في الحالة الحرة،لديها عدد أكسدة صفر،لذلك يتم تعيين رقم الأكسدة لعنصري الكبريت والأكسجين،على حد سواء،بالرقم صفر.وفقا للقاعدة رقم 3،فإنّمجموع أرقام الأكسدة في مركب محايد تساوي صفر،لذا فإن أعداد أكسدة الكبريت والأكسجين في SO_2 يجب أن يكون مجموعها صفر وفقًا للقاعدة رقم 6،رقم أكسدة أي أكسجين هو سالب 2 في SO_2. لمجموع ذرتين من الأكسجين يساوي سالب أربعة. لذلك،فإن رقم أكسدة الكبريت يساوي زائد أربعة.يزيد رقم أكسدة الكبريت من صفر إلى زائد أربعة،لذلك يتأكسد،بينما ينخفض رقم اكسدة الأكسجين من صفر إلى ناقص اثنين،لذلك يتم اختزاله. وبالتالي،هذا هو تفاعل الأكسدة والاختزال. في حالة كربونات الكالسيوم،رقم أكسدة الأكسجين هو ناقص اثنين في الثلاثة مركبات،وللكالسيوم زائد اثنين في أكسيد الكالسيوم وكربونات الكالسيوم.وفقًا للقاعدة 3،يجب أن يكون الكربون زائد أربعة،في ثاني أكسيد الكربون وكربونات الكالسيوم. لأنه لا يوجد تغيير في رقم الأكسدة للذرات أثناء التفاعل،لا يعتبر هذا تفاعل الأكسدة والاختزال.

4.11:

أعداد التأكسد

في تفاعلات الأكسدة والاختزال، يحدث انتقال الإلكترونات بين الأنواع التي تتفاعل. يتم وصف نقل الإلكترون بعدد افتراضي يسمى رقم الأكسدة (أو حالة الأكسدة). وهو يمثل الشحنة الفاعلة للذرة أو العنصر، والتي يتم تعيينها باستخدام مجموعة من القواعد.

رقم الأكسدة (حالة الأكسدة)

في حالة المركب الأيوني، يتم تعيين أعداد الأكسدة بناءً على عدد الإلكترونات المنقولة بين الأنواع المتفاعلة. على سبيل المثال، في تكوين كلوريد الكالسيوم (CaCl2)، يفقد الكالسيوم إلكترونين تكافؤ، وتكتسب ذرتا الكلور إلكتروناً واحداً لكل منهما. في CaCl2، تكون حالة أكسدة الكالسيوم’s +2، وحالة أكسدة الكلور’s تساوي −1 .  

في حالة المركبات التساهمية، لا يتم اكتساب الإلكترونات أو فقدها ولكن يتم تقاسمها بين الذرات بدلاً من ذلك. تسحب الذرة ذات الجاذبية الأكبر للإلكترونات المجموعة الثنائية المشتركة بقوّة أكبر. يتم تحديد التفاعلات التي تتضمن مركبات تساهمية على أنها أكسدة واختزال عن طريق تطبيق مفهوم عدد الأكسدة لتتبع حركات الإلكترونات. تساعدنا حالات الأكسدة في التعرف بسهولة على الأنواع التي يتم تأكسدها واختزالها في تفاعلات الأكسدة والاختزال.  

قواعد تعيين رقم الأكسدة

يمكن أن تكون أعداد التأكسد موجبة أو سالبة أو صفر. ويتم تعيينها استنادًا إلى القواعد التالية:

  1. تحتوي جميع العناصر الحرة على عدد الأكسدة صفر. قد تكون العناصر أحادية الذرة أو ثنائية الذرة أو متعددة الذرات.  
  2. في المركب، تحتوي عناصر المجموعة 1A (جميع الفلزات القلوية) على عدد أكسدة +1، بينما تحتوي عناصر المجموعة 2A (جميع المعادن القلوية الأرضية) على عدد أكسدة +2.  
  3. عادة ما يكون لدى الهالوجينات عدد أكسدة من −1، باستثناء المركبات التي تحتوي على الأكسجين، حيث تكون حالة الأكسدة موجبة.  
    الفلورين هو أكثر عنصر كهربائي ذو شحنة السالبة. هو يحتوي على حالة أكسدة −1 في جميع مركباته.
  4. بالنسبة إلى الأيونات أحادية الذرة، يكون رقم الأكسدة هو نفس رقم الشحنة الموجودة على الأيون.  
  5. يحتوي الأكسجين دائمًا على عدد أكسدة −2، باستثناء البيروكسيدات، حيث يكون رقم الأكسدة هو −1 .
  6. للهيدروجين حالة أكسدة بمقدار +1 مع اللامعادن و−1 مع المعادن.
  7. مجموع عدد الأكسدة لمركب محايد هو صفر، بينما بالنسبة إلى الأيون المتعدد الذرات، يساوي الشحنة الموجودة على الأيون.

تم اقتباس هذا النص من Openstax, Chemistry 2e, Section 4.2: Classifying Chemical Reactions.