التفاعلات أكسدة-اختزال

1. التفاعل أكسدة-اختزال:

• 1.1. تعريف الأكسدة اختزال:

  * الأكسدة: هي فقدان إلكترونات من قبل نوع كيميائي خلال تفاعل ما.

  * الاختزال: هو اكتساب الكترونات من قبل نوع كيميائي خلال تفاعل ما.

• 2.1. تعريف المؤكسِد والمختزِل:

  * المؤكسِد: هو كل نوع كيميائي قادر على اكتساب الكترونات خلال تفاعل ما.

  * المختزِل: هو كل نوع كيميائي قادر على فقدان الكترونات خلال تفاعل ما.

  أمثلة:

  * المؤكسِد: Cu²⁺ ; Ag⁺

  * المختزِل: Cu ; Fe

• 3.1. تعريف التفاعل أكسدة-اختزال:

  التفاعل أكسدة-اختزال هو تبادل الكتروني بين المؤكسِد والمختزِل.

2. المزدوجة مؤكسِد مختزِل:

• 1.2. تعريف:

  يُكون نوعان كيميائيان مزدوجة مؤكسِد مختزِل (ox/red) , إذا كان بالإمكان التحول من نوع إلى آخر باكتساب أو فقدان الكترون أو أكثر.

• 2.2. نصف المعادلة أكسدة-اختزال:

  يتحول مِؤكسِد مزدوجة إلى المختزِل المرافق أو العكس حسب الظروف التجريبية المتوفرة, وللتعبير عن هذين التحولين نكتب:

  red = ox + n.e^-

  نصف المعادلة أكسدة-اختزال أو نصف المعادلة الالكترونية.

  حيث: n : عدد الالكترونات المكتسبة أو المفقودة.

• 3.2. أمثلة لمزدوجات:

  المزدوجة	نصف المعادلة الالكترونية	اسم المختزِل	اسم المؤكسِد
  Zn 2+ (aq) /Zn (s)	Zn 2+ + 2e - = Zn	فلز الزنك	أيون الزنك
  Ag + (aq) /Ag (s)	Ag = Ag + + 1e -	فلز الفضة	أيون الفضة
  Fe 2+ (aq) /Fe (s)	Fe 2+ + 2e - = Fe	فلز الحديد	أيون الحديد II
  Fe 3+ (aq) /Fe 2+ (aq)	Fe 3+ + 1e - = Fe 2+	أيون الحديد II	أيون الحديد III

  * المزدوجة H⁺_(aq)/H_2(g)

  نكتب نصف المعادلة: 2H⁺_(aq)+ 2e^-= H_2(g)

  وهي تحقق انحفاظ عنصر الهيدروجين والشحن الكهربائية.

  * المزدوجة MnO^-₄/Mn²⁺

  يسمى MnO₄^- البرمنغنات و Mn²⁺ أيون المنغنيز.

  يجب على نصف المعادلة احترام انحفاظ العناصر الكيميائية والشحنات, ولتحقيق ذلك نتبع المراحل التالية:

  * المرحلة 1: كتابة نصف المعادلة على الشكل: MnO^-_4(aq) = Mn²⁺_(aq)

  * المرحلة 2: موازنة عنصر المنغنيز: MnO^-_4(aq) = Mn²⁺_(aq)

  * المرحلة 3: موازنة الأكسجين بإضافة الماء: MnO^-_4(aq) = Mn²⁺_(aq) + 4H₂O

  * المرحلة 4: موازنة عنصر الهيدروجين بإضافة أيونات H⁺ : MnO^-_4(aq)+ 8H⁺ = Mn²⁺_(aq)+ 4H₂O

  * المرحلة 5: موازنة الشحنة بإضافة الالكترونات: MnO^-_4(aq)+ 8H⁺+ 5e^-= Mn²⁺_(aq)+ 4H₂O

• 4.2. تمرين تطبيقي:

  أكتب نصف المعادلة الالكترونية المتعلقة بالمزدوجة: S₄O₆^{2/ S₂O₃2-} ; Cr₂O₇^2-/Cr³⁺

3. معادلة التفاعل أكسدة-اختزال:

لا يتم فقدان الكترون من قبل نوع كيميائي إلا إذا وجد نوع كيميائي آخر قادر على اكتساب هذه الالكترونات.

من هذه الخاصية, كل تفاعل أكسدة-اختزال لابد أن تشارك فيه مزدوجتين ox₁/red₁ و ox₂/red₂ , حيث: يتفاعل مؤكسِد إحدى المزدوجتين مع مختزِل المزدوجة الأخرى.

فمثلا عند تفاعل المؤكسِد ox₁مع المختزِل red₁ نحصل على المعادلة الكيلة للتفاعل بإتباع الخطوات التالية:

n₂(ox₁+ n₁e^-= red₁)

n₁(red₂= ox₂+ n₂e^-)

n₂ox₁+ n₁red₂ n₂red₁+ n₁ox₂

تمرين تطبيقي: أكتب معادلة تفاعل أيون الحديد II مع أيون البرمنغنات.

4. علاقة المؤكسِدات والمختزِلات بالترتيب الدوري للعناصر الكيميائية:

يمكن ربط الطابع المؤكسِد أو المختزِل لبعض الأجسام البسيطة بمواقع العناصر الكيميائية المرتبطة بها في جدول الترتيب الدوري للعناصر الكيميائية.

* أهم المختزِلات هي:

- الفلزات القلائية (عناصر العمود الأول) باستثناء عنصر الهيدروجين.

- الفلزات القلائية الترابية (عناصر العمود الثاني).

* أهم المؤكسِدات هي أجسام مرتبطة بعناصر توجد في الجزء الأيمن من الجدول, ونذكر منها ثنائي الأكسجين وثنائيات الهالوجينات.

5. تطبيقات المؤكسِدات والمختزِلات في الحياة اليومية :

* في مجال التغذية: تحتوي العديد من المواد الغذائية على مختزِلات طبيعية تساعد الجسم على مقاومة الأمراض وتأثيرات الشيخوخة, ومن بينها نجد: الفيتامين C و E وغيرهما.

* في مجال التطهير والتعقيم: يحتوي ماء جافيل على أيونات إيبوكلوريت ClO^-_(aq) التي تساعد علىالتطهير باختزالها. ويستعمل الماء الأكسجيني H₂O₂ كذلك في الكثير من عمليات التطهير.