الاكسدة والاختزال

 

الاكسدة والاختزال

- تتأكسد المادة المتفاعلة بإضافة الأكسجين إليها وتتكون الأكاسيد.

- مثال احتراق المركبات الهيدروكربونية في أكسجين

 الهواء لإنتاج  CO2 و H2O وطاقة حرارية

- تختزل المادة المتفاعلة بنزع الأكسجين منها.

- مثل ما يحدث في الفرن العالي حيث يزيل التفاعل

 الرئيسي الأكسجين من أكسيد الحديد (III)     لإنتاج الحديد.

رابط تحميل الفيديو

معلومة

- في الأغلب لا تنتج التفاعلات مع الأكسجين كمية كبيرة من الطاقة.

- مثال :عند تمرير الهواء فوق نحاس ساخن 

يصبح سطحه مغطى بطبقة من أكسيد النحاس    

   ذي اللون الأسود. هذا التفاعل لا ينتج لهباً 

ولا يكون طارداً للحرارة بشدة مع ذلك يعد تفاعل أكسدة .

- عكس هذه العملية ليعاد تكوين سطح النحاس بتمرير

 غاز الهيدروجين فوق المادة التي تم تسخينها. 

تتحول الطبقة السوداء التي تغطي السطح إلى

 اللون البني المحمر عند حدوث التفاعل .

تعتبر الأكسدة والاختزال عمليتين متلازمتين 

تحدثان معاً في التفاعل نفسه، 

وينطبق ذلك على مجموعة واسعة من التفاعلات.

العوامل المختزلة مهمة جداً في الصناعة

لأنها توفر طريقة لاستخلاص الفلزات من خام 

أكاسيد الفلزات الموجودة في القشرة الأرضية.

مثال : الفرن العالي حيث يستخدم الكربون الموجود 

في شكل أحادي أكسيد الكربون CO لاستخلاص الحديد من الهيماتيت Fe₂O₃

  كما في المعادلة الآتية :  (g)Fe2O3(s)  +  3CO(g)  ----- 2Fe (l)  + 3CO2

في هذا التفاعل : أحادي أكسيد الكربون عامل مختزل. لأنه المادة التي كسبت الأكسجين وتأكسدت.

- اكسيد الحديد  Fe2O3 عامل مؤكسد لأنه المادة التي اعطت الاكسجين .

من العوامل المؤكسدة الشائعة

الاكسجين (O2) و فوق اكسيد الهيدروجين (H2O2) 

من العوامل المؤكسدة القوية

برمنجنات البوتاسيوم KMnO4 

ثاني كرومات البوتاسيوم ( دايكرومات البوتاسيوم) (K2Cr2O7) 

العامل المختزل : هو مادة اكتسبت الأكسجين خلال تفاعل ما ،  و حدث لها عملية اكسدة (مادة مؤكسدة).

العامل المؤكسد : هو مادة فقدت الأكسجين خلال تفاعل ما ، وحدث لها عملية اختزال (مادة مختزلة).

تذكر

عندما تسلك مادة ما كعامل مختزل ، فانها تتأكسد خلال 

العملية فالعامل المختزل سوف يكسب الاكسجين الذي نزعه 

من المركب الاخر. والعكس صحيح بخصوص العامل المؤكسد،

 فالعامل المؤكسد تختزل دائما لأنها تعطي الأكسجين 

الذي كانت تمتلكه إلى المادة المتفاعلة الأخرى في التفاعل.

انتقال الإلكترون في تفاعلات الأكسدة - اختزال

التفاعل بين النحاس والأكسجين

- نجد أن النحاس قد تأكسد ، وتكون أكسيد النحاس (II)    

- تحولت كل ذرة نحاس يحتوي عليها الفلز إلى أيون نحاس(+Cu2) في أكسيد النحاس(II)      

- تحولت كل ذرة أكسجين يحتوي عليها الغاز ، إلى أيون أكسيد (-O2) في أكسيد النحاس (II) ذي اللون الأسود.

- فقدت ذرة النحاس التي تأكسدت إلكترونين في هذه العملية . وفي المقابل كسبت كل ذرة أكسجين هذين الإلكترونين

الاكسدة : عملية يتم فيها فقد إلكترونات.

الاختزال : عملية يتم فيها اكتساب الكترونات.

تندرج تفاعلات الإزاحة التي لا يحدث فيها انتقال للأكسجين ضمن تفاعلات الأكسدة - اختزال

مثال : ازاحة النحاس من محلول كبريتات النحاس(II)  بواسطة الخارصين وفقاً للمعادلة

Zn(s) + CuSO4(aq) ------ ZnSO4(aq)   +Cu(s)
من الافضل كتابة المعادلة الأيونية لتحديد عملية أكسدة – اختزال لهذا التفاعل كالاتي
Zn(s)  + Cu2+(aq) ------- Zn2+  (aq) + Cu(s)
نلاحظ الأيونات الداخلة في التفاعل وانتقال للإلكترونات بين عنصري الخارصين والنحاس.

يمكن إظهار عمليتي الأكسدة و الاختزال اللتين

 يتضمنهما التفاعل كنصفي معادلة أيونية منفصلتين يركز

 كل نصف معادلة أيونية على عنصر واحد مؤكسد أو مختزل

نصف- المعادلة الأيونية لتوضيح تحول ذرة الخارصين إلى أيون خارصين 

موجب نصف- المعادلة الأيونية لتوضيح تحول أيون النحاس إلى ذرة نحاس

هذا التفاعل هو تفاعل أكسدة – اختزاللأن هناك عناصر

فقدت إلكترونات خلال التفاعل وعناصر كسبت إلكترونات في الوقت نفسه.

مصطلحات

الاختزال : عملية نزع او فقد اكسجين من مادة ما أو كسبها للإلكترونات.

العامل المختزل : مادة تنزع الأكسجين من مادة أخرى أو تفقد إلكترونات.

الأكسدة : عملية كسب أو إضافة أكسجين إلى مادة ما أو فقدها للإلكترونات.

العامل المؤكسد : مادة تمنح الأكسجين إلى مادة اخرى أو تكتسب إلكترونات.

مادة مؤكسدة : مادة تكسب الأكسجين أو تفقد إلكترونات خلال تفاعل ما.

مادة مختزله : مادة تفقد الاكسجين أو تكسب إلكترونات خلال تفاعل ما.