تفاعلات الأكسدة-اختزال

تفاعلات الأكسدة–الاختزال

يحتوي الغلاف الجوي للأرض على حوالي 20% من الأكسجين الجزيئي، الأكسجين O2، وهو غاز تفاعلي كيميائي يلعب دوراً أساسياً في استقلاب الكائنات الحية الهوائية وفي العديد من العمليات البيئية التي تشكل العالم. تم استخدام مصطلح الأكسدة في الأصل لوصف التفاعلات الكيميائية التي تتضمن الأكسجين O2، ولكن معناها قد تطور للإشارة إلى فئة تفاعل واسعة وهامة تعرف بتفاعلات الأكسدة–الاختزال (ريدوكس).  

تتضمن بعض تفاعلات الأكسدة والاختزال انتقال الإلكترونات بين الأنواع المتفاعلة لإنتاج منتجات أيونية، مثل التفاعل بين الصوديوم والكلور لإنتاج كلوريد الصوديوم:

من المفيد عرض العملية فيما يتعلق بكل تفاعل فردي، أي تمثيل مصير كل مادة متفاعلة في صورة معادلة تسمى نصف التفاعل:

توضح هذه المعادلات أن ذرات Na تفقد الإلكترونات بينما تكتسب ذرات Cl (in the Cl₂ جزيء) إلكترونات، بينما تكون “s” الأرقام السفلية للأيونات الناتجة تشير إلى أنها موجودة في شكل مركب أيوني صلب. بالنسبة لتفاعلات الأكسدة والاختزال من هذا النوع، يحدد فقدان الإلكترونات وكسب الإلكترونات العمليات التكميلية التي تحدث:

الأكسدة = فقدان الإلكترونات

التقليل = اكتساب الإلكترونات

في هذا التفاعل، يتم أكسدة الصوديوم ويخضع الكلور للاختزال. عند النظر إليه من منظور أكثر شمولية، يعمل الصوديوم كعامل اختزال (مختزِل)، لأنه يوفر الإلكترونات للكلور (أو يختزل). وعلى نحو مماثل، يعمل الكلور كعامل أكسدة (مادة مؤكسدة)، لأنه يزيل بشكل فعّال الإلكترونات من (يؤكسد) الصوديوم.

عامل التخفيض = أنواع مؤكسدة

عامل الأكسدة = أنواع مخفّضة

بشكل عام، يكتسب العامل المؤكسِد إلكترون من العامل المختزِل، ويختزل نفسه. تصبح شحنة العامل المؤكسد أكثر سلبية. وعلى نحو مماثل، يفقد العامل المختزِل إلكترون إلى مادة مؤكسِدة، وهو ذاته يصبح مؤكسداً. وتصبح شحنة عامل الاختزال أكثر إيجابية.

ولكن بعض عمليات الأكسدة والاختزال لا تتضمن نقل الإلكترونات. ولنتأمل هنا على سبيل المثال تفاعل مماثل للتفاعل الذي ينتج عنه NaCl:

ناتج هذا التفاعل هو مركب تساهمي، لذا لا يتضمن انتقال الإلكترونات بالمعنى الصريح. لتوضيح تشابه هذا التفاعل مع التفاعل السابق والسماح بتعريف غير واضح لتفاعلات الأكسدة، تم تحديد خاصية تسمى رقم الأكسدة.  

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