الأكسدة والإرجاع: التعريفات وكتابة المعادلة النصفية

30 دقيقةمتوسط

درس التعريفات الأساسية لتفاعل الأكسدة والإرجاع، وطريقة كتابة المعادلة النصفية الإلكترونية في وسط حمضي، مع مثال محلول خطوة بخطوة.

الهدف:

التمييز بين المؤكسد والمرجع
إتقان خطوات كتابة المعادلة النصفية في وسط حمضي
تطبيق الخطوات على الثنائية Cr₂O₇²⁻/Cr³⁺

المقدمة

الأكسدة والإرجاع من أهم المفاهيم القبلية لدراسة وحدة المتابعة الزمنية لتحول كيميائي. هذا الدرس يقدم التعريفات الأساسية وطريقة كتابة المعادلة النصفية الإلكترونية.

المؤكسد والمرجع

المؤكسد

كل فرد كيميائي قادر على اكتساب إلكترون أو أكثر خلال تفاعل كيميائي، يحدث له عملية إرجاع:

Ox + n\,e^- = Red

المرجع

كل فرد كيميائي قادر على فقد إلكترون أو أكثر خلال تفاعل كيميائي، يحدث له عملية أكسدة:

Red = Ox + n\,e^-

الأكسدة: عملية يحدث فيها فقد إلكترون أو أكثر.
الإرجاع: عملية يحدث فيها اكتساب إلكترون أو أكثر.
تفاعل الأكسدة-الإرجاع: تحول كيميائي يتم فيه انتقال الإلكترونات من مرجع ثنائية $(Ox_1/Red_1)$ إلى مؤكسد ثنائية أخرى $(Ox_2/Red_2)$ .

كتابة المعادلة النصفية للأكسدة أو الإرجاع في وسط حمضي

منهجية كتابة المعادلة النصفية في وسط حمضي

تتم كتابة المعادلة النصفية وفق المراحل التالية:

نوازن العناصر ما عدا $H$ و $O$ بالضرب في معاملات ستوكيومترية.

نوازن الأكسجين بإضافة $H_2O$ إلى الطرف الناقص.

نوازن الهيدروجين بإضافة $H_3O^+$ (أو $H^+$ ) إلى الطرف الناقص.

نوازن الشحنة بإضافة الإلكترونات $e^-$ إلى الطرف الناقص.

مثال — الثنائية $(Cr_2O_7^{2-}/Cr^{3+})$ :

الخطوة 1: $Cr_2O_7^{2-} = 2Cr^{3+}$
الخطوة 2: $Cr_2O_7^{2-} = 2Cr^{3+} + 7H_2O$
الخطوة 3: $Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ = 2Cr^{3+} + 7H_2O$
المعادلة النصفية: $Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ + 6e^- = 2Cr^{3+} + 7H_2O$

ملاحظة مهمة

لا يمكن أبدا أن تظهر الإلكترونات $e^-$ في نفس الطرف بين المعادلتين النصفيتين لثنائيتين مختلفتين تدخلان في نفس التفاعل: إحداهما تكتسب إلكترونات (إرجاع) والأخرى تفقدها (أكسدة).

الأسئلة

أكمل المعاملات في المعادلة النصفية للثنائية $(MnO_4^-/Mn^{2+})$ في وسط حمضي: $MnO_4^- + a\,H^+ + b\,e^- = Mn^{2+} + c\,H_2O$ .

المعامل	$a\ (H^+)$	$b\ (e^-)$	$c\ (H_2O)$
القيمة

عرض الحل

نوازن الأكسجين بـ $4H_2O$ ، ثم الهيدروجين بـ $8H^+$ ، ثم الشحنة: $(-1 + 8) - 5 = +2$ ، ومنه: $MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- = Mn^{2+} + 4H_2O$ .

تعاريف مهمة

المؤكسد

كل فرد كيميائي قادر على اكتساب إلكترون أو أكثر خلال تفاعل كيميائي، يحدث له عملية إرجاع (Ox + n e⁻ = Red).

المرجع

كل فرد كيميائي قادر على فقد إلكترون أو أكثر خلال تفاعل كيميائي، يحدث له عملية أكسدة (Red = Ox + n e⁻).

الأكسدة

عملية كيميائية يحدث فيها فقد إلكترون أو أكثر.

الإرجاع

عملية كيميائية يحدث فيها اكتساب إلكترون أو أكثر.

القوانين

قانون : خطوات كتابة المعادلة النصفية (وسط حمضي)

موازنة العناصر

موازنة O بـ H₂O

موازنة H بـ H₃O⁺

موازنة الشحنة بـ e⁻

الترتيب الإلزامي لكتابة أي معادلة نصفية لأكسدة أو إرجاع في وسط حمضي.

تذكّر

المؤكسد يكتسب إلكترونات (إرجاع)، والمرجع يفقدها (أكسدة)؛ المعادلة النصفية تُكتب بأربع خطوات ثابتة: العناصر، الأكسجين بالماء، الهيدروجين بـ H⁺، ثم الشحنة بالإلكترونات.

انتبه

لا تخلط بين اسم العملية (أكسدة/إرجاع) واسم الفرد الكيميائي (مؤكسد/مرجع): المرجع هو من يقوم بعملية الأكسدة، والمؤكسد هو من يقوم بعملية الإرجاع.

سجل الدخول لتتبع تقدمك التالي: التطبيقات