السنة الثالثة ثانوي · المكتسبات القبلية

كتابة معادلة تفاعل أكسدة-إرجاع (2)

30 دقيقةمتوسط

تتمة درس كتابة معادلة التفاعل، بأمثلة أكثر: التفكك الذاتي لجزيء واحد يلعب دور المؤكسد والمرجع معا، ثم أمثلة إضافية على مركبات عضوية وشوارد.

الهدف:

كتابة معادلة تفاعل يكون فيه نفس النوع الكيميائي مؤكسدا ومرجعا معا
كتابة معادلة تفاعل بين نوعين عضويين وغير عضويين
تحديد الثنائيات (Ox/Red) انطلاقا من معادلة معطاة

المقدمة

في بعض التفاعلات (كالتفكك الذاتي للماء الأكسجيني)، يكون نفس النوع الكيميائي مؤكسدا ومرجعا في نفس الوقت، حسب أي ثنائية ننظر إليها.

التفكك الذاتي للماء الأكسجيني

الماء الأكسجيني التجاري محلول مائي لبيروكسيد الهيدروجين $H_2O_2$ الذي يتفكك ذاتيا وببطء وفق:

2H_2O_2 = 2H_2O + O_2

المعادلة النصفية للأكسدة (الثنائية $O_2/H_2O_2$ ): $H_2O_2 = O_2 + 2H^+ + 2e^-$
المعادلة النصفية للإرجاع (الثنائية $H_2O_2/H_2O$ ): $H_2O_2 + 2H^+ + 2e^- = 2H_2O$

إذن $H_2O_2$ يظهر في الطرفين: مرة كمرجع (يفقد إلكترونات ليعطي $O_2$ ) ومرة كمؤكسد (يكتسب إلكترونات ليعطي $H_2O$ ).

تفاعل كحول مع برمنغنات البوتاسيوم

دراسة تفاعل كحول الصيغة $C_3H_8O$ مع شوارد البرمنغنات $MnO_4^-$ ، الثنائيتان $(MnO_4^-/Mn^{2+})$ و $(C_3H_6O/C_3H_8O)$ :

إرجاع (×2): $MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- = Mn^{2+} + 4H_2O$
أكسدة (×5): $C_3H_8O = C_3H_6O + 2H^+ + 2e^-$

5C_3H_8O + 2MnO_4^- + 6H^+ = 5C_3H_6O + 2Mn^{2+} + 8H_2O

شوارد البروميد وشوارد البرومات

تتفاعل شوارد البروميد $Br^-$ مع شاردة البرومات $BrO_3^-$ في وسط حامضي وفق تفاعل تام، الثنائيتان $(BrO_3^-/Br_2)$ و $(Br_2/Br^-)$ :

إرجاع (×2): $2BrO_3^- + 12H^+ + 10e^- = Br_2 + 6H_2O$
أكسدة (×5): $2Br^- = Br_2 + 2e^-$

وبعد الجمع وتوحيد الإلكترونات (10)، ثم قسمة كل المعاملات على 2:

5Br^- + BrO_3^- + 6H^+ = 3Br_2 + 3H_2O

تطبيق إضافي: الماء الأكسجيني ويود البوتاسيوم

يُنمذج التفاعل بين الماء الأكسجيني $H_2O_2$ ومحلول يود البوتاسيوم $(K^+ + I^-)$ بالمعادلة:

H_2O_2 + 2I^- + 2H_3O^+ = I_2 + 4H_2O

أكسدة: $2I^- = I_2 + 2e^-$
إرجاع: $H_2O_2 + 2H_3O^+ + 2e^- = 4H_2O$

الثنائيتان الداخلتان: $(I_2/I^-)$ و $(H_2O_2/H_2O)$ .

أمثلة محلولة

التفكك الذاتي للماء الأكسجيني

الماء الأكسجيني التجاري محلول مائي لبيروكسيد الهيدروجين H₂O₂ الذي يتفكك ذاتيا وببطء وفق معادلة التفاعل: 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂. اكتب المعادلتين النصفيتين للأكسدة والإرجاع ثم حدد الثنائيتين (Ox/Red) الداخلتين.

الحل

أكسدة (الثنائية O₂/H₂O₂): H₂O₂ = O₂ + 2H⁺ + 2e⁻. إرجاع (الثنائية H₂O₂/H₂O): H₂O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ = 2H₂O. H₂O₂ هو المرجع في الثنائية الأولى والمؤكسد في الثانية: يلعب دور المؤكسد والمرجع معا (تفكك ذاتي).

كحول C₃H₈O مع برمنغنات البوتاسيوم

دراسة تفاعل كحول الصيغة C₃H₈O مع شوارد البرمنغنات MnO₄⁻ تعطى بالمعادلة: 5C₃H₈O + 2MnO₄⁻ + 6H⁺ = 5C₃H₆O + 2Mn²⁺ + 8H₂O. بيّن أن التفاعل هو أكسدة-إرجاع واكتب الثنائيتين (Ox/Red).

الحل

هذا تفاعل أكسدة-إرجاع لأنه يرافقه انتقال إلكترونات من المرجع C₃H₈O (يفقد إلكترونات فيتأكسد) إلى المؤكسد MnO₄⁻ (يكتسب إلكترونات فيُرجَع). إرجاع: MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ = Mn²⁺ + 4H₂O. أكسدة: C₃H₈O = C₃H₆O + 2H⁺ + 2e⁻. الثنائيتان: (MnO₄⁻/Mn²⁺) و(C₃H₆O/C₃H₈O).

شوارد البروميد والبرومات

تتفاعل شوارد البروميد Br⁻ مع شاردة البرومات BrO₃⁻ في وسط حامضي وفق تفاعل تام. أكتب المعادلتين النصفيتين ثم معادلة التفاعل، علما أن الثنائيتين هما (BrO₃⁻/Br₂) و(Br₂/Br⁻).

الحل

إرجاع (×2): 2BrO₃⁻ + 12H⁺ + 10e⁻ = Br₂ + 6H₂O. أكسدة (×5): 2Br⁻ = Br₂ + 2e⁻. بعد الجمع وتوحيد الإلكترونات (10)، ثم قسمة كل المعاملات على 2: 5Br⁻ + BrO₃⁻ + 6H⁺ = 3Br₂ + 3H₂O.

الماء الأكسجيني مع يود البوتاسيوم (تطبيق إضافي)

يُنمذج التفاعل بين الماء الأكسجيني H₂O₂ ومحلول يود البوتاسيوم (K⁺+I⁻) بالمعادلة: H₂O₂ + 2I⁻ + 2H₃O⁺ = I₂ + 4H₂O. أكتب المعادلتين النصفيتين واستنتج الثنائيتين (Ox/Red) الداخلتين.

الحل

أكسدة: 2I⁻ = I₂ + 2e⁻. إرجاع: H₂O₂ + 2H₃O⁺ + 2e⁻ = 4H₂O. الثنائيتان: (I₂/I⁻) و(H₂O₂/H₂O).

تذكّر

نفس النوع الكيميائي قد يكون مؤكسدا ومرجعا معا (تفكك ذاتي)؛ الطريقة نفسها تُطبق على مركبات عضوية وعلى شوارد.

انتبه

راجع درس "تعيين الثنائيتين ox/red" ضمنيا هنا: كل معادلة نصفية تكشف عن ثنائية واحدة فقط.

سجل الدخول لتتبع تقدمك