تفاعلات أكسدة-اختزال

Sodium "gives" one outer electron to fluorine, bonding them to form sodium fluoride. The sodium atom is oxidized, and fluorine is reduced.

When a few drops of glycerol (mild reducing agent) are added to powdered potassium permanganate (strong oxidizing agent), a violent redox reaction accompanied by self-ignition starts.

قالب:Redox example.svg

تفاعلات أكسدة-اختزال أو أكسدة-إرجاع هي جميع التفاعلات الكيميائية التي يحدث فيها تغير في عدد أكسدة ذرات المواد المتفاعلة بسبب انتقال الإلكترونات فيما بينها.

يمكن أن تكون عملية الأكسدة-الاختزال عملية بسيطة مثل أكسدة الكربون ليعطي ثنائي أكسيد الكربون، أو إرجاع الكربون بالهيدروجين ليعطي الميثان، كما يمكن أن تكون عملية معقدة مثل أكسدة السكر في جسم الإنسان حيث تتضمن سلسلة معقدة من الانتقالات الإلكترونية.

تمثيل لعملية أكسدة-اختزال

جزءا تفاعل الاختزال

حديد صدئ

نار. الاحتراق يتكون من تفاعلات اختزال تتضمن جذور حرة.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

عوامل الأكسدة والاختزال

الأكسدة هي عملية فقدان للإلكترونات من قبل الذرات أو الجزيئات أو الأيونات .
الاختزال هي عملية ربح للإلكترونات من قبل الذرات أو الجزيئات او الأيونات .

وبتعريف أدق يمكن وصف عملية الأكسدة بالنسبة لعنصر ما (أو لجزيء يحوي عنصر تجري عليه هذه العملية) بأنها زيادة في عدد أكسدة هذا العنصر، في حين أن الاختزال (أو الإرجاع) هو النقصان في عدد الأكسدة.

أمثلة

وكمثال على هذه التفاعلات، التفاعل بين الحديد و كبريتات النحاس:

\mathrm {Fe} +\mathrm {CuSO} _{4}\longrightarrow \mathrm {FeSO} _{4}+\mathrm {Cu}

حيث ان التفاعل الأيوني هو:

\mathrm {Fe} +\mathrm {Cu} ^{2+}\longrightarrow \mathrm {Fe} ^{2+}+\mathrm {Cu}

حيث أن الحديد يتأكسد (عدد أكسدة الحديد ازداد من 0 إلى +2) :

\mathrm {Fe} \longrightarrow \mathrm {Fe} ^{2+}+2{e}^{-}

والنحاس يختزل (عدد أكسدة النحاس تناقص من +2 إلى 0) :

\mathrm {Cu} ^{2+}+2{e}^{-}\longrightarrow \mathrm {Cu}

تفاعلات الأكسدة-الاختزال في الصناعة

العملية الرئيسية في اختزال الخام لانتاج المعادن مشروحة في مقال صهر.

وتستخدم الأكسدة على نطاق واسع من الصناعات مثل انتاج المنظفات والأمونيا المؤكسدة لانتاج حمض النيتريك، الذي يستعمل في معظم الأسمدة.

تفاعلات الأكسدة-الاختزال هي أساس الخلايا الكهروكيميائية.

انتاج الأقراص المضغوطة يعتمد على تفاعل الأكسدة-الاختزال، الذي يطلي القرص بطبقة رقيقة من رقاقة معدنية.

تفاعلات الأكسدة-الاختزال في علم الأحياء

أعلى: حمض الأسكوربيك (الصيغة المختزَلة من ڤيتامين ج)
أسفل: حمض الديهيدروأسكوربيك (الصيغة المأكسدة من ڤيتامين ج)

يتضمن العديد من العمليات الحيوية الهامة تفاعلات أكسدة-اختزال.

التنفس الخلوي، على سبيل المثال، هو أكسدة الگلوكوز (C₆H₁₂O₆) إلى CO₂ واختزال الأكسجين إلى ماء. المعادلة الملخصة لتنفس الخلية هي:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O

وتعتمد عملية تنفس الخلية بشدة أيضاً على اختزال NAD⁺ إلى NADH والتفاعل العكسي (أكسدة NADH إلى NAD⁺). وما التمثيل الضوئي في الأساس إلا عكس تفاعل الأكسدة-اختزال في تنفس الخلية:

6 CO₂ + 6 H₂O + light energy → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Mnemonics

The key terms involved in redox can be confusing.^[1]^[2] For example, a reagent that is oxidized loses electrons; however, that reagent is referred to as the reducing agent. Likewise, a reagent that is reduced gains electrons and is referred to as the oxidizing agent.^[3] These mnemonics are commonly used by students to help memorise the terminology:^[4]

"OIL RIG" — oxidation is loss of electrons, reduction is gain of electrons^[1]^[2]^[3]^[4]
"LEO the lion says GER [grr]" — loss of electrons is oxidation, gain of electrons is reduction^[1]^[2]^[3]^[4]
"LEORA says GEROA" — the loss of electrons is called oxidation (reducing agent); the gain of electrons is called reduction (oxidizing agent).^[3]
"RED CAT" and "AN OX", or "AnOx RedCat" ("an ox-red cat") — reduction occurs at the cathode and the anode is for oxidation
"RED CAT gains what AN OX loses" – reduction at the cathode gains (electrons) what anode oxidation loses (electrons)
"PANIC" – Positive Anode and Negative is Cathode. This applies to electrolytic cells which release stored electricity, and can be recharged with electricity. PANIC does not apply to cells that can be recharged with redox materials. These galvanic or voltaic cells, such as fuel cells, produce electricity from internal redox reactions. Here, the positive electrode is the cathode and the negative is the anode.

انظر أيضاً

المصادر

^ ^أ ^ب ^ت Robertson, William (2010). More Chemistry Basics. National Science Teachers Association. p. 82. ISBN 978-1-936137-74-9.
^ ^أ ^ب ^ت Phillips, John; Strozak, Victor; Wistrom, Cheryl (2000). Chemistry: Concepts and Applications. Glencoe McGraw-Hill. p. 558. ISBN 978-0-02-828210-7.
^ ^أ ^ب ^ت ^ث Rodgers, Glen (2012). Descriptive Inorganic, Coordination, and Solid-State Chemistry. Brooks/Cole, Cengage Learning. p. 330. ISBN 978-0-8400-6846-0.
^ ^أ ^ب ^ت Zumdahl, Steven; Zumdahl, Susan (2009). Chemistry. Houghton Mifflin. p. 160. ISBN 978-0-547-05405-6.

Schüring, J., Schulz, H. D., Fischer, W. R., Böttcher, J., Duijnisveld, W. H. (editors)(1999). Redox: Fundamentals, Processes and Applications, Springer-Verlag, Heidelberg, 246 pp., ISBN 978-3-540-66528-1 (pdf 3,6 MB)

وصلات خارجية

هناك كتاب ، General Chemistry/Redox Reactions، في معرفة الكتب.

Video - Synthesis of Copper(II) Acetate 20 Feb. 2009
UC Berkeley video lecture on redox reactions
Redox reactions calculator
Redox reactions at Chemguide
Online redox reaction equation balancer, balances equations of any half-cell and full reactions

[Robertson-1] أ ^ب ^ت Robertson, William (2010). More Chemistry Basics. National Science Teachers Association. p. 82. ISBN 978-1-936137-74-9.

[Chemistry_ConceptsAndApplications-2] أ ^ب ^ت Phillips, John; Strozak, Victor; Wistrom, Cheryl (2000). Chemistry: Concepts and Applications. Glencoe McGraw-Hill. p. 558. ISBN 978-0-02-828210-7.

[Rodgers-3] أ ^ب ^ت ^ث Rodgers, Glen (2012). Descriptive Inorganic, Coordination, and Solid-State Chemistry. Brooks/Cole, Cengage Learning. p. 330. ISBN 978-0-8400-6846-0.

[Zumhahl-4] أ ^ب ^ت Zumdahl, Steven; Zumdahl, Susan (2009). Chemistry. Houghton Mifflin. p. 160. ISBN 978-0-547-05405-6.

[1]

[2]

[3]

[4]