يتتبع الكيميائيون كيفية انتقال الإلكترونات بين الذرات في تفاعل باستخدام رقم الأكسدة. إذا زاد رقم أكسدة عنصر ما في التفاعل أو أصبح أقل سلبية ، فإن العنصر يتأكسد ، في حين أن انخفاض عدد الأكسدة السالب أو انخفاضه يعني أن العنصر قد تأكسد مخفض. (يمكنك تذكر هذا التمييز باستخدام أسلوب ذاكري قديم: OIL RIG ، الأكسدة هي الخسارة ، والاختزال هو الربح.) عامل مؤكسد يؤكسد نوعًا آخر ويتم تقليله في العملية ، بينما يقلل عامل الاختزال أنواعًا أخرى ويتأكسد في عملية.
اكتب معادلة التفاعل الكيميائي. صيغة احتراق البروبان ، على سبيل المثال ، هي C3H8 (g) + 5 O2 -> 3 CO2 (g) + 4 H2O (l). تأكد من أن المعادلة متوازنة بشكل صحيح.
قم بتعيين رقم أكسدة لكل عنصر في التفاعل باستخدام القواعد التالية: أي عنصر بمفرده (أي غير مدمج مع أي عناصر أخرى) له رقم أكسدة قدره 0. O2 أو الأكسجين النقي ، على سبيل المثال ، له عدد أكسدة قدره 0 لأنه عنصر في حد ذاته. الفلور هو العنصر الأكثر كهرسلبية (أي أنه يمارس أقوى قوة سحب للإلكترونات) ، لذلك في المركب يكون له دائمًا عدد أكسدة -1. نظرًا لأنه ثاني أكثر العناصر كهرسلبية ، فإن الأكسجين في المركب له دائمًا عدد أكسدة -2 (مع استثناءات قليلة فقط). يحتوي الهيدروجين على عدد أكسدة -1 عندما يقترن بمعدن و +1 عندما يقترن بمادة لا فلزية. عند دمجها مع عناصر أخرى ، تحتوي الهالوجينات (المجموعة 17 من الجدول الدوري) على عدد أكسدة -1 ما لم يقترن بالأكسجين أو الهالوجين الأعلى في المجموعة ، وفي هذه الحالة يكون لديهم عدد أكسدة +1. عند دمجها مع عناصر أخرى ، يكون عدد تأكسد معادن المجموعة 1 +1 ، بينما تحتوي معادن المجموعة 2 على عدد أكسدة +2. يجب أن يكون مجموع جميع أرقام الأكسدة في مركب أو أيون مساويًا لشحنة المركب أو الأيون الصافي. أنيون الكبريتات SO4 ، على سبيل المثال ، له شحنة صافية مقدارها -2 ، لذا يجب أن يكون مجموع جميع أرقام الأكسدة في المركب مساويًا لـ -2.
قارن أرقام الأكسدة لكل عنصر على جانب المنتج مع رقم الأكسدة على جانب المادة المتفاعلة. إذا انخفض عدد أكسدة أحد الأنواع أو أصبح أكثر سلبية ، فقد تم تقليل الأنواع (أي الإلكترونات المكتسبة). إذا زاد عدد أكسدة أحد الأنواع أو أصبح أكثر إيجابية ، فقد تأكسد (أي الإلكترونات المفقودة). في احتراق البروبان ، على سبيل المثال ، تبدأ ذرات الأكسجين التفاعل بعدد أكسدة يساوي 0 و قم بإنهائه برقم أكسدة -2 (باستخدام القواعد المذكورة أعلاه ، يحتوي الأكسجين في H2O أو في CO2 على عدد أكسدة -2). وبالتالي ، ينخفض الأكسجين عندما يتفاعل مع البروبان.
حدد المواد المتفاعلة المختزلة والتي تتأكسد كما هو موضح أعلاه. المتفاعل الذي يؤكسد عنصرًا في متفاعل آخر هو عامل مؤكسد ، بينما المادة المتفاعلة التي تقلل عنصرًا في مفاعل آخر هي عامل مختزل. في تفاعل الاحتراق بين البروبان والأكسجين ، على سبيل المثال ، الأكسجين هو عامل مؤكسد والبروبان هو عامل الاختزال.
لاحظ أن نفس المادة يمكن أن تكون عاملاً مختزلاً في تفاعل واحد وعامل مؤكسد في تفاعل آخر. بعض المركبات أو المواد تفقد الإلكترونات بسهولة ، ومع ذلك ، يتم تصنيفها عمومًا على أنها عوامل اختزال ، بينما المركبات الأخرى جيدة جدًا في أخذ الإلكترونات أو نقل ذرات الأكسجين ، وبالتالي يتم تصنيفها عمومًا على أنها مؤكسدة عملاء. ما زال الدور الذي تلعبه المادة يعتمد على رد الفعل المعني.
مراجع
- "المبادئ الكيميائية ، البحث عن البصيرة ، الطبعة الرابعة" ؛ بيتر أتكينز ولوريتا جونز ؛ 2008.
نصائح
- قد يتطلب الأمر القليل من الممارسة لتتعرف على قواعد تعيين أرقام الأكسدة ؛ حاول تعيين أرقام الأكسدة للعناصر في المركبات المختلفة حتى يتم التخلص منها.
عن المؤلف
مقره في سان دييغو ، يكتب جون برينان عن العلوم والبيئة منذ عام 2006. ظهرت مقالاته في "بلينتي" و "سان دييغو ريدر" و "سانتا باربرا إندبندنت" و "إيست باي" شهريًا. "برينان حاصل على بكالوريوس العلوم في علم الأحياء من جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو.
اعتمادات الصورة
صورة النار بواسطة Luke Haverkamp من Fotolia.com