تفاعل الأكسدة والاختزال ، أو تفاعل الأكسدة والاختزال ، هو تفاعل كيميائي يتم فيه نقل إلكترون واحد أو أكثر من جزيء أو مركب إلى آخر. تتأكسد الأنواع التي تفقد الإلكترونات وعادة ما تكون عاملاً مختزلاً ؛ يتم تقليل الأنواع التي تكتسب الإلكترونات وعادة ما تكون عامل مؤكسد. تشمل تفاعلات الأكسدة والاختزال اليومية البناء الضوئي والتنفس والاحتراق والتآكل.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال (أو الأكسدة) في خلايانا أثناء التنفس الخلوي ، وفي النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي ، وأثناء تفاعلات الاحتراق والتآكل.
التمثيل الضوئي في النباتات
في عملية التمثيل الضوئي ، التي تحدث في الأوراق الخضراء للنباتات ، يتحد ثاني أكسيد الكربون والماء تحت تأثير الضوء لتكوين الأكسجين الجزيئي وجلوكوز الكربوهيدرات. يستخدم النبات الجلوكوز كوقود لعمليات التمثيل الغذائي. في الخطوة الأولى ، يتم استخدام الطاقة الضوئية لتحرير ذرات الهيدروجين وتقليلها وتكوين غاز الأكسجين ؛ ثم تقوم هذه الذرات بتقليل الكربون في ثاني أكسيد الكربون. يمكن التعبير عن ذلك تقريبًا مثل ثاني أكسيد الكربون + ماء + طاقة ضوئية ← كربوهيدرات + أكسجين + ماء. عادة ما يتم كتابة التفاعل الشامل والمتوازن لعملية التمثيل الضوئي 6 CO2 + 6 H2O -> C6H12O6 + 6 O2.
التنفس
يسمح التنفس الخلوي للكائنات الحية بتحرير الطاقة المخزنة في الروابط الكيميائية للجلوكوز ؛ فكر في الأمر على أنه نقطة النهاية المطلقة في الحصول على الوقود من الطعام. تفاعل الأكسدة والاختزال المتوازن هو:
ج6ح12ا6 + 6 س2 -> 6 كو2 + 6 ح2O + 36 ATP
حيث يكون ATP هو أدينوسين ثلاثي الفوسفات ، وهو مركب بسيط مزود بالطاقة يقود عمليات التمثيل الغذائي المختلفة الأخرى. في هذا التفاعل ، يتأكسد الجلوكوز وينخفض الأكسجين. بشكل فضفاض ، عندما ترى أن مركبًا قد فقد ذرات الهيدروجين ، فإنه يتأكسد وعندما يكتسبها يتم تقليله.
الإحتراق
ربما تعتقد أن الاحتراق ، أو الاحتراق ، عملية فيزيائية أكثر من كونها عملية كيميائية. ومع ذلك ، فإن احتراق ، على سبيل المثال ، الهيدروكربونات في الوقود الأحفوري ، وكذلك حرق المواد العضوية في الخشب يمثلان تفاعلات الأكسدة والاختزال الجوهرية. في كل حالة ، يحترق الكربون الموجود في المركب مع ذرات الأكسجين في الهواء ، بينما يرتبط بعض الأكسجين بالهيدروجين في المركب ؛ لذلك ، يتأكسد المركب الذي يتم حرقه ويتم تقليل الأكسجين ، وينبعث ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء كمنتجات احتراق.
تآكل
عندما يتلامس الماء مع ، على سبيل المثال ، أنبوب حديدي ، فإن بعض الأكسجين الموجود في الماء يؤكسد الحديد ، مما ينتج عنه أيونات الهيدروجين الحرة. تتحد هذه الأيونات مع الأكسجين في الهواء المحيط لتكوين الماء ، وتبدأ العملية مرة أخرى في خطوة أكسدة الحديد ، مما يؤدي إلى زيادة كميات الحديد في حالة تأكسد أكثر - أي حمل شحنة موجبة أكثر فأكثر. تتحد ذرات الحديد هذه مع مجموعات الهيدروكسيل - أزواج الأكسجين والهيدروجين سالبة الشحنة - لتكوين المركبات Fe (OH)2، أو هيدروكسيد الحديد (II) ، و Fe (OH)3، أو هيدروكسيد الحديد (III). في النهاية ، مع التجفيف ، يبقى Fe2O3 ، أو أكسيد الحديد ، هو المادة ذات اللون البني المحمر المعروفة باسم الصدأ.