نسخة الفيديو النصية
عند تسخين قطعة من أكسيد المغنيسيوم مع الهيدروجين، ينتج فلز المغنيسيوم. هل يتأكسد الهيدروجين أم يختزل؟
دعونا نبدأ باستخدام المعلومات المعطاة في السؤال لكتابة معادلة كيميائية. علمنا من المعطيات أن المتفاعلات هي أكسيد المغنيسيوم والهيدروجين. صيغة أكسيد المغنيسيوم هي MgO. وصيغة الهيدروجين H₂. إن لم تكن واثقًا من أكسيد المغنيسيوم، فتذكر أن المغنيسيوم موجود في المجموعة الثانية من الجدول الدوري. ومن ثم فهو يكون حالة تأكسد تساوي عادة موجب اثنين. أما الأكسجين، على الجانب الآخر، فيكون حالة تأكسد تساوي عادة سالب اثنين. لذا مع وجود موجب اثنين من المغنيسيوم وسالب اثنين من الأكسجين، نحصل في النهاية على المركب المتعادل MgO.
يخبرنا السؤال أيضًا أن أحد النواتج هو فلز المغنيسيوم، وصيغته Mg. لكن ماذا عن الناتج الآخر؟ في المتفاعلات، لا يزال متبقيًا بعض ذرات الهيدروجين والأكسجين. وأسهل طريقة للجمع بينها في ناتج مستقر هي جزيء الماء، H₂O. هذه إذن معادلة التفاعل الكيميائي الأكثر ترجيحًا. وهي موزونة بالفعل.
يستفسر السؤال هنا عما إذا كان الهيدروجين في هذا التفاعل يتأكسد أم يختزل. إذن دعونا نذكر أنفسنا بما تعنيه الأكسدة والاختزال. يمكننا ربط تعريفي الأكسدة والاختزال بكلمتي خسارة وفوز. فحرف السين مشترك في أكسدة وخسارة، وهي عملية تفقد فيها الإلكترونات. وحرف الزاي مشترك في اختزال وفوز، وهي عملية تكتسب فيها الإلكترونات. باستخدام معادلة التفاعل التي لدينا، بالإضافة إلى حالة تأكسد كل عنصر، يمكننا معرفة أيها يختزل وأيها يتأكسد.
لنبدأ بالمغنيسيوم. عندما يكون المغنيسيوم جزءًا من أكسيد المغنيسيوم، تكون حالة تأكسده موجب اثنين. نعرف ذلك لأن حالة تأكسد الأكسجين تكون على الأرجح سالب اثنين. وبالطبع حالتا التأكسد هاتان تتوازنان لنحصل في النهاية على أكسيد المغنيسيوم المتعادل. وغاز الهيدروجين، H₂، متعادل أيضًا. هذا يعني أن كل ذرة من ذرات الهيدروجين داخل الجزيء يجب أن تكون متعادلة أيضًا. إذن يمكننا القول إن حالة تأكسده صفر في كل ذرة من ذراته.
والآن دعونا ننظر إلى النواتج. فلز المغنيسيوم هو Mg في حد ذاته، وليس له شحنة. هذا يعني أن ذرات المغنيسيوم يجب أن تكون حالة تأكسدها صفرًا. وحالة تأكسد الأكسجين في جزيء الماء سالب اثنين. وأخيرًا نأتي إلى الهيدروجين. لكن انتبه، فالهيدروجين في الماء يجب أن تكون حالة تأكسده إجمالًا موجب اثنين لكي يتوازن مع الأكسجين. لكن توجد ذرتان من الهيدروجين. ومن ثم تقسم حالة موجب اثنين الإجمالية بالتساوي بين ذرتي الهيدروجين. وهذا يعني أن حالة تأكسد كل ذرة هيدروجين هي موجب واحد.
والآن لمعرفة أي العناصر يتأكسد وأيها يختزل، يجب أن ننظر إلى التغير بين حالتها في المتفاعلات وحالتها في النواتج. فيما يخص المغنيسيوم، تغيرت حالة تأكسده من موجب اثنين إلى صفر. هذا انخفاض بمقدار اثنين، ويمكن تفسيره بإضافة إلكترونين مشحونين بشحنة سالبة. وفي هذه الحالة، اكتسبت ذرة المغنيسيوم إلكترونين. وإذا كان قد اكتسب إلكترونين، فهذا يعني أنه اختزل.
لننتقل الآن إلى الأكسجين. يمكننا أن نرى أن حالة تأكسد الأكسجين سالب اثنين، سواء في المتفاعلات أو في النواتج. ومن ثم فهو لم يختزل ولم يتأكسد. إذن يمكننا أن نتجاهله في الوقت الحالي. وأخيرًا، نأتي إلى الهيدروجين؛ حيث حالة تأكسد ذرات الهيدروجين في جانب المتفاعلات صفر. أما في جانب النواتج، فحالة تأكسدها موجب واحد. يعزى ذلك إلى فقد إلكترون واحد. وبما أن الهيدروجين فقد إلكترونًا، فلا بد أنه تأكسد. لأنه كما نتذكر، الأكسدة تعني الخسارة.
نظرًا لاختزال المغنيسيوم وتأكسد الهيدروجين، نسمي في الغالب هذا تفاعل أكسدة واختزال. ويعني حدوث أكسدة واختزال في نفس التفاعل الإجمالي. لعلك مررت أيضًا بمصطلحي العامل المؤكسد والعامل المختزل. في هذه الحالة، المغنيسيوم هو العامل المؤكسد. وتذكر أن العامل المؤكسد هو نفسه الذي يختزل، على عكس ما يحدث في الأكسدة. وبالمثل، الهيدروجين هنا، الذي تعرض للأكسدة، هو العامل المختزل. وذلك لأن الهيدروجين يختزل المغنيسيوم عن طريق منحه إلكتروناته.
إذن، لكي نجيب عن سؤال إذا ما كان الهيدروجين قد تأكسد أو اختزل، نقول إن الهيدروجين قد تأكسد لأنه يفقد إلكترونًا. هذه هي إذن الإجابة.
