تم إلغاء تنشيط البوابة. يُرجَى الاتصال بمسؤول البوابة لديك.

فيديو الدرس: الأكسدة والاختزال العلوم

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نحدد تفاعلات الأكسدة والاختزال ونحللها.

١٨:٢٠

‏نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نحدد تفاعلات الأكسدة والاختزال ونحللها. وسنتعلم كيف نعرف الأكسدة، والاختزال، والعامل المؤكسد، والعامل المختزل، من حيث اكتساب وفقد الأكسجين والهيدروجين والإلكترونات.

الأكسدة والاختزال عمليتان كيميائيتان يمكن اعتبارهما متعاكستين. ويمكن تفسير كلتا العمليتين بطرق مختلفة. من أبسط الأمثلة على ذلك احتراق الكربون. فعندما يحترق الفحم، وهو أحد أشكال الكربون، يتأكسد الكربون مكونًا ثاني أكسيد الكربون. وبناء على ذلك، يمكننا وصف الأكسدة بأنها إضافة الأكسجين. ومن ثم، فإن التفاعل المقابل هو فقد الأكسجين أو إزالته. ويمكننا وصف هذه العملية بالاختزال.

يمكن إزالة الأكسجين من أكسيد النحاس لإنتاج فلز النحاس باستخدام الهيدروجين. وبما أن أكسيد النحاس فقد الأكسجين، نقول إن أكسيد النحاس اختزل. ولذلك، يمكننا وصف هذا التفاعل بالاختزال. أما الهيدروجين، فقد اكتسب الأكسجين، ونتج عن ذلك الماء. ومن ثم، نقول إن الهيدروجين تأكسد. وعليه، يمكننا وصف هذا التفاعل بالأكسدة.

في هذا التفاعل، اختزل أكسيد النحاس، وتأكسد غاز الهيدروجين. وبما أن غاز الهيدروجين هو العامل الذي تسبب في اختزال أكسيد النحاس، فيمكننا تسميته العامل المختزل. وبالمثل، بما أن أكسيد النحاس هو العامل الذي تسبب في أكسدة الهيدروجين، نسميه العامل المؤكسد. وبناء عليه، فإن العامل المختزل يتأكسد، والعامل المؤكسد يختزل.

لقد تناولنا عملية الأكسدة والاختزال من حيث اكتساب الأكسجين أو فقده، والآن دعونا ننظر إليهما من حيث اكتساب الهيدروجين أو فقده. لنلق نظرة على التفاعل بين الأمونيا وغاز البروم. يفقد الأمونيا الهيدروجين مكونًا غاز النيتروجين. ويتفاعل البروم مع الهيدروجين الذي يفقده الأمونيا، مكونًا بروميد الهيدروجين. وبما أن الأمونيا قد فقد الهيدروجين، نقول إنه تأكسد أو تعرض للأكسدة. ويمكننا تعريف الأكسدة بأنها عملية كيميائية تزيد فيها نسبة الأكسجين أو تقل نسبة الهيدروجين في المادة.

وبما أن البروم قد اكتسب الهيدروجين مكونًا بروميد الهيدروجين، فنقول إنه اختزل أو تعرض للاختزال. ويمكننا تعريف الاختزال بأنه عملية كيميائية تقل فيها نسبة الأكسجين أو تزيد نسبة الهيدروجين في المادة. ومع أن البروم نفسه يختزل، فإنه يتسبب أيضًا في أكسدة الأمونيا. لذلك فإنه يعرف باسم العامل المؤكسد. فالعامل المؤكسد يمنح الأكسجين للمادة أو يزيل الهيدروجين منها في أثناء التفاعل الكيميائي.

تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال على نحو متزامن؛ فإذا اختزلت مادة ما، فستتأكسد مادة أخرى. وإذا وجد عامل مؤكسد، يوجد أيضًا عامل مختزل. وبما أن الأمونيا يتسبب في اختزال البروم، فإنه عامل مختزل. فالعامل المختزل يمنح الهيدروجين أو يزيل الأكسجين من المادة في أثناء التفاعل الكيميائي.

لقد تناولنا حتى الآن الأكسدة من حيث إضافة الأكسجين أو فقد الهيدروجين. ولكن بعض التفاعلات تتضمن عمليتي الأكسدة والاختزال، لكنها لا تحتوي على الأكسجين أو الهيدروجين. فيمكن تعريف الأكسدة والاختزال أيضًا من حيث اكتساب الإلكترونات أو فقدها.

دعونا نتناول مثالًا على ذلك، وهو اتحاد الصوديوم والكلور. الصوديوم والكلور في صورتيهما العنصرية وغير مشحونين. أولًا، دعونا نحسب التوزيع الإلكتروني لذرتي الصوديوم والكلور. إذا نظرنا إلى الجدول الدوري، فسنجد أن العدد الذري للصوديوم 11. هذا يعني أن ذرة الصوديوم المتعادلة تحتوي على 11 إلكترونًا. يحتوي الغلاف الأول على إلكترونين بحد أقصى. ويحتوي الغلاف الثاني على ثمانية إلكترونات بحد أقصى. وبما أن مجموع ما لدينا 11 إلكترونًا، فإن الإلكترون المتبقي يكون في الغلاف الثالث. وعليه، فإن التوزيع الإلكتروني الأولي للصوديوم هو اثنان، ثمانية، واحد.

وإذا بحثنا عن الكلور في الجدول الدوري، فسنجد أن عدده الذري 17. ولذا، يكون لذرة الكلور المتعادلة 17 إلكترونًا. ومن ثم، فإن توزيعها الإلكتروني هو اثنان، ثمانية، سبعة. عند تفاعل النوعين، يمنح الصوديوم إلكترونًا للكلور. وتتحول ذرة الصوديوم إلى أيون صوديوم. وتكون شحنته واحدًا موجبًا، وتوزيعه الإلكتروني اثنين، ثمانية. وعندما تكتسب ذرة الكلور إلكترونًا، تصبح أيون كلوريد. وتكون شحنته واحدًا سالبًا، وتوزيعه الإلكتروني اثنين، ثمانية، ثمانية.

بما أن ذرة الصوديوم فقدت إلكترونًا، نقول إنها تأكسدت أو تعرضت للأكسدة. وتعرف الأكسدة بأنها تفاعل يتضمن فقد الإلكترونات من المادة. أما ذرات الكلور، فقد اكتسبت إلكترونات. لذلك نقول إن الكلور قد اختزل أو تعرض للاختزال. ويعرف الاختزال بأنه تفاعل يتضمن اكتساب الإلكترونات في المادة. وبما أن الصوديوم هو العامل الذي يتسبب في اختزال الكلور، فإنه يسمى العامل المختزل. وبما أن الكلور يتسبب في أكسدة الصوديوم، فإنه يسمى العامل المؤكسد.

من المهم ملاحظة أن الأكسدة والاختزال عمليتان متزامنتان. هذا يعني أن كلتيهما تحدثان في الوقت نفسه. فلا يمكن لأكسدة مادة ما أن تحدث دون اختزال مادة أخرى.

دعونا نتناول مثالًا آخر على الأكسدة والاختزال من حيث الإلكترونات. إذا تفاعل المغنيسيوم مع كبريتات النحاس، فيمكن أن يحل محل النحاس، وينتج عن ذلك كبريتات المغنيسيوم وفلز النحاس. يرجع ذلك إلى أن المغنيسيوم أعلى من النحاس في سلسلة النشاط الكيميائي. كبريتات النحاس وكبريتات المغنيسيوم كلاهما من الأنواع الأيونية. وشحنة أيون الكبريتات اثنان سالب. إذن لضمان وجود شحنة كلية متعادلة، تكون شحنة كل من النحاس والمغنيسيوم اثنين موجب.

إذا نظرنا إلى المغنيسيوم فقط، فسنجد أنه يبدأ بشحنة متعادلة، وينتهي بشحنة اثنين موجب. ومن ثم فإن المغنيسيوم فقد إلكترونين. ونشير إلى فقد المغنيسيوم لإلكترونين بوضع هذين الإلكترونين في الطرف الأيمن من المعادلة. هذا يعني أن الشحنات في طرفي المعادلة أصبحت الآن متوازنة. ويسمى هذا النوع من المعادلات المعادلة النصفية. وكما يظهر لنا أن المغنيسيوم فقد إلكترونين، نرى بوضوح أن المغنيسيوم قد تأكسد.

توضح المعادلات النصفية عدد الإلكترونات المفقودة أو المكتسبة. ومن ثم، فهي تجعل من الأوضح إلى حد كبير الأنواع التي تأكسدت وتلك التي اختزلت. والآن دعونا نكتب المعادلة النصفية للنحاس. في البداية، كانت شحنة النحاس اثنين موجب. ثم نتج فلز النحاس المتعادل. ولكي يحدث ذلك، لا بد أن يكتسب النحاس إلكترونين. توضح لنا هذه المعادلة النصفية أن النحاس اثنين موجب قد اختزل.

في الواقع، يمكننا الجمع بين هاتين المعادلتين النصفيتين لنحصل على معادلة أيونية كلية لهذا التفاعل الكيميائي. أولًا علينا النظر إلى عدد الإلكترونات. ولحسن الحظ، عدد الإلكترونات متساو في كلتا المعادلتين النصفيتين. ومن ثم، نستطيع كتابة المعادلتين دون إجراء أي تعديل. أولًا، علينا جمع الأنواع الموجودة في الطرف الأيسر من كل معادلة، ثم جمع تلك الموجودة في الطرف الأيمن. وبما أن عدد الإلكترونات الموجودة في كلا طرفي المعادلة واحد، فيمكن استبعادها.

بعد أن تناولنا الأكسدة والاختزال من حيث الإلكترونات، يمكننا الآن تعريف العامل المؤكسد والعامل المختزل من حيث الإلكترونات أيضًا. العامل المؤكسد هو مادة يمكنها اكتساب إلكترونات من مادة أخرى أثناء التفاعل الكيميائي. ففي المثال الأخير الذي تناولناه، اكتسب النحاس اثنان موجب إلكترونين، ومن ثم فإنه اختزل، لكنه يوصف أيضًا بأنه عامل مؤكسد.

والعامل المختزل هو مادة يمكنها فقد إلكتروناتها بمنحها لمادة أخرى أثناء التفاعل الكيميائي. وفي هذا المثال، يفقد المغنيسيوم الإلكترونات، ومن ثم فإنه يتأكسد، ويوصف أيضًا بأنه عامل مختزل.

لقد تناولنا حتى الآن الكثير من التعريفات المختلفة. لكن قبل أن ننتقل إلى بعض الأسئلة، دعونا نلخص ما سبق سريعًا. الأكسدة، من حيث الأكسجين والهيدروجين، هي عملية كيميائية تؤدي إلى زيادة نسبة الأكسجين أو نقص نسبة الهيدروجين في المادة. وعلى النقيض من ذلك، يقلل الاختزال نسبة الأكسجين أو يزيد نسبة الهيدروجين. والعامل المؤكسد يمنح الأكسجين أو يزيل الهيدروجين من المادة خلال التفاعل الكيميائي، في حين يمنح العامل المختزل الهيدروجين أو يزيل الأكسجين.

يمكننا أيضًا تعريف هذه المصطلحات من حيث الإلكترونات، حيث تكون الأكسدة تفاعلًا كيميائيًّا يتضمن فقد الإلكترونات من المادة. وعلى الجانب الآخر، يتضمن الاختزال اكتساب الإلكترونات. ويمكن تعريف العامل المؤكسد بأنه مادة يمكن أن تكتسب إلكترونات من مادة أخرى في أثناء التفاعل الكيميائي، في حين يفقد العامل المختزل الإلكترونات بمنحها لمادة أخرى.

ثمة تعريف آخر يمكننا استخدامه للعامل المؤكسد والعامل المختزل، لكنه أكثر عمومية. فيمكن تعريف العامل المؤكسد بأنه المادة التي تؤكسد نوعًا كيميائيًّا آخر أثناء تعرضها هي نفسها للاختزال، في حين يختزل العامل المختزل نوعًا كيميائيًّا آخر أثناء تعرضه هو نفسه للتأكسد.

وصفت مصطلحات الأكسدة والاختزال والعامل المؤكسد والعامل المختزل في الأصل من حيث الأكسجين والهيدروجين. ثم جاءت التعريفات من حيث الإلكترونات لاحقًا. ومن المهم ملاحظة أنه برغم من أنه ليست كل التفاعلات المتضمنة للأكسدة والاختزال يمكن وصفها من حيث الأكسجين والهيدروجين، فيمكن وصفها كلها من حيث الإلكترونات.

الآن وبعد أن عرفنا كيف نحدد تفاعلات الأكسدة والاختزال ونحللها، وكيف نعرف الأكسدة والاختزال والعامل المؤكسد والعامل المختزل، دعونا نلق نظرة على بعض الأمثلة.

بالنظر إلى التفاعل بين الصوديوم والكلور: تفاعل ‪Cl2‬‏ الغاز زائد اثنين ‪Na‬‏ الصلب للحصول على اثنين ‪NaCl‬‏ الصلب. أي الأنواع الكيميائية يتأكسد في هذا التفاعل؟ (أ) ذرات الصوديوم، (ب) أيونات الصوديوم، (ج) ذرات الكلور، (د) أيونات الكلور.

إذا تأكسد أحد الأنواع الكيميائية، فهذا يعني أنه قد تعرض للأكسدة، والأكسدة تفاعل يتضمن فقد إلكترونات من المادة. وبما أننا نريد معرفة الأنواع المتأكسدة، فسنبحث عن الأنواع التي فقدت إلكترونات. المادتان اللتان سنبدأ بهما هما الكلور والصوديوم في صورتهما العنصرية. هذان النوعان غير مشحونين. والناتج هو كلوريد الصوديوم المعروف باسم الملح. وهو نوع أيوني يتكون من أيونات الصوديوم وأيونات الكلوريد. بشكل أكثر تحديدًا، الأيونات التي يتكون منها هي ‪Na+‬‏ و‪Cl−‬‏.

بدأ الكلور في صورة نوع غير مشحون. لكن عند تفاعله مع الصوديوم، أصبح سالب الشحنة. هذا يعني أن الكلور اكتسب إلكترونات. ومن ثم، فإن الكلور لم يتعرض للأكسدة، بل تعرض للاختزال. ويمكن تعريف الاختزال بأنه التفاعل الذي يتضمن اكتساب المادة لإلكترونات. وعلى النقيض من ذلك، كان الصوديوم مادة بادئة متعادلة. لكن في الناتج، صارت شحنته موجبة. ويجب أن تفقد ذرات الصوديوم إلكترونات لتصبح أيونات صوديوم موجبة. لذا فإن ذرات الصوديوم تتعرض للأكسدة، ومن ثم تتأكسد.

إذن فإجابة السؤال: «أي الأنواع الكيميائية يتأكسد في هذا التفاعل؟» هي (أ) ذرات الصوديوم.

أي العبارات الآتية يمكن استخدامها لوصف العامل المؤكسد؟ ‏‪(1)‬‏ يفقد إلكترونات، ‪(2)‬‏ يكتسب إلكترونات، ‪(3)‬‏ يمنح الأكسجين، ‪(4)‬‏ يزيل الهيدروجين، ‪(5)‬‏ يمنح الهيدروجين أو يزيل الأكسجين. ‏ (أ) ‪1‬‏، و‪2‬‏، و‪5‬‏؛ (ب) ‪1‬‏، و‪3‬‏، و‪4‬‏؛ (ج) ‪2‬‏ و‪5‬‏؛ (د) ‪2‬‏، و‪3‬‏، و‪4‬‏؛ (هـ) ‪1‬‏ و‪5‬‏.

بوجه عام، يمكن تعريف العامل المؤكسد بأنه المادة التي تؤكسد نوعًا كيميائيًّا آخر أثناء تعرضها هي نفسها للاختزال. لكن يمكننا تعريف العامل المؤكسد، ومن ثم العامل المختزل والأكسدة والاختزال أيضًا بعدة طرق، إما من حيث اكتساب أو فقد الأكسجين أو الهيدروجين أو الإلكترونات. فمن حيث الأكسجين والهيدروجين، العامل المؤكسد يمنح الأكسجين أو يزيل الهيدروجين من المادة أثناء التفاعل الكيميائي. وبما أنه يمنح الأكسجين، فإن العبارة ‪(3)‬‏، يمنح الأكسجين، صحيحة. وبما أن العامل المؤكسد يزيل الهيدروجين، فالعبارة ‪(4)‬‏، يزيل الهيدروجين، صحيحة أيضًا.

أما الوصف ‪(5)‬‏، يمنح الهيدروجين أو يزيل الأكسجين، فهو عكس الوصفين ‪(3)‬‏ و‪(4)‬‏. ومن ثم، فهذا وصف العامل المختزل لا العامل المؤكسد. ولذلك، يمكننا استبعاد الوصف ‪(5)‬‏؛ إذ لا يمكن استخدامه لتعريف العامل المؤكسد.

الآن وبعد أن تناولنا كل الخيارات المتعلقة بالأكسجين والهيدروجين، دعونا نلق نظرة على وصف العامل المؤكسد من حيث الإلكترونات. يعرف العامل المؤكسد بأنه المادة التي يمكنها اكتساب إلكترونات من مادة أخرى أثناء التفاعل الكيميائي. وبما أن العامل المؤكسد يمكنه اكتساب الإلكترونات، فنلاحظ أنه يمكننا استخدام الوصف ‪(2)‬‏، يكتسب الإلكترونات، لوصفه. أما الخيار ‪(1)‬‏، يفقد الإلكترونات، فهو عكس ذلك؛ فهو ما نستخدمه لوصف العامل المختزل لا العامل المؤكسد.

بما أننا حددنا أن الخيارات ‪(2)‬‏ و‪(3)‬‏ و‪(4)‬‏ هي عبارات الوصف الصحيحة المستخدمة لتعريف العامل المؤكسد، فبوسعنا اختيار الإجابة الصحيحة لهذا السؤال، وهي الخيار (د) ‪2‬‏ و‪3‬‏ و‪4‬‏.

والآن دعونا نلق نظرة على النقاط الرئيسية في هذا الفيديو. يمكن النظر إلى الأكسدة بوصفها اكتساب الأكسجين، أو فقد الهيدروجين، أو فقد الإلكترونات. ويمكن النظر إلى الاختزال بوصفه فقد الأكسجين، أو اكتساب الهيدروجين، أو اكتساب الإلكترونات. العوامل المؤكسدة هي المواد التي تؤكسد نوعًا كيميائيًّا آخر أثناء تعرضها هي نفسها للاختزال، في حين تختزل العوامل المختزلة نوعًا كيميائيًّا آخر أثناء تعرضها هي نفسها للأكسدة.

والإلكترونات التي تفقدها المادة المتأكسدة يكتسبها العامل المؤكسد. والإلكترونات التي تكتسبها المادة المختزلة يفقدها العامل المختزل. وأخيرًا، الأكسدة والاختزال عمليتان متزامنتان. هذا يعني أنهما تحدثان في الوقت نفسه.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.