دراسات الأكسدة والاختزال في التفاعلات الكيميائية، وميل المعرفة العلمية والعلوم إلى التجديد والتطوير، والتي تتم وفقًا للاكتشافات والدراسات والأبحاث التي أجريت على أساسها.
ومن نتائج هذه الدراسات تطوير مفهوم عمليات “الأكسدة والاختزال” والتقدم في مجال “كيمياء التفاعل”.
في البداية، اقتصر مفهوم الأكسدة على تفاعل مادة مع الأكسجين، والاختزال هو إزالة ذرات الأكسجين من المركب.
يمكنك التعرف على الأكسدة والاختزال في التفاعلات الكيميائية على موقع جديد اليومات.
تفاعلات كيميائية
تعتبر الأكسدة والاختزال من التفاعلات الكيميائية المهمة في حياتنا اليومية وتحدث في معظم الأماكن من حولنا وفي البيئة التي نعيش فيها.
نظرًا لأن الطعام الذي نأكله يتأكسد في أجسامنا لتزويدنا بالطاقة التي نحتاجها للعمل والتحرك، فإن الطائرات والسيارات تعمل بالطاقة الناتجة عن أكسدة الوقود.
بالإضافة إلى ذلك، نتلقى التيار الكهربائي من خلال البطاريات، من خلال عمليات تقليل الأكسدة، والمعادن.
مثل الألمنيوم والحديد، يتم إنتاجه عن طريق تقليل خاماته، بينما يصدأ الحديد بسبب التعرض لعملية الأكسدة.
التفاعل الكيميائي هو عملية يتم فيها تحويل مادة أو أكثر إلى مواد مختلفة تمامًا. المواد التي يتم تحويلها تسمى المواد المتفاعلة.
تسمى المواد الناتجة مركبات أو عناصر كيميائية لأن التفاعل الكيميائي يعيد ترتيب ذرات المواد المتفاعلة لتشكيل مواد مختلفة مثل المنتجات.
تعد التفاعلات الكيميائية جزءًا لا يتجزأ من كل من الثقافة والتكنولوجيا والحياة نفسها، حيث أن صناعة السيراميك والزجاج هي صهر الحديد.
يحدث احتراق الوقود نتيجة تفاعلات الأكسدة والاختزال والعديد من الأنشطة التي تنطوي على ردود فعل منذ آلاف السنين.
انظر أيضًا: ما هو تصنيف التفاعلات الكيميائية وأنواعها المختلفة
تفاعلات الأكسدة والاختزال
يسمى هذا تفاعل الأكسدة والاختزال، وهو تفاعل كيميائي يتغير فيه المركب إلى مادة كيميائية أخرى معروفة تستخدم أكثر من جزيء أو إلكترون واحد.
تتأكسد الأنواع التي تفقد الإلكترونات وغالبًا ما تكون عامل الاختزال، في حين أن الأنواع التي تكتسب الإلكترونات غالبًا ما تكون عامل مؤكسد.
تشمل تفاعلات الأكسدة والاختزال العملية اليومية للتنفس والتآكل والتمثيل الغذائي والاحتراق والأكسدة والاختزال دائمًا جنبًا إلى جنب.
لتجنب خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال، عندما يتأكسد عنصر معين، يجب تقليل مركب آخر أو عنصر آخر، يجب أن نكون قادرين على تحقيق التوازن من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال.
مثال 1
التفاعل بين النحاس وكبريتات الحديد
رد فعل أيوني:
- يتأكسد الحديد، وتزداد حالة أكسدة الحديد من 0 إلى +2
- يتم استعادة النحاس، وتنخفض حالة أكسدة النحاس من +2 إلى 0.
الفرق بين الأكسدة والاختزال
هناك فرق كبير بين الأكسدة والاختزال، وهذا الاختلاف هو أن الأكسدة تعني فقدان الإلكترونات نتيجة تفاعل كيميائي، وعامل الاختزال مرتبط بعملية الأكسدة.
هنا، العامل المختزل هو مادة تتأكسد أثناء التفاعل، أي أن الإلكترونات تضيع في تفاعل الأكسدة والاختزال.
تتضمن أمثلة عوامل الاختزال حمض الفورميك، ومعادن الأرض، ومركبات الكبريت.
يعني الاختزال اكتساب الإلكترونات من خلال تفاعل كيميائي، بينما ترتبط الأكسدة بعملية الاختزال.
هنا، العامل المؤكسد هو مادة يتم تقليلها في سياق تفاعل كيميائي، أي أنها تكتسب إلكترونات.
من أمثلة العوامل المؤكسدة نترات البوتاسيوم والهالوجينات وحمض النيتريك.
أنواع تفاعلات الأكسدة والاختزال
من الصعب تصنيف عدد كبير من تفاعلات الأكسدة والاختزال، يتأكسد الطعام الذي نتناوله في أجسامنا.
من أجل تزويدنا بالطاقة ويتم أكسدة الوقود للحفاظ على حركة الآلات والمركبات، يخضع الحديد لعملية الأكسدة.
ما يجعلها تقاوم التيار الكهربائي المستخرج من البطاريات، يتم استخراج المعادن عن طريق تقليل خاماتها.
تصنف تفاعلات الأكسدة والاختزال إلى أربعة أنواع رئيسية من حيث أساس طريقة التفاعل التي يتم إجراؤها، وهي كالتالي:
اقرأ أيضًا: دراسة كاملة للحسابات الكيميائية والمعادلات الكيميائية
التحلل الحراري
التحلل الحراري هو تفاعل تحلل مادة عند تسخين مادتين أو أكثر من أبسط بنية.
هذه العملية مصحوبة بنقل الإلكترونات بين الذرات التي يتكون منها المركب قبل أن يتفكك.
تتضمن أمثلة التحلل الحراري ما يلي:
- تحليل أملاح الكلوريد.
- تحلل الأكاسيد.
- تحليل أملاح النترات.
احتراق
الاحتراق عملية يتفاعل فيها الأكسجين بسرعة أكبر مع المركبات التي تتأكسد لإنتاج مواد جديدة أبسط.
وهي مرتبطة بها نتيجة للإنتاج السريع للطاقة والتفاعلات، فهي مشتقة من البترول لإنتاج الطاقة.
تتضمن أمثلة الاحتراق ما يلي:
- احتراق البنتان في وجود الأكسجين بكمية كافية لإنتاج الطاقة.
اتحاد مباشر
المركب المباشر هو تفاعل تتحد فيه مادتان لإنتاج مادة واحدة، وتحدث هذه التفاعلات بين العناصر والمركبات أو بين العناصر.
جميع التفاعلات التي تتحد فيها اللافلزات مع بعضها البعض، أو اللافلزات والمعادن، هي تفاعلات اختزال الأكسدة.
تتضمن أمثلة الاتحاد المباشر ما يلي:
تفاعل مركب سحابة بنفسجية حيث يتفاعل الألمنيوم مع اليود في وجود قطرة ماء لإنتاج AII3 وكمية من الطاقة كافية لتبخير اليود على شكل لون بنفسجي. – سحابة ملونة.
استبدال بسيط
الاستبدال البسيط عبارة عن تفاعلات يقوم فيها عنصر باستبدال عنصر آخر بمركب لإنتاج مركب جديد، ويسمى هذا التفاعل الاستبدال الفردي أو الاستبدال البسيط.
هذا لأنه يختلف عن تفاعلات الاستبدال المزدوجة التي يتم فيها تبادل الأيونات فقط دون أكسدة أو اختزال.
أمثلة على الاستبدال البسيط:
- تفاعل بعض المعادن النشطة مع الأحماض مع تكوين الهيدروجين.
أهمية تفاعلات تقليل الأكسدة في حياتنا
تفاعلات الأكسدة والاختزال هي نوع مهم من العمليات الكيميائية التي تحدث في حياتنا اليومية.
نظرًا لأهمية عملية الأكسدة والاختزال في حياتنا، هناك العديد من التطبيقات العملية لتفاعلات الأكسدة والاختزال.
بما في ذلك ما يلي:
- أولا، أكسدة المعادن.
- ثانيًا، بطارية السيارة.
- ثالثا: الصناعة والتعدين.
- رابعا المنتجات الغذائية.
- خامسا، الكيمياء الكهربائية.
- سادسا، التنفس الخلوي والتمثيل الضوئي.
- سابعا قصر الالوان.
- ثامناً: آلية عمل الأفلام الفوتوغرافية.
اخترنا لك: البحث عن المعادلات الحرارية الكيميائية
كانت هذه دراسة موجزة للأكسدة والاختزال في التفاعلات الكيميائية، حيث يمكنك التعرف على التفاعلات الكيميائية، وتفاعلات الأكسدة والاختزال، والفرق بين الأكسدة والاختزال، وأنواع تفاعلات الأكسدة والاختزال، وأهمية تفاعلات الأكسدة والاختزال في حياتنا.