أكسدة واختزال: الفرق بين النسختين
| [نسخة منشورة] | [نسخة منشورة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
وسمان: تحرير من المحمول تعديل ويب محمول |
ط بوت:الإبلاغ عن رابط معطوب أو مؤرشف V4.2 (تجريبي) |
||
سطر 1:
[[ملف:Streichholz 1.jpg|تصغير|يسار| 200px|hochkant=0.7|الاحتراق – تفاعل أكسدة-اختزال حيث يستخدم فيه [[أكسجين|الأكسجين]] كمادة مؤكسدة.]]
[[ملف:Redox reaction.png|330px|تصغير|تمثيل لعملية أكسدة-اختزال : تعطي ذرة الهيدروجين إلكترونا لذرة الفلور ، ثم تتحد معه.]]
'''تفاعلات أكسدة-اختزال''' أو '''الأكسدة-الإرجاع'''<ref>[http://www.schoolarabia.net/kemya/general_chemistry/level5/alt2ksod_alegtezal/14.htm المدرسة العربية] {{Webarchive|url=
* '''الأكسدة''' هي عملية فقدان للإلكترونات من قبل [[ذرة|الذرات]] أو [[جزيء|الجزيئات]] أو [[أيون|الأيونات]] ينتج عنها زيادة في الشحنة الموجبة أو نقصان في الشحنة السالبة.
* '''الاختزال''' هي عملية اكتساب للإلكترونات من قبل [[ذرة|الذرات]] أو [[جزيء|الجزيئات]] أو [[أيون|الأيونات]] ينتج عنها نقصان في الشحنة الموجبة أو زيادة في الشحنة السالبة.
سطر 27:
== بطارية السيارة ==
{{مفصلة|بطارية الرصاص}}
[[بطارية السيارة]] هي مثال قريب لتفاعلات أكسدة-اختزال. تتكون [[بطارية الرصاص]] في أبسط صورها من لوح رصاص ولوح من أكسيد الرصاص، يوجد اللوحان في محلول [[حمض الكبريتيك|حامض الكبريتيك]] تعمل البطارية باختزال لوح أكسيد الرصاص وفي نفس الوقت يتأكسد لوح الرصاص. تستمر [[بطارية|البطارية]] بالعمل بهذا الشكل حتى " تفرغ" عندما يكون كل الرصاص قد تأكسد وكل أكسيد الرصاص قد اختزل. عندئذ تلزم إعادة شحن البطارية. ونقوم بذلك بتوصيل قطبي البطارية [[مصدر جهد كهربائي|بمصدر كهربائي خارجي]] ، أي إمدادها [[طاقة|بطاقة]] من الخارج. تعمل تلك [[طاقة كهربائية|الطاقة الكهربائية]] على عكس التفاعل الذي تم عند تفريغ البطارية، فيتأكسد لوح [[رصاص|الرصاص]] إلى أكسيد الرصاص كما كان في الأصل، ويـُختزل لوح [[أكسيد الرصاص (توضيح)|أكسيد الرصاص]] ليصبح رصاصا نقيا كما كان عند شراء البطارية. بعد شحن البطارية يمكن للبطارية أن تقوم بوظيفتها من جديد وتمدنا [[تيار كهربائي|بالتيار الكهربائي]].
== أكسدة فلز ==
سطر 35:
:<math>\mathrm{M \longrightarrow M^{2+} + 2e^-}</math>
:<small>التأكسد: يعطي الفلز M اثنين من [[إلكترون|الإلكترونات]].</small>
:<math>\mathrm{O_2 + 4e^- \longrightarrow 2\ O^{2-}}</math>
:<small>الاختزال: تكتسب كل ذرة أكسجين إثنين من الإلكترونات.</small>
* مجموع هذان التفاعلين يسمى "[[تفاعلات أكسدة-اختزال|تفاعل أكسدة-اختزال]]" ويكتب كالآتي:
:<math>\mathrm{2\ M + O_2 \longrightarrow 2\ M^{2+} + 2\ O^{2-}}</math>
سطر 48:
نجد أن الأكسجين يميل إلى اكتساب إلكترونين ليصل إلى غلاف إلكتروني تكافؤي كامل يحتوي على 8 إلكترونات ([[قاعدة الثمانيات]]). وأما الفلز فيمكنه عن طريق إعطاء إلكترونين للتخلص من غلاف غير كامل ويصل بذلك إلى التركيب الإلكتروني التالي الأكثر استقرارا.
ونعهد في حياتنا اليومية تأكسد [[حديد|الحديد]] وينشأ صدأ الحديد. ولصيانة الحديد من الصدأ نعتمد على تفاعلات أكسدة-اختزال.
=== تفاعلات تستخدم في الصناعات ===
يستخدم حرق [[وقود أحفوري|الوقود الأحفوري]] مثل [[فحم (توضيح)|الفحم]] و[[نفط|النفط]] و[[غاز طبيعي|الغاز الطبيعي]] في [[محطة
=== تفاعل الفرن العالي ===
[[ملف:Clabecq JPG01.jpg|تصغير|يسار|300px| [[فرن عالي]].]]
في عملية الفرن العالي يُختزل [[حديد|الحديد]] بواسطة [[فحم حجري|الفحم الحجري]]. وينتج خلال هذا التفاعل تفاعلي جانبي ينتج عنه [[أحادي أكسيد الكربون|أول أكسيد الكربون]] وهو مادة مُختزلة جيدة. ولا يتفاعل أول أكسيد الكربون سريعا ويتحول إلى [[ثنائي أكسيد الكربون|ثاني أكسيد الكربون]] عند انخفاض وجود أكسجين في الفرن.
.<ref>Guido Kickelbick: Chemie für Ingenieure. 1. Auflage. Pearson Studium, 2008, ISBN 978-3-8273-7267-3, S. 176,</ref>
سطر 73:
=== تفاعل الثرميت ===
{{مفصلة|تفاعل الثرميت}}
[[ملف:Velp-thermitewelding-1.jpg|تصغير|[[ثرميت|تفاعل الثرميت]] للحام قضبان السكك الحديدية]]
لتحضير عدد من معادن من أكاسيدها يمكن استخدام [[ألومنيوم|الألمونيوم]] كمادة اختزال ، وذلك عندما يكون المعدن أشد خمولا ([[
يخلط [[أكسيد الحديد]] مع مسحوق الألمونيوم - وهذا الفاعل يسمى [[ثرميت|تفاعل الثرميت]] - ويُشعل فيُختزل أكسيد الحديد وينتج الحديد المنصهر الذي ينصب من بوتقة المخلوط. تستخدم تلك الطريقة للحام قضبان السكك الحديدية ، كما تستخدم في القنابل الحارقة.
:<math>\mathrm{2 \ Al + \ Fe_2O_3 \longrightarrow Al_2O_3 + 2 \ Fe}</math>
سطر 87:
:<math>\mathrm{R{-}CH{=}CH{-}R + H_2 \longrightarrow R{-}CH_2{-}CH_2{-}R}</math>
:<small> هدرجة [[حمض دهني|حمض دهني غير مشبع]] بواسطة إضافة [[هيدروجين|الهيدروجين]].</small>
كذلك تستخدم بعض الأملاح مثل [[نترات الصوديوم]] ونترات البوتاسيوم للحفاط على اللحم بتغطيته بتلك الأملاح في عملية تسمى بالإنجليزية curing. يمنع النتريت تكاثر الميكروبات كما يتفاعل مع مايوجلوبين اللحم ويعطيه لونا أحمرا زاهيا Nitrosylmyoglobin ، هذه التفاعلات هي أيضا تفاعلات أكسدة-اختزال:<ref>{{BibISBN/978-3-540-73201-3|Seite=593|format=Literatur}}</ref>
سطر 93:
:<math>\mathrm{Mb + NO_2^- \longrightarrow MMb^+ + NO}</math>
:<small>إضافة [[نتريت|النتريت]] إلى [[ميوغلوبين|مايوجلوبين]] ينتج [[ميتمايوجلوبين]] و نتروزيل.</small>
وتضاف إلى المواد الغذائية الدهنية موادا [[مضاد تأكسد|مضادة للتأكسد]] لمنع أكسدتها وفسادها ، وتتأكسد مضادات التأكسد بدلا عنها.
سطر 99:
== تنفس الخلايا والتمثيل الضوئي ==
في عملية تنفس الخلايا و[[
:<math>\mathrm{C_6H_{12}O_6 + 6\ O_2 \longrightarrow 6\ CO_2 + 6\ H_2O}</math>
حيث يتفاعل [[جزيء|جزيئ]] جلوكوز مع 6 جزيئات [[أكسجين]] وينتج 6 جزيئات ثاني أكسيد الكربون و 6 جزيئات ماء.
ويحدث العكس خلال عملية [[
:<math>\mathrm{6\; CO_2 + 12\; H_2O \longrightarrow \;C_6H_{12}O_6 + 6\; O_2 + 6\; H_2O}</math>
ذلك هو التفاعل الأساسي في النبات الذي ينتج الجلوكوز ، ومنه بتفاعلات أخرى يُنتج [[سكروز|السكروز]] و[[نشا|النشا]] وغيرها.
== تخمير الكحول ==
تعمل خلايا [[خميرة|الخميرة]] على تخمير محلول سكري وتنتج [[كحول]] و[[ثنائي أكسيد الكربون|ثاني أكسيد الكربون]] :
:<math> \mathrm{C_{6}H_{12}O_{6} \,+\, 2\;ADP \,+\, 2\;P_i \;\longrightarrow\; 2\;C_{2}H_{5}OH \,+\, 2\;CO_{2} \,+\, 2\;ATP} </math>
تستخدم تلك الطريقة في الصناعة على مستوى كبير بغرض إنتاج [[طاقة|الطاقة]].
== تحضير الميثان ==
يوجد نوع من [[بكتيريا|البكتريا]] يسمى أركابكتريا يمكنها تحضير [[ميثان|الميثان]] من غاز [[ثنائي أكسيد الكربون|ثاني أكسيد الكربون]] عن طريق انتزاع [[أكسجين|الأكسجين]]:
:<math>\mathrm{CO_2 + 4\ H_2 \longrightarrow CH_4 + 2\ H_2 O}</math>
سطر 129:
الكيمياء الكهربية كأحد فروع الكيمياء الفيزيائية تهتم بدراسة التفاعلات الكيميائية والتفاعلات الكهربية. فعندما ينتج عن تفاعل أكسدة-اختزال تولد [[تيار كهربائي]] فيسمى مثل ذلك التفاعل تفاعل كهروكيميائي.
وتتم العمليات الكهروكيميائية في الكيمياء الكهربية على أسطح فاصلة بين [[طور (مادة)|طورين]] للمادة. وبناء على ذلك فإن الكيمياء الكهربية هي العلم الذي يدرس العمليات التي تتم بين موصل للإلكترونات ([[مهبط (توضيح)|مهبط]] كمادة في [[حالة صلبة|الحالة الصلبة]]) وبين موصل للأيونات ([[كهرل]]).
وتلعب هنا [[معادلة نرنست]] دورا أساسيا ، وهي تصف اعتماد جهد القطب على [[تركيز (توضيح)|تركيز]] الكهرل. ويمكن تحليل الكهرل بواسطة تحليل تفاعل أكسدة-اختزال للحصول على تركيز الأيونات في المحلول. ومن الوجهة النظرية فتصف نظرية ماركوس دخول إلكترونات من الخارج في محلول.
=== الخلية الجلفانية والمركم والكهرل ===
عندما نُسيير تفاعل أكسدة-اختزال من الخارج عن طريق توصيل [[جهد كهربائي]] به ، عندئذ نسمي العملية عملية [[تحليل كهربائي]]. أما عندما ينشأ جهد كهربائي عن تفاعل أكسدة-اختزال فنسمي ذلك [[خلية جلفانية]]. توصف جهود تفاعل أكسدة-اختزال بواسطة [[قائمة الجهود القياسية]] ] . ونعرف من تلك القائمة "شدة" [[مؤكسد|مادة مؤكسدة]] أو [[مختزل|مادة اختزال]].
تجري تفاعلات الأكسدة والاختزال الكهركيميائية في [[خلية جلفانية]]:
سطر 152:
* [[جهد اختزال]]
* [[جهد تحلل]]
* [[كيمياء كهربائية|كيمياء كهربية]]
* [[تحليل كهربائي]]
* [[تفاعلات أكسدة-اختزال|اختزال]]
* [[مؤكسد]]
* [[تفاعل عكوس]]
* [[بطارية الرصاص]]
* [[تفكك|تفكك كيميائي]]
* [[قائمة الجهود القياسية]]
* [[عامل مكافئ]]
| |||