في البداية كان يقتصر مفهوم "التأكسد" على أنه تفاعل المادة مع الأكسجين، ومفهوم "الإختزال" هو نزع ذرات الأكسجين من المركب، ولكن مع مرور الوقت والتقدّم الهائل في علوم الكيمياء أصبح التعريف أكثر إتساعاً ليشمل تفاعلات لا تتضمن الأكسجين كمادة متفاعلة.
وتعدّ تفاعلات "التأكسد والإختزال" من أهم التفاعلات الكيميائية في حياتنا اليومية، وهي تحدث في معظم الأماكن من حولنا والبيئة المحيطة بنا، فالطعام الذي نأكله يتأكسد في أجسامنا ليمدّنا بالطاقة اللازمة للحركة والعمل، والسيارة والطائرة تتحركان بالطاقة الناتجة عن أكسدة الوقود، وكذلك نحصل على التيار الكهربائي من البطاريات بعمليات الأكسدة والإختزال والحديد يصدأ نتيجة تعرضه لعملية أكسدة، كما أن استخلاص الفلزات مثل الحديد والألومنيوم تتم بإختزال خاماتها.
*مفهوم التأكسد والاختزال وما الفرق بينهما:
تجري التفاعلات الكيميائية عن طريق نقل الالكترونات، فعملية نقل الالكترونات هذه تسمى "تفاعلات الأكسدة و الاختزال"، وقد لاحظ العلماء أنه فى كل عملية أكسدة وذلك وفقاً للمفهوم القديم السائد حول الاكسدة والاختزال، فإنه يحدث تغير فى الكترونيات بعض المواد أثناء التفاعل وكذلك نفس الأمر بالنسبة لعملية الاختزال وعند دراسة هذه التفاعلات وجد أن المادة التي تتأكسد فإنها تفقد بعضاً من الكتروناتها بينما تكتسب تلك التي يحدث لها عملية اختزال بعضاً من الكتروناتها، ومن هنا نعرف :
التأكسد: هو كل تفاعل كيميائي يتم فيه فقد إلكترون أو أكثر، و بحيث تصبح المادة المتفاعلة المتأينة ذات شحنة موجبة .
الإختزال: هو كل تفاعل كيميائي يتم فيه كسب الكترون أو أكثر، وبحيث تصبح المادة المتفاعلة المتأينة ذات شحنة سالبة .
و حيث أنه لا يمكن أن توجد الإلكترونات بصورة منفردة، فإن ما تفقده مادة من الالكترونات فى تفاعل ما لابد ان يكتسب من قبل مادة أخرى فى التفاعل نفسه، وهذا يعني وجود "تلازم" بين عمليتي الأكسدة و الإختزال، فلا يمكن أبداً أن تحدث أحداهما إلا بحدوث الأخرى .
وإن أي عنصر في الطبيعة له "عدد ذري" و هو عدد الالكترونات حول النواة كما له "عدد كتلي" و هو (عدد البروتونات + النيوترونات في النواة) ،حيث أن عملية "الأكسدة و الاختزال" تؤثر على العدد الذري للمادة المتفاعلة و ليس العدد الكتلي.
ونستخلص الفرق بين التأكسد والاختزال على أن :
التأكسد: هو عملية فقد المادة للإلكترونات خلال التفاعل الكيميائي.
الإختزال: هو عملية اكتساب المادة للإلكترونات خلال التفاعل الكيميائي.
وكان لا بد من الإشارة عند تعرفينا لعمليات التأكسد والإختزال الى تعريفات:
· "العامل المؤكسد" : وهو المادة التي حدث لها "اختزال" أي اكتسبت إلكترونات وحدث نقصان في عدد التأكسد .
· "العامل المختزل" : وهو المادة التي حدث لها "تأكسد" أي فقدت إلكترونات وحدث زيادة في عدد التأكسد.
*أشهر أنواع تفاعلات التأكسد والإختزال :
يصعب تصنيف العدد الكبير من تفاعلات "التأكسد والإختزال"، فالطعام الذي نأكله يتأكسد في أجسامنا ليمدّنا بالطاقة، ومحركات المركبات والآليات تتحرك بالطاقة الناتجة عن أكسدة الوقود، ونحصل على التيار الكهربائي من البطاريات، والحديد يصدأ نتيجة تعرضه لعملية أكسدة، كما أن استخلاص الفلزات يتم بإختزال خاماتها...
ولكننا سنعمل في هذا البحث عن توضيح "أربعة أنواع رئيسية" صُنّفت على "أساس الطريقة التي يتم فيها التفاعل" وسنذكر بعض الأمثلة العمليّة عليها، منها :
1)الإتحاد المباشر:
وهي التفاعلات التي تتحد فيها مادتان لإنتاج مادة واحدة وتتم هذه التفاعلات بين (العناصر) أو بين (العناصر والمركبات)، فجميع التفاعلات التي تتحد فيها (الفلزات واللافلزات) أو (اللافلزات مع بعضها البعض)، هي تفاعلات تأكسد وإختزال، مثل تفاعل إتحاد الغيمة البنفسجية، اذ يتفاعل الألمونيوم مع اليود بوجود قطرة ماء لإنتاجAII3 وكمية من الطاقة تكفي لتبخر اليود على شكل غيمة بنفسجية اللون .
2)التحلل بالحرارة :
وهي التفاعلات التي تتحلل فيها مادة بـ "التسخين" إلى مادتين أو أكثر أبسط تركيباً، ويصاحب هذه العمليّة إنتقال الإلكترونات بين الذرات المكوّنة للمركب المتحلل مثل :
(تحلل الأكاسيد / تحلل أملاح الكلورات / تحلل املاح النترات) .
3)الإحلال البسيط :
وهي التفاعلات التي يحل فيها عنصر محل عنصر آخر في مركب لإنتاج مركب جديد ويسمى هذا التفاعل "الاحلال البسيط أو المنفرد" لتمييزه عن تفاعلات الإحلال المزدوج، والتي يتم فيه تبادل أيونات فقط دون حدوث عملية تأكسد واختزال، مثل :(تفاعل بعض الفلزات النشيطة مع الحوامض لانتاج غاز الهيدورجين).
4)الإحتراق :
وهي التي يتفاعل فيها الأكسجين بسرعة مع المركبات القابلة للتأكسد لإنتاج مواد جديدة أبسط وتكون مصحوبة بلهب بسبب الإنتاج السريع للطاقة، وهذه التفاعلات هي التي تحدث حرق (مشتقات البترول) للحصول على الطاقة، مثل: (إحتراق البنتان بوجود كمية كافية من الإكسجين لإنتاج الطاقة) .
0Comments