☰ خطة العام · العلوم (بالعربية)

أنواع التفاعلات (٢): تبادل الشركاء والإلكترونات

الأسبوع 2 · الدرس الأول «أنواع التفاعلات الكيميائية» (٢): الإحلال المزدوج والتعادل ودليل اليونيفرسال وتفاعلات الترسيب والماء العسر والأكسدة والاختزال · 3 دروس
3

فقد الإلكترونات واكتسابها: الأكسدة والاختزال

Science Prep 3 Term 1, Unit 1: pp. 9–14
الهدفأعرّف الأكسدة والاختزال بأنهما فقد الإلكترونات واكتسابها، وأسمّي العامل المؤكسد والعامل المختزل في تفاعل.
كلمات جديدة
الأكسدة · فقد ذرة أو أيون أو جزيء للإلكتروناتالاختزال · اكتساب ذرة أو أيون أو جزيء للإلكتروناتالعامل المؤكسد · المادة التي تكتسب الإلكترونات، فهي نفسها تُختزل
الشرح

في كثير من التفاعلات تنتقل الإلكترونات من مادة إلى أخرى. الأكسدة هي فقد الإلكترونات. والاختزال هو اكتساب الإلكترونات. وتحدث العمليتان معًا دائمًا، ولذلك تسمى هذه التفاعلات تفاعلات الأكسدة والاختزال. المادة التي تكتسب الإلكترونات هي العامل المؤكسد، وهي التي تُختزل. والمادة التي تفقد الإلكترونات هي العامل المختزل، وهي التي تتأكسد. احذر الفخ: العامل هو الذي يسبب التغير في المادة الأخرى. مثال: Mg + Cu²⁺ → Mg²⁺ + Cu. تفقد ذرة الماغنسيوم إلكترونين، Mg → Mg²⁺ + 2e⁻، فالماغنسيوم يتأكسد وهو العامل المختزل. ويكتسب أيون النحاس الإلكترونين، Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu، فأيون النحاس يُختزل وهو العامل المؤكسد. لا تُصنع الإلكترونات ولا تفنى: ما يفقده أحدهما يكتسبه الآخر. والأيون الموجب ذرة فقدت إلكترونات. أما التعريفان القديمان، اكتساب الأكسجين وفقد الهيدروجين، فهما حالتان خاصتان من فكرة الإلكترونات.

المصطلحالإلكتروناتالمادة
الأكسدةتُفقدتتأكسد؛ عامل مختزل
الاختزالتُكتسبتُختزل؛ عامل مؤكسد
أمثلة محلولة
Na→أكسدة: يُفقد إلكترونNa+ + e−
في 2Na + Cl₂ → 2NaCl تفقد كل ذرة Na إلكترونًا واحدًا: Na → Na⁺ + e⁻. تفقد الذرتان إلكترونين في المجموع. ويكتسب جزيء الكلور هذين الإلكترونين: Cl₂ + 2e⁻ → 2Cl⁻. الصوديوم عامل مختزل والكلور عامل مؤكسد؛ فقد إلكترونين = اكتساب إلكترونين.
Ag+ + e−→اختزال: يُكتسب إلكترونAg
في Zn + 2Ag⁺ → Zn²⁺ + 2Ag تفقد ذرة خارصين واحدة إلكترونين، ويكتسب كل أيون من أيوني الفضة إلكترونًا واحدًا. الخارصين يتأكسد وهو عامل مختزل. وأيونات الفضة تُختزل وهي عامل مؤكسد. المجموعان متساويان: فُقد ٢ واكتُسب ٢ × ١ = ٢.
في Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂ يتأكسد الماغنسيوم وتُختزل أيونات الهيدروجين في الحمض إلى غاز الهيدروجين. إذن فتفاعل الإحلال البسيط في الدرس الثاني من الأسبوع الأول هو أيضًا تفاعل أكسدة واختزال.
نشاط الفصل

العملات كإلكترونات. اصنع بطاقات للذرات والأيونات: Zn (ذرة خارصين)، وCu²⁺ (أيون نحاس)، وZn²⁺، وCu. أعطِ بطاقة الخارصين عملتين تمثلان إلكترونيها الخارجيين. انقل العملتين من بطاقة الخارصين إلى بطاقة أيون النحاس وبدّل البطاقات لتظهر Zn²⁺ وCu. قل أي بطاقة تأكسدت وأيها اختُزلت. كرر ذلك بأربع عملات وبطاقتين لأيون النحاس. عدّ العملات قبل التفاعل وبعده: يجب أن يتساويا.

تدرّب
1
ما الأكسدة وما الاختزال؟
2
في Mg → Mg²⁺ + 2e⁻ هل يتأكسد الماغنسيوم أم يُختزل؟ وهل هو عامل مؤكسد أم مختزل؟
3
تتحول أربع ذرات ألومنيوم كل منها إلى Al³⁺. كم إلكترونًا فُقد في المجموع؟
4
كتب تلميذ: «المحلول يتحول إلى نحاس». صحّح ذلك باستخدام الإلكترونات.