مفهوم التأكسد والاختزال

تفاعل التأكسد والاختزال (بالإنجليزية: Oxidation–Reduction Reaction) أو تفاعل الأكسدة والاختزال؛ هو تفاعل كيميائي يتضمن انتقال إلكترون واحد أو أكثر بين المواد المتفاعلة، سواء كانت هذه المواد عبارة عن ذرات، أو أيونات، أو جزيئات مشاركة في التفاعل، حيث تخضع بعض المواد المتفاعلة لعملية الأكسدة، أو فقدان الإلكترونات، بينما تخضع مواد أخرى للاختزال، أو اكتساب الإلكترونات التي فقدتها المواد المتأكسدة، وهذا يعني أن عمليتي التأكسد والاختزال يحدثان دائمًا معًا في وقتٍ واحد.[١][٢]


مثال لتوضيح تفاعل التأكسد والاختزال

على سبيل المثال، يعتبر التفاعل الذي يحدث بين معدن الحديد والأكسجين لتكوين الصدأ تفاعل تأكسد واختزال، وهو يحدث كالآتي:[١]

  • تفقد ذرات عنصر الحديد المحايدة (Fe) ثلاثة إلكترونات؛ مكونة أيون الحديد الموجب (Fe+3)، وهذا يعني أن ذرة الحديد خضعت للأكسدة، أو تأكسدت (بالإنجليزية: Oxidized).
  • تكتسب ذرات الأكسجين (O2) الإلكترونات التي فقدتها ذرة الحديد مكونة أيون الأكسجين الموجب (O-2)، وهذا يعني أن ذرة الأكسجين خضعت للاختزال، أو اختزلت (بالإنجليزية: Reduced).


المعادلة الموزونة الآتية تعبر عن تفاعل الحديد والأكسجين لتكوين الصدأ، أو تفاعل صدأ الحديد:

4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s)




يمكن استنتاج أن التأكسد هو عملية فقدان الإلكترونات وزيادة الشحنة الموجبة، أما الاختزال فهو عملية اكتساب الإلكترونات وزيادة الشحنة السالبة.





أمثلة على تفاعلات التأكسد والاختزال في حياتنا

تحدث تفاعلات التأكسد والاختزال كثيرًا في حياتنا العملية، ومن الأمثلة عليها ما يأتي:[١][٣]

  • عمليات الاحتراق (بالإنجليزية: Combustion)، والتي تتضمن احتراق الوقود، مثل احتراق غاز الميثان.
  • تآكل المعادن (بالإنجليزية: Corrosion) أو الصدأ، مثل صدأ الحديد.
  • عملية البناء الضوئي (بالإنجليزية: Photosynthesis in Plants) التي تحدث في الأوراق الخضراء للنباتات.
  • التنفس الخلوي (بالإنجليزية: Respiration) الذي يحدث في الخلايا المكونة لأجسام الكائنات الحية المختلفة.




تعتبر تفاعلات التأكسد والاختزال مصدرًا للطاقة الطبيعية أو البيولوجية الرئيسية على كوكب الأرض.




مفهوم العامل المؤكسد والعامل المختزل

يُعرف العامل المؤكسد (بالإنجليزية: Oxidation Agent) بأنه العنصر الذي يكتسب الإلكترونات أثناء تفاعل التأكسد والاختزال، أما العامل المختزل (بالإنجليزية: Reduction Agent) فهو العنصر الذي يفقد الإلكترونات أثناء نفس تفاعل، وبناءً على ذلك يمكن استنتاج أن العامل المؤكسد هو العنصر الذي يُختزل في التفاعل الكيميائي، أما العامل المختزل فهو العنصر الذي يتأكسد في نفس التفاعل.[٤][٢]


مثال للتوضيح

عند تفاعل فلز الصوديوم (Na) والكلور (Cl) لتكوين ملح الطعام أو مركب كلوريد الصوديوم، فإن عنصر الصوديوم يفقد الإلكترونات، أي أنه يتأكسد أو يخضع للأكسدة، أما عنصر الكلور، فإنه يكتسب الإلكترونات التي فقدها الصوديوم، أي أنه يختزل أو يخضع للاختزال، ولذلك فإن عنصر الصوديوم في هذا التفاعل يعتبر العامل المختزل، أما عنصر الكلور، فإنه يعتبر العامل المؤكسد، وفيما يأتي معادلة تفاعل الصوديوم والكلور لتكوين كلوريد الصوديوم أو ملح الطعام:[٤]


2Na + Cl2 → 2NaCl

المراجع

  1. ^ أ ب ت "Oxidation–reduction (redox) reactions", khanacademy, Retrieved 23/1/2023. Edited.
  2. ^ أ ب "Definitions of Oxidation and Reduction", chem.libretext, Retrieved 23/1/2023. Edited.
  3. ↑ "How Are Oxidation-Reduction Reactions Used in Everyday Life?", sciencing, Retrieved 23/1/2023. Edited.
  4. ^ أ ب "4.10 : Oxidation-Reduction Reactions", jove, Retrieved 23/1/2023. Edited.