أوراق عمل ومراجعة وحدة تفاعلات الأكسدة والاختزال كيمياء الصف 12 متقدم – نموذج 3

أوراق عمل ومراجعة وحدة تفاعلات الأكسدة والاختزال كيمياء الصف 12 متقدم – نموذج 3

تفاعلات الأكسدة والاختزال

الفكرة الرئيسية : تعتبر تفاعلات الأكسدة والاختزال من بين أكثر العمليات الكيميائية شيوعا في كل من الطبيعة والصناعة

وهي تتضمن انتقال الالكترونات 

يعتبر تفاعلا الأكسدة والاختزال تفاعلين متکاملين حيث تتأكسد مادة وتختزل مادة أخرى

الكيمياء والحياة

– الضوء الناتج عن عصا الاحتفالات عصا التوهج ) وينتج ضوء بدون حرارة من طريق تفاعلات الأكسدة والاختزال 

– الكائنات البحرية واليراعات التي تعيش في اعماق البحار والمحيطات والتي تنتج الضوء
 

الدرس الأول: الأكسدة والاختزال

انتقال الالكترون وتفاعل الاكسدة والاختزال 

تعتبر تفاعلات الاحتراق والاستبدال الأحادي جميعها تفاعلات اكسدة واختزال 

يحدث في الكثير من تفاعلات الاتحاد والتفكك اكسدة واختزال حيث تنتقل الالكترونات من مادة لاخرى

المصطلح                   التعريف

تفاعل اكسدة واختزال    هو تفاعل يتم فيه انتقال الالكترونات من مادة لاخرى

الأكسدة                     تفاعل المادة مع الأكسجين أو هي المدة المتفاعلة للالكترونات 

الاختزال                     هي اكتساب الالكترونات من قبل المادة المتفاعلة 

عدد التأكسد                هو الرقم المحدد لذرة أو ایون ليوضح درجتها من الأكسدة او الاختزال 

العامل المؤكسد            المادة التي تؤكسد مادة اخري باكتسابها الالكترونات (اي يحدث لها عملية اختزال )

العامل المختزل              المادة التي اختزلت مادة اخرى بفقدان الالكترونات (اي حدث لها عملية اكسدة )

تطبيقات تفاعلات الأكسدة والاختزال : 

1 تنظيف اسطح الفلزات 

2 تبييض الملابس باستخدام مبيض الغسيل (محلول مائي من هيبوكلوريت الصوديوم (Nacio ) لانه عامل مؤكسد يؤكسد الصبغات والبقع وغيرها من المواد التي تلطخ الملابس

3 صدأ الحديد : عندما يتفاعل الهواء الرطب مع الحديد يتأكسد الحديد مكونا ;0:Fe الذي يطلق عليه اسم الصدأ ولحماية الحديد من الصدأ يوجد عدة طرق منها : الدهان – الطلاء الكهربي- التغطية بالبلاستيك – الجلفة وجميعها يمكن أن تمنع تكون أكسيد الحديد  

تفاعلات الأكسدة والاختزال والسالبية الكهربية

– تتضمن بعض تفاعلات الأكسدة والاختزال تغيرات في المواد الجزيئية أو الأيونات متعددة الذرات (حيث ترتبط فيها العناصر بروابط تساهمية ) ولا تقتصر على ذرات العناصر التي تتحول الي ايونات او العكس 

– كلما تدرجنا من اليسار الي اليمين خلال الدورة في الجدول الدوري يقل نصف قطر الذرة وتزداد السالبية الكهربية (العناصر ذات السالبية الكهربية العالية : عوامل مؤكسدة قوية) 

– كلما تدرجنا من اعلى الى اسفل في المجموعة خلال الجدول الدوري يزيد نصف قطر الذرة وتقل السالبية الكهربية ( العناصر ذات السالبية الكهربية المنخفضة عوامل مختزلة قوية ) 

– اقوى العوامل المختزلة هي عناصر المجموعة الأولى (الفلزات القلوية ) والمجموعة 2 (الفلزات القلوية دون الارضية ) لانها تفقد الكتروناتها بسهولة 

– اقوى العوامل المؤكسدة هي عناصر المجموعة 17 (الهالوجينات ) والمجموعة 16 (الاكسجين ) لانها  تكتب الالكترونات بسهولة

– يتم التعامل مع العنصر الأكثر سالبية كهربية كما لو كان قد تم اختزاله باكتساب الكترونات من عنصر اخر اقل سالبية كهربية 

– يتم التعامل مع العنصر الاقل سالبية كهربية كما لو كان قد تم اکسدته بفقدان الكترونات الى العنصر الأخر الأعلى سالبية كهربية

لتحديد عدد تأكسد العنصر (1) لابد من معرفة القواعد التالية :

قواعد تحديد عدد التأكسد

القاعدة

1 عدد التأكسد لذرة عنصر غير متحد يساوي صفر

2 عدد تأكسد الأيون احادي الذرة يساوي شحنة الأيون

3 عدد تأكسد الذرة الأكثر سالبية كهربية في الجزي أو الأيون متعدد الذرات هو نفس مقدار شحنته لو كان ايونا

4 عدد تأكسد العنصر الأكثر سالبية كهربية هو الفلور يكون 1- دائما عندما يرتبط بعنصر اخر

5 عدد تأكسد الأكسجين في المركبات يساوي دائما 2- ماعدا فوق الأكاسيد (2-) وفلوريد الأكسجين (+)

6 يكون عدد تأكسد الهيدروجين دائما (1+) ماعدا هیدريدات الفلزات يكون (1-)

7 اعداد التأكسد للمجموعة 12 والالومنيوم تكون موجبة وتساوي عدد الكترونات التكافؤ

8 مجموع اعداد التأكسد في اي مرکب متعادل يساوي صفر 

9 مجموع اعداد التأكسد للذرات في ايون متعدد الذرات يساوي شحنته

الدرس الثاني: وزن معادلات الأكسدة والاختزال 

الفكرة الرئيسية :

تكون معادلة الأكسدة والاختزال موزونة عند تساوي مجموع الزيادة في اعداد الأكسدة مجموع الانخفاض الكلي الاعداد الأكسدة للذرات او ايونات التفاعل

الكيمياء والحياة

من امثلة تفاعلات الأكسدة والاختزال عندما تفسد المواد الدهنية في الأطعمة تصدر رائحة كريهة نتيجة تكسير الجزيئات الكبيرة اثناء عملية الأكسدة والاختزال

طرق وزن معادلات الأكسدة والاختزال

(1) طريقة عدد التأكسد

هي طريقة تعتمد على حساب عدد تاكسد العناصر قبل حدوث التفاعل وبعده ويجب أن يتساوي مجموع الزيادة في أعداد التأكسد (الأكسدة) بمجموع النقصان في اعداد التاكسد الاختزال) للذرات أو الأيونات التي تشترك في التفاعل.

خطوات طريقة عدد التأكسد :

1- حدد اعداد تأكسد لجميع الذرات الموجودة في المعادلة 

2. قم بالتعرف على الذرات او الأيونات التي تاكسدت او اختزلت 

3- حدد التغير في عدد التأكسد للذرات والأيونات التي تأكسدت وللذرات أو الأيونات التي اختزلت 

4. اجعل التغير في اعداد التأكسد مساويا في القيمة عن طريق ضبط المعاملات في المعادلة 

5- اذا لزم الأمر استخدم الطريقة التقليدية لوزن المعادلة النهائية 

مثال .

عند وضع فلز النحاس في حمض النيتريك المركز ينتج غاز NO2 ثاني أكسيد النيتروجين ذو اللون البني وذلك كنتيجة لاختزال ايون النيترات (NO3) ويكون المحلول الناتج ازرق بسبب اكسدة النحاس  الى ايونات النحاس  (Cu24)

ظاهرة التلألؤ البيولوجي

هي ظاهرة انبعاث الضوء باستمرار من الكائنات الحية ( العديد من الأسماك في قاع البحار – اليراعات – البكتيريا ) 

سبب حدوثها : بفعل حدوث تفاعلات اكسدة واختزال تتحول فيها طاقة الوضع في الروابط الكيميائية الي ضوء 

مثال تنتج اليراعات الضوء نتيجة تأكسد مادة اللوسيفيرين بهدف جذب الاناث – الدفاع – الرؤية والإدراك في قاع المحيطات

ما زال علماء الحيوان يبحثون عن حل لغز التلال البيولوجي لان هناك بعض الكائنات الحية تبعث الضوء باستمرار والبعض الاخر يبعث ضوء عنما يكون منزعجا وهناك نوع واحد من عيش الغراب يبعث ضوء بلونين مختلفين والبعض الاخر لاتبعت الضوء من نفسها ولكن تنتج بإيواء بكتيريا التلألؤ البيولوجي

(2) طريقة التفاعل النصفي لوزن معادلات الأكسدة والاختزال

النوع : هو اي جسيم کيميائي يشارك في العملية 

نصف التفاعل : هو احد جزئي تفاعل الأكسدة والاختزال 

تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال عندما توجد انواع قادرة على منح الالكترونات ( عامل مختزل)

أنواع اخرى يمكن قبولها (عامل مؤكسد )

مثال1:  يمكن للحديد ان يختزل انواع عديدة والتي تكون عوامل مؤكسدة بما في ذلك الكلور

خطوات طريقة نصف التفاعل

1 – اكتب المعادلة الأيونية غير موزونة للتفاعل مستبعدا الأيونات المتفرجة 

2 – اكتب تفاعل الأكسدة والاختزال منفصلين

3 – زن الذرات في تفاعلي الأكسدة والاختزال ثم زن الشحنات باضافة الكترونات للمواد المتفاعلة او الناتجة 

4 – قم بضبط المعاملات بحيث يكون عدد الاكترونات المفقودة في الأكسدة يساوي عدد الالكترونات المكتسبة في الاختزال 

5 – مع تفاعلي الأكسدة والاختزال الموزينين 

6 – اعد الأيونات المتفرجة ان رغبت

تمنياتي لجميع الطلبة الطالبات بالتفوق والنجاح

مع تحيات أ. نعيم عقل