العامل المختزل: ما هو ، الأقوى ، الأمثلة - كيمياء - 2026

A عامل مختزل هو المادة التي لديه وظيفة للحد من وكيل المؤكسدة في رد فعل للحد من أكسيد. عوامل الاختزال هي متبرعات للإلكترون بطبيعتها ، وعادة ما تكون المواد التي تكون عند أدنى مستويات الأكسدة لها وكمية عالية من الإلكترونات.

هناك تفاعل كيميائي تختلف فيه حالات أكسدة الذرات. تتضمن هذه التفاعلات عملية اختزال وعملية أكسدة تكميلية. في هذه التفاعلات ، يتم نقل إلكترون واحد أو أكثر من جزيء أو ذرة أو أيون إلى جزيء أو ذرة أو أيون آخر. يتضمن ذلك إنتاج تفاعل اختزال الأكسيد.

أثناء عملية اختزال الأكسيد ، يُطلق على هذا العنصر أو المركب الذي يفقد (أو يتبرع) إلكترونه (أو إلكتروناته) عامل الاختزال ، على عكس ذلك العامل المؤكسد الذي هو مستقبل الإلكترون. يقال بعد ذلك أن عوامل الاختزال تقلل عامل الأكسدة ، ويؤكسد العامل المؤكسد عامل الاختزال.

أفضل أو أقوى عوامل الاختزال هي تلك ذات نصف القطر الذري الأعلى ؛ أي أن لديهم مسافة أكبر من نواتهم إلى الإلكترونات المحيطة بها.

تكون عوامل الاختزال عادة معادن أو أيونات سالبة. تشمل عوامل الاختزال الشائعة حمض الأسكوربيك والكبريت والهيدروجين والحديد والليثيوم والمغنيسيوم والمنغنيز والبوتاسيوم والصوديوم وفيتامين C والزنك وحتى مستخلص الجزر.

ما هي عوامل الاختزال؟

كما ذكرنا سابقًا ، فإن عوامل الاختزال مسؤولة عن تقليل عامل مؤكسد عند حدوث تفاعل اختزال الأكسيد.

رد فعل بسيط ونموذجي لتفاعل اختزال الأكسيد هو تفاعل التنفس الخلوي الهوائي:

C ₆ H ₁₂ O ₆ (s) + 6O ₂ (g) → 6CO ₂ (g) + 6H ₂ O (l)

في هذه الحالة ، حيث يتفاعل الجلوكوز (C ₆ H ₁₂ O ₆) مع الأكسجين (O ₂) ، يتصرف الجلوكوز كعامل مختزل لإعطاء الإلكترونات للأكسجين - أي أنه يتأكسد - والأكسجين هو يصبح عاملا مؤكسدا.

في الكيمياء العضوية ، أفضل عوامل الاختزال هي تلك الكواشف التي توفر الهيدروجين (H ₂) للتفاعل. في هذا المجال من الكيمياء ، يشير تفاعل الاختزال إلى إضافة الهيدروجين إلى جزيء ، على الرغم من أن التعريف أعلاه (تفاعلات اختزال الأكسيد) ينطبق أيضًا.

العوامل التي تحدد قوة العامل المختزل

لكي تعتبر مادة ما "قوية" ، من المتوقع أن تكون جزيئات أو ذرات أو أيونات تزيل إلكتروناتها بسهولة أو أكثر.

لهذا ، هناك سلسلة من العوامل التي يجب أن تؤخذ في الاعتبار للتعرف على القوة التي قد يكون لها عامل الاختزال: الكهربية ، نصف القطر الذري ، طاقة التأين وإمكانية الاختزال.

كهرسلبية

الكهربية هي الخاصية التي تصف ميل الذرة لجذب زوج من الإلكترونات المرتبطة تجاه نفسها. كلما زادت الكهربية ، زادت قوة الجاذبية التي تمارسها الذرة على الإلكترونات المحيطة بها.

في الجدول الدوري ، تزداد الكهربية من اليسار إلى اليمين ، وبالتالي فإن الفلزات القلوية هي العناصر الأقل كهرسلبية.

راديو ذري

إنها الخاصية التي تقيس عدد الذرات. يشير إلى المسافة النموذجية أو المتوسطة من مركز النواة الذرية إلى حدود السحابة الإلكترونية المحيطة.

هذه الخاصية ليست دقيقة - وبالإضافة إلى ذلك ، تشارك عدة قوى كهرومغناطيسية في تعريفها - ولكن من المعروف أن هذه القيمة تتناقص من اليسار إلى اليمين في الجدول الدوري ، وتزداد من أعلى إلى أسفل. هذا هو السبب في أن الفلزات القلوية ، وخاصة السيزيوم ، تعتبر ذات نصف قطر ذري أعلى.

طاقة التأين

تُعرَّف هذه الخاصية على أنها الطاقة المطلوبة لإزالة الإلكترون الأقل ارتباطًا من الذرة (إلكترون التكافؤ) لتكوين كاتيون.

يقال أنه كلما اقتربت الإلكترونات من نواة الذرة التي تحيط بها ، زادت طاقة تأين الذرة.

تزداد طاقة التأين من اليسار إلى اليمين ومن أسفل إلى أعلى في الجدول الدوري. مرة أخرى ، المعادن (وخاصة القلوية منها) لديها طاقة تأين أقل.

إمكانية التخفيض

إنه مقياس ميل الأنواع الكيميائية إلى الحصول على الإلكترونات ، وبالتالي تقليلها. لكل نوع إمكانية اختزال جوهرية: فكلما زادت الإمكانات ، زادت تقاربها مع الإلكترونات وكذلك قدرتها على الانخفاض.

عوامل الاختزال هي تلك المواد ذات إمكانات الاختزال الأقل ، بسبب تقاربها المنخفض مع الإلكترونات.

عوامل اختزال أقوى

مع العوامل الموصوفة أعلاه ، يمكن استنتاج أنه من أجل العثور على عامل اختزال "قوي" ، يلزم وجود ذرة أو جزيء ذي كهرسلبية منخفضة ونصف قطر ذري مرتفع وطاقة تأين منخفضة.

كما ذكرنا سابقًا ، تتمتع الفلزات القلوية بهذه الخصائص وتعتبر أقوى عوامل الاختزال.

من ناحية أخرى ، يعتبر الليثيوم (Li) أقوى عامل اختزال لأنه يحتوي على أقل إمكانات اختزال ، بينما يعتبر جزيء LiAlH ₄ أقوى عامل اختزال على الإطلاق ، لأنه يحتوي على هذا والخصائص الأخرى المرغوبة.

أمثلة على التفاعلات مع عوامل الاختزال

هناك العديد من حالات الحد من الصدأ في الحياة اليومية. بعض من أكثر تمثيلا مفصلة أدناه:

مثال 1

تفاعل احتراق الأوكتان (المكون الرئيسي للبنزين):

2C ₈ H ₁₈ (ل) + 25O ₂ → 16CO ₂ (ز) + 18 ساعة ₂ O (ز)

يمكن ملاحظة كيف يتبرع الأوكتان (العامل المختزل) بالإلكترونات للأكسجين (عامل مؤكسد) ، مكونًا ثاني أكسيد الكربون والماء بكميات كبيرة.

مثال 2

يعد التحلل المائي للجلوكوز مثالًا مفيدًا آخر على الاختزال الشائع:

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 2ADP + 2P + 2NAD ⁺ → 2CH ₃ COCO ₂ H + 2ATP + 2NADH

في هذا التفاعل ، تأخذ جزيئات NAD (مستقبل الإلكترون وعامل مؤكسد في هذا التفاعل) الإلكترونات من الجلوكوز (عامل الاختزال).

مثال 3

أخيرًا ، في تفاعل أكسيد الحديديك

Fe ₂ O ₃ (s) + 2Al (s) → Al ₂ O ₃ (s) + 2Fe (l)

عامل الاختزال هو الألومنيوم ، بينما العامل المؤكسد هو الحديد.

المراجع

1. ويكيبيديا. (سادس). ويكيبيديا. تم الاسترجاع من en.wikipedia.org
2. بي بي سي. (سادس). BBC.co.uk. تم الاسترجاع من bbc.co.uk
3. بيرسون ، د. (بدون تاريخ). الكيمياء LibreTexts. تم الاسترجاع من chem.libretexts.org
4. البحث ، ب (سادس). بودنر ريسيرتش ويب. تم الاسترجاع من chemed.chem.purdue.edu
5. بيتر أتكينز ، إل جيه (2012). المبادئ الكيميائية: البحث عن البصيرة.