و الحد هو كل ما التفاعل الكيميائي حيث الذرات واحدة من نهايات الكواشف حتى تكتسب الإلكترونات. ما يمكن رؤيته أيضًا بهذه الطريقة: يتم تقليل الوظيفة الشاغرة أو "الانزعاج" الإلكتروني. تكتسب الذرة إلكترونات عندما يتبرع بها أحد الأنواع ؛ هذا هو الصدأ.
لا يمكن أن يحدث هذا النوع من التفاعل من تلقاء نفسه: إذا قبل أحد الأنواع الإلكترونات ، فيجب على نوع آخر التخلي عنها بالضرورة. وإلا فإن المادة ستتكون من لا شيء ، مما يقلل الذرات بعد اكتساب الإلكترونات من الفراغ. لذلك ، فهو عبارة عن تفاعل نصف أكسدة (اختزال / أكسدة).
تخفيض الشجرة الفضية. المصدر: غابرييل بوليفار.
مثال توضيحي للاختزال الذي يمكن أن يظهر في الفصول الدراسية هو التفاعل بين سطح معدني من النحاس ومحلول مائي من نترات الفضة AgNO 3.
في المحلول ، توجد الفضة على شكل كاتيونات Ag + موجبة الشحنة. من خلال التفاعل مع سطح النحاس ، على شكل شجرة عيد الميلاد ، ينتزع الإلكترونات من ذرات النحاس. عند حدوث ذلك ، يحل النحاس محل الفضة في ملح النترات ؛ ونتيجة لذلك ، يتم تكوين نترات النحاس ، Cu (NO 3) 2.
Cu 2+ الكاتيونات مع NO 3 - تحويل المحلول إلى اللون الأزرق ؛ والفضة ، تبيض شجرة عيد الميلاد كما لو كانت مغطاة بالثلج.
ما هو التخفيض؟
في الاختزال ، قيل بالفعل أن النوع يكتسب إلكترونات. كيف يمكن التحقق من ذلك في معادلة كيميائية؟ على سبيل المثال ، في معادلة التفاعل بين Cu و AgNO 3 ، كيف تعرف متى يحدث الاختزال؟ للتحقق من ذلك ، من الضروري تحديد رقم أو حالة الأكسدة.
العناصر في حالتها الطبيعية ، بحكم تعريفها ، حالة أكسدة تساوي الصفر ، حيث يُفترض أنها لم تفقد أو تكتسب إلكترونات. وبالتالي ، فإن المعادن الصلبة لها حالة أكسدة صفرية. وهكذا تنتقل الفضة من +1 (حج +) إلى 0 (حج). شحنة أيون فلز تساوي حالة الأكسدة الخاصة به.
من ناحية أخرى ، جاءت الإلكترونات من النحاس: من 0 (Cu) إلى +2 (Cu 2+). أنيون النترات ، NO 3 - يبقى دون تغيير بينما كلا المعدنين يتبادلان الإلكترونات ؛ لذلك ، يمكن كتابة المعادلة على النحو التالي:
2Ag + + Cu => 2Ag + Cu 2+
لاحظ أن الشحنات والذرات متوازنة.
هذا ما يتكون منه الاختزال الكيميائي: في اكتساب الإلكترونات التي تجعل حالات أكسدة الذرات أقل إيجابية من تلك الخاصة بالإلكترونات.
عدد الأكسجين
الأوكسجين هي ذرات كهرسلبية ومؤكسدة للغاية ، لذلك عندما تشكل الذرة مركبات معها (مثل الأكاسيد) ، يكون لها حالات أكسدة موجبة. كلما زاد عدد الأكسجين المتفاعل مع الذرة ، زادت حالة الأكسدة الإيجابية ؛ أو ما هو نفسه ، هو أكثر صدئة.
لذلك ، عندما يحتوي المركب على عدد أقل من ذرات الأكسجين ، يقال إنه أقل أكسدة ؛ أي أن الذرة تفقد عددًا أقل من الإلكترونات.
يمكن رؤية مثال كلاسيكي في أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون. بالنسبة لثاني أكسيد الكربون ، يكون للكربون حالة أكسدة تبلغ +2 ؛ أما بالنسبة للCO 2 ، حالة الأكسدة لها هو +4.
لذلك، إذا كان في رد فعل CO 2 تتحول إلى CO، يقال انخفاضا أن تحدث. منذ ذلك الحين ، يتفاعل الكربون الآن مع أكسجين واحد وليس اثنين. للتفاعل العكس، CO تحويل CO 2 ، ونحن نتكلم من أكسدة الكربون.
وهذا ينطبق على جميع الذرات ، وخاصة المعادن في أكاسيدها المعدنية ؛ على سبيل المثال ، CrO 2 (Cr 4+) و CrO 3 (Cr 6+).
في المعادلات الكيميائية حيث يفقد أحد الأنواع الأكسجين بينما تكتسبه الأنواع الأخرى ، يُقال إن نقل الأكسجين يحدث.
ذرة كهربية
يمكنك دائمًا تحديد ما إذا كان هناك انخفاض عن طريق تغيير حالة الأكسدة إلى قيمة أقل إيجابية. كما أوضحنا للتو ، هناك طريقة سريعة لمعرفة ما إذا كان هناك انخفاض في ذرات الأكسجين في المركب دون إجراء العمليات الحسابية.
يمكن أن يحدث الشيء نفسه مع أي ذرة أخرى أكثر كهرسلبية من الذرة التي تكتسب أو تفقد إلكترونات.
على سبيل المثال ، إذا كان CF 4 يتفاعل بطريقة تجعله CH 4 ، فيقال عندئذٍ حدوث انخفاض ؛ لأن الفلور أكثر كهرسلبية من ذرة الهيدروجين. ونتيجة لذلك، أقل أكسدة الكربون في CH 4 منها في CF 4 ، والذي هو نفس قوله أنه قد تم خفضه.
أمثلة
انخفاض في الكيمياء العضوية
يعكس مثال CF 4 و CH 4 ما يحدث في التفاعلات العضوية ، حيث يُعتبر تقليل الشحنة الجزئية للذرة مكسبًا إلكترونيًا. ينطبق هذا كثيرًا عند التفكير في تقليل المجموعات الوظيفية المؤكسجة.
على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك المجموعات ROH و RCHO و COOH. الأول يتوافق مع الكحول ، حيث يرتبط الكربون بالأكسجين (C-OH) ؛ والثاني هو مجموعة الألدهيد ، حيث يشكل الكربون رابطة مزدوجة مع الأكسجين ويرتبط أيضًا بالهيدروجين (C = OH) ؛ والثالث هو مجموعة الكربوكسيل.
في مجموعة الكربوكسيل ، يشكل الكربون رابطة مزدوجة مع O ، ورابط واحد مع O آخر (HO-C = O).
لذلك ، يحدث الاختزال إذا تم تحويل حمض الكربوكسيل إلى كحول:
RCOOH => ROH
استخراج المعادن
الاختزال الكيميائي مهم للغاية في عمليات استخراج المعادن من معادنها. بعض ردود الفعل هي:
HgS + O 2 => Hg + SO 2
يتم تقليل كبريتيد الزئبق إلى زئبق معدني.
نحاس 2 S + O 2 => 2 نحاس + سو 2
يتم تقليل كبريتيد النحاس إلى نحاس معدني.
2ZnS + 3O 2 => 2ZnO + 2SO 2
ZnO + C => Zn + CO (لاحظ نقل O)
يتم أولاً اختزال كبريتيد الزنك إلى أول أكسيد له ثم إلى شكله المعدني.
Fe 2 O 3 + 3CO => 2Fe + 3CO 2
يتم تقليل أكسيد الحديديك إلى حديد معدني.
WO 3 + 3H 2 => W + 3H 2 O
ويتم تقليل ثالث أكسيد التنغستن إلى التنغستن المعدني.
كتمرين ، يمكن تحديد عدد أكسدة المعدن قبل تقليله.
المراجع
- ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء. (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
- الكيمياء LibreTexts. (9 ديسمبر 2018). تفاعلات الأكسدة والاختزال. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
- هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (04 يوليو 2018). تعريف الاختزال في الكيمياء. تم الاسترجاع من: thinkco.com
- هولتزمان ر. (2019). التخفيض في الكيمياء: التعريف والنظرة العامة. دراسة. تم الاسترجاع من: study.com
- كلارك ج. (2013). تعريفات الأكسدة والاختزال (الأكسدة). تم الاسترجاع من: chemguide.co.uk
- عرض المعلم. (سادس). رد فعل التخفيض. تم الاسترجاع من: chemistry.tutorvista.com