اختزال (كيمياء) في ماهية تكوينها وأمثلة



ال انخفاض هو كل هذا التفاعل الكيميائي حيث تنتهي ذرات أحد المواد المتفاعلة في الحصول على الإلكترونات ؛ ما يمكن رؤيته أيضًا بهذه الطريقة: يتم تقليل الشواغر الإلكترونية أو "الانزعاج". تكتسب الذرة الإلكترونات عندما تتبرع بها الأنواع ؛ وهذا هو ، الصدأ.

لا يمكن أن يحدث هذا النوع من التفاعل من تلقاء نفسه: إذا قبلت إحدى الأنواع الإلكترونات ، فيجب على نوع آخر التخلي عنها بشكل إلزامي. خلاف ذلك ، سيكون خلق شيء من لا شيء ، والحد من الذرات بعد الحصول على الإلكترونات من الفراغ. لذلك ، هو نصف الأكسدة والاختزال (التخفيض / الأكسدة).

مثال توضيحي للتخفيض الذي يمكن إظهاره في الفصول الدراسية هو التفاعل بين السطح المعدني النحاسي والمحلول المائي من نترات الفضة ، AgNO3.

في الحل ، تم العثور على الفضة كما الكاتيونات حج+, موجبة الشحنة هذه عندما تتفاعل مع سطح النحاس ، على شكل شجرة عيد الميلاد ، انتزاع الإلكترونات من ذرات النحاس. عندما يحدث هذا ، يستبدل النحاس الفضة في ملح النترات ؛ ونتيجة لذلك ، يتم تشكيل نترات النحاس ، Cu (NO)3)2.

الكاتيونات النحاس2+ بجانب NO3- تحويل الحل الأزرق. والفضة ، تبيض شجرة عيد الميلاد كما لو كانت مغطاة بالثلوج.

مؤشر

  • 1 ما هو التخفيض?
    • 1.1 رقم الأكسجين
    • 1.2 ذرة كهربية
  • 2 أمثلة
    • 2.1 انخفاض في الكيمياء العضوية
    • 2.2 استخراج المعادن
  • 3 المراجع

ما هو التخفيض?

في الحد قد قيل بالفعل أن هذا النوع مكاسب الإلكترونات. كيف يمكن التحقق من ذلك في معادلة كيميائية؟ على سبيل المثال ، في معادلة التفاعل بين Cu و AgNO3, كيف تعرف متى يحدث التخفيض؟ للتحقق من ذلك ، من الضروري تحديد رقم الأكسدة أو حالتها.

تحتوي العناصر الموجودة في حالاتها الطبيعية ، بحكم تعريفها ، على حالة أكسدة تساوي الصفر ، حيث يُفترض أنها لم تفقد أو تكتسب الإلكترونات. وبالتالي ، فإن المعادن الصلبة لها حالة أكسدة صفرية. وهكذا ، يذهب الفضة من +1 (Ag+) إلى 0 (Ag). تكون شحنة أيون معدني مساوية لحالة الأكسدة.

من ناحية أخرى ، جاءت الإلكترونات من النحاس: من 0 (Cu) إلى +2 (Cu)2+). أنيون النترات ، لا3- يبقى دون تغيير بينما يتبادل كلا المعدن إلكترونات ؛ لذلك ، يمكن كتابة المعادلة كـ:

2AG+ + Cu => 2Ag + Cu2+

لاحظ أن الشحنات والذرات متوازنة.

هذا هو التخفيض الكيميائي: في اكتساب الإلكترونات التي تجعل حالات تأكسد الذرات التي تكتسب الإلكترونات أقل إيجابية.

عدد الأكسجين

الأكسجين عبارة عن ذرات كهرومائية مؤكسدة للغاية ، لذلك عندما تشكل الذرة مركبات معها (مثل الأكاسيد) ، يكون لها حالات أكسدة إيجابية. كلما زاد عدد الأكسجين المتفاعل مع الذرة ، كلما كانت حالة الأكسدة إيجابية ؛ أو ما هو نفسه ، هو أكثر صدئ.

لذلك ، عندما يكون للمركب ذرات أكسجين أقل ، يُقال إنه أقل أكسدة ؛ أي أن الذرة تفقد إلكترونات أقل.

يمكن رؤية مثال كلاسيكي في أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون. بالنسبة إلى ثاني أكسيد الكربون ، يكون للكربون حالة أكسدة +2 ؛ بينما ل CO2, حالة الأكسدة هي +4.

لذلك ، إذا كان في رد فعل CO2 يتحول إلى ثاني أكسيد الكربون ، ويقال إن الحد يحدث ؛ منذ ذلك الحين ، يتفاعل الكربون الآن مع الأكسجين وليس اثنين. لرد الفعل المعاكس ، أصبحت CO ثاني أكسيد الكربون2, هناك حديث عن أكسدة الكربون.

وهذا ينطبق على جميع الذرات ، وخاصة المعادن الموجودة في أكاسيدها المعدنية ؛ على سبيل المثال ، كرو2 (الكروم4+) و CrO3 (الكروم6+).

في المعادلات الكيميائية حيث يفقد أحد الأنواع الأكسجين ، بينما يكسبه النوع الآخر ، يقال إن انتقال الأكسجين يحدث.

ذرة كهربية

يمكنك دائمًا تحديد ما إذا كان هناك تخفيض عن طريق تغيير حالة الأكسدة إلى قيمة أقل إيجابية. كما أوضحنا للتو ، هناك طريقة سريعة لملاحظة ذلك دون القيام بالعمليات الحسابية وهي معرفة ما إذا كان هناك انخفاض في ذرات الأكسجين في المركب.

يمكن أن يحدث نفس الشيء مع أي ذرة أخرى أكثر إلكترونيا من الذرة التي تكتسب أو تفقد الإلكترونات.

على سبيل المثال ، إذا كان CF4 يتفاعل بطريقة تصبح CH4, قيل بعد ذلك أن الخفض حدث ؛ منذ الفلور هو أكثر إلكترونيا من ذرة الهيدروجين. نتيجة لذلك ، يكون أكسدة الكربون أقل في CH4 مما كانت عليه في قوات التحالف4, ما يساوي القول أنه قد تم تخفيضه.

أمثلة

انخفاض في الكيمياء العضوية

مثال CF4 و CH4 يعكس ما يحدث في التفاعلات العضوية ، حيث يعتبر تخفيض الشحنة الجزئية للذرة مكسبًا إلكترونيًا. هذا ينطبق كثيرا عند النظر في الحد من المجموعات الوظيفية المؤكسدة.

على سبيل المثال ، ضع في الاعتبار مجموعات 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 بهيدروجين (C = O-H) ؛ والثالث هو مجموعة الكربوكسيل.

في مجموعة الكربوكسيل ، يشكل الكربون رابطة مزدوجة مع O ، ورابطة بسيطة مع O أخرى (HO-C = O).

لذلك ، يحدث انخفاض إذا تم تحويل حمض الكربوكسيل إلى كحول:

RCOOH => ROH

استخراج المعادن

الحد من المواد الكيميائية مهم للغاية في عمليات استخراج المعادن من معادنها. بعض ردود الفعل هي:

HgS + O2 => الزئبق + SO2

يتم تقليل كبريتيد الزئبق إلى الزئبق المعدني.

النحاس2S + O2 => 2Cu + SO2

يتم تقليل كبريتيد النحاس إلى النحاس المعدني.

2ZnS + 3O2 => 2ZnO + 2SO2

ZnO + C => Zn + CO (لاحظ نقل O)

يتم تقليل كبريتيد الزنك أولاً إلى أول أكسيده ثم إلى شكله المعدني.

إيمان2O3 + 3CO => 2Fe + 3CO2

يتم تقليل أكسيد الحديد إلى الحديد المعدني.

WO3 + 3H2 => W + 3H2O

ويتم تقليل ثالث أكسيد التنغستن إلى التنجستن المعدني.

كتمرين ، يمكنك تحديد عدد أكسدة المعدن قبل تقليله.

مراجع

  1. بياض ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). الكيمياء. (الطبعة الثامنة). CENGAGE التعلم.
  2. كيمياء LibreTexts. (9 ديسمبر 2018). تفاعلات الحد من الأكسدة. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
  3. Helmenstine ، آن ماري ، دكتوراه (4 يوليو ، 2018). تعريف التخفيض في الكيمياء. تم الاسترجاع من: thinkco.com
  4. هولتزمان ر. (2019). انخفاض في الكيمياء: تعريف ونظرة عامة. الدراسة. تم الاسترجاع من: study.com
  5. كلارك ج. (2013). تعاريف الأكسدة والاختزال (الأكسدة والاختزال). تم الاسترجاع من: chemguide.co.uk
  6. مدرس فيستا. (بدون تاريخ). رد فعل الحد. تم الاسترجاع من: chemistry.tutorvista.com