مفاهیم اصلی

در این آموزش یاد خواهید گرفت که a واکنش ردوکس قسمت های مختلف چنین واکنشی و همچنین نحوه تشخیص و نوشتن واکنش های ردوکس است. همچنین تفاوت بین آنها را یاد خواهید گرفت اکسیداسیون و کاهشو تعریف اکسیداسیون.

موضوعات تحت پوشش در مقالات دیگر

واژگان

• اکسیداسیون: نوعی واکنش شیمیایی که در آن یک یا چند الکترون از بین می رود.
• حالت اکسیداسیون / شماره: عددی که به یک اتم نسبت داده می شود که درجه اکسیداسیون آن را توصیف می کند، به این معنی که چند الکترون به دست آورده یا از دست داده است.
• کاهش: نوعی واکنش شیمیایی که در آن یک یا چند الکترون به دست می آید.
• واکنش کاهش اکسیداسیون: یک واکنش شیمیایی که در آن اکسیداسیون و کاهش به طور همزمان اتفاق می افتد

واکنش های ردوکس چیست؟

ردوکس مخفف عبارت احیا-اکسیداسیون است، به این معنی که واکنش ردوکس واکنشی است که در آن هر دو واکنش کاهش و اکسیداسیون به طور همزمان انجام می‌شود. همچنین مخفف آن است واکنش کاهش اکسیداسیون. بیایید این دو جزء را جداگانه مورد بحث قرار دهیم، سپس به نحوه ترکیب آنها در یک واکنش ردوکس کامل برگردیم.

کاهش:

کاهش زمانی اتفاق می افتد که یک اتم در طی یک واکنش شیمیایی یک یا چند الکترون به دست آورد. یعنی عدد اکسیداسیون آن کاهش می یابد. این به این دلیل است که یک الکترون دارای بار منفی است، بنابراین وقتی یک اتم یک الکترون به دست می آورد، بار منفی به دست می آورد که باعث کاهش عدد اکسیداسیون می شود. این می تواند شبیه اتمی باشد که از X می رود²⁺ به X¹⁺، یا X⁰ به X^1-، مثلا. این می تواند به ما کمک کند تا با افزایش عدد اکسیداسیون به یاد بیاوریم که کاهش چیست کاهش.

توجه داشته باشید: گونه ای که کاهش می یابد را عامل اکسید کننده می نامند. این ممکن است در ابتدا کمی گیج کننده باشد، اما به یاد داشته باشید که عامل اکسید کننده گونه ای است که باعث اکسید شدن دیگری می شود – از آنجایی که واکنش های ردوکس به صورت جفت کاهش و اکسیداسیون اتفاق می افتد، گونه ای که باعث اکسیداسیون می شود همان گونه ای است که کاهش می یابد.

بیایید به چند نمونه از کاهش نگاه کنیم نیمه واکنش ها. اینها نیمه واکنش نامیده می شوند زیرا نیمی از یک واکنش ردوکس کامل را تشکیل می دهند:

مس²⁺ (aq) → Cu (s)

اف₂ (g) → 2F^– (g)

اکسیداسیون چیست؟

تعریف اکسیداسیون:

سه تا متفاوت وجود دارد تعاریف اکسیداسیون. «فرآیند یا نتیجه اکسید شدن یا اکسید شدن»، «به دست آوردن اکسیژن، مانند زمانی که یک عنصر با اکسیژن ترکیب می‌شود و اکسید خود را تشکیل می‌دهد، مانند زنگ زدن»، و در نهایت «از دست دادن الکترون‌ها در طی واکنش، که منجر به ایجاد اتم می‌شود. افزایش حالت اکسیداسیون آن». آخرین تعریف، تعریفی است که باید برای شیمی به خاطر بسپارید.

اکسیداسیون یک فرآیند شیمیایی است که در آن یک ماده الکترون های خود را به ماده دیگر از دست می دهد. این فرآیند می تواند منجر به تشکیل یک گونه شیمیایی جدید مانند اکسید یا نمک شود و معمولاً با تغییر رنگ، بو یا سایر خواص ماده همراه است. اکسیداسیون بخش مهمی از بسیاری از واکنش های شیمیایی است و اغلب در تشکیل ترکیبات جدید یا آزاد شدن انرژی نقش دارد.

به عنوان مثال، هنگامی که یک فلز با اکسیژن واکنش می دهد و اکسید می شود، گفته می شود که فلز اکسید شده و اکسیژن کاهش یافته است. انتقال الکترون از فلز به اکسیژن منجر به تشکیل یک ترکیب جدید و آزاد شدن انرژی می شود. اکسیداسیون یک مفهوم مهم در شیمی است و اغلب برای توضیح رفتار مواد شیمیایی و تغییراتی که در طی واکنش ها متحمل می شوند استفاده می شود.

اکسیداسیون زمانی اتفاق می‌افتد که یک اتم یک یا چند الکترون را در طی یک واکنش شیمیایی از دست بدهد، به این معنی که آن عدد اکسیداسیون افزایش. این به این دلیل است که اتم بار منفی الکترون را از دست می دهد که شبیه به دست آوردن بار مثبت است و عدد اکسیداسیون را افزایش می دهد. این می تواند شبیه اتمی باشد که از X می رود^1- به X⁰، یا X⁰ به X¹⁺، مثلا. عبارت «اکسیداسیون» به این دلیل استفاده می‌شود که از نظر تاریخی، اولین واکنش‌های ردوکس مشاهده شده، واکنش‌هایی با اکسیژن بودند. با این حال، اگر کمک کند، می‌توانیم آن را اکسیداسیون بدانیم زیرا عدد اکسیداسیون افزایش می‌یابد/مثبت‌تر می‌شود.

چه زمانی سفید کننده یا پراکسید هیدروژن چیزی سفید می شود، می گوییم این ماده اکسید شده است. یون هیپوکلریت موجود در سفید کننده یا یون پراکسید، الکترون می گیرد و ماده ای که سفید می شود (به طور پیش فرض عامل کاهنده) الکترون ها را از دست می دهد.

توجه داشته باشید: عامل کاهنده گونه ای است که اکسید می شود. این به این دلیل است که عامل کاهنده گونه ای است که باعث کاهش دیگری می شود. در یک واکنش ردوکس، اکسید شدن گونه باعث کاهش سایر گونه ها از طریق تبادل الکترون می شود.

بیایید به چند نمونه از نیمه واکنش های اکسیداسیون نگاه کنیم:

2I^– (ق) ← من₂ (ها)

Zn (s) → Zn²⁺ (ق)

اکسیداسیون در مقابل کاهش

یاد آوردن دکل نفتی: Oاکسیداسیون منس Lاستخوانی از الکترون ها – آرآموزش و پرورش منس جیاز الکترون ها از طرف دیگر، شما همچنین می توانید به یاد داشته باشید “لئو گر(تصور کنید یک شیر می گوید «گر!!!!). LEO به معنای “الکترون های شل، اکسیداسیون” است. GER به معنای “به دست آوردن الکترون، کاهش” است.

واکنش های ردوکس: هر دو را شامل می شود

واکنش های ردوکس دو نیمه واکنش (یک کاهش، یک اکسیداسیون) را با هم در یک معادله کامل قرار می دهند. سپس الکترون های از دست رفته در نیمه واکنش اکسیداسیون در نیمه واکنش کاهشی به دست می آیند. به این ترتیب، یک واکنش ردوکس یک واکنش شیمیایی است که در آن الکترون ها منتقل می شوند بین دو گونه

نمونه های اکسیداسیون

زنگ نمونه کلاسیک اکسیداسیون است. فلز آهن به اکسید آهن قهوه ای (III) اکسید می شود. نمونه های دیگر اکسیداسیون عبارتند از: فلز روی که نقره یا مس را در محلول جابجا می کند، روی به یون روی (II) اکسید می شود. و سوزاندن هر چیزی در اکسیژن، به عنوان مثال شکر یا منیزیم، یک واکنش اکسیداسیون است. سفید کردن چیزی مانند مو، شلوار جین آبی یا آب تونیک درخشان، همچنین یک واکنش کاهش اکسیداسیون است – هیپوکلریت سدیم موجود در سفید کننده اکسید کننده است.

نمونه هایی از واکنش های ردوکس

بیایید به چند نمونه از واکنش های ردوکس کامل نگاهی بیندازیم

CO₂ (g) + H₂ (g) → CO (g) + H₂O (g)

CH₄ (g) + O₂ (ز) → CO₂ (g) + H₂O (g)

روی + CuCl₂ → ZnCl₂ + روی

Na + Cl → NaCl

چگونه واکنش های ردوکس را تشخیص می دهید؟

ساده‌ترین و اصلی‌ترین راه برای تشخیص واکنش ردوکس، جستجوی تغییرات در حالت‌های اکسیداسیون اتم‌ها از واکنش‌دهنده‌ها به محصولات است. یک گونه باید تعداد اکسیداسیون آن از واکنش دهنده ها به محصولات کاهش یابد (این دوباره کاهش است). گونه دیگری در همان واکنش باید تعداد اکسیداسیون آن از واکنش دهنده ها به محصولات افزایش یابد (این، دوباره اکسیداسیون است). فقط به یاد داشته باشید – تعداد الکترون های از دست رفته باید برابر با تعداد الکترون های به دست آمده باشد.

یادآوری: عدد اکسیداسیون یک اتم (که گاهی اوقات حالت اکسیداسیون نیز نامیده می‌شود) معیاری است که نشان می‌دهد چند الکترون به دست آورده یا از دست داده است. یعنی عدد اکسیداسیون صفر نشان دهنده یک اتم خنثی است. به طور مشابه، به دست آوردن الکترون ها عدد اکسیداسیون را کاهش می دهد، زیرا الکترون ها منفی هستند و بنابراین بار منفی اضافه می کنند. از دست دادن الکترون ها عدد اکسیداسیون را افزایش می دهد، زیرا بار منفی در حال از دست رفتن است. در مورد حالت های اکسیداسیون بیشتر بخوانید اینجا!

انواع متداول واکنش های ردوکس

جدای از استفاده از حالت های اکسیداسیون برای تشخیص واکنش های ردوکس، سرنخ های دیگری نیز وجود دارد که نشان می دهد چه زمانی یک واکنش ردوکس در حال وقوع است. یعنی، چند نوع مختلف واکنش وجود دارد که در آن‌ها احیا و اکسیداسیون اغلب هر دو صورت می‌گیرد.

• واکنش‌های ترکیبی: این واکنش‌ها عناصر را برای ایجاد یک ترکیب ترکیب می‌کنند که معمولاً به شکل A + B → AB است.
• واکنش های تجزیه: این واکنش ها معکوس واکنش های ترکیبی هستند. یک ترکیب به اجزای عنصری خود تجزیه می شود. اینها معمولاً به شکل AB → A + B هستند
• واکنش‌های احتراق: این واکنش‌ها شامل یک سوخت (معمولاً آلی) و اکسیژن به عنوان واکنش‌دهنده می‌شود و منجر به آب و دی اکسید کربن و گاهی اوقات یک محصول آلی دیگر مانند نیتروژن می‌شود. شکل کلی X + O است₂ → CO₂ + اچ₂O. این معادله، البته، باید مطابق با X، سوخت آلی، متعادل شود.
• واکنش های جابجایی با حالت اکسیداسیون تغییر می کند. این واکنش‌ها می‌توانند به صورت جایگزینی منفرد، که در آن یک عنصر در یک ترکیب با عنصر دیگری جایگزین می‌شود، یا به شکل یک جایگزینی مضاعف، که در آن یک عنصر در هر یک از دو واکنش‌دهنده مختلف جایگزین می‌شود. به طور موثر، تعویض شد. شکل کلی یک واکنش جایگزینی منفرد A + BC → B + AC است. شکل کلی واکنش جایگزینی دوگانه AB + CD → AD + CB است.

برای اطلاعات بیشتر و مثال‌های بیشتر، آموزش ما در مورد متعادل کردن واکنش‌های ردوکس را ببینید!

اینها معمولاً واکنش های ردوکس نیستند:

• واکنش های اسید و باز
• واکنش های بارشی ساده
• واکنش های جابجایی دوگانه بدون تغییر حالت اکسیداسیون

ویدئویی از یک واکنش ردوکس ساده

بیایید به یک واکنش کاهش اکسیداسیون نگاه کنیم. در این ویدئو از واکنش خمیردندان فیل، منگنز موجود در پرمنگنات پتاسیم از حالت اکسیداسیون 7+ به 4+ و 2+ کاهش می یابد، در حالی که اکسیژن موجود در پراکسید هیدروژن از حالت اکسیداسیون 1- به 0 اکسید می شود (به اکسیژن عنصری). ).

اکسیداسیون و کاهش – مطالعه بیشتر