تفاعلات أكسدة-اختزال

تفاعلات أكسدة-اختزال أو أكسدة-إرجاع هي جميع التفاعلات الكيميائية التي يحدث فيها تغير في عدد أكسدة ذرات المواد المتفاعلة بسبب انتقال الإلكترونات فيما بينها.

تمثيل لعملية أكسدة-اختزال

يمكن أن تكون عملية الأكسدة-الاختزال عملية بسيطة مثل أكسدة الكربون ليعطي ثنائي أكسيد الكربون، أو إرجاع الكربون بالهيدروجين ليعطي الميثان، كما يمكن أن تكون عملية معقدة مثل أكسدة السكر في جسم الإنسان حيث تتضمن سلسلة معقدة من الانتقالات الإلكترونية.

جزءا تفاعل الاختزال

حديد صدئ

نار. الاحتراق يتكون من تفاعلات اختزال تتضمن جذور حرة.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 عوامل الأكسدة والاختزال

• الأكسدة هي عملية فقدان للإلكترونات من قبل الذرات أو الجزيئات أو الأيونات .
• الاختزال هي عملية ربح للإلكترونات من قبل الذرات أو الجزيئات او الأيونات .

وبتعريف أدق يمكن وصف عملية الأكسدة بالنسبة لعنصر ما (أو لجزيء يحوي عنصر تجري عليه هذه العملية) بأنها زيادة في عدد أكسدة هذا العنصر، في حين أن الاختزال (أو الإرجاع) هو النقصان في عدد الأكسدة.

 أمثلة

وكمثال على هذه التفاعلات، التفاعل بين الحديد و كبريتات النحاس:

$\mathrm {Fe} +\mathrm {CuSO} _{4}\longrightarrow \mathrm {FeSO} _{4}+\mathrm {Cu}$

حيث ان التفاعل الأيوني هو:

$\mathrm {Fe} +\mathrm {Cu} ^{2+}\longrightarrow \mathrm {Fe} ^{2+}+\mathrm {Cu}$

حيث أن الحديد يتأكسد (عدد أكسدة الحديد ازداد من 0 إلى +2) :

$\mathrm {Fe} \longrightarrow \mathrm {Fe} ^{2+}+2{e}^{-}$

والنحاس يختزل (عدد أكسدة النحاس تناقص من +2 إلى 0) :

$\mathrm {Cu} ^{2+}+2{e}^{-}\longrightarrow \mathrm {Cu}$

 تفاعلات الأكسدة-الاختزال في الصناعة

العملية الرئيسية في اختزال الخام لانتاج المعادن مشروحة في مقال صهر.

وتستخدم الأكسدة على نطاق واسع من الصناعات مثل انتاج المنظفات والأمونيا المؤكسدة لانتاج حمض النيتريك، الذي يستعمل في معظم الأسمدة.

تفاعلات الأكسدة-الاختزال هي أساس الخلايا الكهروكيميائية.

انتاج الأقراص المضغوطة يعتمد على تفاعل الأكسدة-الاختزال، الذي يطلي القرص بطبقة رقيقة من رقاقة معدنية.

 تفاعلات الأكسدة-الاختزال في علم الأحياء

أعلى: حمض الأسكوربيك (الصيغة المختزَلة من ڤيتامين ج)
أسفل: حمض الديهيدروأسكوربيك (الصيغة المأكسدة من ڤيتامين ج)

يتضمن العديد من العمليات الحيوية الهامة تفاعلات أكسدة-اختزال.

التنفس الخلوي، على سبيل المثال، هو أكسدة الگلوكوز (C₆H₁₂O₆) إلى CO₂ واختزال الأكسجين إلى ماء. المعادلة الملخصة لتنفس الخلية هي:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O

وتعتمد عملية تنفس الخلية بشدة أيضاً على اختزال NAD⁺ إلى NADH والتفاعل العكسي (أكسدة NADH إلى NAD⁺). وما التمثيل الضوئي في الأساس إلا عكس تفاعل الأكسدة-اختزال في تنفس الخلية:

6 CO₂ + 6 H₂O + light energy → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

 انظر أيضاً

• اختزال عضوي Organic reduction
• هدرجة
• عملية بسمر
• Bioremediation
• دورة كلڤين
• دورة حمض الستريك
• خلية كهروكيميائية Electrochemical cell
• كيمياء كهربائية

• Electrochemical series
• خلية جلفانية
• Membrane potential
• Oxidative addition and reductive elimination
• عامل اختزال Reducing agent
• Thermic reaction
• أكسدة جزئية
• Reduction potential

 المصادر

• Schüring, J., Schulz, H. D., Fischer, W. R., Böttcher, J., Duijnisveld, W. H. (editors)(1999). Redox: Fundamentals, Processes and Applications, Springer-Verlag, Heidelberg, 246 pp., ISBN 978-3-540-66528-1 (pdf 3,6 MB)

 وصلات خارجية

• Video - Synthesis of Copper(II) Acetate 20 Feb. 2009
• UC Berkeley video lecture on redox reactions
• Redox reactions calculator
• Redox reactions at Chemguide
• Online redox reaction equation balancer, balances equations of any half-cell and full reactions