نبذة تعريفية عن تفاعلات “الأكسدة والاختزال”

2011 تجارب علمية داخل المادة

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

تفاعلات الأكسدة تفاعلات الاختزال الكيمياء

عندما تستنشق الهواء إلى داخل رئتيك فإنك تثير تفاعلاً للتأكسد والاختزال. يُستخدم الأكسجين الذي تستنشقه في عملية التنفس التي تعدّ بمنزلة التفاعل المولّد للطاقة اللازمة لإبقائك حيّاً.

تفاعلات الأكسدة والاختزال (الأخسدة) (Redox reactions) هي نوع من التفاعل الكيميائي. وكلمة Redox وهي اختصار للكلمتين reduction (اختزال) و oxidation (أكسدة أو تأكسد).

في الحقيقة إن الكثير من تفاعلات الأكسدة والاختزال مألوفة جداً، مثل الطريقة التي يتحوّل فيها لبّ التفاحة إلى اللون البني لدى ملامسة الهواء، ومثل الاحتراق والتنفس (استخدام الأكسجين لتوليد الطاقة اللازمة لعملية الحياة).

 

ومثل البناء الضوئي (الطريقة التي يصنع فيها النبات غذاءه من الماء وثاني أكسيد الكربون باستخدام الطاقة المنبعثة من ضوء الشمس).

تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال على مرحلتين: تسمى المرحلة التي يتم فيها كسب الأكسجين "الأكسدة". وتسمى المرحلة التي يُفقد فيها الأكسجين "الاختزال"، وهناك طريقة أخرى لدراسة تفاعلات الأكسدة والاختزال وذلك بمعرفة المكان الذي يتم فيه كسب الإلكترونات أو فقدانها.

وبما أن الأكسجين يحصل على الإلكترونات بكل سهولة، فإن المادة التي تأكسدت تفقد الإلكترونات. ونقول عن الأكسجين بعد كسبه للإلكترونات إنه أصبح مختزلاً.

 

ولعل الحروف التالية ستسهل من حفظ خطوات هذه العملية (OIL RIG) والتي تقوم مقام المصطلحات التالية: Oxidation Is Loss = OIL (الأكسدة هي فقدان "الإلكترونات" )؛ Reduction Is Gain = RIG (الاختزال هو اكتساب "الإلكترونات").

يتحوّل لون شرائح التفاح والأفوكادو إلى البني لدى تعرضها للهواء لأن الأكسجين الموجود في الهواء يتحد مع مادة في الفاكهة لإنتاج أكسيد بني.

والاحتراق هو وصف للتفاعل الذي تتحد فيه مادة ما مع الأكسجين لتكوين الأكسيد وإطلاق الحرارة في آن معاً. يحتوي معظم الوقود (كالخشب والبنزين) على مركّبات من الكربون والهيدروجين.

 

وعند احتراق الوقود، يتأكسد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون، بينما يتأكسد الهيدروجين إلى ماء. ويكسب الأكسجين الإلكترونات، وبالتالي يصبح مختزلاً.

إن عملية التنفس هي شكل بطيء لعملية الاحتراق، حيث تتأكسد ذرّات الكربون والهيدروجين الموجودة في الغلوكوز لتكوّن ثاني أكسيد الكربون والماء (مع ما يرافق العملية من إطلاق أو تحرير للطاقة التي تشكل الهدف الرئيس من التفاعل).

أما البناء الضوئي فهو عكس التنفس لأن ثاني أكسيد الكربون والماء يتم اختزالهما إلى غلوكوز بالإضافة إلى تأكسد الليل من الأكسجين (ما يجعله يفق الإلكترونات).

 

وفي عملية البناء الضوئي ينتقل الماء إلى النبات من الجذور إلى الأوراق. توجد في أوراق النبات مادة كيميائية تدعى الكلوروفيل (اليخضور)، وهي المادة التي تُكسب الأوراق اللون الأخضر.

ويستخدم الكلوروفيل (اليخضور) طاقة ضوء الشمس من أجل فصل جزيئات الماء إلى مكوناتها من الأكسجين والهيدروجين، وتتفاعل بعد ذلك ذرّات الهيدروجين والأكسجين مع ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الغلوكوز والأكسجين.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]