نبذة تعريفية عن عمليتي “الأكسدة والاختزال” الكيميائيتين

2000 موسوعة الكويت العلمية للأطفال الجزء الثالث

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الأكسدة والاختزال الكيمياء

الأكسدة والاختزال عمليتان كيميائيتان، كل منهما هي عكس الأخرى، وكثيرا ما تحدثان معا في تفاعل واحد، كالبيع والشراء، والأخذ والعطاء.

وقد كان التعريف الأقدم للأكسدة هو اتحاد عنصر أو مركب بالأكسيجين، كما يحدث مثلا عند احتراق الفحم النقي (الكربون) احتراقا كاملا ليتحد مع الأكسيجين مكونا غاز ثاني أكسيد الكربون.

وكذلك صدأ الحديد هو عملية أكسدة، يتحول فيها الحديد إلى أكسيد الحديد المائي، بتفاعله مع أكسيجين الهواء في وجود الماء.

 

واحتراق سكر الجلوكوز في جسم الكائن الحي ليمده بالطاقة في عملية التنفس هو أيضا عملية تأكسد.

وفي هذه الأمثلة الثلاثة يكتسب كل من الكربون والحديد والجلوكوز أكسيجينا. وفي مقابل هذا يعرف الاختزال بأنه فقد الأكسيجين.

فنحن إذا سخنا أكسيد النيكل في وجود الفحم، فقد الأكسيد ما فيه من أكسيجين وتحول إلى فلز النيكل، وهنا نقول إن أكسيد النيكل قد اختزل متحولا إلى نيكل.

 

ثم عرفت الأكسدة بعد ذلك أيضا بأنها فقد الهيدروجين. ومثال على ذلك إمرار غاز النشادر (الأمونيا، وهو مركب من نيتروجين وهيدروجين) على حديد ساخن، فإنه يفقد الهيدروجين ويبقى منه غاز النيتروجين.

وفي مقابل ذلك يمكن تعريف الاختزال بأنه اكتساب للهيدروجين، كما يحدث عندما يكتسب غاز الميثان هيدروجينا إضافيا متحولا إلى غاز الإيثان.

ولكن عندما ازداد فهم الكيميائيين للتغيرات التي تحدث في الذرات في أثناء التفاعلات الكيميائية، قدموا تعريفا جديدا لعمليتي الأكسدة والاختزال. فهم يقولون الآن إن الأكسدة هي فقد «إلكترونات» أما الاختزال فهو اكتساب «إلكترونات».

 

والإلكترونات هي جسيمات دقيقة من مكونات الذرة، وهي ذات شحنة كهربائية سالبة. وهكذا إذا فقدت ذرة أو مجموعة ذرية إلكترونات سالبة تأكسدت وأصبحت «أيونات» موجبة الشحنة.

أما إذا اكتسبت ذرة أو مجموعة ذرية إلكترونات سالبة، اختزلت وأصبحت «أيونات» سالبة الشحنة.

ولننظر الآن إلى التفاعل البسيط التالي:

 

إننا نستطيع فهمه في ضوء التعريف الحديث بالأكسدة و الاختزال بأن نقسمه إلى خطوتين: الخطوة الأولى هي فقد ذرة الصوديوم لإلكترون، متحولة إلى أيون صوديون موجب، و هذه عملية أكسدة:

أما الخطوة الثانية فهي اكتساب ذرة الكلور لذلك الإلكترون الذي فقده الصوديوم، فتصبح أيونا سالبا، وهي عملية اختزال:

واتحاد أيوني الصوديوم والكلور هو الذي ينتج عنه جزيء كلوريد الصوديوم المتعادل.

 

وعند إمرار تيار كهربائي في محلول به أيونات موجبة و أخرى سالبة، تنتقل الأيونات السالبة إلى القطب الكهبائي الموجب (الذي يسمى «المصعد») وتفقد عنده ما بها من إلكترونات زائدة وتتحول إلى ذرات متعادلة وترسب على المصعد، وهذا يعتبر أكسدة.

أما الأيونات الموجبة فإنها تنتقل إلى القطب السالب (الذي يسمى «المهبط») وتكتسب عنده ما ينقصها من إلكترونات فتتحول إلى ذرات متعادلة وترسب على المهبط، وهذا يعتبر اختزالا.

 

وهذه العملية تسمى «التحليل الكهربائي»، وتسخدم في استخلاص المعادن من محاليل أملاحها، وترسيبها فوق الأسطح المعدنية لطلائها بطبقة رقيقة من معدن ممتاز، كالفضة مثلا.

وهكذا نستطيع أن نختصر فنقول إن الأكسدة هي عملية اكتساب أكسيجين، أو فقد هيدروجين، أو فقد إلكترونات. أما الاختزال فهو – على عكس ذلك – عملية فقد أكسيجين، أو اكتساب هيدروجين، أو اكتساب إلكترونات.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]