2.17 : تفاعلات اأكسدة-اختزال

تعمل تفاعلات الأكسدة و الإختزال على تغيير حالات أكسدة الذرات عن طريق نقل الإلكترونات من ذرة واحدة ، عامل الاختزال ، إلى ذرة أخرى تستقبل الإلكترون ، العامل المؤكسد. هنا ، الذرة التي تتبرع بالإلكترونات تتأكسد _ فهي تفقد الإلكترونات _ و الذرة التي تقبل الإلكترونات تُختزل _ يكون لها شحنة موجبة أقل لأنها تكتسب الإلكترونات. تعتمد حركة الطاقة في تفاعلات الأكسدة والاختزال على قدرة الذرات على جذب إلكترونات الرابطة _ و على سالبيتهاالكهربية. إذا كان العامل المؤكسِد أكثر كهرسلبية من العامل المختِزل ، عندها يتم إطلاق الطاقة. ومع ذلك ، إذا كان العامل المؤكسد أقل كهرسلبية من العامل المختزل ، فإن مدخلات الطاقة مطلوبة.

عوامل الإختزال تتأكسد

هل الأكسدة خسارة أو اكتساب للإلكترونات؟ يمكن أن تكون المصطلحات محيرة. يشيع استخدام اختصار OIL RIG للتذكر. إنها تعني الأكسدة هي الخسارة؛ الاختزال هو الربح. لذلك ، إذا تأكسدت الذرة ، فإنها تفقد الإلكترونات. كعامل مختِزل ، تنقل الذرة المؤكسَدة الإلكترونات إلى ذرة أخرى ، مما يؤدي إلى اختزالها. مع وضع OIL RIG في الاعتبار ، يمكن الإجابة على معظم الأسئلة المتعلقة بأعضاء تفاعل الأكسدة والاختزال.

الكهرسلبية و الطاقة

تفاعلات الأكسدة والاختزال إما تنتج أو تتطلب الطاقة. إذا فقدت الذرة إلكتروناً إلى ذرة أكثر كهرسلبية ، فهذا تفاعل مفضل من ناحية الطاقة ، ويتم إطلاق الطاقة. هذا في الواقع منطقي للغاية _ مشابه لرجل قوي يربح شد الحبل مع رجل أضعف _ لأن ذرة أكثر كهربية لديها قدرة أكبر على سحب الإلكترونات إلى نفسها. مثال حيوي على هذا النوع من التفاعل هو التنفس الخلوي ، حيث يتم إطلاق الطاقة واستخدامها لإنشاء أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، وهو شكل من أشكال الطاقة التي يمكن للخلايا استخدامها بسهولة.

تتطلب تفاعلات الأكسدة والاختزال الأخرى طاقة بدلاً من إطلاقها. إذا انتقل الإلكترون من ذرة أكثر كهرسلبية إلى ذرة أقل كهرسلبية ، فيجب استخدام الطاقة. هذا مثل رجل أضعف يفوز في شد الحبل مع رجل أقوى _ يتطلب طاقة من مصدر خارجي. و من الأمثلة البيولوجية على ذلك التمثيل الضوئي ، حيث يتم نقل الإلكترونات من الماء إلى ثاني أكسيد الكربون بمساعدة الطاقة في شكل ضوء.

نقل غير كامل للإلكترونات

يمكن أن يحدث تفاعل الأكسدة والاختزال ليس فقط عند نقل الإلكترون ، و لكن أيضا عندما يكون هناك تغيير في مشاركة الإلكترون في الروابط التساهمية! على سبيل المثال ، عندما يتفاعل الميثان و الأكسجين ، ينتجان ثاني أكسيد الكربون والماء. في هذه الحالة ، يتأكسد الكربون الموجود في الميثان. و ذلك لأن الإلكترونات في الميثان يتم تقاسمها بالتساوي بين الكربون و الهيدروجين ، في حين أن الكربون الموجود في ثاني أكسيد الكربون موجب جزئياً لأن الأكسجين يجذب الإلكترونات أكثر مما يفعل الكربون.