العلومالكيمياءالكيمياء التحليلية

موازنة معادلات التأكسد والاختزال

تمت تحريره بواسطة: - اخر تحديث : ١٣:٥٣:٤٢ ، ١٤ أبريل ٢٠٢٢ - مشاهدات : ٤٣٣

اقرأ في هذا المقال

التأكسد هو عملية فقد الإلكترونات وزيادة في رقم التأكسد، والاختزال هي عملية كسب الإلكترونات ونقصان في عدد التأكسد، وهناك مصطلح يسمى العامل المؤكسد هي المادة التي يحصل لها اختزال؛ أي إنها تكسب الإلكترونات وتسبب تأكسد غيرها، بينما العامل المختزل هو المادة التي يحصل لها تأكسد أي إنها تفقد الإلكترونات وتسبب اختزال غيرها.

شروط موازنة المعادلات

للحصول على معادلة كيميائية موزونة لا بُد من توفر شرطين هما:

  • قانون حفظ المادة: أي أن يكون عدد الذرات وأنواعها في المواد المتفاعلة مساوٍ لعدد الذرات وأنواعها في المواد الناتجة.
  • قانون حفظ الشحنة: أي أن يكون المجموع الجبري للشحنات الكهربائية في المواد المتفاعلة مساوٍ للمجموع الجبري للشحنات الكهربائية في المواد الناتجة.

خطوات موازنة المعادلات

  •  نقسم معادلة التأكسد والاختزال إلى قسمين: معادلة تأكسد، ومعادلة اختزال.
  • نوازن عدد ذرات الأكسجين عن طريق إضافة H_{2}O إلى الطرف الذي يوجد به نقص أوكسجين.
  •  نوازن عدد ذرات الهيدروجين عن طريق إضافة H^{+} بدل كل ذرة هيدروجين في الطرف الذي حصل له نقص هيدروجين.
  •  موازنة الشحنة بإضافة الإلكترونات إلى الجهة الأكثر موجبية.
  •  موازنة عدد الإلكترونات بحيث يُصبح عدد الإلكترونات متساوي في كل نصف.
  •  نجمع النصفين جمعاً جبرياً وبهذا نحصل على المعادلة الكلية الموزونة.

القواعد العامة لحساب عدد التأكسد

  • عدد تأكسد أي عنصر منفرد (حُر) أو متحد مع نفسه يساوي صفر، مثل: S_{8}، P_{4}، O_{3}، O_{2}، Al، Ba، Mg، Ca.
  • عدد تأكسد أي أيون منفرد يساوي عدد الشحنة التي يحملها مقداراً وإشارة، مثل:Al^{+3}، F^{-}، Ba^{+2}، Mg^{+2}، Ca^{+2}.
  • الأكسجين له الحالات التالية: الأكسجين يساوي صفر إذا أتحد مع نفسه (O=صفر)، مثل:(O_{2}، O_{3})، الأكسجين يساوي (-2) في معظم مركباته، (O=-2)، مثل:H_{2}O، BaO، MgO، CaO، Li_{2}O.
  • الهيدروجين له الحالات التالية: الهيدروجين يساوي صفراً مثل: H_{2}، الهيدروجين يساوي (+1) في معظم مركباته، مثل: HNO_{3}، HCLO_{4}، H_{2}SO_{4}، H_{2}O_{2}، HCL، الهيدروجين يساوي (-1) إذا أتحد مع عنصر فلزي ويسمى الهيدريد، مثل: AlH_{3}، BaH_{2}، MgH_{2}.
  • عدد تأكسد الأيون المكون من أكثر من ذرة يكون مجموعه يساوي شحنة الأيون مقداراً وإشارة ً مثل: SO_{4}^{-2}، MnO_{4}^{-}، CrO_{7}^{-2}.
  • مجموع أعداد التأكسد للذرات في المركب المتعادل (الذي لايحمل شحنة) يساوي صفراً، مثل: HNO_{3}، HNO_{2}، H_{2}SO_{4}.
  • عدد تأكسد الهالوجينات (Br، I، Cl) تساوي (-1) إذا أتحدت مع عناصر فلزية أو كونت مركبات أيونية.

مسائل حسابية على الموازنة

تتم موازنة المعادلات في الوسط الحمضي والوسط القاعدي حسب الأمثلة التالية:

مثال: وازن المعادلة التالية بطريقة (الأيون -إلكترون) في الوسط الحمضي،

MnO_{4}^{-} +C_{2}O_{4}^{-2} ightarrow Mn^{+2} +CO_{2}؟

الحل: نقوم بترتيب الخطوات التي ذكرناها خطوة بخطوة كالتالي:

الخطوة الأولى نحدد معادلة التأكسد ومعادلة الاختزال.

MnO_{4}^{-} ightarrow Mn^{+2}.

C_{2}O_{4}^{-2} ightarrow CO_{2}.

بعد تحديد الأنصاف نوازن الذرات الأكسجين والهيدروجين.

MnO_{4}^{-} ightarrow Mn^{+2}، وزن الذرات.

MnO_{4}^{-} ightarrow Mn^{+2} +4H_{2}O، وزن ذرات الأكسجين.

8H^{+} +MnO_{4}^{-} ightarrow Mn^{+2} +4H_{2}O، وزن ذرات الهيدروجين.

وتسمى نصف معادلة اختزال، إذن MnO_{4}^{-} عامل مؤكسد.

الطرف الثاني من المعادلة  C_{2}O_{4}^{-2} ightarrow CO_{2} نوازن عدد الذرات فتصبح:

C_{2}O_{4}^{-2} ightarrow 2CO_{2}.

C_{2}O_{4}^{-2}ightarrow 2CO_{2} +2e^{-} موازنة الإلكترونات وتسمى نصف معادلة تأكسد، إذن C_{2}O_{4}^{-2} عامل مختزل.

وبالجمع الجبري بين المعادلتين نحصل على نتيجة الموازنة تكون:

16H^{+} +2MnO_{4}^{-}+5C_{2}O_{4^{-2}} ightarrow 2Mn^{+2} +8H_{2}O +10CO_{2}.

مثال 2: وازن المعادلة التالية بطريقة نصف التفاعل في الوسط القاعدي:

MnO_{4}^{-}+ClO_{2}^{-} ightarrow MnO_{2} +CLO_{4}^{-}؟

الحل: نوازن المعادلة في الوسط الحمضي أولاً فنحصل على المعادلة التالية:

4H^{+}+4MnO_{4}^{-}+3ClO_{2}^{-} ightarrow 4MnO_{2}+3ClO_{4^{-}}+2H_{2}O.

أما لوزنها في الوسط القاعدي OH^{-}، نضيف OH^{-}4 إلى كل طرف وذلك حسب عدد H^{+}، وبالتالي تصبح المعادلة كالتالي:

2H_{2}O + 4MnO_{4}^{-} +3ClO_{4}^{-} +4OH^{-}.

المصدر: كتاب المختصر في حل مسائل الكيمياء التحليلية أ. د منذر سليم عبد اللطيف، 2019م الكيمياء التحليلي، التحليل الطيفي، الجزء الأول ، أ-كريش كوف كتاب أسس الكيمياء التحليلية، دوغلاس أ.سكوج، 1986م كتاب الكيمياء التحليلية العملي، جون إج كندي، 2019م

شارك المقالة:

وسوم: القواعد العامة لحساب عدد التأكسدخطوات موازنة المعادلاتشروط موازنة المعادلاتمسائل حسابية على الموازنة

مقالات مختارة

هل تعلم

أكثر المقالات مشاهدةً