الأكسدة مقابل الاختزال: الفرق والمقارنة

تعتبر الأكسدة والاختزال تفاعلات كيميائية مهمة جدًا تحدث في محيطنا طوال الوقت. عندما يفقد المركب التساهمي الإلكترونيات ، فإنه يصبح أكثر إيجابية الشحنة ، وتسمى العملية الأكسدة. الاختزال هو عكس الأكسدة ، حيث أنه أثناء العملية ، يكتسب المركب الإلكترونيات ويصبح أكثر سالبة الشحنة. يُعرف الاختزال والأكسدة بشكل أكثر شيوعًا باسم تفاعلات الأكسدة والاختزال ، حيث يحدث انتقال الإلكترونات بين الأنواع الكيميائية (خسارة واحدة وكسب واحد).

الوجبات السريعة الرئيسية

1. تتضمن الأكسدة فقدان الإلكترونات أو زيادة حالة الأكسدة ، بينما يتضمن الاختزال اكتساب الإلكترونات أو انخفاض في حالة الأكسدة.
2. تقبل العوامل المؤكسدة الإلكترونات وتصبح مختزلة ، في حين أن عوامل الاختزال تتبرع بالإلكترونات وتصبح مؤكسدة.
3. تتزامن تفاعلات الأكسدة والاختزال دائمًا ، مما يؤدي إلى تفاعلات الأكسدة والاختزال.

الأكسدة مقابل الاختزال

الأكسدة هي التفاعل الكيميائي الذي يحدث عندما يصبح جزيء أو ذرة أكثر إيجابية عندما تفقد إلكترونات مفردة أو متعددة. الاختزال هو تفاعل كيميائي يحدث عندما تفقد ذرة أو جزيء الإلكترونات ، مما يؤدي إلى أن تصبح سالبة الشحنة.

الأكسدة هي تفاعل كيميائي حيث تفقد ذرة أو جزيء من نوع كيميائي إلكترونات (واحد أو أكثر) وتصبح أكثر إيجابية. يزيد هذا التفاعل الكيميائي من حالة الأكسدة وعدد الأكسدة للأنواع الكيميائية التي تخضع للأكسدة. لا يشارك الأكسجين دائمًا في عملية الأكسدة ، ولكن في بعض الأحيان يمكن أن يتسبب في فقدان الأنواع للإلكترونات. 

الاختزال هو تفاعل كيميائي حيث تكتسب ذرة أو جزيء من نوع كيميائي إلكترونات (واحد أو أكثر) وتصبح أكثر سالبة الشحنة. يقلل هذا التفاعل الكيميائي من حالة الأكسدة وعدد الأكسدة للأنواع الكيميائية التي تخضع للاختزال. يخضع عامل مؤكسد للاختزال لأنه يؤكسد أنواعًا كيميائية أخرى تشارك في التفاعل ويقلل من نفسه. 

جدول المقارنة

معلمات المقارنة	أكسدة	تخفيض
تعريف	تشير الأكسدة إلى اكتساب الأكسجين أو فقدان الهيدروجين من المركب.	يشير الاختزال إلى اكتساب الهيدروجين أو فقدان الأكسجين من المركب.
الإلكترونات	في الأكسدة ، يطلق المركب التساهمي الإلكترونات إلى المحيط.	في الاختزال ، يكتسب المركب التساهمي الإلكترونات من المحيط.
وسيط عقاري	العوامل المؤكسدة الشائعة هي بيروكسيد الهيدروجين والأوزون.	عوامل الاختزال الشائعة هي المركبات التي تحتوي على معادن مثل البوتاسيوم والباريوم والكالسيوم وما إلى ذلك و H- أيون.
تهمة	في الأكسدة تزداد الشحنة الموجبة لأنها تفقد الإلكترونات.	في الاختزال ، تزداد الشحنة السالبة لأنها تكتسب الإلكترونات.
عدد التأكسد	تؤدي الأكسدة إلى زيادة عدد الأكسدة.	يؤدي التخفيض إلى انخفاض في عدد الأكسدة.

ما هي الأكسدة؟

 لقد تغير تعريف الأكسدة بمرور الوقت ، والأحدث ، بكلمات بسيطة ، يحدد عملية يفقد فيها النوع الكيميائي الإلكترونات ويصبح أكثر إيجابية. أن تصبح أكثر إيجابية لا يعني بالضرورة وجود شحنة موجبة. على سبيل المثال ، إذا مر أيون X4- بعملية الأكسدة وفقد إلكترونين ، فإنه يصبح X2-. هذا يعني أنها تصبح أكثر إيجابية حيث (-2) حالة الأكسدة أكثر من (-4) ، لكنها لا تحمل شحنة موجبة. 

إذا رجعنا إلى تاريخ التفاعلات الكيميائية ، فإن غاز الأكسجين (O₂) أحد أقدم العوامل المؤكسدة المعروفة. نظرًا لأن إضافة O2 في تفاعل كيميائي أدى إلى فقدان الإلكترونات من أنواع كيميائية أخرى ، فقد تم تعريف الأكسدة على أنها عملية يكون فيها وجود O2 أمرًا بالغ الأهمية. أصبح هذا التعريف أكثر انتشارًا عندما تم دمج الحديد مع الماء لتكوين أكسيد الحديد / الصدأ. 

لكن أكسدة الأنواع الكيميائية يمكن أو لا تحتوي بالضرورة على غاز الأكسجين. على سبيل المثال ، عندما يتشكل الإيثانول من مادة إيثانول ، فإنه يفقد ذرة الهيدروجين ، والتي لا تزال تعتبر أكسدة. لذلك ، فإن وجود غاز أكسجين معين غير مطلوب للأكسدة. طالما تفقد الأنواع الكيميائية الإلكترونات وتزداد حالة الأكسدة ، تحدث الأكسدة. 

مثال على تفاعل الأكسدة: 2 KI + H2O2 → I2 + 2 KOH (أكسدة اليوديد). هنا يتغير عدد أكسدة اليوديد من (-1) إلى (0).

ما هو التخفيض؟

الاختزال هو رد الفعل المعاكس للأكسدة. هذا لأن الإلكترونات المفقودة من نوع كيميائي يتم الحصول عليها من قبل نوع آخر ، والذي يمر عبر الاختزال. أثناء الاختزال ، تكتسب ذرة أو جزيء إلكترونًا واحدًا أو أكثر ، وتصبح أكثر سالبة الشحنة. عندما يمر أحد الأنواع باختزال ، تنخفض حالة أكسدة هذا المركب. 

مرة أخرى ، قد يكون لدينا ارتباك في أن مركبًا كيميائيًا أو أيونًا سيكون له شحنة سالبة بعد الاختزال. على سبيل المثال ، إذا كان أيون X⁴⁺ يمر بعملية الاختزال ويكتسب إلكترونين ، يصبح X2 +. هذا يعني أنها تصبح أكثر سالبة لأن حالة الأكسدة (+2) أقل من (+4) ، لكنها لا تحمل شحنة سالبة. لذا ، فإن عملية الاختزال لا تعني بالضرورة شحنة سالبة. يشير الاختزال إلى اكتساب الإلكترونات ، والعامل المختزل مسؤول عن نقل الإلكترون إلى نوع ما. 

ضع في اعتبارك مثالًا ، ZnO + C → Zn + CO (اختزال أكسيد الزنك). هنا ، يتغير عدد أكسدة الزنك من (+2) إلى (0). هذا يعني أنها اكتسبت من الإلكترون وتم تخفيضها. 

الاختلافات الرئيسية بين الأكسدة والاختزال

1. تشير الأكسدة إلى اكتساب الأكسجين أو فقدان الهيدروجين من مركب ، بينما يشير الاختزال إلى اكتساب الهيدروجين أو فقدان الأكسجين من المركب. 
2. في الأكسدة، يطلق المركب التساهمي إلكترونات إلى البيئة المحيطة، بينما في الاختزال، يكتسب المركب التساهمي إلكترونات من البيئة المحيطة.
3. عوامل الأكسدة الشائعة هي بيروكسيد الهيدروجين والأوزون، في حين أن عوامل الاختزال الشائعة هي مركبات تحتوي على معادن مثل البوتاسيوم والباريوم والكالسيوم وما إلى ذلك وH^- أيون.
4. في الأكسدة ، تزداد الشحنة الموجبة لأنها تفقد الإلكترونات ، بينما في الاختزال ، تزداد الشحنة السالبة مع اكتسابها للإلكترونات.  
5. تؤدي الأكسدة إلى زيادة عدد الأكسدة ، بينما يؤدي الاختزال إلى انخفاض عدد الأكسدة.

مراجع حسابات

1. https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/19811963339
2. https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2015/dt/c5dt02612a