מחמצן ומחזר


חמצון-חיזור---מחמצן-ומחזר

מחמצן ומחזר

בשיעור הקודם למדנו לחשב ולקבוע דרגות חמצון ליסודות שונים בהרכבים כימיים שונים כגון יסודות, מולקולות, יונים חד-אטומיים ורב-אטומיים.

ציינו גם שהתהליך נקרא תהליך חמצון-חיזור אם בתהליך ישנם מעברי אלקטרונים כלומר אם ישנם בתהליך מרכיבים שעוברים שינויים בדרגות החמצון שלהם.

ראשית, נכיר את משמעות המושגים חמצון וחיזור.

תהליך חמצון הוא תהליך שבו אטום עולה בדרגת החמצון שלו.
מצב זה קורה כשהאטום מוסר אלקטרונים כלומר מאבד מטען שלילי (אלקטרונים) והופך לחיובי יותר. בסיכומו של דבר הוא עולה בדרגת החמצון שלו.
לדוגמה בתהליך הנתון:

Cr3+(aq) → Cr6+(aq) + 3e 

דרגת החמצון של הכרום (Cr) עלתה מ-3+ ל-6+.
ולכן על-פי ההגדרה הכרום עבר תהליך חמצון.
לתהליך שניסחנו קוראים חצי תגובת חמצון. זו רק חצי מהתגובה כי ישנו גם חצי שני שנקרא תהליך חיזור.

שימו לב ! בניסוח חצי התגובה האלקטרונים מופיעים בתהליך. כיוון שמדובר בתהליך חמצון שבו נמסרו אלקטרונים, האלקטרונים נרשמים בתוצרים.

איך נדע מה מספר האלקטרונים שיש לרשום?

ישנן שתי דרכים לענות על שאלה זו:

  • בודקים את ההפרש בדרגות החמצון של היסוד שעבר את השינוי בדרגת החמצון (תמיד נחשב את "הערך הגדול פחות הערך הקטן"). במקרה זה (+6) – (+3) = 3.. אחר-כך יש לכפול את התוצאה במספר האטומים/יונים שעברו את השינוי. במקרה זה רק יון אחד עבר שינוי ולכן מספר האלקטרונים שיירשם בתהליך הוא 3e .
  • אפשרות נוספת היא לבדוק את המטען החשמלי בשני צדי המשוואה המנוסחת:

    Cr3+(aq) → Cr6+(aq)

    כשבודקים את המטען החשמלי בשני צדי התהליך הנתון רואים שבצד שמאל הוא 3+ ובצד ימין הוא 6+. התהליך יהיה מאוזן רק כאשר ימולאו כל התנאים הבאים:

    1. המרכיבים השונים (היסודות) משני צדי התהליך יהיו מאוזנים.
    2. מספר האלקטרונים הנמסרים יהיה שווה למספר האלקטרונים שמתקבלים (נכון רק לתגובות חמצון-חיזור).
    3. המטען החשמלי משני צדי התהליך יהיה מאוזן.

    איזון תהליכים למדנו בשיעור של איזון תהליכים כימיים.
    בהמשך הפרק נלמד את נושא האלקטרונים.
    כעת נראה דוגמה המתייחסת למטען החשמלי.
    נבחן את המטען החשמלי במצב הנתון:

    Cr3+(aq) → Cr6+(aq)

    המטען החשמלי בשני צדי התהליך אינו שווה.
    בצד השמאלי המטען הוא 3+ ואילו בצד הימני המטען הוא 6+ (ביון חד-אטומי מטען היון הוא גם דרגת החמצון שלו). כאשר נוסיף 3 אלקטרונים בצד הימני של התהליך, נקבל שמטען היון הוא 6+ ועוד 3 אלקטרונים שמטענו של כל אחד מהם הוא 1-, כלומר, מטענם הכולל של האלקטרונים שהוספנו לתהליך הוא 3-, וביחד:  (+6) + (-3) = (+3).
    המטען הכולל בצד שמאל של התהליך שווה למטען הכולל בצד ימין.

    Cr3+(aq) → Cr6+(aq) + 3e 

נחזור להתייחס לחצאי התגובות ובהמשך השיעור נתייחס שוב למטען.

נציין שוב שרישום של חצי תגובה הוא ניסוח של תהליך החמצון או תהליך החיזור. בחצי התגובה נראה את האלקטרונים כחלק מהתהליך. שימו לב שהמטען החשמלי הכולל בשני  צדי התהליך חייב להיות שווה כלל זה נכון לכל תהליך כימי.
בחלק הראשון של השיעור תיארנו חצי תגובה/תהליך חמצון. נזכיר שוב שתהליך חמצון הוא תהליך שבו נמסרים אלקטרונים. זהו תהליך שבו עולה דרגת החמצון של המרכיב המשתתף בתהליך החמצון.

להלן נתייחס לחצי השני של חצי התגובה כלומר לתהליך החיזור.

תהליך חיזור הוא תהליך שבו מתקבלים אלקטרונים. זהו תהליך שבו חלה ירידה בדרגת החמצון של המרכיב שמשתתף בתהליך החיזור.

נתבונן בדוגמה:

המשך התוכן בעמוד זה למנויים בלבד

אם הינך מנוי/ה אנא הכנס שם משתמש וסיסמא!

לרכישת מנוי לחץ כאן