תמיכה טכנית: 054-2932368

סרגל התקדמות
0% הושלם
0/22 צעדים

موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال

موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال
التفاعلات التي تحدث فيها تغيرات في درجات التأكسد هي، كما ذكر، تفاعلات تأكسد-اختزال. يحدث في هذه التفاعلات انتقال للإلكترونات وعندما نوازنها يجب الانتباه أنه بالإضافة إلى موازنة الذرات المختلفة في التفاعل (كما فعلنا حتى الآن)، يجب أن يكون عدد الإلكترونات التي تُعطى في التفاعل متساويًا مع عدد الإلكترونات التي يتم ربحها في التفاعل.

يمكن طيعًا تحقيق التوازن بالطريقة الاعتيادية، من دون اعتبار انتقال الإلكترونات، لكن يجب التأكد من توازن انتقال الإلكترونات. توجد طبعًا استخدامات إضافية لكتابة انتقالات الإلكترونات وسنراها لاحقًا في الفصل.

يُطلب منكم ضمن البرنامج التعليمي إجراء موازنات بسيطة فقط لتفاعلات التأكسد-الاختزال. سأقدّم في هذا الدرس شروحات وأمثلة حول التفاعلات البسيطة، كما هو مطلوب في البرنامج التعليمي، وأيضًا أمثلة حول التفاعلات الأكثر تعقيدًا والتي ستساعدكم في إيجاد الحل لأسئلة أخرى في الفصل. التفاعلات المُعقدة ستكون موازنة.

عند موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال، سنستعين بأسس التأكسد-الاختزال التي تعلمناها حتى الآن. هذه هي المراحل في تفاعل التوازن:

  1. نحدد درجات التأكسد.
  2. نحدد عدد الإلكترونات المنتقلة في كل ذرة خضعت لتغيير في درجة تأكسدها. يتم التحديد لذرة واحدة فقط. سترون في الأمثلة كيفية كتابة عدد الإلكترونات المنتقلة.
  3. نضاعف بعدد الذرات المشاركة في التفاعل. عند الحاجة، نجد قاسمًا مشتركًا.
  4. نُجري المقارنة من خلال قاسمًا مشتركًا بين عدد الإلكترونات المنتقلة وعدد الإلكترونات المُستلَمة.
  5. نوازن الذرات التي خضعت للتأكسد والاختزال.
  6. نوازن باقي الذرات في التفاعل.

نعرض مجرى العمل على التفاعل التالي:

Aℓ(s) + Br2(g) → AℓBr3(s)

  1. نحدد درجات التأكسد لكل الذرات في التفاعل:
    קביעת דרגות חמצון בתהליך
  2. نحدد عدد الإلكترونات المنتقلة في كل ذرة خضعت لتغيير في درجة تأكسدها. يتم التحديد لذرة واحدة فقط.
    ترتفع درجة تأكسد كل ذرّة ألومينيوم (Aℓ) من درجة تأكسد 0 إلى درجة تأكسد 3+ اي أنها تفقد 3 إلكترونات وتخضع لعملية تأكسد.
    تخضع كل ذرّة بروم (Br) لتفاعل اختزال أي تنخفض درجة تأكسدها من 0 إلى 1- مع استلامها لإلكترون واحد.
    ولذلك في انتقال الإلكترونات:
    מעבר אלקטרונים לאטום אחד
    انتبهوا إلى ظهور علامة “/” بالقرب من عدد الإلكترونات. هذه العلامة تظهر هناك عن قصد. فهي تفصل بين عدد الإلكترونات التي استلمتها ذرة واحدة (أو منحتها) في تفاعل التأكسد (أو الاختزال)، وبين عدد الذرات التي تشترك في التفاعل.
  3. نضاعف بعدد الذرات المشاركة في التفاعل. عند الحاجة نجد قاسمًا مشتركًا.
    بسبب وجود ذرة ألومينيوم واحدة فقط في جهتَي التفاعل، نضاعفها بـ1 وهو القاسم المشترك.
    سنضاعف البروم بـ6 بسبب وجود ذرتين من البروم في الجهة اليسرى من التفاعل و3 ذرات بروم في الجهة اليمنى. القاسم المشترك لـ2 و3 هو 6.
  4. نُجري المقارنة من خلال قاسمًا مشتركًا بين عدد الإلكترونات المنتقلة وعدد الإلكترونات المُستلَمة.
    يوجد الآن في التفاعل 3 إلكترونات منحها الألومينيوم) وحصلت ذرات البروم على 6 إلكترونات. يجب التأكد في هذه المرحلة من أن يكون عدد الإلكترونات المنتقلة مساويًا لعدد الإلكترونات المُستَلَمة. يتم ذلك من خلال إيجاد قاسم مشترك. يجب دائمًا اختيار القاسم المشترك الاصغر.
    في هذه الحالة، القاسم المشترك لعدد الإلكترونات المنتقلة والمستَلَمة هو 6. لذلك نضاعف بـ2 عند انتقال إلكترونات الألومينيوم وبـ1 عند انتقال إلكترونات البروم.
    השוואת אלקטרונים נמסרים ומתקבלים
    انتبهوا إلى أن عدد الإلكترونات أصبح 6 إلكترونات منتقلة و6 مستَلَمة عند انتقال الإلكترونات. سنوازن التفاعل:
    מעבר אלקטרונים 6 אלקטרונים נמסרים ו-6 מתקבלים
    قمنا بالمقارنة بين الإلكترونات المنتقلة والإلكترونات المستَلَمة.
    كيف تساعدنا هذه المقارنة على موازنة التفاعل؟ هذه هي المرحلة التالية بالضبط. في البداية، سنفهم معنى الأرقام المكتوبة لنا الآن.
    عند النظر إلى التفاعل، يمكن رؤية الذرات المختلفة التي خضعت لتفاعل تأكسد-اختزال والتغييرات في درجة تأكسدها، بالإضافة إلى أعداد الإلكترونات التي انتقلت.
    بينما صيغة الكتابة هي (الأحرف a، b، c هي علامات عشوائية):

    ±ae / b × c

    العلامة + أو تصف استلام أو تمرير إلكترونات.
    حرف a يشير إلى عدد الإلكترونات التيأعطتها أو استلمتها ذرّة واحدة.
    حرف b يُشير إلى عدد الذرات في التفاعل (قبل الموازنة). يمكنه أن يكون أيضًا القاسم المشترك بينها.
    حرف c ينتج عن المقارنة بين عدد الإلكترونات التي مُررت والإلكترونات المُستَلَمة.
    حاصل ضرب b × c يشير إلى عدد الذرات التي خضعت للتغيير. هذا الرقم سيدخل مباشرة في موازنة التفاعل.

  5. نوازن المركبات التي خضعت للتأكسد والاختزال.
    للألومينيوم:
    موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال
    ولذلك:
    איזון-תהליכי-חמצון-חיזור-7אللبروم:
    موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال
    ولذلك:
    תהליך חמצון חיזור מאוזןتوجد الآن 2 ذرات ألومينيوم و6 ذرات بروم في كل من جهتي التفاعل.
    التفاعل.
  6. لا تنطبق المرحلة 6 في هذه الحالة بسبب عدم وجود ذرات إضافية للتوازن.

أمثلة إضافية

  • إليكم التفاعل التالي:

    Mg(s) + Cℓ2(s) → MgCℓ2(s)

    قوموا بموازنة التفاعل بحسب أسس التأكسد-الاختزال.

    1. نحدد درجات التأكسد لكل الذرات في التفاعل:
      דרגות חמצון בתהליך חמצון חיזור MgCl2
    2. نحدد عدد الإلكترونات المنتقلة في كل ذرة خضعت لتغيير في درجة تأكسدها إلى ذرة واحدة فقط.
      عندما يخضع المغنيزيوم (Mg) للتأكسد، ترتفع درجة تأكسده من 0 إلى 2+. يفقد المغنيزيوم 2 إلكترونات.
      קביעת דרגות חמצון בתהליךعندما يخضع الكلور (Cℓ) للاختزال، تنخفض درجة أكسدته من 0 إلى 1-. يحصل الكلور على إلكترون واحد.
      ولذلك:מספר אלקטרונים שעוברים בכל אחד מהשינויים לאטום אחד בלבד
    3. نضاعف بعدد الإلكترونات المشاركة في التفاعل. عند الحاجة، نجد قاسمًا مشتركًا.
      بسبب وجود ذرة مغنيزيوم واحدة فقط في جهتَي التفاعل، نضاعف هذه الذرة مرة واحدة (القاسم المشترك هو 1).
      بالنسبة للكلور، نضاعف بـ2 بسبب وجود ذرتين من الكلور في جهتي التفاعل.
      הכפלה במספר האטומים המשתתפים בתהליך
    4. نُجري المقارنة من خلال إيجاد قاسم مشترك بين عدد الإلكترونات المنتقلة وعدد الإلكترونات المُستلَمة.
      في هذا المثال، توجد حاليًا 2 إلكترونات منتقلة و2 مستَلَمة. هذا الأمر يعني أن عدد الإلكترونات المُنتقلة يساوي عدد الإلكترونات المستَلَمة. لذلك نُضاعف عدد الإلكترونات بـ1.
      מכנה משותף אלקטרונים נמסרים ומתקבלים انتبهوا أنه بعد انتقال الإلكترونات أصبح لدينا الآن 2 إلكترونات منتقلة و2 مستَلَمة. يمكن التوجه الآن لموازنة التفاعل.
      نذكركم بمعنى كل جزء في ملخص انتقال الإلكترونات:
      للمغنيزيوم:
      عدد ذرات المغنيزيوم الذي نحتاجه في الموازنة عدد الإلكترونات التي تخسرها ذرة واحدة من المغنيزيوم
      بسبب وجود ذرة مغنيزيوم واحدة في جهتي التفاعل، لا حاجة إلى إضافة معامل.
      بالنسبة للكلور:
      موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال 15
      بسبب وجود ذرتين من الكلور في جهتي التفاعل، لا حاجة إلى إضافة معامل.
    5. نوازن المركبات التي خضعت للتأكسد والاختزال.
      كما ذكرنا مسبقًا، بسبب عدم الحاجة إلى إضافة معاملات، هذا التفاعل متوازن.
      דרגות חמצון בתהליך חמצון חיזור MgCl2
    6. لا تنطبق المرحلة 6 في هذه الحالة بسبب عدم وجود ذرات إضافية للموازنة في هذا التفاعل. ملاحظة:
      يمكن تحقيق التوازن بطريقة إضافية:
      أ. كتابة أنصاف تفاعلات تأكسد-اختزال يشمل الإلكترونات.
      ب. موازنة كمية الذرات في كل نصف تفاعل وبحسب ذلك كمية الإلكترونات.
      ت. موازنة كمية الإلكترونات في أنصاف التفاعلات وبحسب ذلك في كل تفاعل.
      ث. جمع أنصاف التفاعلات وبحسب ذلك موازنة التفاعل الأصلي وفي النهاية يتبقى موازنة المعادلة الأصلية للعناصر الكيميائية التي لم تخضع للتأكسد-الاختزال.
      لن نتبع هذه الطريقة في الموقع.
  • إليكم التفاعل التالي:

    P4(s) + Cℓ2(s) → PCℓ5(s)

    قوموا بموازنة التفاعل بحسب أسس التأكسد-الاختزال.

    1. نحدد درجات التأكسد لكل الذرات في التفاعل.
      من أجل مساعدتكم في هذه الحالة، نشير إلى أن درجة تأكسد الكلور (Cℓ) في مادة PCℓ5(s) هي 1-.
      איזון משוואות חמצון חיזור PCl
    2. نحدد عدد الإلكترونات المنتقلة في كل ذرة خضعت لتغيير في درجة تأكسدها إلى ذرة واحدة فقط.
      איזון-משוואות-חמצון-חיזור-מעברי אלקטרונים سجلنا للفوسفور (P)‏ ‎-5 كل ذرة فقدت 5 إلكترونات (ارتفعت درجة التأكسد من 0 إلى 5+).
      سجلنا للكلور (Cℓ) + (أي 1+) لأن درجة تأكسده انخفضت من 0 إلى 1- أي أنه منح إلكترونًا واحدًا.
    3. نضاعف بعدد الإلكترونات المشاركة في التفاعل. عند الحاجة، نجد قاسمًا مشتركًا.
      איזון-משוואות-חמצון-חיזור-מכנה משותףضاعفنا الفوسفور (P) بـ4 لأن الجهة اليسرى تحتوي على 4 ذرات فوسفور والجهة اليمنى على واحدة. القاسم المشترك هو 4.
      ضاعفنا الكلور (Cℓ) بـ10 لأن الجهة اليسرى تحتوي على ذرتين من الكلور والجهة اليمنى على 5. القاسم المشترك هو 10.
    4. نُجري المقارنة من خلال إيجاد قاسمًا مشتركًا بين عدد الإلكترونات المنتقلة وعدد الإلكترونات المُستلَمة.
      איזון-משוואות-חמצון-חיזור-מכנה משותף מעברי אלקטרונים من أجل مقارنة عدد الإلكترونات الممنوحة والمستلَمة، يجب أن نتذكر أنه كان لدى الكلور عند الانتقال 10 (10×1) إلكترونات وكان للفوسفور 20 (5×4).
      في هذه الحالة، القاسم المشترك هو 20. لذلك يجب مضاعفة الفوسفور بـ1 والكلور بـ2.
      والآن، بعد انتقال الإلكترونات، يوجد 20 إلكترونًا منتقلاً و20 إلكترونًا مستَلَمًا.
    5. ننتقل إلى الموازنة.
      איזון-משוואות-חמצון-חיזור-איזון המשוואה أضفنا 4 قبل الفوسفور من الجهة اليمنى بسبب الحاجة إلى 4 ذرات فوسفور في كل واحد من جوانب التفاعل.
      أضفنا 10 قبل الكلور في الجهة اليسرى. الجهة اليمنى موازنة بفضل الـ4 التي أضفناها ليصبح لدينا 20 ذرة كلور.
    6. لا تنطبق المرحلة 6 في هذه الحالة بسبب عدم وجود ذرات إضافية للتوازن في هذا التفاعل.

ننتقل إلى أمثلة إضافية من دون التشديد على تسجيل حالات التراكم.

  • إليكم التفاعل التالي:

    S8 + KCℓO3 → SO + KCℓ

    قوموا بموازنة التفاعل بحسب أسس التأكسد-الاختزال.

    1. نحدد درجات التأكسد لكل الذرات في التفاعل.
      שלב 1 - דרגות חמצון
    2. نحدد عدد الإلكترونات المنتقلة في كل ذرة خضعت لتغيير في درجة تأكسدها إلى ذرة واحدة فقط.
      שלב 2 - מעברי אלקטרונים سجلنا للكبريت (S)‏ ‎-2 لأن كل ذرة خسرت 2 إلكترونات أي ارتفعت درجة التأكسد من 0 إلى 2+.
      سجلنا للكلور (Cℓ)‏ ‎+6 لأن درجة تأكسده انخفضت من 5+ إلى 1- أي أنه خسر 6 إلكترونات.
    3. نضاعف بعدد الإلكترونات المشاركة في التفاعل. عند الحاجة نجد قاسمًا مشتركًا.
      שלב 3 - אטומיםضاعفنا الكبريت (S) بـ8 لأن الجهة اليسرى تحتوي على 8 ذرات كبريت والجهة اليمنى على واحدة. القاسم المشترك هو 8.
      ضاعفنا الكلور (Cℓ) بـ1 لأن الجهة اليسرى تحتوي على ذرة كلور واحدة والجهة اليمنى تحتوي على واحدة أيضًا. القاسم المشترك هو 1.
    4. نُجري المقارنة من خلال إيجاد قاسمًا مشتركًا بين عدد الإلكترونات المنتقلة وعدد الإلكترونات المُستلَمة.
      שלב 4 - השוואת אלקטרוניםمن أجل مقارنة عدد الإلكترونات الممنوحة والمستلَمة، يجب أن نتذكر أنه كان لدى الكلور عند الانتقال 6 (6×1) إلكترونات وكان للكبريت 16 (2×8).
      في هذه الحالة، القاسم المشترك هو 48. لذلك يجب مضاعفة الكبريت بـ3 والكلور بـ8.
      والآن، بعد انتقال الإلكترونات، يوجد 48 إلكترونًا منتقلاً و48 إلكترونًا مستَلَمًا.
    5. ولذلك التوازن سيكون
      שלב 5 איזון תהליך חמצון חיזור أضفنا 3 قبل الكبريت (S8) في الجهة اليُسرى و24 في الجهة اليمنى، قبل SO2، بسبب الحاجة إلى 24 ذرة كبريت في جهتي التفاعل.
      بالنسبة للكلور، أضفنا من الجهة اليُسرى 8 قبل KCℓO3 وأيضًا في الجهة اليُمنى قبل KCℓ كي تُصبح 8 ذرات كلور في جهتي التفاعل.
    6. نوازن باقي الذرات في التفاعل.
      بقي أن نفحص إذا كان الأكسجين (O) والبوتاسيوم (K) متوازنين، وإذا لا، يجب موازنتهما بالطريقة الاعتيادية، كما تعلمنا في درس موازنة التفاعلات الكيميائية.
      يمكننا رؤية أن التفاعل موازن ولا حاجة إلى إضافة معامل.

في التفاعل التالي، سنرى حالة تخضع فيها إحدى المكوّنات (أو أكثر) لما اطلق عليه اسم “انقسام”.

في المثال التالي، يخضع الأكسجين (O) “الانقسام”. يبدو أن الأكسجين خضع لتفاعل اختزال لكن في النتيجة يظهر في اثنين من المركبات الكيميائية أي أن الاكسجين انفصل إلى مركبين في النواتج. لذلك، يجب أخذ هذا الأمر بعين الاعتبار عند الموازنة.

إليكم التفاعل التالي:

H2S(g) + O2(g) → SO2(g) + H2O(g)

قوموا بموازنة التفاعل بحسب أسس التأكسد-الاختزال.

  1. نحدد درجات التأكسد لكل الذرات في التفاعل.
    דרגות חמצון בתהליך
  2. نحدد عدد الإلكترونات المنتقلة في كل ذرة خضعت لتغيير في درجة تأكسدها إلى ذرة واحدة فقط.
    انتبهوا إلى أن درجة تأكسد ذرة الكبريت (S) قد ارتفعت من 2- إلى 4+ في المثال المُقترح. ذرة الكبريت تخضع لتفاعل تأكسد وتخسر 6 إلكترونات ولذلك نُشير إلى انتقال إلكتروناتها بعلامة “-“.
    يتواجد الأكسجين في مادتين مختلفتين أي في كل من SO2 و H2O أيضًا. تبلغ درجة تأكسد كلاهما 2-. لن نُصادف تفاعلات فيها ثلاث تغييرات في درجات التأكسد.
    انخفضت درجة تأكسد ذرة الأكسجين (O) من 0 إلى 2-. لقد مر باختزال أي ربح 2 إلكترونات ولذلك نُشير إلى انتقال الإلكترونات بـ 2+. מספר אלקטרונים עוברים בכל אחד מהשינויים לאטום אחד
  3. نضاعف بعدد الإلكترونات المشاركة في التفاعل. عند الحاجة نجد قاسمًا مشتركًا.
    انتبهوا إلى وجود ذرة كبريت واحدة في جهتي التفاعل ولذلك سنضاعفها بواحد على الشكل التالي:
    מספר אטומי גופרית המשתתפים בתהליךننتقل إلى الأكسجين. من الجهة اليسرى للتفاعل توجد ذرتين من الأكسجين. من الجهة اليمنى للتفاعل ينقسم الأكسجين إلى منطقتين. في حالة انفصال إحدى الذرات في النواتج، نُشير إليها كما لو كانت ذرة واحدة. لذلك نضاعفها بـ2، وهو القاسم المشترك بين 2 و1 على الشكل التالي:
    يجب أن نوازن الآن الإلكترونات الممنوحة مع الإلكترونات المُستلمَة.
  4. نُجري المقارنة من خلال إيجاد قاسمًا مشتركًا بين عدد الإلكترونات المنتقلة وعدد الإلكترونات المُستلَمة.
    نختار القاسم المشترك الاصغر المتاح اختياره. في هذه الحالة، القاسم المشترك لـ4 و6 هو 12.
    لذلك سنضاعف عدد الإلكترونات عند انتقال الإلكترونات في الأكسجين بـ3 ونضاعف عدد الإلكترونات عند انتقال الإلكترونات في الكبريت بـ2 على النحو التالي:
    השוואה (על ידי מכנה משותף) בין מספר האלקטרונים הנמסרים למתקבלים חמצן כפןל 3 גופרית כפול 2انتبهوا الآن إلى انتقال 12 إلكترونًا في التفاعلين، تفاعل تأكسد وتفاعل الاختزال: מעבר של 12 אלקטרונים בתהליך החיזור וגם בתהליך החמצון
  5. نوازن الذرات التي خضعت للتأكسد والاختزال.
    كيف نعرف ما هي الذرة التي نبدأ بموازنتها؟ هل من الكبريت (S) أو من الأكسجين (O)؟ لم يكن هذا مهمًا حتى الآن. في هذه الحالة سنبدأ بالكبريت. تعلمنا هذه القاعدة في موازنة التفاعلات الكيميائية. نذكركم بوجوب البدء بموازنة العنصر الموجود في أقل عدد من الجسيمات الكيميائية (المركبات والعناصر) في التفاعل.
    لأن الكبريت يتواجد فقط في جسيمين كيميائيتين (H2S  ו- SO2) بينما الأكسجين موجود في 3 جسيمات (O2 , SO2 , H2O) سنبدأ بالكبريت.
    عند العودة إلى التفاعل الذي نعرضه، الكبريت مسجّل الآن في انتقال الإلكترونات:
    -6e/1×2
    أي أن كل ذرة كبريت خسرت 6 إلكترونات وتحتاج إلى ذرتين من الكبريت (في المتفاعلات وفي النواتج أيضًا) 1×2. ولذلك، نُضيف المعاملات على الشكل التالي:
    איזון הגופרית בתהליך החמצוןنرى أن الكبريت متوازن الآن.
    الأكسجين مسجّل في انتقال الإلكترونات:
    +2e/2×3
    أي أن كل ذرة من الأكسجين حصلت على 2 إلكترونات ولذلك مكتوب 2+ من الجهة اليسرى للخط المائل. ضرب 2×3 يحدد بأن لدينا 6 ذرات أكسجين في المتفاعلات وفي النواتج أيضًا. بسبب تسجيل O2 في المتفاعلات، نضيف له معامل 3 (3×2=6).
    איזון החמצן בתהליך החיזור שלב 1ننتبه في النتائج إلى وجود معامل 2 قبل ال- SO2. هذا الأمر يعني أنه لدينا 4 ذرات أكسجين وتنقصنا ذرتين بعد. لذلك، نضيف 2 كمعامل قبل H2O على الشكل التالي:
    איזון החמצן בתהליך החיזור שלב 2الآن، ذرات الأكسجين وذرات الكبريت التي خضعت لتفاعل التأكسد-الاختزال متوازنة.
  6. نوازن باقي الذرات في التفاعل.
    في هذه الحالة يمكننا أن نرى أن كل التفاعل متوازن ولذلك لا حاجة إلى إضافة أو تغيير أي شيء. انتبهوا أنه عند الحاجة إلى تغيير أي معامل، لا نغيّر المعاملات التي قد أضفناها إلى المركبات التي خضعت للتأكسد-الاختزال. إذا قمنا بذلك، سنخرق التوازن في انتقال الإلكترونات.

مثال إضافي:

إليكم التفاعل التالي:

C2H6 + O2 → CO2 + H2O

قوموا بموازنة التفاعل بحسب أسس التأكسد-الاختزال.

نسجّل درجات التأكسد:

דרגות חמצון בתהליך

نقوم بصياغة انتقال الإلكترونات. في المرحلة الأولى، نسجّل عدد الإلكترونات التي تستلمها أو تمنحها الذرة التي تخضع للتغيير:
موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال 37نتطرق إلى عدد الإلكترونات في التفاعل:
موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال 38نقارن بين عدد الإلكترونات المنتقلة والمستلَمة بواسطة القاسم المشترك:
موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال 39ننتقل إلى الموازنة.
يظهر الكربون في جسيمين فقط بينما يظهر الأكسجين في 3. لذلك نبدأ بموازنة الكربون.
موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال 40
الآن نوازن الأكسجين:
موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال 41نفحص الذرات الإضافية. نرى أن الهيدروجين (H) موازن أيضًا. لذلك كل التفاعل موازن.

سنرى في الأمثلة التالية حالات تخضع فيها ذرة في مركب كيميائي إلى تأكسد واختزال أيضًا، أو حالات يتم الحصول فيها على نتيجة مشابهة لتفاعل التأكسد وتفاعل الاختزال أيضًا.

لنراجع التفاعل التالي:

HCℓO → HCℓ + HCℓO4 

نفحص درجات التأكسد:

שלב 1 דרגות חמצון

ذرات الكلور (Cℓ)، في مادة HCℓO خضعت أيضًا لتفاعل تأكسد لأن درجة التأكسد ارتفعت إلى 7+ أي منحت إلكترونات وأيضًا تفاعل اختزال إذ انخفضت درجة التأكسد إلى 1- أي ربحت إلكترونات.

في المرحلة التالية سنسجّل انتقال الإلكترونات:
שלב 2 - מעברי אלקטרוניםالآن يجب مضاعفة عدد الذرات.
عندما تنقسم الذرة أو تتجمع، نتطرق دائمًا إلى جهة تواجد المركب (المتجمع أو المنقسم) بدرجتي التأكسد المختلفتين وكمية الذرات الموجودة. في هذا المثال، نتطرّق إلى ذرات الكلور الموجودة على الجهة اليمنى من التفاعل بدرجات تأكسد تتراوح ما بين 7+ و1- وليس إلى ذرات الكلور المتواجدة في الجهة اليسرى بدرجة تأكسد 1+.

لأن الكلور يظهر مرة واحدة في المادتين ضمن الجهة اليمنى من التفاعل، نضاعفه بـ1:
שלב 2 הכפלה במספר האטומיםننتبه الآن إلى انتقال 2 إلكترونات (2×1) في تفاعل الاختزال بينما تنتقل 6 إلكترونات (6×1) في تفاعل التأكسد. لذلك، القاسم المشترك لانتقال الإلكترونات أي إلى عدد الإلكترونات المنتقلة والمستلَمة هو 6. لذلك:
מכנה משותף מעבר אלקטרוניםننتقل إلى مرحلة الموازنة.
في المرحلة الأولى، نوازن ذرات الكلور في جهة التفاعل حيث درجات التأكسد مختلفة، في هذه الحالة الجهة اليمنى:
איזון בצד שבו דרגות החמצון שונותمن أجل موازنة المركّب الذي انقسم، أي ذرة الكلور بدرجة تأكسد 1+ في مادة HCℓO، يمكن اختيار طريقتين. الطريقة الأبسط هي الانتباه إلى وجود 4 ذرات كلور حاليًا في جهة التفاعل اليمنى. لذلك يجب إضافة 4 في الجهة اليسرى قبل المتفاعل HCℓO أو النظر إلى المرحلة الأخيرة التي كتبناها ثانية:
موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال 47
ولذلك،
הוספת מקדם 4 ל- HClOأصبح الكلور الذي خضع للتأكسد والاختزال أيضًا، متوازنًا.
سنفحص باقي الذرات في التفاعل ونرى أنها متوازنة أيضًا.

في ما يلي مثالاً إضافيًا:

HCℓO3 + HCℓ → Cℓ2 + H2

نحدد درجات التأكسد

קביעת דרגות חמצון

نسجّل انتقال الإلكترونات.

في البداية نسجّل الانتقال إلى ذرة واحدة:

מעברי אלקטרונים לאטום אחד

في المرحلة التالية سنتطرق إلى عدد الذرات. هذه المرة أيضًا سنتظرق إلى عدد الذرات في الجهة التي يظهر بها الكلور بدرجتي تأكسد مختلفة وليس عند تجمعه إلى ناتج واحد. بكلمات أخرى، سنتطرّق إلى ذرات الكلور في المتفاعلات وليس في النواتج.

הכפלת אטומי הכלור לפי הצד השמאליنقارن بين الإلكترونات المنتقلة والمستلَمة

אלקטרונים נמסרים = מתקבלים

ونتجه نحو التوازن.
هذه المرة سنبدأ من الجهة اليسرى، لأن منتج Cℓ2 هو نتيجة تأكسد واختزال أيضًا ولذلك يجب علينا أن نجمع عدد الذرات التي انتقلت من التفاعلَين:
איזון הכלור בצד השמאליالآن نوازن الكلور في النواتج:
איזון הכלור בתוצריםالآن نوازن باقي الذرات:

איזון יתר מרכיבי התהליך

التفاعل متوازن.

مثال إضافي:

H2S + SO3 → S8 + H2

نحدد درجات التأكسد:

דרגות חמצון

نسجّل انتقال الإلكترونات:

מעברי אלקטרונים

سنتطرق إلى عدد الذرات التي تشترك في التفاعل. كما ذكرنا، بسبب وجود في هذه الحالة، أي تتواجد ذرتين من الكبريت في المواد المتفاعلة بدرجات تأكسد مختلفة وتتجمع إلى نفس درجة التأكسد في النواتج، سنتطرق إلى عدد الذرات في المواد المتفاعلة وليس في النواتج.

لذلك:

הכפלה במספר האטומים

نقارن بين عدد الإلكترونات المنتقلة والمستلَمة بواسطة القاسم المشترك.

מכנה משותף אלקטרונים נמסרים ומתקבלים

نبدأ بالموازنة:

איזון שלב 1

والآن من أجل موازنة الكبريت في الجهة اليمنى من التفاعل، ننتبه إلى وجود 4 ذرات كبريت في الجهة اليسرى، أو:

  • في المجموع، يتم الحصول على 3 ذرات من الكبريت بدرجة تأكسد 0 في تفاعل تأكسد حيث ترتفع درجة تأكسد الكبريت من 2- إلى 0.
  • يتم الحصول على ذرة كبريت واحدة بدرجة تأكسد 0 في تفاعل اختزال حيث تنخفض درجة تأكسد ذرة الكبريت من 6+ إلى درجة تأكسد 0.
  • لذلك نحصل على مجموع 4 ذرات كبريت بدرجة تأكسد 0.

من هنا يجب إضافة معامل ½ قبل الكبريت.

איזון הגופרית בתוצרים

الذرات التي مرَّت بتأكسد – اختزال أصبحت مُوازنة.
نوازن الآن الذرات الأخرى ( ذرات الهيدروجين، H، وذرات الأكسجين، O).

وكل التفاعل متوازن.

من لا يرغب بالبقاء مع معامل كِسر، يمكن ضرب كل المعادلة بـ2، لكن يجب الانتباه إلى ضرب انتقالات الإلكترونات أيضًا.

بعد ضرب التفاعل بـ2 سيبدو هكذا

הכפלת המשוואה ב- 2

يتم ضرب معاملات التفاعل وأيضًا انتقال الإلكترونات بـ2.

ننتقل إلى أمثلة حيث تظهر أيونات في جزء من التفاعل.

يوجد مستويان من الصعوبة لهذه التمارين. في مستوى الصعوبة الأسهل، تظهر فقط الأيونات أحادية الذرة وتتشابه أسس التوازن مع الأسس التي تعرّفنا عليها حتى الآن.

إليكم التفاعل التالي:

Ag+(aq) + Cd(s) → Cd2+(aq) + Ag(s) 

نذكر بأن الأيونات أحادية الذرة درجة تأكسدها مساوية شحنة الأيون .
ولذلك درجات التأكسد هي:
דרגות חמצוןانتبهوا إلى أن درجة التأكسد مُحاطة بدائرة، بينما شحنة الأيون موجودة على يمين الأيون. بعض المعلمين يفضلون تسجيل درجات التأكسد تحت الأيون. هذا خيار إضافي لطريقة التسجيل. في كل الأحوال، من أجل عدم البلبلة بين درجة التأكسد وبين شحنة الأيون، التزموا بإحاطة درجة التأكسد بدائرة ليكون الأمر أسهل عليكم.

في المرحلة التالية سنسجّل انتقال الإلكترونات:
موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال 65

نتطرق إلى عدد الإلكترونات المشاركة في التفاعل:
موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال 66ونقارن بين عدد الإلكترونات المنتقلة والمستلَمة:

حتى نوازن عدد الإلكترونات التي رُبِحَت والتي خُسِرَت، ضاعفنا في انتقال الإلكترونات في أيون الفضة بـ - 2، والكادميوم بـ - 1. الآن، يوجد 2 إلكترونات في الخسارة و – 2 إلكترونات في الربح.

نوازن التفاعل
איזון התהליךننتبه إلى أن الشحنة الكهربائية من جهتي التفاعل متوازنة. الشحنة الإجمالية في كل جهة من التفاعل هي 2+.

في ما يلي مثالاً إضافيًا:

إليكم التفاعل التالي:

Zn2+(aq) + Aℓ(s) → Aℓ3+(aq) + Zn(s) 

نسجّل درجات التأكسد:
דרגות חמצוןنسجّل انتقال الإلكترونات:
מעברי אלקטרוניםسنتطرق إلى عدد الذرات أو الأيونات المُشتركة في التفاعل.

הכפלה במספר האטומים או היונים שעוברים את התהליך

نقارن بين عدد الإلكترونات المنتقلة والمستلَمة

אלקטרונים נמסרים = מתקבלים

ونتجه نحو التوازن:

איזון תהליך חמצון חיזור

الآن كل المركبات متوازنة. انتبهوا إلى أن الشحنة الإجمالية في جهتي التفاعل هي متساوية (6+).

 

سنتحدث الآن عن تفاعلات أكثر تعقيدًا ليست جزءًا من البرنامج التعليمي. ليس من المفترض أن يظهر هذا النوع من الأسئلة في فحص البجروت. عندما يدور الحديث حول تفاعل يشمل أيونات، قد يكون التفاعل متوازنًا جزئيًا من أجل مساعدتكم.

إليكم التفاعل التالي:

MnO– (aq) + H3O+(aq) + Fe(s) → Fe2+(aq) + Mn2+(aq) + H2O(ℓ)

 هذا التفاعل أكثر تعقيدًا. في مراحل حلّه يجب مقارنة الشحنة الكهربائية من جهتي التفاعل. لأن موضوع مقارنة الشحنة الكهربائية غير مطلوب في البرنامج التعليمي، يمكن تخطيه من خلال الموازنة الجزئية للتفاعل على الشكل التالي:
إليكم التفاعل ذو الموازنة الجزئية:

MnO– (aq) + 16H3O+(aq) + Fe(s) → Fe2+(aq) + Mn2+(aq) + H2O(ℓ)

ننتبه إلى وجود عامل 16 قبل الأيون ال- H3O+(aq) الآن تمت موازنة التفاعل بحسب القواعد التي تعلمناها.

نحدد درجات التأكسد أولاً:

نسجّل انتقال الإلكترونات

איזון-תהליכי-חמצון-חיזור-75ב

نتطرّق إلى عدد الذرات/الأيونات التي تنتقل في التفاعل:

نقارن بين عدد الإلكترونات الممنوحة والمُستلمة

والآن ننتقل إلى الموازنة

ونبدأ بالمنغنيز (Mn)

איזון-תהליכי-חמצון-חיזור-78ב

الآن الحديد (Fe)

איזון-תהליכי-חמצון-חיזור-79ב

والآن سننتقل إلى الهيدروجين والأكسجين. في البداية سنوازن الهيدروجين لأنه يظهر في أقل عدد من الجسيمات. في هذه الحالة، لا أهمية للبدء بالهيدروجين لكننا سنتبع القواعد التي تعلمناها في درس موازنة التفاعلات الكيميائية.

איזון-תהליכי-חמצון-חיזור-80ב

والآن كل الذرات في التفاعل موازنة.
هذا التفاعل موازن بأكمله.
انتبهوا إلى أن الشحنة الإجمالية في جهتي التفاعل هي متساوية (14+). يمكن فحص الشحنة بحسب أيوناتها وعواملها.

سنعرض في ما يلي مثالاً معقدًا إضافيًا لا يحتوي على أيونات.

إليكم التفاعل التالي:

H2O2(aq) + HCℓO2(aq) → O2(g) + Cℓ2(g) + H2O(ℓ)

نسجّل درجات تأكسده:

דרגות חמצון בתהליך

نسجّل الآن انتقال الإلكترونات.
من الواضح أن ذرات الكلور تمر باختزال من 3+ إلى 0. الأكسجين هو المشكلة. كيف نعرف أي من المؤكسدات خضع للتأكسد؟
بسبب وجود ذرات أكسجين بدرجة تأكسد 2- في جهتي التفاعل، لن نتطرّق إليها في المرحلة الأولى. يمكننا أن نرى بأن الأكسجين الموجود في الجهة اليسرى من التفاعل بدرجة تأكسد 1- (H2O2)، يتحوّل إلى أكسجين بدرجة تأكسد 0 (O2) في الجهة اليمنى من التفاعل.
מעברי אלקטרוניםسنتطرّق الآن إلى عدد الذرات

הכפלה במספר האטומים

سنقارن عدد الإلكترونات الممنوحة والمُستَلَمة
נשווה את מספר האלקטרונים הנמסרים למתקבליםنبدأ بالتوازن

איזון מריכיבים העוברים תהליך חמצון חיזור

انتبهوا إلى وجود 6 ذرات من الأكسجين تخضع لتفاعل تأكسد من 1- إلى 0. كما لا تزال توجد ذرات أكسجين بدرجة تأكسد 2- لم توازن بعد. انتبهوا إلى أنها لم تخضع لأي تغيير على الإطلاق، لا تفاعل تأكسد ولا تفاعل اختزال.

الآن سنوازن الأكسجين المتبقي أو ذرات الهيدروجين. وفقًا للترتيب الصحيح، يجب أولاً موازنة ذرات الأكسجين لكن لا يهم في هذه الحالة.

איזון אטומי חמצן שלא עוברים תהליך

التفاعل متوازن الآن.
انتبهوا إلى وجود 10 ذرات من الأكسجين في الجهة اليُسرى لكن 6 منها فقط خضعت للتأكسد. لم تتغير درجة تأكسد 4 ذرات أكسجين ولذلك لا نذكر انتقال الإلكترونات المرتبط بها.

في ما يلي مثال لتفاعل معقّد.

إليكم التفاعل التالي:

H2O2 + KI + H2SOI2 + K2SO4 + H2O

نسجّل درجة تأكسده:

דרגות חמצון

نسجّل انتقال الإلكترونات.

انتبهوا إلى وجود ذرات أكسجين لا تغيّر درجة تأكسدها ولذلك لن نتطرّق لها في هذه المرحلة.

מעברי אלקטרונים

سنُشير إلى عدد الذرات المشاركة في التفاعل

I מכפילים ב- 2 O מכפילים ב- 2

سنقارن بين عدد الإلكترونات الممنوحة والمُستَلَمة

מכנה משותף 2 מכפילים ב- 1 את שני המעברים

وسنبدأ بتوازن الجسيمات التي خضعت للتأكسد-الاختزال:

איזון משוואת חמצון חיזור

انتبهوا إلى أن ذرتين فقط من الأكسجين تغيران درجة تأكسدهما ولذلك فقط هما نأخذهما بالحسبان في انتقال الإلكترونات. توجد 4 ذرات أكسجين لا تتغيّر درجة تأكسدها. هذه الذرات متوازنة ولذلك لا نذكر انتقال الإلكترونات فيها.
في الواقع هذا التفاعل متوازن بأكمله.

في ما يلي مثال إضافي عن الانفصال:

H2O2(ℓ) → O2(g) + H2O(ℓ)

نبدأ بدرجات التأكسد:

דרגות חמצון

نسجّل انتقال الإلكترونات:

מעברי אלקטרונים

سنتطرّق إلى عدد الذرات

موازنة تفاعلات التأكسد-الاختزال 94

سنقارن بين عدد الإلكترونات المنتقلة والمُستَلَمة

מכנה משותף 2 אלקטרונים נמסרים ומתקבלים

في ما يلي التوازن:

איזון תהליך החמצון חיזור