תמיכה טכנית: 054-2932368

סרגל התקדמות
0% הושלם
0/22 צעדים

درجة التأكسد الأدنى القصوى

درجة التأكسد الأدنى القصوى

لكل واحد من العناصر الكيميائية في الجدول الدوري مجال لدرجات تأكسد خاصة به.
سنرى فيما يلي كيف يمكننا معرفة مجال درجات تأكسد كل عنصر وكيف يمكننا الاستعانة بهذا المُعطى في حل تمارين التأكسد-الاختزال المختلفة.

نبدأ بالفلزات.

درجة التأكسد الأدنى أي الأقل انخفاضًا لكل الفلزات هي 0. المعادن لا تحصل على درجة تأكسد سالبة.

الآن سنستعين بمعلومات من فصل المبنى والترابط وأيضًا بمعلومات التي تعرّفنا عليها في فصل التأكسد-الاختزال في درس درجات التأكسد.

إذا تواجد فلز من العمود الأوّل في أي جسيم كيميائي (مركب) تكون درجة تأكسده 1.
لذلك، درجات التأكسد المحتملة لفلزات العمود 1 هي 0 (الأدنى) و1+ (القصوى).

إذا تواجد فلز من العمود الثاني في أي جسيم كيميائي (مركب) تكون درجة تأكسده 2+.
لذلك، درجات التأكسد المحتملة لفلزات العمود الثاني هي 0 (الأدنى) و2+ (القصوى).

إذا تواجد فلز من العمود الثالث في أي جسيم (مركب) تكون درجة تأكسده 3+.
لذلك، درجات التأكسد المحتملة لفلزات العمود الثالث هي 0 (الأدنى) و3+ (القصوى).

درجة التأكسد الأدنى للفلزات الانتقالية كما كل سائر الفلزات هي 0، لكن بعض الفلزات الانتقالية تملك أكثر من درجة تأكسد واحدة إضافية (عدا عن 0). لا حاجة إلى التذكر والتعرّف شفهيًا على هذه الدرجات.

أمثلة
النحاس (Cu) يملك درجة تأكسد 0 (القيمة الأدنى) ويملك أيضًا درجات تأكسد 1+ و 2+.
الحديد (Fe) يملك درجة تأكسد 0 (القيمة الأدنى) ويملك أيضًا درجة تأكسد 2+ و 3+.

اللافلزات
نبدأ من اللافلزات التي ذكرناها في القواعد المرتبطة بدرجات التأكسد: الفلور (F)، الهيدروجين (H) والأكسجين (O).
الفلور (F)
هو العنصر الكيميائي ذو الكهروسالبية الأعلى في قائمة العناصر الدورية. لذلك، يجذب الإلكترونات بشكل نسبي أو يستقبلها في كل المركبات. لذلك، شحنته النسبية هي 1- وهي أيضًا درجة تأكسده إضافةً إلى درجة 0 التي يمتلكها كونه عنصرًا كيميائيًا.
نلخص القول بأن درجة تأكسد الفلور القصوى هي 0 والأدنى هي 1- .
الهيدروجين (H)
تعلمنا في درجات التأكسد بأن درجة تأكسد الهيدروجين تبلغ 1- عندما يرتبط بالفلزات. إذا ارتبط باللافلزات، تكون درجة تأكسده 1+. طبعًا له درجة تأكسد 0 كما لكل عنصر كيميائي.
لذلك تتراوح درجات تأكسد الهيدروجين بين 1- و1+ (1-، 0، 1+).
الأكسجين (O)
تبلغ درجة تأكسد الأكسجين عادة 2-. إنه العنصر الثاني بعد الفلور في درجة الكهروسالبية.
توجد عدة حالات تتغيّر فيها درجة تأكسد الأكسجين عن 0 (كعنصر) أو تختلف عن 2- كما في معظم مركباته.
في ما يلي الحالات التي يمكننا الاستخلاص منها، بحسب القواعد التي تعلمناها في درس درجات التأكسد:

  1. يوجد رابط واحد في كل الجزيئات بين ذرتي الأكسجين (O—O) كما هو الحال في بيروكسيد الهيدروجين H2O2:
    דרגות-חמצון-H2O2تبلغ درجة تأكسد الأكسجين 1- .
  2. في حالتين خاصتين يكون فيهما الأكسجين مرتبطًا بذرة الفلور F2O و F2O2
    דרגות חמצון F2O2 ו- F2O

تتراوح درجة تأكسد الأكسجين (O) بين 2- (القيمة الأدنى) إلى 2+ (القيمة الأقصى).

سنناقش الآن باقي اللافلزات.

تتراوح درجات تأكسدها بين عدد الإلكترونات الأقصى التي تستطيع ربحها، وذلك بحسب موقعها في الجدول الدوري (إنها القيمة الأدنى لدرجة التأكسد) وبين العدد الأقصى للإلكترونات التي تستطيع منحها/مشاركتها (عدد الإلكترونات بمستوى الطاقة الأخير)

في ما يلي بعض الأمثلة المرتبطة بهذه القاعدة.
درجة التأكسد الأدنى لكل العناصر الكيميائية في العمود السابع (ما عدا الفلور المذكور أعلاه) هي 1- لأنها تملك 7 إلكترونات في المستوى الأخير ولذلك يمكنها الحصول على إلكترون واحد إضافي.
درجة تأكسدها القصوى هي 7+ لأن هذا هو عدد الإلكترونات لديها في المستوى الأخير.
درجة التأكسد الأدنى لكل العناصر الكيميائية في العمود السادس (ما عدا الأكسجين المذكور أعلاه) هي 2- لأنها تملك 6 إلكترونات في المستوى الأخير ولذلك يمكنها الحصول على إلكترونين إضافيين. درجة تأكسدها القصوى هي 6+ لأن هذا هو عدد الإلكترونات لديها في المرحلة الأخيرة.
درجة التأكسد الأدنى لكل العناصر الكيميائية في الصف الخامس هي 3- لأنها تملك 5 إلكترونات في المستوى الأخير ولذلك يمكنها الحصول على ثلاثة إلكترونات إضافية. درجة تأكسدها القصوى هي 5+ لأن هذا هو عدد الإلكترونات لديها في المستوى الأخير.
درجة التأكسد الأدنى لكل العناصر الكيميائية في العمود الرابع هي 4- لأنها تملك 4 إلكترونات في المستوى الأخير ولذلك يمكنها الحصول على أربعة إلكترونات إضافية. درجة تأكسدها القصوى هي 4 لأن هذا هو عدد الإلكترونات لديها في المستوى الأخير.

سنركّز كل المعلومات في الجدول التالي:

 

عنصر كيميائي من الصف 1 2 3 4 5 6 7 فلزات انتقالية
درجة التأكسد الأدنى 0 0 0 4- 3- 2- 1- 0
درجة التأكسد القصوى 1+ 2+ 3+ 4+ 5+ 6+ 7+ غير معروف
(قيمة موجبة)
ملاحظات فقط هذه القيم
(لا توجد قيم وسطى).
لا يشمل الهيدروجين الذي يتراوح ما بين 1- و1+
فقط هذه القيم
(لا توجد قيم وسطى)
فقط هذه القيم
(لا توجد قيم وسطى)
لا يشمل الأكسجين
الذي يتراوح ما بين 2- و2+
لا يشمل الفلور
الذي يتراوح ما بين 0 و1-

يمكننا توقّع سلوك جسيم معيّن من ناحية التأكسد-الاختزال من خلال جدول مجال درجات التأكسد.
المركّب ذو درجة التأكسد الأقصى لن يستطيع منح المزيد من الإلكترونات. هذا الأمر يعني أنه لن يستطيع الخضوع لتفاعل تأكسد أي لا يمكنه أن يكون مختزلاً بل فقط مؤكسدًا.
بعكسه، جسيم ذو درجة التأكسد الأدنى لن يستطيع استلام المزيد من الإلكترونات. هذا الأمر يعني أنه لن يستطيع الخضوع لتفاعل اختزال أي لا يمكنه أن يكون مؤكسدًا بل فقط مختزلاً.
جسيم ذو درجة التأكسد متوسطة (تتراوح بين القيمة الأقصى والأدنى/بين القيمة الأعلى والقيمة الأقل)، يمكنه أن يمر بالتأكسد والاختزال أيضًا.
هذا الأمر يعني أنه يستطيع استلام ومنح إلكترونات أيضًا، ويستطيع تغيير درجة تأكسده صعودًا ونزولاً، وأن يُستخدم كمختزل ومؤكسد أيضًا.
سنرى الآن أمثلة حول أسئلة مرتبطة بالمعلومات المتعلقة بدرجات التأكسد الأدنى والأقصى:

  1. إليكم أول أكسيد الكربون CO. حددوا ما إذا كانت الذرة المُشار إليها بخط تستطيع المرور بتأكسد، اختزال أم تأكسد واختزال معًا؟ اشرحوا إجابتكم في كل حالة.
    من أجل تحديد ما يستطيع أن يتحوّل له الكربون (C) في مادة CO يجب فحص درجة تأكسده:
    דרגות-חמצון-COلأن الكربون يتواجد في العمود الرابع من الجدول الدوري وينتمي إلى مجموعة اللافلزات، تتراوح درجة تأكسده ما بين 4- و 4+.
    من هنا، الكربون في مادة CO يتواجد بدرجة تأكسد متوسطة، ويمكنه أن يكون مؤكسدًا ومختزلاً.

    سؤال مشابه لهذا السؤال هو:

  2. إليكم مادة CO. حددوا ما إذا كانت الذرة المُشار إليها بخط تستطيع أن تكون مؤكسدة، مختزلة أم مؤكسدة ومختزلة معًا؟ اشرحوا إجابتكم في كل حالة. نذكر بأن المادة المؤكسدة هي مادة تمر بتفاعل اختزال، أي تحصل على إلكترونات وتنخفض درجة تأكسدها.
    المادة المختزلة هي مادة تمر بتفاعل تأكسد، أي تمنح إلكترونات وترتفع درجة تأكسدها.
    الإجابة ستكون مشابهة لإجابة السؤال السابق.
    من أجل تحديد ما يستطيع أن يتحوّل له الكربون (C) في مادة CO يجب فحص درجة تأكسده:
    דרגות-חמצון-COلأن الكربون يتواجد في العمود الرابع من الجدول الدوري وينتمي إلى مجموعة اللافلزات، تتراوح درجة تأكسده ما بين 4- و 4+.
    لأن الكربون في مادة CO يتواجد بدرجة تأكسد متوسطة، يمكنه أن يكون مؤكسدًا ومختزلا أيضًا. بكلمات أخرى، يمكن لدرجة تأكسده أن ترتفع أو تنخفض.
  3. حدّدوا لكل من ذرّات النيتروجين (N) في المواد التالية ما إذا بالإمكان استخدامها كمختزل أو مؤكسد أو كلاهما.
    النيتروجين، وهو لافلز، يتواجد في العمود الخامس من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية ولذلك تتراوح درجة تأكسده ما بين 3- وبين 5+.
    إذا بلغت درجة تأكسده في المادة المقترحة 3-، وهي الأدنى، لا يمكنه استلام إلكترونات إضافية بل فقط منح إلكرتونات، ولذلك يمكنه أن يكون مادة مختزلة فقط أي يخضع لتفاعل تأكسد.
    إذا بلغت درجة تأكسده في المادة المقترحة 5+، وهي الأقصى، لا يمكنه منح المزيد من الإلكترونات بل فقط استلام إلكرتونات، ولذلك يمكنه أن يكون مادة مؤكسدة فقط أي يخضع لتفاعل اختزال.
    يمكنه أن يكون مؤكسدًا ومختزلاً في كل درجة تأكسد أخرى وتتراوح بين 3- إلى 5+.

    المادة درجة تأكسد النيتروجين يمكن أن يُستخدم كـ
    NO 2+ مؤكسد ومختزل أيضًا
    NH3 3- فقط مختزل
    N2H4 2- مؤكسد ومختزل أيضًا
    NO2 3+ مؤكسد ومختزل أيضًا
    N2O4 4+ مؤكسد ومختزل أيضًا
    NO3 5+ مؤكسد فقط
    N2O5 5+ مؤكسد فقط

     

  4. في ما يلي 4 صيغ لمركبات وأيونات تحتوي على ذرة الكلور (Cℓ).

    Cℓ2O3 , CℓO4¯ , HCℓ , CℓO¯

    حددوا في أي من بين الجسيمات التالية يمكن أن تُستخدم ذرات الكلور كمؤكسد وكمختزل أيضًا.

    1. في CℓO4¯ وفي HCℓ فقط.
    2. في CℓO¯ وفي Cℓ2O3 فقط.
    3. في HCℓ وفي Cℓ2O3 فقط.
    4. في CℓO4¯ وفي CℓO¯ فقط.

    نفحص درجات التأكسد أولاً:
    דרגת-חמצון-מינימלית-ומקסימלית-Clيتراوح مجال درجات تأكسد الكلور بين 1- إلى 7+ لأنه لافلز من العمود السابع.
    لذلك يمكن استخدام الكلور كمؤكسد ومختزل أيضًا عندما يكون بدرجة تأكسد متوسطة تتراوح بين 1- إلى 7+.
    الإجابة الصحيحة هي ب أي في CℓO‾ وفي Cℓ2O3 فقط.

  5. خلال تفاعل التأكسد-الاختزال، تنخفض درجة تأكسد ذرات الكبريت (S) ذات درجة تأكسد 0.
    أي من بين الذرات التالية (المُشار إليها بخط) PCℓ3 ،P2O5
    يمكنه التفاعل مع ذرات الكبريت في هذا التفاعل؟
    خضع الكبريت لتفاعل اختزال. انخفضت درجة تأكسدها ولذلك، يجب أن تمر المادة الإضافية بتفاعل تأكسد.
    نفحص درجات تأكسد المواد المعطاة:
    דרגות חמצון Pفي البداية سنفحص ذرة الفوسفور بحسب مكانها في الجدول الدوري، لافلز من العمود الخامس.
    يمكن لدرجة تأكسده أن تتراوح ما بين 3- و 5+.
    لأن ذرات الكبريت تمر بتفاعل اختزال، يجب أن تمر ذرات الفوسفور بتفاعل تأكسد وتعطي إلكترونات.
    المادة الإضافية التي ستتفاعل هي PCℓ3.
    في مادة P2O5 تتواجد ذرات الفوسفور (P) بدرجة تأكسدها القصوى ولا يمكنها أن تمنح المزيد من الإلكترونات. في مادة PCℓ3 يتواجد الفوسفور في درجة تأكسد متوسطة ويمكن أن ترتفع درجة تأكسده أو تنخفض، أي يمكنه أن يمنح إلكترونات وأن يكون مختزلاً.
  6. نحصل على العنصر الكيميائي بروم ((Br(ℓ), عندما نضيف غاز كلور ((Cℓ2(g) إلى محلول إحدى المواد التالية: KBrO , NaBrO3 , NaBr.
    ناتج إضافي نحصل عليه في التفاعل هو ¯Cℓ. أي مادة من المواد المقترحة تتفاعل مع غاز الكلور؟ اشرحوا تحديدكم.
    الحل:
    غاز الكلور يمر بتفاعل اختزال. تنخفض درجة تأكسد الكلور من 0 في ((Cℓ2(g) إلى 1- في ¯Cℓ.
    لذلك يجب على البروم أن يمر بتفاعل تأكسد.
    لأن درجة تأكسد البروم في الناتج هي 0، يجب أن يكون البروم في جهة المتفاعلات بدرجة تأكسد أقل منه.
    تتراوح درجة تأكسد البروم ما بين 1- و7+.
    الحالة الوحيدة التي يتواجد فيها البروم بدرجة تأكسد أقل من 0 هي عندما يتواجد بدرجة تأكسد 1-.
    لذلك، يجب فحص في أي من بين المواد التالية يتواجد البروم بدرجة تأكسد 1-.
    نفحص درجات التأكسد:
    דרגת-חמצון-מינימלית-ומקסימלית-Brولذلك، المادة المشاركة في التفاعل هي NaBr.
  7. أي مادة من المواد المُشار إليها بخط يمكن أن تكون مؤكسدًا ومختزلاً أيضًا؟
    أ. Na(s) ب. Mg2+(aq) ت. KCℓ(s) ث. N2(g) إجابة: الصوديوم (Na) بدرجة تأكسد 0 هو عنصر كيميائي. درجة التأكسد الأدنى للفلزات هي 0.
    أيونات المغنيزيوم (Mg2+) وهي فلز من العمود الثاني، تتواجد بدرجة تأكسدها القصوى وهي 2+.
    الكلور (Cℓ) وهو لافلز من العمود السابع يتواجد بدرجة تأكسد 1- في مادة KCℓ. هذه درجة تأكسده الأدنى. نذكركم بأن درجات تأكسد اللافلزات من العمود السابع تتراوح بين 1- و7+ (ما عدا الفلور).
    النيتروجين (N2) وهو لافلزمن العمود الخامس، يتواجد بدرجة تأكسد 0 وهي درجة تأكسد متوسطة بالنسبة له. نذكركم بأن درجات تأكسد اللافلزات من العمود الخامس تتراوح بين 3- و5+.
    لذلك قد ترتفع وتنخفض درجة تأكسد النيتروجين وقد يُستخدم كمؤكسد ومختزل أيضًا.