مقارنة قوة العوامل المؤكسدة والعوامل المختزلة

اي العناصر تمثل اقوى عامل مختزل

العامل المختزل بالانجليزي

معنى مختزلة

عملية الاختزال

جدول جهود الاختزال القياسية

تعريف الاختزال

جهد الاختزال

الاختزال في اللغة العربية

تعريف المرجع

   مقارنة قوة العوامل المؤكسدة والعوامل المختزلة :

  بزيادة قيمة جهود الاختزال المعياري للأقطاب يزداد الميل للاختزال فتزداد قوتها كعوامل مؤكسدة ، وكلما قلت قيمة جهود  الاختزال يقل الميل للاختزال فتزداد قوتها كعوامل مختزلة.

مثال :  مستعينا بجدول جهود الاختزال المعياري أجب عما يلي : 

1.    حدد العبارات الصحيحة فيما يلي :

 أ. H₂  يستطيع اختزال Ag ⁺ ( عبارة صحيحة : جهد اختزال Ag ⁺ > من جهد اختزال H⁺) .

    ب.  Auيستطيع اختزال Cu⁺² ( عبارة خاطئة : جهد اختزال  Au> جهد اختزال Cu⁺²) .

جـ. Pb⁺² يستطيع أكسدة Ni  ( عبارة صحيحة : جهد اختزال ⁺² Pb > جهد اختزال Ni⁺²) .    

2. ما العنصر الذي يستطيع أكسدة النحاس Cu  ولا يستطيع أكسدة أيونات الحديد Fe⁺²  ؟ 

 حتى يستطيع العنصر أكسدة النحاس يجب أن يكون جهد اختزاله أكبر من جهد اختزال النحاس ،وكذلك حتى لايستطيع أكسدة أيونات  Fe⁺³ إلى Fe⁺² فإن جهد اختزال العنصر يجب أن يكون أقل من جهد اختزال الحديد اذاً الإجابة هي ( I₂ ) .

3. رتب المواد التالية تصاعديا حسب قوتها كعوامل مؤكسدة : Cr ⁺² , Al ⁺³ , Ag ⁺ , Cr ₂O₇^-2,  Sn⁺²               

     أقوى عامل مؤكسد الأكثر ميلا للاختزال أي الأعلى جهد اختزال :

Sn⁺² > Cr⁺² > Al⁺³                             Cr₂O₇^{- 2} > Ag⁺ >

4. أي العناصر الآتية(Cl₂ , F₂, Br₂ )  أقواها كعوامل مؤكسدة ؟

    أقوى عامل مؤكسد هو الأكثر ميلا للاختزال والأعلى جهد وهو ( F₂ )

5. أي الفلزات الآتية : (Zn , Ni , Al )  أقواها كعامل مختزل ؟  

   أقوى عامل مختزل : أقل ميلا للاختزال أي الأقل جهد اختزال وهو ( Al  )

 تلقائية تفاعلات التأكسد و الاختزال:

  إذا كانت قيمة (  ْE خلية ) موجبة فإن التفاعل يحدث تلقائيا ً ، وإذا كانت قيمة (  ْE خلية) سالبة فإن التفاعل يكون غير تلقائي                             وبازدياد القيمة الموجبة لجهد الخلية تزداد القوة الدافعة لحدوث التفاعل . 

  مثال :  هل يحدث التفاعل الآتي بصورة تلقائية أم لا ؟ وإذا كان التفاعل غير تلقائي ، اكتب معادلة التفاعل التلقائي .      

2Cr_(S)    + 3Zn ²⁺ _(aq)                 2Cr ³⁺ _(aq) + 3 Zn _(S)

ْE _خلية =  ْE _{اختزال الخارصين}   -  ْ E_{إختزال الكروم}     =  - 0.76 -  (- 0.41) = - 0.35 فولت ، بما أن  ْE _خلية سالبة يكون التفاعل غير تلقائي  ( التفاعل العكسي يكون تلقائي ) كما في المعادلة الآتية :

2Cr³⁺ _(aq) + 3Zn _(S)                      2Cr _(S)   + 3 Zn ²⁺ _(aq)

ملاحظة :   إن قيمة   ْE تعتمد على نوع المادة في التفاعل وليس على كميتها ( لا تتأثر قيمة   ْE بمعامل المادة ) .

  مثال :  هل تحدث التفاعلات الآتية بصورة تلقائية أم لا  ؟ وضح إجابتك بحساب قيمة ْE ( استعن بجدول جهود الاختزال)

 Co ²⁺ _(aq) + 2Br ^-_(aq)                     Br_2(l) + Co _(S)      1.

         ْE_خلية  =  ْ Eاختزال مهبط –  ْ E اختزال مصعد

         ْE_خلية  = -0.28– 1.06 = - 1.34 فولت            إذاً التفاعل غير تلقائي  ( ْE _خلية سالبة)

2Au³⁺_(aq) + 3Fe _(S)                    2Au _(S)  + 3Fe ³⁺ _(aq)  2 .

         ْE_خلية  =  ْ Eاختزال مهبط –  ْ E اختزال مصعد

         ْE_خلية  =  1.5– ( - 0.04)  =  1.54 فولت            إذاً التفاعل تلقائي  ( ْE _خلية موجبة)

  ملاحظة :     

عند السؤال هل يمكن حفظ أو هل يمكن تحريك محلول A (A تتواجد على شكل أيونات فيحدث لها اختزال ) في وعاء أو سلك أو ملعقة  من B  (توجد على شكل ذرات وتمثل الفلز فيحدث لها تأكسد) ، نجد ْE_خلية  :

        فإذا كانت ْE _خلية موجبة ← يحدث تفاعل إذا لا يمكن حفظه أو لا يمكن التحريك.

        وإذا كانت ْE _خلية سالبة ← لا يحدث تفاعل إذا يمكن حفظه أو يمكن التحريك .

 مثال : هل يمكن حفظ محلول كبريتات الألمنيوم في وعاء من الخارصين ؟ وضِح إجابتك ( استعن بجدول جهود الاختزال)

           ( هنا محلول كبريتات الألمنيوم يحدث له اختزال ، ووعاء الخارصين يحدث له تأكسد )   

             ْE_خلية  =  ْ Eاختزال مهبط –  ْ E اختزال مصعد

             ْE_خلية  =  -1.66– ( - 0.76)  =  - 0.90 فولت       إذاً يمكن حفظ المحلول ( ْE _خلية سالبة)         

 مثال : هل يمكن تحريك محلول نترات الفضة بملعقة من النيكل ؟ وضِح إجابتك . 

         ْE_خلية  =  ْ Eاختزال مهبط –  ْ E اختزال مصعد

         ْE_خلية  =   0.80– ( - 0.25)  =   1.05 فولت       إذاً لا يمكن حفظ المحلول ( ْE _خلية موجبة)         

 ملاحظة :     

 الفلزات التي تتفاعل مع محاليل الحموض ( يتأكسد الفلز ويختزل الحمض )  وتطلق غاز H₂ هي الفلزات التي لها جهد     اختزال  سالب , أما الفلزات التي لا تتفاعل مع محاليل الحموض ولا تطلق غازH₂   فهي التي لها جهد اختزال موجب ،

بمعنى آخر إذا كانت  ْE_خلية  موجبة فإن الفلز يتفاعل مع الحمض ويطلق غاز H₂، أما إذا كانت ْE_خلية  سالبة فلا يتفاعل الفلز مع الحمض ولا يطلق غازH₂  .    

 مثال : أيهما يتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك المخفف ويطلق غاز(H₂) الكادميوم (Cd) أم الذهب (Au)؟ وضح إجابتك

           نحسب  ْE_خلية  للكادميوم مع الحمض ( يتأكسد الكادميوم ويختزل الحمض ) :

          ْE_خلية  =  ْ Eاختزال مهبط –  ْ E اختزال مصعد  

         ْE_خلية  = صفر – (-0.40) = 0.40 فولت   إذاً الكادميوم يتفاعل مع الحمض ويطلق غاز H₂ ( ْE _خلية موجبة) .

           نحسب  ْE_خلية  للذهب مع الحمض ( يتأكسد الذهب ويختزل الحمض ) :

          ْE_خلية  =  ْ Eاختزال مهبط –  ْ E اختزال مصعد  

         ْE_خلية  = صفر – 1.50 = - 1.50 فولت   إذاً الذهب لا يتفاعل مع الحمض ولا يطلق غاز H₂ ( ْE _خلية سالبة) .

                                                                                                                                                                               

 مثال : من جدول جهود الاختزال المعياري ،عدد ثلاثة فلزات تطلق غازH₂ عند تفاعلها مع محاليل الحموض المخففة.

             أي فلز له   ْE سالبة يتفاعل مع محاليل الحموض المخففة  مثل :  Li ، Mg ، Zn  ، Ni ، .........................

 ملاحظات :     

 1. عند تصميم خلية غلفانية من عنصرين اعتماداً على قيم (  ْE ) فإن :

 العنصر الذي له أعلى ( ْE) هو المهبط (يحدث له اختزال) ، بينما العنصر الذي له أقل ( ْE) هو المصعد (يحدث له تأكسد) .

2.    عند تصميم خلية غلفانية من فلزين :    

 أ . لعمل خلية غلفانية لها أعلى فرق جهد يتم اختيار فلزين : أعلى  ْE( أقوى عامل مؤكسد) وأقل  ْE (أقوى عامل مختزل) .

ب. لعمل خلية غلفانية لها أقل فرق جهد ، نرتب جهود الاختزال تنازلياً حسب ( ْE) ، ثم نحسب( ْE)  لكل فلزين متتاليين ،

     ثم نختار الفلزين ( العنصرين) الذين لهما أقل قيمة (  ْE _خلية).

 مثال :    اعتماداً على قيم جهود الاختزال المعيارية لأنصاف التفاعلات في الجدول أدناه  أجب عما يلي :

ْE (فولت)	نصف تفاعل الإختزال
0.80	Ag + +  ē  Ag
-1.66	Al +3 + ē  Al
- 0.25	Ni 2+ + 2ē  Ni
1.06	Br2 + 2ē  2Br -
-0.76	Zn+2 + 2ē Zn

 1. حدد أقوى عامل مؤكسد و أقوى عامل مختزل .

 أقوى عامل مؤكسد (Br₂ ) ،  أقوى عامل مختزل ( Al )

1.    حدد الفلزات التي تتفاعل مع محلول حمض  HCl .

        Al , Ni , Zn      

2.    رتب الفلزات حسب تزايد قوتها كعوامل مختزلة .

             > Zn > Ni > Ag  Al

( ملاحظة : لم نختار Br₂ لأنه لافلز أي لايكون أيون موجب )

3.    حدد الفلزين الذين يكونان خلية غلفانية لها أعلى فرق جهد .  

       Ag  و Al        ( كذلك هنا لم نختار Br₂ لأنه لافلز)

4.  وضَح إمكانية حدوث التفاعل الآتي في الظروف المعيارية 2Ag _(S)  +  Br_{2 (l)}                   Ag ⁺_(aq) + Br  ^-_(aq)              

         ْE_خلية  =  ْ Eاختزال مهبط –  ْ E اختزال مصعد

        ْE_خلية  =   1.06–  (0.80)  =   0.26 فولت    إذاً التفاعل يمكن حدوثه تلقائياً  ( ْE _خلية موجبة)

 5. هل يمكن حفظ البرومBr_{2 (l)}  في وعاء من النيكل ؟

         ْE_خلية  =  ْ Eاختزال مهبط –  ْ E اختزال مصعد

        ْE_خلية  =  1.06– ( - 0.25)  =   1.31 فولت         إذاً لا يمكن حفظ البروم ( ْE _خلية موجبة)

                                                                                                                                                    إعداد الأستاذ :

                                                                                                                                                      محمد سالم دردس

079/9932064                                                                                                                                                     

078/8734718                                                                                                                                                    

7. عند بناء خلية غلفانية مكونة من القطبين  ( Zn , Ni ) :

 أ. حدد المصعد والمهبط وشحنة كل منهما

    المصعد هو قطب (Zn ) وشحنته سالبة ، أما المهبط فهو قطب (Ni ) وشحنته موجبة .

 ب. أكتب أنصاف التفاعل عند كل قطب ، ثم التفاعل الكلي في الخلية .

    نصف تفاعل  التأكسد / المصعد    Zn                   Zn²⁺    +  2ē            

    نصف تفاعل  الاختزال / المهبط                 Ni ²⁺  + 2ē                    Ni

   التفاعل الكلي             Zn _(S)   +  Ni ²⁺_(aq)                Zn ²⁺ _(aq)  +  Ni _(S)

 ج. احسب جهد الخلية المعياري  .

      ْE_خلية  =  ْ Eاختزال مهبط –  ْ E اختزال مصعد

     ْE_خلية  = - 0.25– ( - 0.76)  =  0.51 فولت      

د . ماذا يحدث لكتلة القطب (Zn  )  وتركيز( ( Ni ²⁺ بعد فترة من الزمن ؟

     تقل كتلةZn  ( المصعد) ، ويقل تركيز( ( Ni ²⁺

هـ . إذا كانت القنطرة الملحية تحتوي على محلول KNO₃ ، إلى أي الوعائين تتجه الأيونات السالبة ؟

     تتجه الأيونات السالبة عبر القنطرة الملحية إلى نصف خلية القصدير ( Zn) .

 8. حدد اتجاه سريان الالكترونات في الدارة الخارجية للخلية الغلفانية المكونة من قطبي ( Ag / Al  ) .

     تتجه الالكترونات في الدارة الخارجية من قطب ( Al) إلى قطب (Ag)

  مثال : لديك الفلزات ذات الرموز الافتراضية الآتية ، وجميعها تكون أيونات ثنائية موجبة A , B ,C , D )   )  وجد انه :   

¨    عند وصل نصف الخلية  A مع نصف الخلية  Bأن الالكترونات تنتقل من  B إلىA  .

¨    أيونات B²⁺  تؤكسد العنصر C  .

¨    العنصر C أقوى كعامل مؤكسد من العنصر D  .

           أجب عن الأسئلة الآتية :  

    1. رتب أيونات الفلزات حسب قوتها كعوامل مؤكسدة .      2. حدد الفلزين اللذين يكونان خلية غلفانية لها أكبر فرق جهد .

       3. اكتب التفاعل الكلي للخلية الغلفانية المكونة من A و C ؟          4.  حدد الفلز الذي يختزل C ²⁺ .            

      5. أي القطبين يمثل المهبط في الخلية الغلفانية المكونة من   Bو D ؟

   الحل :

      1.                     A , B ,C , D           تزداد قوة العامل المؤكسد

     2. الفلزان هما  A  و D

3 . A ²⁺   +    C                          A     +     C ²⁺                            

4.  الفلز D                                                                    5. القطب B                                                                      

  مثال :  إذا علمت أن التفاعلات الآتية تميل للحدوث تلقائيا :

Pb    +   Cu²⁺                     Cu  +   Pb ^{2 +}

Ni   +   Sn²⁺                           Ni²⁺   +   Sn    

Sn    +     Pb²⁺                          Sn^{2 +}    +    Pb   

      أ. رتب الفلزات حسب قوتها كعوامل مختزلة.                        ب. حدد الأيونات التي تستطيع أكسدة العنصر Sn .

      ج . اختر فلزين يكونان خلية غلفانية بأعلى فولتية .

      د.عند عمل خلية غلفا نية من قطبي  Pb و Ni  :

       1- حدد المهبط والمصعد.     2-  أكتب نصف التفاعل عند كل قطب.       3- ماذا يحدث لكتلة Pb بعد فترة من الزمن .

   الحل :    أ.         Cu , Pb , Sn , Ni      تقل قوة العامل المختزل

 

                  ب. الأيونات هي Cu²⁺  وPb²⁺                                      ج. الفلزين هما  Cu  و Ni 

               د.        1. المهبط هو قطب Pb  ، المصعد هو قطب Ni  .

                         2.   نصف تفاعل التأكسد : Ni                 Ni ²⁺    +   2e ^-           

                           نصف تفاعل الاختزال :    Pb²⁺    +    2e ^-                      Pb                 

                          3. تزداد كتلة Pb .