أ‘داد التأكسد ( شرح مع أمثلة )

[مس نهلة]

7 - أعداد التأكسد
تستخدم أعداد التأكسد كبديل للتكافؤ الذى مر بعدة مراحل كما يلى : -
# عدد ذرات الهيدروجين التى تتحد مع أو تحل محل ذرة واحدة من العنصر
• مثـال :- H2O يكون الأكسجين ثنائى لأنه اتحد مع ذرتين من الهيدروجين
# عدد الإلكترونات التى تفقدها أو تكتسبها ذرة العنصر ( فى الروابط الأيونية )
أو عدد الإلكترونات التى تشارك بها ذرة العنصر ( فى الروابط التساهمية ) أثناء التفاعلات الكيميائية
مثـال :- CaO الأكسجين ثنائى التكافؤ لأنه يكتسب إلكترونين أثناء التفاعل الكيميائى & الكالسيوم ثنائى التكافؤ لأنه يفقد إلكترونين أثناء التفاعل 0
# عدد الإلكترونات المفردة الموجودة فى الغلاف الأخير
مثال : الصوديوم أحادى التكافؤ لأنه يحتوى على إلكترون مفرد واحد فى مستوى الطاقة الأخير
ولكن التكافؤ لا يوضح إذا كان العنصر فقد إلكترونـات أو اكتسـبها وللتمييز بين العناصر من حيث فقدها أو اكتسابها للإلكترونات يستخدم حاليا عدد التأكسد بدلاً من التكافؤ
عدد التأكسد : عدد يمثل الشحنة الكهربية (الموجبة) أو (السالبة) التى تبدو على الأيون أو الذرة في المركب سواء كان المركب أيونيا أو تساهميا .
مميزات عدد التأكسد: يدلنا على التغير في التركيب الإلكترونى للذرات المتفاعلة .
حساب أعداد التأكسد:
أولا : في المركبات الأيونية
1 - عدد التأكسد لأيون الفلز: يدل على عدد الإلكترونات التى فقدتها الذرة مسبوقاً بإشارة موجبة
مثـال : أيون الصوديوم Na+ عدد التأكسد له + 1 و وهذا يدل على أنه فقد إلكترونا أثناء التفاعل 0
2 - عدد التأكسد لأيون اللافلز: يدل على عدد الإلكترونات التى اكتسبتها الذرة مسبوقاً بإشارة سالبة
مثـال : – أيون الكلور Cl - عدد التأكسد له -1 و وهذا يدل على أنه اكتسب إلكترونا أثناء التفاعل 0
و عندما يحدث اتحاد بين الأيونين يتكون كلوريد الصوديوم Na+Cl-
أمثلة أخرى Na 2+O2- & Ca2+ O 2-
ثانيا : في المركبات التساهمية
الشحنة التى تحملها الذرة تبين الإزاحة الإلكترونية فى الرابطة. فالذرة الأكثر سالبية كهربية تكون الإزاحة الإلكترونية اتجاهها فتحمل شحنة سالبة جزئية و الذرة الأقل سالبية كهربية تحمل شحنة موجبة جزئية.
وهناك حالتان:-
أ - فى الجزىء متماثل الذرات مثل Cl2 O3 , , S8 , P4, تكون الإزاحة الإلكترونية فى الروابط بين الذرات متساوية لأن الذرات متساوية فى السالبية الكهربية ويكون عدد التأكسد لكل ذرة = صفرا
أمثلة : جزيئات الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين





2- عندما يتكون الجزىء من ذرات مختلفة : تكون الإزاحة الإلكترونية ناحية الذرة الأكثر سالبيه كهربية فتحمل شحنة سالبة جزئية و الذرة الأقل سالبية كهربية تحمل شحنة موجبة جزئية.
أمثلة : جزيئات ثانى أكسيد الكربون- والماء- و كلوريد الهيدروجين





عند حساب أعداد التأكسد يجب مراعاة الآتى :
1 - عدد التأكسد في جزىء العنصر= صفرا بصرف النظر عن عدد الذرات في الجزىء
O2 & O3 & Na & P4 & S8
2 - مجموع أعداد التأكسد للعناصر المختلفة في الجزئ المتعادل = صفرا
مثال : فى جزىء ( CaCl2 ) احسب مجموع أعداد التأكسد .
 عدد التأكسد للكالسيوم × عدد ذراته + عدد التأكسد للكلور × عدد ذراته =
2 × 1 + ( - 1 ) × 2 = + 2 – 2 = صفرا
3 – عدد تأكسد الأكسجين فى جميع مركباته – 2
ماعدا الأكاسيد الفوقية مثل فوق أكسيد الهيدروجين H2O2
وفوق أكسيد الصوديوم Na2O2 يكون عدد تأكسد الأكسجين -1

4 – عدد تأكسد الهيدروجين فى جميع مركباته +1 ماعدا هيدريدات الفلزات النشطة مثل هيدريد الصوديوم NaH و هيدريد الكالسيوم CaH2 يكون عدد تأكسد الهيدروجين فيها -1 لأنها مركبات أيونية يكتسب فيها الهيدروجين إلكترونا من الفلز فيحمل شحنة سالبة فإذا صهر هيدريد الفلز و حلل كهربيا يتصاعد الهيدروجين عند القطب الموجب ( الآنود أو المصعد ) و يترسب الفلز عند القطب السالب ( الكاثود أو المهبط)





5 – عدد تأكسد عناصر الأقلاء ( المجموعة الأولى )مثل K & Na يساوى +1 أى رقم المجموعة و أيضا عدد تأكسد المجموعات الثانية و الثالثة يساوى رقم المجموعة مسبوقا بإشارة موجبة .
6 – عدد تأكسد الهالوجينات مثال I & Br & Cl & F يساوى- 1 ( رقم المجموعة- 8 )
7 - عدد تأكسد المجموعات الذرية يساوى تكافؤها
OH-1 & NO3-1 & CO2-2 & SO4-2 & NH4+1
أمثــله : -
1 – احسب عدد تأكسد الكربون فى المركبات الآتية : - CO2 & CH4
الحــل : أولا : CO2
 عدد التأكسد للكربون × عدد ذراته + عدد التأكسد للأكسجين × عدد ذراته = صفرا
 (عدد التأكسد للكربون × 1 ) + ( -2 × 2 ) = صفرا
عدد التأكسد للكربون – 4 = صفرا
عدد التأكسد للكربون = + 4
ثانيا : CH4
 عدد التأكسد للكربون × عدد ذراته + عدد التأكسد للهيدروجين × عدد ذراته = صفرا
( عدد التأكسد للكربون × 1 ) + ( 1 × 4 ) = صفرا
 عدد التأكسد للكربون + 4 = صفرا 
 عدد التأكسد للكربون = -4

2 – احسب عدد تأكسد المنجنيز Mn فى برمنجانات البوتاسيوم K Mn O4
الحــــل :
عدد تأكسد البوتاسيوم × عدد ذراته +عدد تأكسد المنجنيز × عدد ذراته +عدد تأكسد الأكسجين × عدد ذراته = صفرا
 ( + 1 × 1 ) + (عدد تأكسد المنجنيز × 1 ) + (-2 × 4 ) = صفرا
 + 1 + (عدد تأكسد المنجنيز × 1 ) – 8 = صفرا
عدد تأكسد المنجنيز – 7 = صفرا
عدد تأكسد المنجنيز = + 7

3 – احسب عدد تأكسد الكروم Cr فى ثانى كرومات البوتاسيوم K2Cr2O7
الحــــل :
عدد تأكسد البوتاسيوم × عدد ذراته +عدد تأكسد الكروم × عدد ذراته +عدد تأكسد الأكسجين × عدد ذراته = صفرا
 ( + 1 × 2 ) + (عدد تأكسد الكروم × 2 ) + (-2 × 7 ) = صفرا
 + 2 + (عدد تأكسد الكروم × 2 ) – 14 = صفرا
 ( عدد تأكسد الكروم × 2 ) – 12 = صفرا
عدد تأكسد الكروم × 2 = + 12
عدد تأكسد الكروم = + 12 ÷ 2 = + 6

4 – احسب عدد تأكسد الكروم فى الأيون Cr2O7-2
الحــــل : عدد تأكسد الكروم × عدد ذراته + عدد التأكسد للأكسجين × عدد ذراته = - 2
(عدد تأكسد الكروم × 2 ) + (-2 × 7 ) = - 2
 (عدد تأكسد الكروم ) – 14 = - 2
عدد تأكسد الكروم × 2 = + 12  عدد تأكسد الكروم = + 12 ÷ 2 = + 6
5 – احسب عدد تأكسد المنجنيز فى الأيون MnO4-1
عدد تأكسد المنجنيز × عدد ذراته + عدد التأكسد للأكسجين × عدد ذراته = -1
 (عدد تأكسد المنجنيز × 1 ) + (- 2 × 4 ) = - 1
 عدد تأكسد المنجنيز – 8 = - 1
عدد تأكسد المنجنيز = + 8 – 1 = + 7
6 - احسب عدد تأكسد الكبريت في حمض الكبريتيك H2SO4 ؟
(عدد تأكسد S×عدد ذراته)+(عدد تأكسدO ×عدد ذراته)+(عدد تأكسدH×عدد ذراته)= صفر
(عدد تأكسد الكبريت ×1) + (-2×4) + (+1×2) = صفر
 عدد تأكسد الكبريت – 8 + 2 = صفر
 عدد تأكسد الكبريت – 6 = صفر
 عدد تأكسد الكبريت = +6
7 - احسب عدد تأكسد الكبريت في كبريتات الصوديوم Na2SO4 ؟
(عدد تأكسد S×عدد ذراته) + (عدد تأكسدO ×عدد ذراته) + (عدد تأكسد Na ×عدد ذراته)= صفر
(عدد تأكسد الكبريت ×1) + (-2×4) + (+1×2) = صفر
 عدد تأكسد الكبريت – 8 + 2 = صفر
 عدد تأكسد الكبريت – 6 = صفر
 عدد تأكسد الكبريت = +6
7 - احسب عدد تأكسد أيون الكبريتات في حمض الكبريتيك H2SO4 ؟
(عدد تأكسد أيون الكبريتات× عدد أيوناته )+(عدد تأكسد أيون الهيدروجين ×عدد أيوناته)= صفر (عدد تأكسد أيون الكبريتات × 1)+( + 1 × 2 ) = صفر
عدد تأكسد أيون الكبريتات + 2 = صفر  عدد تأكسد أيون الكبريتات = - 2
8 – احسب عدد تأكسد الكلور فى الأيون ClO3-
الحــــل : عدد تأكسد الكلور × عدد ذراته + عدد التأكسد للأكسجين × عدد ذراته = - 1
(عدد تأكسد الكلور × 1 ) + (-2 × 3 ) = - 1
 عدد تأكسد الكلور – 6 = - 1  عدد تأكسد الكلور = + 5
أهمية حساب عدد التأكسد
التعرف على نوع التغير الذى يحدث للعناصر من حيث الأكسدة والإختزال أثناء التفاعلات الكيميائية 0كما أنه يوضح التغير فى التركيب الإلكترونى أثناء التفاعل
1 ) إذا زاد عدد التأكسد الموجب للعنصر بعد التفاعل يدل على حدوث أكسدة له
حيث أن الأكسدة عملية فقد إلكترونات وزيادة الشحنة الموجبة
2 ) إذا نقص عدد التأكسد الموجب للعنصر بعد التفاعل يدل على حدوث اختزال له
حيث أن الاختزال عملية اكتساب إلكترونات ونقص الشحنة الموجبة
أمثــلة : 1 – بين التغير الحادث من أكسدة واختزال لكل من الماغنسيوم Mg والنحاس Cu فى التفاعل الآتى ثم اذكر العامل المؤكسد و العامل المختزل :
Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu الحــل
Mg Mg2+SO42- Cu2+SO42- Cu
صفر اختزال +2 +2 أكسدة صفر
أى أن الماغنيسيوم Mg حدث له أكسدة فيكون هو العامل المختزل
بينما أيون النحاس Cu2+ حدث له اختزال فيكون هو العامل المؤكسد
ملحوظة هامة : الفلزات عوامل مختزلة لأنها تفقد إلكترونات بينما أيونات الفلزات عوامل مؤكسدة لأنها تكتسب إلكترونات .
2 – بين نوع التغير الحادث من أكسدة واختزال لكل من الكروم والحديد فى التفاعل الآتى :
K2Cr2O7 + 6FeCl2 + 14 HCl 2 KCl + 2 CrCl3 + 6 FeCl3 + 7 H2O
أولا : بالنسبة للكروم :
K2Cr2 O7 Cr Cl3

Cr +6 Cr+3
ثانيا : بالنسبة للحديد
Fe +2 Cl2 Fe +3 Cl3

Fe +2 Fe +3

[سيد عثمان]

جزاك الله خيرا على هذا المجهود استاذتنا مس نهلة

[محمود عبد القادر جلال]

شكرا مس نهله علي هذا المجهود الرائع