طريقة عدد التأكسد لوزن معادلات الأكسدة والاختزال - كتاب الكيمياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

الأهداف

تربط التغير في عدد التأكسد بانتقال الإلكترونات. تستعمل التغير في عدد الأكسدة لوزن معادلات الأكسدة والاختزال. تزن معادلة الأكسدة والاختزال الأيونية الكلية مستعملاً طريقة نصف التفاعل.

مراجعة المفردات

المعادلة الأيونية الكلية: معادلة أيونية تتضمن الجسيمات المشاركة في التفاعل فقط.

المفردات الجديدة

طريقة عدد التأكسد

نصف التفاعل

وزن معادلات الأكسدة والاختزال Balancing Redox Reactions

الفكرة الرئيسة: تصبح معادلات الأكسدة والاختزال موزونة عندما تكون الزيادة في أعداد التأكسد مساوية للانخفاض الكلي في أعداد التأكسد للذرات الداخلة في التفاعل.

الربط مع الحياة عندما تفسد المواد الدهنية في الأطعمة، يقال إنها أصبحت حمضية؛ إذ تتكسر الجزيئات الكبيرة خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال منتجة رائحة كريهة. وتعد المعادلة الخاصة بهذه العملية معقدة جدًّا، ولكننا نستطيع وزنها باستعمال القواعد نفسها التي استعملناها في وزن المعادلات الأبسط.

طريقة عدد التأكسد The Oxidation-Number Method

يجب وزن المعادلات الكيميائية لتوضيح الكميات الصحيحة للمتفاعلات والنواتج. لذا ادرس المعادلات غير الموزونة الآتية للتفاعل الذي يحدث عندما يوضع النحاس في محلول مركز من حمض النيتريك، كما في الشكل 3-6. ينتج غاز بني اللون هو ثاني أكسيد النيتروجين NO2 من اختزال أيونات النترات NO3، أما المحلول الأزرق فينتج عن تأكسد النحاس Cu إلى أيون النحاس (II) Cu2+. Cu(s) + HNO3(aq) → Cu(NO3)2(aq) + NO2(g) + H2O(l) لاحظ أن الأكسجين يظهر فقط في مادة متفاعلة واحدة هي HNO3، ولكنه يظهر في النواتج الثلاثة جميعها، أما النيتروجين فيظهر في HNO3 وفي اثنين من النواتج. مثل معادلة الأكسدة والاختزال هذه التي يظهر فيها العنصر نفسه في عدة مواد متفاعلة وناتجة يصعب وزنها. وكما تعلم، فعندما تفقد الذرة الإلكترونات يزداد عدد تأكسدها، وعندما تكتسب الذرة الإلكترونات يقل عدد تأكسدها. ويجب أن يساوي عدد الإلكترونات المكتسبة عدد الإلكترونات المفقودة. ولذا يجب أن يكون مجموع الزيادة في عدد التأكسد مساويًا لمجموع الانخفاض في أعداد التأكسد للذرات المشتركة في التفاعل. وتسمى مثل هذه الطريقة طريقة عدد التأكسد، وتعتمد على المبادئ في الجدول 4-3.

الجدول 4-3 طريقة عدد التأكسد حدد أعداد التأكسد لجميع الذرات في المعادلة. حدد الذرات التي تأكسدت والذرات التي اختزلت. حدد التغير في عدد التأكسد للذرات التي تأكسدت والذرات التي اختزلت. اجعل التغير في عدد التأكسد متساويًا في القيمة؛ وذلك بضبط المعاملات في المعادلة. استعمل الطريقة التقليدية في وزن المعادلة الكيميائية الكلية، إذا كان ذلك ضروريًا.

الشكل 3-6 من الصعب أحيانًا وزن بعض المعادلات الكيميائية كما في تفاعلات الأكسدة والاختزال بين النحاس وحمض النيتريك؛ لأن العناصر تظهر أكثر من مرة في كل جهة من المعادلة.

رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa

وزارة التعليم 113 Ministry of Education 2025 - 1447

--- SECTION: الأهداف --- الأهداف تربط التغير في عدد التأكسد بانتقال الإلكترونات. تستعمل التغير في عدد الأكسدة لوزن معادلات الأكسدة والاختزال. تزن معادلة الأكسدة والاختزال الأيونية الكلية مستعملاً طريقة نصف التفاعل. --- SECTION: مراجعة المفردات --- مراجعة المفردات --- SECTION: المعادلة الأيونية الكلية --- المعادلة الأيونية الكلية: معادلة أيونية تتضمن الجسيمات المشاركة في التفاعل فقط. --- SECTION: المفردات الجديدة --- المفردات الجديدة --- SECTION: طريقة عدد التأكسد --- طريقة عدد التأكسد --- SECTION: نصف التفاعل --- نصف التفاعل وزن معادلات الأكسدة والاختزال Balancing Redox Reactions --- SECTION: الفكرة الرئيسة --- الفكرة الرئيسة: تصبح معادلات الأكسدة والاختزال موزونة عندما تكون الزيادة في أعداد التأكسد مساوية للانخفاض الكلي في أعداد التأكسد للذرات الداخلة في التفاعل. --- SECTION: الربط مع الحياة --- الربط مع الحياة عندما تفسد المواد الدهنية في الأطعمة، يقال إنها أصبحت حمضية؛ إذ تتكسر الجزيئات الكبيرة خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال منتجة رائحة كريهة. وتعد المعادلة الخاصة بهذه العملية معقدة جدًّا، ولكننا نستطيع وزنها باستعمال القواعد نفسها التي استعملناها في وزن المعادلات الأبسط. --- SECTION: طريقة عدد التأكسد The Oxidation-Number Method --- طريقة عدد التأكسد The Oxidation-Number Method يجب وزن المعادلات الكيميائية لتوضيح الكميات الصحيحة للمتفاعلات والنواتج. لذا ادرس المعادلات غير الموزونة الآتية للتفاعل الذي يحدث عندما يوضع النحاس في محلول مركز من حمض النيتريك، كما في الشكل 3-6. ينتج غاز بني اللون هو ثاني أكسيد النيتروجين NO2 من اختزال أيونات النترات NO3، أما المحلول الأزرق فينتج عن تأكسد النحاس Cu إلى أيون النحاس (II) Cu2+. Cu(s) + HNO3(aq) → Cu(NO3)2(aq) + NO2(g) + H2O(l) لاحظ أن الأكسجين يظهر فقط في مادة متفاعلة واحدة هي HNO3، ولكنه يظهر في النواتج الثلاثة جميعها، أما النيتروجين فيظهر في HNO3 وفي اثنين من النواتج. مثل معادلة الأكسدة والاختزال هذه التي يظهر فيها العنصر نفسه في عدة مواد متفاعلة وناتجة يصعب وزنها. وكما تعلم، فعندما تفقد الذرة الإلكترونات يزداد عدد تأكسدها، وعندما تكتسب الذرة الإلكترونات يقل عدد تأكسدها. ويجب أن يساوي عدد الإلكترونات المكتسبة عدد الإلكترونات المفقودة. ولذا يجب أن يكون مجموع الزيادة في عدد التأكسد مساويًا لمجموع الانخفاض في أعداد التأكسد للذرات المشتركة في التفاعل. وتسمى مثل هذه الطريقة طريقة عدد التأكسد، وتعتمد على المبادئ في الجدول 4-3. --- SECTION: الجدول 4-3 طريقة عدد التأكسد --- الجدول 4-3 طريقة عدد التأكسد حدد أعداد التأكسد لجميع الذرات في المعادلة. حدد الذرات التي تأكسدت والذرات التي اختزلت. حدد التغير في عدد التأكسد للذرات التي تأكسدت والذرات التي اختزلت. اجعل التغير في عدد التأكسد متساويًا في القيمة؛ وذلك بضبط المعاملات في المعادلة. استعمل الطريقة التقليدية في وزن المعادلة الكيميائية الكلية، إذا كان ذلك ضروريًا. --- SECTION: الشكل 3-6 --- الشكل 3-6 من الصعب أحيانًا وزن بعض المعادلات الكيميائية كما في تفاعلات الأكسدة والاختزال بين النحاس وحمض النيتريك؛ لأن العناصر تظهر أكثر من مرة في كل جهة من المعادلة. --- SECTION: رابط الدرس الرقمي --- رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa وزارة التعليم 113 Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **TABLE**: الجدول 4-3 طريقة عدد التأكسد Description: A table outlining the steps for balancing chemical equations using the oxidation number method. Table Structure: Headers: الخطوة | الوصف Rows: Row 1: 1 | حدد أعداد التأكسد لجميع الذرات في المعادلة. Row 2: 2 | حدد الذرات التي تأكسدت والذرات التي اختزلت. Row 3: 3 | حدد التغير في عدد التأكسد للذرات التي تأكسدت والذرات التي اختزلت. Row 4: 4 | اجعل التغير في عدد التأكسد متساويًا في القيمة؛ وذلك بضبط المعاملات في المعادلة. Row 5: 5 | استعمل الطريقة التقليدية في وزن المعادلة الكيميائية الكلية، إذا كان ذلك ضروريًا. Context: This table provides a systematic, step-by-step procedure for applying the oxidation number method to balance redox reactions, which is crucial for understanding stoichiometry in such reactions. **FIGURE**: الشكل 3-6 من الصعب أحيانًا وزن بعض المعادلات الكيميائية كما في تفاعلات الأكسدة والاختزال بين النحاس وحمض النيتريك؛ لأن العناصر تظهر أكثر من مرة في كل جهة من المعادلة. Description: A clear glass beaker containing a reddish-brown liquid. The beaker has volume markings on its right side, with major lines at 20 mL, 40 mL, 60 mL, and 80 mL. Minor lines indicate 10 mL intervals. The liquid level is approximately at 25 mL. The beaker is placed on a surface, and the background is plain white. Context: This figure visually represents a chemical reaction, specifically between copper and nitric acid, which is cited as an example of a redox reaction that is challenging to balance because elements (like nitrogen) appear in multiple species on both the reactant and product sides. It provides a visual context for the complexity that the oxidation number method aims to simplify.