ה חִמצוּן וה צִמצוּם הן תגובות המתרחשות כאשר יש א העברת אלקטרונים בין מינים כימיים. הן תגובות הפוכות: בחמצון יש אובדן של אלקטרונים ובהפחתה יש רווח של אלקטרונים.
תהליכים אלו מתרחשים בו זמנית, מכיוון שכאשר חומר תורם אלקטרונים לאחר הוא מתחמצן, בעוד שהחומר שמקבל אלקטרונים עובר הפחתה.
כאשר חומר מתחמצן, הוא גורם לצמצום המינים האחרים, ומכאן שמו של חומר מפחית. כמו כן, חומר אחד מצטמצם בגלל חמצון של אחר ולכן הוא הגורם המחמצן.
תגובות החמצון וההפחתה מודגמות על ידי השונות של מספר החמצון (נוקס) של המינים המעורבים.
באופן כללי, תגובה המציגה חמצון והפחתה יכולה להיות מיוצגת על ידי:
A + B+ → א+ + ב
איפה,
ת: חומר מחומצן, מאבד אלקטרונים, מעלה את ערכו ומהווה הגורם המפחית.
B: חומר שעובר הפחתה, צובר אלקטרונים, מקטין חמצון ומהווה חומר המחמצן.
דוגמאות של חמצון והפחתה
ראה את התמונה הבאה לדוגמא של משוואת החיזור הכימית.
האבץ המתכתי עובר חִמצוּן וגורם להפחתת הנחושת, ולכן הוא הגורם המפחית. מספר החמצון שלו (nox) גדל מ-0 ל-+2 מכיוון שהוא מאבד 2 אלקטרונים.
יון הכופר (Cu2+) עובר הפחתה וגורם לנחושת להתחמצן, ולכן הוא הגורם המחמצן. מספר החמצון שלו (nox) יורד מ-+2 ל-0 מכיוון שהוא צובר 2 אלקטרונים והופך לנחושת מתכתית, שהיא ניטרלית חשמלית.
דוגמאות נוספות לתגובות חיזור בחיי היומיום הן:
בעירת מתאן
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(v)
פוטוסינתזה
6CO2(g) + 6H2O(v) → ג6ח12O6 (כאן) + 6O2(g)
קורוזיה של ברזל
2 Fe(ים) + 3/4O2(g) + 3 שעות2O(v) → 2Fe (OH)3(ים) (חלודה Fe2O3.3H2O)
למידע נוסף על מספר חמצון (נוקס).
כיצד מתרחשות תגובות חמצון והפחתה?
משוואת תגובת החיזור המערבת נחושת ואבץ יכולה להיות מיוצגת על ידי חצי תגובות, כפי שמוצג להלן.
- חצי תגובת חמצון: זנ0(ים) → 2ה- + Zn2+(כאן)
- הפחתת חצי תגובה:תחת2+(כאן) + 2ה- → התחת0(ים)
- משוואה עולמית: זנ0(ים) + התחת2+(כאן) → Zn2+(כאן) + התחת0(ים)
העברת אלקטרונים זו בתגובת החיזור מתרחשת בהתאם לפוטנציאל ההפחתה של המינים המעורבים. לרכיב בעל פוטנציאל ההפחתה הנמוך ביותר יש נטייה לתרום אלקטרונים, בעוד שהפוטנציאל הגבוה ביותר יקבל אותם.
לדוגמה, לאבץ יש פוטנציאל הפחתה של -0.76V, בעוד שלנחושת יש פוטנציאל הפחתה של +0.34V. לכן, אבץ, מכיוון שיש לו פוטנציאל הפחתה נמוך יותר, הוא חומר מפחית טוב יותר ומקדם את ההפחתה נחושת, בעלת פוטנציאל הפחתה גבוה יותר, ולכן, צוברת אלקטרונים וגורמת לחמצון אבץ.
קרא גם על תגובות חיזור.
תרגילים על חמצון והפחתה
השתמש בשאלות הבאות כדי לבדוק את הידע שלך על מה שלמדת בטקסט זה.
שאלה 1
לגבי תגובות חמצון והפחתה, נכון לציין זאת
א) העלייה בנוקס של המינים הכימיים מעידה על כך שהוא עבר הפחתה.
ב) החומר המאבד אלקטרונים עובר חמצון והוא חומר מחמצן.
ג) בתגובות חיזור מועברים אלקטרונים.
ד) החומר שצובר אלקטרונים מופחת והוא גורם מפחית.
ה) הירידה בנוקס של המין הכימי מצביעה על כך שהוא עבר חמצון.
חלופה נכונה: ג) בתגובות חמצון-צמצום מתרחשת העברת אלקטרונים.
בתגובות חיזור, אלקטרונים מועברים.
החומר שצובר אלקטרונים עובר הפחתה והוא הגורם המחמצן. הירידה ב-nox של המינים הכימיים מצביעה על כך שהוא הצטמצם.
החומר המאבד אלקטרונים עובר חמצון ומהווה חומר מפחית. העלייה בנוקס של המין הכימי מצביעה על כך שהוא עבר חמצון.
שאלה 2
דוגמאות לתגובות חיזור בחיי היומיום למעט
א) קורוזיה
ב) בעירה
ג) פוטוסינתזה
ד) נטרול
חלופה לא נכונה: ד) נטרול.
תגובת ניטרול היא תגובה המתרחשת בין חומצה לבסיס, וכתוצאה מכך מלח ומים. לדוגמה:
NaOH + HCl → NaCl + H2O
דוגמאות לתגובת חיזור הן:
בעירת מתאן
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(v)
פוטוסינתזה
6CO2(g) + 6H2O(v) → ג6ח12O6 (כאן) + 6O2(g)
קורוזיה של ברזל
2 Fe(ים) + 3/4O2(g) + 3 שעות2O(v) → 2Fe (OH)3(ים)
שאלה 3
שים לב לתגובות החמצון-הפחתת הבאות וציין אילו הם חומרי החמצון והמפחיתים.
אני. Zn0(ים) + התחת2+(כאן) → Zn2+(כאן) + התחת0(ים)
II. תַחַת2+(כאן) + H2(ז) → 2H+(כאן) + התחת(ים)
III. Zn(ים) + 2H+(כאן) → Zn2+(כאן) + H2(g)
תשובה:
בתגובת חיזור, זה שעובר חמצון הוא הגורם המפחית וזה שעובר הפחתה הוא הגורם המחמצן.
אני. Zn0(ים) + התחת2+(כאן) → Zn2+(כאן) + התחת0(ים)
חומר מחמצן: נחושת (Cu)
חומר מפחית: אבץ (Zn)
II. תַחַת2+(כאן) + H2(ז) → 2H+(כאן) + התחת(ים)
חומר מחמצן: נחושת (Cu)
חומר מפחית: מימן (H)
III. Zn(ים) + 2H+(כאן) → Zn2+(כאן) + H2(ז)
חומר מחמצן: מימן (H)
חומר מפחית: אבץ (Zn)
קבל יותר ידע עם התוכן:
- מהן ערימות?
- אלקטרוכימיה
- הַפרָדָה חַשְׁמָלִית
הפניות ביבליוגרפיות
פונסקה, מ. ר. M כימיה, 2. 1. ed. סאו פאולו: אטיקה, 2013.
SANTOS, W.L.P; MOL, G.S. כימיה אזרחית, 3. 2. ed. סאו פאולו: Editora AJS, 2013.
USBERCO, J. לחבר כימיה, 2: כימיה. - 2. ed. סאו פאולו: סראיבה, 2014.
