حالة الأكسدة: نظرة عامة
ما هي حالة الأكسدة
تعريف
تمثِّل حالة التأكسد، التي تُعرَف أيضًا برقم التأكسد، درجة تأكسد الذرة في مركب كيميائي. وتشير إلى عدد الإلكترونات التي اكتسبتها الذرة أو فقدتها عند تكوين الروابط.
الأهمية في الكيمياء
تعد حالات التأكسد أساسية في موازنة المعادلات الكيميائية وفهم تفاعلات الأكسدة والاختزال والتنبؤ بسلوك العناصر في العمليات الكيميائية المختلفة.
تحديد أرقام التأكسد
قواعد تعيين أرقام التأكسد
- العناصر النقية: حالة التأكسد هي صفر.
- الأيونات الأحادية الذرة: تساوي شحنة الأيون.
- الأكسجين: عادةً -2، باستثناء البيروكسيدات.
- الهيدروجين: عادةً +1 عند ارتباطه باللافلزات.
- الفلور: دائماً -1 في المركبات.
- المجموع في المركبات المحايدة: مجموع حالات الأكسدة يساوي صفر.
- المجموع في الأيوناتالمتعددة الذرات: المجموع يساوي شحنة الأيون.
أمثلة
- في H₂O، حالة تأكسد الهيدروجين هي +1 والأكسجين -2.
- في NaCl، الصوديوم يساوي +1 والكلور يساوي -1.
العوامل المؤثرة على حالات التأكسد
السالبية الكهربية
تميل العناصر ذات السالبية الكهربيةالأعلى إلى أن تكون حالات الأكسدة فيها سالبة، في حين أن العناصر الأقل سالبية كهربية تكون حالاتها موجبة.
الإلكترونات في غلاف التكافؤ
يؤثر عدد الإلكترونات المتاحة للترابط على حالات التأكسد المحتملة التي يمكن أن يظهرها العنصر.
تطبيقات حالات الأكسدة
تفاعلات الأكسدة والاختزال
تساعد حالات الأكسدة في تحديد الأنواع المؤكسدة والمختزلة في التفاعلات الكيميائية.
كيمياء التنسيق
في المعقدات، تحدد حالات التأكسد توزيع الشحنة واستقرار المركب.
قائمة بحالات التأكسد للعناصر
حالات التأكسد الشائعة
|
عنصر |
حالات التأكسد الشائعة |
|
الهيدروجين |
+1, -1 |
|
الكربون |
-4, +4 |
|
نيتروجين |
-3, +3, +5 |
|
الأكسجين |
-2 |
|
صوديوم |
+1 |
|
الكلور |
-1, +1, +5, +7 |
|
حديد |
+2, +3 |
|
كبريت |
-2, +4, +6 |
الفلزات الانتقالية
غالبًا ما تُظهر الفلزات الانتقالية حالات أكسدة متعددة بسبب مشاركة المدارات d في الترابط.
|
الفلزات الانتقالية |
حالات التأكسد الشائعة |
|
الحديد |
+2, +3 |
|
النحاس |
+1, +2 |
|
+2, +3, +6 |
|
|
المنغنيز |
+2, +4, +7 |
لمزيد من المعلومات، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).
الأسئلة المتداولة
ما الفرق بين حالة التأكسد ورقم التأكسد؟
إنهما مصطلحان لنفس المفهوم، يشيران إلى درجة تأكسد الذرة في مركب ما.
هل يمكن أن يكون للعناصر حالات تأكسد جزئية؟
نعم، في بعض المركبات، مثل أكاسيد الفلزات ذات حالات التأكسد المختلطة، يمكن أن تظهر العناصر أعداد تأكسد كسرية.
لماذا عادةً ما تكون حالة تأكسد الأكسجين هي -2؟
الأكسجين ذو سالبية كهربية عالية ويميل إلى اكتساب الإلكترونات، مما يجعل -2 حالة الأكسدة الأكثر شيوعًا.
كيف تساعد حالات التأكسد في موازنة المعادلات الكيميائية؟
إنها تتبع انتقال الإلكترونات، مما يضمن أن عدد الإلكترونات المفقودة يساوي عدد الإلكترونات المكتسبة، وهو أمر ضروري لموازنة تفاعلات الأكسدة والاختزال.
هل هناك استثناءات لقواعد حالة التأكسد الشائعة؟
نعم، يمكن أن تظهر بعض العناصر حالات أكسدة غير عادية اعتمادًا على البيئة الكيميائية والترابط.
Chin Trento
