عدد اکسایش

می خواستم در مورد عدد اکسایش توضیح بدین   توسط:مریم

یک کاربرد مهم الکترونگاتیوی درتعیین عدداکسایش یک اتم در تركيبات كوالانسي است .

به طور كلي مي توان گفت عدداكسايش نشان مي دهد يك اتم درمقابل اتم هاي مجاور خود دريك تركيب داراي چه مقدار بار مثبت ويا منفي است .

 درپيوند يوني الكترون به طور كامل از يك اتم به اتم ديگر منتقل مي شود وعدداكسايش يك اتم دراين گونه پيوند همان تعداد الكتروني است كه جا به جا شده است . مانند در

                                                        Na --------------> Na⁺    + e        .  

سديم داراي عدد اكسايش  (  +1)  است.   

اما دريك پيوند كووالانسي كه اشتراك الكترون صورت مي گيردبه كمك الكترنگاتيوي اتم ها عدد اكسايش را تعيين مي كنند .اينگونه كه هر پيوند را به طورجداگانه درنظر گرفته وبه اتم الكترونگاتيوتر بارمنفي وبه اتم الكتروپوزتيو بار مثبت نسبت مي دهند(فرض مي شود كه انتقال كامل الكترون صورت گرفته است  )  وبراي همه پيوند ها ي در مولكول  به همين گونه عمل مي نمايند ودر پايان مجموع جبري بارهاي مثبت ومنفي برروي يك اتم را محاسبه نموده و حاصل آن را عدد اكسايش آن اتم قرار  مي دهند.

طريق ديگر آن است كه درفرمول مولكولي تركيب

براي هيدرو‍ژن ويا فلزات گروه IA  عدد اكسايش  (1+) و براي اكسيژن عدد اكسايش ( 2- ) در نظر مي گيرند . البته هيدروژن در هيدريد ها داراي عددا كسايش (1-) است

وهم چنين اكسيژن در پراكسيدها (1-) ودر سوپر اكسيدها .(½- ) درنظر گرفته مي شود . اين اعداد به كمك الكترونگاتيوي اتم ها كاملا قابل درك است . به اين ترتيب فرمول شيميايي تبديل به يك معادله جبري ساده شده كه به راحتي مي توان عدداكسايش اتم مورد نظر را به دست آورد .

چون مجموع الكترون هاي گرفته شده وداده شده برابراست پس مجموع عدداكسايش اتم هاي مولكول صفر خواهد بود.  اين معادله را مساوي صفر قرار مي دهند

                 به مثال زير توجه كنيد.          H2SO4

                                                       0  =  (2- ) 4  +  (  )  + ( 1+ )2   

                                                         6+  =   S

عدد اكسايش يون هاي تك اتمي برابر بار يون است ودريون  هاي چند اتمي مجموع جمع جبري عددهاي اكسايش اتم هاي شركت كننده در يون برابر

 بار يون خواهد شد . به  مثال زير توجه كنيد.

                                                                ويا در يون    Cr ₂O₇^2-

                                                               2 - = ( 2- )  7 +  2Cr

                                                                             6+ =  Cr

چندسايت مفيد در اين رابطه به شما كمك مي كند.

http://pages.towson.edu/ladon/oxstate.html محاسبه عدداكسايش

http://library.thinkquest.org/3659/reference/oxidationstates.html نام چند يون ساده

  http://library.thinkquest.org/3659/reference/polyatomicions.html نام چند يون چند اتمي

http://www.chem.ox.ac.uk/icl/heyes/LanthAct/A7.html عدد اكسايش درعناصر واسطه خارجي

http://www.mp-docker.demon.co.uk/as_a2/topics/period_3/quiz_3.html  آزمون درمورد عدد اكسايش

http://www.chemguide.co.uk/inorganic/redox/oxidnstates.html مفهوم  عدد اكسايش وموازنه معادله

http://www.chem.vt.edu/RVGS/ACT/notes/oxidation_numbers.html  مفهوم عدد اكسايش وموازنه معادله

http://web.umr.edu/~gbert/oxstates.html قواعد موازنه درمحيط اسيدي وبازي

چه ماده ای بیشترین اکسایشو داره ؟توسط:محمد
 به آدرس http://www.ivstandards.com/extras/pertable/  مراجعه كنيد. وجواب خودرا بگيريد درعناصر بالاترين عدداكسايش 7+ است كه درهالوژن ها بجز فلئوئور ( چون فاقد اوربيتال d است برانگيخته نمي شود  .) ديده مي شود ودرعناصر واسطه هم به چشم مي خورد . به كمك جدول تناوبي وشماره گروه عنصر مي توان اكثر اعداد اكسايش عناصر را پيشگويي نمود .

هرگاه الکترود روی ومس با یک رشته سیم به هم متصل شوند چون پتانسیل الکترودی روی از مس کمتر است الکترون ها ازالکترود روی به سوی الکترود مس جاری می شوند .چون الکترون درالکترود روی تولید می شود به عنوان قطب منفی درنظر گرفته می شود . فلز روی که اکسایش یافته به صورت یون های  ⁺² Zn  وارد محلول  می شود . به این ترتیب کم کم الکترود روی خورده می شود وبرغلظت محلول آندی افزوده خواهد شد. 

الکترون ها از مدار خارجی ( سیم رابط ) گذشته و وارد الکترود مس می شوند .  به این ترتیب الکترود مس که دریافت کننده الکترون است قطب مثبت  خواهد بود . و چون کاتیون های دراطراف آن جمع می شوند  نقش کاتد را خواهد داشت. یون های مس این الکترون ها را دریافت نموده و کاهش می یابند  . در نتیجه این عمل کم کم بر جرم الکترود مس افزوده شده وازغلظت یونهای مثبت در محلول کاتدی کاسته خواهد شد.

خنثی بودن الکتریکی محلول همواره باید حفظ شود .زیرا  براثر تجمع یون های  ⁺² Zn   دراطراف تیغه   Zn  و آنیون دراطراف الکترود Cu سلول قطبیده شده وازکار باز می ماند به عبارتی  دراطراف الکترود ها به همان مقدار که بار مثبت کاتیون وجود دارد همان مقدار بار منفی  آنیون  نیز باید وجود داشته باشد .

  در داخل سلول حرکت یون ها ٬ مدار الکتریکی را کامل می کند . این عمل توسط پل نمکی صورت می گیرد . هم چنین وجود  پل نمکی  برای کامل شدن و بستن مدار الزامی است  . پل نمکی از اختلاط مکانیکی محلول دو نیم سلول نیز  ممانعت  می کند.

با کلیک در اینجامی توانید چگونگی  ساز وکار در این گونه  سلول ها را مشاهده نمایید.

الکترود استاندارد هیدروژن 

صفحه ای ازپلاتین را که روی سطح آن پوشیده ازپلاتین بسیارریز می باشد اگر درمحلول یک مولار اسید وارد نموده وبه طور مرتب ازاطراف آن گازهیدروژن با فشاریک اتمسفرعبورداده و واردمحلول اسیدنماییم دارای یک الکترود استاندارد هیدروژن می شویم .

 طبق قراداد  درهردمایی       ۰۰/0=    E^o _SHE          می باشد

به این دلیل سطح صفحه پلاتین راازذره های پلاتین ریز می پوشانیم 

۱- سطح تماس آن با گاز هیدروژن بیشترشود

۲-این ذره ها نقش کاتالیزگر داشته وسرعت نیم واکنش الکترود هیدروژن راافزایش می دهند.

روش تعیین پتانسیل استاندارد به این ترتیب است که با الکترود مورد نظر (مثال الکترود فلز روی ) و الکترود استاندارد هیدروژن، یک سلول گالوانی می سازیم . 

به کمک ولت سنج میزان پتانسیل الکترودی اندازه گیری می شود. وباتوجه به قطب های سلول، ویاتغییروزن تیغه الکترود مورد نظر ،ویاجهت انحراف عقربه ولت سنج، نیز الکترود کاهش یافته ویا اکسایش یافته رامی توان  مشخص  نمود.

باکلیک در اینجا نحوه عمل الکترود هیدروژن وپل نمکی را مشاهده نمایید.   

الکتروليز

فرايندی که طی آن انرژی الکتريکی تبديل به انرژی شيميايی می شود،را الکتروليز می گويند . اين پديده درسلولی به نام سلولهای الکتروليتی انجام می گيرد.وشامل دوالکترود است که هريک توسط يک رشته سيم رسانا به يک قطب باتری  متصل شده اند ودرمحلول الکتروليت مناسب قرار می گيرند .

واکنشی که درسلول الکتروليتی انجام می گيرد انرژی خواه بوده ودرنتيجه محتوای انرژی فراورده بالاترازواکنش دهنده ها می باشد .باتری قرارگرفته درمدار نقش يک پمپ الکترون راداردکه با صرف کارالکتريکی ،الکترون را از آند گرفته ودراختيار کاتد قرار می دهد.

بايد درنظر داشته باشيد که :

۱ـ در کاتد همواره عمل کاهش صورت می گيرد با اين تفاوت که درسلولهای گالوانی نقش قطب مثبت داشته، اما در سلولهای الکتروليتی به قطب منفی مولد متصل می شود .

۲ـ درآند که همواره عمل اکسايش انجام می گيرد درسلول گالوانی نقش قطب منفی را دارد در حالی که درسلول الکتروليتی بايد به قطب مثبت متصل شود.

ازالکتروليزبرای آبکاری بافلز،تصفيه فلزها،استخراج فلز،تجزيه مواد ....استفاده می شود .

با کلیک در  اینجا می توانید چند  آزمايش جالب انجام دهید.

تحقيق کنيد:

۱ـتعداد مولهای  جابجا شده در هرالکترود چه رابطه ايی باهم دارند؟

۲ـ رابطه مولهای جا به جا شده با ولتاژ بکار رفته چيست؟

۳ـ آيا زمان آزمايش درميزان جرم جابجا شده نقش دارد ؟ 

سلولهای گالوانی

هرگاه يک عامل کاهنده درتماس بايک عامل اکسنده قرارگيرد .الکترون خودرابطور مستقيم به عامل اکسنده منتقل می کند ويک واکنش اکسايش ـ کاهش به صورت خود بخودی صورت می گيردکه در نتيجه آن سطح انرژی فراورده ها پايين ترازسطح انرژی واکنش دهنده ها می باشد درنتيجه انرژی آزاد خواهد شد.واگرمانع تماس فيزيکی دوعامل اکسنده وکاهنده شويم والکترون هاراتوسط يک رشته سيم رسانا منتقل نماييم به اين ترتيب درسيم جريانی ازالکترون بوجود می آيد.برای انتقال يونها نيزبايد از الکتروليت مناسب استفاده نمود.درسلول های گالوانی به اين طريق انرژی شيميايی به الکتريکی تبديل می شود.

هرسلول گالوانی ازدونيم سلول درست شده است وهرنيم سلول معمولاشامل يک تيغه فلزی  (الکترود)است که درمحلولی ازيونها ی( الکتروليت)خود قراردارد. 

با توجه به اين که مهمترين تفاوت فلزات درازدست دادن الکترون می باشد.هرگاه يک فلز در محلولی از يونهای خود قرارگيرداگراتمهای فلز پايدارترازيون آن باشد، مانند فلزهای کم فعاليت ويا فلزهای غير فعال نظير Cu،Ag،Hg،Pt...دراين حالت يون درشبکه فلزنفوذ نموده و فلز دارای بارمثبت ومحلول دارای بارمنفی خواهد شد .

درصورتی که يون فلز پايدارتراز اتم فلز باشد  مانند فلزهای گروه اول ودوم ..... اتم فلز با از دست دادن الکترون بصورت يون واردمحلول شده ودراين حالت محلول پتانسيل بيشتری نسبت به تيغه فلزی  خواهد داشت هرچه اختلاف درپايداری فلز ويون آن بيشترباشد اختلاف پتانسيل بين تيغه و محلول آن بيشتر خواهد بود . 

حال اگر دونیم سلول ازدوفلزمختلف  راتوسط يک سيم رسانا  بهم وصل نماييم وبرای انتقال يونها  وبستن مدار ازيک پل نمکی استفاده کنيم می توانيم اختلاف پتانسيل دونيم سلول را توسط ولتمتر اندازه گيری نماييم.

  در اینجا می توانید با انتخاب دوفلز متفاوت والکتروليت مناسب چگونگی کار سلولهای ولتایی را ببينيد.

رسانش الکتروليتی  

رسانشی که توسط مهاجرت يونها صورت می گيرد رسانش الکتروليتی نامند .

دريک رسانای الکتروليتی مانند نمکهای مذاب ويا محلول های الکتروليت  يونها آزادانه حرکت نموده وبارالکتريکی حمل می نمايند . تداوم اين جريان الزامأ با يک تغيير شيميايی همراه است  . اين واکنش های شيميايی  در سلولهای الکتروليتی انجام می گيرد.

هرماده ای که درحالت مايع يا محلول دارای يون باشد الکتروليت محسوب می شود.اسيدها بازها ونمکها رسانا نيستند اين گونه مواد درمحلول، و نمک ها وبازهای جامد، در حالت مذاب توليد يون می کنند.

بايد درنظر داشت تعداد يونی که توسط تعداد مول مشخصی ازالکتروليت های مختلف ايجاد می شود ،متفاوت است به همين علت رسانايی  الکتروليت ها با هم متفاوت است .

الکتروليت قوی موادی هستند که هم انحلال پذيری آنها زياداست وهم به طور کامل به يون تفکيک می شوند.

محلول الکتروليت ضعيف نسبت به الکتروليت قوی دارای  يون اندکی است. وغيرالکتروليت به محلول های گفته می شود که دارای يون نيستند وقادر به عبور جريا ن الکتريسته نمی باشند.

 باکلیک دراینجا انجام چند آزمايش، درمورد مطالب بالا تحقيق کنید .