مساري الأكسدة والإرجاع
هناك أربع أنواع من المساري المستخدمة في الخلية الكهروكيميائية التي تحدث فيها تفاعلات الأكسدة والإرجاع
الخلية الكهروكيميائية / هي الخلية التي تحول طاقة التفاعل الكيميائي إلى طاقة كهربائية.
حيث أن الطاقة الكهربائية تنتج عن حركة الالكترونات المفقودة من المادة المؤكسَدة والمنتقلة إلى المادة المرجعَة.....
أنواع المساري :
1. مسرى من نوع أول وهو :
معدن مغموس في محلول يحوي ايون هذا المعدن
رمز المسرى M/M+2
تفاعل المسرى : M+2 + 2e- → M
مثال عليه : Fe+2 + 2e- → Fe
الرمز : Fe/Fe+2
2. مسرى من نوع ثاني ((مسرى غازي)) :
قضيب بلاتين ممتز عليه غاز مغموس في محلول حمضي
رمز المسرى Pt/G/H+
وهو نوعين :
· مسرى هيدروجين Pt\H2\HCl
تفاعل المسرى 2H+ + 2e- → H2
كمون هذا المسرى ((هو الوحيد يلي اذكره)) E=0
E= كمون المسرى
· مسرى كلور Pt/Cl2\HCl
تفاعل المسرى Cl2 + 2e- → 2Cl-
على ما أذكر كمون هذا المسرى -1.36 بس الشك في الإشارة موجبة أم سالبة إنشاء الله بتأكد منها وبقولك
*مو شرط يكون الحمض HCl ,أي حمض بس لازم يكون قوي*
3. مسرى من نوع ثالث :
معدن مرسب عليه احد أملاحه مغموس في محلول يحوي أنيون هذا الملح
رمز المسرى : M/MX/X-
تفاعل المسرى :M + X- → MX + e-
مثال عليه : AgCl + e- → Ag + Cl-
رمز المسرى : Ag/AgCl/Cl-
4. مسرى من نوع رابع ((مسرى أكسدة إرجاع))
قضيب بلاتين مغموس في محلول يحوي ايونين لنفس المادة
رمز المسرى : Pt/M+\M+2
تفاعل المسرى : M+2 + e- → M+
مثال عليه : Fe+3 + e- → Fe+2
رمز المسرى : Pt/Fe+2/Fe+3
بعد أن تعرفنا عن المساري نعود للخلية الكهروكيميائية حيث أن الخلايا الكهروكيميائية تكون مكونة من مسريين احدهم يكون يمين والأخر يكون يسار
نفرق بين اليمين واليسار وذلك بفرض أن احدهما يمين والأخر يسار وبطرح كموناتهما إذا كان الناتج ((كمون الخلية)) موجب يكون فرضنا صحيح وإذا كان الناتج سالب يكون فرضنا خاطئ ونعكس المساري.....
مثال للتوضيح
لنشكل خلية من مسرى نوع أول ومسرى نوع ثاني
سيكون رمز الخلية Cu/CuCl2/HCl/H2/Pt
تفاعل مسر يمين Cu+2 + 2e- → Cu
تفاعل مسرى يسار Cl2 + 2e- → 2Cl-
على مآذكر كان كمون مسرى النحاس ((يمين)) 0.34
و على مآذكر كان كمون مسرى الكلور ((يسار)) -1.36
كمون الخلية يكون :
Cu+2 + 2e- → Cu ER=0.34V
Cl2 + 2e- → 2Cl- EL=-1.36V
Cu+2 + 2Cl- → CuCl2 Ecell=1.7 V
واضيف لكم بعض التعريفات عن الاكسده والارجاع ويارب تفيدكم
الأكسدة والإرجاع
عملية الاكسدة لها تعاريف لا تنتهي وكلها متداخلة ببعضها وكذلك عملية الارجاع ولكن هناك تعريف واحد بصراحة انا للحين اتعامل فيه والحمد لله سهل ويفرق بين العمليتين
عملية الارجاع /هي العملية التي يرافقها اكتساب الالكترونات
عملية الاكسدة/ هي العملية التي يرافقها خسارة الكترونات
مثال على تفاعل الاكسدة والارجاع
KMnO4 + KI + H2SO4 → I2 + MnSO4 + K2SO4 +H2O
• نلاحظ في هذا التفاعل انه حصلت عملية اكسدة لأيون اليود وتحول الي اليود الحر وذلك بفقد الكترون واحد أي :
I- → I
ولذلك نسمي أيون اليود مرجِع لأنه يرجِع العنصر او المركب الذي يتفاعل معه وذلك بإعطائه الاكترونات المفقودة منه (من أيون اليود)
• نلاحظ كذلك في هذا التفاعل انه حصلت عملية ارجاع لأيون المنغنيز في برمنغنات البوتاسيوم وتحوله الى ايون المنغنيز الثنائي وذلك بإكتساب 5 الكترونات أي:
Mn+7 → Mn+2
ولذلك نسمي برمنغنات البوتاسيوم مؤكسِد لانه يؤكسِد العنصر او المركب الذي يتفاعل معه وذلك بأخذ الاكترونات المفقودة منه(من العنصر او المركب الذي يتفاعل معه-المرجِع-)
والآن نتقل الى موازنة التفاعلات
لنوازن التفاعل السابق
اولا نأخذ تفاعل الارجاع :
Mn+7 + 5e- → Mn+2
أي موازنة شحنة فقط
ثانيا تفاعل الأكسدة :
2I- → I2 + 2e-
لازم اولا نوازن عدد الذرات لانه يتكون في المحلول I2 وليس I لذلك نضع امام ايون اليود الرقم 2
ثم وازنا الشحنة
ثم نضرب المعادلة الاولى بعدد الكترونات المعادلة الثانية والعكس ثم نجمعهم
Mn+7 + 5e- → Mn+2 x2
2I- → I2 + 2e- x5
2Mn+7 + 10 I- + 10e- → 2Mn+2 + 5I2 + 10e-
نختصر الالكترونات مع بعض
2Mn+7 + 10 I- → 2Mn+2 + 5I2
نكتب المعادلة بالشكل الجزيئي
2KMnO4 + 10KI + H2SO4 → 5I2 + 2MnSO4 + K2SO4 +H2O
الآن نكمل التوازن نحن
نلاحظ ان بعد توازن اليود والمنغنيز نلاحظ هناك اختلال في البوتاسيوم لذلك نوزنه وبعدها نوزن الكبريت ثم الهيدروجين وتكون العادلة موزونة
2KMnO4 + 10KI + H2SO4 → 5I2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 +H2O
2KMnO4 + 10KI + 8H2SO4 → 5I2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 +8H2O
هذه الموازنة تدعى الموازنة بالطريقة الايونية
وهناك موازنة في وسط حمضي وموازنة في وسط قلوي
حيث ان الموازنة في الوسط الحمضي تعتمد على وجود حمض في المعادلة اما الموازنة في وسط قلوي تعتمد على وجود قلوي في المعادلة
مثلا المعادلة السابقة يمكن موازنتها بوسط حمضي لوجود حمض الكبريت
طريقة الموازنة في وسط حمضي:
نأخذ تفاعل الارجاع ولكن هنا سنأخذ الاكسجين مع المنغنيز:
MnO4- → Mn+2
الأن نوازن الاكسجين بإضافة ماء الى الطرف الاقل اكسجيناً
MnO4- → Mn+2 + 4H2O
ثم نوازن الهيدروجينات
MnO4- + 8H+ → Mn+2 + 4H2O
تم موازنة الشحنة
MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn+2 + 4H2O
الان نصف التفاعل هذا اصبح موزونا
اما تفاعل الاكسدة ناخذه كما هو بدون تغير:
2I- → I2 + 2e-
ثم نضرب المعادلة الاولى بعدد الكترونات المعادلة الثانية والعكس ونجمعهم
MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn+2 + 4H2O x2
2I- → I2 + 2e- x5
2 MnO4- + 16 H+ + 10 I- → 2Mn+2 + 8 H2O + 5 I2
ثم نكتب المعادلة بالشكل الجزيئي
2KMnO4 + 10KI + 8H2SO4 → 5I2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 +8H2O
اما الموازنة في الوسط القلوي :
مثلا نأخذ التفاعل
KMnO4 + KI + H2O → 5I2 + MnO2 + KOH
نأخذ تفاعل الارجاع ولكن هنا سنأخذ الاكسجين مع المنغنيز:
MnO4- → MnO2
الأن نوازن الاكسجين بإضافة OH- الى الطرف الاقل اكسجيناً ولكن هنا تكون إضافة عدد جزيئات OH- ضعف عدد ذرات الاكسجين في الطرف الاقل اكسجينا
MnO4- → MnO2 + 4OH-
ثم نوازن الهيدروجينات بإضافة ماء
MnO4- + 2H2O → MnO2 + 4OH-
ثم موازنة الشحنة
MnO4- + 2H2O + 3e- → MnO2 + 4OH-
الان نصف التفاعل هذا اصبح موزونا
اما تفاعل الاكسدة ناخذه كما هو بدون تغير:
2I- → I2 + 2e-
ثم نضرب المعادلة الاولى بعدد الكترونات المعادلة الثانية والعكس ونجمعهم
MnO4- + 2H2O + 3e- → MnO2 + 4OH- x2
2I- → I2 + 2e- x3
2MnO4- + 4H2O + 6I- → 2MnO2 + 8OH- + 3I2
ثم نكتب المعادلة بالشكل الجزيئي
2KMnO4 + 6KI + 4 H2O → 3I2 + 2MnO2 + 8KOH
ولا تنسوا الدعاء لكاتبها بانوا الله يرزقه الفردوس الاعلى ويفرج كل كربه
