حالة الأكسدة

حالة الأكسدة (أو عدد الأكسدة أو مرحلة الأكسدة)، هو مصطلح يشير إلى درجة تأكسد ذرة في مركب كيميائي. فمفهوم حالة الأكسدة هي الشحنة الكهربية التي تكتسبها ذرة إذا كانت جميع ارتباطاتها مع عناصر أخرى من نوع الرابطة الأيونية بنسبة 100%.

وتمثل حالة الأكسدة بأرقام صحيحة، قد تكون موجبة أو سالبة الإشارة وقد تكون مساوية للصفر. وفي بعض الحالات يمكن أن تكون حالة الأكسدة كسرًا مثل 8/3 للحديد في (Fe₃O₄).

أعلى درجات التأكسد هي +8 في رباعي أكسيد الزينون ورباعي أكسيد الروثينيوم ورباعي أكسيد الأوزميوم، بينما أقل حالة أكسدة -4 ونجدها في في بعض عناصر مجموعة الكربون.

زيادة حالة أكسدة ذرة خلال تفاعل كيميائي يسمى "أكسدة" وأما انخفاض حالة الأكسدة فيسمى اختزال. وتتضمن تلك التفاعلات انتقال للإلكترونات. ويعتبر اكتساب ذرة إلكترونات اختزالًا أما فقدانها إلكترونات فهو أكسدة. حالة الأكسدة للعناصر النقية تساوي صفرًا.

تعريف الأكسدة

قام الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية بتعريف حالة الأكسدة كالآتي:^[1]

حالة الأكسدة: هي مقياس لدرجة تأكسد ذرة في مادة .وتعرف بأنها الشحنة التي يمكن تصور أن تحصل عليها الذرة عندما تعد الإلكترونات على أساس عدة مبادئ:

1) حالة الأكسدة لعنصر حر (غير مرتبط) تساوي صفرًا ،

2) بالنسبة إلى أيون أحادي الذرة تكون حالة الأكسدة مساوية لشحنة الأيون ،

3) حالة الأكسدة للهيدروجين تساوي +1 ، و حالة الأكسدة للأكسجين -2 عند تواجدهما في معظم المركبات . (في حالات خاصة تكون حالة أكسدة الهيدروجين -1 في هيدريد الفلزات النشطة ، مثل هيدرات الليثيوم LiH, وتكون حالة أكسدة الأكسجين في البيروكسيد -1 أي H₂O₂);

(4) يجب أن يكون مجموع حالات أكسدة جميع الذرات في جزيء متعادلًا كهربيًا مساويًا للصفر، بينما تكون مجموع حالات الأكسدة للذرات المكونة للأيون مساوية لشحنة الأيون. وعلى سبيل المثال، تكون حالات أكسدة الكبريت في H₂Sو S₈(الكبريت الأولي ) و SO₂ و SO₃ و H₂SO₄ مساوية: -2 و 0 و +4 و +6 و +6 على التوالي . وتكون حالات الأكسدة الأعلى لذرة كلما زادت درجة أكسدتها، وكلما انخفضت حالة أكسدتها تزداد درجة اختزالها .

الفرق بين حالة أكسدة وعدد الأكسدة

عدد الأكسدة للكربون و الهيدروجين في الإيثان.

تتساوى في أغلب الأحوال قيمة حالة الأكسدة oxidation state وقيمة ما يسمى عدد الأكسدة oxidation number ولكنهما مختلفان . يستخدم عدد الأكسدة في المعقدات التساندية وفيها تختلف قواعد عد الإلكترونات عنها في حالة الأكسدة ، نطبق مع المعقدات التساندية القاعدة : كل إلكترون ينتسب إلى أحد الربيطات بصرف النظر عن ماله من سالبية كهربية . نرمز لعدد الأكسدة بالرموز اللاتينية بينما نرمز لحالة الأكسدة بالأرقام العربية . كما أننا يمكن أن نستخدم عدد الأكسدة لذرة مركزية في تسمية مركب معقد تساندي ، مثل iron(II,III) oxide ، ولا تدخل في تسمية المركب حالة الأكسدة .

يكتب عدد الأكسدة إما على يمين رمز العنصر بالحروف اللاتينية ، مثل Fe^III أو بين قوسين بعد اسم العنصر ، مثل (iron(III : وفي تلك الحالة الأخيرة لا نترك مسافة بين اسم العنصر وعدد الأكسدة .

القواعد العامة لتحديد حالة الأكسدة بدون الاعتماد على بنية لويس^[1]

1. أي عنصر نقي (وقد يكون جزيئا ثنائيا مثل الكلور Cl₂) تكون له حالة الأكسدة (OS) مساوية للصفر، أمثلة على ذلك النحاس Cu أو الأكسجين O₂.
2. بالنسبة إلى أيون ذرة أحادية يكون (OS) مساويا لشحنة الأيون .فمثلا S^2- يكون له OS مساويا -2, بينما Li⁺ يكون له +1.
3. يكون مجموع حالات الأكسدة OSs لجميع الذرات في جزيئ أو أيون متعدد الذرات مساويا لشحنة الجزيئ أو الأيون ، بحيث يمكن حساب حالة أكسدة أحد العناصر من بقية حالات أكسدة العناصر الباقية. فمثلا ، في ( SO₃^2- (sulfite ion , تكون الشحنة الكلية للأيون -2 ، وكل ذرة أكسجين باعتبار أن لها حالة الأكسدة -2 كالعادة. عندئذ يكون مجموع حالات الأكسدة OSs مساويا OS(S) + 3(-2) = -2, وبالتالي نحصل على حالة أكسدة الكبريت OS(S) = +4.
4. مع ملاحظة عدم الخلط بين الشحنة على ذرة بحالة أكسدتها ، إذ ربما يختلفان ، وبالفعل يختلفان غالبا في الأيونات عديدة الذرات . وعلى سبيل المثال ، تكون الشحنة على ذرة النيتروجين في أيون الأمونيا NH₄⁺ مساويا +1, في حين تكون حالة أكسدته -3, وهي تساوي حالة أكسدة النيتروجين في الأمونيا. في تلك الحالة تكون الشحنة على الذرة قد تغيرت مع عدم تغير حالة أكسدتها .

المراجع

اقرا أيضا

• أكسيد
• مؤكسد
• عدد الأكسدة
• تفاعلات أكسدة-اختزال
• تكافؤ

موسوعات ذات صلة :

• موسوعة الكيمياء