تفاعلات الأكسدة والإرجاع (Redox Reactions) هي تفاعلات كيميائية تنطوي على نقل الإلكترونات بين جزيئات أو أيونات. في هذه التفاعلات، تفقد إحدى المواد الإلكترونات (أكسدة) بينما تكتسبها أخرى (إرجاع). لا يمكن حدوث الأكسدة من دون إرجاع والعكس صحيح، لذا فهي دائماً تحدث معاً.

المفاهيم الأساسية :

*

الأكسدة (Oxidation):

هي فقدان الإلكترونات بواسطة ذرة أو أيون أو جزيء. زيادة في عدد الأكسدة.

*

الإرجاع (Reduction):

هي اكتساب الإلكترونات بواسطة ذرة أو أيون أو جزيء. نقصان في عدد الأكسدة.

*

عامل الأكسدة (Oxidizing Agent):

هو المادة التي تسبب أكسدة مادة أخرى عن طريق اكتساب الإلكترونات من هذه المادة، وبالتالي تقلّبها. يُختَزل عامل الأكسدة.

*

عامل الإرجاع (Reducing Agent):

هو المادة التي تسبب إرجاع مادة أخرى عن طريق فقدان الإلكترونات لها، وبالتالي تُؤكسَد.

*

عدد الأكسدة (Oxidation Number):

هو شحنة وهمية توضع على ذرة في جزيء أو أيون، بافتراض أن جميع الروابط تساهمية قطبية تماماً. يُساعد في تتبع انتقال الإلكترونات في تفاعلات الأكسدة والإرجاع.

أمثلة على تفاعلات الأكسدة والإرجاع:

*

احتراق الميثان:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
* الميثان (CH₄) يُؤكسد (يفقد الإلكترونات) إلى ثاني أكسيد الكربون (CO₂).
* الأكسجين (O₂) يُرجّع (يكتسب الإلكترونات) إلى الماء (H₂O).

*

تفاعل المغنيسيوم مع حمض الهيدروكلوريك:

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂
* المغنيسيوم (Mg) يُؤكسد (يفقد الإلكترونات) إلى أيون المغنيسيوم (Mg²⁺).
* أيون الهيدروجين (H⁺) يُرجّع (يكتسب الإلكترونات) إلى غاز الهيدروجين (H₂).

*

تفاعل الخلايا الجلفانية (البطاريات):

تعتمد البطاريات على تفاعلات الأكسدة والإرجاع لإنتاج تيار كهربائي.

كيفية تحديد تفاعلات الأكسدة والإرجاع:

1-حساب أعداد الأكسدة: يجب حساب أعداد الأكسدة لكل عنصر قبل وبعد التفاعل.
2-ملاحظة التغيرات في أعداد الأكسدة: الزيادة في عدد الأكسدة تشير إلى أكسدة، بينما النقصان يشير إلى إرجاع.
3-تحديد عامل الأكسدة وعامل الإرجاع: المادة التي تسبب الأكسدة هي عامل الأكسدة، والمادة التي تسبب الإرجاع هي عامل الإرجاع.


تُعتبر تفاعلات الأكسدة والإرجاع أساسية في العديد من العمليات الكيميائية والبيولوجية، مثل التنفس الخلوي، والفسفرة الضوئية، والصدأ، والاحتراق، وإنتاج الطاقة في البطاريات.