28 6-4 المعادلة الأيونية والأيون المتفرج ونصفا التفاعل
في تفاعل الأكسدة والاختزال 2NaI(aq) + Cl₂(g) → 2NaCl(aq) + I₂(s) يكون كل من NaCl و NaI في صورة أيونات، ولذلك يمكن كتابة المعادلة في صورة أخرى تُعرف بالمعادلة الأيونية الكلية:
2Na⁺ + 2I⁻ + Cl₂ → 2Na⁺ + 2Cl⁻ + I₂
- ويوصف أيون Na⁺ في هذا التفاعل بالأيون المتفرج لعدم اشتراكه بشكل فعلي في التفاعل الحادث (عدم حدوث تغير في عدد تأكسده في طرفي المعادلة).
- وعند حذف الأيون المتفرج من المعادلة الأيونية الكلية تصبح لدينا المعادلة الأيونية النهائية وهي التي تحتوي على الذرات أو الأيونات أو الجزيئات التي حدث لها تغير في أعداد تأكسدها:
2I⁻ + Cl₂ → 2Cl⁻ + I₂
- ويلاحظ في هذا التفاعل أن أيونات اليوديد السالبة تحولت إلى جزيء يود متعادل (زيادة في عدد التأكسد من −1 إلى 0 ، أكسدة) ، وأن جزيئات الكلور المتعادلة تحولت إلى أيونات الكلوريد (نقص في عدد التأكسد من 0 إلى −1 ، اختزال).
- ويمكن فصل المعادلة الأيونية النهائية إلى معادلتين تمثل كل منهما أحد التفاعلين.
- ولتحقيق قانون حفظ الشحنات نضيف الإلكترونات المفقودة والمكتسبة:
- معادلة نصف تفاعل الأكسدة: 2I⁻ → I₂ + 2e⁻
- معادلة نصف تفاعل الاختزال: Cl₂ + 2e⁻ → 2Cl⁻
✍️ أمثلة محلولة
- مثال محلول (6-6): فلز مع كبريتات النحاس. Zn(s) + CuSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + Cu(s) .
- الأيونية الكلية: Zn + Cu²⁺ + SO₄²⁻ → Zn²⁺ + SO₄²⁻ + Cu .
- الأيون المتفرج SO₄²⁻ .
- النهائية: Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu .
- نصفا التفاعل: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ (أكسدة) ؛
- Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (اختزال).
- مثال محلول (6-7): الصوديوم مع الماء. 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂ .
- الأيونية: 2Na + 2H₂O → 2Na⁺ + 2OH⁻ + H₂ .
- الأكسدة: Na → Na⁺ + e⁻ (×2).
- الاختزال: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻ .
- Na هو العامل المختزل ؛
- والماء (H +1) هو العامل المؤكسد.
- مثال محلول (6-8): الكالسيوم مع الماء. Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂ .
- النهائية: Ca + 2H₂O → Ca²⁺ + 2OH⁻ + H₂ .
- الأكسدة: Ca → Ca²⁺ + 2e⁻ .
- الاختزال: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻ .