חמצון חיזור

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לך הודעות חדשות (השווה לגרסה הקודמת).

חלודה היא למעשה ברזל שעבר חמצון.

תגובת חִמצון חיזור היא תגובה כימית שבה משתנה דרגת החמצון של המגיבים. באופן פשטני ניתן לומר שזו תגובה בה עוברים אלקטרונים מחומר אחד לאחר. תיאור זה נכון עבור רוב התגובות, אך קיימות תגובות חימצון-חיזור שבהן לא עובר אלקטרון בין החומרים, אלא רק דרגת החמצון משתנה. תגובות חמצון חיזור הן נפוצות מאוד בטבע, ומהוות את הבסיס לאלקטרוכימיה. לדוגמה, תגובות חמצון-חיזור מוכרות ושכיחות הן שריפת הסוכרים בגוף, החלדה של ברזל, והתגובה המתרחשת בתוך מצבר.

המינוחים המתארים את המגיבים מבלבלים מעט. החומר שמקבל את האלקטרונים (משמע - דרגת החימצון שלו יורדת) נקרא מחמצן, והחומר שמוסר את האלקטרונים (משמע - דרגת החמצון שלו עולה) נקרא מחזר. בהתאמה, חומר המקבל אלקטרונים עובר חיזור, וחומר המוסר אלקטרונים עובר חמצון. כלומר - המחמצן עובר חיזור והמחזר עובר חמצון. בלועזית מכונה החיזור רֵדוּקְציה (Reduction) והחמצון - אוֹקְסידָציה (Oxidation).

תוכן עניינים

1 מחמצנים ומחזרים
2 דוגמאות לתגובת חמצון חיזור
- 2.1 דוגמאות נוספות
3 ראו גם

[עריכה] מחמצנים ומחזרים

חומרים שיכולים לחמצן חומרים אחרים נקראים מחמצנים (או אוקסידנטים). מחמצנים חזקים, לרוב, הם חומרים עם יסודות בדרגת חמצון גבוהה יחסית (כגון מי חמצן, MnO₄^-, CrO₃, Cr₂O₇^2-, ועוד), או חומרים בעלי אלקטרושליליות גבוהה (כמו חמצן, פלואור, כלור, ועוד). חומרים אלה משיגים יציבות אנרגטית כאשר הם קולטים אלקטרון, ולכן נוטים לעבור חיזור (=לחמצן) בקלות. תגובה זו יכולה להיות הרסנית לתרכובות רבות, כיוון שהיסוד, שהיה קשור לפני כן ליסוד אחר, ניתק מהתרכובת, כי הוא מוסר את האלקטרונים שלו למחמצן במקום למסרם לשותפו לקשר. גם חומר מחזר יכול לפגוע בתרכובות, זאת באמצעות מסירת אלקטרון לאחד מיסודות התרכובת ובכך הוצאתו מהשיתוף בקשר.

מחזרים חזקים לדוגמה הן המתכות האלקליות, אבץ (Zn), אלומיניום (Al) ועוד. חומרים אלה משיגים יציבות אנרגטית על ידי מסירת אלקטרון מהקליפה החיצונית, ולכן מחזרים בקלות.

[עריכה] דוגמאות לתגובת חמצון חיזור

בכתיבת תגובת חמצון חיזור נהוג להפריד את התגובה לשתי "חצאי תגובות": תגובת חמצון, ותגובת חיזור. ניקח לדוגמה את התגובה בין יוני נחושת לאבץ מתכתי (מוצק):

$Cu^{2+}_{(aq)} + Zn_{(s)} \longrightarrow Cu_{(s)} + Zn_{(aq)}^{2+}$

את התגובה ניתן לנסח אותה באופן הבא: תגובת חמצון:

$Zn_{(s)} \longrightarrow Zn_{(aq)}^{2+} + 2e^-$

ותגובת חיזור:

$Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^- \longrightarrow Cu_{(s)}$

בתגובה זו יוני הנחושת מחמצנים את האבץ, ויורדים מדרגת חמצון +2 לדרגת חמצון 0. האבץ מחזר את יוני הנחושת עולה מדרגת חמצון 0 לדרגת חמצון +2. מכיוון שהמטען הכולל בתגובה נשמר, האלקטרונים בתהליך החיזור חייבים לקזז את האלקטרונים בתהליך החמצון. תגובת חמצון חיזור קלאסית זו היא התגובה המתרחשת בתא גלווני, תהליך שהתגלה ב1780 על ידי לואיג'י גלווני.

[עריכה] דוגמאות נוספות

באופן פשטני, ניתן לומר כי בתהליך הפוטוסינתזה דו תחמוצת הפחמן מחוזרת והופכת לסוכר, ומים מחומצנים והופכים לחמצן. בתהליך ההפוך, נשימה תאית, סוכר מתחמצן ומתפרק למים ודו תחמוצת הפחמן.

חיזור מי חמצן בנוכחות חומצה:

$\ H_2 O_2 + 2 e^- \longrightarrow 2 OH^-$

המסת אבץ בעזרת חומצה:

$Zn_{(s)} + 2H_3O_{(aq)}^+ \longrightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + 2 H_2O_{(l)} + H_{2(g)}$

בביולוגיה, אנזימים רבים מזרזים תהליכים בכך שהם מחזרים או מחמצנים חומרים אחרים. אנזימים מחזרים נקראים רֵדוּקְטָזות (דיהידרוֹפוֹלָט רֵדוּקטָז, למשל, המשתתף בפירוקו של ויטמין B בגוף), ואנזימים מחמצנים נקראים אוֹקְסידָזות (ציטוכרום C אוֹקסידָז, למשל, המשתתף בתהליך הנשימה התאית).