Skip to content · ⁨الانتقال إلى المحتوى⁩

Electrochemistry · ⁨الكيمياء الكهربية⁩

A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · Topic 6 · ⁨الموضوع 6⁩

Video lesson for this topic · ⁨درس فيديو لهذا الموضوع⁩ Open the video page · ⁨افتح صفحة الفيديو⁩
6:34

الكهربوكيمياء والأكسدة والإختزال

قطعتان من الحديد. إحداهما تصدأ بهدوء على سياج. والأخرى تجلس داخل بطارية، تدفع الإلكترونات عبر هاتفك. تبدوان وكأنهما…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية⁩

6.1

Oxidation number · ⁨عدد الأكسدة⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. calculate oxidation numbers of elements in compounds and ions
  2. use changes in oxidation numbers to help balance chemical equations
  3. explain and use the terms redox, oxidation, reduction and disproportionation in terms of electron transfer and changes in oxidation number
  4. explain and use the terms oxidising agent and reducing agent
  5. use a Roman numeral to indicate the magnitude of the oxidation number of an element
العربية
  1. حساب أرقام الأكسدة للعناصر في المركبات والأيونات
  2. استخدام تغييرات أرقام الأكسدة لمساعدة في موازنة المعادلات الكيميائية
  3. شرح واستخدام مصطلحات الأكسدة والاختزال، الأكسدة، الاختزال والتفريق الذاتي من حيث نقل الإلكترون وتغييرات رقم الأكسدة
  4. شرح واستخدام مصطلحات عامل مؤكسد وعامل مختزل
  5. استخدام الرمز الروماني للإشارة إلى مقدار رقم الأكسدة لعنصر ما

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

The oxidation number 氧化数 (also called the oxidation state) shows how many electrons 电子 an atom has lost or gained compared with the free element. You work it out using simple rules:

  • an uncombined element has an oxidation number of $0$.
  • a simple ion has an oxidation number equal to its charge (so $\text{Mg}^{2+}$ is $+2$).
  • Group 1 is always $+1$, Group 2 is always $+2$.
  • hydrogen is $+1$ (but $-1$ in metal hydrides).
  • oxygen is $-2$ (but $-1$ in peroxides).
  • fluorine is always $-1$.
  • the oxidation numbers in a neutral compound add up to $0$; in an ion they add up to the charge.

A Roman numeral shows the size of the oxidation number of an element, for example iron(II) means $+2$ and manganese(VII) in $\text{KMnO}_4$ means $+7$.

Worked example. Find the oxidation number of sulfur in the sulfate ion, $\text{SO}_4^{2-}$.

Each oxygen is $-2$, so the four oxygens give $4 \times (-2) = -8$. In an ion the numbers add up to the charge, here $-2$. If sulfur is $x$:

$$x + (-8) = -2 \quad\Rightarrow\quad x = +6.$$

Worked example. Find the oxidation number of nitrogen in the nitrate ion, $\text{NO}_3^-$.

$$x + 3 \times (-2) = -1 \quad\Rightarrow\quad x - 6 = -1 \quad\Rightarrow\quad x = +5.$$
العربية

عدد الأكسدة (المسمى أيضًا حالة الأكسدة) يظهر كم عدد الإلكترونات فقدتها الذرة أو اكتسبتها مقارنة بالعنصر الحر. تحسبه باستخدام قواعد بسيطة:

  • العنصر غير المدمج له عدد أكسدة قدره $0$.
  • الأيون البسيط له عدد أكسدة مساوٍ لشحنته (لذا $\text{Mg}^{2+}$ هو $+2$).
  • المجموعة 1 دائمًا $+1$، المجموعة 2 دائمًا $+2$.
  • الهيدروجين هو $+1$ (لكن $-1$ في هيدريدات المعادن).
  • الأكسجين هو $-2$ (لكن $-1$ في البيروكسيدات).
  • الفلور دائمًا $-1$.
  • مجموع أعداد الأكسدة في المركب المتعادل يساوي $0$؛ وفي الأيون يساوي الشحنة.

يُظهر الرمز الروماني حجم عدد تأكسد العنصر، على سبيل المثال، حديد(II) يعني $+2$ ومنغنيز(VII) في $\text{KMnO}_4$ يعني $+7$.

حساب عدد تأكسد المنغنيز في KMnO4: البوتاسيوم +1، والأربعة أكسجين تعطي -8، وبما أن مجموعهما يساوي صفراً، يجب أن يكون المنغنيز +7
تعيين عدد التأكسد: حدد الذرات المعروفة (K = +1، O = −2 لكل منها)، ثم استخدم "المجموع يساوي صفراً" لإيجاد المجهول (Mn = +7)

مثال محلول. أوجد عدد تأكسد الكبريت في أيون الكبريتات، $\text{SO}_4^{2-}$.

كل أكسجين هو $-2$، لذا فإن الأربعة أكسجين تعطي $4 \times (-2) = -8$. في الأيون تتجمع الأرقام لتساوي الشحنة، وهنا $-2$. إذا كان الكبريت $x$:

$$x + (-8) = -2 \quad\Rightarrow\quad x = +6.$$

مثال محلول. أوجد عدد تأكسد النيتروجين في أيون النترات، $\text{NO}_3^-$.

$$x + 3 \times (-2) = -1 \quad\Rightarrow\quad x - 6 = -1 \quad\Rightarrow\quad x = +5.$$
Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
oxidation number/ˌɒksɪˈdeɪʃn ˈnʌmbə/ رقم تأكسده
electron/ɪˈlektrɒn/ الإلكترون
oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ أكسدة
reduction/rɪˈdʌkʃn/ الاختزال
electron transfer/ɪˈlektrɒn ˈtrænsfɜː/ انتقال الإلكترونات
6.1

Redox in terms of electrons · ⁨الأكسدة والاختزال بدلالة الإلكترونات⁩

English

A redox 氧化还原 reaction is one where electrons move from one species to another.

  • oxidation 氧化 is the loss of electrons. The oxidation number goes up.
  • reduction 还原 is the gain of electrons. The oxidation number goes down.

A useful memory aid is OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain.

Oxidation and reduction always happen together, because the electrons lost by one species are gained by another. This electron transfer 电子转移 is why we call it a redox reaction.

العربية
عدة بطاريات AA
تستخدم البطارية تفاعلات الأكسدة والاختزال لدفع الإلكترونات حول الدائرة الكهربائية.

تفاعل أكسدة واختزال هو تفاعل تتحرك فيه الإلكترونات من نوع كيميائي إلى آخر.

  • الأكسدة هي فقدان الإلكترونات. يرتفع عدد التأكسد.
  • الاختزال هو اكتساب الإلكترونات. ينخفض عدد التأكسد.

أداة ذاكرة مفيدة هي OIL RIG: الأكسدة فقدان، الاختزال اكتساب.

تحدث الأكسدة والاختزال دائماً معاً، لأن الإلكترونات التي تفقدها أحد الأنواع يتم اكتسابها من قبل الآخر. هذا انتقال الإلكترونات هو السبب الذي يجعلنا نسميه تفاعل أكسدة واختزال.

زنك يفقد إلكترونين ليصبح Zn2+ بينما تكتسب أيونات النحاسها لتتحول إلى نحاس، مع سهم يشير إلى انتقال الإلكترونات
الأكسدة والاختزال هي انتقال للإلكترونات: العامل المختزل يفقد الإلكترونات (يتم أكسدته، الرقم يرتفع)؛ والعامل المؤكسد يكتسبها (يتم اختزاله، الرقم ينخفض)
Explore · ⁨استكشف⁩

Redox is electron transfer · ⁨الأكسدة والإختزال هي نقل للإلكترونات⁩

Step through it: the metal loses (is oxidised) and the non-metal gains (is reduced) — oxidation number rises for one, falls for the other. · ⁨مرر عبرها: يفقد المعدن (يتأكسد) ويكتسب اللافلز (يتاختزل) — يرتفع رقم الأكسدة لأحدهما وينخفض للآخر.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
redox/rɪˈdɒks/ أكسدة واختزال
6.1

Using oxidation numbers to balance equations · ⁨استخدام أعداد التأكسد لموازنة المعادلات⁩

English

Changes in oxidation number help you balance a redox equation:

  1. find the element whose oxidation number rises (it is oxidised) and the one whose number falls (it is reduced).
  2. the total rise must equal the total fall, because every electron lost is gained somewhere.
  3. choose the ratio of the two species so the rise and fall match, then balance the rest of the equation.

Worked example. Balance the reaction of manganate(VII) with iron(II) in acid: $\text{MnO}_4^- + \text{Fe}^{2+} + \text{H}^+ \rightarrow \text{Mn}^{2+} + \text{Fe}^{3+} + \text{H}_2\text{O}$.

Manganese falls from $+7$ to $+2$ (a fall of $5$); iron rises from $+2$ to $+3$ (a rise of $1$). To make the total fall equal the total rise, take $5$ iron ions for every $1$ manganate ion. Then balance oxygen with water ($4\,\text{H}_2\text{O}$) and hydrogen with $\text{H}^+$ ($8\,\text{H}^+$):

$$\text{MnO}_4^- + 5\text{Fe}^{2+} + 8\text{H}^+ \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 5\text{Fe}^{3+} + 4\text{H}_2\text{O}.$$
العربية

تغيرات عدد التأكسد تساعدك في موازنة معادلة الأكسدة والاختزال:

  1. ابحث عن العنصر الذي يرتفع عدد تأكسده (يتم أكسدته) والعنصر الذي ينخفض رقمه (يتم اختزاله).
  2. يجب أن يكون الارتفاع الكلي مساوياً للانخفاض الكلي، لأن كل إلكترون مفقود يُكتسب في مكان ما.
  3. اختر نسبة النوعين بحيث يتطابق الارتفاع والانخفاض، ثموازن باقي المعادلة.
الحديد يرتفع من +2 إلى +3 بمقدار واحد والمنغنيز ينخفض من +7 إلى +2 بمقدار خمسة، لذا فإن خمس ذرات حديد توازن أيون برمنغنات واحد
موازنة معادلة الأكسدة والاختزال: يجب أن يكون الارتفاع الكلي في عدد التأكسد مساوياً للانخفاض الكلي، مما يحدد النسبة

**مثال محلول.**وازن تفاعل برمنغنات(VII) مع حديد(II) في وسط حمضي: $\text{MnO}_4^- + \text{Fe}^{2+} + \text{H}^+ \rightarrow \text{Mn}^{2+} + \text{Fe}^{3+} + \text{H}_2\text{O}$.

ينخفض المنغنيز من $+7$ إلى $+2$ (انخفاض مقدارُه $5$)؛ يرتفع الحديد من $+2$ إلى $+3$ (ارتفاع مقدارُه $1$). لجعل الانخفاض الكلي مساوياً للارتفاع الكلي، خذ $5$ أيونات حديد لكل أيون برمنغنات $1$. ثموازن الأكسجين بالماء ($4\,\text{H}_2\text{O}$) والهيدروجين بـ $\text{H}^+$ ($8\,\text{H}^+$):

$$\text{MnO}_4^- + 5\text{Fe}^{2+} + 8\text{H}^+ \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 5\text{Fe}^{3+} + 4\text{H}_2\text{O}.$$
6.1

Disproportionation · ⁨التفكك الذاتي (Disproportionation)⁩

English

Disproportionation 歧化 is a special redox reaction in which the same element is both oxidised and reduced at the same time. For example, when chlorine reacts with cold water, some chlorine atoms are reduced (to $\text{Cl}^-$) and others are oxidised (to $\text{ClO}^-$).

العربية

التفكك الذاتي هو تفاعل خاص من الأكسدة والاختزال يكون فيه نفس العنصر مؤكسداً ومختزلاً في نفس الوقت. على سبيل المثال، عند تفاعل الكلور مع الماء البارد، يتم اختزال بعض ذرات الكلور (إلى $\text{Cl}^-$) وأكسدة أخرى (إلى $\text{ClO}^-$).

خط أعداد التأكسد يظهر الكلور عند 0 يرتفع إلى +1 في ClO- وينخفض إلى -1 في Cl-
التفكك الذاتي: الكلور ($0$) يتم أكسدته إلى ClO$^-$ ($+1$) ويختزل إلى Cl$^-$ ($-1$) في آنٍ واحد
Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
disproportionation/ˌdɪsprəˈpɔːʃəneɪʃn/ تفاعل عدم التناسق
oxidising agent/ˈɒksɪdaɪzɪŋ ˈeɪdʒənt/ عامل مؤكسد
reducing agent/rɪˈdjuːsɪŋ ˈeɪdʒənt/ عامل مختزل
6.1

Oxidising and reducing agents · ⁨العوامل المؤكسدة والمختزلة⁩

English
  • an oxidising agent 氧化剂 takes electrons away from another species. In doing so, it is itself reduced.
  • a reducing agent 还原剂 gives electrons to another species. In doing so, it is itself oxidised.

So in any redox reaction, the oxidising agent causes the oxidation of the other species, while the reducing agent causes the reduction.

العربية
صدأ على سطح حديدي
الصدأ هو أكسدة الحديد بواسطة الأكسجين.
  • العامل المؤكسد يسحب الإلكترونات من نوع كيميائي آخر. وفي عملية ذلك، يتم اختزاله بنفسه.
  • العامل المختزل يعطي الإلكترونات لنوع كيميائي آخر. وفي عملية ذلك، يتم أكسدته بنفسه.

لذا، في أي تفاعل أكسدة واختزال، يسبب العامل المؤكسد أكسدة النوع الآخر، بينما يسبب العامل المختزل اختزاله.

6.1

Exam tips · ⁨نصائح للامتحان⁩

English
  • Apply the oxidation-number rules in order: O is $-2$ except in peroxides ($-1$); H is $+1$ except in metal hydrides ($-1$).
  • In a redox equation the total increase equals the total decrease in oxidation number — use this to fix the ratio, then balance O with $\text{H}_2\text{O}$ and H with $\text{H}^+$.
  • An oxidising agent is itself reduced; name both what is oxidised/reduced and the agent for full marks.
  • Disproportionation is the same element both oxidised and reduced — show both oxidation-number changes.
العربية
  • طبق قواعد عدد التأكسد بالترتيب: الأكسجين هو $-2$ باستثناء البيروكسيدات ($-1$)؛ الهيدروجين هو $+1$ باستثناء هيدريدات الفلزات ($-1$).
  • في معادلة الأكسدة والاختزال الزيادة الكلية تساوي النقصان الكلي في عدد التأكسد — استخدم هذا لتحديد النسبة، ثموازن الأكسجين بـ $\text{H}_2\text{O}$ والهيدروجين بـ $\text{H}^+$.
  • العامل المؤكسد يتم اختزاله بنفسه؛ سمِّ ما يتم أكسدته/اختزاله وكذلك العامل للحصول على الدرجة الكاملة.
  • التفكك الذاتي هو نفس العنصر يتم أكسدته واختزاله معاً — أظهر كلا التغيرين في أعداد التأكسد.

Interactive lessons on this topic · ⁨دروس تفاعلية حول هذا الموضوع⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.⁩

Past Papers · ⁨أوراق الامتحانات السابقة⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · ⁨المزيد من المواضيع في A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩⁩

Log in or create account · ⁨تسجيل الدخول أو إنشاء حساب⁩

IGCSE, A-Level & AP