مسابقه 254
در این مسابقه توضیحات مختصری درباره واکنش‌های Redox می‌دهیم و سپس یکی از سوالات المپیاد شیمی 2012 آمریکا را که درباره عدد اکسایش است را برایتان مطرح می‌کنیم. امیدواریم همه شما دوستان عزیز بتوانید به این سوال پاسخ داده و پاسخ سوال را در بخش نظرات برایمان ارسال نمایید.
واکنش‌های اکسایش-کاهش (Redox) تمامی واکنش‌های شیمیایی را شامل می‌شوند که در آن‌ها اتم‌ها عدد اکسیداسیونشان تغییر می‌کند، که به زبان ساده‌تر می‌توان گفت واکنش‌هایی که در آن‌ها انتقال الکترونی میان دو نمونه وجود دارد.
این نوع واکنش‌ها می‌توانند به سادگی اکسیداسیون کربن و تولید کربن دی اکسید یا اکسیداسیون کربن توسط هیدروژن و تولید متان باشند، یا می‌توانند به پیچیدگی اکسیداسیون گلوکز در بدن انسان در طی یک سری از فرایندهای انتقالات الکترونی پیچیده باشند.
واژه “Redox” از دو مفهوم انتقال الکترون تشکیل شده: کاهش (Reduction) و اکسایش (Oxidation). این دو واژه می‌توانند به سادگی به صورت زیر تعریف شوند:
• اکسایش از دست دادن الکترون‌ها یا افزایش یافتن عدد اکسایش یک مولکول، اتم یا یون می‌باشد.
• کاهش گرفتن الکترون‌ها یا کاهش عدد اکسایش یک مولکول، اتم یا یون می‌باشد.
اگرچه واکنش‌های اکسایش عمدتا منجر به تشکیل اکسیدهایی از مولکول‌های اکسیژن می‌شوند، اما این نوع واکنش تنها یک مثال خاص از مفهوم عمومی واکنش‌هایی است که شامل انتقال الکترون هستند.
واکنش‌های Redox، یا اکسایش-کاهش، تشابهات متعددی با واکنش‌های اسید-باز دارند. مانند واکنش‌های اسید-باز، واکنش‌های Redox، واکنش‌های دو تایی هستند، یعنی نمی‌تواند یک واکنش اکسایش بدون واکنش کاهش بصورت خود به خودی رخ دهد. اکسایش تنها و کاهش تنها را نیم-واکنش می‌نامند، زیرا هر دو نیم-واکنش با هم دیگر یک واکنش کامل را شکل می‌دهند. هنگام نوشتن نیم-واکنش‌ها، الکترون‌های گرفته شده یا از دست داده شده معمولا بصورت واضح بصورتی هستند که نیم-واکنش نسبت به بار الکرونی دارای تعادل باشد.
با تمامی این تفاسیر، این تعاریف بصورت دقیق درست نیستند. اکسایش و کاهش کاملا مربوط به تغییر در عدد اکسایش هستند _ در حالیکه ممکن است انتقال واقعی الکترون‌ها اصلا اتفاق نیفتد. بیابراین، اکسایش بصورت بهتر افزایش در عدد اکسایش و کاهش، کاهش در عدد اکسایش تعریف می‌شوند. عملا انتقال الکترون همواره سبب تغییر عدد اکسایش می‌شود، اما واکنش‌های بسیاری وجود دارند که در دسته بندی “Redox” قرار می‌گیرند اما هیچ انتقال الکترونی انجام نمی‌شود (مانند واکنش‌هایی که شامل پیوندهای کووالانسی می‌شوند).
سوال این مسابقه مربوط به محاسبه عدد اکسایش است که در المپیادهای یکی از سوالات متداول محسوب می‌شوند. با توجه به آموخته‌های دبیرستان به راحتی می‌تواند سوال زیر را که از المپیاد 2012 شیمی آمریکا گرفته شده است را جواب دهید.
کدام نمونه دارای اتمی با عدد اکسایش +3 است؟
1. -ClO2
2. -PO43
3. -S2O32
4. +NO2