با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم
اکسید شدن فلزات فعال است که با اغلب فلزها واکنش می‌دهد و آن‌ها را به اکسید فلز تبدیل می‌کند، درحالی‌که با برخی فلزها مانند طلا و پلاتین واکنش نمی‌دهد. شکل زیر الگوی ساده‌ای از واکنش بین اتم‌های روی و اکسیژن را با ساختار لایه‌ای اتم نشان می‌دهد.
[نمودار ذره‌ای $\text{Zn}$ ($athbf{2e}, \mathbf{8e}, \mathbf{18e}, \mathbf{2e}$) با $\frac{1}{2}\text{O}_2$ ($athbf{2e}, \mathbf{6e}$) واکنش داده و یون‌های $\text{Zn}^{2+}$ و $\text{O}^{2-}$ را تولید می‌کند.]
آ) کدام ساختار، اتم روی و کدام یک، اتم اکسیژن را نشان می‌دهد؟ کدام اتم الکترون از دست داده و کدام الکترون گرفته است؟
ب) اگر گرفتن الکترون را **کاهش** و از دست دادن الکترون را **اکسایش** بنامیم، کدام گونه کاهش و کدام اکسایش یافته است؟
پ) شیمی‌دان‌ها هر یک از فرایندهای گرفتن و از دست دادن الکترون را با یک **نیم‌واکنش** نمایش می‌دهند که هر نیم‌واکنش باید از لحاظ جرم (اتم‌ها) و بار الکتریکی موازنه باشد. اینک با قرار دادن شمار معینی الکترون، هر یک از نیم‌واکنش‌های زیر را موازنه کنید.
$$\text{Zn}(\text{s}) \longrightarrow \text{Zn}^{2+}(\text{s}) + \ldots$$
$$\frac{1}{2}\text{O}_2(\text{g}) + \ldots \longrightarrow \text{O}^{2-}(\text{s})$$
ت) کدام یک از نیم‌واکنش‌های بالا، نیم‌واکنش **اکسایش** و کدام یک نیم‌واکنش **کاهش** را نشان می‌دهد؟ چرا؟
ث) ماده‌ای که با گرفتن الکترون سبب اکسایش گونه دیگر می‌شود، **اکسنده** و ماده‌ای که با دادن الکترون سبب کاهش گونه دیگر می‌شود، **کاهنده** نام دارد. در واکنش روی با اکسیژن، گونه اکسیده و کاهنده و کاهنده را مشخص کنید.
پاسخ تشریحی و گام به گام با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 40
این فعالیت پایه‌ای برای درک مفاهیم کلیدی **اکسایش و کاهش** (Redox) است که بر اساس انتقال الکترون تعریف می‌شوند. واکنش روی ($ ext{Zn}$) با اکسیژن ($ ext{O}_2$) یک واکنش اکسایش و کاهش است.
---
## الف) پاسخ و توضیح با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 40
**شناسایی اتم‌ها و انتقال الکترون:**
* **اتم روی ($ ext{Zn}$):** ساختاری است که دارای **چهار لایه** الکترونی ($2e, 8e, 18e, 2e$) است. $ ext{Zn}$ برای رسیدن به آرایش گاز نجیب، **۲ الکترون از دست داده** و به $ ext{Zn}^{2+}$ تبدیل شده است.
* **اتم اکسیژن ($ ext{O}$):** ساختاری است که دارای **دو لایه** الکترونی ($2e, 6e$) است. $ ext{O}$ برای تکمیل لایه آخر خود، **۲ الکترون دریافت کرده** و به $ ext{O}^{2-}$ تبدیل شده است.
### ب) پاسخ و توضیح با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 40
**تعیین اکسایش و کاهش:**
* **گونه‌ای که اکسایش یافته است:** اتم **روی ($ ext{Zn}$)**.
* (چون الکترون از دست داده است.)
* **گونه‌ای که کاهش یافته است:** اتم **اکسیژن ($ ext{O}_2$ یا $ ext{O}$)**.
* (چون الکترون گرفته است.)
### پ) پاسخ و توضیح با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 40
**موازنه نیم‌واکنش‌ها با الکترون:**
موازنه بار الکتریکی در نیم‌واکنش‌ها با افزودن الکترون ($ ext{e}^-$) انجام می‌شود؛ الکترون‌ها باید به سمتی اضافه شوند که جمع جبری بارها در دو طرف مساوی شود.
1. **نیم‌واکنش اکسایش:**
$$\text{Zn}(\text{s}) \longrightarrow \text{Zn}^{2+}(\text{s}) + \mathbf{2\text{e}^-}$$
2. **نیم‌واکنش کاهش:**
$$\frac{1}{2}\text{O}_2(\text{g}) + \mathbf{2\text{e}^-} \longrightarrow \text{O}^{2-}(\text{s})$$
### ت) پاسخ و توضیح با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 40
**تعیین نوع نیم‌واکنش‌ها:**
* **نیم‌واکنش اکسایش:** $\text{Zn}(\text{s}) \longrightarrow \text{Zn}^{2+}(\text{s}) + 2\text{e}^-$
* **چرا؟** الکترون‌ها در سمت **فرآورده‌ها** قرار دارند؛ به معنای **از دست دادن الکترون**.
* **نیم‌واکنش کاهش:** $\frac{1}{2}\text{O}_2(\text{g}) + 2\text{e}^- \longrightarrow \text{O}^{2-}(\text{s})$
* **چرا؟** الکترون‌ها در سمت **واکنش‌دهنده‌ها** قرار دارند؛ به معنای **گرفتن الکترون**.
### ث) پاسخ و توضیح با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم صفحه 40
**شناسایی اکسنده و کاهنده:**
* **اکسنده (Oxidizing Agent):** گونه‌ای که سبب اکسایش می‌شود و خود **کاهش** می‌یابد (الکترون می‌گیرد).
* **اکسنده:** **اکسیژن ($athbf{\text{O}_2}$)**.
* **کاهنده (Reducing Agent):** گونه‌ای که سبب کاهش می‌شود و خود **اکسایش** می‌یابد (الکترون از دست می‌دهد).
* **کاهنده:** **روی ($athbf{\text{Zn}}$)**.
