تعريف تفاعل الاختزال
وفقًا للمفهوم الكلاسيكي، فإن الاختزال هو عملية تتضمن إضافة الهيدروجين أو أي عنصر كهربائي أو إزالة الأكسجين أو أي عنصر كهرسلبي، ووفقًا للمفهوم الإلكتروني، ويُعرَّف الاختزال بأنه العملية التي تكتسب فيها الذرة أو الأيون إلكترونًا واحدًا أو أكثر، وتاريخيًا، كان يُطلق على فقدان الوزن عند تسخين الخام المعدني لاستخراج المعدن اسم الاختزال، وقد اكتشف العلماء في وقت لاحق وشرحوا أن ذرة المعدن تكتسب إلكترونات في هذه العملية، وهكذا، تم تعميم معنى الاختزال كعملية تنطوي على اكتساب الإلكترونات أو فقدان الأكسجين، ومع ذلك، يمكن أن تحدث عملية الاختزال دون مشاركة الأكسجين، أما الآن فقد توسعت المصطلحات، ووفقًا لتعريف الاختزال الحديث، فإنه عملية تتضمن تفاعلات مماثلة أو أي تغيير كيميائي يكتسب فيه عنصر الإلكترونات.
العلاقة بين تفاعل الاختزال وتفاعل التأكسد
في التفاعل الكيميائي، يحدث الاختزال والأكسدة جنبًا إلى جنب، حيث يكون فقدان الإلكترونات في مادة ما هو الأكسدة، ولكن نقل هذه الإلكترونات المفقودة إلى عنصر آخر هو الاختزال، واعتمادًا على نوع التفاعل الكيميائي ، قد يشمل الاختزال جزيئات أو ذرات أو أيونات، ومن الأمثلة على تفاعل الاختزال هو عندما يتفاعل الأكسجين مع الحديد لتكوين الصدأ، وفي هذا التفاعل يتم اختزال الأكسجين لأنه يكسب الإلكترونات من الحديد الذي يتأكسد، وبالتالي يمكن اعتبار تفاعل الاختزال العملية المعاكسة لتفاعل التأكسد.
أهم التطبيقات على تفاعلات التأكسد والاختزال
فيما يلي أهم التطبيقات على تفاعلات التأكسد والاختزال من الحياة اليومية:
التنفس الخلوي
يشمل التنفس الخلوي ، وهو المصدر النهائي للطاقة في الإنسان، سلسلة من تفاعلات التأكسد والاختزال، حيث يتم تحويل الطعام الذي يتم استهلاكه إلى طاقة عن طريق تفاعلات الأكسدة والاختزال فقط، وأثناء عملية التنفس، يتم اختزال ثاني أكسيد الكربون بينما يتأكسد الماء لتكوين الأكسجين.
الاحتراق
يشكل حرق المواد العضوية واحتراق الهيدروكربونات في الوقود الأحفوري مثالًا آخر مهمًا لتفاعلات الأكسدة والاختزال، ويرتبط الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي بالكربون والهيدروجين الموجودين في المركب الذي يتم حرقه، وأثناء عملية الاحتراق، يتم اختزال الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي بينما يخضع المركب الذي يتم حرقه للأكسدة.
البناء الضوئي
تتم عملية البناء الضوئي في أوراق النباتات، وما يحدث هو أن ثاني أكسيد الكربون والماء يتحدان في وجود ضوء الشمس ليطلقا الأكسجين والجلوكوز، وخلال عملية البناء الضوئي، يتأكسد الماء ويتم اختزال ثاني أكسيد الكربون.
التصوير الفوتوغرافي
تستخدم عملية تصوير فيلم فوتوغرافي أيضًا تفاعلات الأكسدة والاختزال، حيث يتم اختزال أيونات الفضة في بروميد الفضة المنشط إلى ذرات الفضة عن طريق اختزال المواد الكيميائية مثل الهيدروكينون أو البيروجالوس، بالإضافة إلى ذلك، يستخدم ثيوسلفات الصوديوم أيضًا في عملية الحصول على صور سلبية، كما يتم الحصول على صورة إيجابية من خلال تعريض الصور السلبية للضوء، ويتم اختزال الكاتيونات الفضية.
