אלקטרוכימיה - תגובות אוקסידציה ורדוקציה

Electrochemistry

• Study of the relationship between chemical reactions and electricity
• Involves the transfer of electrons between substances
• Occurs in electrochemical cells (e.g., batteries, fuel cells)

Redox Reactions

• Chemical reactions involving the transfer of one or more electrons
• Two half-reactions:
  • Oxidation (loss of electrons): species is oxidized (reduced oxidation number)
  • Reduction (gain of electrons): species is reduced (increased oxidation number)
• Examples:
  • Combustion reactions (e.g., burning of fuels)
  • Corrosion (e.g., rusting of iron)

Oxidation Numbers

• A numerical value assigned to an atom in a molecule or ion
• Indicates the number of electrons gained or lost by an atom in a redox reaction
• Rules for assigning oxidation numbers:
  1. Free elements have an oxidation number of 0
  2. Monatomic ions have an oxidation number equal to their charge
  3. In compounds, the oxidation number of a single atom is usually equal to its charge
  4. The sum of oxidation numbers in a neutral compound is 0
  5. The sum of oxidation numbers in a polyatomic ion is equal to the charge of the ion
• Examples:
  • H2O: H (+1), O (-2)
  • CO2: C (+4), O (-2)

כימיה חשמלית

• חקר היחס בין תגובות כימיות לחשמל
• כולל העברת אלקטרונים בין חומרים
• מתרחש בתאים אלקטרוכימיים (לדוגמה, בטריות, תאי דלק)

תגובות חילוף

• תגובות כימיות הכוללות העברת אלקטרון אחד או יותר
• שתי תגובות חצי:
  • חימצון (איבוד אלקטרונים): החומר מחומצן (מספר חימצון נמוך)
  • החזרה (קבלת אלקטרונים): החומר מוחזר (מספר חימצון גבוה)
• דוגמאות:
  • תגובות בעירה (לדוגמה, שריפת דלקים)
  • תגובות בליה (לדוגמה, חילוף הברזל)

מספרי חימצון

• ערך מספרי המוקצה לאטום במולקולה או יון
• מציין את מספר האלקטרונים שהאטום מקבל או מאבד בתגובת חילוף
• כללים להקצאת מספרי חימצון:
  1. אלמנטים פנויים הם בעלי מספר חימצון 0
  2. יונים מונואטומיים הם בעלי מספר חימצון שווה למטען שלהם
  3. בתרכובות, מספר החימצון של אטום בודד הוא בדרך כלל שווה למטען שלו
  4. סכום מספרי החימצון בתרכובת נייטרלית הוא 0
  5. סכום מספרי החימצון ביון פוליאטומי שווה למטען של היון
• דוגמאות:
  • H2O: H (+1), O (-2)
  • CO2: C (+4), O (-2)

בחינה של היחס בין תגובות כימיות לחשמל, כולל העברת אלקטרונים בין חומרים. תגובות אלו מתרחשות בתאים אלקטרוכימיים כמו סוללות ותאי דלק.