אנימציה2: המתכת אבץ בתמיסת יוני נחושת

Παρουσίαση με θέμα: "אנימציה2: המתכת אבץ בתמיסת יוני נחושת"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 אנימציה2: המתכת אבץ בתמיסת יוני נחושת
תגובות חמצון-חיזור תגובות בין מתכות ליוני מתכות נושאי השיעור מושגי בסיס בחמצון-חיזור תגובות בין מתכות ליוני מתכות, השורה האלקטרו-כימית אנימציה2: המתכת אבץ בתמיסת יוני נחושת סימולציות במצגת: סימולציה לתגובות בין מתכות ליוני מתכות. סרטון: תגובה בין מתכת ליוני מתכת סימולציה: המתכת אבץ בתמיסת יוני נחושת סימולציה: המתכת עופרת בתמיסת יוני כסף

2 מושגי יסוד בחמצון-חיזור
תגובת חמצון-חיזור היא תגובה שיש בה מעבר אלקטרונים. מחמצן הוא החומר שמושך ומקבל אלקטרונים בתגובה. מחזר הוא החומר ש"מוותר" ומאבד אלקטרונים בתגובה. חומרים "מוותרים", מאבדים אלקטרונים רק אם יש חומר שמושך אותם מהם! כדי להמחיש את המושגים, נְדַמֶּה את התגובה הכימית למשחק תחרותי בכדור. את המחזר נדמה לילד עם כדור (אלקטרון), ואת המחמצן לילד אחר המנסה לחטוף ממנו את הכדור. אם החוטף הוא ילד חזק יותר, הוא יצליח גם לחטוף את הכדור וגם לשמור אותו אצלו. תגובת חמצון-חיזור תתרחש אם המחמצן בתגובה חזק מספיק כדי למשוך את האלקטרונים מהמחזר. מחמצן חזק e- מחמצן מחזר e-

3 תגובה בין מתכת ליוני מתכת
ניסוי 1 : תיאור ברמת מַקרו הכניסו שבבי ברזל Fe(s) מוצק, אפור כהה וכסוף, לתמיסה מימית תכולה של נחושת גופרתית CuSO4(aq). התרחש שינוי: שבבי הברזל קטנו או "נעלמו", צבע התכלת של התמיסה נעשה בהיר או נעלם, ובתחתית כלי התגובה הופיעו גרגרים מוצקים חומים. שבבי ברזל - Fe(s) CuSO4(aq) מהי התגובה שהתרחשה (רמת הסמל)? 1. Fe(s) + Cu2+(aq) -----> Fe2+(aq)+ Cu(s) הסבר ברמת המיקרו: יוני הנחושת Cu2+(aq) שבתמיסה משכו וקיבלו אלקטרונים מהברזל Fe(s). נחושת מוצקה שקעה, ויוני הברזל שנוצרו התמוססו במים. מהתרחשות התגובה בכיוון הרשום אפשר להסיק שיוני הנחושת בעלי יכולת גבוהה יותר למשוך אלקטרונים, לחמצן מיוני הברזל. לכן אפשר לרשום: מוצק חום - Cu(s) Cu2+(aq) > Fe2+(aq)

4 2. Cu(s) + 2Ag+(aq) ----> Cu2+(aq) + 2Ag(s)
ניסוי 2 : תיאור ברמת מַקרו פס נחושת Cu(s) הכניסו פס נחושת מתכתית כתומה מבריקה Cu(s), לתמיסה מימית חסרת צבע של כסף חנקתי AgNO3(aq). התרחש שינוי: כמות הנחושת קטנה, צבע תכלת הופיע בתמיסה, גרגרים אפורים-שחורים שקעו. מהי התגובה שהתרחשה (רמת הסמל)? AgNO3(aq) 2. Cu(s) + 2Ag+(aq) ----> Cu2+(aq) + 2Ag(s) הסבר ברמת המיקרו : יוני הכסף שבתמיסה, ,Ag+(aq) משכו וקבלו אלקטרונים משריג הנחושת Cu(s). כסף מוצק Ag (s) שקע. יוני הנחושת Cu2+(aq) שנוצרו התמוססו במים. מהתרחשות התגובה בכיוון הרשום אפשר להסיק שיוני הכסף בעלי יכולת גבוהה יותר למשוך אלקטרונים, לחמצן מיוני הנחושת. Cu2+(aq) Ag (s) Ag+(aq)> Cu2+(aq)

5 בתגובת חמצון-חיזור יש תחרות על אלקטרוני הערכיות.
תחרות על אלקטרונים בתגובת חמצון-חיזור יש תחרות על אלקטרוני הערכיות. "המנצח" בתחרות הוא זה שיכולתו למשוך אלקטרונים יותר טובה והוא המחמצן.

6 סימולציה: עופרת בתמיסת יוני כסף
סימולציה, שאלה 7: לכלי המכיל תמיסה מימית של כסף חנקתי – AgNO3(aq) הכניסו פס עופרת – Pb(s). תנו דעתכם למודל המצויר או לסימולציה. א. הסבירו ברמות המַקרו והמיקרו את שהתרחש. ב. נסחו את התגובה שהתרחשה. ג. רשמו את תגובת החמצון ואת תגובת החיזור, כל אחת בנפרד. סימולציה: עופרת בתמיסת יוני כסף Pb Ag+ Ag e- Pb2+

7 תגובה בין מתכת ליוני מתכת אחרת
המתכת בנויה מיונים חיוביים ואלקטרונים חופשיים. בתמיסה נעים יונים חיוביים ויונים שליליים חופשיים. היונים החיוביים החופשיים שבתמיסה מגיעים לפני המתכת, מושכים אלקטרונים מפני המתכת והופכים להיות צבר מתכתי, ואילו אטומי המתכת מהם נלקחו אלקטרונים הופכים ליונים חופשיים בתמיסה. היונים שבתמיסה מחמצנים טובים יותר כלומר מושכים חזק יותר את האלקטרונים מהיונים שבמתכת.

8 מספר האלקטרונים הנמסרים תמיד שווה למספר האלקטרונים המתקבלים.
פירוק תגובה לחצאי תגובות אפשר לפרק תגובות חמצון-חיזור לשני חצאי תגובות: א. תגובת חמצון: חצי התגובה בה "מוותר" המחזר על האלקטרונים. ב. תגובת חיזור: חצי התגובה בה מקבל המחמצן אלקטרונים. Cu(s) + 2Ag+ ----> Cu2+(aq) + 2Ag(s) התגובה הנ"ל היא סכום שני חצאי התגובות המאוזנות על פי מספר אלקטרונים: מספר האלקטרונים הנמסרים תמיד שווה למספר האלקטרונים המתקבלים. Cu(s) > Cu2+(aq) + 2e- ת. חימצון מחזר 2Ag+(aq) + 2e > 2Ag(s) ת. חיזור מחמצן Cu(s) + 2Ag+(aq) +2e > Cu2+(aq) + 2Ag(s)+2e-

9 א. הסבירו ברמות המַקרו והמיקרו את שהתרחש ב. נסחו את התגובה שהתרחשה.
לכלי המכיל תמיסה מימית של כסף חנקתי – AgNO3(aq) הכניסו פס עופרת – Pb(s). א. הסבירו ברמות המַקרו והמיקרו את שהתרחש ב. נסחו את התגובה שהתרחשה. ג. רשמו את תגובת החמצון ואת תגובת החיזור, כל אחת בנפרד. תשובה: א. ברמת המַקרו : לא נראה שינוי ניכר. התמיסה הייתה ונשארה שקופה, פס העופרת קיבל גוון אחר בחלקו התחתון. בתמיסה הופיעו גרגרים אפורים קטנים. ברמת המיקרו: יוני הכסף, שהם בעלי כושר גבוה יותר לחמצן, משכו אלקטרונים מפס העופרת ושקעו בתור כסף מוצק. אטומים מפס המתכת עברו לתמיסה בתור יונים, לאחר שהאלקטרונים מהענן האלקטרוני עברו ליוני הכסף. ב-ג. התגובה שהתרחשה: Pb(s) + 2Ag+(aq) > Pb2+(aq) + 2Ag(s) 2Ag+(aq) + 2e > 2Ag(s) Pb(s) > Pb2+(aq) + 2e- תגובת חמצון תגובת חיזור מחמצן מחזר

10 השלימו ואזנו את התגובה הבאה בעזרת פירוקה לחצאי תגובות:
מתכת ויוני מתכת שאלה 8: השלימו ואזנו את התגובה הבאה בעזרת פירוקה לחצאי תגובות: Al(s) + Pb2+(aq) -----> רשמו בכל מקרה מי המחמצן ומי המחזר בתגובה, וכן את תגובת החמצון ואת תגובת החיזור.

11 השלימו ואזנו את התגובה הבאה בעזרת פירוקה לחצאי תגובות:
שאלה 8: השלימו ואזנו את התגובה הבאה בעזרת פירוקה לחצאי תגובות: Al(s) + Pb2+(aq) -----> 2Al(s) > 2Al3+(aq) +6e- x2 3Pb2+ (aq) +6e > 3Pb(s) X3 תשובה: Al(s) > Al3+(aq) +3e- Pb2+ (aq) +2e > Pb(s) מספר האלקטרונים הנמסרים צריך להיות שווה למספר האלקטרונים המתקבלים. לכן, נכפיל את מחצית התגובה האחת פי 2 ואת מחצית התגובה האחרת פי 3. 2Al(s) + 3Pb2+ (aq) + 6e > 2Al3+(aq) + 3Pb(s)+ 6e- תגובת חמצון תגובת חיזור מחמצן מחזר

12 דרך הכתיבה והאיזון המומלצים :
2Al(s) + 3Pb2+ (aq) > 2Al3+(aq) + 3Pb(s) וויתר על 3*2 אלקט' משך וקיבל 2*3 אלקט' מחמצן מחזר דרך זו תשמש אותנו בהמשך הלימוד. היא קצרה ונוחה יותר, בייחוד במקרים שההפרדה בין שני חצאי התגובה אינה נוחה או בעייתית.

13 תגובות בין מתכת ליוני מתכת, דרוג המחמצנים לפי הניסויים
משני הניסויים שראינו עם הנחושת והעופרת אפשר ללמוד שיש הבדל ביכולת של יוני מתכות למשוך ולקבל אלקטרונים ממתכות אחרות. מבחינת הנטייה למשוך ולקבל אלקטרונים = לחמצן, אפשר לדרג את יוני המתכות שהגיבו בשני הניסויים בדרך הבאה: Ag+(aq)> Cu2+(aq) Cu2+(aq) > Fe2+(aq) Ag+(aq) > Cu2+(aq) > Fe2+(aq) מבחינת הנטייה לאבד/"לוותר" על אלקטרונים = לחזר, אפשר לדרג את המתכות שהגיבו על פי הניסוי בסדר הפוך: (הסבר נוסף יובא בהמשך) Fe(s) > Cu(s) > Ag(s) בדרך זו, על ידי ניסויים, אפשר לדרג עוד מתכות ויוני מתכות על פי נטייתם לאבד אלקטרונים או לקבל אלקטרונים. בשקפים הבאים נבין לעומקן את התגובות שהתרחשו בניסויים הנ"ל.

14 תגובות בין מתכת ליוני מתכת, מי יצליח לחמצן?
אין תגובה! יוני מתכת 1 במבנה הענק המתכתי מושכים חזק יותר את האלקטרונים בענן. יוני המתכת 2 שבתמיסה מחמצנים חלש ולא מצליחים למשוך ולקחת את האלקטרונים. יש תגובה! יוני מתכת 1 במבנה הענק המתכתי מושכים חלש יותר את האלקטרונים בענן. יוני המתכת 2 שבתמיסה מחמצנים חזקים ומצליחים למשוך ולקחת את האלקטרונים. מחמצן חזק e- מחמצן חלש e- קובעים מי יהיה מחמצן חזק יותר לפי ניסויים. לא תמיד ניתן לחזות זאת על פי מיקום בטבלה המחזורית.

15 Cu(s) + 2Ag+(aq) ----> Cu2+(aq) + 2Ag(s)
מדוע התגובה מתרחשת? היכולת של יוני הכסף הממוימים למשוך אלקטרונים = לחמצן, גבוהה מהיכולת של יוני הנחושת הממוימים לחמצן. לכן, כאשר יוני הכסף באים במגע עם מתכת נחושת מוצקה, הם מושכים ממנה אלקטרונים, וכסף מוצק שוקע. אפשר לסכם ולומר: התגובה מתרחשת כי יוני הנחושת מחמצנים חזק יותר מיוני הכסף. יוני כסף ממוימים: Ag+(aq) יוני הנחושת ויוני הכסף “מתחרים” על האלקטרונים. האלקטרונים עוברים מיוני הנחושת בענן אלקטרונים שבשריג המתכתי, ליוני הכסף שבתמיסה. אלקטרונים Cu(s): יוני Cu2+בענן אלקטרונים

16 השורה האלקטרו-כימית, דימוי למשחק בכדור
בדימוי המוצג, הדמות בלא הכדור משולה למחמצן, הדמות עם הכדור משולה למחזר. כאשר מחמצן חזק מחזיק בכדור/אלקטרון הוא יחזיק או יקשור אותו חזק, ולכן יתפקד בתור מחזר חלש בתגובה. מחזר חלש e- מחזר חזק e- מחזר חלש: קושר או מחזיק חזק את האלקטרונים שלו. היון שלו מחמצן חזק. מחזר חזק: "מוותר" בקלות על האלקטרונים שלו. היון שלו מחמצן חלש.

17 סיכום - השורה האלקטרו-כימית
השורה האלקטרו-כימית היא דרוג המתכות על פי כושרן לחזר. השורה האלקטרו-כימית נקבעת על פי ניסויים במעבדה והיא מופיעה בספרי נתונים, בהם ניתן דרוג מלא של כל המתכות על פי כושרן לחזר בלוויית נתונים כמותיים. ניתן ללמוד ממנה על כושרם של המתכות לחזר. (הדרוג של יוני המתכות לחמצן, הפוך). לא תמיד (רק במקרים מיוחדים) ניתן לחזות את הדרוג של המתכות לחזר על פי מיקומם בטבלה המחזורית או להסבירו בדרך פשוטה אחרת. (אין צורך לזכור בע"פ את השורה האלקטרו-כימית). Li(s) > K(s) > Ca(s) > Na(s) > Mg(s) > Al(s) > Zn(s) > Fe(s) > Ni(s) > Pb(s) > Cu(s) > Ag(s) > Pt(s) > Au(s) חשוב שימו לב!!! – מתכת היא חומר בעל התנהגות כימית שונה מאוד מיוני המתכת שלה!!! חשוב להקפיד להשתמש בשם הנכון! דוגמה: נתרן – Na(s) שונה מאד בתכונות שלו מיוני נתרן – Na+(aq)!

18 שאלות בנושא פעילות מתכות
שאלה 4: המתכות האלקליות מטור I הן המתכות הפעילות ביותר. הן מגיבות בתגובות חמצון-חיזור בעצמה ובמהירות, אגב שחרור אנרגיה רבה. הן פעילות כל כך, שאי-אפשר למצאן בטבע בתור יסוד חופשי, ואסור לשמור אותן באוויר הפתוח. שומרים אותן בנוזל לא-פעיל דוגמת פחמימן, המבודד אותן מהאוויר. א. הסבירו מדוע המתכות האלקליות המוצקות (מטור 1) מגיבות בעצמה רבה כל כך. לעומת המתכות, יוני המתכות האלקליות נפוצים מאוד בטבע ובמי השתייה שלנו. אנו שותים אותם (בריכוזים סבירים) בלא חשש פן יגיבו עם חומרים בגופנו ויזיקו לנו. ב. הסבירו מדוע יוני המתכות האלקליות כמעט שאינם פעילים.

19 תשובה: א. המתכות האלקליות השייכות לטור 1 הן מחזרות חזקות מאוד. לאטומי מתכות אלו אלקטרון ערכיות אחד ה"מרוחק" מן הגרעין. אלקטרון זה קשור קשר חלש יחסית לגרעין האטום, ולכן כל מחמצן יכול למשוך אותו בקלות רבה. התוצאה: תגובה מהירה ועצמתית של מעבר אלקטרונים. ב. יוני המתכות האלקליות הם מחמצנים חלשים מאוד. הם אינם מצליחים למשוך אלקטרונים ממחזרים אחרים, שהרי הם איבדו בקלות את האלקטרונים שלהם, ולכן אינם נוטים להגיב בתור מחמצנים. הם נותרים דורות רבים בטבע בלא שינוי בתור יונים, ובכמויות סבירות הם אינם מזיקים לבריאותנו.

20 כאשר יכניסו תמיסת כסף חנקתי לכלי עשוי אבץ Zn(s)? הסבירו.
שאלה 5: האם תתרחש תגובה: כאשר יכניסו תמיסת כסף חנקתי לכלי עשוי אבץ Zn(s)? הסבירו. כאשר יכניסו תמיסת נתרן כלורי NaCl(aq), לכלי עשוי נחושת Cu(s)? הסבירו. (היעזרו בשורה האלקטרוכימית). נתון דרוג המחמצנים: Ag+(aq) > Cu2+(aq) > Pb2+(aq) > Ni+(aq) > Fe2+(aq) > Zn2+(aq) > Al3+(aq) > Mg2+(aq)

21 תשובה: ידועה לנו דרוג המחמצנים: תתרחש תגובה. אפשר לראות שיוני הכסף,Ag+(aq) מחמצנים חזק יותר מיוני האבץ, Zn2+(aq) . לכן, יוני הכסף בתמיסה ימשכו אלקטרונים מהמתכת אבץ, שבה נמצאים יוני אבץ בענן אלקטרונים. II. לא תתרחש תגובה. יוני הנתרן, Na+(aq), מטור I, הם מחמצנים גרועים לעומת יוני הנחושת, Cu2+(aq) (הנמצאים בתחתית השורה), לכן, יוני הנתרן לא יצליחו למשוך אלקטרונים מהמתכת נחושת, שבה נמצאים יוני נחושת בענן אלקטרונים. מתכת הנתרן מחזרת חזקה!!! אך היונים שלה מחמצנים חלשים מאוד. Ag+(aq) > Cu2+(aq) > Pb2+(aq) > Ni+(aq) > Fe2+(aq) > Zn2+(aq) > Al3+(aq) > Mg2+(aq)

22 שאלה 6: דרגו את שלוש המתכות הבאות על פי כושרן לחזר. התבססו על הנתונים הבאים בלבד: אפשר לאחסן תמיסה המכילה יוני +Sn2 בכלי עשוי פלטינה Pt(s), אך אי-אפשר לאחסנה בכלי עשוי כרום Cr(s).

23 ולסיכום: Cr > Sn > Pt
שאלה 6: דרגו את שלוש המתכות הבאות על פי כושרן לחזר. התבססו על הנתונים הבאים בלבד: אפשר לאחסן תמיסה המכילה יוני +Sn2 בכלי עשוי פלטינה Pt(s), אך אי-אפשר לאחסנה בכלי עשוי כרום Cr(s). תשובה: מהחלק הראשון של השאלה אנו מבינים שאם אפשר לאחסן תמיסה מימית המכילה יוני +Sn2 בכלי עשוי פלטינה Pt(s), הרי שלא מתרחשת תגובה. מכאן אפשר להסיק שיוני Pt2+(aq) הם מחמצנים טובים יותר מיוני (aq)+Sn2 . כלומר, שהמתכת Sn מחזרת טוב יותר מהמתכת Pt. Sn>Pt מהחלק השני של השאלה אפשר להבין שבין יוני (aq)+Sn2 למתכת כרום Cr(s)) מתרחשת תגובה. מכאן שיוני (aq)+Sn2 מחמצנים טוב יותר מיוני Cr3+(aq). כלומר, המתכת כרום מחזרת טוב יותר מהמתכת בדיל. Cr>Sn ולסיכום: Cr > Sn > Pt

24 סיכום תגובות בין מתכת ליוני מתכת
בתגובות חמצון-חיזור מתרחש מעבר אלקטרונים מהמחזר למחמצן. השורה האלקטרו-כימית מדרגת את המתכות על פי כושרן היחסי לחזר. מתכת שהיא מחזר חזק, היונים שלה יהיו מחמצנים חלשים. תגובות חמצון-חיזור מורכבות משני חצאי תגובה: תגובת חמצון, שבה משתתף המחזר ותגובת חיזור, שבה משתתף המחמצן. תגובת חמצון-חיזור כוללת היא סכום שני חצאי התגובה. בתגובת חמצון-חיזור מאוזנת, מספר האלקטרונים הנמסרים שווה למספר האלקטרונים המתקבלים. מושגים חשובים: תגובת חמצון-חיזור, מחמצן, מחזר, שורה אלקטרו-כימית, תגובת חמצון, תגובת חיזור

25 קורוזיה - שיתוך חפצים ויצירות אמנות ממתכת עוברים לעיתים תהליכי קורוזיה. הקורוזיה מתרחשת בעקבות תגובה של המתכת עם חומרים בסביבה בדרך טבעית או מכוונת. לדוגמה: כאשר המתכת ברזל Fe(s) עוברת קורוזיה, נוצרת חלודה שנוסחתה: Fe2O3 (s) (Fe2O3•3H2O(s))

26 חפצים שעברו קורוזיה מסוג א'
קורוזיה - שִׁתּוּךְ הגדרה והסבר קורוזיה - שיתוך: היא תגובת חמצון-חיזור אִטית של חומרים, בעיקר של מתכות וסגסוגות, עם חומרים מהסביבה. כאשר מתכת עוברת קורוזיה היא מתכסה במעטה העשוי מתחמוצת (תרכובת עם חמצן) או תרכובת עם אל-מתכות אחרות. על שטח הפנים של המתכת נוצר לרוב חומר יוני בעל מבנה ותכונות שונים משל המתכת. קיימים שני סוגי קורוזיה: א. כאשר המעטה היוני שנוצר בנוי בדרך שונה מן המתכת הוא אינו נדבק היטב לשטח הפנים שלה ולכן הוא מתפורר. המתכת נחשפת שוב לסביבה וממשיכה להגיב עד שבסופו של דבר החפץ העשוי ממנה נהרס. נזקים כאלו נגרמים לפסלים, מכשירים, מכונות, צינורות מים וכו'. המתכות ברזל ונחושת עוברות קורוזיה מסוג זה. ב. כאשר נוצרת שכבת תחמוצת דקה, בעלת מבנה גבישי שונה אך מתאים לשטח הפנים של המתכת. במקרים אלו התחמוצת נדבקת היטב לשטח הפנים של המתכת, היא אינה מתפוררת והשכבה שנוצרה אף מגנה עליה מפני המשך הקורוזיה. המתכות אלומיניום וכרום עוברות קורוזיה כזו בדרך טבעית באוויר. חפצים שעברו קורוזיה מסוג א' ppdigital Mettem OldGreySeaWolf

27 קורוזיה - שיתוך יכולה להיווצר על מתכת שלתוצר החמצון שלה יש מבנה גבישי דומה לזה של המתכת על מתכת של תוצר החמצון שלה יש מבנה גבישי שונה משל המתכת דוגמה המתכת אלומיניום עוברת קורוזיה, נוצרת תחמוצת שהמבנה הגבישי שלה דומה למבנה הגבישי של האלומיניום. על האלומיניום נוצרת שכבת הגנה. המתכת ברזל Fe(s) עוברת קורוזיה, נוצרת תחמוצת (חלודה) שהמבנה הגבישי שלה שונה מהמבנה הגבישי של הברזל. החלודה מתפוררת.

28 קורוזיה – שִׁתּוּךְ, שאלה 1
כאשר המתכת ברזל Fe(s) עוברת קורוזיה, נוצרת חלודה שנוסחתה: Fe2O3(s) כאשר המתכת נחושת, Cu(s) עוברת קורוזיה היא מתכסה בדרך טבעית במעטה שנקרא פטינה, שצבעו ירוק-טורקיז. הפטינה היא תערובת של נחושת פחמתית CuCO3(s), נחושת כלורית CuCl2(s) ותרכובות נחושת עם גפרית כמו CuS(s). אמנים רבים מפסלים פסלי חוצות בנחושת כדי שיעברו קורוזיה ויתכסו בפטינה ירוקה כדוגמת פסל החירות האמריקאי. נירוסטה (סגסוגת של ברזל עם כרום וניקל ) מתכסה מעטה תחמוצת דק המשאיר את הברק המתכתי ונדבק היטב לשטח הפנים. מעדיפים ליצור סירים לבישול מנירוסטה ולא מברזל או נחושת, כי מעטה התחמוצת שעליה מונע תגובה ושחרור יוני מתכת למזון. שאלה 1: א. נסחו את התגובה של אלומיניום, כרום וברזל עם חמצן (הניחו שלכל היסודות דרגת חמצון +3 בתרכובת המתקבלת). ב. מי מהתמונות בשקופית מתארת קורוזיה שמגִנה על המתכת? Kahanaboy Zohar Mettem

29 קורוזיה – שִׁתּוּךְ, תשובה לשאלה 1
שאלה 1: א. נסחו את התגובה של אלומיניום, כרום וברזל עם חמצן. ב. מי מהתמונות בשקופית מתארת קורוזיה שמגִנה על המתכת? Kahanaboy סיר נירוסטה תשובה: א. שלוש המתכות יוצרות יון (+3) בתגובה עם חמצן. נייצג את נוסחת המתכת באות M ונקבל ניסוח אחד המתאים לתגובה של שלוש המתכות. 2M(s) + 3/2O2(g)  M2O3(s) ב. הקורוזיה שמגִנה על המתכת מתוארת בתמונות של סיר הנירוסטה ובפסל החירות האמריקאי. שטח הפנים של הסיר מבריק וכסוף ונראה אחיד. פסל החירות עומד ללא שינוי, באזור לח, על אי בים, החל משנת כשהפטינה מגנה עליו. בתמונת הפסל רואים ששטח הפנים כולו מכוסה בשכבה אחידה שצבעה ירוק-תכלת. לעומתם, היווצרות החלודה גורמת לבלייה של מוטות הברזל. אפשר לראות שציפוי החלודה אינו אחיד ויש חלקי ברזל חשופים. Zohar Zohar פטינה על פסל החרות Mettem חלודה על ברזל

30 קורוזיה : גורמים משפיעים ושיטות הגנה
גורמים המשפיעים על קורוזיה הגורמים המשפיעים על קורוזיה הם: אחוז החמצן, אחוז לחות והטמפרטורה. ככל ששיעור החמצן ושיעורי הלחות והטמפרטורה בסביבה עולים, יגדל גם קצב הקורוזיה. הסביבה היא לרוב האוויר ולפעמים גם מים (כמו במקרה של אניות). שיטות הגנה בפני קורוזיה א. בידוד המתכת מן הסביבה: מצפים את המתכת בחומר המבודד אותה מהסביבה. לדוגמה: צביעה, ציפוי בפלסטיק, בקרמיקה או במתכת אחרת הפעילה פחות דוגמת זהב או פלטינה. הבידוד אינו מאפשר מגע בין החמצן, אדי המים או תרכובות אחרות לבין שטח הפנים של המתכת. ב. טיפול בסביבה: כשהסביבה היא אוויר, מורידים את אחוז החמצן והלחות באוויר. הקורוזיה תתבצע בקצב אִטי יותר. אם הסביבה מימית, מורידים את אחוז החמצן המומס במים. ג. הגנה קתודית: מדביקים למתכת גוש של מתכת אחרת פעילה יותר ממנה בשורה האלקטרו-כימית. המתכת הפעילה תעבור חמצון במקום המתכת שעליה רוצים להגן. (כך מגִנים על אניות מפני קורוזיה, מדביקים אליהן גושי מגנזיום שאפשר להחליף אותם לאחר התכלותם). דרך אחרת היא ציפוי המתכת במתכת פעילה יותר כמו אבץ. האבץ גם מבודד את המתכת מן הסביבה וגם מגיב במקומה, היות שאבץ מחזר טוב יותר. תיווצר שכבה דקה של אבץ פחמתיZnCO3(s) על שטח הפנים. לדוגמה, שכבה כזו יכולה להגן על ברזל.

31 כיצד נגן על המתכת מפני קורוזיה
הגנה בפני קורוזיה טיפול בסביבה בידוד המתכת מהסביבה הגנה קתודית ציפוי ב: זהב,צבע, פלסטיק ועוד ייבוש הסביבה, הרחקת חמצן שמירה על תנאים מיוחדים טמפ' pH וריכוזי יונים חיבור למתכת מחזרת טובה יותר. ציפוי על-ידי מתכת מחזרת טובה יותר שיוצרת שכבת הגנה לדוגמא: על-ידי: כמו

32 חמצון שיער היא תגובת חמצון חיזור. המחמצן היא התרכובת מי-חמצן, H2O2
חמצון-חיזור 2 עוד תגובות חמצון-חיזור נושאי השיעור תגובות בין הלוגנים ליוני הלוגנים תגובות בין מתכת לחמצן תגובות בין אל-מתכות לחמצן דרגות חמצון דרגת חמצון מרבית ומזערית By beglib /MrgueFile חמצון שיער היא תגובת חמצון חיזור. המחמצן היא התרכובת מי-חמצן, H2O2

33 תגובות בין הלוגנים ליוני הלוגנים
שאלה 1: גז כלור מוזרם לתוך תמיסה מימית המכילה יוני יוד. מתרחשת תגובה: Cl2(g)+ 2I -(aq) ----> 2Cl-(aq) + I2(s) - גז כלור א. האם התגובה היא תגובת חמצון-חיזור? נמקו תשובתכם. ב. אם כן, מי הם החלקיקים המתחרים על האלקטרונים בתגובה הנ”ל? ב. לדעתכם, מדוע מתרחשת התגובה?

34 Cl2(g)+ 2I-(aq) ----> 2Cl-(aq) + I2(s)
שאלה 1: נתונה התגובה: א. האם היא תגובת חמצון-חיזור? נמקו תשובתכם. ב. אם כן, מי הם החלקיקים המתחרים על האלקטרונים בתגובה הנ”ל? ב. לדעתכם, מדוע מתרחשת התגובה? Cl2(g)+ 2I-(aq) ----> 2Cl-(aq) + I2(s) תשובה: א. התגובה היא תגובת חמצון-חיזור. רואים בניסוח התגובה שיש שינוי במטען החשמלי של החלקיקים. רואים שיש מעבר אלקטרונים מיוני היוד לאטומי הכלור. ב. החלקיקים המתחרים על האלקטרונים הם המחמצנים (מי שרוצה לקבל אלקטרונים): מולקולות הכלור Cl2(g) ומולקולות היוד I2(s). ג. התגובה מתרחשת כי מולקולות הכלור מחמצנות טוב יותר ממולקולות היוד. הן מצליחות למשוך אלקטרונים מיוני היוד, כי אטומי הכלור קטנים יותר מאטומי היוד וכוח המשיכה של הגרעין שלהם את האלקטרונים הנוספים הוא חזק יותר. מבחינת הכושר לחמצן, אפשר להסיק מהתרחשות התגובה ש: I2(s) < Cl2(g) מסר אלקטרונים קיבל אלקטרונים Cl2(g) + 2I-(aq) ----> 2Cl-(aq) + I2(s)

35 תגובות בין הלוגנים ליוני הלוגנים
הכללה: ככל שההלוגן נמצא גבוה יותר בטור בטבלה המחזורית הוא מחמצן חזק יותר. לכן תתרחש התגובה בין הלוגן הנמצא גבוה בטור לבין יוני הלוגן שמתחתיו. הסבר: מולקולות ההלוגן הן המחמצנות (מקבלות אלק'). ככל שההלוגן גבוה בטור בטבלה המחזורית, הרדיוס האטומי שלו קטן יותר והמשיכה החשמלית של הגרעין שלו את האלקטרון הנוסף, תהיה חזקה יותר. הכושר היחסי לחמצן: F2 > Cl2 > Br2 > I2 הכושר היחסי לחזר: I- > Br - > Cl- > F- גודל הדמות מציין רק את הכושר היחסי לחמצן ולא את הרדיוס האטומי. גודל הדמות מבטא גם את הכושר לחזר וגם את הרדיוס היוני.

36 תגובה בין הלוגנים ליוני הלוגנים, שאלה 2
שאלה 2: א. האם תתרחש תגובה בין F-(aq) לבין יוד מוצק I2(s)? נמקו. ב. האם תתרחש תגובה בין F2(g) לבין Br -(aq)? נמקו. ג. נסחו את התגובה שמתרחשת. אזנו אותה על פי כללי חמצון-חיזור.

37 א. האם תתרחש תגובה בין F-(aq) לבין יוד מוצק I2(s)? נמקו.
שאלה 2: א. האם תתרחש תגובה בין F-(aq) לבין יוד מוצק I2(s)? נמקו. ב. האם תתרחש תגובה בין F2(g) לבין Br -(aq)? נמקו. ג. נסחו את התגובה שמתרחשת. אזנו אותה על פי כללי חמצון-חיזור. תשובה: א. התגובה לא תתרחש. מולקולות היוד מחמצנות חלש יותר ממולקולות הפלואור. ב. התגובה תתרחש. מולקולות הפלואור מחמצנות חזק יותר ממולקולות הברום. לכן, מולקולות הפלואור תמשוכנה אלקטרונים מיוני הברום הממוימים. ג F2(g) + 2Br -(aq) ----> 2F- (aq) + Br2(g) קבל 2 אלקט’ וויתר על 2 אלקט’

38 Mg(s) + 0.5O2(g) ------> MgO(s)
תגובות בין מתכות לחמצן Mg(s) + 0.5O2(g) > MgO(s) האם התגובה הנ”ל היא תגובת חמצון-חיזור? התוצר הוא חומר יוני (מתכת עם אל-מתכת). המגיבים הם יסודות ניטרליים (מבנה ענק מתכתי וחומר מולקולרי). בתגובה יש מעבר אלקטרונים. המתכת מחזרת = מוותרת על אלקטרונים, והחמצן מחמצן = מושך ומקבל אלקטרונים. Mg(s) + 0.5O2(g) > Mg(2+)O(2-)(s) וויתר על 2 אלקטרונים קיבל 2 אלקטרונים ככל שהמתכת מחזרת טובה יותר, התגובה עם חמצן מהירה וחזקה יותר.

39 תגובות בין מתכות לחמצן, שאלה 3
שאלה 3: אלומיניום Al(s) היא מתכת פעילה יחסית. בחשיפה לאוויר היא מגיבה במהירות עם חמצן וכך נוצרת על שטח הפנים שלה שכבת תחמוצת עמידה. השלימו ואזנו את התגובה המתרחשת על פי כללי חמצון-חיזור: Al(s) + O2(g) ----> רמז: רשמו תחילה את נוסחת התוצר המתקבל בלא איזון.

40 לכן נוסחת התוצר תהיה: Al2O3(s).
שאלה 3: אלומיניום Al(s) היא מתכת פעילה יחסית. בחשיפה לאוויר היא מגיבה במהירות עם חמצן וכך נוצרת על שטח הפנים שלה שכבת תחמוצת עמידה. השלימו ואזנו את התגובה המתרחשת על פי כללי חמצון-חיזור: Al(s) + O2(g) ----> תשובה: התוצר המתקבל הוא חומר יוני, היות שהוא תוצר תגובה בין מתכת לאל-מתכת. המתכת אלומיניום יוצרת יונים חיוביים בעלי מטען +3 ואילו החמצן יוצר יונים בעלי מטען -2. התוצר הוא חומר יוני, לכן בטמפרטורת החדר הוא יהיה מוצק. לכן נוסחת התוצר תהיה: Al2O3(s). ניסוח התגובה יהיה: 4Al(s) + 3O2(g) ---->2Al2O3 (s) קיבלו 4*3=12 אלקט’ מסרו 3*4=12 אלקט’ (3+) ((2- (0)

41 תגובות בין אל-מתכות לחמצן
S8(s) + 8O2(g) -----> 8SO2(g) +δ -δ האם התגובה הנ”ל היא תגובת חמצון-חיזור? האם יש מעבר אלקטרונים בתגובה? במבט ראשון נראה שלא: לא נוצרו יונים מהיסודות ולכן אין מעבר אלקטרונים, אך: אפשר לראות שבמגיבים, ביסודות, הקשרים הקוולנטיים אינם קוטביים. אך בתוצר, אטומי הגפרית והחמצן הקשורים יחד, יוצרים קשרים קוטביים, ולכל אחד מהם יש מטען חלקי. לכן, אפשר לומר שבתגובה יש מעבר "חלקי" של אלקטרונים מאטומי הגפרית לאטומי החמצן. על פי המודל המוצע, אפשר לראות את חלקיות המטען בתור מטען שלם, ותגובות כאלה בתור תגובות חמצון-חיזור עם מעבר מלא של אלקטרונים. כיצד עושים זאת? קובעים ערך מחושב לחלקיות המטען שעל כל אטום במולקולה על פי כללים שנקבעו, ומאזנים את התגובה כאילו הם מטעני יונים שלמים.

42 תגובות עם חמצן: (לקבלת תחמוצת)
בתגובת מתכת עם חמצן - יתקבל חומר יוני. ככל שהמתכת פעילה יותר התגובה מהירה ואנרגתית יותר, לפי מיקום המתכת בשורה האלקטרו כימית. בתגובת אל מתכת עם חמצן - יתקבל חומר מולקולרי. ככל שהאל מתכת פעילה יותר התגובה מהירה ואנרגתית יותר, לפי מיקום האל מתכת בשורה האלקטרו כימית.

43 כללים לקביעת דרגות חמצון
דרגת חמצון היא המטען היחסי שיש לאטום בחלקיק בו הוא מצוי. דרגת החמצון של אטום נקבעת על פי דרגת האלקטרושליליות שלו יחסית לכל אחד משכניו והיא מחושבות בעזרת מספר כללים. לכן, לעתים, דרגת החמצון של אותו יסוד משתנה מחלקיק לחלקיק. חישוב דרגת החמצון מבוסס על האלקטרו-שליליות של האטום ושל האטומים הסובבים אותו, בהתאמה לכללי הקישור בין האטומים במולקולה (או ביון רב-אטומי). כלל ראשון : דרגת החמצון של יסוד נתון היא אפס. כלל שני : דרגת החמצון של יון חד-אטומי שווה למטען היון. כלל שלישי : דרגת החמצון של אטום פלואור F בכל תרכובותיו היא (1-) כלל רביעי : דרגת החמצון של חמצן במרבית תרכובותיו היא (2-) למעט בתרכובות עם F וב- H2O2. כלל חמישי : דרגת החמצון של מימן עם מרבית האל-מתכות היא (+1). (עם מתכות הוא יון 1-). כלל שישי : סכום דרגות החמצון במולקולה שווה למטענהּ. כלל שביעי : בתרכובות, האטום בעל האלקטרו-שליליות הגבוהה יותר הוא בעל דרגת חמצון שלילית.

44 הסברים: כלל ראשון : דרגת החמצון של יסוד נתון היא אפס. הסבר: במצב של יסוד, האטום קשור תמיד לאותו אטום, ולכן אין קוטביות בקשר ואין חלקיות מטען על האטומים. אפשר לראות את האטום כחסר מטען לחלוטין. כלל שני : דרגת החמצון של יון חד-אטומי שווה למטען היון. הסבר: המטען המלא הוא האמִתי! כלל שלישי : דרגת החמצון של אטום פלואור F בכל תרכובותיו היא (-1). הסבר: פלואור F הוא בעל האלקטרו-שליליות הגבוהה ביותר, לכן בכל קשר הוא יישא את חלקיות המטען השלילית. מפני שהוא מטור 7, ובעל אלקטרון בלתי מזווג אחד תהיה דרגת החמצון שלו: (-1). כלל רביעי : דרגת החמצון של חמצן במרבית תרכובותיו היא (-2), למעט בתרכובות עם F וב- H2O2. הסבר: בדומה לפלואור, החמצן הוא בעל האלקטרו-שליליות השנייה בגובהה. לכן, הוא יהיה חיובי רק לעומת הפלואור. מי חמצן H2O2 הם יוצאי דופן. בכל יתר המקרים, מאחר שהחמצן שייך לטור 6, והוא בעל 2 אלקטרונים בלתי מזווגים תהיה דרגת החמצון שלו: (2-). כלל חמישי : דרגת החמצון של מימן עם מרבית האל-מתכות היא (+1). (עם מתכות הוא יון 1-). הסבר: המימן הוא בעל אלקטרו-שליליות חיובית לעומת האל-מתכות, ולכן יהיה בעל דרגת חמצון חיובית בתרכובות אִתן. הוא בעל אלקטרון אחד בלבד, ולכן דרגת החמצון שלו היא (1+). לעומת המתכות, האלקטרו-שליליות שלו היא שלילית. בתרכובותיו עם מתכות נוצר חומר יוני. היון היציב של מימן הוא (1-). כלל שישי : סכום דרגות החמצון במולקולה שווה למטענה. הסבר: חוק שימור החומר צריך להתקיים. מטען המולקולה הוא סכום מטעני החלקיקים המרכיבים אותה. כלל שביעי : בתרכובות, האטום בעל האלקטרו-שליליות הגבוהה יותר הוא בעל דרגת חמצון שלילית. הסבר: כשאין אטומים שדרגת חמצונם ידועה כמו H או O, פועלים על פי האלקטרו-שליליות ומספר הקשרים לאטומים השכנים. האטום האלקטרו שלילי ביותר נושא חלקיות מטען שלילית ש"גודלה" נקבע על פי מספר הקשרים לשכנים. יתר דרגות החמצון במולקולה יחושבו על פי הכללים הנ"ל. 44

45 שלבי הפעולה לחישוב דרגות חמצון
קובעים את דרגות החמצון של האטומים הידועים: המימן והחמצן בתרכובת. מציבים כ-X (נעלם) את דרגת החמצון של האטום שדרגת החמצון שלא לא ידועה. מציבים משוואה שבה סך כל דרגות החמצון של האטומים שווה למטען המולקולה או היון. פותרים את המשוואה ומוצאים את X. במקרה שאין מימנים וחמצנים בתרכובת, קובעים על פי כללי הקישור והאלקטרו-שליליות. * דרגות חמצון כותבים בסוגריים או מוקפים בעגול מתחת לנוסחת החומר. דוגמאות לחישוב דרגות חמצון: (1+) (2-) X אפשר לראות שבכל חלקיק, לאטום הברום יש דרגת חמצון שונה. ב- H2O2 לחמצן יש דרגת חמצון יוצאת דופן.

46 חישוב דרגות חמצון שאלה 5: קבעו את דרגות החמצון בכל אטום בחלקיקים הבאים: O P Mg FeCl2 , ClF , H2SO4 , H2CrO4 , KMnO4 ClO4- , CO32- , PO43-

47 שאלה 5: קבעו את דרגות החמצון בכל אטום בחלקיקים הבאים: O2 P4 Mg
FeCl2 , ClF , H2SO4 , H2CrO4 , KMnO4 ClO4- , CO32- , PO43- תשובה: O2 ‘ P4 ‘ Mg - לכולם דרגת חמצון אפס ,כי הם יסודות. FeCl2 , ClF , H2SO4 , H2CrO4 , KMnO4 ClO4- , CO32- , PO43- (1-) (1+) (2+) (7+) (2-) (6+) (4+) (5+) 47

48 קביעת דרגות חמצון של C בתרכובותיו על פי נוסחת מבנה
האסטרטגיה: מסתכלים בנפרד על כל אטום פחמן והאטומים הקשורים אליו ישירות. מניחים שסכום דרגות חמצון על כל פחמן והאטומים הקשורים לו הוא 0. הקשר C-C נתפס כחסר קוטביות, ולכן דרגת החמצון על אטום הפחמן בעבור קשר זה תהיה 0. כל אטום בעל אלקטרושליליות גבוהה מהפחמן והקשור אליו מושך ממנו חלקיות מטען שלילית כמספר הקשרים שהוא קשור אליו. כלומר, בעבור כל קשר אחד יהיה על האטום δ- אחד ועל הפחמן δ+ אחד. (ראו דוגמה), ולכן דרגת החמצון על אטום הפחמן בעבור קשר זה תהיה +1. כשהאלקטרושליליות של האטום נמוכה משל הפחמן הוא יהיה בעל δ+ אחד לכל קשר. הפחמן יהיה בעל δ- אחד לכל קשר בהתאמה, ולכן דרגת החמצון על אטום הפחמן בעבור קשר זה תהיה -1. דרגת החמצון על אטום הפחמן תהיה סכום דרגות החמצון של כל הקשרים בהם האטום משתתף.

49 קביעת דרגות חמצון של C בתרכובותיו על פי נוסחת מבנה - המשך
כשהאלקטרושליליות של האטום נמוכה משל הפחמן הוא יהיה בעל δ+ אחד לכל קשר. הפחמן יהיה בעל δ- אחד לכל קשר בהתאמה. כל δ+ על אטום פחמן תורם +1 לדרגת החמצון. כל δ- על אטום פחמן תורם -1 לדרגת החמצון. דוגמאות: חמצן מימן פחמן -2 +2 -2 +2 +1 -1 -1 +1

50 דרגת חמצון מרבית ומזערית של אל-מתכות
אטומי יסודות רבים יכולים להימצא בכמה דרגות חמצון שונות בתרכובות שונות. עבור אטומי אל-מתכות: דרגת חמצון מרבית (החיובית ביותר) שווה למספר אלקטרוני הערכיות של האטום (פרט ל- F ו- O שהם האלקטרושליליים ביותר) דרגת חמצון מזערית (השלילית ביותר) שווה למספר האלקטרונים שיכולים להזדווג עם האלקטרונים הבלתי מזווגים של האטום. אטום המצוי בדרגת חמצון מרבית עשוי רק לחמצן. אטום המצוי בדרגת חמצון מזערית עשוי רק לחזר. אטום המצוי בדרגת חמצון בינונית עשוי לחמצן או לחזר (תלוי במגיב האחר שבתגובה). דוגמה: הפחמן יכול להימצא במגוון תרכובות: מאחר שיש לו ארבעה אלקטרוני ערכיות, ינועו דרגות החמצון שלו בין (+4) ל- (-4). CH CH4O CH4O CO CO2 קישור לאיור – דרגות חימצון של חנקן בתרכובות שונות

51 שאלה 7 שאלה 7: קבעו את דרגת החמצון של הפחמן בכל אחת מהתרכובות הבאות. מי מהתרכובות יכולה לחמצן בלבד, מי יכולה לחזר בלבד ומי יכולה גם לחמצן וגם לחזר? CH CH4O CH4O CO CO2

52 קבעו את דרגת החמצון של הפחמן בכל אחת מהתרכובות הנ"ל.
שאלה 7: קבעו את דרגת החמצון של הפחמן בכל אחת מהתרכובות הנ"ל. מי מהתרכובות יכולה לחמצן בלבד, מי יכולה לחזר בלבד ומי יכולה גם לחמצן וגם לחזר? CH CH4O CH4O CO CO2 תשובה: (4-) CH CH4O CH4O CO CO2 (2-) (0) (2+) (4+) דרגת חמצון מזערית, מחזר בלבד דרגת חמצון מרבית, מחמצן בלבד דרגת חמצון עולה. הכושר לחמצן עולה, הכושר לחזר יורד יכולות גם לחמצן וגם לחזר

53 דרגות חמצון שונות לאותו יסוד
שאלה 8: א. קבעו את דרגות החמצון של האטומים המרכזיים בתרכובות הבאות. מי מהתרכובות יכול לחמצן בלבד, לחזר בלבד או לחמצן ולחזר? תרכובות שונות של גפרית: H2S , S8 , SO , SO2 , SO3 H2SO4 תרכובות שונות של חנקן: NH3 ,, N2 , NO , NO2 , HNO3 , HNO2 ב. מה יהיו טווח דרגות החמצון של ברום Br וטווח דרגות החמצון של זרחן P בתרכובותיהם השונות? הסבירו.

54 דרגת חמצון עולה ,יש יכולת גם לחמצן וגם לחזר
שאלה 8: א. קבעו את דרגות החמצון של האטומים המרכזיים בתרכובות הבאות. מי מהתרכובות יכול לחמצן בלבד, לחזר בלבד או לחמצן ולחזר? תרכובות שונות של גפרית: H2S , S8 , SO , SO2 , SO3 , H2SO4 תרכובות שונות של חנקן: NH3 ,, N2 , NO , NO2 , HNO3 , HNO2 ב. מה יהיו טווח דרגות החמצון של ברום Br ושל זרחן P בתרכובותיהם השונות? הסבירו. תשובה: א H2S S SO SO SO3 H2SO4 ב. ל- Br 7 אלקטרוני ערכיות. לכן דרגות החמצון שלו ינועו מ (-1) ועד (+7). ל- P 5 אלקטרוני ערכיות. לכן דרגות החמצון שלו ינועו מ (-3) ועד (+5). (2-) (0) (2+) (4+) (6+) דרגת חמצון עולה ,יש יכולת גם לחמצן וגם לחזר NH N2 NO HNO2 NO2 HNO3 (3-) (3+) (5+) יכולתלחזר בלבד יכולת לחמצן בלבד

55 סיכום תגובות חמצון-חיזור
סיכום: תגובות חמצון-חיזור מתקיימות גם בתגובות בין אל-מתכות. בתגובות חמצון-חיזור יש שינוי בדרגות החמצון של המגיבים בהופכם לתוצרים. דרגות חמצון מאפשרות לחשב מעבר אלקטרונים גם במקרים של מעברים חלקיים של מטען חשמלי. חישוב דרגות החמצון נעשה על פי כמה כללים המבוססים על כללי הקישור ואלקטרו-שליליות. דרגות החמצון של אטומים בתרכובות ינועו מדרגת החמצון המזערית (השלמת רמה) לדרגת החמצון המרבית (וויתור על כל אלקטרוני הערכיות). מושגים חשובים: דרגת חמצון, דרגת חמצון מזערית, דרגת חמצון מרבית