تم إلغاء تنشيط البوابة. يُرجَى الاتصال بمسؤول البوابة لديك.

شارح الدرس: الصدأ الكيمياء

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نوضِّح الظروف اللازمة لحدوث الصدأ، ونتعلَّم كيف نكتب المعادلات الموزونة للتفاعلات الأساسية المتضمَّنة.

الصدأ مادة بُنِّية مُحمَرَّة نَجِدها عادة على سطح فلزٍّ قديم أو مُهمَل، مثل سيارة، أو علبة قديمة، أو مسمارٍ قديم.

سيارة قديمة

ويُعَدُّ الصدأ أحد أشكال التآكُل الذي يتراكم بمرور الزمن على الحديد أو سبائك الحديد عندما تتعرَّض للأكسجين والماء. قبل أن نتعرَّف على التركيب الكيميائي للصدأ، لنلقِ نظرةً على خواصِّه الفيزيائية.

الخاصية الفيزيائيةالحديدالصدأ
القوةقويضعيف
المتانةمتينهش ومُتقشِّر (يتآكل)
الكثافةكثيفأقلُّ كثافة (يتمدَّد عند التكوين)

قد يؤدِّي تكوُّن الصدأ إلى إضعاف قوة الجسم الحديدي وتقليل استقراره بسبب الاختلاف في الخواص الفيزيائية بين الحديد والصدأ. سيرغب المهندس الذي يَستخدِم عارضة حديدية في بناء أن تظلَّ العارضة الحديدية قوية ومتينة وكثيفة بدلًا من أن تتمدَّد وتنكسر وتتآكل.

ولمنْع حدوث الصدأ، يُمكن للمهندسين استخدام طُرق الطلاء؛ مثل الزيت أو الدهان أو الفلزَّات الأخرى للحيلولة دون اتِّصال سطح الفلزِّ بالماء والأكسجين في البيئة المُحيطة. ويُمكنهم أيضًا اختيار سبائك مقاوِمة للصدأ مثل الصُّلب المقاوِم للصدأ.

مثال ١: التعرُّف على طُرق منْع تكوُّن الصدأ

أيُّ اقتراح من الاقتراحات الآتية ليس طريقة مناسِبة لإبطاء الصدأ أو منْع حدوثه؟

  1. الدهان
  2. الطلاء بالقصدير
  3. الغَمْر في ماء مالح
  4. التغطية بالبلاستيك
  5. الطلاء بالشحم

الحل

معظم خيارات الإجابة هذه تُبطِّئ تكوُّن الصدأ أو تمنعه. يطلب منَّا السؤال إيجاد الخيار الوحيد الذي لا يُبطِّئ ولا يمنع تكوُّن الصدأ.

يتكوَّن الصدأ عندما يتعرَّض الحديد للأكسجين والماء. ولكي نمنع تكوُّن الصدأ، علينا منْع الحديد من التعرُّض للأكسجين والماء.

بمعرفة ذلك، يجذب انتباهَنا أحد الخيارات: الغَمْر في ماء مالح، فهذا بالتأكيد لا يحدُّ من تعرُّض الحديد للماء. أيضًا، بما أن هناك أكسجينًا ذائبًا في الماء، فإن هذا لا يحدُّ من تعرُّض الحديد للأكسجين أيضًا.

أمَّا الخيارات الأربعة الأخرى، الدهان، والطلاء بالقصدير، والتغطية بالبلاستيك، والطلاء بالشحم، فجميعها يتضمَّن طبقات واقية تمنع الحديد من التعرُّض للماء والأكسجين.

إذن الإجابة الصحيحة هي الخيار ج، الغَمْر في ماء مالح.

تعريف: الصدأ

الصدأ عبارة عن أكسيد حديد ثلاثي مُماهٍ، قِشْريِّ التكوين، ولونه بُنِّي مُحمَرٌّ، يتكوَّن عن طريق أكسَدة الحديد في وجود الأكسجين والماء. وصيغته الكيميائية FeOHO232𝑛.

تعريف: التآكُل

التآكُل هو التدمير أو التلف التدريجي الناتج عن تفاعل الأكسَدة والاختزال التلقائي البطيء غير الانعكاسي بين سطح المادة والبيئة المُحيطة بها.

لاحِظ أن أيَّ صدأ تآكُل، ولكنْ ليس كلُّ تآكُل صدأ. يُمكن أن تتأكسد الفلزَّات الأخرى أو تتآكل بدلًا من ذلك لتُكوِّن مركَّبات متنوِّعة، ولكن الحديد فقط هو ما يكوِّن المركَّب الذي نُطلِق عليه اسم «الصدأ».

كيميائيًّا: الصدأ هو أكسيد الحديد الثلاثي المُماه، وصيغته الكيميائية FeOHO232𝑛. ويُشير الحرف «𝑛» إلى أن عدد جزيئات الماء في المركَّب يُمكن أن يتغيَّر.

التفاعل المبسَّط لتكوين الصدأ هو: 4Fe+3O+2HO2FeO2HO22232𝑛𝑛

يوضِّح هذا التفاعل الكلي أن الحديد يتَّحِد مع الأكسجين والماء ليكوِّن أكسيدًا مُماهًا. ومع ذلك، لفهْم العملية الكيميائية بمزيد من التفصيل، لنلقِ نظرةً على التفاعلات الوسيطة.

الخطوة الأولى: هي أكسَدة الحديد إلى أيونات الحديد الثنائي، كما هو مبيَّن في التفاعل النصفي الآتي. الأكسَدة عبارة عن فقْد إلكترونات، ويحدث تَكوُّن الأيونات هذا عندما يصبح الحديد الصُّلب محلولًا: Fe()Fe()+2esaq2+

في التفاعل النصفي المقابل، يُختزَل الأكسجين، مستقبِلًا إلكترونات ناتجة من التفاعل السابق في وجود أيونات الهيدروجين لتكوين الماء: 4e+4H()+O()2HO()+22aqgl

بالإضافة إلى التفاعل لتكوين الماء، تقوم أيونات الهيدروجين والأكسجين المُذاب في الماء بأكسَدة أيونات الحديد الثنائي مجددًا إلى أيونات الحديد الثلاثي: 4Fe()+4H()+O()4Fe()+2HO()2++23+2aqaqaqaql

ثم تتَّحِد أيونات الحديد الثلاثي مع الماء لتكوِّن هيدروكسيد الحديد الثلاثي: Fe()+3HO()Fe(OH)()+3H()3+23+aqlsaq

وأخيرًا: يخوض هيدروكسيد الحديد الثلاثي تفاعل نزع الماء ليكوِّن أكسيد الحديد الثلاثي المُماه، وصيغته الكيميائية FeOHO232𝑛.

بإيجاز: يذوب الحديد في الماء ليكوِّن أيونات الحديد الثنائي التي تتأكسَد بعد ذلك إلى أيونات الحديد الثلاثي. وتُمتَصُّ أيونات الهيدروجين، ويَنتُج الماء خلال التفاعل. ثم تتَّحِد أيونات الحديد الثلاثي مع الماء لتكوِّن هيدروكسيد الحديد الثلاثي الذي يكوِّن بعد ذلك أكسيد الحديد الثلاثي المُماه.

بالانتباه إلى هذه العملية، يُمكننا إلْقاء نظرة على بعض العوامل التي قد تزيد من معدَّل الصدأ في قطعة من الحديد. أبسط طريقة للتأثير على معدَّل تفاعل الصدأ هي تغيير درجة تعرُّض الحديد للمتفاعلين الرئيسين، الماء والأكسجين. على سبيل المثال، إذا قمنا بطلاء الحديد بالشحم بحيث لا يستطيع الماء والأكسجين الوصول إليه، فلن يتكوَّن صدأ. على النقيض من ذلك، إذا تركْنا جسمًا من الحديد في الخارج تحت مياه المطر لعدَّة أيام، فسنجد أنه يصدأ بسرعة أكبر مقارنة بتركه جافًّا.

فالحديد الموجود في الأجسام القريبة من البحر؛ مثل القوارب والسلاسل الحديدية، يميل أيضًا إلى أن يصدأ سريعًا، كما هو مبيَّن في الصورة الآتية. ومن المُثير للاهتمام أن التعرُّض للماء المالح يزيد من معدَّل الصدأ مقارنة بالماء العذب. إذْ يتطلَّب تفاعل الأكسَدة والاختزال في بداية عملية الصدأ حركة الإلكترونات. وتؤدِّي الأيونات الموجودة في الماء المالح إلى جعل الماء إلكتروليتًا أكثر فاعليَّة من الماء العذْب، وهو ما يسمح بنقْل الإلكترونات بسهولة أكبر وتكوين الصدأ بسرعة أكبر.

حطام سفينة

تجدر الإشارة إلى أنه حتى الحديد الموجود تحت الماء يُمكن أن يصدأ؛ حيث يُوجَد أكسجين مُذاب في الماء. يُمكن رؤية الصدأ بوضوح في الصورة الآتية لمروحة دفع سفينة يابانية أُغرِقت خلال الحرب العالمية الثانية.

صورة مأخوذة تحت الماء للسفينة الغارقة هيان مارو

لكنْ إذا أخذنا الماء وغليناه لإزالة الأكسجين الذائب، فلن يتسبَّب هذا الماء في صدأ قطعة الحديد.

المتفاعلات الأخرى في هذه العملية هي أيونات الهيدروجين. تُمتَصُّ أيونات الهيدروجين خلال عمليتَيِ اختزال الأكسجين وتكوُّن أيونات الحديد الثلاثي على حدٍّ سواء؛ ومن ثَمَّ فإن زيادة تركيز أيونات الهيدروجين ستسرِّع هاتين العمليتين. بالإضافة إلى ذلك، تزيد أيونات الهيدروجين من التوصيلية الكهربية للمحلول؛ ومن ثَمَّ فإن انتقال الإلكترونات في تفاعل الأكسَدة والاختزال يحدث بسرعة أكبر.

بمقدور المطر الحمضي أن يتسبَّب أيضًا في تآكُل الطلاء الواقي، وهو ما يسمح ببدء عملية الصدأ في الحديد القابع أسفل هذا الطلاء. ولهذه الأسباب، تؤدِّي البيئة الحمضية التي لها قيمة أُسٍّ هيدروجيني منخفِضة إلى صدأ الحديد بسرعة أكبر.

مثال ٢: وصْف تأثير الملح على عمليات الصدأ

يُعَدُّ صدأ الحديد مثالًا لتفاعل الأكسَدة والاختزال. يختلف مُعدَّل صدأ الحديد في الماء بزيادة تركيز الملح.

  1. أيُّ الجُسيمات يُزال من الفلزِّ أثناء تفاعل الأكسَدة؟
    1. الإلكترونات
    2. البروتونات
    3. ذرات الأكسجين
    4. ذرات الهيدروجين
    5. النيوترونات
  2. كيف يختلف مُعدَّل صدأ الحديد في الماء بزيادة تركيز الملح، وما سبب ذلك؟
    1. يزيد المُعدَّل؛ لأن الأيونات المُذابة تُساعِد على اضمحلال نواة الفلزِّ.
    2. يزيد المُعدَّل؛ لأن الأيونات المُذابة تُساعِد على حركة الإلكترونات.
    3. يَقِلُّ المُعدَّل؛ لأن الأيونات المُذابة تُساعِد على تأيُّن الماء.
    4. يَقِلُّ المُعدَّل؛ لأن الأيونات المُذابة تتفاعل مع الأكسجين المُذاب.
    5. يزيد المُعدَّل؛ لأن الأيونات المُذابة تتفاعل مع ذرات الفلزِّ.
  3. أيُّ مصطلح يَصِف دَوْر محلول الملح في عملية الصدأ؟
    1. حمض
    2. قاعدة
    3. عامل مؤكسِد
    4. عامل مختزِل
    5. إلكتروليت

الحل

الجزء الأول

يسألنا هذا السؤال عن عملية الأكسَدة. تتضمَّن تفاعلات الأكسَدة والاختزال انتقال الإلكترونات من مركَّب أو عنصر إلى آخَر. والأكسَدة تتضمَّن فقْد الإلكترونات، أمَّا الاختزال فيتضمَّن اكتساب الإلكترونات. خلال عملية الأكسَدة، يمنح الحديد الإلكترونات لتكوين أيونات الحديد +2. إذن الإجابة الصحيحة لهذا الجزء من السؤال هي «الإلكترونات».

الجزء الثاني

يسألنا هذا السؤال عن كيفية تأثير الملح على معدَّل تفاعل الصدأ، وعن السبب في ذلك. للإجابة عن هذا السؤال، علينا تحديد إذا ما كان الملح سيزيد من معدَّل التفاعل أو يُبطِّئه، والآلية التي يعتمد عليها هذا التغيير.

جزءٌ من الإجابة الصحيحة هو أن زيادة تركيز الملح تزيد من معدَّل الصدأ. والحديد الذي يقع بالقرب من المياه المالحة، أو المناطق ذات الطُّرق المملَّحة، يُمكنه أن يصدأ أسرع نسبيًّا مقارنة بالفلزَّات الموجودة في البيئات الأخرى. إذن يُمكننا استبعاد الخيارين ج، د.

بعد ذلك، لماذا يزيد الملح من معدَّل تفاعل الصدأ؟ كما ذكرنا في الجزء الأول من هذا السؤال، تفاعل الأكسَدة والاختزال الذي يحدث في بداية الصدأ يتضمَّن انتقال الإلكترونات. وكلما زادت سرعة حركة هذه الإلكترونات، زادت سرعة التفاعل. في محلول الملح، يُمكن للإلكترونات أن تتحرَّك بسرعة أكبر. بالنظر إلى خيارات الإجابة، يتوافق هذا مع الخيار ب يزيد المُعدَّل؛ لأن الأيونات المُذابة تُساعِد على حركة الإلكترونات.

أمَّا الخيار أ، فهو يَصِف اضمحلال نوى الفلزِّ، لكن الاضمحلال الإشعاعي لا يُشارك في عملية الصدأ. أمَّا الخيار هـ، فيُشير إلى أن المعدَّل يزيد نتيجة لتفاعل بين ذرات الفلزَّات وأيونات الملح، لكن خلال الصدأ، تتفاعل ذرات الفلزِّ مع الماء والأكسجين في المحلول، وليس مع أيونات الملح.

إذن الإجابة الصحيحة هي الخيار ب، يزيد المُعدَّل؛ لأن الأيونات المُذابة تُساعِد على حركة الإلكترونات.

الجزء الثالث

يطلب منَّا هذا السؤال تعريف دَوْر الملح في عملية الصدأ.

لا يُمكن أن يكون الملح عاملًا مؤكسِدًا أو مختزِلًا؛ لأنه لا يَستقبِل الإلكترونات أو يمنحها في تفاعل الأكسَدة والاختزال.

على الرغم من أن بعض محاليل الأملاح يُمكن أن تكون حمضية أو قاعدية، فإن الدَّوْر الذي يؤدِّيه الملح في هذه الحالة لا يتمثَّل في كونِه حمضًا أو قاعدة. فأيُّ أملاح ستزيد من معدَّل التفاعل، وليس فقط تلك التي تذوب في أيونات الهيدروجين أو أيونات الهيدروكسيد.

في الجزء السابق من هذا السؤال، توصَّلنا إلى أن الغرض من الملح هو المُساعَدة في حركة الجسيمات المشحونة عبر المحلول. تُسمَّى المادة التي تَسمَح بحركة الجسيمات المشحونة بالإلكتروليت. إذن الخيار هـ، الإلكتروليت، هو الإجابة الصحيحة.

ينتاب القطاع الصناعي وجِهات التصنيع قلقٌ شديدٌ تجاه مخاطر الصدأ. يرجع هذا القلق إلى استخدام الصُّلب بشكل شائع، والتأثيرات الضارَّة للصدأ على خواص الحديد. تؤثِّر هذه التأثيرات السلبية على خواص الحديد بدرجة أكبر من تأثيره على العديد من الفلزَّات الأخرى.

الصدأ هو الاسم الخاص بأكسيد الحديد الثلاثي المُماه، الذي يتكوَّن أثناء تآكُل الحديد، لكن تُوجَد فلزَّات أخرى تتآكل لتكوِّن أكاسيد أيضًا. على سبيل المثال، يتآكل الألومنيوم في وجود الأكسجين في التفاعل الآتي: 4Al()+3O()2AlO()sgs223

ويُمكن أن يتآكل الألومنيوم بطُرق أخرى، مثل وجود الكلوريد، ولكنَّ هذه الطريقة هي الأكثر شيوعًا. يُمكننا المقارنة بين الصدأ وأكسيد الألومنيوم لفهْم التأثيرات السلبية للصدأ بشكل أفضل.

يُمكن أن تتقشَّر مناطق الصدأ بسهولة بعد تكوُّنها؛ كاشفة المزيد من الحديد ومعرِّضة إياه للصدأ، في حين أن أكسيد الألومنيوم لا يتقشَّر بسهولة. تتكوَّن طبقة الأكسيد المُغلِّفة للألومنيوم بسرعة كبيرة، لتُغلِّف الألومنيوم إذا كان سطحه مَخدوشًا أو مُقشَّرًا.

ومن التأثيرات السلبية الأخرى للصدأ حقيقة أن الحديد يتمدَّد عندما يتآكل ويصدأ، في حين أن الألومنيوم ينكمش عندما يكوِّن أكسيد الألومنيوم. بسبب هاتين الخاصيتين عينَيْهما، يُعتبَر الصدأ أكسيدًا مخرِّبًا للآلات والمباني أكثر بكثير من غيره من الأكاسيد. يُكوِّن أكسيد الألومنيوم طبقةً رفيعةً وكثيفة على السطح الخارجي للفلزِّ، دون أن تؤثِّر على حجمه بشكل ملحوظ. ولكنَّ الصدأ يتغلغل، حيث تبدأ أجزاء الفلزِّ المكشوفة حديثًا، والموجودة على عمق أكبر في الفلزِّ، في الصدأ.

يؤثِّر الصدأ على خواصِّ الحديد بدرجة أكبر بكثير مقارنة بتأثير التآكُل على الفلزَّات الأخرى. وحقيقة أن الصدأ يُمكن أن ينكسر، ويتسبَّب في تمدُّد الجسم، ويتغلغل في عمق قطعة الفلزِّ، توضِّح التأثيرات الضارَّة المُهِمَّة التي يلزم تخفيف وطأتها. بناءً على استخدام قطعة الحديد وتوقيت حدوث الصدأ وشدَّته، يُمكن أن تضعُف قوة قطعة الحديد؛ وهو ما يجعلها غير صالِحة لهذا الغرض.

مثال ٣: تحديد الاختلافات بين أكسَدة الحديد والألومنيوم

لماذا يؤثِّر الصدأ على الحديد أكثر من الألومنيوم؟

  1. أكاسيد الألومنيوم أقلُّ قابلية للذوبان من أكاسيد الحديد.
  2. الألومنيوم أقلُّ نشاطًا من الحديد.
  3. أكاسيد الألومنيوم أقلُّ استقرارًا من أكاسيد الحديد.
  4. الألومنيوم مَحْمِيٌّ بطبقة سطحية من الأكسيد.
  5. يرتبط الألومنيوم بالماء ارتباطًا أضعف.

الحل

يطلب منَّا هذا السؤال تحديد الفرق الرئيسي بين أكسَدة الحديد والألومنيوم. يُمكن أن تحدث عملية الأكسَدة هذه عندما يتعرَّض الفلزُّ للماء والهواء. وأحد الأسباب وراء حدوث تغييرات كبيرة بفعل أكسَدة الحديد هو أن الصدأ يُمكن أن ينكسر ويتآكل. وعندما ينكسر الصدأ أو يتقشَّر، ينكشف المزيد من الحديد الذي يُمكن أن يصدأ بدَوْره.

ولا يتأثَّر الألومنيوم بالأكسَدة لأن أكسيد الألومنيوم لا ينكسر ولا يتقشَّر. بدلًا من ذلك، يُشكِّل غلافًا خارجيًّا على الفلزِّ. والألومنيوم أكثر قُدْرة على الحفاظ على شكله وقوَّته عند تأكسُده. إذن الإجابة الصحيحة هي الخيار د، الألومنيوم مَحْمِيٌّ بطبقة سطحية من الأكسيد.

لتحرِّي الدقَّة، يُمكننا النظر في الخيارات الأخرى أيضًا. أكسيد الألومنيوم والصدأ لا يذوبان في الماء؛ لذا الخيار أ غير صحيح. الألومنيوم أكثر نشاطًا من الحديد، ومركَّباته أكثر استقرارًا نتيجة لذلك؛ ومن ثَمَّ فإن الخيارين ب، ج غير صحيحين أيضًا. أمَّا الخيار هـ، فهو غير منطقي؛ لأن جزيئات الماء لا ترتبط بسهولة بجزيئات الألومنيوم بسبب طبقة الأكسيد القوية المُغلِّفة له.

تتسبَّب مجموعات مختلفة من الظروف في تكوين الصدأ بسرعات مختلفة. يُمكننا استخدام تجربة بسيطة لتوضيح أيُّ مجموعة من مجموعات الظروف تتسبَّب في حدوث الصدأ بأعلى سرعة.

عرض توضيحي: تأثير الظروف المختلفة على تكوُّن الصدأ ومعدَّل حدوثه

الخطوات

  1. ضعْ مسمارًا حديديًّا في خمسة أنابيب اختبار منفصلة.
  2. جهِّز ظروفًا مختلفة لكلِّ أنبوب اختبار، كما هو موضَّح في الصورة الآتية.

المُلاحَظة

يبدأ المسمار الحديدي في أنبوب الاختبار هـ في الصدأ أولًا، تَلِيه المسامير الحديدية في أنابيب الاختبار ج، ب، أ. المسمار الحديدي في الأنبوب د يجب أن يكون آخِر مسمار يصدأ.

التفسير

يحدث الصدأ عندما يتعرَّض الحديد لكلٍّ من الماء والأكسجين. في الأنبوب د، المسمار الحديدي موضوع في هواء جافٍّ يخلو من الأكسجين. يزيل كلوريد الكالسيوم اللامائي أيَّ ماءٍ متبقٍّ قد يكون موجودًا. يتعرَّض المسماران الموضوعان في أنبوبَيِ الاختبار أ، ب إمَّا للماء وإمَّا للأكسجين، ولكن ليس لكلَيْهما معًا. إذن يكون الصدأ بطيئًا هنا. المسمار الحديدي في أنبوبَيِ الاختبار ج، هـ معرَّض للأكسجين والماء على حدٍّ سواء. لكن أنبوب الاختبار هـ يحتوي على ماء مالح، وبما أن وجود أيونات يزيد من معدَّل تفاعل الصدأ، فإن المسمار الحديدي الموجود في الأنبوب ج يصدأ ببطء أكثر من المسمار الموجود في الأنبوب هـ.

الاستنتاجات

  1. يحدث الصدأ بمعدَّل أسرع عند تعريض الحديد إلى الماء المالح والأكسجين.
  2. يحدث الصدأ بمعدَّل أبطأ عندما يكون الحديد مَحْمِيًّا من الماء والأكسجين.

مثال ٤: تحديد الشروط اللازمة لصدأ الحديد

وُضِعت مسامير من الحديد في ثلاث زجاجات مُحكَمة الغَلْق تحتوي على موادَّ مختلفة، كما هو موضَّح.

  1. أيٌّ من الزجاجات الثلاث يحدث فيها الصدأ؟
    1. 1 فقط
    2. 1، 2، 3
    3. 3 فقط
    4. 1، 2
    5. 1، 3
  2. ما المصطلح الذي يَصِف دَوْر CaCl2 في الزجاجة رقم 3؟
    1. عامل مؤكسِد
    2. عامل مختزِل
    3. مُجفِّف
    4. عامل حفَّاز
    5. إلكتروليت

الحل

الجزء الأول

يحدث الصدأ عندما يتعرَّض الحديد لكلٍّ من الماء والأكسجين. للإجابة عن هذا السؤال، علينا تحديد الظروف المختلفة في كلِّ زجاجة. جميع الزجاجات الثلاث مُحكمة الغَلْق، ومع ذلك، لا يزال هناك هواء، يحتوي على أكسجين، موجودًا داخلها.

في الزجاجة رقم 1، المسمار الحديدي موضوع في ماء مَغلِي مع وجود الهواء. أهمِّية استخدام الماء المَغلِي هي أن الغليان سيُقلِّل من كمية غاز الأكسجين الموجود في الماء. لكنَّ الأكسجين الموجود في الهواء سيذوب في الماء؛ ومن ثَمَّ من المحتمل أن يتعرَّض المسمار الحديدي للأكسجين والماء. إذن من المحتمل أن يحدث الصدأ.

في الزجاجة رقم 2، وُضِع المسمار الحديدي مرَّة أخرى في ماء مَغْلِي. لكنَّ الماء مُغطًّى بطبقة من الزيت تمنع الأكسجين الموجود في الهواء من الذوبان في الماء. على الرغم من وجود المسمار الحديدي في الماء، فإن غياب الأكسجين يعني أنه من غير المحتمل أن يحدث الصدأ.

في الزجاجة رقم 3، لا يُوجَد ماء، يُوجَد فقط هواء وبعض من كلوريد الكالسيوم. قد يحتوي الهواء على كلٍّ من الأكسجين وبخار الماء، ولكن سيُزيل كلوريد الكالسيوم الرطوبة من الهواء. ونتيجة لذلك، يتعرَّض المسمار الحديدي الموجود في الزجاجة 3 للأكسجين من الهواء، ولكنْ لا يتعرَّض للماء. ولذلك، من غير المحتمل أن يحدث الصدأ.

وبما أنه من المحتمل ألَّا يحدث الصدأ إلَّا في الزجاجة رقم 1، فإن الإجابة الصحيحة هي الخيار أ.

الجزء الثاني

سيؤدِّي كلوريد الكالسيوم الموجود في الزجاجة 3 إلى إزالة أيِّ رطوبة موجودة في الهواء. أثناء هذه العملية، سيُكوِّن كلوريد الكالسيوم اللامائي ملحًا مُماهًا وفقًا للمعادلة الآتية: CaCl()+HO()CaClHO()2222sls𝑛𝑛

وهذا التفاعل ليس تفاعل أكسَدة ولا اختزال؛ لذا يُمكننا استبعاد الخيارين أ، ب. ولا يذوب كلوريد الكالسيوم في مُذيب؛ ومن ثَمَّ لا يعمل باعتباره إلكتروليتًا؛ لذا يُمكننا استنتاج أن الخيار هـ غير صحيح.

لا يُشارك كلوريد الكالسيوم في عملية الصدأ، ولأنه لا يُوجَد أيُّ تفاعل كيميائي آخَر، فلا يعمل باعتباره عاملًا حفَّازًا.

وهذا يعني أن كلوريد الكالسيوم يعمل بمثابة مجفِّف. المجفِّف مادة يُمكن أن تُحدِث حالة من الجفاف، عادة عن طريق امتصاص الماء. إذن الإجابة الصحيحة هي الخيار ج، مُجفِّف.

النقاط الرئيسية

  • الصدأ عبارة عن مادة بُنِّية مُحمَرَّة تتكوَّن عندما يتعرَّض الحديد إلى الماء والأكسجين.
  • الصدأ أضعف من الحديد، وأكثر هشاشة، وأقلُّ كثافة منه؛ لذا فإن تكوين الصدأ يُمكن أن يؤثِّر سلبًا على الأجسام والبِنَى الحديدية.
  • الصيغة الكيميائية للصدأ هي FeOHO232𝑛.
  • يُعَدُّ تكوين الصدأ عملية متعدِّدة الخطوات حيث تتَّحِد أيونات الحديد المُذابة مع الماء لتكوين هيدروكسيد الحديد الثلاثي، الذي يخوض فيما بعدُ تفاعل نزع الماء ليصبح صدأً.
  • يحدث الصدأ بسرعة أكبر عندما يزداد تعرُّض الحديد للأكسجين أو الماء. ويحدث أيضًا بسرعة أكبر عندما يتعرَّض الحديد للماء المالح أو لمحلولٍ حمضي.
  • يُعَدُّ الصدأ ضارًّا للغاية عند مقارنته بغيره من الأكاسيد، مثل أكسيد الألومنيوم؛ نظرًا لأنه يتمدَّد وينكسر، وكذلك يتقشَّر ويتآكل ليصدأ بدرجةٍ أكبر.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.