فيديو السؤال: تحديد البيئة الطبيعية التي تزيد من معدل الصدأ الكيمياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

في أي البيئات الآتية يصدأ لوح الصلب بسرعة أكبر؟ أ: الصحراء، ب: قيعان الأنهار، ج: الغابات المطيرة، د: قيعان المحيطات، هـ: التربة المجمدة.

للإجابة عن هذا السؤال، يجب أن نفهم ماهية الصدأ والظروف التي يتكون فيها. كيميائيًّا، الصدأ هو أكسيد الحديد الثلاثي المماه، وصيغته الكيميائية هي ‪Fe2O3⋅𝑛H2O‬‏. يشير الحرف ‪𝑛‬‏ إلى أن عدد جزيئات الماء في المركب يمكن أن يختلف. والصدأ عبارة عن تفاعل كيميائي يحدث على مراحل. يبدأ الصدأ عند ذوبان فلز الحديد في الماء، وهو ما يكون أيونات الحديد اثنين موجب وإلكترونين. وبما أن الحديد يفقد إلكترونات، فإن هذه العملية تعرف بالأكسدة. وهذا يعني أنه لا بد من حدوث اختزال لمادة ما. وفي هذه الحالة، المادة الكيميائية التي تختزل هي الأكسجين.

خلال الخطوة التالية، يتفاعل غاز الأكسجين مع أيونات الهيدروجين المذابة أيضًا في الماء، وكذلك مع الإلكترونات التي يفقدها الحديد. ويؤدي ذلك إلى تكون الماء. تتسبب أيونات الهيدروجين والأكسجين المذاب في الماء في أكسدة أيونات الحديد اثنين موجب إلى أيونات الحديد ثلاثة موجب، بالإضافة إلى تكوين الماء. وتتفاعل أيونات الحديد ثلاثة موجب هذه مع الماء لتكوين هيدروكسيد الحديد وأيونات الهيدروجين في المرحلة النهائية. ويتكون الصدأ عندما يتحول هيدروكسيد الحديد ببطء إلى أكسيد الحديد الثلاثي المماه.

باختصار، يذوب الحديد في الماء لتكوين أيونات الحديد اثنين موجب التي تتأكسد بعد ذلك وتتحول إلى أيونات الحديد ثلاثة موجب. وتمتص أيونات الهيدروجين، وينتج الماء. تتحد بعد ذلك أيونات الحديد ثلاثة موجب مع الماء لتكوين هيدروكسيد الحديد الثلاثي، ليتكون بعد ذلك أكسيد الحديد الثلاثي المماه.

ويتضح من ذلك أن تكون الصدأ يحتاج إلى ثلاثة مكونات: الحديد والماء والأكسجين. والأكسجين يأتي من الغلاف الجوي أو يكون مذابًا في الماء. ومن ثم، كلما تعرض الحديد للماء والأكسجين، يتكون الصدأ حتى تحت الماء.

هذا يعيدنا إلى الإجابات المحتملة لدينا. يمكننا بالفعل استبعاد الخيار أ: الصحراء؛ وذلك لانعدام الماء أو ندرته في الصحراء. أما الخيارات الأخرى، فنلاحظ أن جميعها يشترك في وجود الماء ولكن بأشكال وكميات مختلفة، وتشترك كذلك في وجود الأكسجين لكن بتركيزات متفاوتة.

الخيار الوحيد الذي يحتوي على مكون آخر هو قيعان المحيط. وذلك لأن المحيط يتكون من الماء المالح. ومن ثم، فإن مياه المحيط تحتوي على الأكسجين المذاب، بالإضافة إلى كلوريد الصوديوم أو الملح. وإذا أخذنا في الاعتبار وجود ‪NaCl‬‏ واستعرضنا التفاعل الكيميائي مرة أخرى، فإنه يمكننا تذكر أن الحديد يتعرض لتفاعل أكسدة واختزال. وهذا يتضمن انتقال إلكترونات. وذلك لأن أيونات الصوديوم والكلوريد الموجودة في الماء المالح تجعله إلكتروليتًا أكثر فعالية من الماء العذب، وهو ما يسمح بانتقال الإلكترونات بسهولة أكبر. ونتيجة لذلك، يتكون الصدأ بسرعة أكبر.

بوضع ذلك في الاعتبار، يمكننا الإجابة عن السؤال الموجود لدينا. البيئة التي يصدأ فيها لوح الصلب بسرعة أكبر هي الخيار د؛ قيعان المحيطات.