أكسدة الفلزات في الهواء

Oxydation des métaux dans l’Air



الوسائل التعليمية :

· تحضير أربعة أنابيب قبل إنجاز الدرس بأسبوع، الأول يحتوي على مسمار و هواء جاف، الثاني يحتوي على مسمار و الماء و الهواء، الثالث يحتوي على مسمار و الماء المالح و الهواء ، الرابع يحتوي على مسمار و ماء تمت تغليته لإزالة الهواء تعلوه طبقة من الزيت لعزل الماء عن الهواء.

· قطع من الألومنيوم : الأولى نتركها في الهواء الرطب خلال أسبوع، الثانية مطلية ببرنيق ونتركها لأسبوع كذلك.

· موقد بنسن ، مسحوق الحديد، مسحوق النحاس ، مسحوق الألومنيوم ، مسحوق الزنك ، سلك من الحديد ، سلك من الألومنيوم ، خراطة النحاس، ملقط خشبي ، الولاعة( القداحة).





الأهداف المعرفية والمهاراتية :

· تعرف عوامل تكون الصدأ.

· تعرف أكسدة الحديد في الهواء الرطب كتفاعل كيميائي بطيئ يؤدي إلى تكون الصدأ و تآكل الحديد.

· تعرف أكسدة الألومنيوم في الهواء الرطب كتفاعل كيميائي بطيئ يؤدي إلى تكون الألومين دون تآكل الألومنيوم.

· معرفة كتابة معادلتي أكسدة الحديد و أكسدة الألومنيوم.

· تعرف نواتج احتراق مساحيق بعض الفلزات في الهواء وكتابة معادلة احتراق كل فلز متوازنة.



المكتسبات السابقة:

· مفهوم و قوانين التفاعل الكيميائي.

· الاحتراقات.

· معرفةكتابة المعادلات الكيميائية متوازنة.

· معرفة نسبة غاز ثنائي الأوكسجين في الهواء.





الاستراتيجية

لماذا يفضل استعمال الألومنيوم في التلفيف و صنع علبة التعبئة و إطارات النوافذ و إطارات عجلات السيارات بدل الحديد؟

ما هي العوامل التي تؤدي إلى تكون الصدأ ؟

كل تلميذ سيقترح العامل الذي يسبب صدأ الحديد ويمكن للأستاذ أن يقترح بعض العوامل للتأكد منها.

بعد التوصل إلى العوامل المحتملة يتم الشروع في اقتراح البروتكول التجربي للتأكدمن هذه العوامل.

كل عامل اقترحه التلميذ يقدم الآستاذ نتائج التجربة التي تم تحضيرها قبل أسبوع..

يقدم الأستاذ التجربة المحضرة قبل أسبوع أو يعتمد على صور التجربة الواردة في الكتاب المدرسي.

ثم يجيب التلاميذ على السؤال المطروح سابقا لتحديد العوامل التي تؤدي إلى تكون الصدأ.

تحضير صفائح من الألومنيوم :نترك الصفيحة الأولى في الهواء الرطب لعدة أيام ، و الثانية مطلية بالبرنيق

s أكسدة الفلزات في الهواء

Oxydation des métaux dans l’Air

I-) تقديم

• يتكون الهواء من عدة غازات أهمها : غاز الأوكسجين (O2 ) الذي يمثل %20تقريبا من حجم الهواء و غاز الأزوت ( N2) الذي

يمثل %80 تقريبا من حجم الهواء .
• غاز الأوكسجين غاز ضروري لعملية الاحتراق.
• الهواء نوعان : هواء رطب (l'air humide), غني ببخار الماء و هواء جاف (l'air sec), فقير ببخار الماء .

لماذا يفضل استعمال الألومنيوم في التلفيف و صنع علبة التعبئة و إطارات النوافذ و إطارات عجلات السيارات بدل الحديد ؟

ما هي العوامل التي تؤدي الى تكون الصدأ؟

II- أكسدة الحديد في الهواء الرطب

1- العوامل المؤثرة في تكون الصدأ.

أ-) نشاط تجريبي:

نضع مسمارا حديديا في كل أنبوب من الأنابيب الأربعة:

الأنبوب (أ) يحتوي على الهواء الجاف.

الأنبوب (ب) يحتوي على الماء و الهواء.

الأنبوب (ج) يحتوي على الماء المالح والهواء.

الأنبوب (د) يحتوي على الماء تعلوه طبقة منالزيت.













ب-) الملاحظة: نلاحظ بعدأسبوع:

Image1'.pngفي (الأنبون أ) :لا يصدأ المسمار الحديدي.
في (الأنبوب د) لا يصدأ المسمار الحديدي في الماء المغلى.
في (الأنبوب ب ) :يصدأ المسمار في الهواء الرطب (الهواء +الماء).
في (الأنبوب ج )يصدأ المسمار أكثر مما يدل أن وجود الملح في الهواء الرطب يسرع تكون الصدأ.

.









ج-) الاستنتاج



الهواء الجاف لا يؤثر في الحديد.

الماء و حده لايتفاعل مع الحديد.

الهواء الرطب يتفاعل مع الحديد.

ما الغاز من الهواء الذي يتفاعل مع الحديد ليتكون الصدأ.



2 دور ثنائي الأوكسجين في تكون الصدأ.

أ- تجربة و ملاحظة:

ب- استنتاج.

ثنائي أوكسجين الهواء الرطب يتفاعل مع الحديد فيينتج الصدأ الذي يتكون أساسا من أوكسيد الحديد II صيغته Fe2O3.

و يسمى هذا التفاعل أكسدة الحديد (أو تأكسد) .

معادلة أكسدة الحديد في الآوكسجين: 4Fe + 3 O2 ® 2 Fe2O3



3-)حماية الحديد من الصدأ:

الصدأ جسم مسامي يسمح بنفاذ الهواء الرطب إلى أعماق الحديد ، مما يجعل التآكل يستمر حتى الاختفاء الكلي للحديد .

لكي لا يصدأ الحديد يجب:

عزله عن الهواء الرطب بوضعه في علب محكمة السد.
طلاءه بالصباغة أو كسوه بطبقةمن فلز غير قابل للتأكسد مثل النيكل أوالكروم .
مزجه بفلزات أخرى حسب نسب معينة مثل الفولاذ غير القابل للتأكسد ( INOX) الذي يتكون من :

75% من الحديد،16% من الكروم ، 8% من النيكل ، 1% من الكربون .









III- أكسدة الألومنيوم في الهواء الرطب

1-) نشاط تجريبي:نترك صفيحة من الألومنيوم في الهواء الرطب و أخرى في الهواء الجاف لعدة أيام .



2- الملاحظة:

لم يطرأ أي تغيير على الصفيحة التي تركت في الهواء الجاف.

تكون طبقة بيضاء على صفيحة الألومنيوم التي تركت في الهواء الرطب، و تسمى هذه الطبقة أوكسيبد الألومنيوم صيغته Al2O3 .

3- الاستنتاج

يتفاعل الهواء الرطب مع الألومنيوم فيتكون أوكسيد الألومنيوم (أو الألومين) و يسمى هذا التفاعل أكسدة الألومنيوم.
معادلة أكسدة الألومنيوم :

4 Al + 3 O2 ® 2 Al2O3

ملحوظة :

أوكسيد الألومنيوم طبقة سطحية رقيقة غير مسامية لذا فهي تحمي فلز الألومنيوم من الأكسدة المعمقة(التآكل)

و لهذا يمكن استعمال الألومنيوم بدون صباغة.

IV-احتراق بعض الفلزات في الهواء .

عما تنتج ألوان الشهب الاصطناعية ( المفرقعات)؟

1-) احتراق فلز الحديد :

أ-) نشاط تجريبي: ننثر كمية قليلة من مسحوق الحديد (او قطعة جيكس) فوق لهب موقد بنسن:

ب-) الملاحظة

احتراق شديد لمسحوق الحديد و بلهب برتقالي .

تكون شرارات متوهجة تسقط على شكل حبيبات رمادية اللون تسمى أوكسيد الحديد المغناطيسي صيغته الكيميائية Fe3O4.

ج-) الاستنتاج

ينتج عن احتراق مسحوق الحديد في الأوكسجين أوكسيد الحديد المغناطيسي حسب المعادلةالتالية :

3Fe +2 O2 ® Fe3O4



2-) احتراق فلز النحاس:

أ-) نشاط تجريبي: ننثر كمية قليلة من مسحوق النحاس فوق لهب الموقد .



ب-) الملاحظة

يحترق مسحوق النحاس بلهب أخضر ، و يتكون جسم أسود اللون يسمى أوكسيد النحاس II صيغته CuO .



ج-) الاستنتاج

ينتج عن احتراق مسحوق النحاس في الأوكسجين أوكسيد النحاسII حسب المعادلةالتالية :

2 Cu + O2 ® 2 CuO



3-) احتراق فلز الألومنيوم:



أ-) نشاط تجريبي : ننثر مسحوق الألومنيوم فوق لهب الموقد.





ب-) الملاحظة

يحترق مسحوق الألومنيم بلهب أحمر مع تكون شرارات متوهجة ويتكون غبار أبيض يسمى

أوكسيد الألومنيم صيغته Al2O3 و يسمى كذلك الألومين .



ج-) الاستنتاج

ينتج عن احتراق مسحوق الألومنيوم في الأوكسجين أوكسيد االألومينيومAl2O3 حسب المعادلةالتالية :



4 Al + 3O2 ® 2 Al2O3

4-) احتراق فلز الزنك:
-أ) نشاط تجريبي : ننثر مسحوق الزنك فوق لهب الموقد

ب-) الملاحظة:
يحترق مسحوق الزنك بلهب أزرق وتكون جسم صلب أبيض يسمى أكسيد الزنك صيغتهZnO.

ج-) الاستنتاج:
يحترق مسحوق ينتج عن احتراق مسحوق الزنك أكسيد الزنك حسب المعادلة التالية :

2 Zn + O2 → 2 ZnO



ملحوظة : تــنتج ألوان الشهب الاصطناعية عن احتراق خليط من الفلزات .















4-) خلاصة:

الهواء الرطب يؤثر على الحديد فيتكون الصدأ.الصدأ مادة مسامية لا تحمي الحديد من التآكل.
يساعد الملح على تسريع تكون الصدأ.
يكتب التفاعل الكيميائي لأكسدة الفلز بصفة عامة كما يلي :
الفلز + الأوكسجين ← أوكسيد الفلز
ü احتراق الفلزات في الهواء تفاعل كيميائي بين الفلز و ثنائي الأوكسجين و يسمى تفاعل أكسدة ،و كل أوكسيد يتكون من ذرات الفلز و ذرات الأوكسجين.