Oxydation des métaux dans l’air PDF

تنزيل Oxydation des métaux dans l’air PDF

يمكنك تنزيل Oxydation des métaux dans l’air بصيغة pdf بسهولة عبر النقر على زر التتنزيل أسفله.

الجزء الأول: المواد

أهداف الدرس:

• الإدراك بمدى خطورة احتراق بعض المواد البلاستيكية.
• التعرف على تكوين الكربون وثاني أكسيد الكربون.
• معرفة أنه خلال الاحتراق يتكون الماء وأحياناً مواد سامة.

I. أكسدة الحديد في الهواء الرطب

1) الأكسدة الباردة: تآكل الحديد

• تجربة: إدخال مسمار في كل من خمسة أنابيب اختبار.
• الملاحظات:
  • تظهر آثار الصدأ في أنابيب الاختبار 1 و2.
  • مسامير الأنبوبين الأخيرين سليمة.
  • كمية الصدأ أكبر في الأنبوب 1 مقارنة بالأنبوب 2.
• الاستنتاج: تكوين الصدأ لا يكون ممكناً إلا إذا كان الحديد في تماس مع الهواء والماء (أو بعبارة أبسط الهواء الرطب). كما أن وجود بعض المواد (مثل الملح) يسرع تكوين الصدأ.
• خلاصة: تكوين الصدأ تفاعل كيميائي يتطلب ثلاثة متفاعلات: الحديد، ثنائي الأكسجين، والماء. الصدأ هو ناتج التآكل (أكسدة باردة)، ويحتوي أساساً على أكسيد الحديديك (Fe₂O₃).
  • ملخص التفاعل: حديد + ثنائي الأكسجين → أكسيد الحديديك
  • معادلة التفاعل: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
• ملاحظة: طبقة الصدأ المتكونة لا تحمي الحديد، ويستمر التآكل حتى الاختفاء التام للحديد.

2) حماية الحديد ضد التآكل:

• تعريف التآكل: هو هجوم على فلز تحت تأثير مواد معينة (هواء رطب، ماء بحر، أحماض…). تآكل الحديد هو هجوم عميق على الحديد تحت التأثير المتزامن لثنائي الأكسجين والماء.
• تقنيات الحماية المستعملة:
  • منع الاتصال بين الحديد والجو بفضل غلاف واقٍ (صبغة، ورنيش، بلاستيك، فلز آخر غير قابل للتغير كالطلاء بالكروم، الجلفنة، القصدير).
  • إنجاز سبائك لا تصدأ (بعض الفولاذات التي تحتوي على النيكل والكروم، وتُسمى “إينوكس” وتقاوم التآكل جيداً مثل أدوات المطبخ).
  • التضحية بفلز (كالزنك مثلاً) يتأكسد بسهولة أكبر من الحديد (كما في السفن).

II. أكسدة الألومنيوم في الهواء

• الملاحظات: عند ملاحظة صفيحتين من الألومنيوم؛ إحداهما مسنفرة والأخرى معرضة للهواء منذ أسابيع، يُلاحظ أن المسنفرة تقدم بريقاً معدنياً بينما الأخرى باهتة.
• التفسير: عند ملامسة الهواء، يُغطى الفلز بطبقة بيضاء رقيقة من أكسيد الألومنيوم تسمى الألومينا. وعلى عكس الحديد، لا يتقدم التآكل في العمق لتدمير الفلز، بل يحمي هذا الأكسيد الفلز.
• خلاصة:
  • تآكل الألومنيوم يؤدي إلى تكوين أكسيد الألومنيوم صيغته Al₂O₃.
  • طبقة الألومينا غير المنفذة تحمي الألومنيوم.
  • ملخص التفاعل: ألومنيوم + ثنائي الأكسجين → أكسيد الألومنيوم
  • معادلة التفاعل: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

III. تفاعل المواد العضوية مع ثنائي أكسجين الهواء

1) احتراق الورق

• تجربة: حرق ورق في زبدية، وشفط نواتج الاحتراق بواسطة قمع ومضخة مياه (عبر كبريتات النحاس اللامائية ورائق الكلس).
• الملاحظات:
  • ظهور دخان أسود وترسب أسود على القمع.
  • كبريتات النحاس اللامائية الموضوعة في أنبوب على مسار غازات الاحتراق تزرَق.
  • رائق الكلس الموجود في قارورة يتعكر.
  • ظهور بقايا هشة في الصحن تسمى الرماد.
• التفسير:
  • الدخان الأسود مكون من جزيئات دقيقة من الكربون (ترسب أسود).
  • تعكر رائق الكلس يثبت وجود ثنائي أكسيد الكربون (إذن الورق يحتوي على ذرات كربون).
  • تغير لون كبريتات النحاس اللامائية يثبت أن الغازات تحتوي كذلك على الماء (إذن للورق ذرات هيدروجين).
  • أظهرت تجارب أخرى أن الورق يحتوي أيضاً على ذرات أكسجين.
• خلاصة: احتراق الورق في الهواء هو احتراق أو أكسدة ساخنة. ينتج عن هذا التفاعل ثنائي أكسيد الكربون والماء، إضافة إلى انبعاث حرارة (تفاعل طارد للحرارة).
  • ملخص التفاعل: ورق + ثنائي الأكسجين → ثنائي أكسيد الكربون + ماء

2) احتراق البلاستيك (بولي إيثيلين P.E)

• تجربة: حرق بولي إيثيلين P.E في صحن، وشفط الغازات الناتجة لتمر عبر أنبوب زجاجي.
• الملاحظات: رائق الكلس يتعكر؛ ظهور ترسب أسود وقليل من الضباب على الجدران.
• خلاصة:
  • احتراق P.E في الهواء ينتج كربونا (دخان أسود)، وبخار الماء، وثنائي أكسيد الكربون (CO₂).
  • يتكون كذلك غاز سام يجب عدم استنشاقه.
  • ملخص التفاعل: P.E + ثنائي الأكسجين → ثنائي أكسيد الكربون + ماء + كربون
• ملاحظات:
  • المادة العضوية هي مادة متركبة من ذرات الكربون وذرات الهيدروجين مرتبطة أحياناً بذرات أخرى (أزوت، أكسجين، كلور…).
  • الهيدروكربونات: عائلة من المركبات العضوية تتكون حصرياً من ذرات الكربون والهيدروجين.

IV. مخاطر وعواقب احتراقات المواد العضوية

تتسبب الحرائق في وفاة مئات الأشخاص سنوياً، وتعتبر التسممات بالغازات الناشئة عن احتراق المواد العضوية السبب الرئيسي للوفاة؛ حيث يمكن أن ينتج عن احتراق المواد العضوية:

• ثنائي أكسيد الكربون (CO₂): يسبب فرط التهوية ويفضل امتصاص الغازات السامة.
• أحاديث الكربون (CO): عند الاحتراق غير الكامل، حيث يثبت هذا الغاز على هيموغلوبين الدم مانعاً نقل ثنائي الأكسجين إلى الأعضاء الحيوية (القلب والدماغ).
• أكسيدات الأزوت: تسبب تشنجات.

إضافة إلى ذلك، يمكن لبعض المواد البلاستيكية أن تحترق مطلقة:

• سيانيد الهيدروجين (HCN): سام وقاتل بجرعات ضعيفة (البولي يوريثان والنيلون يحترقان منتجين سيانيد الهيدروجين).
• كلوريد الهيدروجين (HCl): غاز حمضي ومهيج، يهاجم الرئتين.
• ثنائي أكسيد الكبريت (SO₂): مهيج، يهاجم الرئتين.