درس أكسدة الفلزات في الهواء السنة الثالثة إعدادي

أكسدة الفلزات في الهواء
Oxydation des métaux dans l’air

مقدمة:

  تتميز الفلزات بموصيلتها للكهرباء و الحرارة... لكن ماذا عن مقاومتها الكيميائية؟

تمهيد:

تصدأ هياكل السيارات و الأبواب الحديدية في المدن الساحلية أكثر منها في المناطق الصحراوية الجافة.

 و تصدأهياكل البواخر الراسية أكثر مما تصدأهياكل البواخر القابعة في أعماق البحار بعد غرقها .

فكيف تفسر هذه الظواهر ؟ وماهي العوامل التي تؤدي إلى تكون الصدأ ؟

I- أكسدة الحديد في الهواء:
1) العوامل التي تؤدي إلى تكون صدأ الحديد:

أ)-تجربة:

  نضع مسمارا حديديا في كل أنبوب من أربعة أنابيب إختبار و نخضعه لظروف تجريبية مختلفة.

ب- ملاحظة:

بعد مرور أسبوع من التجربة نلاحظ ما يلي:

  لايصدأ المسمار في الأنبوبين 1و2 مما يدل أن الماء الخالي من الهواء والهواء الجاف لايؤثران على الحديد.

  تكون الصدأ في الأنبوب 3وبكثرة في الأنبوب 4 هذا يعني أن الملح يسرع تكون الصدأ.

ج-استنتاج:

v  لتكون الصدأ يستلزم وجود الماء والهواء معا.

v  تكون الصدأ(أوكسيد الحديد IIIصيغته Fe₂O₃) هو ناتج عن تفاعل كيميائي بطيئ بين الحديد وثنائي أوكسيجين الهواء و يسمى هذا التفاعل بتفاعل أكسدة  وفق المعادلة الحصيلة. الكيميائية الآتية:

          4Fe  + 3O₂ 2Fe₂O₃

(2-حماية الحديد من التآكل:

     الصدأ مادة سامة ومسامية (منفدة للهواء و الماء) تسمى أوكسيد الحديد III وهي لا تحمي الحديد،مما يجعل التآكل يستمر حتى الاختفاء الكلي لفلز الحديد.

ولحماية الحديد من التآكل يجب عزله عن الهواء الرطب (الهواء والماء) وذلك عن طريق:

¯  طلائه بطبقة زيتية أو الصباغة.

¯  تغليفه بطبقة فلزية مقاومة للتأكسد كالزنك و القصدير والألومنيوم و النيكل......

¯  خلطه بمواد فلزية اخرى وذلك لإكساب الحديد مقاومة ضد التأكسد.متال: الفولاذ غير قابل للتأكسد

II-أكسدة الألومنيوم في الهواء:
1)-تعريف:

  الألومنيوم فلز رمادي اللون كثافته تساوي 2.7 أصغر من كثافة مجموعة من الفلزات حيث يستعمل في صناعة الاواني وفي نجارة الألومنيوم ، وصناعة السيارات و الطائرات وتعليب المواد الغذائية....،ويرجع انتشار الواسع لهذا الفلز، لخصائصه الفيزيائية و الكيميائية المتميزة، كمقاومته للتأكسد وكثافته الصغيرة.

2)-تكون أوكسيد الألومنيوم(الألومين)

عندما يتعرض فلز الألومنيوم للهواء الرطب فإنه يفقد بريقه الفلزي وذلك نتيجة تكون طبقة رقيقة داكنة غير منفدة للهواء و الماء تسمى أوكسيد الألومنيوم (الألومين).

تكون طبقة الألومين على فلز الألومنيوم ناتج عن تفاعل كيميائي بين الألومنيوم وثنائي الأوكسيجن هذا التفاعل يسمى تفاعل أكسدة وفق المعادلة الحصيلة الكيميائية الآتية:

  2Al₂O₃4Al  +  3O₂

ملحوظة:

    الألومين ناتج عن تأكسد الألومنيوم و هي مادة غير سامة وغير مسامية وتحمي الألومنيوم من التأكسد في العمق لهذا يستعمل الألومنيوم دون الحاجة لحمايته.