ابحث عن أي موضوع يهمك
تكون الصدأ على مسمار الحديد مثال على واحد من أنواع التفاعلات الكيميائية التي تطرأ على عنصر الحديد والذي يعد أحد العناصر الهامة في الطبيعة والتي تتصف بكونها جيدة التوصيل للكهرباء، وكذلك فإنه جيد التوصيل للحرارة، ويتم الاعتماد عليه في الكثير من أنواع الصناعات منها الأبواب الحديدة، والسيارات وغيرها من الصناعات الكثير، وسوف نوضح في مخزن نوع ذلك التفاعل الكيميائي.
ينتج الصدأ على المسمار الحديدي نتيجة التفاعل الكيميائي الذي يحدث بين عنصر الحديد وما هو وموجود بالهواء المحيط به من عنصر الأكسجين، ويحمل عنصر الحديد من بين غيره من العناصر الكيميائية الرمز Fe، أما عن موقعه بالجدول الكيميائي الدوري فهو بالمجموعة الثامنة، الدورة الرابعة،وسوف نعرض بالفقرة الآتية بعضاً من المعلومات حول التغيرات الكيميائية التي تطرأ على المواد المختلفة:
- التغير الكيميائي هو عبارة عن حالة من التغيرات التي تطرأ على المادة مما يجعل هناك بعض من التغيرات تحدث لكي من خصائصها وكذلك شكلها.
- في حين أن ما قد يحدث للمادة من تغيرات فيزيائية على خلاف ذلك، إذ أن ما يحدث للمواد من تغير يقتصر فقط على شكلها دون أن يمتد لأياً من خصائصها أو مكوناتها.
إن عنصر الحديد يحمل العدد الذري 263 وهو واحد من الفلزات التي يتم استخدامها في الكثير من المجالات، وهو يندرج من بين الفلزات الرخيصة وله بعض من الخصائص التي تميزه، ولعل من أبرزها:
- يتسم عنصر الحديد بخاصية الانجذاب المغناطيسي.
- إنة عنصر الحديد هو واحد من العناصر المتوفرة على نطاق واسع في البيئة المحيطة بالإنسان، وهو ما يرجع إلى أنه يمثل حوالي خمسة بالمائة من إجمالي تكوين القشرة الأرضية.
يتكون صدأ الحديد نتيجة ما يحدث من تفاعل كيميائي يحدث بين كل من عنصر الحديد وعنصر الأكسجين المكون للهواء الجوي المحيط به، وسوف نوضح في الفقرة الآتية الطريقة التي يتكون بها صدأ الحديد:
- حينما يتفاعل كل من عنصر الحديد وعنصر الأكسجين المكون للهواء يحدث تغيير في شكل الحديد وهو ما يظهر على هيئة لون أحمر، وذلك بالحالة التي يكون هناك ماء بها.
- كذلك فإن الحديد وقتما يصدأ قد يحدث له تغير باللون ولكن ليس إلى الأحمر بل للأصفر أو البني وأحياناً الأخضر أو البرتقالي.
- وعلى ذلك فإن الحديد لا يحدث له حالة الصدأ إلا حين يتوفر حوله نسبة من الهواء الرطب وهو مناخ مناسب لتكون الصدأ على الحديد.
- ويمثل الحديد نوع من التآكل التي تطرأ على جسم الحديد والتي يتسبب في حدوثها بعض من التغيرات الكيميائية على الحديد.
- كما وإن الأمر لا يقتصر على أهمية وجود الهواء فقط حتى يتكون الصدأ، ولكن يمكن أن يحدث ذلك أيضاً في حالة وجود الماء، إذ أن الماء يتفاعل مع غاز ثاني أكسيد الكربون بالهواء ومنه يتكون أيضاً الصدأ على الحديد.
- كما وينتج عن ذلك التفاعل حمض الكربونيك الضعيف، وعقب إتمام تلك العملية تبدأ حالة من التحلل تطرأ على الحديد، ومن ثم يبدأ الماء كذلك في التحلل.
- وحين يتحلل الماء فإن هناك نسبة من غازات الهيدروجين والأكسجين يتم إنتاجها حيث إنها تمثل مكونات الماء الأساسية، وعلى ذلك فإن المناخ يكون مهيئ لحدوث عملية التفاعل بين عنصري الأكسجين والماء، وأخيراً يذكر أنه حينما يتفاعل الأكسجين مع الحديد ينتج ما يطلق عليه صدأ الحديد أو أكسدة الحديد.
لا تعد حالة الصدأ التي تطرأ على الحديد حالة لا يوجد علاج لها أو طرق يمكن من خلال اتباعها الوقاية من حدوث ذلك الصدد، ولكل من يرغب في التعرف على الكيفية التي يمكن من خلالها عليه الاطلاع على الخطوات الآتية:
- هناك العديد من الطرق التي يمكن من خلال اتباعها حماية الحديد من الصدأ، ولعل من بين الطرق تلك هي التشحيم والتي يتم بها استخدام بعض الزيوت والمواد التي يتم عبرها تشحيم الأشياء والأماكن التي قد تكون قابلة للصدأ أو التآكل.
- من الممكن أن يتم استعمال مواد الطلاء لأنواع المعادن المختلفة التي قد تكون قابلة للصدأ، وذلك لكي لا تكون معرضة لأن يطرأ عليها أي حالة من حالات التفاعلات الكيميائية والتي قد تنتج عن الظروف البيئية التي تحيط بتلك المادة.
- كما يوجد وسيلة يمكن الاستعانة بها في حماية الحديد من الصدأ وهي التسويد، ولكنها واحدة من الأساليب التي يتم الاستعانة بها على بكل ليس كبير.
- يمكن الاستعانة بعملية تعرف بالحماية المهبطية للحديد ويقصد بها أن يتم اعتبار عنصر الحديد بأنه مهبط، ومن ثم يتم استعمال نوع آخر من المعادن باعتباره مصعد، وتتم الطريقة تلك من خلال وضع ذلك المعدن بمكان قريب من الحديد.
- كذلك فإنه من الممكن أن تتم حماية الحديد من خلال عملية تعرف باسم الكلفنة، والتي تتم من خلال طلاء الحديد بواسطة نوع آخر من المعادن.
إن التغير الكيميائي هو حالة من التغير التي تطرأ على مادة واحدة أو أكثر من مادة ويترتب على حدوثه تغير في تلك المادة، وعلى ذلك من الممكن أن يتم الحصول على مادة جديدة أو أكثر من مادة من صنف جديد، إذ أن المواد الجديدة تعطي ما تمتلكه من خواص ولكنها تكون مختلفة عن المادة الأساسية، وهناك العديد من الأمثلة التي يمكن طرحها على التغير الكيميائي ومنها صدأ الحديد، التحلل الكهربي للماء، أو انتهاء مدة صلاحية الحليب، واحتراق الفحم وغيرها، وتعرف المواد التي تكون موجودة قبل أن تحدث حالة التغير الكيميائي باسم (المواد المتفاعلة).
إن التفاعلات الماصة للحرارة بالكيمياء أو في فرع الديناميكا الحرارية (Endothermic reaction) هو ذلك التفاعل الذي يكون في حاجة لكي يتم إلى حدوث تكسير بروابط المواد المتفاعلة، أو المواد الداخلة بالتفاعل إلى قدر كبير من الطاقة التي تمتلكها المواد التي تنتج عن التفاعل.
وعلى هذا فإن سريان التفاعل وإتمامه يكون في حاجة إلى حرارة يحصل عليها من الخارج، وهو السبب الذي أطلق عليه من أجله التفاعل الماص للحرارة، حيث لن يحدث التفاعل أو يستمر إذا لم يتم منحه تلك الحرارة، وقد يحدث التفاعل من خلال امتصاص الحرارة مما يحيط بتلك المادة من وسط تتواجد به.
ومن أمثلة التفاعلات الماصة للحرارة الشائعة تمرير بخار الماء على أحد الأسطح التي يوجد عليها فحم حجري وهو ما ينتج عنه غاز أول أكسيد الكربون، وغاز الهيدروجين، وأخيراً يذكر أن التفاعل الماص للحرارة عكس التفاعل المنتج للحرارة والذي من أمثلته احتراق الأخشاب بغاز الأكسجين المتوفر بالهواء الجوي.
سبق وقد أوضحنا المقصود بالتغير الكيميائي الذي يطرأ على الماود المختلفة، وهناك نوع آخر من التغيرات التي تحدث للمادة يطلق عليه اسم التغير الفيزيائي ويقصد به ما يحدث لحالة المادة من تغير ولكنه يقتصر على هيئتها الخارجية وشكلها فقط، دون أن يشمل خواصها وتركيبها الداخلي، وعادةً ما يرتبط حدوث ذلك التغير بالتغير في درجات الحرارة، ومن أمثلة التغيرات الفيزيائية ذوبان الملح بالماء، وتبخر الماء، أو تكسر الزجاج، وعلى ذلك فإن هناك العديد من الاختلافات بين التغيرات الفيزيائية والتغيرات الكيميائية للمادة، ولعل من أبرز الاختلافات تلك ما يلي:
- ينتج عن التغير الكيميائي تكون مادة جديدة، وغالباً ما يكون تغير دائم يترتب على تشكيل وكسر روابط جديدة لتكوين مركبات أخرى جديدة، بينما التغيرات الفيزيائية فلا يترتب عليها تغير بكلتلة المادة أو خصائص جزيئاتها الداخلية، كما تعد تغيرات مؤقتة، ومن أمثلتها تحول المواد الصلبة إلى سائلة والسائلة إلى غازية والعكس.
- تؤثر التغيرات الكيميائية على كل من خصائص المادة الفيزيائية والكيميائية، في حين تؤثر التغيرات الفيزيائية على خصائص المواد الفيزيائية فقط مثل الشكل واللون والحجم.
- تنتج التغيرات الكيميائية دوماً مواد جديدة، كما تعيد الجزيئات والذرات ترتيب نفسها لتكون مركب جديد، أما التغيرات الفيزيائية فإنه لا يتكون عنها مواد جديدة وهو ما يدل على أن الذرات والجزيئات المرتبة بالطريقة ذاتها بالمواد التي تم إنتاجها تظل مثلما كانت بالمواد المتفاعلة.
كانت تلك أهم المعلومات حول إجابة سؤال تكون الصدأ على مسمار الحديد مثال على التغيرات الكيميائية، حيث عرضنا في مخزن مفهوم التغيرات الكيميائية، والفرق بينها وبين التغيرات الفيزيائية، إلى جانب ما عرضناه من فرق بين نوعي التغيرات التي قد تطرأ على المواد سواء كيميائية أو فيزيائية.
