السلام عليكم:


من إعداد : منطلق بطموحي



الموضوع : يخدم المرحلة الثانوية ...اضافة كونه تنيمة للمعلومات العامة

بأذن الله ساتحدث ضمن حلقات عن بعض المجموعات الفلزية باختصار مع الاستعانة ببعض المعادلات الكيميائية .

----------

محور الحديث خلاال عدة حلقات سيكون حول عناصر المجموعة 1A

أولا:لماذا سميت هذه المجموعة 1A بمجموعة الاقلاء الفلزية ؟

و نقول لان محاليلها المائية تكون هيدروكسيدات قابلة للذوبان في الماء و تزرق صبغة تباع الشمس

نجد أن عناصر المجموعة 1A في الطبيعة لا تزوجد على الحالة العنصرية و ذلك لانها عناصر نشطة كيميائة تتميز بجهد اختزال منخفض فتميل الى فقد الكتروناتها متحولة الى أيونات موجبة.

من مميزات العناصر 1A :
1-ليونتها و انخفاض درجة انصهارها و غليانها بسبب ضعف الرابطة الفلزية الناتج عن قلة عدد الكترونات التكافؤ.

2-جيدة التوصيل للكهرباء و الحرارة بسبب سهولة انفصال الكترون تكافؤها لان جذب النواة للاكترون يكون ضعيف.

3-يوجد فرق كبير بين نصف القطر الذري و نصف القطر الايوني في جميع عناصرها لانه عند فقد الكترون الخارجي تزول طبقة الكترونية رئيسية بأكملها مما يؤدي الى نقص كبير في نصف قطر الذرة

تطبيق على الميزة الثالثة:

نصف قطر ذرة الصوديوم اكبر من نصف قطر كاتيون الصوديوم
نصف قطر كاتيون البوتاسيوم اقل من نصف قطر ذرة البوتاسيوم

و هكذا..

ما سبق عبارة عن مقدمة عن عناصر المجموعة 1A و كمثال سندرس عنصر الصوديوم بشيء من التفصيل

سؤال يتبادر الى الذهن .كيف يمكن الحصول على الصوديوم في الصناعة من كلوريد الصوديوم

و كي لا يكون الشرح سائبا ساضعه ضمن مجموعة نقاط :

1-بالتحليل الكهربائي لمصهور كلوريد الصوديوم مستخدمين خلية دونيز
2-يضاف كربونات الصوديوم او كلوريد الكالسيوم الى كلوريد الصوديوم حتى تعمل على خفض درجة انصهار كلوريد الصوديوم من 800 درجة سيليزية تقريبا الى 600 درجة سيليزية تقريبا .
3-تتكون خلية دونيز من الانود و هو قضب جرافيت في وسط الخلية اما الكاثود قطبان من الحديد
4-عند مرور التيار الكهربائي في الخلية تتجه انيونات الكلوريد نحو الاند و تتأكسد الى غاز Cl2 الذي يجمع من فتحة اعلى الخلية و يعبأ باسطوانات
2Cl^-....>Cl2+2e^-1
و كي نتفق فان الاشارة ^- اعني بها شحنة سالبه
5تتجه كاتيونات الصوديوم نحو الكاثود و تختزل الى الصوديوم الذي يجمع من فتحة جانبية في الخلية
Na^++1e^-.....>Na

معادلات صوديومية يتبعها بعضا من التفسيرات:

Na+O2......>Na2O
Na2O اكسيد الصوديوم

Na+O2......>Na2O2
Na2O2 فوق اكسيد الصوديوم

تسالون ما الفرق بين المعادلة الاولى و الثانية؟لماذا اختلفت النواتج؟

فاقول ان المعادلة الثانية عبارة عن معادلة احتراق

Na+Cl2......>NaCl
NA+Hg.....>Na/Hg
Na/Hg مملغم الصوديوم

Na+H2.....>NaH
NaH هيدريد الصوديوم
Na+P......>Na3P
Na3P فوسفيد الصوديوم

Na+HCl.....>NaCl+1/2H2

Na+NH3.....>NaNH2+1/2H2

Na+H2O.....>NaOH+H2

Na+MGO.....>Na2O+Mg

Na+AlCL3.....>NaCl+Al

و الان الى التفسيرات:

يزول لمعان قطعة من الصوديوم عند تعرضها للهواء الرطب لان قطعة الصوديوم سوف تتفاعل مع مكونات الهواء الرطب فيتكون طبقة من كربونات الصوديوم على سطح قطعة الصوديوم.
Na+O2.....>Na2O
Na2O+H2O.....>2NaOH
NaOH+CO2.....>Na2CO3+H2O

ستكونالمعادلات غير موزيونة في احيانا كثيرة

تستخدم مرشحات تحتوي على فوق اكسيد الصوديوم في الطائرات و الغواصات لان فوق اكسيد الصوديوم يتفاعل مع CO2 الناتج من هواء الزفير مكونا كربونات الصوديوم

Na2O2+CO2.....>Na2CO3+O2

يستخدم الصوديوم في عمليات التعدين فلماذا؟

اولا ما معنى تعدين؟التعدين هو الحصول على الفلزات من مركباتها

و نستخدم الصوديوم في التعدين لان جهد اختزاله منخفض فيحل محل الفلزات التي تليه في السلسلة الكهروكيميائية في محاليل او مصاهير مركباتها.( فسرنا على أساس دراسة السلسلة الكهروكيميائية في الكيمياء الكهربائية )

يحفظ الصوديوم في الكيروسين لان الصوديوم يتفاعل بشدة في الماء و يحل محل الهيدروجين فيه و هذا التفاعل مصحوب بانطلاق طاقة كبيرة يؤدي الى اشتعال الهيدروجين المتصاعد



يتبع...

جزاك الله خيرا على هذا الموضوع المفيد
ننتظر المزيد !

شكرا لمرورك اخي الفا مسنجر

----

هيدروكسيد الصوديوم:
--------------

تحضير هيدروكسيد الصوديوم في المختبر يتم وفقا للمعادلة التالية :

ca(OH)2+Na2CO3.....>2NaOH+CaCO3
CaCO3 راسب

الان كيف يتم الحصول على هيدروكسيد الصوديوم في الصناعة من محلول كلوريد الصوديوم؟

يتم ذلك وفقا للخطوات التالية:

1-بالتحليل الكهربائي بمحلول كلوريد الصوديوم باستخدام خلية كلنر-سولفي
2-الانود في هذه الخلية أقطاب من الجرافيت ( الكربون ) و الكاثود طبقة من الزئبق توجد في قاع الخلية
3-عند مرور التيار الكهربائي في المحلول في هذه الخلية تتجه انيونات الكلوريد نحو الانود و تتأكسد الى غاز Cl2 الذي يجمع من فتحة اعلى الخلية
2Cl^-....>Cl2+2e^-1
4-و تتجه Na^+1 نحو الكاثود و تتخزل الى Na و تذوب في الزئبق مكونة مملغم الصوديوم


2Na^+1+2e^-....>2Na

Na+Hg.....>Na/Hg
Na/Hg مملغم الصوديوم

5-يضخ مملغم الصوديوم من الخلية الى خزان به ماء نقي حيث يتفاعل مملغم الصوديوم مع الماء مكونا هيدروكسيد الصوديوم و يتصاعد غاز H2 و يتبقى الزئبق الذي يعاد الى خلية التحليل الكهربائي مرة اخرى
Na/Hg+H2O.....>NaOH+H2+Hg
6-يتبخر هيدروكسيد الصوديوم في اوعية من الحديد الزهر فيتحول الى مصهور يصب في قوالب فيتجمد على شكل عصي

معادلات لهيدروكسيد الصوديوم:

NaOH+HCl....>NaCl+H2O
NaOH+H2SO4....>Na2SO4+H2O
NaOH+SO3....>Na2SO4+H2O
NaOH+FeCl3.....>Fe(OH)3+NaCl
NaOH+CuSO4....>Cu(OH)2+Na2SO4
NaOH+CO2.....>NaHCO3
NaOH+(NH4)2SO4.....>Na2SO4+H2O+NH3
NaOH+Al+H2O.....>NaAl(OH)4+H2
و المركب الناتج يسمى بالومينات الصوديوم و يمكن ان يكتب بالصيغة NaAlO2.2H2O و سنتحدث عن المعادلة هذه لاحقا مع تفسيرات كيميائية

و بعض اللعناصر التي لم اذكر اسمائها ساتحدث عنها لاحقا ان شاء الله

NaOH+Cl2.....>NaOCl+NaCl+H2O
NaOCl هيبوكلورات الصوديوم

و ساتحدث لاحقا عن استخدامات بعض المركبات الصوديومية و منها هيبوكلورات الصوديوم

NaOH+Cl2.....>NaClO3+NaCL+H2O
NaClO3 كلورات الصوديوم

و الفرق بين المعادلة الاولى و الثانية انه في المعادلة الاولى هيردوكسيد الصوديوم مخفف بارد اما في الثانية فهو مركز ساخن

معادلات الحصول على هيدروكسيد الصوديوم :

Na+H2O.....>NaOH+1/2H2
Na2O2+H2O....>NaOH+H2O2
Na/Hg+H2O....>NaOH+H2+Hg
Ca(OH)2+Na2CO3.....>NaOH+CaCO3

تطبيق:

1-مبتدئا بكربونات الصوديوم كيف تحصل على هيبوكلورات الصوديوم؟
Ca(OH)2+Na2CO3....>NaOH+CaCO3
NaOH+Cl2....>NaOCl+NaCl+H2O

لن احل البقية و ساتركها لكم لانها عبارة عن تركيب معادلات لا اكثر

2-مبتدئا بمملغم الصوديوم كيف تحصل على كلورات الصوديوم؟

3-مبتدئا بالصوديوم كيف تحصل على غاز الامونيا؟

4-مبتدئا بكربونات الصوديوم كيف تحصل على هيدروكسيد الحديد 3 ؟

5-مبتدئا بمملغم الصوديوم كيف تحصل على هيدروكسيد النحاس 2 ؟

---

ما زال الحديث مستمرا عن الصوديوم

يتبع ....

كربونات الصوديوم:

يحضر كربونات الصوديوم في المختبر وفقا للمعادلة التالية:

2NaHCO3......>Na2CO3+H2O+CO2
فوق السهم نضع Heat او رمز دلتا

و الان كيف يحضر كربونات الصوديوم في الصناعة بطريقة سولفي ؟

يت وفقا للخطوات المتلسلسلة التالية :

قبل ان ابدأ بالخطوات يجب ان نعرف المواد المستخدمة في التحضير و هي :
CaCO3 ( حجر جيري ) ، H2O ، NaCl ،NH3

1-يحضر محلول مشبع من NaCl ثم يمرر فيه غاز الامونيا فاصبح المحلول يحتوي على NaCl+H2O+NH3

2-تسخن كربونات الكالسيوم للحصول على غاز CO2

CaCO3.......>CaO+CO2
لان المعادلة تسخين نضع فوق السهم Heat

3-يمرر غاز CO2 في المحلول السابق فيترسب NaHCO3 حسب التفاعل :
NH3+H2O+CO2......>NH4HCO3
NH4HCO3 كربونات الامونيوم الهيدروجينية
NH4HCO3+NaCl.....>NaHCO3+NH4Cl
نتوقف عن هذه الخطوة في حال نود الحصول على كربونات الصوديوم الهيدروجينية NaHCO3

4-تفصل كربونات الصوديوم الهيدروجينية بالترشيح و تجفف و نسخن للحصول على كربونات الصوديوم

2NaHCO3.......>Na2CO3+H2O+CO2
فوق السهم Heat

تعتبر طريقة سولفي السابقة طريقة اقتصادية و ذلك لعدة اسباب :

1-هذه الطريقة تستخدم مواد اولية منوافرة بكثرة في البيئة
2-هذه الطريقة لا تتطلب استهلاك طاقة كبيرة
3-يمكن استعادة غاز الامونيا حسب التفاعلات التالية:

CaO+H2O.....>Ca(OH)2
Ca(OH)2+NH4Cl....>CaCl2+H2O+NH3

تفسيرات حول كربونات الصوديوم :

1-محلول كربونات الصوديوم قلوي التأثير لان كربونات الصوديوم تتفاعل مع الماء و يصبح المحلول غنيا ب OH^-1

Na2CO3+H2O.....>Na+OH^-1+H2CO3

2-يستخدم كربونات الصوديوم في ازالة عسرة الماء لانه يستخدم في ترسيب كاتيونات المغنيسيوم و الكالسيوم الموجودة في الماء على شكل كربونات .

MgSO4+Na2CO3....>MgCO3+Na2SO4
MgCO3 راسب اي نضع بجواره سهم للاسفل

-------

كربونات الصوديوم الهيدروجينية :

معادلة تحضير كربونات الصوديوم الهيدروجينة في المختبر هي :

NaOH+CO2.......>NaHCO3

هناك قاعدة تقول :

حمض+كربونات او كربونات هيدروجينية .........> ملح+ماء+غاز ثاني اكسيد الكربون

و بناء على القاعدة

Na2CO3+HNO3.....>NaNO3+H2O+CO2

و

NaHCO3+HCL.....>NaCl+H2O+CO2


يتبع...

تفسيرات و استخدامات حول الصوديوم و مركباته :

-----
1-الصوديوم Na مادة تستخدم في عمليات التبريد في المفاعلات النووية و في صناعة مطاط البونا و تستخدم عند خلطها مع البوتاسيوم لعمل سبائك كسائل في الترمومترات ذات الدرجات الحرارية المرتفعة.

2-هيدروكسيد الصوديوم NaOH مادة تستخدم في المختبرات لامتصاص غاز ثاني اكسيد الكربون و الغازات الحمضية الاخرى و تستخدم في صناعة الصابون و في صناعة الالومنيوم و في تسليك انابيب المجاري.

3-هيبوكلوريت الصوديوم NaOCl مادة تستخدم كمطهر لحمامات السباحة و مياه المجاري و مبيض للملابس و مزيل للاولوان و بقع الحبر .

4-كربونات الصوديوم Na2CO3 مادة تستخدم في ازالة عسرة الماء و في تحضير هيدروكسيد الصوديوم و في تحضير محاليل قياسية لاستخدامها في عمليات المعيارة بالمختبرات .

5-كربونات الصوديوم الهيدروجينية NaHCO3 مادة تستخدم في اطفاء الجرائق و في صناعة مسحوق الخبيز و في الطب لمعادلة حموضة المعدة و في دباغة الجلود .

6-كلوريد الصوديوم NaCl مادة تستخدم في حفظ الاغذية و في التخلص من الجليد على الطرق السريعة.

---

تفسيرات :

---

1-يوجد العديد من التحذيرات على عدم استخدام منظفات الافران على الاواني المصنوعة من الالومنيوم لان منظفات الافران تحتوي على هيدروكسيد الصوديوم الذي يتفاعل مع الالومنيوم مكونا الومينات الصوديوم
Al+NaOH+H2O.....>NaAl(OH)4+H2

2-يستخدم خليط من بلورات هيدروكسيد الصوديوم و مسحوق الالومنيوم في معاجلة الانسداد بالنسبة للانابيب المجاري لانه عند اضافة الماء الى الخليط السابق يتصاعد فقاعات من غاز الهيدروجين الناتجة من تفاعل محلول هيدروكسيد الصوديوم مع الالومنيوم فيحرك الغاز المزيج المسبب للانسداد و يساعد على اذابة الدهون.
( مع كتابة نمفس المعادة السابقة في التفسير الاول )

3-تستخدم كربونات الصوديوم الهيدروجينية في اطفاء الحرائق لانها تنحل بالجرارة معطية غاز CO2 الذي يعمل على اطفاء الحرائق
2NaHCO3.....>Na2CO3+H2O+CO2

4-تستخدم كربونات الصوديوم الهيدروجينية في صناعة مسحوق الخبيز لان كربونات الصوديوم الهيدروجينية تنحل بالجرارة معطية غاز CO2 الذي يعمل على انتفاخ الكيك و العجين.
(مع كتابة المعادلة نفسها في التفسير رقم 3 )

5-يستخدم كربونات الصوديوم الهيدروجينية في الطب لازالة حموضة المعدة لان محلول كربونات الصوديوم الهيدروجينية محلول قلوي يعمل على معادلة HCL في المعدة .

يتبع...

ساتحدث خلاال عدة حلقات عن عناصر المجموعة 3A

لفهم التفسيرات القادمة يجب توافر الجدول الدوري

1-تكافؤ عناصر المجموعة 3A ثلاثي .لماذا؟

عند اثارة الذرة ينتقل احد الكترونات الغلاف S الخاجري الى احد مدارات P في نفس الغلاف و بذلك تصبح الذرة المثارة تحتوي على ثلاث الكترونات مفردة فتصبح ثلاثية التكافؤ.

2-تتناقص السالبية الكهربائية في المجموعة 3A من عنصر البورون B الى عنصر الالومنيوم Al ثم ترتفع تدريجيا بزيادة العد الذري.فما السر في ذلك ؟

لان الكترون np1 في البورون و الالومنيوم ياتي مباشرة بعد الكترونات nS2 اما باقي عناصر هذه المجموعة فان الكترون np1 ياتي بعد (n-1)d مباشرة و هذا يؤدي الى زيادة قوة جذب النواة للاكلترونات مما يعمنل على ارتفاع السالبية الكهربائية.

و كمثال على عناصر المجموعة 3A ندرس الالومنيوم AL

---

الالومينوم :
-------

يعتبر الالومنيوم ثالث عنصر من حيث توافره في الطبيعة بعد الاوكسجين و السليكون

من خامات الالومنيوم :

1-البوكسيت Al2O3.3H2O او Al2O3.H2O
2-الكريوليت ( فلوريد الصوديوم و الالمنيوم ) Na3AlF6
3-الكورندام ( اكسيد الالومنيوم غير النقي ) Al2O3

و الان السؤال المعتاد:

كيف يتم الحصول على الالومنيوم في الصناعة من خام البوكسيت ؟

أولا:تجهيز الخام بطريقة باير :الهدف من العملية الحصول على اكسيد الالمنيوم النقي من البوكسيت

1-يعالج خام البوكسيت تحت ضغط مرتفع بمحلول هيدروكسيد الصوديوم المركز الساخن حيث تذوب اكاسيد الالمنيوم مكونة الومينات الصوديوم NaAlO2 و مخلفة الشوائب الارضية
Al2O3+NaOH.....>NaAlO2+H2O

2-و باضافة كمية نقية من الالومينات يترسب هيدروكسيد الالومنيوم حيث يفصل و يجفف و يسخن عند 1000 س تقريبا للحصول على اكسيد الالومنيوم النقي
Al(OH)3.....>Al2O3+H2O

ثانيا:طريقة شارلز هول للحصول على الالومنيوم من اكسيد الالومنيوم النقي:

1-بالتحليل الكهربائي للبوكسيت النقي Al2O3 الذائب في الكريوليت المصهور الذي يعمل على خفض درجة انصهار اكسيد الالومنيوم من 2000c-1000c
2-عند مرور التيار الكهربائي في خلية التحليل:

أ-تتجه Al^+3 نحو الكاثود و تختزل الى الومنيوم

2Al^+3+6e^-1....>2Al

ب-تتجه O^-2 نحو الانود فينطلق الاوكسجين النشط الذي يتفاعل مع كربون الانود مكونا CO2
3O^-2....>3O+6e^-1
3C+6O....>3CO2

و من المعادلة الاخيرة يمكننا ان نقول ان الاوكسجين الناتج عند الانود يتفاعل مع الكربون مكونا غاز ثاني اكسيد الكربون و هذا ما يتطلب تبديل انود الكربون في خلية شارلز هول باستمرار.

---

ما زال الحديث مستمرا عن عنصر الالومنيوم

يتبع...

تفسيرات :

1-تستخدم سبيكة الالومنيوم القاسي ( سبيكة الدورلامين ) في صناعة هياكل الطائرات لانها تمتاز بالقساوة و خفة الوزن.

2-يستخدم الالومنيوم في صناعة اسلاك التوصيل الكهربائي بسبب القدرة العالية للالمنيوم على توصيل الكهرباء.

3-يستخدم الالمنيوم في تغطية خزانات و انابيب النفط لعكس اشعة الشمس عنها.

4-تصنع اطارات النوافذ من الالمنيوم لانه عند تعرض الالومنيوم للهواء الرطب فانه يتغطى بطبقة رقيقة من اكسيد الالومنيوم المائي Al2O3.nH2O التي تحمي الفلز من التآكل و بالتالي يصبح سطح الالومنيوم خاملا و لا يتآكل لتماسك الاكسيد.

معادلات :

Al+HCl....>AlCl3+H2
HCl مركز
Al+H2SO4.....>Al2(SO4)3+H2O+SO2
H2SO4 مركز
Al+NaOH+H2O......>NaAlO2.2H2O+H2
Al+O2....>Al2O3+Heat
Al+MnO2....>Mn+Al2O3+heat
Al+Fe2O3....>Fe+Al2O3+heat

التفاعل الاخير يسمى تفاعل الثيرميت.فما هو تفاعل الثيرميت ؟

و تفاعل الالومنيوم مع اكسيد الحديد 3 لينتج اكسيد الالومنيوم و ينطلق طاقة حرارية شديدة ( 3500 س ) و يستخدم هذا التفاعل في لحام و قطع المعادن

تفسيرات:

1-يستخدم مخلوط من الالومنيوم و بيركلورات الامونيوم NH4ClO4 في مركبات الفضاء كقوة دافعة للانطلاق الصواريخ لان الالمنيوم سوف يتفاعل مع بيركلورات الامونيوم فينتج أكسيد الالومنيوم و الحرارة المنطلقة من التفاعل تكون غازات ذات قوة دفع هائلة قادرة على دفع الصواريخ.

2-يحفظ حمض النيتريك في أوعية من الالومنيوم لان حمض النيتريك لا يؤثر على الالمنيوم سواء اكان مخففا ام مركزا لتكون طبقة واقية من اكسيد الالمنيوم على سطحه الداخلي يمنع تفاعل الحمض مع الالمنيوم.


اكسيد الالومنيوم Al2O3 :

معادلة تحضير اكسيد الالمنيوم من هيدروكسيد الالمنيوم الجيلاتيني هي :

Al(OH)3.3H2O.....>Al2O3+H2O
فوق السهم علامة delta

معادلات :

Al2O3+HCl...>AlCl3+H2O
Al2O3+H2SO4....>Al2(SO4)3+H2O
Al2O3+NaOH....>NaAlO2+H2O

NaAlO2 لومينات الصوديوم

تفسيرات :

1-يسلك اكسيد الالمنيوم سلوك متردد لانه يتفاعل مع الاحماض و القواعد مكونا املاحا.

2-يستخدم مخلوط من كبريتات الالمنيوم و اكسيد الكالسيوم في ترويق الماء لان اكسيد الكالسيوم يتفاعل مع الماء مكونا محلولا قاعديا الذي يعمل على ترسيب هيردوكسيد الالمنيوم الجيلاتيني ( الهلامي ) الذي يهبط الى القاع حاملا معه المواد العالقة.
CaO+H2O....>Ca(OH)2
Al2(SO4)3+Ca(OH)2.....>Al(OH)3+CaSO4
Al(OH)3 راسب

مصطلح:

يطلق على الملح المزدوج الذي يحضر بخلط محلولين مشبعين ساخنين من كبريتات الالومنيوم و كبريتات تالبوتاسيوم و من ثم يترك المخلوط ليبرد اسم الشب البوتاسي و يعطى بالصيغة الكيميائية
K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O

انتهى الحديث عن الالومنيوم و لا زال الحديث قائما حول موضوع الفلزات.

يتبع...

ساتحدث الان و عبر حلقات عن العناصر الانتقالية

----

ما هو العنصر الانتقالي؟

هو العنصر الذي تكون فيه تحت مستويات d او f مشغولة بالالكترونات و لكنها غير ممتلئة سواء في الحالة الغازية او في اي حالة من حالات التأكسد.

عبارة هامة :

يسلك الخارصين Zn لوك مثالي و لكن لا يعتبر انتقالي لان افلاك 3d تكون تامة الامتلاء

العناصر الانتقالية تقسم الى :

أ-الرئيسية ( ينتهي توزيعها الالمتروني بتحب المستوى d )
ب-الداخلية ( ينتهي توزيعها الالكتروني بتحت المستوى f )

العناصر الانتقالية الرئيسة تتكون من ثلاثة سلااسل :

1-السلسلة الانتقالية الاولى و تقع بالدورة الرابعة و يتم فيها بناء تحت المستوى 3d و تبدأ بعنصر السكانديوم Sc و تنتهي ب Zn

2-السلسلة الانتقالية الثانية و تقع في الدورة الخامسة يتم فيها بناء تحت المستوى 4d و تبدأ بعنصر الاتيريوم Y و تنتهي بالكادميوم cd

3-السلسلة الانتقالية الثالثة و تقع في الدورة السادسة و يتم فيها بناء تحت المستوى 5d و تبدأ بعنصر اللانثنيوم La و تنتهي بالزئبق Hg

و يمكن الاطلاع على الجدول الدوري لفهم الموضوع اكثر

العناصر الانتقالية الداخلية:

أولا:اللانثانيدات:و هي مجموعة العناصر التي تقع ضمن الدورة السادسة و فيها يتم بناء تحت المستوى 4f

تتشابه اللانثيندات في خواصها الكيمائية لعنصر الكالسيوم و يتضح ذلك من حلاال التفاعلات التالية :

Ce+H2O....>Ce(OH)3+H2
Ce عنصر السيريوم و Ce(OH)3 هيدروكسيد السيريوم

Ce(OH)3+3HCl....>CeCl3+3H2O
CeCl3 كلوريد السيريوم

ثانيا:الاكتنيدات:و هي مجموعة العناصر التي تقع ضمن الدورة السابعة و يتم فيها بناء تحت المستوى 5f و تمتاز عناصرها بان لها خاصية النشاط الاشعاعي نتيجة لعدم ثبات انويتها.

ملحوظة :

يوجد في الطبيعة ثلاثة عناصر من الاكتنيدات هي

الثوريوم Th
البروتو اكتينيوم pa
اليورانيوم U


تفسيرات :

1-تتميز العناصر الانتقالية بتعدد حالات تأكسدها سواء اكانت في الحالة الصلبة ام السائلة ام في محاليلها المائية لان هذه العناصر عندما تكون أيوناتها موجبة تفقد الكترونات تحت المستوى Xs اولا ثم تفقد عدد متفاوت من الالكترونات من تحت المستوى X-1)d)

2-درجة انصهار العناصر الانتقالية مرتفعة بسبب وجود افلاك تحت المستوى 3d غير مملوئة بالالكترونات فيؤدي الى اندماج افلاك d التي بها الكترونات مفردة عند تجاور الذرات في البلورات الفلزية الصلبة مما يؤدي الى تكوين روابط تساهمية بينها .و لكن كما يقولون لكل قاعدة شواذ .و الغريب في الامر هنا ان درجة انصهار الخارصين و النحاس منخفضة و يعود السبب ان افلاك 3d فيها تمةت تامة الامتلاء 3d^10 .

3-يوجد ثبات في انصاف اقطار ذرات انصاف السلسلة الانتقالية الاولى لوجود حالة اتزان بين عاملين متعاكسين الاول زيادة الشحنة الموجبة في النواة التي تؤدي الى زيادة جذب النواة للاكترونات الخارجية مما يؤدي الى حدوث انكماش في الحجم الذري .و العامل الثاني زيادة عدد الالكترونات في تحت المستوى 3d الذي يعمل على حجي المستوى الاخير عن تأثير الشحنة الموجبة للنواة.

4-تمتاز العناصر الانتقالية بانها عوامل مساعدة مثالية اي لها نشاط حفزي و ذلك للاسباب التالية:
أ-بمثابة سطح مناسب للتفاعل.
ب-تعمل على اضعاف الروابط بين الجزئيات للمواد المتفاعلة.
ج-تشترك هذه العناصر في تكوين مركبات وسطية غير ثابتة عن طريق تكوين روابط مع جزيئات المواد المتفاعلة.

ما زال الحديث ثائما حول العناصر الانتقالية.

يتبع...

الخواص المغناطيسية للعناصر الانتقالية :

أ-الخاصية البارا مغناطيسية و تظهر في الذرات او الايونات التي تحتوي على الكترون او اكثر من الالكترونات المفردة حيث يتصرف الالكترون المفرد كمغناطيس صغير نتيجة الغزل الالكتروني حول نفسه فينجذب للمجال المغناطيسي الخارجي.

ب-الخواص الدايا مغناطيسية و تظهر هذه الخاصية في المواد التي تكون الالكترونات جميعها في حالة ازدواج لان محصلة العزوم المغناطيسية لها تساوي صفر.

ج-الخاصية الحديدو مغناطيسية و تظهر في المواد التي تحتوي على العديد من الالكترونات الحرة مثل الحديد و الكوبلت و النيكل و تتميز انها لا تفقد خواصها المغناطيسية بمجرد ابعاد المجال المغناطيسي عنها.

---

تكوين المركبات الملونة :

من دراسة الفيزياء نرى ان تظهر المادة الملونة عندما تمتص الضوء و تعكس الضوء المتبقي و هو اللون المتمم للون الذي تم امتصاصه

ماذا عن علم الكيمياء؟

يظهر اللون للمادة نتيجة وجود بعض افلاك المستوى d غير ممتلئة بالالكترونات و حيث يسقط الضوء على هذه المركبات تمتص طاقة فتثار هذه الالكترونات في افلاك d و تنتقل الى افلاك d اخرى ذات طاقة اعلى فيظهر المركب باللون المكمل او المتمم للون الممتص.

تكون المادة غير ملونة اذا كان d^0 مثل Sc^+3 و اذا كانت d^10 مثل Zn^+2

تفسير :

طاقة التأين للعناصر الانتقالية تأخذ قيم متوسطة بسبب وجود عاملين متعاكسين زيادة الشحنة الموجبة للنواة بزيادة العدد الذري و الثاني هو عمليات الحجي التي تقوم فيها الكترونات تحت المستوى d .

يتبع...

سندرس الان عنصر الحديد Fe

----

خامات الحديد:

1-هيمتيت Fe2O3 و يسمى باكسيد الحديد 3
2-ماجنتيت Fe3O4 و يسمى باكسيد الحديد المغناطيسي
3-سيدرايت FeCO3 و يسمى بكبريتات الحديد
4-بيريت FeS2 و يسمى بكبريتيد الحديد
5-الليمونيت Fe2O3.3H2O و يسمى باكسيد الحديد 3 المائي

و الى السؤال المعتاد :

كيف نحصل على الحديد الزهر من خامات الحديد ؟

أولا:تحميص الخام:و تتم بتسخين الخام في الهواء بشدة و الهدف :
أ-طرد الرطوبة
ب-تحويل الخام الى الاكسيد Fe2O3
ج-جعل الخام مساميا لكي يسهل اختزاله

FeCO3+O2....>Fe2O3+CO2
Fe3O4+O2...>Fe2O3

و فوق الاسهم علامة دلتا delta

ثانيا:الاختزال داخل الفرن اللافح:

1-يدخل الخام المحمص مع فحم الكوك و الحجر الجيري داخل الفرن اللافح.
2-يشعل تحت طبقة الفحم في الفرن و يدفع بتيار من الهواء الساخن فتحدث التفاعلات الكيميائية التالية:

C+O2....>CO2
CO2+C....>2CO
فوق الاسهم دلتا

Fe2O3+CO....>Fe3O4+CO2
Fe3O4+CO....>FeO+CO2
FeO+CO....>Fe+CO2

Fe الناتج هو حديد غفل و لم نحصل على حديد الزهر بعد

3-ينحل الحجر الجيري داخل الفرن اللافح بالحرارة معطيا اكسيد الكالسيوم الذي يتفاعل مع الرمل ( ثاني اكسيد السيليكون SiO2 ) مع خامس اكسيد الفسفور P2O5 مكونا خبث من سيليكات الكالسيوم و فوسفات الكالسيوم تحيط في الحديد لكي تمنع تأكسده.

CaCO3.....>CaO+CO2
فوق السهم رمز دلتا
CaO+SiO2....>CaSiO3
CaO+P2O5....>Ca3(PO4_2
Ca3(PO4)2 فوسفات الكالسيوم

و كما قلت ان الحديد الناتج هو حديد غفل و للحصول على حديد الزهر من الحديد الغفل نضعه في فرن لافح آخر مع نسبته من الحديد القديم و فحم الكوك و قليل من الحجر الجيري فنحصل على الحديد الزهر.

---

الحديد الزهر اما:

أ-زهر رمادي ( عندما يبرد مصهور الحديد ببطء )
ب-زهر أبيض ( عندما يبرد مصهور الحديد بسرعة )

و الان سؤال يطرأ على البال :

ما أثر وجود الكربون في الحديد؟

1-يعمل على زيادة صلابته
ب-قلة مرونته
3-خفض درجة انصهاره

الزهر اكثر صلابة و اقل مرونة و درجة انصهار
المطاوع يتميز بانه اعلى صلابة و اقل مرونة و يعتبر انقى انواع الحديد
الصلب نسبة الكربون به قد تصل الى 1.5 % و المنطاوع قد تصل الى 0.25 % اما الزهر فقد تصل الى 3.75 %.

و الان كيف يمكن الحصول على الحديد المطاوع من الحديد الزهر ؟

1-بتقليل نسبة الكربون في الحديد الزهر الى 0.25% باستخدام الفرن العاكس
2-بطانة الفرن العاكس من الهيمتيت Fe2CO3 التي تعمل على اكسدة الكربون و السيليكون و المنجنيز و الفسفور و الكبريت الموجود في الحديد الزهر حيث يتحول الكبريت و الفسفور الى غازات تتصاعد كما يتحول الكربون الى CO

Fe2CO3+C....>Fe+CO

3-و يتحول السيليكون وة المنجنيز الى خبث
4-يخرج الحديد المطاوع على شكل عجينة و يطرق بمطارق بخارية للتخلص من الخبث و يشكل حسب الشكل المطلوب.

و ايضا يجب ان نعرف.كيف يمكن الحصول على الحديد الصلب من الحديد الزهر؟

1-يشحن محول بسمر بالحديد الزهر و هو في الوضع الافقي ثم يعاد المحول الى الوضع الرأسي.

( بعض المصطلحات مثل محول بسمر و الفرن العاكس ساتطرق لها لاحقا )

2-يدفع بتيار من الهواء في قاع المحول حيث تتأكسد الشوائب الى خبث و يتأكسد الكربون الى غاز CO الذي يظهر على شكل شعلة من اللهب الازرق في فوهة المحول و يستمر امرار الهواء الى ان تخبو الشعلة.

3-يتم التوقف عن امرار تيار الهواء و تضاف الكمية المطلوبة من الكربون و بعض العناصر التي تعمل على زيادة صلابته مثل V ، Cr ، Mo ، Ti

4-يمال المحول على احد محاوره و يصب المصهور في قوالب ليأخذ الشكل المطلوب.

بعض المصطلحات :

1-درفلة الصلب هي العملية التي يتم فيها امرار الحديد الصلب المصهور في درافيل للحصول على صائح من الحديد الصلب.

2-تقسية الحديد الصلب هي عملية تسخين الحديد الصلب لدرجة معينة قرابة 850 سيليزي ثم تبريده فجأة و بسرعة في ماء بارد.

3-تهذيب الحديد القاسي هي عملية تسخين الحديد القاسي بين 230 -300 س ثم يترك ليبرد تدريجيا.

4-السبيكة هي مادة تنتج من صهر فلزين او اكثر مع بعضهما و ترك المصهور ليبرد تدريجيا.

و لكن ما الهدف من:

1-تقسية الحديد الصلب.......> لزيادة صلابته الناتج عن ذوبان السيمنتيت ، كربيد الحديد Fe3 في الحديد
2-تهذيب الحديد........> لزيادة مرونته و تقل صلابته بسبب انفصال السيمنتيت
3-عمل السبائك....> زيادة صفات مرغوبة و التخلص من صفات رديئة


يتبع...

يصدأ الحديد عند تعرضه للهواء الرطب بسبب تكون هيدروكسيد الحديد 2 الذي يتأكسد الى هيدروكسيد الحديد 3 عند تعرضه للهواء الرطب :

Fe......>Fe^+2+2e^-1
2e^-+1/2O2+H2O....>2OH^-1
و بجمع المعادلتين
Fe+1/2O2+H2O....>Fe(OH)2


معادلات :

Fe+O2....>Fe3O4
Fe+H2O.....>Fe3O4+H2
Fe+S.....>FeS
Fe+Cl2....>FeCl3
Fe+HCl.....>FeCl2+H2
Fe+H2SO4....>FeSO4+H2
Fe+H2SO4....>FeSO4+Fe2(SO4)3+H2O+SO2
و الفرق بين المعادلتين الاخيرتين ان الاولى حمض الكبريتيك فيها مخفف و الثاني بها مركز ساخن
Fe+CuSO4....>FeSO4+Cu

معادلات الحديد تحتاج الى تركيز قليلا و لكن بالنهاية ستصبح سهلة جدا

Fe+HNO3.....>Fe(NO3)2+NH4NO3+H2O
Fe+HNO3....>Fe(NO3)3+NO+H2O
Fe+HNO3.....>Fe(NO3)3+NO2+H2O

في الاولى HNO3 مخفف و في الثانية متوسط التركيز و في المعادلة الاخيرة مركز

تفسير:

يتوقف التفاعل عن اضافة حمض النيتريك شديد التركيز ( حمض النيتريك المدخن ) الى الحديد بسبب تكون طبقة واقية من أكسيد الحديد 3 على السطح الخارجي للحديد التي تمنع تلامس الحديد مع حمض النيتريك و يسمى الحديد في هذه الحالة بالحديد الخامل.

-------------


ساحاول تنظيم الوضع التالي بافضل شكل استطيع وضعه فيه



الاسهل ان تنظموه في جدول


اكسيد الحديد 2 FeO :

معادلات التحضير له:

C2O4Fe....>FeO+CO+CO2
C2O4Fe اكسالات الحديد 2 ( لست متاكدا من الصيغة فان كنت على الخطأ ارجو تصحيحه لي )
Fe2O3+H2....>FeO+H2O
فوق السهم نضع 300c اي 300 درجة سيليزية
Fe3O4+H2....>FeO+H2O
فوق السهم 700 درجة سيليزية

التفاعل مع HCl :

FeO+HCl....>FeCl2+H2O

التفاعل مع حمض H2SO4 :

FeO+H2SO4....>FeSO4+H2O

التفاعل مع H2 :

FeO+H2....>Fe+H2O
فوق السهم 700c

---

أكسيد الحديد 3 :

----------

معادلات التحضير:

Fe(OH)3....>Fe2O3+H2O
FeSO4...>Fe2O3+SO3+SO2
Fe2(SO4)3...>Fe2O3+SO3
و في المعادلات الثلاث فوق السهم رمز دلتا

التفاعل مع حمض HCl :

Fe2O3+HCl....>FeCl3+H2O

التفاعل مع حمض H2SO4 :

Fe2O3+H2So4....>Fe2(SO4)3+H2O

التفاعل مع H2 :

Fe2O3+H2....>FeO+H2O
فوق السهم 300c

Fe2O3+H2....>Fe+H2O

فوق السهم 700c

--

أكسيد الحديد المغناطيسي :

Fe+O2...>Fe3O4
Fe+H2O...>Fe3O4+H2
و فوق الاسهم رمز دلتا

FeO+O2....>Fe3O4
Fe2O3...>Fe3O4+O2
فوق السهم رمز دلتا

التفاعل مع حمض HCl :

Fe3O4+H2SO4....>FeSO4+Fe2(SO4)3+H2O

التفاعل مع H2 :

Fe3O4+H2....>FeO+H2O
فوق السهم 300c
Fe3O4+H2....>Fe+H2O
فوق السهم 700c

--

تطبيقات:

1-مبتئا باكسالاات الحديد 2 كيف تحصل بالمعادلات على كلوريد الحديد 2 ؟

2-مبتدئا بهيدروكسيد الحديد 3 كيف تحصل على الحديد؟

---

ما زال الحديث مستمرا عن عنصر الحديد

يتبع...

اخي منطلق سؤال هل سمعت بمركب اسمه بروسيات البوتاسيوم
ان عرفتها وكانت التسمية صحيحة فهل تخبرنا كيف يتم تركيبها بالمعادلة جزاك الله خيرا