تفاعلات بعض المواد مع المحاليل الحمضية والقاعدية للسنة الثالثة إعدادي

1. ماذا نبحث في هذا الدرس؟

تصنيف محلول إلى حمضي أو قاعدي لا يخبرنا وحده كيف يتفاعل مع كل مادة. نقارن هنا سلوك الحديد والزنك والألومنيوم والنحاس تجاه محلول حمض الكلوريدريك، ثم تجاه محلول هيدروكسيد الصوديوم. نعتمد على ملاحظات تجارب مدرسية مؤطرة، ونربط اختفاء جزء من الفلز وظهور غاز بتكون مواد جديدة. ليست سرعة التفاعل معيارًا وحيدًا للتعرف إلى الفلز، لأنها تتأثر بظروف التجربة وحالة السطح.

2. تأثير حمض الكلوريدريك على الفلزات

في الشروط المدرسية المعتادة، يتفاعل محلول حمض الكلوريدريك مع الحديد والزنك والألومنيوم، وينتج غاز ثنائي الهيدروجين H₂ وتظهر أيونات الفلز في المحلول. النحاس لا يظهر التفاعل نفسه مع هذا الحمض المخفف في الظروف المعتادة. قد تؤخر الطبقة السطحية الواقية للألومنيوم بداية التفاعل؛ لذلك لا نعمم من ملاحظة قصيرة دون ضبط الشروط. هذه النتائج لا تعني أن النحاس لا يتفاعل مع أي حمض أو أي مادة.

3. كتابة المعادلات الأيونية المبسطة

نكتب H⁺ اختصارًا مدرسيًا للأيون الحمضي في الماء. مع الحديد: Fe + 2 H⁺ → Fe²⁺ + H₂. مع الزنك: Zn + 2 H⁺ → Zn²⁺ + H₂. مع الألومنيوم: 2 Al + 6 H⁺ → 2 Al³⁺ + 3 H₂. أيونات الكلوريد Cl⁻ لا تتغير في هذه الحصيلة المبسطة، ولذلك تسمى أيونات متفرجة. حذفها من الحصيلة لا يعني غيابها عن المحلول.

4. أتحقق من انحفاظ الذرات والشحنة

في معادلة الألومنيوم، نجد ذرتي Al في كل طرف، و6 ذرات هيدروجين في الأيونات يسارًا وفي 3 جزيئات H₂ يمينًا. مجموع الشحنات يسارًا +6 ويمينًا 2 × (+3) = +6. ذرة الفلز تتحول إلى أيون موجب، بينما الأيون الحمضي يسهم في تكوين جزيئات الغاز. نغير المعاملات أمام الصيغ لموازنة المعادلة، ولا نغير رمز الأيون أو تركيب الجزيء.

5. تأثير محلول هيدروكسيد الصوديوم

في التجارب المدرسية الملائمة، يتفاعل الزنك والألومنيوم مع محلول هيدروكسيد الصوديوم وينطلق ثنائي الهيدروجين، بينما لا يلاحظ تفاعل مماثل للحديد والنحاس في الشروط نفسها. نكتفي هنا بالمقارنة النوعية؛ فلا ننقل معادلة الحمض إلى القاعدة، لأن المتفاعلات والأنواع الموجودة في المحلول مختلفة. النتيجة الأساسية هي أن اختيار وعاء أو مادة ملامسة لمحلول يعتمد على التوافق الكيميائي.

6. التمييز بين الملاحظة والاستنتاج

«ظهرت فقاعات» ملاحظة، أما «الغاز هو H₂» فهو استنتاج يحتاج إلى اختبار تعريف مناسب. يرد في الدرس المدرسي أن ثنائي الهيدروجين يحدث فرقعة في اختبار مضبوط يجريه الأستاذ؛ لا يجرى هذا الاختبار منزليًا لأن الغاز قابل للاشتعال. كما أن توقف الفقاعات لا يثبت دائمًا اختفاء الفلز كله؛ فقد ينفد أحد المتفاعلات أو تتغير شروط التفاعل.

7. تطبيق على اختيار المواد

إذا احتوى منتج على محلول يتفاعل مع فلز معين، فلا يصلح هذا الفلز وعاءً له لمجرد أنه صلب أو خفيف. نراعي نوع المادة وتركيز المحلول ودرجة الحرارة والمدة، ونتبع خصائص العبوة المخصصة. لا نستعمل هذه المقارنات المدرسية لاختبار منظفات منزلية أو خلطها. المطلوب من التلميذ تفسير معطيات موثقة وكتابة حصيلة، وليس تحضير تفاعل خارج المختبر.

8. تمارين مع التصحيح

1. ما الفلز من الحديد والزنك والألومنيوم والنحاس الذي لا يظهر تفاعلًا مع حمض الكلوريدريك المخفف في الشروط المدرسية المعتادة؟

2. أكمل: Zn + … H⁺ → Zn²⁺ + H₂.

3. لماذا لا يظهر Cl⁻ في المعادلة الأيونية المبسطة؟

4. هل ظهور فقاعات يكفي وحده لإثبات أن الغاز ثنائي الهيدروجين؟

5. صنف سلوك الزنك والحديد تجاه هيدروكسيد الصوديوم في الشروط المدروسة.

6. توقف انطلاق الغاز وبقي جزء من الفلز. اقترح تفسيرًا ممكنًا.