ما اسم التغير الذي ينتج مادة صدأ الحديد

التغير الذي ينتج مادة صدأ الحديد يسمى تغير كيميائي

يحدث العديد من التغييرات في البيئة الطبيعية مثل تبخر المياه، التكثيف، سقوط الأمطار، وعندما يحدث بعض التفاعلات، يتم تكسير الروابط القديمة في المواد المتفاعلة ويتم تشكيل روابط جديدة في المواد الناتجة، ويجب الإشارة إلى أن صدأ الحديد هو تغيير كيميائي، ويتكون هذا الصدأ عندما يتعرض الحديد للأكسجين أثناء وجود الرطوبة، وليس هناك تفاعل لحظي، وإنما يحدث على مدى فترة طويلة من الزمن، وتتكون أكاسيد الحديد عندما تتحد ذرات الأكسجين مع ذرات الحديد، وهذا ما يؤدي إلى تضعف الروابط بين ذرات الحديد في الجسم، وتتكرر حالة أكسدة الحديد نتيجة لتفاعل الصدأ، ويتبع ذلك فقدان الإلكترونات.

ما هو التغير الكيميائي

يحدث التغيير الكيميائي عندما يتم تغيير تركيب جزيئات المادة بشكل كامل وتشكيل مادة جديدة، ويؤدي التغيير الكيميائي إلى إنتاج منتجات جديدة. ويجب الإشارة إلى أن التغييرات الناجمة عن التغيير الكيميائي لا يمكن عكسها وهي دائمة، حيث يتم تغيير كتلة المادة خلال التغيير الكيميائي، ويمكن إضافة كتلة أو إزالتها، وتحدث بعض التغييرات في الطاقة خلال التغيير الكيميائي، ويحدث فرق في الطاقة عند تكسير الروابط القديمة في المواد المتفاعلة وتشكيل روابط جديدة في المنتجات، وعند إطلاق الطاقة، يسمى هذا التفاعل بتفاعل (الطارد للحرارة)، ويسمى تفاعل (ماص للحرارة) عندما يتم امتصاص الطاقة.

ما هو صدأ الحديد

صدأ الحديد يشير إلى تشكيل طبقة من الصدأ على سطح الحديد أو المعادن، وهو عبارة عن خليط من أكاسيد الحديد يتكون على سطح الأجسام الحديدية. يحدث تشكيل الصدأ عند تفاعل الأكسدة والاختزال بين الأكسجين والحديد في بيئة تحتوي على الماء، مثل الهواء الرطب. يتميز صدأ الحديد بتشكيل طبقة قشرية ذات لون أحمر تتفتت بسهولة إلى مسحوق، وتشكل هذه المادة علامة على التغير الكيميائي. تعتبر هذه الظاهرة مثالا رائعا لتآكل المعادن، حيث يتحلل سطح المعادن إلى أكاسيد أكثر استقرارا كيميائيا. وعلى الرغم من ذلك، يستخدم مصطلح “الصدأ” بشكل عام للإشارة إلى تآكل الأجسام المصنوعة من الحديد أو سبائك الحديد.

ونظرًا إلى أن صدأ الحديد هو المثال الأكثر شيوعًا على التآكل المعدني، فمن الأمثلة التي توجد عليه وبصورة كبيرة هي صدأ أنظمة العادم، هياكل السيارات، أنابيب الماء والكثير من أنواع الهياكل الفولاذية، إذ أن العمل المشترك للماء والهواء على سطح الحديد يؤدي إلى تكون طبقة الصدأ، ومن الجدير بالذكر أن الصدأ لا يحدث في الهواء الجاف تمامًا أو في الهواء الذي يخلو تمامًا من المياه، فالظروف الجوية والمساهمات النسبية للعناصر التي تنظم الصدأ تُحدد التكوين المساعد للصدأ.

لماذا الصدأ تغيير كيميائي

يُعتبر صدأ الحديد أحد صور التغير الكيميائي لأنه يمثل مادتين تتفاعلان معًا من أجل صنع مادة جديدة، فحينما يصدأ الحديد تتفاعل جزيئاته مع جزيئات الأكسجين لتشكيل مركب يطلق عليه أكسيد الحديد، ولن يُعد الصدأ من التغيرات الفيزيائية إلا في حال ظلت جزيئات الحديد نقية طوال العملية.

أمثلة على التغير الكيميائي

هناك الكثير من الأمثلة التي تُشير إلى حدوث تغيير كيميائي، ومنها:

• صدأ الحديد.
• حرق الكافور.
• تعكر الحليب.
• هضم الطعام.
• حرق الشمعة.
• حرق الخشب أو الورق.

ما هو التفاعل الكيميائي الذي يؤدي إلى صدأ الحديد

إذا تعرض أي هيكل مصنوع من الحديد للأكسجين وكان هناك نسبة من الرطوبة، فسيحدث تكون الصدأ. يحدث هذا التفاعل ببطء، ويستمر على مدار فترة طويلة من الزمن. في هذا التفاعل، تتفاعل ذرات الأكسجين مع ذرات الحديد لتشكل أكاسيد الحديد، مما يؤدي إلى ضعف الروابط الحديدية في الجسم. عادة، يتكون الصدأ من أكسيد الحديد الثنائي والثلاثي

• أكسيد الحديد الثنائي أو أكسيد الحديدوز: تكون حالة أكسدة الحديد في هذا المركب +2، وصيغته الكيميائية هي O حديد.
• أكسيد الحديد (III) أو أكسيد الحديديك: عندما يكون الحديد في حالة أكسدة +3، يكون لديه صيغة كيميائية Fe2O3 وتظهر ذرة الحديد بهذه الحالة.

نظرًا لأن الأكسجين هو عامل مؤكسد جيد جدًا، والحديد عامل مختزل، فإن ذرة الحديد تتخلص بسهولة من الإلكترونات عندما تتعرض للأكسجين.

العوامل المؤثرة في صدأ الحديد

توجد العديد من العوامل التي تؤدي إلى تسريع حدوث صدأ الحديد، وفيما يلي شرح لبعض هذه العوامل:

• الرطوبة: تحدد تآكل الحديد بتوافر الماء في البيئة، ويعتبر التعرض للمطر السبب الأكثر شيوعا للصدأ.
• الحمض: إذا كانت بيئة المعدن ذات الرقم الهيدروجيني المحيطة به قليلا، فإن عملية الصدأ تتسارع، ويزداد صدأ الحديد عند تعرضه للأمطار الحمضية، أما في حالة ارتفاع درجة الحموضة، فإنها تمنع تآكل الحديد.
• الملح: يتأثر الحديد بالصدأ بشكل أسرع في الماء البحري بسبب وجود أملاح مختلفة، حيث يحتوي الماء المالح على العديد من الأيونات التي تؤدي إلى تسريع عملية الصدأ من خلال تفاعلات كهروكيميائية.

لماذا يعتبر صدأ الحديد تغييرًا لا رجوع فيه

من غير الممكن أن يتم استعادة الحديد بعد أن يتعرض للصدأ من خلال الطلاء الكهربائي، إذ أن الصدأ عبارة عن تغير كيميائي، بالتفاعل مع الهواء الرطب من أجل تكوين مركبًا جديدًا، وهكذا فإن صدأ الحديد يُعد تغييرًا لا رجوع فيه، أي أن الصدأ فور تكوينه لا يمكن تحويله مرة أخرى إلى حديد.

كيفية حماية المعادن من الصدأ

الصدأ هو مشكلة مزعجة يحدثها التآكل في الهياكل المعدنية، وقد يؤدي في بعض الأحيان إلى فسادها تمامًا. هناك العديد من الطرق التي قد تساعد في حماية الحديد من الصدأ، وفيما يلي أفضل الطرق لمنع الصدأ:

• الجلفنة

الجلفنة هي طريقة قوية لمنع الصدأ، يتم تطبيقها عن طريق الغمس الساخن للحديد أو الطلاء الكهربائي.

• الفولاذ المقاوم للصدأ

يتكون الفولاذ المقاوم للصدأ من سبيكة تحتوي على نسبة لا تقل عن 11٪ من مادة الكروم، ويتميز بتشكيل طبقة واقية من أكسيد الكروم التي تعمل كدرع ضد الصدأ.

• الصيانة الدورية

عند القيام بإجراء صيانة دورية فإن هذا يساعد على منع تشكيل الصدأ ومنع تقدم أي صدأ قد حدث بالفعل، ومن الهام جدًا التخلص من أي صدأ متكون، ومن الممكن استخدام شفرة حلاقة من أجل المناطق الصغيرة، كما أنه عن طريق استخدام الماء الدافئ والصابون يمكن إزالة الأوساخ السطحية، وبعد هذا لا بد من وضع طلاء مقاوم للصدأ على السطح.

• الطلاء العضوي

يُعد الطلاء بالزيت من أحد أكثر الطرق فعالية واقتصادية للحماية من الصدأ، حيث يعمل على تشكيل حاجز ضد العوامل التي تسبب التآكل، ويعد الطلاء الزيتي المثالي لمنع تسرب المياه والأكسجين.