📄 النص الكامل للصفحة
--- SECTION: الشكل 15-4 يحدث التآكل ---
يحدث التآكل عندما يكون كل من الماء والهواء والحديد خلية جلفانية. سم المادتين اللتين تأكسدتا عند الأنود.
الحديد Fe²⁺ في المحلول إلى أيونات Fe³⁺ عن طريق التفاعل مع الأكسجين الذائب في الماء. وتتحد أيونات Fe³⁺ بالأكسجين لتكوين صدأ غير ذائب من Fe₂O₃:
4Fe²⁺(aq) + 2O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e⁻ → 2Fe₂O₃(s) + 4H⁺(aq)
وعند جمع المعادلات الثلاث تنتج المعادلة الكلية لتآكل الحديد:
4Fe(s) + 3O₂(g) → 2Fe₂O₃(s)
والصدأ عملية بطيئة؛ لأن قطرات الماء تحتوي على كمية قليلة من الأيونات، لذا فهي محاليل موصلة غير جيدة. أما إذا كان الماء يحتوي على كمية كبيرة من الأيونات – كما في ماء البحر أو المناطق التي ترش فيها الطرق بالملح شتاءً – فإن التآكل يحدث أسرع؛ لأن الماء يصبح محلولاً موصلاً جيداً.
--- SECTION: منع التآكل ---
منع التآكل
لما كان تآكل السيارات والجسور والسفن وهياكل المباني الفولاذية والعديد من الأشياء الفلزية يكلف أكثر من 100 بليون دولار من الخسائر سنويًّا في الولايات المتحدة، لذا تم ابتكار طرائق عديدة لتقليل هذا التآكل. ومن هذه الطرائق عمل غطاء من الطلاء لعزل الماء والهواء. ونظرًا لأن الطلاء يتلف مع الزمن، كالجسور الذي في الشكل 16-4 مثلاً، فإنه يجب إعادة طلائه مرات عديدة.
--- SECTION: الشكل 16-4 لما كان التآكل ---
لما كان التآكل يسبب الكثير من الضرر، فإنه من الأهمية بمكان إيجاد طرائق لمنع الصدأ. والطلاء أو أي غطاء حماية آخر هو أحد طرائق حماية هياكل المباني الفولاذية من التآكل.
وزارة التعليم 151 ليم
2025 - 1447
--- VISUAL CONTEXT ---
**DIAGRAM**: الشكل 15-4 يحدث التآكل
Description: A diagram illustrating the corrosion of iron, showing a galvanic cell formed by iron, water, and air. It depicts the anode and cathode regions and the formation of rust. A drop of water is on a piece of iron, with rust forming at the edges. Labels indicate 'هواء' (air), 'ماء' (water), 'صدأ' (rust), 'حديد' (iron), 'أنود' (anode), and 'كاثود' (cathode). Iron ions (Fe²⁺ and Fe³⁺) are shown in the water drop.
Data: The diagram shows the electrochemical process of iron corrosion. At the anode, iron (Fe) oxidizes to Fe²⁺ ions, which then further oxidize to Fe³⁺. At the cathode, oxygen (O₂) and hydrogen ions (H⁺) react with electrons to form water (H₂O). The Fe³⁺ ions combine with oxygen to form insoluble rust (Fe₂O₃). The diagram explicitly shows the following reactions:
Anode: Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
Anode: Fe²⁺(aq) → Fe³⁺(aq) + e⁻
Cathode: O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻ → 2H₂O(l)
An overall reaction is also shown above the diagram: 4Fe²⁺(aq) + 2O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e⁻ → 2Fe₂O₃(s) + 4H⁺(aq)
Key Values: Fe²⁺, Fe³⁺, O₂, H₂O, Fe₂O₃, Fe(s), e⁻, H⁺
Context: This diagram visually explains the mechanism of iron corrosion as an electrochemical process, identifying the anode and cathode reactions and the role of water and air in rust formation. It also presents the key chemical equations involved in the process.
**IMAGE**: الشكل 16-4 لما كان التآكل
Description: An image showing a worker in protective gear (mask, gloves, white suit) using a spray gun to apply a red coating to a large metal structure, possibly a ship hull or a bridge support. The structure is painted red, and the worker is focused on the application. This illustrates a method of preventing corrosion.
Context: This image demonstrates a practical method of corrosion prevention, specifically painting or coating metal structures to protect them from environmental exposure (water and air), as discussed in the accompanying text about the economic impact of corrosion and the need for protective measures.
🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة
عدد البطاقات: 7 بطاقة لهذه الصفحة
ما هي المادتان اللتان تتأكسدان عند الأنود في خلية التآكل الجلفانية للحديد؟
الإجابة: الحديد (Fe) الذي يتأكسد إلى أيونات Fe²⁺، ثم أيونات Fe²⁺ التي تتأكسد إلى أيونات Fe³⁺.
الشرح: يحدث التآكل كعملية كهروكيميائية (خلية جلفانية). عند الأنود، يحدث تأكسد للحديد المعدني أولاً، ثم تأكسد للأيونات الناتجة.
تلميح: ركز على التفاعلات الموضحة عند الأنود في عملية التآكل الكهروكيميائي.
التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط
ما هي المعادلة الكلية لتآكل الحديد؟
الإجابة: 4Fe(s) + 3O₂(g) → 2Fe₂O₃(s)
الشرح: هذه المعادلة تمثل التفاعل الكلي لتكوين الصدأ (أكسيد الحديد الثلاثي) من الحديد المعدني والأكسجين الجوي.
تلميح: تذكر أن الناتج النهائي لعملية الصدأ هو أكسيد الحديد الثلاثي.
التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل
لماذا تعتبر عملية الصدأ بطيئة في الماء النقي؟
الإجابة: لأن قطرات الماء النقي تحتوي على كمية قليلة من الأيونات، مما يجعلها محاليل موصلة غير جيدة للكهرباء.
الشرح: التآكل عملية كهروكيميائية تتطلب وسطاً ناقلاً للتيار (محلول إلكتروليتي). قلة الأيونات في الماء النقي تقلل من موصليته، وبالتالي تبطئ التفاعل.
تلميح: فكر في العلاقة بين موصلية المحلول وسرعة التفاعل الكهروكيميائي.
التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط
في أي نوع من المياه يحدث التآكل أسرع، ولماذا؟
الإجابة: يحدث التآكل أسرع في الماء الذي يحتوي على كمية كبيرة من الأيونات (مثل ماء البحر أو الماء المالح). السبب: لأن الماء يصبح محلولاً موصلاً جيداً للكهرباء، مما يسرع التفاعلات الكهروكيميائية للتآكل.
الشرح: زيادة تركيز الأيونات (كأملاح البحر أو ملح الطرق) تزيد من موصلية الماء، مما يوفر وسطاً أفضل لانتقال الإلكترونات والأيونات في خلية التآكل الجلفانية.
تلميح: تذكر أمثلة المياه المالحة المذكورة في النص.
التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط
ما هي إحدى الطرق الرئيسية لمنع تآكل الهياكل الفولاذية المذكورة في النص؟
الإجابة: عمل غطاء من الطلاء (أو أي غطاء حماية آخر) لعزل سطح الفلز عن الماء والهواء.
الشرح: الطلاء يشكل حاجزاً فيزيائياً يمنع وصول الأكسجين والرطوبة (الماء) إلى سطح الحديد، وبالتالي يقطع شروط حدوث التفاعل الكهروكيميائي.
تلميح: فكر في طريقة تمنع وصول العوامل الأساسية للتآكل (الماء والهواء) إلى سطح الفلز.
التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل
ما هو العيب الرئيسي في استخدام الطلاء كوسيلة دائمة لمنع التآكل؟
الإجابة: يتلف الطلاء مع الزمن، مما يستلزم إعادة طلاء الهياكل (مثل الجسور) مرات عديدة للحفاظ على الحماية.
الشرح: التعرض المستمر للعوامل الجوية (أشعة الشمس، المطر، التغيرات الحرارية) يؤدي إلى تقشّر أو تلف الطلاء، مما يستدعي صيانة دورية.
تلميح: فكر في عامل الزمن وتأثيره على فعالية الطلاء.
التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: سهل
ما هي المادة النهائية غير الذائبة المتكونة من تآكل الحديد؟
الإجابة: صدأ غير ذائب من أكسيد الحديد الثلاثي (Fe₂O₃).
الشرح: المنتج النهائي لعملية الأكسدة البطيئة للحديد في وجود الأكسجين والماء هو أكسيد الحديد (III) Fe₂O₃، المعروف بالصدأ.
تلميح: ابحث عن الصيغة الكيميائية للصدأ المذكورة في المعادلة.
التصنيف: تعريف | المستوى: سهل