الهدف

بنهاية هذا الدرس، سيكون الطالب قادراً على تحديد حالة تأكسد الحديد في مركباته الشائعة، وربط كل مركب باستخدامه العملي الرئيسي.

شرح الدرس

من أهم مركبات الحديد الشائعة:

  • كبريتات الحديدوز FeSO₄ (حالة تأكسد +2): تُستخدم في علاج فقر الدم (نقص الحديد)، وكعامل مختزل في بعض التطبيقات الصناعية.
  • أكسيد الحديد الثلاثي Fe₂O₃ (حالة تأكسد +3): المكوّن الرئيسي للصدأ، ويُستخدم أيضاً كصبغة حمراء (أكسيد أحمر) في الدهانات.
  • أكسيد الحديد المغناطيسي Fe₃O₄ (حالتا تأكسد +2 و+3 معاً): خام طبيعي مغناطيسي (المغنتيت)، يُستخدم في تسجيل البيانات المغناطيسية وبعض التطبيقات الصناعية.
  • كلوريد الحديد الثلاثي FeCl₃ (حالة تأكسد +3): يُستخدم كعامل تخثير في معالجة مياه الصرف، وفي حفر (نقش) الدوائر الإلكترونية المطبوعة.

أسئلة تدريبية

1. حدد حالة تأكسد الحديد في المركب FeSO₄.

عرض الإجابة

+2 (بما أن أيون الكبريتات SO₄²⁻ يحمل شحنة -2 ثابتة، فيجب أن يوازنها الحديد بشحنة +2 للحفاظ على تعادل المركب).

2. حدد حالة تأكسد الحديد في المركب FeCl₃.

عرض الإجابة

+3 (بما أن كل أيون كلوريد Cl⁻ يحمل شحنة -1، وهناك 3 أيونات كلوريد، فمجموع الشحنة السالبة -3، ويجب أن يوازنها الحديد بشحنة +3).

3. ما الاستخدام الطبي الرئيسي لمركب كبريتات الحديدوز FeSO₄؟

عرض الإجابة

يُستخدم في علاج فقر الدم الناتج عن نقص الحديد، حيث يوفر الجسم بأيونات الحديد اللازمة لتكوين الهيموجلوبين.

4. أي مركب حديد شائع يُستخدم كصبغة حمراء في صناعة الدهانات، ولماذا يُعد مناسباً لهذا الاستخدام؟

عرض الإجابة

أكسيد الحديد الثلاثي Fe₂O₃؛ مناسب لأن لونه الأحمر-البني الطبيعي (وهو نفس لون الصدأ) يجعله صبغة معدنية رخيصة ومستقرة كيميائياً وغير سامة نسبياً.

5. احسب النسبة المئوية لكتلة الحديد في مركب FeSO₄. (الكتلة المولية للحديد=56 جم/مول، والكبريت=32 جم/مول، والأكسجين=16 جم/مول)

عرض الإجابة

الكتلة المولية لـ FeSO₄ = 56+32+(16×4) = 56+32+64 = 152 جم/مول؛ النسبة المئوية للحديد = (56/152)×100 ≈ 36.8%.

6. لماذا يُعد أكسيد الحديد المغناطيسي Fe₃O₄ مختلفاً عن كل من FeO وFe₂O₃ من حيث حالة تأكسد الحديد بداخله؟

عرض الإجابة

لأن Fe₃O₄ يحتوي فعلياً على حالتي تأكسد للحديد معاً في نفس التركيب البلوري (+2 و+3، بنسبة مولية 1:2 على الترتيب)، بخلاف FeO (حالة +2 فقط) أو Fe₂O₃ (حالة +3 فقط) اللذين يحتويان على حالة تأكسد واحدة فقط لكل منهما.

7. اذكر استخدامين عمليين مختلفين لمركب كلوريد الحديد الثلاثي FeCl₃.

عرض الإجابة

يُستخدم كعامل تخثير في معالجة مياه الصرف الصحي (لتجميع الشوائب العالقة وترسيبها)، ويُستخدم أيضاً في حفر (نقش) الدوائر الإلكترونية المطبوعة (إذابة النحاس غير المرغوب فيه من اللوحة).

8. احسب النسبة المئوية لكتلة الحديد في مركب Fe₂O₃. (الكتلة المولية للحديد=56 جم/مول، والأكسجين=16 جم/مول)

عرض الإجابة

الكتلة المولية لـ Fe₂O₃ = (56×2)+(16×3) = 112+48 = 160 جم/مول؛ النسبة المئوية للحديد = (112/160)×100 = 70%.

9. لماذا يُستخدم Fe₃O₄ (المغنتيت) تحديداً في بعض تطبيقات تسجيل البيانات المغناطيسية، بخلاف أكاسيد الحديد الأخرى؟

عرض الإجابة

لأن Fe₃O₄ يمتلك خصائص مغناطيسية طبيعية قوية (مغناطيسية حديدية)، بخلاف Fe₂O₃ الذي لا يمتلك نفس القوة المغناطيسية، مما يجعل Fe₃O₄ مناسباً لتطبيقات تعتمد على تخزين واستعادة المعلومات المغناطيسية.

10. مركّب حديد غير معروف يحمل حالة تأكسد +2 للحديد، ولونه أخضر باهت مميز. ما المركب الأكثر ترجيحاً من بين المركبات المذكورة في هذا الدرس؟

عرض الإجابة

كبريتات الحديدوز FeSO₄، المعروفة بلونها الأخضر الباهت المميز في حالتها المائية (البلورات المائية)، وحالة تأكسد الحديد فيها +2.

11. احسب كتلة الحديد الموجودة في 304 جرام من مركب FeCl₃. (الكتلة المولية للحديد=56 جم/مول، وللكلور=35.5 جم/مول)

عرض الإجابة

الكتلة المولية لـ FeCl₃ = 56+(35.5×3) = 56+106.5 = 162.5 جم/مول؛ عدد مولات FeCl₃ = 304/162.5 ≈ 1.87 مول؛ كتلة الحديد = 1.87×56 ≈ 104.7 جرام.

12. لماذا يمكن اعتبار الفرق في حالة التأكسد بين FeSO₄ (+2) وFeCl₃ (+3) مثالاً عملياً على مبدأ “حالات التأكسد المتعددة” الذي دُرس سابقاً لهذه العناصر؟

عرض الإجابة

لأن نفس العنصر (الحديد) يُظهر حالتي تأكسد مختلفتين تماماً (+2 و+3) في مركبين مختلفين، وهذا يعكس مباشرة الخاصية العامة للعناصر الانتقالية بتكوين حالات تأكسد متعددة، بسبب تقارب طاقة إلكترونات 3d و4s الذي يسمح بمشاركة عدد متفاوت منها في الروابط الكيميائية.

💬 ابدأ من هنا — افهم أولًااطلب من ChatGPT أن يشرح الدرس مرة أو مرتين أو حتى عشر مرات، بطريقة أبسط أو بأمثلة أو بمواقف من الحياة. عندما تفهم، اقرأ الدرس جيدًا ثم أجب عن الأسئلة الاثني عشر.
1
Copy lesson information
2
Open ChatGPT
Paste lesson information in the ChatGPT chat box.
Open ChatGPT
3
Press Enter / Send
Press Enter / Send, then wait for ChatGPT to get ready with your lesson.
تحميل هذا الباب / Download this Chapterنسخة كاملة للدراسة بدون إنترنت، مع الأسئلة والإجابات والصور المتاحة.