• التعريف:

1. تفاعلات يحلّ فيها عنصر محل عنصر آخر في أحد مركباته.
2. A + BC ← AC + B.
3. نلاحظ أن العنصر الحرّ يدخل التفاعل ويخرج عنصر حرّ آخر.
4. وللإحلال البسيط ثلاث صور رئيسة نشرحها فيما يأتي.

• نضع شريط ماغنسيوم في أنبوبة اختبار، ونضيف إليه حمض الهيدروكلوريك المخفف.
• نلاحظ تفاعلًا سريعًا وفقاعات غازية، وإذا قرّبنا شظية مشتعلة من فوهة الأنبوبة يشتعل الغاز بفرقعة؛
• وهي الدلالة المميزة لغاز الهيدروجين.

Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)↑

• القاعدة الفلزات النشطة كيميائيًا تتفاعل مع الأحماض المخففة (مثل HCl) فتحلّ محل هيدروجين الحمض، ويتكوّن ملح الفلز (كلوريد الفلز) ويتصاعد غاز الهيدروجين.
• هل تتفاعل كل الفلزات بالسرعة نفسها؟

• لا.
• عند وضع كتل متساوية من الخارصين والحديد والنحاس في حجوم متساوية من الحمض نفسه، يكون معدل تصاعد الفقاعات:

متسلسلة النشاط الكيميائي

• التعريف:

• هي ترتيب العناصر الفلزية ترتيبًا تنازليًا حسب درجة نشاطها الكيميائي (من الأنشط إلى الأقل نشاطًا).
• ويدخل الهيدروجين في الترتيب كنقطة مرجعية مهمة:
• البوتاسيوم (K) ← الصوديوم (Na) ← الليثيوم (Li) ← الباريوم (Ba) ← الكالسيوم (Ca) ← الماغنسيوم (Mg) ← الألومنيوم (Al) ← الخارصين (Zn) ← الحديد (Fe) ← القصدير (Sn) ← الرصاص (Pb) ← الهيدروجين (H) ← النحاس (Cu) ← الزئبق (Hg) ← الفضة (Ag) ← البلاتين (Pt) ← الذهب (Au)
• كيف نقرأ المتسلسلة؟

✍️ أمثلة محلولة

• مثال محلول (2): استخدام المتسلسلة في التنبؤ. وُضعت قطع صغيرة من النحاس والخارصين والفضة والحديد، كل على حدة، في حمض هيدروكلوريك مخفف.
• في أي حالات يتصاعد غاز الهيدروجين؟
• الحل:
• نبحث عن موقع كل فلز بالنسبة للهيدروجين الخارصين والحديد يسبقانه فيتصاعد الغاز معهما (مع الخارصين أسرع من الحديد).
• أما النحاس والفضة فيلحقانه فلا يتفاعلان ولا يتصاعد غاز.
• الإجابة الخارصين والحديد فقط.

• مع أن الألومنيوم يسبق الهيدروجين في المتسلسلة، إلا أنه لا يتفاعل فورًا مع حمض الهيدروكلوريك المخفف.
• السبب يغطي سطحه دائمًا طبقة رقيقة متماسكة من أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) تعمل كعازل يمنع وصول الحمض إلى الفلز.
• وبعد وقت قصير تتآكل هذه الطبقة، فيبدأ الفوران وتصاعد الهيدروجين.
• 2Al(s) + 6HCl(aq) → 2AlCl₃(aq) + 3H₂(g)↑

4-ب. إحلال فلز محل هيدروجين الماء

• الفلزات الواقعة في مقدمة المتسلسلة (شديدة النشاط) تتفاعل مع الماء وتحلّ محل هيدروجينه.
• تجربة الصوديوم والماء:

• نملأ حوضًا زجاجيًا بالماء إلى منتصفه.
• بالملقط نأخذ قطعة صغيرة جدًا من الصوديوم (في حجم حبة الأرز) بعد تجفيفها من الكيروسين الذي تُحفظ فيه بورق ترشيح، ثم نضعها على سطح الماء.
• الملاحظات:

• تتحرك قطعة الصوديوم بسرعة على سطح الماء، وتتفاعل فورًا وبشدة مع الماء البارد، وتتولد حرارة كبيرة قد تشعل الهيدروجين الناتج.
• يتصاعد غاز الهيدروجين، ويتكوّن محلول هيدروكسيد الصوديوم القلوي:

Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g)↑ + حرارة

• احتياطات الأمان نستخدم قطعة صغيرة جدًا، ونرتدي نظارة وقفازات، ونُبقي كمية من الرمل الجاف قريبة لإخماد أي حريق (لا يُستعمل الماء لإطفاء حريق الصوديوم).
• مقارنة بالماغنسيوم:

• يوضع شريط ماغنسيوم في ماء بارد فلا يحدث تفاعل ظاهر، فإذا نُقل إلى ماء ساخن بدأ التفاعل (تظهر فقاعات الهيدروجين).
• أي أن الماغنسيوم يحتاج إلى طاقة حرارية ليتفاعل مع الماء، مما يدل على أنه أقل نشاطًا من الصوديوم الذي تفاعل مع الماء البارد فورًا.

1. يزول اللون الأزرق للمحلول تدريجيًا (يصبح عديم اللون).
2. يترسب على الساق فلز النحاس الأحمر.

Zn(s) + CuSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + Cu(s)

• تفقد الأدوات الفضية بريقها بمرور الوقت لتكوّن طبقة داكنة على سطحها.
• تُعاد لمعتها بوضعها مع قطعة من ورق الألومنيوم في ماء مغلي مضاف إليه بيكربونات الصوديوم؛
• إذ يتفاعل الألومنيوم (الأنشط) مع مركب الفضة الذي كوّن الطبقة الداكنة فتعود الفضة نظيفة.