سبيكة تتكون من عنصرين انتقاليين يقعان في نفس الدورة، وتتميز بقدرتها الفائقة على مقاومة التآكل حتى في درجات الحرارة المرتفعة، وتستخدم في ملفات التسخين والأفران الكهربية:

سبيكة الحديد مع المنجنيز

سبيكة النيكل مع الكروم

سبيكة التيتانيوم مع الألومنيوم

سبيكة النحاس مع القصدير

الدرس الرابع: خواص الحديد وتفاعلات أكاسيده الكيميائية – شرح شامل وتدريبات | الكيمياء

نظرة عامة على الدرس والأهداف الوزارية:
يمتلك الحديد وأكاسيده الثلاثة (أكسيد الحديد II، وأكسيد الحديد III، وأكسيد الحديد المغناطيسي) شبكة مدهشة من التفاعلات الكيميائية والتحولات المتبادلة بالأكسدة والاختزال والأحماض. نستعرض في هذا الدرس المخطط التحويلي الشامل للحديد وأكاسيده ومعادلاتها الموزونة وشروط كل تفاعل.

🌳 شجرة التصنيفات والمفاهيم الهيكلية (Hierarchy Concept Tree)

خريطة ذهنية هيكلية مستوحاة من أسلوب كبار معلمي الثانوية العامة ونظم التعلم الحديثة لتنظيم استيعاب الطالب قبل الخوض في التفاصيل:

عناصر السلسلة الانتقالية الأولى وتعدين الحديد
├── أولاً: الخواص العامة لعناصر 3d (التوزيع الإلكتروني الشاذ، تعدد حالات التأكسد، الخواص المغناطيسية، النشاط الحفزي، الألوان)
├── ثانياً: تعدين واستخلاص الحديد (تجهيز الخام والتحميص ← الاختزال في الفرن العالي وفرن مدركس ← إنتاج الصلب)
└── ثالثاً: سبائك الحديد وتفاعلات أكاسيده (FeO, Fe2O3, Fe3O4 وسلوكها مع الأحماض المخففة والمركزة)
  

📋 سبورة الأستاذ الذهبية وتريكات الامتحان (The Master Teacher's Blackboard)

أسلوب كبار معلمي الثانوية العامة • يوتيوب

⚡ فقد الإلكترونات في العناصر الانتقالية: يفقد العنصر إلكتروني 4s أولاً ثم يبدأ في فقد إلكترونات 3d بالتتابع؛ لذلك جميع عناصر 3d تفقد 4s أولاً باستثناء النحاس والكروم لشذوذ توزيعهما.
⚡ أقصى حالة تأكسد: لا تتعدى رقم المجموعة باستثناء فلزات العملة (المجموعة 1B: Cu, Ag, Au) التي تعطي حالات تأكسد +2 و +3.
⚡ تفاعلات الحديد مع الأحماض: الحديد مع الأحماض المخففة يعطي أملاح حديد II وغاز الهيدروجين (الهيدروجين المتصاعد عامل مختزل قوي يمنع تكون حديد III).
⚡ ظاهرة الخمول الكيميائي: حمض النيتريك المركز يسبب خمولاً كيميائياً للحديد لتكون طبقة أكسيد رقيقة ميكروسكوبية غير مسامية تحميه من استمرار التفاعل.

01 أولًا: الخواص الكيميائية للحديد وتفاعلاته المباشرة

الحديد فلز نقي رمادي لين نسبياً له خواص مغناطيسية، وتفاعلاته تشمل:

مع الهواء الساخن (الأكسجين): يتأكسد الحديد المسخن لدرجة الاحمرار (500°س) ليعطي أكسيد الحديد المغناطيسي: 3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄.
مع بخار الماء الساخن (500°س): 3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂↑ (يتصاعد غاز الهيدروجين الذي يشتعل بفرقعة).
مع اللافلزات:
- مع غاز الكلور: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃ (يتكون كلوريد حديد III وليس كلوريد حديد II لأن الكلور عامل مؤكسد قوي يؤكسد أي Fe²⁺ يتكون إلى Fe³⁺).
- مع الكبريت بالتسخين: Fe + S → FeS (يتكون كبريتيد حديد II).
مع الأحماض المخففة (Diluted Acids): يتفاعل ويعطي أملاح حديد II وغاز الهيدروجين المختزل الذي يمنع تكون أملاح حديد III:
- Fe + 2HCl (dil) → FeCl₂ + H₂↑
- Fe + H₂SO₄ (dil) → FeSO₄ + H₂↑
مع الأحماض المركزة الساخنة (Concentrated Acids):
- مع حمض الكبريتيك المركز الساخن: يتكون خليط من كبريتات حديد II وكبريتات حديد III وغاز ثاني أكسيد الكبريت SO₂ ذي الرائحة النفاذة: 3Fe + 8H₂SO₄ (conc) → FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4SO₂↑ + 8H₂O.
- مع حمض النيتريك المركز: يحدث خمول كيميائي (Passivity)؛ حيث تتكون طبقة رقيقة جداً غير مسامية من الأكسيد على سطح الحديد تحميه وتوقف التفاعل فوراً. وتزال هذه الطبقة بالحك الميكانيكي أو بإضافة حمض هيدروكلوريك مخفف (HCl dil).

02 ثانيًا: تحضير وخواص أكاسيد الحديد الثلاثة (FeO, Fe2O3, Fe3O4)

الأكسيد	طرق التحضير الكيميائية النموذجية	الخواص والتفاعلات مع الأحماض
أكسيد الحديد II (FeO) أسود لا يذوب في الماء	1. تسخين أوكسالات الحديد II بمعزل عن الهواء (No Air) لمنع تأكسده: (COO)₂Fe → FeO + CO↑ + CO₂↑. 2. اختزال الأكاسيد الأعلى (Fe₂O₃ أو Fe₃O₄) بالهيدروجين أو أول أكسيد الكربون عند حرارة من 400° إلى 700°س: Fe₂O₃ + H₂ → 2FeO + H₂O.	• يتأكسد بسهولة في الهواء الساخن إلى أكسيد حديد III: 4FeO + O₂ → 2Fe₂O₃. • يتفاعل مع الأحماض المخففة والمركّزة ويعطي أملاح حديد II وماء: FeO + H₂SO₄ (dil) → FeSO₄ + H₂O.
أكسيد الحديد III (Fe₂O₃) أحمر داكن (الهيماتيت) يستخدم كلون أحمر في الدهانات	1. تسخين كبريتات الحديد II بشدة: 2FeSO₄ → Fe₂O₃ + SO₂↑ + SO₃↑. 2. تفاعل أملاح حديد III مع القلويات (هيدروكسيد الأمونيوم) لترسيب هيدروكسيد حديد III بني محمر: FeCl₃ + 3NH₄OH → Fe(OH)₃↓ + 3NH₄Cl، ثم تسخين الراسب لأعلى من 200°س: 2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O.	• لا يتفاعل مع الأحماض المخففة إطلاقاً. • يتفاعل فقط مع الأحماض المعدنية المركزة الساخنة ليعطي أملاح حديد III وماء: Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ (conc) → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O. • يختزل عند درجات حرارة مختلفة ليعطي Fe₃O₄ (230-300°س)، أو FeO (400-700°س)، أو حديد Fe (أعلى من 700°س).
أكسيد الحديد المغناطيسي (Fe₃O₄) أسود ذو مغناطيسية قوية (الماجنتيت)	1. أكسدة الحديد الساخن لـ 500°س بالهواء أو بخار الماء. 2. اختزال أكسيد الحديد III بالهيدروجين أو أول أكسيد الكربون عند درجة حرارة من 230° إلى 300°س: 3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂↑.	• أكسيد مركب ومختلط يتكون من خليط من (FeO و Fe₂O₃). • يتأكسد في الهواء الساخن لهيماتيت: 2Fe₃O₄ + ½O₂ → 3Fe₂O₃. • يتفاعل مع الأحماض المركزة الساخنة ليعطي خليطاً من أملاح حديد II وأملاح حديد III وماء (دليل تركيبي قاطع): Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ (conc) → FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O.

03 ثالثًا: مخطط التمييز الكيميائي السريع في الامتحان

قواعد التمييز المعملي المباشر:
1. للتمييز بين أكسيد حديد II (FeO) وأكسيد حديد III (Fe₂O₃): نضيف حمض هيدروكلوريك مخفف (HCl dil)؛ يتفاعل FeO ويذوب ويعطي محلول أخضر باهت (FeCl₂)، بينما Fe₂O₃ لا يتفاعل ولا يذوب في الأحماض المخففة.
2. للتمييز بين الحديد والماجنتيت (Fe₃O₄): نضيف حمض هيدروكلوريك مخفف؛ يتفاعل الحديد ويتصاعد غاز الهيدروجين الذي يشتعل بفرقعة، بينما الماجنتيت لا يتفاعل مع الأحماض المخففة.
3. للتمييز بين حمض كبريتيك مخفف ومركز: نضيف برادة حديد؛ إذا تصاعد غاز الهيدروجين بفرقعة فالحمض مخفف، وإذا تصاعد غاز SO₂ ذو الرائحة النفاذة ويخضر ورقة مبللة بـ K₂Cr₂O₇ فالحمض مركز ساخن.
4. للتمييز بين كبريتات حديد II وكبريتات حديد III: نضيف محلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH؛ مع كبريتات حديد II يتكون راسب أبيض مخضر من Fe(OH)₂، ومع كبريتات حديد III يتكون راسب جيلاتيني بني محمر من Fe(OH)₃.

⚠️ فخاخ وزارية شائعة ونقاط دقيقة في الامتحانات 2026/2027

الخلط في وحدات القياس: انتبه دائماً إلى تحويل الوحدات الدولية القياسية قبل التعويض في القوانين.
قراءة السؤال حتى الكلمة الأخيرة: احذر من كلمات النفي والاستثناء مثل (عدا، ما عدا، ليس من، لا ينطبق).
التمييز بين النتيجة والسبب: فسر الظواهر بناءً على الأساس العلمي المباشر ولا تكتفِ بالوصف السطحي.

💡 الكبسولة الذهبية للمراجعة المركزة ليلة الامتحان

تم استخلاص وتكثيف نواتج التعلم في هذا الدرس لتمكين الطالب من تثبيت المفاهيم البنيوية الأساسية وحل الأسئلة المدمجة متعددة المستويات في أقل من دقيقة لكل سؤال.

تحدَّ نفسك: تقييمات وزارية تفاعلية على هذا الدرس

أسئلة تفاعلية حصرية على نمط الاختبار الوزاري 2026/2027 مبنية على محتوى هذا الدرس فقط، مع التفسير العلمي وسبب صحة أو خطأ كل خيار.

سؤال وزاري تطبيقي

عند تسخين برادة الحديد مع غاز الكلور يتكون كلوريد حديد III (FeCl3) ولا يتكون كلوريد حديد II (FeCl2) لأن:

سؤال وزاري تطبيقي

المركب الناتج من تسخين أوكسالات الحديد الثنائية بمعزل عن الهواء (No Air) هو:

سؤال وزاري تطبيقي

الدليل الكيميائي الفاصل على أن أكسيد الحديد المغناطيسي (Fe3O4) هو أكسيد مركب ومختلط هو:

سؤال وزاري تطبيقي

يستخدم حمض الهيدروكلوريك المخفف للتمييز المعملي بين:

سؤال وزاري تطبيقي

ظاهرة الخمول الكيميائي التي تحدث لقطعة حديد عند غمسها في حمض النيتريك المركز يمكن إزالتها كيميائياً باستخدام:

هل أنت جاهز لخوض الاختبار الوزاري الكامل وبنك الـ 300 سؤال؟

اختبر استيعابك الشامل مع المؤقت الزمني وحساب الدرجات والمراجعة التفصيلية لكل سؤال.

🚀 ابدأ بنك الأسئلة الشامل (300+ سؤال) الآن