1- الألومنيوم فلز خفيف أقوى من الحديد شرح السؤال 💡 فكر معي: الألومنيوم معروف بخفته البالغة، ولكن هل هو فعلاً أقوى من الحديد النقي في بنيته الأساسية أم أننا نحتاج لخلطه وتحويله لسبيكة لاكتساب القوة؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة: خطأالتوضيح: الألومنيوم فلز مفيد جداً، وهو بالفعل أخف من الحديد ولا يتآكل بسهولة، ولكنه ليس قوياً كالحديد في حالته النقية. لكي نزيد من قوته الهيكلية، يتم خلطه مع عناصر أخرى (مثل النحاس والماغنسيوم) لصنع سبائك قوية.خطوات الحل:مقارنة الكثافة: الألومنيوم أخف وزناً من الحديد بالفعل.مقارنة القوة: الألومنيوم النقي فلز ضعيف نسبياً وليس قوياً كالحديد.الاستنتاج: العبارة خاطئة لأنها تدعي أن الألومنيوم بمفرده أقوى من الحديد.⚠️ انتبه (خطأ شائع): قد تظن أن استخدام الألومنيوم بكثرة في هياكل الطائرات يعني أنه أقوى من الحديد بمفرده، الحقيقة أنه يستخدم لخفته، وتُستخدم سبائكه (وليس الفلز النقي) لتوفير القوة اللازمة.💡 تطبيق عملي: تُستخدم سبيكة الديورالومين (ألومنيوم $+$ نحاس $+$ ماغنسيوم) في بناء هياكل الطائرات الحديثة لتجمع بين الخفة الفائقة والقوة المتينة.(الوحدة 3: استخلاص الفلزات، الدرس $3$-$8$: استخدامات الألومنيوم، ص 57)
2- أي مما يلي صحيح شرح السؤال دقق في كل عبارة تتعلق بفلز الألومنيوم. فكر في عملية الأنودة (Anodising)، وتركيب خام البوكسيت، ووفرة الألومنيوم في الطبيعة، وسبب لون خام البوكسيت. يمكن تقوية الغشاء الذي يحمي الألومنيوم من الصدأ باستخدام الألومنيوم كأنود في خلية تحليل كهربائي لحمض كبريتيك نسبة الشوائب في خام البوكسيت 25 - 30% الألومنيوم الفلز الأقل وفرة في القشرة الأرضية ويوجد فيها بنسبة 8% خام البوكسيت بني محمر لوجود الألومينا كشائبة فيه الإجابة الصحيحة هي: (يمكن تقوية الغشاء الذي يحمي الألومنيوم من الصدأ باستخدام الألومنيوم كأنود في خلية تحليل كهربائي لحمض كبريتيك).لنحلل الخيارات:(أ) صحيح:هذه العملية تسمى "الاستخدام الأنودي" أو الأنودة (Anodising)، وفيها يُستخدم الألومنيوم كأنود في خلية تحليل كهربائي. يتحد الأكسجين المتكون عند الأنود مع الألومنيوم لزيادة سمك طبقة الأكسيد الواقية، مما يجعله أكثر مقاومة للتآكل.(ب) خطأ:هذه النسبة (25-30%) تمثل نسبةأكسيد الألومنيوم ($\mathrm{Al_{2}O_{3}}$)في الخام، وهو المكون المرغوب فيه، وليست نسبة الشوائب.(ج) خطأ:الألومنيوم هو الفلزالأكثروفرة في القشرة الأرضية.(د) خطأ:لون خام البوكسيت البني المحمر يرجع لوجودأكسيد الحديد (III)كشائبة، وليس الألومينا.(الوحدة الثالثة: استخلاص الفلزات, الدرس 3-8: استخدامات الألومنيوم, صفحة 57)
3- عند تقوية الغشاء الرقيق الذي يحمي الألومنيوم باستخدامه كأنود في التحليل الكهربائي لحمض الكبريتيك: شرح السؤال 💡 تلميح: تذكر تفاصيل عملية الأكسدة الأنودية (Anodising)، هل يزداد سمك الفلز نفسه أم سمك طبقة الأكسيد المحيطة به، وكم تبلغ الزيادة في السمك؟ يتصاعد غاز الأكسجين عند الكاثود يتضاعف سمك طبقة الألومنيوم يترسب الألومنيوم على الأنود جميع الإجابات السابقة خاطئة الإجابة الصحيحة: جميع الإجابات السابقة خاطئةالتوضيح: العملية تسمى الاستخدام الأنودي. في هذه العملية يتصاعد الأكسجين عند الأنود ويتفاعل فوراً مع الألومنيوم، والذي يتضاعف ويزداد سمكه هو طبقة أكسيد الألومنيوم (وهي زيادة بمئات المرات وليست مضاعفة فقط)، ولا يتضاعف سمك فلز الألومنيوم نفسه ولا يترسب الألومنيوم على الأنود.خطوات الحل:تحليل الخيار الأول: الأكسجين يتصاعد عند الأنود وليس الكاثود.تحليل الخيار الثاني: طبقة الأكسيد هي ما يزداد سمكها وليس طبقة الفلز، والزيادة تكون مئات المرات.تحليل الخيار الثالث: الألومنيوم في الأنود يتأكسد ولا يترسب كفلز جديد.الاستنتاج: جميع الخيارات المذكورة خاطئة علمياً.💡 للاطلاع: طبقة الأكسيد السميكة الناتجة تكون مسامية في البداية مما يسمح بامتصاص الصبغات وتلوين الألومنيوم بألوان جذابة.(الوحدة 3: استخلاص الفلزات، الدرس $3$-$8$: استخدامات الألومنيوم، ص 57)
4- يمكن تصنيع خزان من فلز ........ لتخزين الماء البارد: شرح السؤال 💡 تلميح: ابحث عن فلز متين وخفيف، ولا يتفاعل أو يصدأ مع الماء البارد لوجود طبقة عازلة طبيعية تحميه من التآكل. الصوديوم الكالسيوم البوتاسيوم الألومنيوم الإجابة الصحيحة: الألومنيومالتوضيح: الألومنيوم فلز يتميز بخفته ومقاومته للتآكل، لأنه يكوّن طبقة رقيقة شفافة وصلبة جداً من أكسيد الألومنيوم على سطحه تمنع وصول الماء البارد أو الهواء إليه، فلا يصدأ ولا يتفاعل، مما يجعله مثالياً لصناعة خزانات المياه وأواني الطهي. الفلزات القلوية الأخرى تتفاعل بشدة وتذوب أو تنفجر في الماء!خطوات الحل:تحليل الخيار الأول: الصوديوم يشتعل وينفجر مع الماء البارد.تحليل الخيار الثالث: البوتاسيوم أنشط من الصوديوم وينفجر فوراً في الماء مكوناً لهباً.تحليل الخيار الثاني: الكالسيوم يتفاعل بشدة منتجاً فقاعات هيدروجين وهيدروكسيد الكالسيوم.الاستنتاج: الألومنيوم هو الخيار الوحيد المستقر والآمن.💡 للاطلاع: طبقة الأكسيد الواقية للألومنيوم تُقدر سماكتها بحوالي $10^{-5}$ سم فقط، ولكنها شديدة الالتصاق وتكفي تماماً لحمايته.(الوحدة 3: استخلاص الفلزات، الدرس 3-8: استخدامات الألومنيوم، ص 57)
