مراجعة الباب الخامس جديد

العبارة المصطلح
1- العنصر الذى تكون فيه الأوربيتالات (d, f) مشغولة بالإلكترونات ولكنها غير ممتلئة سواء فى الحالة الذرية أو فى أى حالة من حالات التأكسد. العنصر الانتقالى
2- مادة تنجذب نحو المجال المغناطيسى نتيجة لوجود إلكترونات مفردة بها. مادة بارامغناطيسية
3- مادة تتنافر مع المجال المغناطيسى الخارجى نتيجة لوجود جميع الإلكترونات فى حالة ازدواج. مادة دايامغناطيسية
4- تجميع حبيبات خام الحديد الناعم فى حجم أكبر يناسب عملية الاختزال. التلبيد
5- عنصر يدخل فى صناعة الصواريخ والطائرات. التيتانيوم
6- العناصر التى يتتابع فيها امتلاء المستوى الفرعى 3d سلسلة انتقالية أولى
7- مادة تمنع تأكسد الحديد داخل الفرن العالى وتستخدم فى صناعة الأسمنت (خليط من ألومينات وفوسفات وسيليكات الكالسيوم) الخبث
8- عنصر انتقالى تستخدم مركباته فى صناعة العمود الجاف. المنجنيز
9- يستخدم كعامل حفاز فى صناعة حمض الكبريتيك. خامس أكسيد الفانديوم
10- تتكون من خلط عدة عناصر للحصول على صفات جديدة مرغوبة. السبائك
11- مخلوط لمصهور فلزين أو أكثر، أو فلز وعدة عناصر لا فلزية بنسب وزنية معينة.
12- سبيكة تنتج من إدخال ذرات فلز مع آخر كلاهما مختلف فى الحجم الذرى. سبيكة بينية
13- سبيكة تتكون من نوعين أو أكثر من الذرات لها نفس نصف القطر والخواص الكيميائية والشكل البلورى. سبيكة استبدالية
14- السبيكة المتكونة عندما تتحد العناصر المكونة لها اتحاداً كيميائياً سبيكة بينفلزية
15- تسخين خام الحديد لإزالة الرطوبة والشوائب ورفع نسبة الحديد به. التحميص
16- سبيكة تضاف للصلب لمنع تكون فقاعات غازية فيه. الفرومنجنيز
17- عنصر انتقالى غير متوفر فى القشرة الأرضية ولا توجد له استخدمات مهمة السكانديوم
18- أحد خامات الحديد لونه أحمر داكن. الهيماتيت
19- أكسيد مركب ينتج من تفاعل الحديد المسخن لدرجة الإحمرار مع الهواء أو بخار الماء الساخن. أكسيد حديد مغناطيسى
20- حديد يحتوى على حوالى 95% حديد وحوالى 4% كربون و1% سليكون ومنجنيز وفوسفور وكبريت. (شحنة المحول الأكسجينى) الحديد الغفل
21- حديد يكون مخلوط خلطاً ميكانيكياً بالشوائب. الحديد الأسفنجى




المركب الصيغة الكيميائية المركب الصيغة الكيميائية
المجنتيت Fe3O4 الليمونيت 2Fe2O3.3H2O
الهيماتيت Fe2O3 السيدريت FeCO3
الدولوميت MgCO3,CaCO3 الحجر الجيرى CaCO3
السيمنتيت Fe3C


كيف تميز عملياً بين:
كبريتات حديد (II) وكبريتات حديد (III) بواسطة NaOH أو NH4OH
(1) مع كبريتات حديد (II) يتكون راسب أبيض مخضر من هيدروكسيد الحديد(II) :
FeSO4 + 2NaOH Na2SO4 + Fe(OH)2 راسب أبيض مخضر
(2) مع كبريتات حديد (III) يتكون راسب بنى محمر من هيدروكسيد حديد (III)
Fe2(SO4)3 + 6NaOH 3Na2SO4 + 2Fe(OH)3 راسب بنى محمر
استخلاص الحديد:
التحميص:
[1] رفع نسبة الخام:
سيدريت (48% حديد) FeCO3 FeO + CO2
4FeO + O2 2Fe2O3 (70% حديد)
الليمونيت (40% حديد) 2Fe2O3.3H2O 2Fe2O3 +3H2O (70% حديد)
[2] أكسدة الشوائب:
S + O2 SO2 4P + 5O2 2P2O5
الاختزال:
[1] فى الفرن العالى: (دور فحم الكوك)
C + O2 CO2 CO2 + C 2CO
3CO + Fe2O3 أعلى من 700 5م 2Fe + 3CO2
حديد غفل: ويتكون من 95% حديد و4% كربون 1% (Si, Mn, P, S)
[2] فى فرن مدركس: (دور الغاز المائى)
2Fe2O3 + 3CO + 3H2 4Fe + 3CO2 + 3H2O
دور الحجر الجيرى فى الفرن العالى: (التخلص من الشوائب)
يتفكك إلى أكسيد كالسيوم وثانى أكسيد الكربون بالحرارة
CaCO3 CaO + CO2
يتحد أكسيد الكالسيوم وهو أكسيد قاعدى مع الأكاسيد الحامضية مكونا الخبث:
CaO + SiO2 CaSiO3 سليكات كالسيوم
3CaO + P2O5 Ca3(PO4)2 فوسفات كالسيوم
CaO + Al2O3 Ca(AlO2)2 ألومينات كالسيوم
يطفو الخبث فوق سطح الحديد الغفل المنصهر ويحميه من التأكسد بفعل الهواء الساخن ويخرج الخبث من قناة الخبث ويستخدم فى رصف الطرق وصناعة الأسمنت.
الأفران:
وجه المقارنة الفرن العالى فرن ميدركس المحول الأكسجينى
تركيب الفرن

نوع الحديد حديد غفل حديد إسفنجى حديد صلب
[1] الفرن العالى (اللافح):
وصفه: هيكل من الحديد الصلب مبطن من الداخل بالطوب الحرارى ويبلغ ارتفاعه من 30 : 35 متر وقطره من 6 : 18 متر.
الأساس العلمى: اختزال أكسيد الحديد (III) بواسطة CO الناتج من فحم الكوك.
التشغيل:
1- تلقى الشحنة (أكسيد حديد III وبها شوائب + فحم كوك + حجر جيرى)
2- يدفع تيار من الهواء الساخن من أسفل الفرن فيتأكسد الكربون إلى CO2 وتنطلق كمية كبيرة من الحرارة
3- يختزل CO2 بالكربون الساخن إلى CO
4- يقوم CO باختزال Fe2O3 إلى حديد غفل يتجمع فى قاع الفرن ويخرج من فتحة خاصة ويكون محتوياً على شوائب من (كربون/كبريت/فوسفور/سليكون/منجنيز).
[2] فرن مدركس:
الأساس العلمى: اختزال أكسيد الحديد (III) بواسطة CO + H2 (الغاز المائى)
التشغيل:
1- يلقى خام الحديد Fe2O3 من فتحات أعلى الفرن.
2- يدفع تيار من CO + H2 الساخنة من فتحة جانبية فى الفرن.
3- تتم عملية الاختزال ثم يبرد الحديد فى دائرة التبريد بواسطة الغازات المسالة لمنع أكسدة الحديد عند خروجه من الفرن.
4- يخرج الحديد من أسفل الفرن ويكون مختلطاً خلطاً ميكانيكياً بالشوائب ويطرق بشدة فتنفصل الشوائب منه ويتبقى الحديد بشكل أسفنجى.
5- تخرج الغازات الناتجة بعد عملية الاختزال CO2 + H2O وتبرد وتنقى وتخلط مع الغاز الطبيعى (الميثان) ثم تمرر على المحولات التى بها عوامل الحفز لتتحول مرة أخرى إلى خليط من الغازات المختزلة ويعاد ادخالها إلى الفرن ولذلك تعتبر دورة الغازات المختزلة دورة مقفلة.
[3] المحول الأكسجينى: (انتاج الحديد الصلب)
الأساس العلمى:
(1) التخلص من الشوائب الموجودة فى الحديد الغفل.
(2) إضافة بعض العناصر التى تكسب الحديد الخواص المطلوبة.
وصف المحول:
1- بوتقة كبيرة من الصلب تتحرك حول محور أفقى.
2- مبطن من الداخل بالدولوميت [MgCO3 + CaCO3]
3- ينفذ من فوهة المحول ماسورة لنفخ الأكسجين النقى.
التشغيل:
1- يشحن المحول بالحديد الغفل المنصهر مباشرة من الفرن العالى لتوفير الطاقة.
2- ينفخ الأكسجين النقى بسرعة كبيرة وضغط شديد.
3- تتأكسد الشوائب الموجودة فى الحديد الغفل وجزء من الحديد بفعل الأكسجين إلى أكاسيد بعضها حامضى مثل P2O5, SiO2 والآخر قاعدى مثل FeO, MnO
4- تتحد الأكاسيد القاعدية والحامضية ومع بطانة الفرن {الدولوميت (MgCO3,CaCO3)}
5- يتكون خبث من سليكات وفوسفات حديد ومنجنيز وكالسيوم وماغنسيوم.
6- يطفو الخبث فوق سطح الحديد المنصهر ويزال بإمالة المحول حول محوره.
7- إضافة سبيكة الفرومنجنيز (حديد ومنجنيز وكربون) فيتحد المنجنيز مع الأكسجين المتبقى فى الصلب ليمنع تكون فقاعات غازية فى الصلب.
ميزات طريقة النفخ: (سرعة الإنتاج / سهولة التشغيل)
تفاعلات الحديد:
3Fe + 2O2 Fe3O4 مع الأكسجين
3Fe + 4H2O 500oC Fe3O4 + 4H2مع بخار الماء
Fe + S FeS (II) كبرتيتد حديد مع الكبريت
2Fe + 3Cl2 2FeCl3 (III) كلوريد حديد مع الكلور
مع الأحماض المخففة يعطى الحديد أملاح حديد (II) لأن الهيدروجين الناتج عامل مختزل
Fe + 2HCl dil. FeCl2 + H2 Fe + H2SO4 dil FeSO4 + H2 
مع حمض الكبريتيك المركز الساخن:
3Fe + 8H2SO4 conc. / Hot FeSO4 + Fe2 (SO4)3 + 8H2O + 4SO2
مقارنة بين أنواع السبائك:
السبائك البينية السبائك الاستبدالية السبائك البينفلزية
تتكون بإدخال ذرة فلز أو لافلز (صغيرة الحجم أو كبيرة الحجم) فى المسافات البينية للشبكة البلورية للفلز الأصلى.
الغرض منها: اكساب الفلز خواص معينة مثل زيادة الصلابة (منع الإنزلاق) وتغير الخواص المغناطيسية ودرجات الانصهار والتوصيل الكهربى.
مثل:
سبيكة الحديد والكربون تتكون بإستبدال بعض ذرات الفلز الأصلى فى الشبكة البلورية بفلز آخر.
شروطها: التشابهه فى
1- الشكل البلورى.
2- نصف القطر (الحجم).
3- الخواص الكيميائية
مثل:
1- حديد وكروم (صلب لا يصدأ)
2- حديد ونيكل.
3- ذهب ونحاس فيها تتحد العناصر المكونة للسبيكة مع بعضها اتحاداً كيميائيا وينتج مركب جديد له خواص تختلف عن خواص الفلز الأصلى.
مميزاتها:
1- تكون صلبة.
2- صيغتها الكيميائية لا تخضع لقوانين التكافؤ
3- تتكون من فلزات لا تقع فى مجموعة واحدة فى الجدول
مثل: يحتوى الحديد الزهر والصلب الكربونى على كربيد الحديد (السيمنتيت) Fe3C
مقارنة بين المواد البارامغناطيسية والدايامغناطيسية:
المقارنة المواد البارامغناطيسية المواد الدايامغناطيسية
التعريف مواد تنجذب مع المجال المغناطيسى الخارجى ويرجع ذلك إلى وجود الإلكترونات المفردة فى أوربيتالات (3d). مواد تتنافر مع المجال المغناطيسى الخارجى ويرجع ذلك إلى ازدواج الإلكترونات فى أوربيتالات (3d).
العزم المغناطيسى يساوى عدد الإلكترونات المفردة فى أوربيتالات (3d) يساوى صفر
مثال 26Fe : [18Ar] 4s2 3d6



العزم = 4 30Zn : [18Ar] 4s2 3d10



العزم = صفر
مقارنة بين أكاسيد الحديد:
الخواص التحضير المقارنة
1- مسحوق أسود لا يذوب فى الماء ولا ينجذب إلى المغناطيس.
2- يتأكسد بسهولة فى الهواء.
4FeO + O2 2Fe2O3
3- يتفاعل مع الأحماض المخففة ويعطى أملاح حديد II والماء
FeO + H2SO4 dil FeSO4
+ H2O 1- تسخين اكسالات الحديد:

FeO + CO + CO2

2- اختزال الأكاسيد الأعلى بالهيدروجين
Fe2O3 + H2 400/700oC 2FeO
+ H2O
Fe3O4 + H2 400/700oC 3FeO
+ H2O
أكسيد الحديد II FeO
1- مسحوق أحمر لا يذوب فى الماء ولا ينجذب للمغناطيس.
2- مع الأحماض المركزة الساخنة يعطى أملاح حديد III والماء
Fe2O3+3H2SO4مركز/ساخن
Fe2(SO4)3+3H2O 1- من كلوريد حديد III
FeCl3 + 3NH4OH
Fe(OH)3 + 3NH4Cl
2Fe(OH)3200oCFe2O3+3H2O
2- تسخين كبريتات حديد II
2FeSO4 Fe2O3+SO2+SO3
أكسيد الحديد III Fe2O3
1- مسحوق أسود لا يذوب فى الماء ومغناطيس قوى.
2- يتفاعل مع الأحماض المركزة الساخنة ويعطى أملاح حديد II وأملاح حديد III والماء مما يدل على أنه أكسيد مركب.
Fe3O4+4H2SO4 conc./hot
FeSO4+Fe2(SO4)3+ 4H2O
3- يتأكسد عند تسخينه فى الهواء إلى أكسيد حديد III
2Fe3O4 + 1/2 O2 3Fe2O3 1- تسخين الحديد فى الهواء لدرجة الاحمرار.
3Fe +2O2 Fe3O4
2- امرار بخار الماء على حديد مسخن لدرجة الاحمرار.
3Fe+4H2O500oC Fe3O4+4H2O
3- بإختزال أكسيد حديد III
3Fe2O3+CO 230/300oC
2Fe3O4 + CO2 أكسيد حديد مغناطيسى Fe3O4
أذكر استخداماً واحداً لكل من:
المادة الاستخدام المادة الاستخدام
التيتانيوم صناعة الصواريخ والطائرات خامس أكسيد الفاناديوم عامل حفاز فى صناعة حمض الكبريتيك.
الكروم طلاء المعادن / الصلب المقاوم للصدأ / سبائك النيكل كروم تستخدم فى ملفات التسخين. المنجنيز فى صناعة الصلب لمنع تكون فقاعات من الأكسجين فى الصلب أثناء تبريده وتصلبه.
ثانى أكسيد المنجنيز عامل مؤكسد/البطاريات الجافة برمنجانات البوتاسيوم مادة مؤكسدة ومطهرة
كلوريد الكوبلت المائى CoCl2.6H2O
صناعة الحبر السرى كلوريد الكوبلت اللامائى CoCl2
التنبؤات الجوية
الكوبلت يدخل فى تركيب فيتامين ب12 / مركباته تستخدم فى تلوين الزجاج النيكل يستخدم فى حفظ فلوريد الهيدروجين السائل / صناعة السبائك
النحاس الأدوات والأسلاك الكهربية / السبائك الدولوميت بطانة فى المحولات الأكسجينية حيث يتحد مع الأكاسيد الحامضية والقاعدية الناتجة من أكسدة الشوائب ويكون الخبث
معادلة كلوريد الكوبلت:
CoCl2.6H2O CoCl2 + 6H2O
أزرق وردى (حبر سرى)
أثر الحرارة على كل من:
(1) الحجر الجيرى:
CaCO3 CaO + CO2
(2) كربونات الحديد (II):
FeCO3 FeO + 2CO2
(3) اوكسالات الحديد:
C2O4Fe FeO + CO +CO2
(4) هيدروكسيد حديد (III):
2Fe(OH)3 أعلى من 200 5م Fe2O3 + 3H2O
(5) كبريتات حديد (II):
2FeSO4 Fe2O3 + SO2 + SO3
(6) الليمونيت:
2Fe2.3H2O 2Fe2O3 + 3H2O


1- لا توجد استخدامات للسكانديوم مهمة: لأنه غير متوفر فى القشرة الأرضية.
2- يفضل استخدم التيتانيوم عن الألومنيوم فى صناعة الصواريخ: لأنه يحافظ على متانته فى درجات الحرارة العالية.
3- الكروم فلز نشط ولكنه يقاوم فعل العوامل الجوية: لتكوين طبقة من الأكسيد غير مسامية حجم جزيئاتها أكبر من حجم ذرات العنصر نفسه تمنع استمرار تفاعل الكروم مع أكسيجن الهواء.
4- تستخدم سبيكة الفرومنجنيز فى صناعة الصلب: حيث تتحد مع الأكسجين أثناء عملية الانتاج وتمنع تكوين فقاعات غازية عند تبريده وتصلبه.
5- يستخدم كلوريد الكوبلت II المائى فى صناعة الحبر السرى: لأن محلوله المائى وردى فاتح وعند الكتابة به لا تظهر الكتابة وعند نزع الماء بالتسخين يتحول لونه إلى الأزرق الغامق فتظهر الكتابة.
CoCl2.6H2O CoCl2 + 6H2O
أزرق وردى (حبر سرى)
6- يستخدم كلوريد الكوبلت II اللامائى فى الأرصاد الجوية: حيث تطلى به أوراق خاصة وعند ما يصبح لونها وردى فهذا يعنى ارتفاع نسبة الرطوبة واحتمال سقوط الأمطار.
7- أكثر حالات السكانديوم استقراراً هى Sc+3: لأن حالة التأكسد +3 هى الأكثر استقرارا لكونها أكثر ثباتا حيث يكون d0 فارغ.
8- تستخدم أوعية من النيكل فى حفظ فلوريد الهيدروجين السائل: لأنه مقاوم للصدأ ولا يتأثر بفلوريد الهيدروجين.
9- يصعب الحصول على مركبات للسكانديوم يكون عد تأكسده فيها +4: لأن ذلك يتسبب فى كسر مستوى طاقة مكتمل.
10- يشذ التركيب الإلكترونى لعنصرى الكروم (24Cr) والنحاس (29Cu): لأنه فى ذرة الكروم نجد أن المستويين الفرعيين (3d5, 4s1) نصف ممتلئين وفى حالة النحاس يكون المستويين (3d10, 4s1) وهذا يعطى استقرار للذرة.
11- يسهل أكسدة أيون الحديد (II) إلى أيون الحديد (III) : لأن أيون Fe2+ يكون أقل استقراراً لوجود ستة إلكترونات فى المستوى الفرعى (3d) بينما أيون Fe3+ يكون أكثر استقراراً لوجود خمسة إلكترونات فى المستوى الفرعى (3d) أى يكون نصف ممتلئ.
12- يصعب أكسدة أيون منجنيز (II) إلى أيون منجنيز (III): لأن أيون Mn2+ يكون أكثر أستقراراً لوجود خمسة إلكترونات فى المستوى الفرعى (3d) أى يكون نصف ممتلئ وفى حالة الأكسدة يصبح الأيون Mn3+ أقل استقراراً لوجود أربعة إلكترونات فقط بالمستوى الفرعى (3d).
13- خروج إلكترونات (4s) قبل (3d) عند تأين عناصر السلسلة الانتقالية الأولى: لأن المستوى الفرعى (4s) هو المستوى الخارجى الأبعد عن النواة.
14- تعدد حالات التأكسد لعناصر السلسلة الانتقالية الأولى: لتقارب طاقة المستويين الفرعيين (3d, 4s) حيث تخرج الإلكترونات من (4s) أولاً ثم يتتابع خروجها من (3d)
15- تعتبر عناصر العملة (نحاس/فضة/ذهب) عناصر انتقالية: لأن المستوى الفرعى(3d) يكون مشغول وغير تام الامتلاء فى حالة التأكسد +2، +3 مثال النحاس Cu2+: Ar3d9
16- تعتبر عناصر المجموعة (2B) (الخارصين/الكادميوم/الزئبق) غير انتقالية: لأن المستوى الفرعى (d) يكون تام الامتلاء فى حالتها الذرية أو أى حالة من حالات التأكسد مثال:
Zn: Ar 3d10, 4s2 , Zn2+ : Ar 3d10
17- ارتفاع درجة انصهار وغليان العناصر الانتقالية: حيث تدخل إلكترونات المستويين الفرعيين (d, s) فى ترابط ذرات الفلز فتزداد قوة الرابطة الفلزية وبالتالى تزداد قوة التماسك بين الذرات وتزاد الصلابة فتزداد درجة الانصهار والغليان.
18- للعناصر الانتقالية خواص مغناطيسية: لوجود إلكترونات مفردة فى المستوى الفرعى (d) ينشأ عن دورانها مجال مغناطيسى يتجاذب مع المجال المغناطيسى الخارجى.
19- النحاس فى كبريتات النحاس (CuSO4) مادة بارامغناطيسية بينما الخارصين فى كبريتات الخارصين (ZnSO4) مادة دايامغناطيسة: لأن أيون النحاس Cu2+ يحتوى على إلكترون مفرد فى (3d) بينما أيون الخارصين Zn2+ جميع إلكترونات المستوى الفرعى (3d) تكون فى حالة ازدواج.
20- أيون Sc3+ عديم اللون بينما أيون Cu2+ ملون: لعدم وجود إلكترونات مفردة فى أيون السكانديوم(حيث d0) أما فى أيون Cu2+ فيوجد به إلكترون مفرد سهل الإثارة حيث يمتص طاقة أحد ألوان الطيف عند سقوط الضوء عليه (البرتقالى) فيبدو باللون المتمم له (الأزرق).
21- تتميز العناصر الانتقالية بالنشاط الحفزى: لوجود إلكترونات مفردة فى المستوى الفرعى (d) والتى يمكنها: (1) تكوين روابط بين ذرات المتفاعلات وسطح الفلز. (2) فيزداد تركيز المتفاعلات على سطحه. (3) فيزداد معدل التفاعل مما يؤدى إلى زيادة الانتاج.
22- يجب تحميص خام الحديد قبل اختزاله: وذلك لعدة أسباب (1) إزالة الرطوبة. (2) رفع نسبة الحديد فى الخام. (3) أكسدة الشوائب. المعادلات كما سبق.
23- يكون النحاس مع الذهب سبيكة استبدالية: لأن النحاس والذهب (1) متقاربان فى الحجم. (2) متشابهان فى الشبكة البلورية. (3) عناصر مجموعة واحدة.
24- يفضل استخدام الحديد فى صورة سبائك وليس فى الصورة النقية: لأن الحديد النقى لين نسبياً ليس شديد الصلابة ويسهل تشكيله.ولأن السبائك تتميز بخواص مميزه مثل درجات الانصهار والتوصيل الكهربى والخواص المغناطيسية.
25- تشابه خواص (الحديد والكوبلت والنيكل): لتماثل أنصاف أقطارها.
26- يصعب أكسدة عناصر نهاية السلسلة الانتقالية الأولى: لصغر نصف القطر وزيادة جهد التأين
27- يشحن المحول الأكسجينى بالحديد الغفل المنصهر الناتج مباشرة من الفرن العالى: لتوفير تكاليف صهر الحديد.
28- تزداد كثافة العناصر الانتقالية بزيادة العدد الذرى: سبب ذلك زيادة الكتلة الذرية بزيادة العدد الذرى مع الثبات النسبى للحجم لذا تزداد الكثافة بزيادة العدد الذرى.
29- يبطن المحول الأكسجينى بمادة الدولوميت: تتفاعل مع الأكاسيد الحامضية والقاعدية الناتجة عن أكسدة الشوائب ويتكون الخبث الذى يتم التخلص منه.
30- عند تفاعل كبريتات حديد (II) مع محلول الصودا الكاوية يتكون راسب أبيض مخضر: وذلك بسبب ترسب هيدروكسيد حديد (II) (أبيض مخضر)
FeSO4 + 2NaOH Na2SO4 + Fe(OH)2 
31- تتميز عناصر السلسلة الانتقالية بالثبات النسبى فى الحجم الذرى: لأن النقص الحادث فى نصف القطر بسبب زيادة الشحنة الموجبة للنواة يعوضه التنافر الناتج عن زيادة الإلكترونات فى المستوى (3d)
32- يتغير لون كبريتات حديد (II) عند تسخينها إلى اللون الأحمر الطوبى: بسبب تكون أكسيد حديد(III)
2FeSO4 أعلى من 700 5م Fe2O3 + SO2 + SO3
33- تعتبر دورة الغازات فى فرن مدركس دورة مقفلة: لأن الغازات الناتجة من الاختزال يتم تبريدها وتنقيتها وتخلط بالغاز الطبيعى وتمرر على عامل حفاز فتتحول إلى الغاز المائى مرة أخرىحيث تعاد إلى الفرن مرة أخرى.
34- يعرف الحديد الناتج من فرن مدركس بالحديد الأسفنجى: لأنه يكون مختلطاً بالشوائب خلطاً ميكانيكياً وتفصل الشوائب بالطرق عليها فيتبقى الحديد بشكل الأسفنج.
35- عند تفاعل الحديد مع الكلور يتكون كلوريد حديد (III) بينما عندما يتفاعل مع حمض الهيدروكوريك يتكون كلوريد حديد (II): لأن الكلور عامل مؤكسد بينما عند تفاعله مع الحمض يتصاعد الهيدروجين وهو عامل مختزل.


[1] اختر الإجابة الصحيحة من بين الأقواس:
(1) المركب الذى يستخدم فى التنبؤات الجوية هو
[أ] كلوريد البوتاسيوم. [ب] كلوريد الكوبلت (II) اللامائى.
[ج] أكسيد الكروم. [د] خامس أكسيد الفاناديوم.
(2) الحديد الناتج من الفرن العالى هو حديد
[أ] زهر [ب] صلب [ج] إسفنجى [د] غفل
(3) سبيكة الذهب والنحاس من السبائك
[أ] البينية. [ب] البينفلزية. [ج] الاستبدالية [د] (أ) و (ب) معاً
(4) الحديد الغفل هو الحديد الناتج من
[أ] الفرن العالى. [ب] فرن مدركس. [ج] المحول الأكسجينى.[د] كل ما سبق.
(5) يتم اختزال أكاسيد الحديد فى فرن مدركس باستخدام
[أ] غاز الهيدروجين فقط. [ب] غاز أول أكسيد الكربون فقط
[ج] الغاز الطبيعى مباشرة. [د] خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين
(6) سبيكة الذهب والنحاس هى من نوع
[أ] السبائك البينية. [ب] السبائك الاستبدالية [ج] سبائك المركبات البينفلزية.
(7) تتميز العناصر الانتقالية الأولى بتعدد حالات تأكسدها لأن الإلكترونات تخرج من
[أ] المستوى الفرعى 3s ثم 3d [ب] المستوى الفرعى 4s فقط
[ج] المستوى الفرعى 3p فقط [د] المستوى الفرعى 4s ثم 3d بالتتابع.
( يطلق على مركب كربيد الحديد اسم
[أ] الهيماتيت [ب] السيدريت [ج] السيمنتيت
(9) عنصر انتقالى غير متوفر فى القشرة الأرضية ولا توجد له استخدامات هامة هو
[أ] الفانديوم [ب] السكانديوم [ج] التيتانيوم
(10) عنصر تركيبه الإلكترونى 18Ar 4s2, 3d10 يكون
[أ] مركباته ملونة [ب] مركباته بارا مغناطيسية
[ج] له حالة تأكسد واحدة وهى +2 [د] له حالة تأكسد +4
(11) عند تسخين هيدروكسيد الحديد (III) لدرجة أعلى من 200 5م ينتج
[أ] أكسيد حديد (II) [ب] أكسيد حديد مغناطيسى
[ج] أكسيد الحديد (III) [د] هيدروكسيد الحديد (II)
(12) عند تفاعل الحديد مع حمض الكبريتيك المخفف ينتج ……
[أ] كبريتات الحديد (II) وماء [ب] كبريتات الحديد (III) وماء.
[ج] كبريتات الحديد (II) وهيدروجين. [د] كبريتات حديد (III) وهيدروجين.
(13) سبيكة الصلب الذى لا يصدأ تتكون من حديد و……
[أ] كروم. [ب] فانديوم ومنجنيز.
[ج] سكانديوم وسيليكون. [د] خارصين وتيتانيوم
(14) كلما ازداد العدد الذرى للعنصر الانتقالى فى الدورة الواحدة، كلما ……
[أ] قلت طاقة تأينه [ب] ازداد نصف قطره. [ج] صعب تأكسده. [د] قلت كثافته.
(15) العنصر الذى تستخدم مركباته كعوامل حفازة فى بلمرة الإيثيلين هو ……
[أ] السكانديوم. [ب] التيتانيوم. [ج] الحديد. [د] الخارصين.
(16) عند تفاعل أكسيد الحديد المغناطيسى مع حمض الكبريتيك المركز الساخن ينتج ……
[أ] كبريتات حديد II [ب] كبريتات حديد III والماء.
[ج] كبريتات حديد II وكبريتات حديد III وهيدروجين.
[د] كبريتات حديد II وكبريتات حديد III وماء.
(17) يمكن الحصول على كلوريد حديد III بـ …… (مع ذكر السبب)
[أ] تفاعل حمض HCl المخفف مع الحديد. [ب] إمرار غاز الكلور على الحديد الساخن.
[ج] إمرار غاز الهيدروجين فى محلول كلوريد الحديد II
[د] إمرار غاز كبريتيد الهيدروجين فى محلول كلوريد الحديد II
(18) فى السلسلة الانتقالية الأولى يكون الأيون يكون الأيون أكثر استقراراً عندما يكون …
[أ] المستوى الفرعى 3d نصف ممتلئ [ب] المستوى الفرعى 3d ممتلئ.
[ج] المستوى الفرعى 3d خالى. [د] جميع ما سبق.
(19) عنصر التركيب الإلكترونى لذرته (Ar) 3d2,4s2 يكون أقصى عدد تأكسد له …
[أ] (+7) [ب] (+5) [ج] (+3) [د] (+4)
(20) يتفاعل FeO مع H2SO4 المخفف ويتكون …
[أ] FeSO4 + H2O [ب] Fe2(SO4)3
[ج] FeSO4 + H2 [د] Fe2(SO)3 + H2O
(21) يتأكسد FeO فى الهواء الساخن ويتكون …
[أ] Fe2O3 [ب] Fe2O3 + H2O [ج] Fe3O4 [د] FeCO3
(22) عند تسخين FeSO4 تسخيناً شديداً تتفكك إلى …
[أ] Fe2O3 + SO2 + SO3 [ب] Fe2O3 + SO2
[ج] Fe2O3 [د] Fe2O3 + SO3
(23) عند تسخين الحديد مع الكلور يتكون …
[أ] FeCl2 [ب] FeCl2 + H2O
[ج] FeCl3 [د] FeCl3 + H2O
[2] اكتب المصطلح العلمى لكل من:
(1) العنصر الذى تكون فيه الأوربيتالات (d) أو (f) مشغولة ولكنها غير ممتلئة بالإلكترونات سواء فى الحالة الذرية أو فى حالة من حالات تأكسده.
(2) تسخين خامات الحديد فى الهواء بشدة للتخلص من الرطوبة ورفع نسبة الحديد بها
(3) عملية يتم فيها تجميع حبيبات خام الحديد المسحوق فى أحجام أكبر تناسب عملية الاختزال.
(4) نوع من السبائك يحدث عندما تكون ذرات السبيكة لها نفس القطر والخواص الكيميائية والشكل البلورى.
(5) تجفيف خامات الحديد للتخلص من الرطوبة ورفع نسبة الحديد بها.
(6) الفرن الذى يستخدم فيه أول أكسيد الكربون (CO) فى اختزال خام الهيماتيت.
(7) الشحنة التى يشحن بها المحول الأكسجينى لإنتاج الصلب.
( خليط من ألومينات وفوسفات وسيليكات الكالسيوم.
(9) سبيكة بينفلزية عبارة عن مركب مكون من الحديد والكربون ويوجد فى الصلب الكربونى.
(10) عملية تحويل الخام الضخم للحديد لأحجام صغيرة ليسهل اختزالها.
[3] علل لما يأتى:
(1) للعناصر الانتقالية نشاط حفزى.
(2) استخدام المنجنيز فى إنتاج الصلب.
(3) يصعب أكسدة أيون المنجنيز (II) إلى أيون المنجنيز (III) علماً بأن العدد الذرى للمنجنيز 25
(4) استخدام فحم الكوك فى الفرن اللافح.
(5) تمتاز العناصر الانتقالية بتعدد حالات تأكسدها.
(6) يتفاعل الحديد مع الأحماض المعدنية المخففة ويعطى أملاح حديد (II) ولا يعطى أملاح حديد(III).
(7) يستخدم كلوريد الكوبلت (II) فى صناعة الحبر السرى.
( يفضل عنصر التيتانيوم عن الألومنيوم فى صناعة هياكل الطائرات.
(9) يكوّن فلزى النحاس والذهب سبيكة إستبدالية.
(10) تعتبر فلزات العملة عناصر انتقالية.
(11) لا يتفاعل الحديد مع حمض النيتريك المركز.
(12) يعتبر الحديد (26Fe) مادة بارامغناطيسية.
(13) تستخدم مركبات الكوبلت فى تلوين الزجاج باللون الأزرق المخضر.
(14) عند إمرار بخار الماء على حديد مسخن لدرجة الإحمرار ثم إضافة حمض الكبريتيك المركز إلى الناتج يتكون كبريتات حديد (II) وكبريتات حديد (III)
(15) الحديد فى FeCl3 بارامغناطيسى بينما الخارصين فى ZnCl2 دايامغناطيسى.
[4] عرف كل من:
1- الحديد الغفل. 2- السبائك الاستبدالية. 3- عملية التلبيد.
4- العنصر الانتقالى 5- التآصل.
[5] وضح بالعادلات:
(1) إمرار بخار الماء على الحديد المسخن لدرجة الاحمرار.
(2) كيف نحصل على أكسيد حديد (II) من أكسلات الحديد (II)
(3) كيف نحضر كلوريد الحديد (III) من الحديد
(4) تأثير حمض الكبريتيك المركز الساخن على أكسيد الحديد الأسود Fe3O4
(5) عند إمرار بخار الماء على الحديد المسخن للاحمرار ثم إضافة حمض الكبريتيك المركز للناتج مع التسخين
(6) الحصول على أكسيد حديد (III) من كبريتات حديد (II)
(7) كيف يمكن استخلاص الحديد الأسفنجى
( تفاعل غاز الكلور مع الحديد الساخن ثم إضافة محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى الناتج.
(9) كيف نحصل على كلوريد حديد (II) من برادة الحديد
(10) ماذا يحدث عند تسخين أكسيد الحديد الأسود Fe3O4 فى الهواء
(11) كيف تحصل على كل مما يأتى:-
[‌أ] أكسيد حديد (III) من السيدريت
[‌ب] خليط الاختزال المستخدم فى فرن مدركس من الغاز الطبيعى.
(12) ماذا يحدث عند تسخين أكسالات حديد (II) بمعزل عن الهواء.
(13) إمرار بخار الماء على الحديد المسخن للاحمرار ثم إضافة حمض الهيدروكلوريك المركز للناتج مع التسخين.
(14) الدور الذى يقوم به الحجر الجيرى فى التخلص من الشوائب عند استخلاص الحديد فى الفرن العالى.
(15) إمرار الهواء الساخن على الحديد المسخن لدرجة الاحمرار.
(16) اختزال أكسيد الحديد (II) بواسطة أول أكسيد الكربون.
(17) إمرار غاز الكلور عل حديد مسخن للاحمرار.
(18) تأثير حمض الكبريتيك المركز الساخن على أكسيد الحديد (III)
(19) تأثير الحرارة على أوكسالات الحديد (II) بمعزل عن الهواء.
(20) تأثير الحرارة على الحجر الجيرى.
[6] أذكر استخداماً واحداً:
1- الخبث الناتج من الفرن العالى. 2- سبيكة الفرومنجنيز.
3- عنصر التيتانيوم. 4- المحول الأكسجينى.
5- البلاتين الغروى المرسب على الأسبستوس. 6- مركبات التيتانيوم.
[7] تخير من المجوعة (ب) الاستخدام المناسب للمواد فى المجوعة (أ):
المجموعة (أ) المجموعة (ب)
(1) الكوبلت
(2) التيتانيوم.
(3) مصهور الحديد الغفل.
(4) الكروم.
(5) المنجنيز.
(6) النحاس.
(7) الفاناديوم. (‌أ) صناعة هياكل الطائرات والصواريخ.
(‌ب) تقليل فقاعات الأكسجين فى الصلب.
(‌ج) يستخدم أحد مركباته فى التنبؤات الجوية.
(‌د) صناعة الصلب.
(‌ه) صناعة الأدوات الكهربية.
(‌و) يكون سبيكة الصلب الذى لا يصدأ.
(‌ز) يستخدم فى حفظ فلوريد الهيدروجين السائل
(‌ح) أحد مركباته يستخدم فى صناعة حمض الكبريتيك
[8] ضع علامة () أمام العبارة الصحيحة وعلامة () أمام العبارة الخاطئة:
(1) العنصر الإنتقالى هو العنصر الذى تكون فيه أوربيتالات f , d مشغولة بالإلكترونات.
(2) يستخدم الكوبلت المشع فى التنبؤات الجوية.
(3) يستخدم الفاناديوم فى ملفات التسخين.
(4) تزداد كثافة العناصر الإنتقالية بزيادة العدد الذرى.
(5) أيون النحاس (II) دايامغناطيسى بينما أيون خارصين (II) بارامغناطيسى.
(6) عند تسخين أكسالات الحديد (II) بمعزل عن الهواء يتكون أكسيد حديد (III).
(7) يكون الحديد من النيكل سبيكة بينفلزية.
( تعتبر عناصر العملة عناصر انتقالية.
(9) الثبات النسبى فى أحجام ذرات الفلزات الانتقالية يؤدى إلى تكوين سبائك استبدالية فيما بينها.
(10) العزم المغناطيسى لأيون الحديد (II) أكبر من العزم المغناطيسى لأيون المنجنيز (II)
[9] أكمل العبارات الآتية:
(1) يستخدم التيتانيوم فى صناعة ……… و………
(2) عند تفاعل الحديد مع غاز الكلور الجاف يتكون ……… ولا يتكون ……….
(3) أيون العنصر الأنتقالى يكون أكثر استقراراً إذا كان المستوى الفرعى d له ……… أو ……… أو ……….
(4) يستخدم ……… فى رصف الطرق وصناعة الأسمنت والطوب.
(5) يستخدم ……… فى التعرف على كمية الرطوبة فى الهواء الجوى واحتمال سقوط أمطار.
(6) يقاوم الكروم فعل العوامل الجوية بسبب تكوين ……….
(7) إدخال ذرات فلز أكبر أو أصغر من ذرات فلز معين فى شبكته البلورية يكون سبائك ……… وسوف تؤثر الذرات المضافة على الخاص الفيزيائية للفلز مثل ………، ………، ………
( يشذ عن التركيب الإلكترونى المتدرج لعناصر السلسلة الإنتقالية الأولى عنصران هما ………، ………
[10] تخير من العمودين (ب) ، (ج) ما يناسب العمود (أ):
(أ) (ب) (ج)
(1) الحديد الأسفنجى.
(2) المنجنيز.
(3) الكوبلت.
(4) أكسيد الحيد الأسود
(5) الهيماتيت.
(6) النحاس الأصفر.
(7) السيمنتيت (‌أ) يعرف باسم الماجينتيت.
(‌ب) من السبائك.
(‌ج) نحصل عليه من فرن مدركس.
(‌د) من السبائك البينفلزية.
(‌ه) يستخدم فى صناعة الصلب.
(‌و) يستخدم فى تكوين السبائك.
(‌ز) نسبة الحديد فيه من 50 – 60%
(‌ح) من السبائك البينية. I- التى تحضر بالترسيب الكهربى.
II- ولها الصيغة Fe3C
III- وله اثنى عشر نظيراً مشعاً.
IV- وله الصيغة الكيميائية Fe3O4
V- ومكونة من الحديد والنيكل.
VI- ولونه أحمر داكن سهل الإختزال.
VII- حيث يتفاعل مع الأكسجين ويمنع تكون فقاعات غازية.
VIII- بإختزال الخام بـ CO + H2
مع التمنيات بالنجاح
Mr. H. S.