فلزها یک‌جور واکنش نمی‌دهند
گردن‌بندِ طلایی که از گورِ پادشاهی در سه هزار سال پیش بیرون آمده، هنوز مثلِ روزِ اول برق می‌زند. اما میخِ آهنی‌ای که یک زمستان در حیاط بماند، قهوه‌ای و پوک می‌شود. سکه‌های مسیِ قدیمی هم کدر و تیره‌اند. چرا هوای یکسان با این فلزها رفتارِ یکسانی ندارد؟
واکنش با اکسیژن
اکسیژنِ هوا با بسیاری از فلزها واکنش می‌دهد و اکسیدِ آن فلز را می‌سازد. اما سرعتِ این واکنش از فلزی به فلزِ دیگر بسیار فرق می‌کند:
- منیزیم: اگر نوارِ نازکی از آن را در شعله بگیریم، با نوری سفید و خیره‌کننده می‌سوزد و به گردی سفید تبدیل می‌شود.
- آهن: در هوای نمناک، آرام‌آرام با اکسیژن و آب ترکیب می‌شود و زنگ می‌زند.
- مس: کُندتر از آهن با اکسیژن ترکیب می‌شود و لایه‌ای تیره روی آن می‌نشیند.
- طلا: با اکسیژن ترکیب نمی‌شود و همیشه براق می‌ماند.
به این تفاوت واکنش‌پذیری می‌گوییم. هرچه فلزی آسان‌تر و تندتر واکنش دهد، واکنش‌پذیرتر است. اگر فلزها را به ترتیبِ واکنش‌پذیری بچینیم، سری واکنش‌پذیری به دست می‌آید. در میانِ این چهار فلز، ترتیب چنین است:
منیزیم، آهن، مس، طلا (از واکنش‌پذیرترین به کم‌واکنش‌ترین)
هشدار
سوختنِ منیزیم آن‌قدر نورِ شدیدی دارد که به چشم آسیب می‌زند. این آزمایش فقط در آزمایشگاه، با عینکِ ایمنی و زیرِ نظرِ معلم انجام می‌شود.
مسابقه‌ی فلزها در محلول
راهِ دیگری هم برای مقایسه‌ی واکنش‌پذیری هست. کات‌کبود (مس سولفات) در آب حل می‌شود و محلولی آبیِ روشن می‌سازد. رنگِ آبی از یون‌های مس است. اگر یک میخِ آهنیِ تمیز را در این محلول بگذاریم، پس از چند دقیقه رویش لایه‌ای قهوه‌ای-سرخ می‌نشیند و اگر صبر کنیم، رنگِ آبیِ محلول کم‌کم کم‌رنگ می‌شود.
چه رخ داده است؟ آهن از مس واکنش‌پذیرتر است، پس جای مس را در ترکیب می‌گیرد: آهن به محلول می‌رود و مس به شکلِ فلز روی میخ می‌نشیند. به بیانِ کلی:
فلزِ واکنش‌پذیرتر، فلزِ کم‌تر واکنش‌پذیر را از محلولِ ترکیبش بیرون می‌راند.
اگر به جای آهن، نوارِ منیزیم بگذاریم، این تغییر خیلی تندتر رخ می‌دهد. اما یک انگشترِ طلا در همین محلول هیچ تغییری نمی‌کند، چون طلا از مس کم‌تر واکنش‌پذیر است.
این دانسته به کار هم می‌آید. لوله‌ها و بدنه‌ی کشتی‌های آهنی را گاهی به تکه‌ای از فلزِ واکنش‌پذیرتر، مثلِ منیزیم یا روی، وصل می‌کنند. آن فلز به جای آهن خورده می‌شود و آهن سالم می‌ماند.
در خانه امتحان کنید
با کمک یک بزرگ‌تر:
- دو میخِ آهنی بردارید. یکی را در یک لیوان آب و دیگری را در یک لیوانِ خشک بگذارید.
- یک قاشقِ استیل (فولادِ زنگ‌نزن) را هم در لیوانِ آب بگذارید.
- پس از یک هفته آن‌ها را مقایسه کنید. کدام زودتر تغییر کرد؟
واژه‌های این درس
- واکنش‌پذیری - این‌که یک ماده چقدر آسان و تند واکنش می‌دهد.
- سری واکنش‌پذیری - فهرستِ فلزها به ترتیبِ واکنش‌پذیری، از بیشتر به کم‌تر.
- اکسید - ترکیبِ یک عنصر با اکسیژن، مثلِ مس اکسید.
ایده‌ی اصلی
فلزها با شدتِ یکسانی واکنش نمی‌دهند. منیزیم از آهن، آهن از مس و مس از طلا واکنش‌پذیرتر است، و فلزِ واکنش‌پذیرتر، فلزِ کم‌تر واکنش‌پذیر را از محلولِ ترکیبش بیرون می‌راند.