روکش مسی

اهداف

مشاهده ی چند واکنش شیمیایی و تغییرات حاصل از آن ها

وسایل لازم

1. 20 تکه کدر و کثیف مسی
2. یک چهارم فنجان سرکه سفید
3. 1 قاشق چای‏خوری نمک
4. یک کاسه شفاف گود غیر فلزی
5. دو میخ تمیز استیل
6. یک پیچ تمیز استیل
7. دستمال کاغذی

طرح درس

از دانش آموزان بخواهید مراحل زیر را انجام دهند:

1. 1- نمک و سرکه را داخل کاسه بریزید و تا زمانی که نمک حل شود مخلوط را هم بزنید.
2. 2- یک تکه مس را تا نیمه داخل محلول قرار دهید. حدود 10 ثانیه آن را نگه دارید و سپس بیرون آورید. چه می بینید؟
3. 3- تمام تکه ها را در محلول بریزید. می بینید که در نخستین ثانیه ها تکه ها تغییر رنگ می دهند و پس از آن دیگر تغییری مشاهده نمی کنید.
4. 4- پس از 5 دقیقه نیمی از تکه ها را از محلول درآورده و روی دستمال کاغذی بگذارید تا خشک شوند.
5. 5- بقیه تکه ها را هم بیرون بیاورید و آن‏ها را به خوبی زیر فشار آب شستشو دهید. سپس آن‏ها را روی دستمال کاغذی بگذارید تا خشک شوند. روی دستمال کاغذی دوم بنویسید " شسته شده "

6. 

7. 6- یک میخ و یک پیچ را درون محلول بیندازید. میخ دیگری را به دیواره کاسه تکیه دهید به طوری که تنها قسمتی از میخ بیرون محلول قرار گیرد.

8. 

9. 7- پس از 10 دقیقه به میخ ها نگاه کنید. آیا رنگشان نسبت به قبل تغییر کرده است؟ آیا میخ دومی که به ظرف تکیه داده شده بود رنگ متفاوتی دارد؟ اگر جوابتان منفی بود میخ ها را داخل محلول گذاشته، به مدت یک ساعت آزمایش را تکرار کرده و نتایج را کنترل کنید.
10. 8- برای پیچ چه اتفاقی می افتد؟ ممکن است حباب هایی را در اطراف شیارهای پیچ مشاهده کنید. آیا رنگ پیچ تغییر می کند؟ برای مدتی پیچ را در محلول قرار داده و ببینید چه اتفاقی می افتد؟
11. 9- بعد از یک ساعت به تکه های روی دستمال کاغذی نگاه کنید. تکه هایی که با آب شستشو داده بودید چه تغییری کردند؟ بقیه تکه ها چطور؟ دستمال کاغذی زیر سکه های شسته شده چه رنگی دارد؟

موارد زیر را به بحث بگذارید:

چه اتفاقی می افتد؟

چرا تکه های مس قبل از گذاشتن در محلول سرکه کثیف و کدر بودند؟

اشیاء پیرامون شما از ذرات بسیار ریزی به نام اتم ها تشکیل شده اند. بعضی از آن ها تنها از یک نوع اتم ساخته شده اند. برای مثال مس از اتم های مس تشکیل شده است. اما گاهی چند نوع اتم مختلف با هم ترکیب شده و مولکول ها را به وجود می آورند. تکه ها به این دلیل کثیف و کدر به نظر می رسند که با لایه ای از اکسید مس پوشیده شده اند.

چرا سرکه و نمک تکه ها را تمیز می کنند؟

اکسید مس در مخلوطی از یک اسید ضعیف و نمک حل می شود و سرکه نیز اسید است. شما حتی می توانید تکه هایتان را با نمک و آبلیمو یا آب پرتقال تمیز کنید. چون آبلیمو و آب پرتقال هم اسید هستند.

چرا تکه هایی که با آب شستشو داده نشدند به رنگ سبز – آبی در آمدند؟

وقتی سرکه و نمک لایه ای اکسید مس تکه را حل می کنند، اتم های مس به راحتی می توانند با اکسیژن هوا و کلر نمک ترکیب شده و ترکیبی سبز – آبی به نام " مالاکیت " به وجود می آورند.

چگونه میخ و پیچ به مس آغشته شدند؟ ( مس اندود شدند؟ )

برای آن که بدانید چگونه میخ و پیچ به مس آغشته شدند لازم است اندکی بیشتر در مورد اتم ها بیاموزید. اتم ها نیز به نوبه خود از ذرات ریزتری به نام پروتون ها، نوترون ها و الکترون ها ساخته شده اند. الکترون‏ها و پروتون‏ها هر دو ذرات باردار الکتریکی هستند. بار الکترون‏ها منفی و بار پروتون‏ها مثبت است. بارهای منفی بارهای مثبت را می ربایند، بنابراین الکترون‏ها پروتون‏ها را می ربایند.

وقتی شما تکه های کدر و کثیف را در مخلوط سرکه و نمک می گذارید، اکسید مس و برخی از اتم های مس در آب حل می شوند. بدین معنا که بعضی از اتم های مس از تکه جدا شده و در مایع اطراف تکه شناور می شوند. اما وقتی این اتم های مس از تکه جدا می شوند تکه تعدادی از الکترون‏هایش را از دست می دهد. به این ترتیب علاوه بر کل اتم های مس، یون‏های مس هم که دو الکترون از دست داده اند موجودند این یون‏ها بار مثبت دارند. اکنون به این مخلوط دو میخ و پیچ استیل را اضافه کنید.

استیل فلزی است که از ترکیب آهن و فلزات دیگر و نیز کربن ساخته شده است. وقتی میخ استیل را در مخلوط می گذارید بعضی از اتم های آهن حل می شوند. مانند اتم های مس، هر یک از اتم های آهن که از میخ جدا می شوند دو الکترون از دست می دهند. به این شکل شما یون های آهن با بار مثبت خواهید داشت که در مخلوط سرکه و یون‏های مثبت مس شناورند. میخ استیل در ابتدا از نظر بار الکتریکی خنثی بوده است اما وقتی یون های آهن الکترون‏هایشان را از دست می دهند میخ بار منفی پیدا می کند. آن‏چه در ابتدای این بخش گفته ایم را یادآور می شویم: بارهای منفی میخ، بارهای مثبت داخل مایع را می ربایند، یون های آهن و مس هر دو بار مثبت دارند. یون های مس بیشتر از یون‏های آهن به میخ که بار منفی دارد می چسبند و به این صورت پوششی از مس روی استیل ایجاد می شود.

چرا در اطراف پیچ استیل حباب دیده می شوند؟

هر مولکول آب متشکل است از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن. در هر اسید (مثل سرکه و آبلیمو) یونهای هیدروژن (اتم های هیدروژنی که یک الکترون از دست داده اند) بسیاری شناورند. در واکنش های شیمیایی سطح میخ بعضی از این یون های هیدروژن ترکیب شده و گاز هیدروژن را تشکیل می دهند. حباب هایی که از اطراف پیچ استیل دیده می شوند گازهای هیدروژن هستند.

مترجم: بدری سید جلالی