تبلیغات
... دنیای من - شیمی























... دنیای من

"تنها معشوقه ام "خدا

مدل های اتمی


الکترونها در کره ای از بارهای مثبت پراکنده اند

در مدل بور تعداد الكترونهای هر مدار ثابت از مداری به مدار دیگر تغییر می كند.


عدد اتمی (Z)
به تعداد پروتونهای هر اتم(به تعداد بارهای مثبت اتم)عدد اتمی می گویند برای مثال اتم سدیم 11 پروتون دارد,پس عدد اتمی سدیم11 است.عدد اتمی را گوشه پایین سمت چپ نماد شیمیایی می نویسند11Na
عناصر بر اساس افزایش عدد اتمی در جدول تناوبی مرتب شده اند بنابراین عدد اتمی مكان هر عنصر را در جدول تعیین می كند.


عدد جرمی (A)

به مجموع تعداد پروتونها و نوترونهای یك اتم عدد جرمی گفته می شود.
تمام اتمهای یك عنصر پروتونهای یكسان دارند اما تعداد نوترونهای آنها می تواند متفاوت باشد.

عدد جرمی در گوشه بالا و سمت چپ نماد شیمیایی نوشته می شود مثلا اتم كربن در هسته خود 6 پروتون و 6 نوترون دارد پس عدد جرمی آن 12 است. 12C


جدول تناوبی عناصر:
لیستی از كلیه عناصری است كه تا كنون شناخته شده است این عناصر به ترتیب عدد اتمی در جدول مرتب شده اند در این جدول كه بوسیله مندلیف دانشمند روسی تنظیم شده است در هر خانه جدول نشانه شیمیایی، عدد اتمی و عدد جرمی عنصر نوشته شده است در این جدول به هر ردیف افقی تناوب یا دوره می گویند.
تمامی عناصر یك دوره یا تناوب لایه های الكترونی برابر دارند در هر ردیف از چپ به راست خاصیت فلزی عناصر كاهش و خواص غیر فلزی افزایش می یابد.
ستونهای عمودی جدول تناوبی گروه نام دارد تمامی عناصر یك گروه در لایه آخر تعداد الكترونهای یكسان و خواص شیمیایی مشابهی دارند.در هر گروه از بالا به پایین خواص فلزی افزایش می یابد.


ایزوتوپ

ایزوتوپ ها اتمهای یك عنصر هستند كه در تعداد نوترون و در نتیجه عدد جرمی با هم تفاوت دارند اما عدد اتمی آنها یكسان است.
مثلا هیدروژن دارای سه ایزوپ است.

ایزوتوپ های یك عنصر خواص فیزیكی (جرم و چگالی) متفاوت اما خواص شیمیایی یكسان دارند (چون الكترونهای آنها برابر است)
بیشتر عناصر، یك ایزوتوپ معمول و چند ایزوتوپ كمیاب دارند به ایزوتوپ های كمیاب تر ناخالصی های ایزوتوپی می گویند.
مثلا ایزوتوپ معمول ئیدروژن است كه 9/99 درصد كل ئیدروژنهای موجود در طبیعت را شامل می شود. كمتر از 1/0 درصد را و مقدار ناچیزی را شامل می شود.

توجه داشته باشید كه تعداد نوترونهای در هر اتم از رابطه زیر محاسبه می شود.

اتم ها و تركیب های شیمیایی


تنوع در تركیب های شیمیایی:
فرمول شیمیایی

از كنارهم قرار گرفتن نمادهای شیمیایی فرمول شیمیایی حاصل می شود.
مثلا H2 فرمول شیمیایی ئیدروژن، O2 فرمول شیمیایی اكسیژن، H2O فرمول شیمیایی آب، CH4 فرمول شیمیایی گاز شهری (گاز متان) و C12H22O11 فرمول شیمیایی شكر است.

مثلا H2SO4 فرمول شیمیایی سولفوریك اسید است. این فرمول نشان می دهد كه این ماده از سه عنصر ئیدروژن، گوگرد و اكسیژن تشكیل شده است و در هر مولكول آن دو اتم ئیدروژن،یك اتم گوگرد و چهار اتم اكسیژن وجود دارد.

پیوند میان اتم ها:
شاید از خود پرسیده باشید كه چرا دستتان در آب فرو می رود اما در یخ فرو نمی رود؟ چرا بنزین فراٌر است اما قیر چنین نیست؟ چرا از تركیب سدیم و كلر جسم سخت نمك طعام اما از تركیب اكسیژن و ئیدروژن آب حاصل می شود؟
پاسخ اینگونه سوالات را در پیوند بین اتمها جستجو كنید.

الف) پیوند كوالانس

هر اتم تعداد معینی الكترون دارد كه این الكترونها طبق نظریه بور در مدارهای متحدالمركزی بدور هسته می چرخند. در مدار اول دو الكترون,در مدار دوم 8, الكترون و در مدارهای بعدی ..... قرار می گیرد حال اگر در مدار آخر كمتر از حد معمول الكترون وجود داشته باشد آن اتم میل تركیب شدن با اتم های دیگر را دارد تا الكترونهای لایه آخر خود را تكمیل كند.

پیوند كووالانس:
جاذبه ای است كه اتمهای یك مولكول را كنار هم نگه می دارد.
در این نوع پیوند دو نافلز هر كدام با به اشتراك گذاشتن الكترون لایه آخر خود را كامل می كنند. الكترونهای اشتراكی به هر دو اتم تعلق دارد.
مثلا مولكول ئیدروژن 2 اتمی است. هر اتم ئیدروژن با به اشتراك گذاشتن تنها الكترون خود الكترونهای لایه خود را كامل می كند

 

پیوند بین مولكولهای نیتروژن، اكسیژن، گاز متان ، الكل، كربن دی اكسید و ...... از نوع كووالانس است.

ب) پیوند یونی:

در واكنش های شیمیایی فلزات تمایل به از دست دادن الكترون دارند در این صورت به یون مثبت یا كانیون تبدیل می شوند غیر فلزات هم مایل به گرفتن الكترون و تبدیل شدن به یون منفی یا آنیون هستند.
توجه داشته باشید كه یون به اتمهای باردار گفته می شود. در یونها تعداد الكترونها و پروتونها برابر نیست. به مثالهای زیر توجه كنید:


تمرین: در شكل مقابل مدل بور برای دو اتم نشان داده شده است.


الف) عدد جرمی و عدد اتمی هر یك را مشخص كنید.
ب) كدام ذره یك یون است؟ منفی یا مثبت؟ چرا؟
ج) كدام ذره سنگین تر است؟ چرا؟
بنابر آنچه گفته شد هنگامی که یك اتم فلز و یك اتم نافلز مثل سدیم و كلر كنارهم قرار می گیرند یك الكترون از سدیم به كلر منتقل می شود در نتیجه هر دو اتم به یون با بار مخالف تبدیل می شوند. جاذبه بین بارهای مخالف سبب كنار هم ماندن این دو یون می شود.
به جاذبه ای كه یونها را كنار هم نگه می دارد پیوند یونی می گویند.

 

در جدول زیر تركیبات یونی و كووالانسی با هم مقایسه شده اند.

تركیبات یونی

تركیبات مولكولی

با انتقال الكترون تشكیل می شوند

با به اشتراك گذاشتن الكترون تشكیل می شوند

نقطه ذوب و جوش بالا دارند

نقطه ذوب و جوش كمتری دارد

اكثرا در آب حل می شوند

اكثرا درآب حل نمی شوند

در حالت محلول یا مذاب رسانا هستند

هادی الكتریسیته نیستند

نیروی بین ذرات تشكیل دهنده آن قوی تر است

جاذبه بین اتمهای مولكول قوی اما جاذبه بین مولكول ها ضعیف است.

اسیدها، بازها و مواد خنثی

اسیدها

اسید از كلمه اسیدوس به معنای ترش گرفته شده است. برخی اسیدها مانند آبلیمو، سركه اسید فرمیك از موجودات زنده و بسیاری از آنها مانند جوهر نمك، سولفوزیك اسید و نیتریك اسید و ....... بطریقه مصنوعی ساخته می شوند در جدول زیر برخی از اسیدهای معروف و كاربرد آنها را می بینید.


راه شناسایی اسیدها:

اسیدها رنگ كاغذ تورنسل را قرمز می كنند محدود PH اسیدها بین 0 تا 7 می باشد بسته به قدرت اسید رنگ كاغذ PH در اسیدها از نارنجی تا قرمز قهوه ای متغییر است هر چه PH كمتر باشد اسید قویتر است.

نام اسید نام شیمیای فرمول شیمیای برخی كاربردها
جوهر نمك هیدروكلریك اسید HCL جرم گیری سطوح- در معده
جوهر گوگرد سولفوریك اسید H2so4 باتری اتومبیل - صنایع مس
جوهر شوره نیتریك اسید HNO3 مهمات سازی و تولید مواد منفجره


كاغذ تورنس بسازید:
مقداری از كلم بنفش را در آب میوه گیری یا هاون خرد كنید و عصاره آن را درون بشقابی بریزید آنگاه تكه های باریک كاغذ را برای لحظاتی درون عصاره كلم قرار داده سپس باریكه ها كاغذ خشك را كنید و با آنها اسید یا باز بودن جوش شیرین – شامپو - آبلیمو – آب پرتقال – دوغ و ..... را بیازمائید.


باز یا قلیا:
بازها معمولا مزه تلخ دارند و با اسیدها واكنش نشان داده، اثر آنها را از بین می برند(خنثی می كنند) و دراثر تماس با پوست آن را لیز و صابونی می كنند.
گرد كیك پزی – جوش شیرین، ماده لوله بازكنی، اغلب شوینده ها و حتی آب درون پوست پرتقال باز هستند. در جدول زیر بازهای معروف و برخی كاربردهای آنها را ببینید.
جدول

شناسایی بازها:
بازها تورنس را آبی، و فنل فتالئین را ارغوانی و محدوده PH آنها بین 7 تا 14 است. هر چه PH بازی به 14 نزدیك تر باشد آن باز قویتر است.


مواد خنثی موادی هستند كه نه خاصیت اسیدی و نه خاصیت بازی دارد.
آب مقطر، نمك طعام ، نفت و ...... خنثی هستند.
مواد خنثی رنگ تورنسل و كاغذ PH را تغییر نمی دهند . PH آنها حدود 7 است.
توجه داشته باشید كه هرگاه اسید و بازی بر هم اثر كنند نمك و آب بوجود می آید به این واكنش، واكنش خنثی شدن اسید و باز می گویند.


بازی با اسید و باز:
كمی محلول بی رنگ فنل فقاشین درون یك لیوان یا لوله آزمایش بریزید و دوباره آن را خالی كیند. اكنون مقدار كمی آب آهك یا محلول جوش شیرین درون لوله بریزید و آرام آرام بر روی آن جوهر نمك اضافه کنید علت آنچه را مشاهده می كنید تفسیر كنید.
جذاب و دیدنی:
مقدار كمی (2 قاشق غذاخوری) پودر آلومینیم را درون یك ارلن یا بطری شیر بریزید. بر روی آن حدود 15 سی سی جوهرنمك اضافه كنید. بلافاصله بادكنكی به دهانه آن ببندید پس از لحظاتی دهانه بادكنك را با نخ ببندید و آن را رها كنید آنچه را مشاهده می كنید تفسیر كنید.

علوم دوم - بخش اول

مواد در حال تغییر
مواد پیرامون ما پیوسته در حال تغییرند . انجماد آب ، زنگ زدن آهن شكستن شیشه، ذوب یخ ، تغییر رنگ پارچه ها ، ترش شدن شیر، هضم غذا و ... از جمله تغییرات مواد هستند.


برخی از این تغییرات سودمند و برخی زیان آورند و ما پیوسته در پی آن هستیم كه تغییرات مطلوب را پدید آوریم و از بروز تغییرات نامطلوب جلوگیری كنیم.



الف) تغییر فیزیكی: در این نوع تغییر شكل ، اندازه و حالت ماده تغییر می كند. اما خواص و ماهیت ماده تغییر نمی كند.
تبخیر، تصعید ، میعان و سایر تغییر حالت ها و نیز خرد شدن ، سائیدن و ... از جمله تغییرات فیزیكی هستند.
ب) تغییر شیمیایی: به تغییری گفته می شود كه در نتیجه آن خواص و ماهیت ماده تغییر می كند و ماده یا موادی با خواص جدید حاصل می شود.
هنگامی كه آب به كمك جریان الكتریسیته تجزیه می شود گازهای ئیدروژن و اكسیژن پدید می آیند این دو ماده هیچ شباهتی با آب ندارند.
سوختن چوب ، زنگ زدن آهن، تغییر رنگ پارچه ، زرد شدن برگ درختان ، هضم غذا، تبدیل شدن شیر به ماست و پنیر از جمله تغییرات شیمیایی هستند.

فعالیت: اگر چند قطره نیتریك اسید غلیظ بر روی فلز مس بریزیم گاز خرمایی رنگ نیتروژن دی اكسید كه بوی تند و آزار دهنده ای دارد تشكیل می شود.



اگر لوله محتوی گاز نیتروژن دی اكسید را در آب جوش قرار دهیم رنگ قهوه ای پر رنگ ظاهر می شود(شكل1)
اگر لوله را سرد كنیم مولكول های سه اتمی نیتروژن دی اكسید به مولكول های 6 اتمی دی نیتروژن تترااكسید كه بی رنگ است تبدیل می شود.(شكل 3)
اگر هر دو لوله را در آب ولرم قرار دهیم تعدادی از مولكول ها No2 و تعدادی N2o4 خواهند بود كه در این صورت رنگ خرمایی كم رنگ مشاهده خواهد شد.
این تغییرات از نوع شیمیایی و برگشت پذیر هستند.

خواص ماده:
هر ماده دارای خواصی است كه با آنها شناخته می شود مثلا بی رنگ بودن خاصه آب ، شور بودن خاصه نمك، اشتعال پذیر بودن خاصه كاغذ و تمایل به زنگ زدن خاصه آهن است.



الف) خواص فیزیكی:

به آن دسته از خواص گفته می شود كه مشاهده و اندازه گیری آنها به تولید ماده جدید منجر نمی شود.

خواص فیزیكی رنگ بو چگالی نقطه ذوب نقطه جوش رسانایی (الكتریكی)
آب بی رنگ بی بو 1 صفر درجه 100 درجه ناچیز


ب) خواص شیمیایی :

به مجموعه خواصی گفته می شود كه تمایل یا عدم تمایل یك ماده به شركت در واكنش های شیمیایی را بیان می كند. مثلا اشتعال پذیری خاصه بنزین و عدم اشتعال پذیری خاصه آب است.


نشانه تغییر شیمیایی
هر تغییر شیمیایی با نشانه ای همراه است است. این نشانه حاكی از تشكیل یك ماده جدید می باشد البته باید توجه داشت كه برخی از این نشانه ها در تغییر فیزیكی هم دیده می شوند.

برخی از نشانه های تغییر شیمیایی عبارتند از :

الف) ظهور یك رنگ جدید مانند:
رنگ قهوه ای ‹------------- قرار گرفتن میخ آهنی در محلول مس سولفات

رنگ آبی مایل به سیاه ‹------------- افزودن محلول ید به سیب زمینی

شیری رنگ ‹--------------- دمیدن در آب آهك


ب) تشكیل یك ماده جامد مانند:
ماده جامد پنیر مانند ‹------------- افزودن سركه به شیر
ج) تشكیل حبابهایی از گاز
حباب های گاز كربن دی اكسید ‹------------ ریختن جوهر نمك بر روی پوسته تخم مرغ
حباب های گاز كربن دی اكسید ‹------------ افزودن سركه به جوش شیرین

د: تولید گرما :

مانند حل شدن كلسیم كلرید در آب
همانطور كه گفته شد برخی نشانه ها در هر دو نوع تغییر مشاهده می شوند.
مثلا هنگامی كه در نوشابه گاز دار را باز می كنید و یا هنگامی كه آب را حرارت می دهید هم حباب های گاز ظاهر می شوند اما در اینجا تغییر شیمیایی روی نداده است.

اجزاء یك تغییر شیمیایی


هنگامی كه آهن در هوای مرطوب قرار می گیرد آهن با اكسیژن هوا تركیب می شود و لایه قهوه ای یا نارنجی رنگ بر روی آن تشكیل می شود كه زنگ آهن یا اكسید آهن نام دارد.



اگر فراورده واكنش فوق یعنی آهن اكسید با گاز ئیدروژن تركیب شود دو ماده جدید یعنی آهن و آب پدید می آیند.

توجه: همیشه واكنش دهنده در سمت چپ واكنش و فراورده در طرف راست واكنش قرار دارد.


سوختن: نوعی تغییر شیمیایی است كه طی آن یك ماده اشتعال پذیر كه ممكن است یك ماده آلی مانند گاز شهری (متان) و یا یك نافلز مانند گوگرد و یا یك فلز مانند منیزیم باشد به سرعت با اكسیژن تركیب می شود كه نتیجه آن تولید انرژی (گرما و نور) همراه با تركیبات اكسیژن دار است.


انرژی + بخار آب + كربن دی اكسید ‹----------------------- اكسیژن + گاز متان
انرژی + گوگرد دی اكسید ‹----------------------- اكسیژن + گوگرد
انرژی + منیزیم اكسید ‹----------------------- اكسیژن + منیزیم

سوختن:
تند(احتراق):

با نور و گرمای شدید همراه است مانند سوختن منیزیم و یا احتراق مواد منفجره


كند(اكسایش):

نور و گرمای محسوس ندارد. مانند اكسید شدن غذا در سلول های بدن- زنگ زدن آهن

بد نیست بدانید كه گاهی بر اثر كمبود اكسیژن سوختن بصورت ناقص انجام می شود در این صورت علاوه بر كربن دی اكسید و بخار آب مقداری گاز سمی كربن مونوكسید (Co) هم تشكیل می شود.
اگر مقدار اكسیژن باز هم كمتر شود مقداری دوده هم تشكیل می شود . دوده شكلی از كربن است كه بصورت گرد نرمی از سوختن ناقص مواد سوختنی حاصل می شود. از این فراورده فرعی سوختن، جهت تولید رنگ ، جوهر خودكار ، بارور كردن ابرها و نیز در صنعت لاستیك سازی استفاده می شود.

الاكلنگ آتشین بسازید.
دو سر یك شمع استوانه ای را صاف كرده، سوزن خیاطی بلندی را كاملا از وسط شمع عبور دهید .
اكنون دو سر سوزن را روی دو پایه مثلا دو لیوان وارونه قرار دهید بطوری كه شمع بین دو لیوان قرار گیرد حالا دو طرف شمع را روشن كرده به حركت شمع توجه كنید . علت حركت شمع را تفسیر كنید.


توجه داشته باشید كه برای وقوع تغییر شیمیایی احتراق همواره سه شرط لازم است این سه شرط را در نمودار مقابل كه به مثلث آتش معروف است می بینید.


بدیهی است فقدان هر یك از شرایط از وقوع این تغییر شیمیایی جلوگیری می كند بنابراین هنگام ایجاد حریق به روش های مختلف:

یكی از این شرایط را حذف می كنند این روشها عبارتنداز :

الف) دور كردن مواد سوختنی از اطراف آتش (حذف سوخت) مثل بستن شیر گاز


ب) دور كردن (حذف اكسیژن) مثل ریختن ماسه و یا انداختن پتو بر روی آتش


ج) سرد كردن (حذف گرما) مثل پاشیدن آب بر روی آتش


انرژی و تغییرات


تغییرات گرماده : تغییراتی هستند كه با از دست دادن انرژی بصورت گرما همراهند در این گونه تغییرات انرژی واكنش دهنده ها بیشتر از انرژی فراورده هاست.



تغییرات گرماگیر: تغییراتی هستند كه با گرفتن انرژی (گرما) همراهند در این تغییرات انرژی واكنش دهنده ها كمتر از فراورده هاست.

سرعت واكنش های شیمیایی : واكنش های شیمیایی با سرعت های متفاوتی انجام می شوند.
سرعت واكنش شیمیایی یعنی سرعت تولید فراورده ها و یا سرعت مصرف واكنش دهنده ها به بیان دیگر سرعت واكنش شیمیایی یعنی «تولید فراورده یا مصرف واكنش دهنده در واحد زمان»


توجه داشته باشید كه هر چه انرژی فعال سازی (حداقل انرژی لازم برای شروع واكنش) كمتر باشد سرعت واكنش بیشتر است.


الف) دما :

آب از هیدروژن و اكسیژن تشكیل شده است . این دو گاز در دمای معمولی هرگز با هم تركیب نمی شوند اما اگر مخلوط این دو گاز را تا حدود 700 درجه سانتیگراد حرارت دهیم بسرعت با هم تركیب می شوند و آب پدید می آید.

ب) غلظت :

با افزایش غلظت برخورد مؤثر بین مولكول های واكنش دهنده بیشتر و واكنش سریعتر می شود نمودار مقابل رابطه غلظت با سرعت را نشان می دهد.


ج) كاتالیزگر:

موادی هستند كه سرعت واكنش های شیمیایی را افزایش می دهند اما خود دچار تغییر شیمیایی نمی شوند و در پایان واكنش دست نخورده باقی می مانند مثلا هیدروژن پراكسید (آب اكسیژنه) در گرما و نور به آب و گاز اكسیژن تجزیه می شود افزودن زنگ آهن سرعت تجزیه شدن را افزایش می دهد. اگر مقداری گرد دی اكسید منگنز به آب اكسیژنه اضافه كنیم سرعت واكنش بحدی افزایش می یابد كه شروع به جوشیدن می كند و گرمای قابل ملاحظه ای ازاد می شود.(واكنش گرماده)
نمودار الف تجزیه این ماده بدون حضور كاتالیزگر و نمودار ب تجزیه این ماده با حضور كاتالیزگر را نشان می دهد.


د) سطح تماس:

با افزایش سطح تماس سرعت واكنش زیاد تر می شود به همین علت است كه خاك اره سریعتر از تنه درخت می سوزد و یا خوب جویدن غذا هضم آن را آسانتر می كند.

فعالیت:
مقداری پر منگنات پتاسیم را روی تكه ای كاشی یا سنگ بریزید . چند قطره گلیسرین روی آن بچكانید و چند لحظه صبر كنید.
بار دیگر همین آزمایش را انجام دهید اما این بار قبل از چكاندن گلیسرین ، پرمنگنات را در هاون كاملا نرم كنید.


تفاوت نتیجه این مرحله با مرحله قبل را تفسیر كنید.

تذكر: این آزمایش را با احتیاط و زیر نظر بزرگتر ها انجام دهید.

قانون پایستگی جرم:
لاوازیه در سال 1782 به این نتیجه رسید كه وقتی ماده ای به ماده دیگر تبدیل می شود وزن كلی آن تغییر نمی كند . به عبارت دیگر در یك تغییر شیمیایی همواره مجموع جرم واكنش دهنده ها برابر مجموع جرم فراورده هاست یعنی جرم ثابت باقی می ماند.

مثلا از سوختن چوب در هوا، موادی مانند كربن، دود، خاكستر، بخار آب و ... پدید می آید جرم كربن، دود ، خاكستر ، بخار آب و هوای مصرف شده برابر جرم چوب اولیه خواهد بود.
و یا اگر 4 گرم آهن و 7 گرم گوگرد را با هم حرارت دهیم حتما 11 گرم آهن سولفید حاصل می شود.

قالب جدید وبلاگ پیچك دات نت