Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
كيميا صنف دهم<br />
كيميا<br />
صنف دهم<br />
وزارت معمعاعارف معارف معينيتانكشافنصاب تعليمي، تربية<br />
معلم و مركز ساينس<br />
رياست عمومي انكشاف نصاب<br />
تعليمى و تأليف كتب درسى<br />
كتاب هاى درسى متعلق به وزارت معارف بوده خريد و فروش آن جداً<br />
ممنوع است. با متخلفين برخورد قانونى صورت مى گيرد.<br />
سال چاپ: 1390 ه . ش.
وزارت معمعاعارف معارف معينيت انكشاف نصاب تعليمي،<br />
تربية معلم و مركز ساينس<br />
رياست عمومي انكشاف نصاب<br />
تعليمى و تأليف كتب درسى<br />
كيميا<br />
صنف دهم<br />
سال چاپ: 1390 ه . ش<br />
الف
مؤلفين:<br />
پوهندوى ديپلوم انجينير عبدالمحمد «عزيز» استاد پوهنتون كابل.<br />
مؤلف عتيق احمد شينوارى عضو علمى ديپارتمنت كيميا<br />
ايديت علمى:<br />
پوهندوى ديپلوم انجينير عبدالمحمد «عزيز» استاد پوهنتون كابل.<br />
ايديت زبان:<br />
مؤلف سيد محمود پايمنارى<br />
كميتة دينى، سياسى و فرهنگى:<br />
داكتر عطاء االله واحديار مشاور ارشد وزارت معارف و رئيس نشرات.<br />
حبيب االله راحل مشاور وزارت معارف در رياست انكشاف نصاب تعليمى.<br />
مؤلف قارى مايل آقا« متقى» عضوى علمى ديپارتمنت علوم اسلامى<br />
كميتة نظارت:<br />
دكتور اسد االله محقق معين انكشاف نصاب تعليمى، تربية معلم و مركز ساينس.<br />
دكتور شير على ظريفى مسؤول پروژة انكشاف نصاب تعليمى.<br />
معاون سرمؤلف عبدالظاهر گلستانى رئيس عمومى انكشاف نصاب تعليمى و تأليف كتب درسى<br />
طرح و ديزاين:<br />
حميد كريمى (سنجد دره يى)<br />
ب
سرود ملی<br />
دا وطن افغانستان دى<br />
کور د سول3 کور د تورې<br />
دا وطن د !ولو کور دى<br />
د پ+تون او هزاره وو<br />
ورسره عرب، -وجر دي<br />
براهوي دي، قزلباش دي<br />
دا هيواد به تل $لي8ي<br />
په سينه ک3 د آسيا به<br />
نوم د حق مو دى رهبر<br />
دا عزت د هر افغان دى<br />
هر بچی ي3 قهرمان دى<br />
د بلو'و د ازبکو<br />
د ترکمنو د تاجکو<br />
پاميريان، نورستانيان<br />
هم ايماق، هم پشه 4ان<br />
لکه لمر پر شنه آسمان<br />
لکه زړه وي جاويدان<br />
وايو االله اکبر وايو االله اکبر<br />
د
بسم االله الرحمن الرحيم<br />
پيام وزير معارف<br />
معلمان و شاگردان عزيز،<br />
تعليم و تربيه اساس انكشاف و توسعة هر كشور را تشكيل مى دهد، نصاب تعليمى يكى از عناصر مهم<br />
تعليم و تربيه مى باشد كه مطابق انكشافات علمى معاصر و نيازمندى هاى جامعه وضع مى گردد، واضح<br />
است كه انكشافات علمى و نيازمندى هاى جامعه همواره در حال تَطَ و ُّر مى باشد؛ بناءً لازم است نصاب<br />
تعليمى نيز به صورت علمى و دقيق انكشاف نمايد. البته نبايد نصاب تعليمى تابع تغييرات سياسى، نظريات<br />
و تمايلات اشخاص گردد.<br />
كتابى كه امروز در دسترس شما قرار دارد بنابر همين مشخصات تهيه و ترتيب گرديده است، موضوعات<br />
علمى مفيد در آن اضافه شده، فعال نگه داشتن شاگردان در عملية تدريس جزء پلان تدريس گرديده<br />
است.<br />
اميدوارم تدريس اين كتاب با استفاده از روش هاى آموزش فعال مطابق رهنمود ها و پلان تعليمى تعيين<br />
شده صورت گيرد، و اولياى شاگردان نيز در تعليم و تربية با كيفيت دختران و پسران خود همكارى متداوم<br />
نمايند، تا اهداف و آروزهاى نظام معارف برآورده گرديده، نتايج و دست آوردهاى خوبى براى شاگردان و<br />
كشور ما داشته باشد.<br />
باور دارم كه معلمان گرانقدر ما در تطبيق مؤثر نصاب تعليمى مسؤوليت خود را صادقانه ادا مى نمايند.<br />
وزارت معارف همواره تلاش مى نمايد تا نصاب تعليمى معارف مطابق اساسات دين مبين اسلام، حس<br />
وطن دوستى و معيار هاى علمى با در نظرداشت نيازمندى هاى مُبرم جامعة ما انكشاف نمايد.<br />
در اين عرصه از تمام شخصيت هاى علمى و دانشمندان تعليم و تربية كشور و اولياى محترم شاگردان تمنا<br />
دارم، تا با ارائة نظريات و پيشنهادات سالم و مفيد خويش مؤلفان ما را در بهبود بيشتر تأليف كتب درسى<br />
يارى نمايند.<br />
از همة دانشمندانى كه در تهيه و ترتيب اين كتاب سهم گرفته اند، و از مؤسسات محترم ملى و بين المللى<br />
و ساير كشور هاى دوست كه در تهيه و تدوين نصاب تعليمى جديد و طبع و توزيع كتب درسى همكارى<br />
نموده اند، صميمانه اظهار امتنان و قدردانى مى نمايم.<br />
و من االله التوفيق<br />
فاروق وردگ<br />
وزير معارف جمهورى اسلامى افغانستان<br />
ه
عنوان<br />
فهرست عناوين<br />
صفحه<br />
فصل اول<br />
تيورى انكشاف اتومى ...................................................................................................................... 2<br />
-1: 1 تاريخچة انكشاف تيورى اتومى............................................................................................... 3<br />
– 1 2 : ساختمان اتوم....................................................................................................................... 4<br />
– 1 3 : طيف اتومى ....................................................................................................................... 9<br />
: 4 -1 تيورى اتومى محور........................................................................................................... 12<br />
-5 1 :تيورى معاصر اتومى.............................................................................................................. 18<br />
6-1 ساختمان الكترونى اتوم هاى چندين الكترونى ........................................................................ 25<br />
خلاصه فصل اول .......................................................................................................................... 29<br />
تمرين .......................................................................................................................................... 31<br />
فصل دوم<br />
ترتيب الكترونى و خواص دوره يى عناصر..................................................................................... 34<br />
– 2 1 : تاريخچة ساختمان سيستم پريوديك ................................................................................. 35<br />
– 2 2 : ساختمان الكتروني عناصر.................................................................................................. 40<br />
– 2 3 خواص عناصر و تغيير متناوب آن در جدول دوره يى عناصر ............................................... 43<br />
– 2 3 : خواص عناصرانتقالى ) d-Elements ( ........................................................................ 52<br />
خلاصة فصل................................................................................................................................. 56<br />
تمرين فصل ................................................................................................................................ 57<br />
فصل سوم<br />
روابط كيمياوى Bonds) ......................................................................................( Chemical 60<br />
: 1 - 3 مشخصات روابط كيمياوى وسمبول هاى ليويس.................................................................. 61<br />
: 2-3 قانون اوكتيت وساختمان ليويس.......................................................................................... 62<br />
:3-3انواع روابط كيمياوى : ........................................................................................................ 66<br />
:-1 3-3 رابطه آيونى : ) bond .................................................................... Electro Volant 66<br />
: 3-3- 2 رابطه اشتراكى ) bond ..........................................................................( Covalent 72<br />
خلاصة فصل سوم ....................................................................................................................... 86<br />
تمرين فصل سوم ......................................................................................................................... 87<br />
فصل چهارم<br />
ساختمان ماليكول ها و قطبيت آن ها .............................................................................................. 90<br />
– 4 1 : قشر ولانسى اتوم مركزى ماليكول ها ................................................................................. 91<br />
: -2 4 ماليكول هاى خطى ) يك جوره الكترون هاى آزاد )............................................................ 94<br />
: 3- 4 ماليكول هاى مسطح ) سه جوره الكترونى ( .......................................................................... 95<br />
: -4 4 ماليكول هاى چهار سطحى ) چهار جوره الكترون ( ............................................................ 96<br />
و
عنوان<br />
فهرست عناوين<br />
: 5- 4 ساختمان ماليكول آب....................................................................................................... 102<br />
ساختمان ماليكول امونيا................................................................................................................ 104<br />
انواع ماليكول ها(قطبى، غير قطبى، آيونى) ................................................................................... 105<br />
خلاصة فصل چهارم.................................................................................................................... 108<br />
تمرين فصل چهارم .................................................................................................................... 109<br />
فصل پنجم<br />
قواى بين ماليكولى....................................................................................................................... 112<br />
: -1 5 تفاوت ها بين روابط كيمياوى وقوة بين ماليكولى ............................................................... 113<br />
– 5 2 : انواع قوة جذب بين ماليكولى........................................................................................... 114<br />
– 5 3 : تأثير قوه ها بالاى خواص فزيكى مواد ............................................................................. 125<br />
خلاصة فصل پنجم .................................................................................................................... 130<br />
تمرين فصل پنجم ....................................................................................................................... 131<br />
فصل ششم<br />
حالات ماده ................................................................................................................................. 134<br />
– 6 1 : جامدات، مايعات وگازات .............................................................................................. 135<br />
: 1- 1- 6 بعضى مشاهدات اولية جامدات ...................................................................................: 136<br />
– 6 1 – 2 : بلورها(Crystal)..................................................................................................... 136<br />
– 6 1 – 3 : انواع جامدات........................................................................................................... 142<br />
–6 1 – 4 : خواص جامدات ....................................................................................................... 146<br />
2– 6 : مايعات ............................................................................................................................. 147<br />
: 1 - 2- 6 خواص عمومى مايعات ............................................................................................. 147<br />
– 2- 6 1 : 1- مقايسه انتشار مايعات با گازات .............................................................................. 148<br />
: 2- 1- 2- 6 تبخير و فشار بخار مايعات...................................................................................... 148<br />
: 3- 1- 2- 6 درجه غليان مايعات .............................................................................................. 149<br />
2– 6 : 4-1 - حرارت وتغييرات ماده........................................................................................... 150<br />
: 5 - 1- 2- 6 انجماد مايعات..................................................................................................... 152<br />
3 -6 :گازات .......................................................................................................................... 153<br />
: 1 - 3 - 6 صفات گازات ........................................................................................................ 153<br />
3– 6 : 2- قانون بايل Law) ...........................................................................................(Boyls 154<br />
– 6 3 : 3- قانون چارلس (تاثير حرارت بالاي گازات) ................................................................. 156<br />
: 4 - 3- 6 اصل ا وگد رو........................................................................................................... 159<br />
: 5- 3 -6 قوانين گازات ايديال.................................................................................................... 160<br />
– 3- 6 6 : محاسبه حجم مولي يك گازآيديال درشرايط .................................................. STP 163<br />
خلاصة فصل ششم....................................................................................................................... 176<br />
ز<br />
صفحه
فهرست عناوين<br />
صفحه<br />
عنوان<br />
سؤالهاى فصل ششم .....................................................................................................................177<br />
فصل هفتم<br />
تعاملات كيمياوى ........................................................................................................................180<br />
: 1- 7 مفهوم معادلة كيمياوى ...................................................................................................... 181<br />
: 2- 7 انواع تعاملات كيمياوى.................................................................................................... 184<br />
خلاصة فصل هفتم .......................................................................................................................202<br />
تمرين فصل هفتم .......................................................................................................................203<br />
فصل هشتم<br />
تعاملات اكسيديشن - ريدكشن....................................................................................................206<br />
: 1- 8 تعريف اكسيديشن وريدكشن 207...........................................................................................<br />
– 8 2 : نمبر اكسيديشن عناصر .................................................................................................... 207<br />
-3 8 :انواع تعاملات اكسيديشن- ريدكشن................................................................................. 211<br />
: 4 - 8 ميتود ترتيب بيلانس تعاملات ......................................... Oxidation – Reduction 212<br />
: 5- 8 تعاملات Redox درمحيط هاى مختلف....................................................................... 215<br />
: 6 8- ترتيب بيلانس تعاملات كيمياوى اكسيديشن ريدكشن به اشتراك......................................221<br />
: 7 8- حالت هاى خاص ترتيب و توازن تعاملات ريدوكس .........................................................223<br />
خلاصه فصل هشتم.......................................................................................................................226<br />
سؤالهاى فصل هشتم.....................................................................................................................227<br />
فصل نهم<br />
قوانين و محاسبات در كيميا..........................................................................................................230<br />
: -1 9 پايه هاى مسايل علمى ........................................................................................................231<br />
: 2 - 9 قانون بقاى ماده و يا تحفظ كتله .....................................................................................233<br />
9–3 : قانون نسبت ها ثابت(Proust-1807) :............................................................................235<br />
: 4 9- قانون نسبت هاى متعدد يا قانون دالتن(235................................................................(Dalton<br />
: 6 9- قانون نسبت ها حجمى .....................................................................................................240<br />
7– 9 : قانون اوگدرو....................................................................................................................241<br />
8– 9 : كتله اتومى نسبتى 243............................................................................................................<br />
–9 9 :كتلة ماليكولى نسبتى ........................................................................................................245<br />
: -10 9 مول (اتوم- گرام و ماليكول- گرام)...............................................................................246<br />
– 9 11 : دريافت فيصدى عناصر متشكلة ماليكول هاى مركبات ...................................................248<br />
: 12 - 9 فورمول تجربى و فورمول ماليكولى.................................................................................249<br />
خلاصة فصل نهم : ......................................................................................................................252<br />
تمرين فصل نهم ..........................................................................................................................253<br />
ح
مقدمه<br />
كيميا علمى است كه از ساحتمان ، خواص ، تغييرات وتبدلات كيفى ماده بحث ميكند ،<br />
اين علم بخشى از علوم طبيعى بوده كه به اساس تجارب وتحقيقات قرون متمادى انسان<br />
ها به ميان آمده است . كيميا داراى رشته هاى زياد بوده كه از جمله يكى هم كيمياى<br />
عمومى ميباشد . كيمياى صنف دهم فشردة قسمتى از كيمياى عمومى است كه عمدتا"<br />
فصول وعناوين ذيل دراين كتاب كيميا مطالعه و مورد بحث قرار گرفته است :<br />
درفصل اول تيورى انكشاف اتومى ،تاريخچة انكشاف تيورى اتومى، ساختمان اتوم، طيف<br />
اتومى ، ميخانيك كوانتمى وتيورى معاصر اتومى توضيح گرديده است . درفصل دوم<br />
درمورد تاريخچة ساختمان سيستم پريوديك ، ساختمان الكتروني عناصر، خواص عناصر<br />
و تغيير متناوب آن در جدول دوره يى عناصر و خواص عناصرانتقالى بحث به عمل آمده<br />
است. در فصل سوم روابط كيمياوى Bonds) Chemical )با تمام مشخصات وانواع<br />
آن ،وسمبول هاى ليويس ،قانون اوكتيت وساختمان ليويس توضيح گرديده است .<br />
درفصل چهارم راجع به ساختمان ماليكول ها و قطبيت آن ها معلومات ارايه گرديده<br />
است . در فصل پنجم قواى بين ماليكولى و انواع قوه ها تشريح گرديده است كه قوة<br />
عمل متقابل دايپول – داى پولى ، قوه هاى واندر - والس Forces) ( Vander – Walls<br />
ولندون ،رابطة هايدروجنى و تأثير قوه ها بالاى خواص فزيكى مواد توضيح شده است .<br />
در فصل ششم حالات ماده( جامدات ، مايعات و گازات ( و قوانين گازات تحت<br />
بحث قرار گرفته و درفصل هفتم تعاملات كيمياوى ارايه شده است ،در مورد مفهوم<br />
معادلة كيمياوى ،انواع تعاملات كيمياوى توضيحات داده شد است . فصل هشتم<br />
تعاملات اكسيديشن – ريدكشن را با اراية مطالب تعريف اكسيديشن وريدكشن، نمبر<br />
اكسيديشن عناصر ،انواع تعاملات اكسيديشن- ريدكشن و ميتود ترتيب بيلانس تعاملات<br />
Oxidation – Reduction توضيح مينماييد.<br />
فصل نهم قوانين و محاسبات در كيميا را ارايه داشته و قوانين عمدة كيميا را توضيح<br />
مينماييد .<br />
در پايان هر فصل خلاصة هر فصل و سؤالات ناحل شده غرض مشق وتمرين شاگردان<br />
ارايه شده تا با حل آن شاگردان بيشتر وبهتر بياموزند . دراين كتاب كوشش شده است تا<br />
شاگردان در مطالب دخيل و در آموزش شان سهولت ها ايجاد گردد .<br />
1
فصل اول<br />
تيورى انكشاف اتومى<br />
اتوم چيست ؟كدام علماى ساينس درمورد ساختمان اتوم تحقيق نموده و<br />
چگونه گى اتوم ها، فعل وانفعال وساختمان اتوم ها را توضح نموده اند ؟ اتوم<br />
ها از كدام ذرات اساسي تشكيل گرديده اند؟ وضعيت وحركت الكترون ها به دور<br />
هستة اتوم به كدام شكل است ؟ مشخصات الكترونها رابه دور هستة اتوم به كدام<br />
نمبر هاى كوانتم مى توان توضيح كرد ؟<br />
با مطالعة اين فصل ميتوانيد در بارة اتوم وساختمان الكترونى اتوم معلومات حاصل و<br />
به حل سؤالهاى فوق نايل گرديد.<br />
2
-1: 1 تاريخچة انكشاف تيورى اتومى<br />
يكى از تيورى هاى قديم در تاريخ علوم حاكى ازآن است: مواد تا حدودى به ذرات<br />
كوچك تقسيم شده مى تواند كه ديگر نمى توان آنها را به ذرات كوچكترى تقسيم كرد .<br />
اين تيورى در سال 400 ق،م توسط فيلسوف يونانى به نام ديموكراتس (Democritus)<br />
پيشنهاد گرديد. عالم مذكور اين ذرات را به نام اتوم ها (Atoms) 1 مسمى ساخت.<br />
نظرية دموكراتس در آن زمان مورد قبول علماى ديگر قرار نه گرفت ، بالاخره در قرن<br />
18 كيميادان ها دوباره تيورى اتومى را مورد توجه قرار دادند. علما در مورد توضيح نسبت<br />
كتلوى مواد تعامل كننده با همديگر در تحقيقات تجربى خويش از تيورى اتومى استفاده<br />
به عمل آوردند و طبق اين تيورى هر يك از عناصر كيمياوى كتله اتومى معين را دارا مى<br />
باشند .<br />
در سال 1803 م كيميادان انگليسى به نام دا لتن (Dalton) تيورى اتومى را بنيان<br />
گذارى كرد. طبق اين تيورى تمامى مواد از ذرات بسيار كوچك به نام اتوم ها ساخته شده<br />
است ، اين اتومها نمى توانند خلق شوند و هم نمى توانند به كلى از بين بروند. نكات عمدة<br />
تيورى دالتن قرار ذيل است:<br />
- 1 مواد از ذرات غير قابل تقسيم به نام اتوم ها ساخته شده اند..<br />
- 2 تمامى اتوم هاى عناصر كيمياوى با هم مشابه و يك سان اند .<br />
- 3 اتوم ها نه تشكيل شده و نه از بين مى روند.<br />
- 4 اتوم هاى عناصر مختلف با هم ملحق شده، ماليكول هاى مركبات را تشكيل ميدهند.<br />
- 5 اتوم هاى عناصر مختلف كتله ها و خواص كيمياوى مختلف را دارا اند .<br />
6- در هر ماليكول مركب معين، انواع و تعداد نسبتى اتوم هاى متشكله آن ها يك سان<br />
است.<br />
7- تعاملات كيمياوى عبارت از استقرار اتوم ها و تشكيل روابط اتوم ها در ماليكول<br />
مركبات بوده كه در اين تعاملات كيمياوى اتوم هاى عناصر تغيير نمى نمايند.<br />
بالاخره كيميادان ها الى قرن 19 تيورى اتومى دالتن را تحليل نموده اند. باوجوديكه<br />
بعضى از نكات تيورى اتومى دالتن ؛ به طور مثال : غير قابل تقسيم بودن اتوم و يك سان<br />
بودن اتوم هاى عين عنصر غير مدلل ثابت گرديد و امروز مورد تاييد علما قرار نه گرفته<br />
است ؛ اما با آن هم تيورى اتومى دالتن در علم كيميا مفيد بوده و يك گام مثبت در عرصه<br />
كيميا مى باشد.<br />
تيورى ساختمان اتومى ماده كه به اساس تجارب علمى علماى كيميا به ميان آمده<br />
است، قرار ذيل است:<br />
1- اتوم كلمه يونانى بوده، كه از tom (قابل تقسيم) و A (نفى) گرفته شده است.<br />
3
−10<br />
4<br />
- 1 تمام مواد از ذرات كوچك به نام اتوم ها تشكيل گرديده اند.<br />
2- اتوم ها ذرات كوچكى اند كه توسط وسايل ساده كيمياوى تجزيه نگرديده و هر يكى<br />
از اتوم هاى عناصر مختلف به نام عنصر كيمياوى ياد مى شود.<br />
3- اتوم هاى عناصر كيمياوى دايماً در حال حركت بوده ، با از دياد حرارت سرعت<br />
حركت آنها زياد مى گردد و اين حركت آنها باعث تعامل بين آنها مى گردد.<br />
- 4 اتوم هاى عناصر مختلف از لحاظ كتله، حجم و خواص از هم ديگر فرق دارند.<br />
اندازة اتوم<br />
تحقيقاتى كه در قرن 20 به اساس تشعشعات رونتگين صورت گرفت ، دريافت<br />
است.<br />
گرديد كه قطر اتوم به صورت تقريبى<br />
قرار دارد . چون اين<br />
كتله اتوم ها بين<br />
كميت كتلوى فوق العاده كوچك بوده ، از اين سبب كتلة اتومى نسبتى را براى اتوم ها<br />
مشخص گرديده<br />
= تعيين نموده اند كه به اساس قيمت است.<br />
(amu<br />
10<br />
−25<br />
(0.2nm) 2⋅10m<br />
−27<br />
−22<br />
−24<br />
10 −10 و يا − 10 kg<br />
g<br />
1.661⋅10<br />
− 27<br />
kg)a m u<br />
– 1 2 : ساختمان اتوم<br />
در سال 1900 علماى فزيك به اثبات رسانيده اند كه اتوم ها از ذرات كوچكتر ساخته<br />
شده اند.<br />
مودل تامسن<br />
فزيكدان انگليسى به نام تامسن<br />
Tomson) (J.J. انحراف اشعه<br />
كتود را در ساحة برقى و مقناطسى<br />
مطالعه نمود. درشكل(1-1)<br />
ساختمان دستگاه كه تامسن در<br />
تحقيق خويش به كار برده است، نشان داده شده است.<br />
شكل( – 1 1 ( دستگاه تحقيقاتى تامسن<br />
توضيح دستگاه تامسن قرار ذيل است:<br />
1- كتود (منبع الكترون ها) ،2- انود ، 3 - تشعشعات كتود ، 4 - مبنع برق (ولتاژ بلند)،<br />
- منبع ساحه برقى كه سمت تشعشعات را تغيير ميدهد، يعنى شدت ساحة برقى است كه<br />
5<br />
تشعشعات<br />
دوباره به كتود(1) بازگشت مى نمايد ، 6 - مقناطيسى را نشان ميدهد كه تشتشعشع<br />
جريان<br />
ملاحظه مى رسد و كتود را منحرف مى سازند، - 7 لكه هاى روشنى كه در پرده به حركت تشعشعات كتود را ميسر مى سازد.<br />
- كتود (منبع الكترون ها) ، 2 - انود ، 3 - تشعشعات كتود ، 4 - مبنع برق (ولتاژ بلند)،<br />
1<br />
ة ه<br />
5
تامسن درتحقيقات خويش نسبت ) ( را محاسبه نمود كه كميت ⋅ 1 را به دست<br />
آورد .در اين جا (cb) كولمب بوده كه واحد بين المللى مقدار چارج است.<br />
تامسن همچنان دريافت نمود كه استعمال گاز در دستگاه و هم نوعيت الكترود ها (انود و<br />
كتود) نمى توانند مشخص و معين باشد.<br />
.7 10<br />
11<br />
Cb<br />
kg<br />
e<br />
m<br />
توجه نماييد<br />
تامسن به اين نتيجه رسيد كه اين ذرات چارج دار منفى در تمام مواد محسوس بود و اين<br />
ذرات را به نام الكترون ها (Electrons) مسمى ساخت . اين نام از كلمه الكتريك گرفته<br />
شده و به ذراتى گفته مى شود كه در نيتجة حركت آنها جريان برق به وجود مى آيد.<br />
فعاليت<br />
1- اشعه كه از كتود در تيوب تخلية تجزية تامسن خارج ميگردد، به كدام سمت<br />
منحرف ميگردد؟<br />
2- اشعة كتود داراى كدام چارج است؟<br />
3- چرا ذرات چارج دار كشف شده در تيوب تخلية تجزيه تامسن تكميل بعدى دستگاه<br />
تامسن براى محاسبه موجب آن گرديد تا سپكترومتركتلوى Spectrometer) (Mass<br />
به ميان آيد كه به واسطة اين آيون ها متناسب به ) ( آنها از هم جدا گردند؟<br />
e<br />
m<br />
−19<br />
cb<br />
نكتة مهم<br />
قيمت چارج برقى الكترون توسط عالم امريكايى به نام مليكان (Millikan) مشخص<br />
گرديد، موصوف اين كميت را در سال هاى 1909-1917 در قطرات تيل كشف كرد<br />
كه مساوى به ⋅ است . اين كميت را به حيث واحد اولى چارج ذرات<br />
چارج دار قبول نموده اند. بدين اساس كتله الكترون عبارت است از:<br />
11 e<br />
1.76 ⋅10<br />
cb / kg =<br />
m<br />
−19<br />
e 1,602.10 cb.kg<br />
m =<br />
=<br />
11<br />
11<br />
1.76 ⋅10<br />
cb / kg 1.76 ⋅10<br />
cb<br />
1.602 10<br />
m = 9.11⋅10<br />
−31<br />
kg<br />
5
پس كتلة يك الكترون مساوى به<br />
هايدروجن (پروتون) است.<br />
−31 يا 1<br />
9.11⋅10<br />
kg<br />
ام حصه كتلة يك اتوم<br />
1840<br />
در سال 1898 تامسن در نتيجه تحقيقات ابراز نظر نمود: اتوم ها متشكل از يك هستة<br />
چارج دار مثبت بوده كه به اطراف آن الكترون ها داراى چارج منفى منتشر گرديده است<br />
. مودل اتومى تامسن مشابه به ساختمان كيك كشمش دار بوده كه كشمش در كيك مانند<br />
الكترونها در بين هسته ها ى اتوم ها را نشان ميدهد .<br />
شكل ) 1 - 2 ( مودل اتومى تامسن<br />
در سال 1909 همكاران رادرفورد، كايگر(Geuger) و مرسدين(Merssden) پيشنهاد<br />
تامسن را مورد مطالعه قرار داده اند و كشف كردند كه ذرات از ورقه هاى نازك طلا عبور<br />
حصه آن ها دوباره بازگشت و يا منتشر ميگردند.<br />
نموده ؛ اما 1<br />
800<br />
رادرفورد در اين مورد ابراز نظر نموده اند«... تقريباً غير قابل باور است كه اگر ما مرمى را<br />
از فاصله 4,5m به ورق كاغذ قطى سگرت فير نماييم و اين مرمى بعد از تصادم دوباره<br />
بازگشت نموده و به شما برخورد نمايد.» رادرفورد دريافت كرد ، كتله و چارج مثبت حتماً<br />
در يك قسمت كوچك حجم اتوم متراكم گرديده كه به نام هسته ياد مى شود (شكل<br />
ذيل را ملاحظه نماييد)<br />
الف<br />
ب<br />
شكل(3-1 ( الف: انتشارات ذرات توسط هسته اتوم از فلزات ، ب : دستگاه گايگر ، مرسدين<br />
6
توضيح شكل الف: 1- اتوم ، 2 - هسته اتوم ،3- ذرات تصادم كننده ، -4 انتشار ذرات <br />
توضيح شكل ب : 1 - مركباتى دارا ى منبع ذرات – 2 صندوقچه تالك كه ذرات <br />
از آن عبور مى نماييد. -3 ورقه نازك طلايی4 - پرده سربى بوده كه Detector (كشف<br />
كننده ذرات ) را از سقوط مستقيم ذرات حفاظت مى نماييد، - 5 Detector از ZnS<br />
بوده كه ذرات به آن تصادم نموده و شعله ور ميگردند،6- مايكروسكوپى است كه شعله<br />
را نشان ميدهد.<br />
ذرات زمانى بعد از تصادم دوباره بازگشت مى نمايند كه با هسته اصابت نموده<br />
باشد. قسمت زيادى از ذرات از طريق فضاى بين هستة اتوم ها عبور مى نمايند . شكل<br />
فوق مودل اتومى بوده، شكل حقيقى اتوم نيست. در صورتيكه هستة اتوم به اندازه ⋅)<br />
) باشد،<br />
8<br />
m<br />
اتوم داراى حجم مساوى به حجم يك اطاق درسى خواهد بود . اتومى كه قطر آن − 10<br />
باشد، هسته آن قطر − 10خواهد داشت.<br />
رادرفورد در سال 1911 مودلى را پيشنهاد نمود كه سيستم نظام شمس را خاطر نشان<br />
مى سازد ؛ طورى كه هسته مانند آفتاب در مركز قرار داشته و الكترون ها مانند سياره گان<br />
به دور هسته در مدار هاى معين در حال حركت است.<br />
فكر كنيد<br />
7<br />
15 m<br />
- 1 براى تشعشعات تصادم كننده بالاى ورقة نازك طلا چى اتفاقى افتيد ؟<br />
– 2 چرا بعضى از ذرات بازگشت نموده اند ؟<br />
– 3 چرا بعضى از ذرات الفا منحرف شده اند ؟<br />
نمبر اتومى<br />
در سال 1913 فزيك دان انگليسى به نام موزلى Moseley) .G) اشعه رونتگين را كه از<br />
فلزات مختلف در تيوب كتودى منتشر مى گردد ، مطالعه نمود، موصوف گراف وابستگى<br />
را با نمبر ترتيبى عناصر در سيستم<br />
كميت معكوس جذر مربع طول موج اشعه رونتگين 1<br />
پريوديك ترسيم كرد . شكل ذيل را ملاحظه نماييد . گراف مذكور نشان ميدهد كه نمبر<br />
اتومى عناصر كدام يكى از مشخصات مهم عناصر را منعكس مى سازد.<br />
موزلى ابراز نظر نمودكه اين خاصيت را چارج هستة اتوم از خود نشان ميدهد و هم اين<br />
ذرات در اثر عبور از يك عنصر به عنصر مابعد آن به اندازه يك واحد به شكل متناوب زياد<br />
مى گردد.<br />
موقعيت عناصر در سيستم پريوديك (محور افقى) تعداد پروتون ها را در هسته آن ها تعيين<br />
مى نمايد موزلى نمبر ترتيبى عناصر را در سيستم پرويوديك به نام نمبر اتومى ياد كرد و به
سمبول (z) افاده نمود. بالاخره دانسته شد كه نمبر ترتيبى عناصر با تعداد پروتون هاى آن<br />
عنصر در اتوم آن مطابقت دارد.<br />
1<br />
2<br />
Al<br />
P<br />
CI<br />
8<br />
12<br />
n<br />
نيوترون: مطابق به اظهارات موزلى نمبر اتمى عناصر مساوى به چارج هسته آن بوده و<br />
تعداد پروتون ها را در هسته نشان ميدهد .« پروتون كلمه لاتين بوده و به معنى اولى و يا<br />
سابقه ترين از همه مى باشد»<br />
چون اتوم هاى عناصر كيمياوى از لحاظ چارج برقى خنثى بوده ؛ بنابراينً تعداد پروتون ها<br />
مساوى به تعداد الكترون ها در اتوم هاى عناصر است.<br />
كتله اتومى نسبت به كتله مجموعى پروتون هاى هستة اتوم ها بزرگتر است ، غرض توضيح<br />
اين تفاوت كتله ، رادرفورد پيش بينى كرد كه در هسته اتوم ذرات خنثى نيز موجود بوده ،كتله<br />
فى واحد آنها معادل كتله پروتون است و از لحاظ چارج خنثى مى باشند، از اين سبب به<br />
نام نيوترون (Neutron) (خنثى) ياد شده اند. چادويك (Chadwick) در سال 1932<br />
در نتيجه تعاملات هستوى نيوترون را كشف كرد، موصوف هسته بيريلم را توسط ذرة<br />
بمباردمان كرد، در نتيجه نيوترون را به دست آورد . معادلة تعامل آن قرار ذيل<br />
است:<br />
9 4<br />
4<br />
Be +<br />
2He<br />
⎯→<br />
6 C +<br />
1<br />
0<br />
نوكلوييد هاى عناصر بيريلم، هليم<br />
2<br />
,<br />
در اين معادله سمبول نيوترون ، و كاربن را نشان ميدهد.<br />
ذرات اساسى اتوم: مجموعه پروتون ها و نيوترون ها را به نام نويكلون ياد مى نمايد و<br />
به نام نمبر كتله نيز ياد ميگردد.<br />
12 4 9<br />
6<br />
C و He Be<br />
Σ p + Σn<br />
= Nuclion<br />
K<br />
4<br />
Sc<br />
V<br />
Mn<br />
Co<br />
Cu<br />
شكل (1 – 4 ( گراف وابستگى نمبر اتومى و معكوس جذر مربع طول موج آن:
جدول ذيل بعضى از خصوصيات فزيكى ذرات اساسى اتوم را نشان ميدهند:<br />
جدول (1-1) خصوصيات فزيكى ذرات اساسى اتوم<br />
پروتون<br />
نيوترون<br />
الكترون<br />
كتله نسبتى كتله به كيلو گرام چارج نسبتى چارج به كولمب ذرات<br />
1. 0073 −19<br />
1.902⋅ 10 +1 27<br />
1.6726⋅10<br />
−<br />
1.0087 0 −27<br />
1.657 ⋅10<br />
5.4858 ⋅10<br />
−4<br />
−19<br />
−1.902<br />
⋅10<br />
-1 −31<br />
9.1⋅10<br />
Na<br />
نوكليويد ها و ايزوتوپ ها<br />
نوكليويدها هسته هاى اتوم ها را افاده نموده و توسط آن هسته اتوم را نشان ميدهند.<br />
نوكليويدهاى عناصر را طورى نشان ميدهند كه نوكليون را در قسمت بالاى طرف چپ<br />
سمبول و نمبر اتومى (تعداد پروتون ها) را طرف چپ سمبول در قسمت پايانى آن تحرير<br />
مينمايند؛ به طور مثال:<br />
1<br />
1<br />
H<br />
,<br />
23<br />
11<br />
ايزوتوپ ها :(Isotops) عبارت از نوكليويدهاى عين عنصر بوده كه عين تعداد پروتون<br />
ها را دارا بود؛ اما تعداد نوكليون هاى آنها از هم فرق دارند، يعنى اين نوكليويدها داراى<br />
تعداد نيوترونهاى مختلف مى باشند. چون خواص كيمياوى عناصر مربوط به چارج مثبت<br />
هسته اتوم عناصر و ساختمان الكترونى آنها است؛ بنابراين خواص كيمياوى ايزوتوپهاى<br />
17<br />
عناصر يكسان است ؛ به طور مثال: ايزوتوپهاى عنصر كلورين عبارت از<br />
37<br />
Cl<br />
35<br />
17<br />
Cl و<br />
22<br />
21<br />
10<br />
Ne,<br />
20<br />
10<br />
Ne<br />
بوده كه نمبر اتومى آنها 17 و نوكليون آن بترتيب 35 و 37 مى باشند و نيوترون هاى آنها<br />
به ترتيب 18 و 20 است ، تعاملات كيمياوى هر دو اتوم كلورين يك سان است .<br />
فعاليت<br />
توجه نموده و به پرسش هاى ذيل جواب<br />
10<br />
وNe<br />
به نوكليونهاى<br />
ارائه نماييد.<br />
الف – هر يك از نوكليونهاى مذكور داراى چند نيوترون است ؟<br />
ب – اين نوكليونها نسبت با هم ديگر به چى نام ياد ميشوند ؟<br />
– 1 3 : طيف اتومى<br />
پيدايش و ايجاد خصوصيات سپكتر اتومى سؤالاتى را حل كرد كه به كمك مودل اتومى<br />
رادرفورد حل آن امكان پذير نبود.<br />
9
اگر نور آفتاب و يا چراغ برقى از يك سوراخ عبور و روشنى آن بالاى منشور بتابد و از<br />
منشور به پرده تاريك عبور نماييد ؛ در اين صورت ساحه رنگين كمان آشكار گرديده<br />
كه متشكل از خطوط مجزا رنگه مى باشد ، دسته اين رنگ ها با تشعشعات قابل ديد تمام<br />
خطوط موجى مطابقت داشته و به نام سپكتر مسلسل ياد مى گردد:<br />
شكل(1 – 5 ( سپكتر اتومى<br />
10<br />
اگر منبع نور از تيوب تخلية ناشى گردد كه داراى چندين عنصر گازى بوده باشد، در<br />
اين صورت سپكترى را تشكيل ميدهد كه از خطوط رنگه مختلف مجزا تشكيل گرديده<br />
است. اين نوع سپكتر ها به نام سپكتر اتومى خروجى( ( Emission يا سپكتر خطى ياد<br />
ميگردند، (شكل1 - 6) اگر مواد كيمياوى توسط كدام وسيله تحريك گردد، سپكتر<br />
خطى آنها در منشور ملاحظه مى شود ؛ به طور مثال: به كمك جريان برق از تيوب<br />
هاى تخليه و يا حرارت توسط شعله مى توان مواد را تحريك كرد. سپكترهاى اتومى<br />
خطى در ساحه قابل ديد و ما وراى بنفش سپكتر به ملاحظه مى رسد. در صورتى كه<br />
بالاى شعله چراغ فلز سوديم و يا مركبات آن علاوه گردد، دراين صورت نور با خطوط<br />
موجى 590nm تشعشع نموده و شعله آن زرد رنگ مى باشد. اگر در تيوب تخليه گاز<br />
هايدروجن انداخته شود و توسط ولتاژ برقى تحريك گردد ، در اين صورت رنگ سرخ<br />
مايل به گلابى را در آن ملاحظه خواهيم كرد. سپكتر جذبى را توسط عبور نور سفيد از<br />
مواد به دست مى آورند كه شامل تمام طول موج در ساحه قابل ديد مى باشد . نورى<br />
داراى طول موج معين توسط مواد جذب شده و در اين ساحه خطوط سياه ظاهر ميگردد<br />
، به خاطر مطالعه سپكتر جذبى و خروجى، آله به نام سپكترو متر meter) (Spectro به<br />
كار برده مى شود.<br />
مشاهدات و تحقيقاتى توسط سپكترومتر نشان ميدهد كه سپكتر Emission<br />
هايدروجن از چندين گروپ خطوط مسلسل تشكيل مى گردد، اين سلسله از خطوط به نام
2<br />
كاشفين شان مسمى مى باشد؛ به طورمثال :سلسله بالمير ceriss) (Balmer توسط عالمى<br />
به نام Balmer كشف گرديد كه در ساحه قابل ديد سپكتر به ملاحظه مى رسد. در هر يك<br />
از سلسله ها در نتيجه حركت به سمت فريكونسى بلند سپكتر ساحة خطوط مجاور مواد به<br />
صورت كل تقليل يافته و بالاخره با هم وصل گرديده و سپكتر مسلسل (Cantinum) را<br />
توليد مى نماييد. فريكونسى سپكتر خطى توسط معادلة عالمى به نام Redberg توضيح<br />
مى گردد.<br />
1 و n<br />
1 1<br />
= CR H<br />
( − )<br />
2 2<br />
n 1<br />
n<br />
در معادلة فوق فريكونسى C سرعت نور R ثابت ريدبرگ، n<br />
را افاده مى كند.<br />
H<br />
كوانتى<br />
2 اعداد تام<br />
شكل(6-1) الف - سپكتر اتوم هايدروجن ب- سلسله بالمر در سپكتر اتومى هايدروجن<br />
سلسله: B-Balmer ، Pf-Pfond ، Br-Bracket ، Pa-Pachen ، L-Laeman<br />
سلسله بركيت توسط سلسله پفوند و پوشن پوشانده شده است. معادلة رابطه بين طول<br />
موج و فريكونسى را توضيح مى<br />
نمايد.<br />
در نتيجة بمباردمان ماليكول<br />
هاى گاز هايدروجن توسط<br />
الكترون هاى خارج شده از<br />
كتود به اتوم هاى مربوط مبدل<br />
شده، بعضى از اين اتوم ها انرژى<br />
را جذب و حالت تحريك را به<br />
خود اختيار نموده و به سويه هاى<br />
انرژيكى بلند منتقل مى گردد .<br />
شكل ) 1 – 7<br />
11<br />
هايدروجن<br />
( سپكتر اتوم
o<br />
1216 A<br />
( = 3,4,5,6<br />
6563A<br />
12<br />
o<br />
o<br />
توجه نماييد<br />
1- اگر الكترون ها از اقشار (2,3,4 = n) به قشر نزديك هسته منتقل گردد، انرژى آزاد<br />
شده از اتوم زياد بوده و خواص اشعه x را دارا است و در ساحه ماؤراى بنفش به ملاحظه<br />
ميرسد، اين دسته را به نام ليمن ياد مينمايند، طول موج اشعه مذكور − 973<br />
است.<br />
2- اگر الكترون از اقشار ) n به قشر دوم منتقل گردد. انرژى نورى آن<br />
ضعيف بوده و خواص نور مرئى را دارا است كه اين دسته اشعه را به نام Balmyr ياد<br />
مينمايند طول موج اشعه مذكور بين − 410 است.<br />
3- اگر الكترون از سويه هاى انرژيكى بلند (4,5,6=n) به سويه انرژيكى سوم<br />
انتقال نمايد ، انرژى نورى و شعاع منتشرآن ضعيف بوده و مشخصات آن نزديك به شعاع ما<br />
تحت- سرخ قرار دارد. اين سلسلة نورى را به نام Poshen ياد مينماييد و طول موج شعاع<br />
منتشرة آن بين − 12820قرار دارد.<br />
17850 A<br />
4- بالاخره اگر انتقال الكترون از سويه بلند تراز = 4 n به سويه هاى انرژيكى چهارم<br />
صورت گيرد ، انرژى منتشرة اشعة نورى آن بسيار ضعيف بوده و مشخصات آن پايين تر<br />
از ساحه ما تحت سرخ ملاحظه ميگردد، اين دسته تشعشعات نورى را به نام سلسله Pfund<br />
ياد مينمايند. مشخصات سلسله هاى مذكور در شكل (1 - 6) ملاحظه ميگردد.<br />
: 4-1 تيورى اتومى بور<br />
تحقيقات بور در مورد ساختمان اتوم كه با تيورى كوانتمى پلانك استوار است،<br />
در ابتدا به موفقيت هاى زياد نايل گرديد ؛ اما بعد از دوازده سال غير مدلل ثابت گرديد<br />
؛ لاكن موزلى (1915-1889) در تحقيقات خويش از فرضيه بور در ساختمان اتوم<br />
استفاده به عمل آورد . نظر يه بور در انتشار سپكتر اتوم كمك نمود.<br />
مطابق به تيورى پلانك انرژى كوانتايزيشن (Cuentization) مى گردد. براى<br />
توضيح مشخصات خطى سپكترها عالم دنماركى به نام بور Boher در سال 1913 مودل<br />
اتومى را پيشنهاد كرد، اين مودل بور به فرضيه كوانتى پلانك متكى بود ، طبق تيورى<br />
پلانك: انرژى ممكنه كه جذب و يا تشعشع مى گردد، از قطعات معين متشكل است كه<br />
به نام انرژى كوانتم (Cauantum) ياد ميشود .<br />
بور ابراز نظر نمود : انرژى الكترون متحرك به دور هسته اتوم مشخص و معين بوده و اين<br />
انرژى كوانتمى است، انرژى لازم الكترون ها براى حركت معين در قشر (Orbite) اتوم<br />
مربوط به شعاع آن در قشر معين است.(كوانتم كلمه لاتين بوده كه معنى مقدار و يا كميت
را مى رساند.)<br />
الكترون هاى كه دراقشار دور تر از هسته حركت مى نمايند، انرژى بيشتر را نسبت به الكترون<br />
هاى متحرك به نزديك هسته دارا اند ، چون انرژى الكترون كوانتمى است، از اين سبب<br />
شعاع اوربيت آن نيز كوانتمى مى باشد. شعاع اوربيت ها مى توانند، تنها قيمت هاى معين<br />
را دارا باشد.<br />
موقعى كه الكترونها در اوربيت مشخص<br />
به دور هسته اتوم متحرك بوده باشد، نه انرژى<br />
كوانتمى را جذب و نه آزاد مى سازد . در<br />
صورتى كه الكترون از قشر نزديك به هسته<br />
به قشر دور تر از هسته منتقل گردد ،كوانت<br />
انرژى را جذب مى نمايد و بر عكس در<br />
صورتى كه مقدار معين انرژى را آزاد نموده<br />
باشد ، به قشر نزديك هسته منتقل گردد ؛ اما<br />
به زودى كوانت انرژى جذب شده را آزاد<br />
و يا آزاد شده را دوباره جذب مى نمايد،<br />
طول موج<br />
از جذب فوتون هاى نورى به قدر كافى و<br />
اضافه تر از آن در سپكتر جذبى خطوط سياه<br />
به ملاحظه مى رسد:<br />
طبق تيورى كوانتم انرژى فوتون عبارت از كوانت نور با فريكونسىv بوده و مساوى<br />
به hv مى باشد ، يعنى :<br />
در معادل فوق h ثابت پلانك بوده كه مساوى<br />
است. اگر الكترون از اوربيت داراى انرژى E به اوربيت داراى انرژى E<br />
1<br />
گردد، مقدار انرژى را جذب و يا آزاد مى سازد. مقدار انرژى مذكور عبارت است از:<br />
h = 6.63⋅10<br />
منتقل<br />
2<br />
−34<br />
joul ⋅sec<br />
E = h<br />
E E = h E − E = h<br />
2<br />
−<br />
1<br />
1 2<br />
حالت حركى ممكنه الكترون عبارت از همان حالتى است كه مومنت مقدار حركت<br />
زاويه وى آنرا طبق قوانين حركت دورانى يا زاويه وى مشخص ميسازد. اندازه حركت دايره<br />
وى مومنت مقدار حركت آن بوده كه عبارت از حاصل ضرب سرعت كتله و شعاع دايره<br />
) است ، مومنت مقدار حركت زاويه وى الكترون مساوى به مضروب صحيح<br />
2<br />
( P = mv r<br />
خطوط سيكترى<br />
n = 5<br />
n = 4<br />
n = 3<br />
n = 2<br />
n =1<br />
شكل 1) – 8 ( مودل اتومى بور .<br />
nh<br />
تام بوده و ثابت ميباشد. در اين جا مضروب صحيح و تام نمبر كوانتم اصلى (n) است<br />
كه قيمت هاى ........,2,3, 1 و غيره به خود اختيار ميكند:<br />
13
nh<br />
mv r =<br />
2 <br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −1<br />
از نظريات بور ميتوان استنتاج كرد كه الكترون به دور هستة اتوم تحت دوقوه حركت<br />
مى نمايد وآن عبارت از قوة فرار از مركز و قوة جذب يا دفع الكتروستاتيكى بين ذرات<br />
چارج دار مى باشد .<br />
mv<br />
F =<br />
r<br />
kze<br />
F =<br />
2<br />
r<br />
2<br />
2<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 2<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 3<br />
چون طرف چپ معادلة 2 و3 باهم مساوى است ، پس طرف راست آنها نيزباهم مساوى<br />
مى باشد.<br />
mv<br />
r<br />
2<br />
kze<br />
= r<br />
2<br />
2<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 4<br />
در فورمول فوق m كتله و v سرعت الكترون بوده ،z چارج هسته و e چارج و r شعاع<br />
اتوم را افاده مى كند.<br />
در معادلة اول دو كميت مجهول v و r موجود است، بر اساس حل معادلات درجه<br />
اول يك مجهوله، اين كميت مجهول را ميتوان قرار ذيل در يافت كرد. قميت را از معادله<br />
4 به دست آورده و در معادله 1 معامله مى نماييم:<br />
2<br />
2 mv kze<br />
r =<br />
2<br />
r r<br />
2<br />
2<br />
rmv = . k ze<br />
kze<br />
r =<br />
mv<br />
kze<br />
mv(<br />
mv<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
vnh = kze<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −5<br />
nh<br />
) =<br />
2<br />
2<br />
قوة فرار از مركز<br />
قوه جذب كولمب<br />
2<br />
.2<br />
r<br />
2<br />
,<br />
2<br />
kze 2<br />
V = − − − − − − − −6<br />
nh<br />
قيمت V را از معادلة 6 در معادلة 5 تعامله نموده ، r را به دست مى آوريم.<br />
2<br />
Kze<br />
r =<br />
2<br />
⎛ kze 2π ⎞<br />
m<br />
⎜<br />
nh<br />
⎟<br />
⎝ ⎠<br />
2 2<br />
n h<br />
r =<br />
2<br />
mkze 4π<br />
2<br />
2<br />
2<br />
kze<br />
,r =<br />
2 2 2<br />
mk z e e<br />
2 2<br />
n ⋅h<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − −7<br />
14<br />
2<br />
kze<br />
,r =<br />
1<br />
2<br />
2 2<br />
n ⋅h<br />
⋅<br />
2 2 2 2<br />
mk z e e 4π<br />
2
فعاليت<br />
به اساس معادلة 6 دريافت گرديده است كه سرعت الكترون اتوم هايدروجن<br />
(1=n) مساوى 2200km/sec و به اساس معادل 7 محاسبه گرديده است كه شعاع<br />
اتوم هايدروجن 0.053nm است (1=n).<br />
اين عبارت درست است ويا غلط؟ در مورد فكر نموده وكميت هاى فوق را به اساس<br />
محاسبه دريافت نمايد .<br />
Ep را باهم<br />
2<br />
− kze 1 2<br />
E و =<br />
0 = mC<br />
r 2<br />
اگر انرژى حركى و پوتنشيال الكترون ها، يعنى<br />
جمع نمايم، انرژى مجموعى الكترون قرار ذيل به دست مى آيد :<br />
E = E<br />
E =<br />
1<br />
2<br />
o<br />
+ Ep<br />
mv<br />
2<br />
−<br />
1<br />
=<br />
2<br />
Kze<br />
r<br />
mv<br />
2<br />
2<br />
kze<br />
+ ( −<br />
r<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − −8<br />
توجه نماييد :<br />
اگر مقدار برق يك كولمب و فاصله تعيين چارج ها 1m باشد، آنها يك ديگر را<br />
جذب و يا دفع مى نمايند. بناً قيمت k قرار ذيل محاسبه مى گردد:<br />
q1<br />
⋅ q2<br />
F = K<br />
2<br />
r<br />
2<br />
9<br />
F ⋅ r 9⋅10<br />
N.<br />
m<br />
K = =<br />
q ⋅ q CbCb<br />
1<br />
2<br />
2<br />
15<br />
2<br />
)<br />
⇒ k = 9⋅10<br />
9<br />
N ⋅ m<br />
2<br />
Cb<br />
2<br />
9⋅10<br />
به قوة 9 N<br />
اگر اطراف معادله 4 را ضرب در 1<br />
2<br />
يا<br />
نمايم، در اين صورت حاصل مى شود كه:<br />
2 2<br />
mv kze<br />
=<br />
2<br />
r r<br />
2<br />
1 mv kze<br />
=<br />
2<br />
2 r r<br />
2<br />
1 2 kze<br />
mv =<br />
2 2r<br />
2<br />
1<br />
⋅<br />
2<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − 9
حال قيمت<br />
1 2<br />
mV<br />
2<br />
را در معادله8 معامله نموده، حاصل مى شودكه:<br />
2 2<br />
kze kze<br />
E = −<br />
2r<br />
r<br />
2 2<br />
2<br />
kze − 2kze<br />
− kze<br />
E =<br />
=<br />
2r<br />
2r<br />
2<br />
1 kze<br />
E = − ⋅(<br />
) − − − − − − − − − − − − − − − − − −10<br />
2 r<br />
قيمت r را از معادله 5 در معادله 10 معامله نموده، حاصل مى شود كه:<br />
در اين جا 1,2,3=n است.<br />
E = −<br />
1<br />
2<br />
kze<br />
2<br />
n h<br />
2<br />
2<br />
2 2<br />
mkze <br />
2<br />
2<br />
−1(<br />
−kze<br />
) mkze 4<br />
E = ⋅<br />
2 2<br />
2 1 n h<br />
2 2<br />
− ( −k<br />
z e<br />
E =<br />
2<br />
n h<br />
2<br />
4<br />
.2<br />
2<br />
)<br />
− − − − − − − − − − − − − −11<br />
10<br />
−10<br />
به توضيحات زير توجه كنيد<br />
به اساس قاعدة اول بور مى توان سرعت حركى الكترون را توضيح نمود و به<br />
اساس قاعده دوم مى توان توضيح كرد كه الكترون در يك قشر بدون اينكه انرژى را<br />
جذب و آزاد سازد در حال حركت موجى بوده و اگر به الكترون انرژى داده شود از<br />
قشر نزديك به هسته به قشر دور تر از هسته منتقل گرديده و اگر انرژى الكترون كم<br />
ساخته شود، به قشر پايين و نزديك به هسته سقوط نموده ، لاكن انرژى جذب شده<br />
−10<br />
−<br />
ثانيه دوباره آزاد ويا انرژى آزاد شده را دوباره جذب نموده<br />
8<br />
را در مدت<br />
به موقعيت اصلى خود بازگشت مى نماييد والكترون ها به مدار هاى دايره وى به دور<br />
هسته در حال حركت مى باشند.<br />
16
فعاليت<br />
به شكل ذيل دقت نموده و درجملات بعد از شكل در زيركلمات نامناسب<br />
خط بكشيد تا جملات درست<br />
گردد.<br />
در شكل الف الكترون با<br />
) گرفتن انرژى / از دست<br />
دادن انرژى ( سوية انرژى<br />
(بلند / پايين ( منتقل گرديده<br />
است .<br />
در شكل ب الكترون<br />
شكل (9-1) اتومها باگرفتن ويا باختن الكترون ها<br />
با(گرفتن انرژى / از دست<br />
دادن انرژى ( سوية انرژى (بلند<br />
/ پايين ( منتقل گرديده است .<br />
معلومات اضافى<br />
تيورى بور را عالمى به نام زومير فيلد در سال 1916 انكشاف داد. موصوف<br />
ابراز نظر نمود: هر يك از نمبر هاى كوانتم انرژى اوربيت هاى كروى را معين ساخته و<br />
هم بعضى از اقشار بيضوى را نيز مى توان به اساس همين نمبرهاى كوانتم اصلى مسمى<br />
ساخت كه به حرف n نشان داده شده، نمبر هاى كوانتم دومى را نيز شامل ساخت كه<br />
شكل بيضوى اقشار (مختلف المركز) را مشخص ميسازد و آن را به l افاده كرد. راجع<br />
به تمام نمبرهاى كوانتم معلومات ارائه خواهد شد.<br />
فعاليت<br />
الف – كميت تغيير انرژى زمانى كه يك الكترون ازسوية انرژيكى اول به دوم<br />
انتقال مينماييد، چقدر است؟<br />
ب – كميت تغييرات انرژى موقعى كه يك الكترون از سوية دوم به سوية اول<br />
سقوط مى نماييد ، چقدر خواهد بود ؟<br />
اين تيورى ها راجع به ساختمان الكترونى اتوم معلومات لازمه را ارائه كرده نمى<br />
توانست، از اين سبب تيورى هاى ديگر به وجود آمد كه ذيلاً مطالعه ميگردد.<br />
17
5 - 1 :تيورى معاصر اتومى (ميخانيك كوانتمى)<br />
ممكن حيرت انگيز باشد اينكه: (نظر يه بور باوجود موفقيت هاى خويش بعد از زمان<br />
ده سال انتشار آن ردگرديد) گرچه نظر بور توانست سپكتر اتوم هاى يك الكترونى را<br />
توضيح نمايند، اما به توضيح سپكتر اتوم هاى چندين الكترونى قادر نبود . در سال هاى<br />
1920-1930 در فزيك نظرى دو سؤال به ميان آمد:<br />
- 1 سؤال اول مربوط به دو نظر مختلف در مورد طبيعت نور (نظريه موجى و طبيعت فوتونى نور)بود.<br />
2- سؤال دوم عبارت از پديده كوانتمى مقدار معين نور و انرژى كه بايد آن را به صورت<br />
يك مسأله فراموش شده ميخانيك نيوتن دخيل ساخت.<br />
بنابر همين علت بود كه تيورى ميخانيك جديد و معاصر ايجاد گردد: مطابق به اين تيورى:<br />
نور خواص موجى را دارا بوده و هم خواص ذره وى را دارا است.<br />
طبيعت موجى و ذره وى<br />
اولين كسى كه در رابطه با ميخانيك موجى معاصر قدم مثبت نهاد، در سال 1924م<br />
عالمى به نام دى - بروگلى (De-Broglie) بود. در زمان هاى سابق علما نظر داشته اند<br />
كه تشعشات الكترو مقناطيسى عبارت از پديده هاى موجى مطلق است (با وجوديكه<br />
انشتاين خاطر نشان ساخته بود » در بعضى تجارب آن موج هاى الكترومقناطيسى خاصيت<br />
ذره وى يا فوتونى را از خود نشان ميدهند»).<br />
متوجه باشيد<br />
پديده هاى موجى عبارت از انكسار و تداخل مايكروذرات است وبه<br />
موج نسبت داده شده به هر ذره<br />
لازم است تا طول<br />
خاطرآموزش تاثير اين دو پديده<br />
را آموخت.<br />
18<br />
شكل 1) – 10 (
پس<br />
,<br />
دى- بروگلى با در نظر داشت معادلات انرژيكى انشتاين، طول موج فوتون ها را<br />
قرار ذيل بدست آورد:<br />
است.<br />
E =<br />
h. ν<br />
λν = C<br />
,<br />
E<br />
ν =<br />
h<br />
c<br />
ν =<br />
λ<br />
E =<br />
h<br />
c<br />
<br />
يا<br />
E<br />
C<br />
از نظر تيورى نسبيت انشتاين مى توان رابطه بين مقدار حركت نور، سرعت و انرژى را طبق<br />
معادلات ذيل محاسبه كرد:<br />
E = mC<br />
2<br />
= mc<br />
چون مومنت مقدار حركت عبارت از حاصل ضرب كتله و سرعت است ،يعنى:<br />
P = mc<br />
p<br />
E<br />
از اين جا = p<br />
C<br />
نيز بوده و در اين صورت مى توان تحرير كرد كه:<br />
h<br />
=<br />
<br />
E<br />
c<br />
=<br />
h<br />
mv<br />
مقدار حركت يك ذره با كتله m و سرعت v عبارت از p=mv است، پس:<br />
h<br />
= mv<br />
λ<br />
λ =<br />
λ =<br />
h<br />
mv<br />
معادلة اخير رابطه بين كتله، طول موج و سرعت را افاده ميكنيد.<br />
تمام ذرات داراى مومنت مقدار حركت p=mv بوده و طول موج شان توسط فورمول<br />
محاسبه شده مى تواند.<br />
فعاليت<br />
در جدول ذيل بعضى مشخصات ذرات ارائه گرديده است ، طول<br />
موج ذرات مذكور نيز به اساس فورمول فوق دريافت ودرجدول درج شده است شما<br />
بعدازمحاسبه،را به دست آورده وبا نتايج درج شده<br />
19
درجدول ، مقايسه نمايد .<br />
كتله به گرام<br />
ذرات<br />
سرعت<br />
طول موج<br />
نتايج دريافت<br />
شده شاگردان<br />
61<br />
12<br />
o<br />
o<br />
1,2<br />
0,1<br />
o<br />
o<br />
A<br />
A<br />
0,12<br />
A<br />
A<br />
o<br />
A<br />
cm<br />
sec<br />
1,2 ⋅10<br />
7<br />
5,9 ⋅10<br />
1,4 ⋅10<br />
7<br />
5,9 ⋅10<br />
7<br />
5<br />
2,4 ⋅10<br />
4<br />
الكترون 300k<br />
الكترون با انرژى 1ev<br />
الكترون با انرژى 100ev<br />
اتوم هيليوم، 300k<br />
9,1 ⋅10<br />
9,1 ⋅10<br />
9,1 ⋅10<br />
6,6⋅10<br />
2,2 ⋅10<br />
−28<br />
−28<br />
−28<br />
−24<br />
−22<br />
اتوم ،.... 300k<br />
به هر اندازه كه كتله و سرعت ذره زياد باشد، به همان اندازه طول موج آن كوتاه است.<br />
بنابرين زمانى كه يك دسته الكترون به يك جسم كريستالى برخورد مى نمايد، دوباره<br />
منكسر گرديده و يا بازگشت مينمايد.<br />
توجه نماييد<br />
تاثير ذرات كوچك (فوتون ها، الكترونها، نيوترون ها... وغيره) داراى طبيعت<br />
دوگانه بوده ، در بعضى از آزمايشات خواص ذره وى و در بعضى ديگر آزمايشات<br />
خواص موجى آنها آشكار ميگردد . پس ذرات كوچك داراى خواص ذره وى و<br />
مى باشند. موجى «هردو»<br />
شكل ) 1 - 11) طبيعت موجى الكترون<br />
فعاليت<br />
كدام يكى از اشكال ذيل براى الكترون مسير خاصى را مشخص ساخته وكدام يك<br />
مسير خاصى را مشخص نمى سازد ؟<br />
20
شكل (1 - 12 ( مسير خاص الكترونها<br />
نمبر هاى كوانتمى چهارگانه به شكل يك نتيجه رياضيكى خود را تبارز داده ، وضيعت و<br />
انرژى الكترونى اتوم ها را مشخص مى سازد، اين نمبر هاى كوانتمى مطابق به نظريه بور<br />
داراى مفاهيم ناقص بوده و با وجود نواقص در تشريح و وضعيت قرار گرفتن الكترون ها به<br />
دور هسته اتوم كمك كرده مى تواند.<br />
- 1 نمبر كوانتم اصلى Number) (The principl Cauantum<br />
نمبر كوانتم اصلى جسامت ابر الكترونى، شعاع اتوم و انرژى الكترون ها را نظر به<br />
هسته يعنى سطح انرژيكى الكترون هارا نظر به هسته مشخص مى سازد كه قيمت هاى كاملاً<br />
معين اعداد تام طبيعى (1,2,3,4,5,6,7=n…) را به خود اختيار كرده مى تواند و به n<br />
نشان داده مى شود.<br />
هر قدر كه قيمت n كوچك باشد، به همان اندازه الكترون كمترين انرژى را دارا بوده و به<br />
هسته نزديك مى باشد ، نمبر كوانتم اصلى نسبت به ديگر نمبر هاى كوانتم مهم بوده ؛ زيرا<br />
كه كميت انرژى الكترون اتوم هايدروجن و ديگر اتوم ها را افاده كرده وتوسط فورمول<br />
ذيل محاسبه شده مى تواند كه در آن n نيزشامل است.<br />
2 4<br />
− 2π me z<br />
E =<br />
2 2<br />
n h<br />
21<br />
2<br />
دراين فورمول m كتله الكترون و e چارج الكترون را افاده ميكند و اين فورمول از حل<br />
معادله شرودينكر حاصل شده است.<br />
2- نمبر كوانتم فرعى يا حركت زاويوى: مطابق به نظريه بور يك مدار اصلى يا<br />
قشر الكترونى عبارت از دوره دايره وى حالت استثناى گردش الكترون به دوره هسته است<br />
و حالت عمومى عبارت از بيضوى بوده كه هسته در يكى از محراق هاى آن قرار دارد. در<br />
يك مدار بيضه وى شكل، سرعت الكترون ثابت و معين نه بوده، انرژى حركى آن در تغيير<br />
است و در اين تغييرات انرژى كوانتمى بوده ؛ بنابر اين براى الكترون تنها بعضى از مدارهاى<br />
بيضه وى استثنايى مجاز است ،بدين ترتيب دومين نمبر كوانتم اندازه حركت زاويوى و يا<br />
مومنت مقدار حركت زاويه وى را افاده ميكند و به l نشان داده ميشود و ضريب بيضه وى<br />
بودن مدار را تعيين مى نمايد .<br />
چون الكترون داراى مقدار حركت دورانى بوده،بنابرآن حتماً داراى انرژى حركى حاصله
22<br />
از حركت دورانى است پس مومنت مقدار حركت (p=mv) محدود بوده و مساوى به<br />
مجموع انرژى الكترون است ؛ به اين اساس حيرت انگيز نه خواهد بود، اگر نظرية مقدار<br />
مومنت حركت زاويه وى الكترون با مومنت مقدار حركت اوربيتالى lرا منحصر به مقدار<br />
n دانسته شود ، تيورى نظرى و تجربى نشان ميدهد كه lميتواند تمام قيمت هاى اعداد تام<br />
بين صفر و − 1 n به شمول صفر و − 1 n را به خود اختيار نمايند.<br />
= 2 باشد ، l<br />
l = 0 − − − − − − − − − − − − − n −1<br />
1 باشد، lداراى يك قيمت بوده و آن صفر است. در صورتيكه n<br />
نيز داراى دو قيمت بوده و آن 0 و1 است..... و اگر − 5 n باشد، نيز داراى 5 قيمت بوده<br />
و آن عبارت,1,2,3,4 ,0 است.<br />
- 3 نمبر كوانتم مقناطيسى: حركت زاويه وى يا مومنت مقدار حركت دورانى يك<br />
الكترون را در هر اتوم مى توان به جريان برق سيستم دايره وى كه در آن جريان دارد، تشبه<br />
نمود. چون جريان برق در داخل حلقه به وجود مى آيد و ساحه مقناطيسى را در داخل<br />
حلقه توليد ميكند از اين سبب گفته مى توانيم كه تحريك الكترون در يك مدار دايره وى<br />
نيز ساحه مقناطيسى را توليد مى كند كه نمبر كوانتم مقناطيسى ml آنرا مشخص مى سازد،<br />
از طرف ديگر ml از مقدار مومنت حركت زاويه وى حاصل مى گردد، لذا مقدار آن<br />
مربوط به قيمت نمبر كوانتم اوربيتالى يا فرعى مى باشد، تيورى و عمل توضيح مى نمايند<br />
كه ml ميتواند تمام قيمت هاى عددى تام بين صفر و + و صفر، − l را به شمول صفر + l<br />
l<br />
اگر = n<br />
اختيار نمايد و تعداد قيمت هاى ml عبارت از است كه مقدار اين قيمت هاى ml<br />
تعداد اوربيتال ها را در سويه فرعى نيز افاده مى كند:<br />
ml = + l − − − − − −0<br />
− − − − −l<br />
و − l<br />
4- نمبر كوانتم سپين: الكترون علاوه بر تشكيل<br />
ساحه مقناطيسى حاصله از حركت دورانى خود<br />
مشابه به مقناطيسى كوچك عمل نموده، به اين<br />
اساس گفته مى توانيم كه الكترون داراى spin<br />
بوده و كلمه spin به معنى چرخش ميباشد و<br />
عبارت از مقدار حركت دورانى يك ذره به دور<br />
محور خودش است، اين مقدار براى ذرات اساسى<br />
كاملاً مشخص و معين است الكترون، پروتون و<br />
1<br />
2<br />
نيوترون داراى قيمت ± spin است.<br />
شكل (1 -13 ( : شكل سپين الكترونها
توجه نماييد<br />
چون قيمت l را ml مشخص مى سازد ؛ بنابرين روابط خاصى بين ml l، و n<br />
بايد موجود باشد ؛ به طور مثال: پايين ترين سويه انرژيكى اتوم هايدروجن در حالت<br />
اساسى و ثابت يعنى،1 بوده كه يك قيمت را به خود گرفته مى<br />
تواند ؛ به همين ترتيب قيمت هاى تعيين كننده قيمت بوده طوريكه قبلاً ياد آورى<br />
گرديد ، قيمت1 است، يعنى:<br />
ml = 2l + 1<br />
l = 0<br />
ml = 2⋅0<br />
+ 1 = 1<br />
ml = + l − − − − − 0 − − −<br />
ml = + 0 − − − 0 − − − − − −<br />
ml = 0<br />
l = 1<br />
ml = 2l + 1<br />
است<br />
ml = + 1, 0, −1<br />
−<br />
1<br />
2<br />
و<br />
− l<br />
− 0<br />
l = 0 , ml = 0, n =<br />
23<br />
ml = 2 l +<br />
1<br />
ml l , n قيمت spin عبارت از +<br />
2 1 1<br />
S = + , −<br />
2 2<br />
بالاخره به هر قيمت ,<br />
اگر1 باشد ml داراى سه قيمت بوده و آنها عبارت از +1 , 0 , -1 است.<br />
⇒<br />
سپ<br />
ml = 2 ⋅1+<br />
1 = 3<br />
ml = + l − − − − − 0 − − − − − l<br />
ml = + 1− − − − − 0 − − − −1<br />
براى آموزش بيشتر شما<br />
Orbital كلمه لاتين بوده و به معنى لانه يا آشيانه است ، در اينحا نيز به همين مفهوم به<br />
كار رفته و عبارت از آن قسمت اطراف هسته اتوم است كه احتمال موجوديت الكترون<br />
در آن 95% است. احتمال آن موجود است كه الكترون در يك لحظه زمانى خارج از<br />
l =<br />
حدود اين ساحه فضاى هسته قرار داشته باشد كه 5% را احتوا مى كند.<br />
اقشار اصلى وفرعى<br />
با هر نمبركوانتم اصلى سويه انرژيكى اصلى معين مطابقت داشته كه اين سويه هاى اصلى به<br />
n =<br />
1<br />
K<br />
2<br />
L<br />
⇒<br />
3<br />
M<br />
4<br />
N<br />
5<br />
O<br />
حروف بزرگ نشان داده مى شود (قرار ذيل) .<br />
6<br />
P<br />
7<br />
Q
فعاليت با در نطر داشت مودل بور سلسلة<br />
n =<br />
1<br />
K<br />
24<br />
2<br />
L<br />
3<br />
M<br />
4<br />
N<br />
5<br />
O<br />
6<br />
P<br />
7<br />
Q<br />
را رسم وتوضح نمايد .<br />
با هر نمبر كوانتم فرعى سويه انرژيكى فرعى معين مطابقت دارد، اين سويه هاى فرعى<br />
را به حروف قرار ذيل افاده مى كند.<br />
1 آن<br />
2<br />
+<br />
تعداد اوربيتال هاى هر سويه فرعى به قيمت ml مربوطة آن مطابقت داشته و حداعظمى<br />
گنجايش الكترون در يك اوربيتال صرف دو عدد با سپين مخالف الجهت است.<br />
اگر چرخش الكترون به دور محور خودش مطابق به عقر بة ساعت بوده باشد ، قيمت سپين<br />
−<br />
است .<br />
1<br />
2<br />
بوده و در صورتى كه مخالف با عقر بة ساعت چرخش نمايد، قيمت سپين آن<br />
اوربيتال هارا به صندوقچه نشان ميدهند .تعداد اوربيتال ها در هرسوية انرژيكى اصلى<br />
مطابقت داشته وتعداد اعظمى الكترون ها در آنها به 2n<br />
فعاليت<br />
مطابقت دارد .<br />
2<br />
2<br />
به n<br />
جا هاى خالى جدول ذيل را نكميل نمابد .<br />
تعداد مجموعى<br />
الكترونها<br />
2<br />
2n<br />
2<br />
2(1)<br />
2<br />
نمبركوانتم اصلى(n)<br />
n=1<br />
اقشار<br />
K<br />
L<br />
M<br />
N<br />
O<br />
n=2<br />
n=3<br />
n=4<br />
n=5<br />
------------<br />
------------<br />
------------<br />
------------<br />
0<br />
s<br />
1<br />
p<br />
2<br />
d<br />
3<br />
f<br />
4<br />
g<br />
-----------------<br />
-----------------<br />
-----------------<br />
-----------------<br />
نمبركوانتم فرعى<br />
سوية انرژيكى فرعى<br />
حالت انرژيكى الكترون ها را به اعداد وحروف نشان ميدهند ، طورى كه نمبر كوانتم<br />
اصلى آنها را به عدد افاده نموده واين عدد رابه طرف چپ حرفى تحرير مى نمايند كه<br />
سوية انرژيكى فرعى را نشان ميدهد و به يك نمبر كوانتم فرعى معين مطابقت دارد ؛ به<br />
طور مثال : 3p نشان ميدهد كه الكترون در سوية اصلي سوم به حالت p قرار داشته و
شكل ابر الكترونى آن مانند » دمبل « مى باشد . شكل ابر الكترونى اوربيتال s كروى بوده<br />
وشكل ابر الكترونى اوربيتال ها d وf مغلق است كه مانند برگ هاى گل صد برگ ويا<br />
مرسل بالاى همديگر قرار دارند .<br />
جدول ذيل ترتيب نمبر كوانتم چهارگانه واوربيتال هاى آنها راافاده مى كند :<br />
جدول (1 – 3 ( ترتيب نمبر هاى كوانتم چهار گانه واوربيتال هاى آنها:<br />
n<br />
2<br />
l<br />
0<br />
1<br />
ml<br />
0<br />
+1 0 - 1<br />
تعداد<br />
الكترون<br />
تعداد<br />
اوربيتال<br />
حالت<br />
انرژيكى<br />
نمبرهاى چهار گانه<br />
n + l<br />
s<br />
1 1 s 1 2 1<br />
+ , − 2 2<br />
// // s<br />
2 2<br />
// // p<br />
6 3<br />
1<br />
3<br />
3<br />
0<br />
1<br />
2<br />
0<br />
+1,0,<br />
−1<br />
+ 2,<br />
+ 1,0, −1,<br />
−2<br />
// //<br />
// //<br />
// //<br />
s<br />
p<br />
d<br />
1<br />
3<br />
5<br />
2<br />
6<br />
10<br />
3<br />
4<br />
5<br />
4<br />
0<br />
1<br />
2<br />
3<br />
0<br />
+1,0,<br />
−1<br />
+ 2,<br />
+ 1,0, −1,<br />
−2<br />
+ 3,<br />
+ 2, + 1,0, −1,<br />
−2,<br />
−3<br />
// //<br />
// //<br />
// //<br />
// //<br />
s<br />
p<br />
d<br />
f<br />
1<br />
3<br />
5<br />
7<br />
2<br />
6<br />
10<br />
14<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
فعاليت<br />
5 باشد قيمت هاى ممكنة s ، ml l، ،حالت انرژيكى ، تعداد اوربيتال ،<br />
تعداد الكترون و n + l قشر O را در يافت و در يك جدول ترتيب نمايد .<br />
25<br />
اگر = n<br />
: 6-1 ساختمان الكترونى اتوم هاى چندين الكترونى<br />
پر شدن اوربيتال هاى سويه هاى انرژيكى توسط الكترون ها<br />
الكترون ها اولاً اوربيتال هاى آن سويه هاى انرژيكى را اشغال مى نمايند كه در سطح پايين<br />
انرژيكى قرار داشته وبه هسته نزديك باشند . دراين مورد قواعد وپرنسيب هاى زياد موجود<br />
است كه اين قواعد با گراف هاى مربوطه قرار ذيل توضيح مى گردد .
شكل (1- 7) گراف سوية انرژى اوربيتال ها :<br />
به اساس سلسلة ذيل نيز مى توان تقسيمات الكترون ها را در اوربيتال هاى سويه هاى<br />
انرژيكى تقسيمات كرد :<br />
26
قاعده هوند Hunds Rule<br />
الكترون ها اوربيتال عين سويه فرعي را طوري اشغال مي نمايند كه مجموعه قيمت هاي<br />
عددي Spin آنها اعظمي باشد يا به عباره ديگر الكترون ها اولاً اوربيتال هاي سويه فرعي<br />
را به شكل طافه با Spin هم جهت پر نموده ، درصورتي كه الكترون هاي اضافي موجود<br />
باشد ، جوره شدن آنها با Spin مخالف الجهت آغازمي گردد ؛ به طور مثال: درنايتروجن<br />
واكسيجن اين مطلب توضيح مي گردد:<br />
مجموعه سپين<br />
مجموعه سپين<br />
N<br />
O<br />
↑↓<br />
↑↓<br />
↑<br />
↑<br />
2<br />
2<br />
3<br />
1s<br />
2s<br />
2 p<br />
↑↓<br />
1s<br />
2<br />
↑↓<br />
2s<br />
2<br />
↑↓<br />
2p<br />
↑<br />
4<br />
↑<br />
↑<br />
1<br />
±1<br />
2<br />
±1<br />
فعاليت<br />
ساختمان الكترونى عناصر ذيل را با اوربيتال هاى آنها تحرير و مجموعة سپين آنها<br />
را دريافت نمايد .<br />
1s<br />
1<br />
46<br />
Pd,<br />
25<br />
Mn,<br />
19<br />
K,<br />
26<br />
Fe<br />
قاعده كلچكو فسكي( ( Klechkows Skyis Rule<br />
در بعضي از اتوم هاي عناصر پر شدن سويه هاي الكتروني توسط الكترون ها طوري<br />
عملي مي گردد كه هنوز پرشدن سويه قبلي واوربيتال آنها توسط الكترون ها صورت نه<br />
گرفته ،الكترون ها اوربيتال هاي سويه انرژيكي بعدي را اشغال مينماييد ، به طور مثال :<br />
اوربيتال 4S زماني توسط الكترون ها پر مي گردد كه هنوز 3d توسط الكترون ها اشغال<br />
نه گرديده است. به همين ترتيب 5S قبل از 4d و 4F و هم 6S قبل از 5d و 4F توسط<br />
الكترون ها اشغال مي گردد. درين مورد كلچكوفسكي قاعده را وضع نمود كه قرار ذيل است:<br />
الكترون ها اولأ اوربيتال هاي آ ن سو ية انرژيكي را اشغال مي نمايند كه مجموعه قيمت<br />
هاي عددي نمبر كوانتم اصلي n و فرعي ) l آن ها كوچك باشد ، درصورتي كه<br />
) دو سويه با هم مساوي باشد. درين صورت الكترون ها اولاً اوربيتال هاي آن سو ية<br />
انرژيكي را اشغال مينمايند كه قيمت عددي n آن كوچك باشد يعني<br />
مي كرد. سلسله ذيل را ملاحظه نماييد.<br />
−1) n ( l ≤ رعايت<br />
( n + l<br />
( n + l<br />
سويه انرژيكى<br />
2s<br />
2<br />
2p<br />
3<br />
3s<br />
3<br />
3p<br />
4<br />
4s<br />
4<br />
3d<br />
5<br />
4p<br />
5<br />
5s<br />
5<br />
4d<br />
6<br />
5p<br />
6<br />
6s<br />
6<br />
4f<br />
7<br />
5d<br />
7<br />
6p<br />
7<br />
n+l<br />
27
فعاليت اول<br />
ساختمان الكترونى و اوربيتالى اتوم هاى عناصر ذيل رابه اساس قاعدة كلچكوفسكي<br />
تحرير وترتيب نمايد :<br />
Th<br />
90 3Li ,<br />
4<br />
Be ,<br />
5<br />
B,<br />
15P<br />
فعاليت دوم :<br />
جا هاى خالى جدول ذيل را با اعداد مناسب پر نما ييد .<br />
ساختمان الكترونى<br />
تعداد الكترون ها<br />
عنصر<br />
سويةسوم<br />
سوية دوم<br />
سوية اول<br />
H<br />
He<br />
Li<br />
C<br />
Ne<br />
Mg<br />
S<br />
Ar<br />
2<br />
6<br />
10<br />
12<br />
16<br />
18<br />
1<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
\\\\\\\\\\\<br />
\\\\\\\\\\\<br />
1<br />
2<br />
8<br />
8<br />
8<br />
\\\\\\\\\\\\\\\\\\<br />
\\\\\\\\\\\\\\\\\\<br />
\\\\\\\\\\\\\\\\\\<br />
\\\\\\\\\\\\\\\\\\<br />
\\\\\\\\\\\\\\\\\\<br />
2<br />
8<br />
28
خلاصه فصل اول<br />
* در سال هاى 400 ق م عالمى به نام ديموكراتس ابراز نمود : مواد را ميتوان به چنان ذرات<br />
كوچك تقسيم كرد كه ديگر امكان تقسيم آن موجود نباشد ، موصوف اين ذرات را به نام اتوم<br />
ياد كرد .اتوم كلمة يونانى بوده كه از tom (تقسيم ( وA (نفي ( گرفته شده است ُ<br />
* در سال 1808 دالتون تيورى اتومى را بنيان گذاشت ، طبق اين تيورى مواد از ذرات<br />
كوچك به نام اتوم ها ساخته شده است .<br />
تيورى جديد اتومى ارائه ميدارد اينكه :<br />
* اتوم ها ذرات كوچك اند كه توسط وسايل سادة كيمياوى تجزيه نه شده و مجموعةاز اتوم ها<br />
ى كه داراى عين چارج هسته باشند ، به نام عنصر كيمياوى ياد ميشوند .<br />
* اتوم ها دايماً در حال حركت بوده ، با ازدياد حرارت سرعت حركت آنها زيادميگردد واين<br />
حركت سبب تعامل آنها با هم ديگر ميگردد .<br />
* اتوم هاى عناصر مختلف از لحاظ كتله ، حجم و خواص از هم ديگر فرق دارد .<br />
* اتوم هاى عناصر از دوقسمت ساخته شده است ، كه عبارت از هسته وقشر الكترونى مى باشد<br />
تامسن به اساس تجارب الكترونها را در اتوم كشف كرد .<br />
* رادر فورد به اساس تحقيقات چارج وكتلة هستة اتوم رامحاسبه نمود ه ودريافت كرد كه در<br />
هستة اتوم ذرات چارج دار مثبت موجود است ، موصوف اين ذرات را به نام پروتون ها ياد كرد .<br />
* چادويك نيوترون ها را در هستة اتوم كشف كرد ، موصوف طبق معادلة هستوى ذيل ، نيوترون<br />
هارا به دست آورد .<br />
9 4<br />
12<br />
Be+<br />
2He⎯→<br />
6C+<br />
4<br />
29<br />
1<br />
0<br />
n<br />
* مجموعة پروتون ها ونيوترون ها را به نام نوكليون ياد نموده اند .<br />
* سرعت الكترون ها را ميتوان توسط فورمول = محاسبه كرد و به اساس فورمول<br />
V<br />
2<br />
Kze <br />
nh<br />
nh<br />
r =<br />
mKze 2 4<br />
2 مى توان شعاع اتوم را به دست آورد .
* طول موج الكترون را مى توان به اساس فورمول دى – بروگلى قرار ذيل به دست آورد .<br />
=<br />
h<br />
mv<br />
30<br />
* وضعيت وحالت الكترون ها را مى توان به اساس چهار نمبر كوانتم مشخص كرد .<br />
1– نمبر كوانتم اصلى : اين نمبر كوانتم جسامت ابر الكترونى ، شعاع اتوم وسوية انرژيكى<br />
الكترونها را نظر به هسته در اقشار مختلف نشان ميدهد<br />
2– نمبر كوانتم فرعى : اين نمبر كوانتم وضعيت الكترون هارا به دور هستة اتوم<br />
در كواردينات ها مشسخص مى سازد . وقيمت هاى كاملاً معين اعداد تام بين صفر و1− n<br />
) را به خود اختيار مى نماييد .<br />
( l = 0 − − − − − − − − − n −1<br />
3– نمبر كوانتم مقناطيسى : اين نمبر كوانتم وضعيت وخاصيت مقناطيسى الكترون ها<br />
را به دور هستة اتوم نشان مى دهد وتعداد قيمت هاى1 را دارا بوده و اين قيمت ها<br />
ml = 2 l +<br />
− − − − 0 قرار دارد .<br />
− l , − − − − + l عبارت از اعداد تام بين صفر و 0<br />
تحريك الكترون ها در مدار هاى دايره وى ساحة مقناطيسى را توليد مى نماييد كه نمبر<br />
كوانتم مقناطيسى آن را مشخص ميسازد .<br />
- 4 نمبر كوانتم سپين : سپين (Spin) كلمة لاتين بوده وبه معنى چرخش است، درين<br />
جا نيز به همين مفهوم به كار رفته وچرخش الكترونها را به دور محور خود شان افاده ميكنند .<br />
چرخش الكترون ها را به دور محور خود شان نمبر كوانتمى مشخص مى سازد كه به نام نمبر<br />
را به خود اختيار<br />
كوانتم سپين ياد شده وبراى مايكرو ذرات قيمت هاى<br />
مى نماييد .<br />
* اوربيتال Orbital) ): كلمة لاتين بوده و به معناى لانه مى باشد كه درين جانيز به همين مفهوم<br />
به كار رفته و عبارت از آن قسمت فضاى اطراف اتوم است كه احتمال موجوديت الكترون در<br />
1<br />
ms = +<br />
2<br />
,<br />
1<br />
−<br />
2<br />
آن 95% است .<br />
* قاعدة پاولى : در يك اتوم دوالكترون نمى توانند كه چهار نمبر كوانتم يك سان را دارا<br />
باشند<br />
* قاعدة هوند : الكترون ها اوربيتال هاى عين سويه هاى انرژيكى فرعى را طورى اشغال مى<br />
نمايند كه مجموعة قيمت هاى عددى سپين آنها اعظمى باشد .
* قاعدة كلچكوفسكى : الكترونها اولاً اوربيتال هاى آن سويه هاى انرژيكى را اشغال مى نمايند<br />
كه مجموعة قيمت هاى عددى نمبر هاى كوانتم اصلى (n) ونمبر كوانتم فرعى (l) آن (l ( n +<br />
كوچك باشد . در صورتى كه (l ( n + دويا چند سويه با هم مساوى باشد ، درين صورت اوربيتال<br />
هاى آن سويه توسط الكترونها اشغال ميگردد كه قيمت n آن كوچك باشد .<br />
سوالات فصل اول<br />
سؤالات چهار جوابه : براى هر سؤال چهار جواب داده شده است كه يكى آن درست است ،<br />
شما درست آنرا انتخاب نمايد .<br />
1– ذرة كوچك يك ماده را براى اولين بار كدام عالم به نام اتوم ياد كرد ؟<br />
الف – دالتن ب – ديموكرات ج – ارسطو د – رادر فورد<br />
2– كلمة اتوم از كدام كلمات ذيل اشتقاق يافته است ؟<br />
الف – Tom (تقسيم ( ب – A (نفى ( ج – الف و ب هردو درست است د –<br />
هيچكدام<br />
3– بنيان گذار تيورى اتومى كدام يكى از علماى ذيل است ؟<br />
الف – ارسطو ب - ديموكرات ج – رادر فورد د – تامسن<br />
4– كاشف هسته ومشخصات هستة اتوم كدام يكى از علماب ذيل است؟<br />
الف – موزلى ب – چادويك ج – رادر فورد د – سودى<br />
5– به اساس كدام فورمول ها مى توان سرعت الكترون را به دور هستة اتوم محاسبه كرد ؟<br />
nh<br />
V =<br />
mKze 2 4<br />
ج - 2 د – هيچكدام<br />
h<br />
V =<br />
mv<br />
2<br />
Kze <br />
الف - = Vب -<br />
nh<br />
6– اگر 3=n باشد، قيمت هاى l عبارت اند از:<br />
الف - سه قيمت ب – دوقيمت ج – يك قيمت د – تماماً غلط است .<br />
– 7 عنصرى داراى نمبر اتومى 26 داراى كدام مجموعة قيمت هاى عددى سپين است ؟<br />
ب – 2 ج - 3 د - 1<br />
, −<br />
8- اگر = 3 l باشد ، قيمت هاى ml عبارت از ------ است<br />
31<br />
+<br />
1<br />
2<br />
1<br />
2<br />
الف -
الف – سه قيمت ب - دوقيمت ج - هفت قيمت د – قيمت به ارتباط ندارد<br />
– 9 طول موج لكترون را توسط كدام فورمول هاى ذيل مى توان در يافت كرد ؟<br />
د – تماماً<br />
10– پروتونها كدام نوع ذرات اتوم اند ؟<br />
الف – ذرة منفى ب- ذرة مثبت، ج – ذرة خنثى ، د- ذرة چارج دارمثبت ومنفى<br />
سؤالات صحيح وغلط :جملات صحيح ذيل رابه (ص) وغلط ذيل را به (غ ( نشانى كنيد .<br />
1– مواد از ذرات كوچك به نام اتوم ها ساخته شده است . ) (<br />
<br />
nh<br />
mKze<br />
ج - =<br />
2 4 2<br />
h<br />
=<br />
mv<br />
2<br />
Kze ب -<br />
الف - = <br />
nh<br />
e<br />
2- تامسن در تحقيقات خويش نسبت چارج را بر كتله مواد ) ( دريافت نمود كه كميت<br />
m<br />
1.76 Cb kg را بدست آورد ). (<br />
3- چاديك (Chadwick) در سال 1932 در نتيجة تعاملات هستوى پروتون را كشف<br />
كرد، ) (<br />
4- در يك اتوم دوالكترون مى توانند كه چهار نمبر كوانتم يك سان را دارا باشند ) (<br />
5- طبق تيورى كوانتم انرژى فوتون عبارت از كوانت نور با فريكونسى بوده و مى باشد.<br />
( )<br />
6- مطابق به تيورى پلانك انرژى كوانتايزيشن (Cuentization) مى گردد. ) (<br />
7- اتوم هاى عناصر مختلف از لحاظ كتله ، حجم و خواص از هم ديگر فرق ندارند .( (<br />
8- آن قسمت فضاى اطراف اتوم كه احتمال موجوديت الكترون در آن 95% است به نام<br />
اوربيتال ياد مى گردد . ) (<br />
9- نمبر كوانتم اصلى وضعيت الكترون هارا به دور هستة اتوم در كواردينات مشخص<br />
مى سازد ) (<br />
32
سؤالات تشريحى:<br />
است .<br />
h<br />
=<br />
mv<br />
1– ثبوت نماييد كه <br />
- 2 نمبر كوانتم اصلى را مختصراً توضيح نماييد<br />
nh<br />
mKze 2 4<br />
= r است .<br />
3- ثبوت كنيد كه 2<br />
4– اگر نمبراتومى يك عنصر 82 باشد ، ساختمان الكترونى آن را تحرير وموقعيت عنصر را در<br />
بريود وگروپ مشخص سازيد .<br />
5– طول موج الكترون اتوم هايدروجن را محاسبه نمايد، درصورتى كه سرعت آن<br />
( n=1 ) . Vباشد = 2200km / sec<br />
33
فصل دوم<br />
ترتيب الكترونى و خواص دوره يى عناصر<br />
آيا مطالعة خواص هر عنصر به طور جدا گانه كار مشكل نه خواهد بود ؟<br />
چرا جدول دورة عناصر ترتيب وبه ميان آمد ؟ ترتيب جدول مندليف به اساس كدام<br />
پارامترهاى عناصر صورت گرفت ؟ ساختمان الكترونى عناصر درترتيب جدول چه<br />
رول دارد ؟ بلاك ها ، گروپ ها و پريود هاى جدول مندليف به اساس كدام فكتور<br />
هاى اساسى اتوم هاى عناصر ترتيب وتنظيم گرديده است ؟ خواص عناصر در پريود<br />
ها وگروپهاى جدول پريوديك به كدام ترتيب به شكل متناوب تغيير مى نمايد ؟<br />
براى دريافت حل سؤالهاى فوق وامثال آنها و هم راجع به تغيير متناوب خواص عناصر<br />
ميتوان دراين فصل معلومات به دست آورد.<br />
34
– 2 1 : تاريخچة ساختمان سيستم پريوديك<br />
1<br />
در طبعيت 90 عنصر طبيعي و متباقى مصنوعي كشف گرديده است ، دانستن خواص<br />
ومشخصات عناصربه طورجداگانه كار مشكل است ، ازاين سبب علماي كيميا سعي به عمل آورده<br />
اند تا اين عناصر را طوري در يك جدول واحد تنظيم نمايند كه با دانستن خواص يكي از آنها ،<br />
خواص عدة ديگر آنها را نيز دانسته باشند .<br />
در سال 1865 كيميادان انگليسي به نام نيوليندز(Newlands) عناصر كشف شدة ز مان<br />
خويش را به اساس ازد ياد متناوب كتله اتومي نسبتى شان در قطار هاي افقى ترتيب كرد و درين<br />
صورت ديده شد كه عنصر نمبر هشتم تحت عنصر اول كه مشابه آن است قرار گرفته و به همين<br />
ترتيب عنصر شماره نهم تحت عنصر شماره دوم--- غيره قرار گرفت. درين صورت عناصرمشابه<br />
را دريك ستون عمودي قرار داد (كه فعلاً اين سيستم به نام اوكتاي نيولندز ياد مي گردد). جدول<br />
آن قرار ذيل است:<br />
جدول (2 – 1) اوكتاى نيوليندز<br />
2 3 4 5 6 7<br />
H<br />
Li<br />
Be<br />
B<br />
C<br />
N<br />
O<br />
F<br />
Na<br />
Mg<br />
Al<br />
Si<br />
P<br />
S<br />
Cl<br />
K<br />
Ca<br />
Cr<br />
Ti<br />
Mn<br />
Fe<br />
نيولندز اوكتاي كيمياوي خود را با اوكتايد هاي موزيك مقايسه نمود و آن را به نام قانونمندي<br />
توضيح شده قانون (Octave) ياد نمود . مقايسة نيولندز غير مدلل و نا موفق دريافت گرديد و از<br />
تيوري عالم مذكور صرف نظر گرديد .<br />
در سال 1869 عالم روسي .D .M Mendelev مفكورة مشابه را پيشنها د كرد ، 1 موصوف<br />
نيز عناصر كشف شده زمان خود را به اساس ازدياد متناوب كتلة اتومي نسبتي شان در قطار هاي<br />
افقي (Period) ترتيب و درستونهاي عمودي متحد ساخت،موصوف اين نوع ساختمان ترتيب<br />
١- عالم جرمني به نام Moier. l<br />
در سال ،27 1864 عنصر را به اساس ازدياد كتله اتومي شان ترتيب كرد و<br />
بعداً آنها را به اساس ازديادكتلة متناوب شان به پنج گروپ تقسيم كرد. كه هر يك 3 عنصر را احتوا مي نمايد و<br />
در سال 1870 ادعا كرد كه جدول مشابه به مندليف را ترتيب كرده است.<br />
35
شده خودرا به نام سيستم پريوديك عناصر ياد كرد. اين سيستم ترتيب شدة مندليف نسبت به<br />
سيستم ترتيب شده نيوليندز تكميل شده بوده كه قسمت آن در ذيل ملاحظه ميگردد.<br />
(اين جدول در سال 1871 ترتيب گرديده است).<br />
جدول 2) – 2 ( سيستم پريوديك مندليف :<br />
36<br />
ابتكار مندليف در ترتيب جدول دوره يى<br />
– 1 مند ليف سلسله هاي طويل و يا پريود هاى بزرگ را در جدول خويش براي عناصري<br />
برگزيده كه فعلاً به نام عناصر انتقالي (Transational) ياد مي شوند ، علت آن اين بود كه<br />
عناصر Fe، Mn , Ti به طور اضافي تحت عناصر غير فلزات Si, ,P S تنظيم شده نمي تواند .<br />
(شكل قرار فوق اوكتاي نيوليندز را ملاحظه نمايد).<br />
- 2 مندليف در جدول ترتيب شدة خود حجره هاي خالي را براي عناصر كشف نا شده طبيعت<br />
باقي گذاشت ، درين صورت متوجه شده كه ارسنيك As به شكل طبيعي به كروپ V تعلق<br />
گرفت . عالم مذ كور دو حجره خالي را بين جست Zn و ارسنيك As باقي گذاشته بود.<br />
- 3 در صورتي كه موقعيت عناصر در سيستم پريوديك به اساس كتله اتومي شان در<br />
گروپ ها به خواص عناصر كتلة هم گروپ شان مطابقت نمي كرد ، درين صورت مندليف<br />
براي همچو عناصر كتله اتومي نسبتي جد يدي را پيشنهاد مي كرد . در مورد Pt,) Cr, In,<br />
(Au كميت هاي جد يد كتلة اتومي نسبتي ارائه شده صحت استقرار عناصر را در جدول<br />
مندليف تايد مي نمايد .
- 4 مندليف كشف عناصري را پيشگوي نموده بود كه بعد از كشف بعضي از جاهاي<br />
خالي جدول مندليف را نظر به خواص كيمياوي شان اشغال نمود ند ؛ درين صورت اعتماد بالاي<br />
جدول پريود يك مند ليف زياد و به ترتيب آن صحه گذاشته شد.<br />
فعاليت<br />
چطور جدول سه بعدى عناصر را ساخته متوانيم ؟<br />
مرحله اول : ابتدا عناصر گروپ هاى اصلى را به روى كاغذ مقوا تحرير داريد ، وهر گروپ<br />
عناصر را از مقوا جدا سازيد<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
IA VIIIA<br />
H IIA IIIA IVA VA VIA VIIA He<br />
Li Be B C N O F Ne<br />
Na Mg Al Si P S Cl Ar<br />
K Ca Ga Ge As Se Br Kr<br />
Rb Sr In Sn Sb Te I Xe<br />
Cs Ba Ti Pb Bi Po At Rn<br />
Fr Ra<br />
مرحلة دوم: قسمت حاشية گروپ اول را با حاشية گروپ هشتم وصل نماييد و يك ساختمان<br />
هشت ضلعى رابه دست آوريد ؛حتى ميتوانيد خانة هر عنصر را بارنگ هاى مختلف مزين سازيد<br />
. مرحلة سوم: عناصر گروپ هاى فرعى را نيز درگروپ ها وپريود ها در يك مقوا تحرير داشته<br />
ومانند مرحلة دوم عمل نماييد . درين صورت دوازده ضلعى را حاصل خواهيد كرد .<br />
IIIB<br />
Sc<br />
Y<br />
La<br />
IVB<br />
Ti<br />
Zr<br />
Hf<br />
VB<br />
V<br />
Nb<br />
Ta<br />
VIB<br />
Cr<br />
Mo<br />
W<br />
VIIB<br />
Mn<br />
Tc<br />
Re<br />
37<br />
Fe<br />
Ru<br />
Os<br />
VIIIB<br />
Co<br />
Rh<br />
Ir<br />
Ni<br />
Pd<br />
Pt<br />
IB<br />
Cu<br />
Ag<br />
Au<br />
IIB<br />
Zn<br />
Cd<br />
Hg<br />
مرحلة چهارم : عناصر سلسلة لنتنايد ها واكتينايد ها را به صفحة مقوا تحرير نمايد.<br />
مواد آماده شدة مرحله هاى فوق الذ كر را به ترتيب در تختة شيشه يى قراردهيد ، ترتيب<br />
حاصله را توضيح كنيد .<br />
مطابق به قانون پريوديك مندليف: خواص عناص و تعيير متناوب آنها در پريودها با كتله<br />
اتومي نسبتي آنها ارتباط داشته و موقعيت آنها را در پريودها تعين مي نمايند.<br />
زماني كه گازات نجيب (عناصر گروپ VIII اصلي ( كشف گرديد ، درين وقت اختلاف<br />
استقرار عناصر در سيستم پريوديك با در نظر داشت ازدياد متناوب كتلة اتومى آنها از ميان برداشته
38<br />
شد. گازات نجيبه از جمله كشفيات جديد و بعد از ترتيب جدول مندليف بوده ، اين عناصر را<br />
بين هلوجن ها و فلزات فعال (فلزات القلي) گروپ I اصلي قرار داده اند. .<br />
به طرف راست جدول كه گروپ جداگانه صفري VIII) اصلى) علاوه گرديده است،<br />
كتله اتومي نسبتي Ar همين گروپ علاوه شده ، نسبت عنصربعدي آن كه پوتاشيم بوده و به<br />
گروپ I اصلي قرار دارد، بزرگ است ،(40 = Ar (amuK=39, amu بناءً بايد ارگون در<br />
حجره پوتاشيم قرار ميداشت و برعكس K در گروپ صفري با گازات نجيبه قرار مي گرفت ؛<br />
اما درين صورت مندليف از ازدياد كتله اتومي نسبتي در ترتيب جدول خويش استفاده به عمل<br />
نه آورده ، بلكه تشابه خواص كيمياوي و فزيكي آنها را در نظر گرفته ، عناصر را در عين گروپ<br />
قرار داده است . چنانچه K را در گروپ اول اصلي و Ar را در گروپ صفر(VIII اصلي ( با<br />
گازات نجيبه قرار داد كه خود نيز به ترتيب، فلز فعال و گاز نجيبه اند ، مثال د يگر اين تنظيم<br />
سلسله عبارت از موقعيت ايودين و تلوريم بوده ، اگر معيار قراردادن عناصر در سيستم پريوديك<br />
كتله اتومي نسبتي عناصر بوده باشد ، درين صورت بايد تلوريم تحت برومين با هلوجن ها<br />
وآيودين تحت سلفر وسلينيم قرار مي گرفت ، خواص كيمياوي استقرار تلوريم و آيودين را به<br />
طور معكوس آنها حكم مي نمايد.<br />
توجه نماييد :<br />
پرابلم هاي فوق الذكر را در جدول مندليف عالمي به نام موزلي Moseley درسال<br />
1916 حل كرد. موصوف نشان داد كه مفهوم عالي را نمبر اتومي (تعداد پروتونها) نسبت<br />
به كتلة اتومي نسبتي در ترتيب متناوب عناصر به شكل دوره يي دارا بوده و عالم مذكور<br />
رابطه بين كميت معكوس جذر مربع طول موج اشعة رونتيگين را با نمبر ترتيبي عناصر در<br />
سيستم پريوديك به شگل گراف توضيح كرد و ابراز نظر نمود كه نمبر ترتيبي عناصر يكي<br />
از مشخصات مهم عناصر را منعكس ساخته كه اين خاصيت را چارج هستة اتوم از خود تبارز<br />
ميدهد و هم اين ذرات با عبور از يك عنصر به عنصر ما بعد در پريود جدول مندليف به اندازة<br />
يك واحد به شكل متناوب افزايش مييابد. اين كشف موزلي در مراحل بعدي ترتيب جدول<br />
مندليف و در اثبات سيستم پريوديك عناصر خدمت بزرگى نمود و در سيستم پريوديك<br />
عناصر به اساس ازد ياد متناوب نمبر اتومي شان مستقر گرديده اند.<br />
در سيستم پريوديك عناصر يكي تحت ديگر به شكل عمودى در ستون قرار داشته و<br />
دراين ستون هاي عمودي عناصري داراي خواص كيمياوي مشابه قرار دارند ، ستون هاي<br />
عمودي عناصر جدول مندليف را به نام گروپ (Group) و قطار هاي افقي آنرا به نام پريود
ها (Periods) ياد مينمايند.<br />
در پريود هاي طويل جدول عناصر فلزات انتقالي Elements) (Transitional شامل است.<br />
در سلسله عناصر جدول مندليف خواص كيمياوي مشابه عناصر بعد از چند ين انتروال تكرار<br />
ميگردد ؛ به طور مثال : نمبر هاي اتومي گازات نجيبه 2 10, 36, 54, و 86 بوده ، بناً خواص<br />
كيمياوي مشابه به انتروال ارقام فوق الذكر به ملاحظه مي رسد. بعد از گازات نجيبه ، فلزات فعال<br />
كيمياوي ) گروپ اول ( قرار دارند كه آيون هاي را تشكيل ميدهند و عبارت از عناصرالقلي<br />
) Li Cs, Rb, ,K Na, وFr) ميباشند . قبل از هر يك از گازات نجيبه عناصر فعال غير فلزي<br />
قرار دارند كه ايون را تشكيل ميدهند، اينها عبارت از 2 يعنى هلوجنها<br />
ميباشند. بعد از فلزات فعال القلي ، فلزات القلى زميني(Ra ,Srو Ca, Mg, Be، (Ba قرار<br />
دارند كه گروپ IIA را تشكيل داده اند ، به همين ترتيب قبل از هلوجن ها (VIIA) عناصر<br />
گروپ VIA (Te, Se, ,S O و ( Po قرار دارند كه ولانس آنها 2 ميباشد و خواص آنها<br />
ازغير فلزات الي فلزات (از بالا به طرف پايين به شكل متناوب) تغيير مي نمايد .<br />
در گروپ ها IVA, IIIA و VA عناصر شامل است كه كمتر با يكد يگر خواص مشابه<br />
را دارا بوده ، آنها داراي ولانس مشخص مربوط به گروپي خود بوده و از طرف بالا به طرف<br />
پايين خاصيت فلزي آنها زياد مي گردد.<br />
عناصر با در نظر داشت خواص كيمياوي و تغييرات آن به هفت پريود يا سلسله( (Period<br />
تقسيم گرديده اند كه در پريود اول دو عنصر، پريود دوم و سوم هر يك 8،8 عنصر ، در پريود<br />
چهار و پنجم هر يك 18 و 18 عنصر، در پريود ششم 32 عنصر و در پريود هفتم 17 عنصر<br />
موجود بود كه تا حال نا مكمل است . تعداد عناصر در پريود ها به اساس تفاوت نمبر اتومي<br />
گازات نجيبه (بعد ى منفي قبلي) و يا توسط فورمول هاي ذيل دريافت شده مي تواند.<br />
تعداد عناصر در پريود طاق<br />
(At, I<br />
2,<br />
Br2<br />
,Cl2,<br />
F<br />
39<br />
( 1)<br />
= n +<br />
2<br />
2<br />
(n + 2)<br />
=<br />
2<br />
2<br />
تعداد عناصر در پريود جفت<br />
در پريود چهارم و پنجم بين گروپ IIA و IIIA (بين عناصر بلاك S و P) در هر<br />
پريود به تعداد ده، ده عنصر قرار دارد كه فلزات اند، تقريباً داراي خواص مشابه با يك د يگر<br />
بوده و به نام عناصر انتقالي (Transational) ياد مي شوند . در پريود ششم و هفتم علاوه<br />
از فلزات انتقالي عناصرf نيز موجود بوده كه سلسله خاصى به نام سلسله Lanthanides و<br />
Actinoides را تشكيل داده اند ، عناصر اين سلسله ها داراي خواص فوق العاده مشابه با يك<br />
ديگر بوده و هر يك داراي 14 ، 14 عنصر مي باشند .
جدول (2-3 ( آخرين و جديد ترين جدول دوره ئى عناصر:<br />
عناصر فلزي انتقالي گروپ هاي فرعي جدول پريوديك را تشكيل ميدهند.<br />
– 2 2 : ساختمان الكتروني عناصر<br />
هايدروجن داراي يك الكترون، هيليم داراي دو الكترون بوده كه پريود اول جدول<br />
مندليف را تشكيل ميدهند ، الكترون هاي عناصر مذكور سوية پايين انرژيكي را اشغال مي<br />
نمايندكه ساختمان الكتروني آنها قرار ذيل است:<br />
H<br />
1<br />
1S<br />
He<br />
2<br />
1S<br />
درينجا رقم طرف چپ سويه انرژيكي فرعي نمبر كوانتم اصلي و ارقام فوقاني سويه<br />
انرژيكي فرعي تعداد الكترون ها را در اوربيتال هاي سويه انرژيكي فرعي افاده ميكند.<br />
ليتيم Li) ( داراي سه الكترون ، بيريليوم( (Be داراي 4 الكترون و بورون( B )داراي<br />
5 الكترون بوده كه ساختمان الكتروني عناصر مذكور قرار ذيل است:<br />
Li<br />
2 1<br />
1S<br />
2S<br />
40
كاربن داراي 6 الكترون بوده كه الكترون پنجم و ششم آن طبق قاعده هوند دو اوربيتال<br />
p را به شكل طاقه باسپين هاي هم جهت (مجموعه سپين آنها1 ± ( اشغال نموده و ساختمان<br />
الكترونى آن قرار ذيل است:<br />
Be<br />
B<br />
1S<br />
2<br />
1S<br />
2<br />
2S<br />
2S<br />
2<br />
2<br />
2P<br />
1<br />
C<br />
2 2 2<br />
1S<br />
2S<br />
2P<br />
به همين ترتيب ساختمان الكترون اكسيجن (8=Z) ، فلورين (9=Z) و نيون (10=Z) قرار<br />
ذيل است:<br />
O<br />
2 2 4<br />
1S<br />
2S<br />
2P<br />
F<br />
Ne<br />
2 2 5<br />
1S<br />
2S<br />
2P<br />
2 2 6<br />
1S<br />
2S<br />
2P<br />
عنصر Ne داراي قشر مشبوع L) (L-Shel است.عنصر بعدي Ne عبارت Na بوده<br />
كه عنصر اول پريود سوم جدول مندليف اند و ساختمان الكترون آن قرار ذيل است:<br />
Na<br />
2 2 6 1<br />
1S<br />
2S<br />
2P<br />
3S<br />
طوري كه ديده مي شود سوديم حتماً سويه M را به كار برده و سويه فرعي 3S آن<br />
شروع به پرشدن توسط الكترون ها مي نمايند: عنصر بعدي سوديم Mg) (12=Z بوده كه<br />
ساختمان الكتروني آن قرار ذيل است:<br />
Mg =<br />
2 2 6 2<br />
( Z 12) 1S<br />
2S<br />
2P<br />
3S<br />
الكترون هاي شش عنصر ذيل در قشر فرعي (3p 3p – Sub Shel) ظاهر گرديده كه<br />
ساختمان الكتروني عنصر مذكور قرار ذيل است:<br />
4<br />
S ( Z = 16)( Ne)3S<br />
2 3P<br />
Cl(<br />
z = 17)<br />
2<br />
Ne)<br />
3S<br />
3P<br />
Ar(<br />
Z = 18)<br />
2<br />
Ne)<br />
3S<br />
3P<br />
5<br />
6<br />
( Ne)<br />
3S<br />
( Ne)3S<br />
( Ne)3S<br />
2<br />
2<br />
2<br />
3p<br />
3p<br />
3p<br />
1<br />
2<br />
3<br />
Al<br />
( Z = 13)<br />
Si(<br />
Z = 14)<br />
P ( Z = 15)<br />
41
در ساختمان الكترون فوق ، چون<br />
از اين سبب به Ne افاده شده است:<br />
معادل ساختمان الكترون Ne است،<br />
6<br />
2 2<br />
1s<br />
2s<br />
2 p<br />
42<br />
4S<br />
1<br />
2<br />
پريود چهار با Ca) (20=Z و (K (19=Z آغاز و به 36=Z) (Kr ختم مي گردد ،<br />
ساختمان الكتروني K و Ca قرار ذيل است.<br />
K(Z = 19<br />
(Ar)<br />
Ca(Z = 20)(Ar)4S<br />
بعد از اينكه سويه فرعيShel 4S) (4S-Sub توسط الكترون ها پرگرديد، اشغال<br />
سوية فرعي 3d اغاز مي گردد و عبارت از سويه فرعي 3d عنصرSc (21=Z )است و<br />
اوربيتال هاي ده عنصر3d (به شمول ( Sc توسط الكترون ها اشغال ميگردد كه عنصر<br />
آخري آن (30=Z Zn )مي باشد . زماني كه پر شدن سوية 3d عناصر به وقوع مي پيوندد<br />
خواص كيمياوي همچو عناصر به اندازه قابل ملاحظه تغيير نمي نمايند. عناصر ده گانة كه<br />
اوربيتال هاي سوية فرعي 3d آنها توسط الكترون ها در حالت پر شدن است داراي خواص<br />
كيمياوي مشابه با هم د يگر بوده و به نام عناصر انتقالي ياد مي شوند . 6 عنصر از گاليم<br />
(31=Z) الي (36=Z Kr )اوربيتال هاي سوية فرعي P آنها توسط الكترون ها در حالت<br />
پرشدن بوده و قشر اصلي M آنها توسط الكترون ها در حالت پر شدن مي با شد.<br />
پريود پنجم عبارت از پريود دوم طويل بوده وبه = ( اغاز و با عنصر<br />
Z 37)<br />
Rb<br />
(45=Z Xe )ختم مي گردد. سلسله دومي عناصر انتقالي درين پريود قرار دارد.<br />
پريود ششم با 55=Z Cs اغاز گرديده و با عنصر (86=Z Rn )ختم مي گردد<br />
درين پريود 14 عنصرf قرار داشته كه از (58=Z Ce )آغاز و تا (71=Z Lu )ادامه<br />
پيدا ميكند ، اينها عناصرى اند كه اوربيتال هاي سويه فرعي 4F شان توسط الكترون در<br />
حالت پر شدن بوده و از جملةعناصر نادرة زمين مي باشند ،اين عناصر از لحاظ خواص<br />
كيمياوي فوق العاده مشابه نسبت به عناصر انتقالىd بوده چون بعد از La در پريود<br />
قرار دارند از اين سبب به نام سلسله Lanthanoides ياد شده اند. عناصري از (71=Z<br />
Lu )الي (80=Z Hg )سلسله سوم عناصر انتقالى را تشكيل داده اند كه اوربيتال هاي<br />
سويه فرعي 5d آنها توسط الكترون ها در حالت پر شدن است.<br />
پريود هفتم كه تا فعلاً پريود اخري عنصري جدول مندليف است با = ( آغاز مي<br />
Z 78)<br />
Fr<br />
يابد ، عنصرآخري طبيعي يورانيم نيز درين پريود موقعيت دارد .14 عنصرf فلزى درين<br />
پريود قرار داشته كه اوربيتال هاي سوبه فرعي 5F آنها توسط الكترون ها در حالت پر شدن<br />
مي باشد ، اين عناصر با (90=Z Th )آغاز و با عنصر مصنوعي (103=Z Lr )ختم ميشوند.
چون اين عناصر در پريود به ادامه عنصرAc (89=Z )قرار دارند ، از اين سبب عناصر اين<br />
سلسله را كه خوصيات مشابه با يك ديگر دارند، به نام سلسله Actinoides ياد ميگردد.<br />
نوت: عناصربعد از يورانيم مصنوعي بوده و راديو اكتيف ميبباشند.<br />
– 2 3 خواص عناصر و تغيير متناوب آن در جدول دوره يى عناصر<br />
بعضي از خواص هاي مهم اتوم هاي عناصر در پريود ها و گروپ ها نظر به يك د يگر<br />
متناوباً تغيير مي نمايند كه اين عناصر وتغيير تناوب خواص آنها در جدول مندليف ذيلاً<br />
توضيح مي گردد.<br />
– 3 - 2 1 : انرژي آيونايزيشن و تغيير متناوب آن در جدول مندليف<br />
انرژي آيونايزيشن: عبارت از مقدار انرژي است كه براي دور نمودن يك<br />
الكترون از يك اتوم گرام به فضاي لايتنهايي ضرورت مي باشد . مقدار انرژي آيوتايزيشن<br />
مساوي به تفاوت انرژي الكترون جدا شده و انرژي الكترون آزاد است (انرژي الكترون آزاد<br />
صفر فرض گرديده است.) در عمل آيونايزيش اصطلاح انرژي الكترون اولي دومي سومي<br />
وغيره را به كار مي برند. طوري كه انرژي آيونايزيشن الكترون اولي عبارت از همان مقدار<br />
انرژي است كه براي جدا نمودن الكترون اولي ضرورت بوده و اين الكترون خود در سطح<br />
بلند انرژي نسبت به د يگر الكترون ها قرار داشته باشد. الكترون اول اتوم ها نسبت دومي<br />
و دومي نسبت به سومي ... با انرژي كمتر جدا گرديده ، پس انرژي آيونايزيشن آن كمتر<br />
ميباشد؛ يعنى :<br />
جدول ذيل انرژي ايونايزيشن اولي دومي ---- را افاده مي كند.<br />
جدول (2 –4) اندازةانرژي ايونايزيشن آ يون اولى ، دومى.... اتم هاى عناصر گروپ اول:<br />
11 Na<br />
12 Mg<br />
13 Al<br />
5.1 ev<br />
7.6 ev<br />
6.0 ev<br />
43<br />
47 ev<br />
15 ev<br />
18.8 ev<br />
72 ev<br />
80 ev<br />
2814 ev<br />
99 ev<br />
109 ev<br />
120 ev<br />
گروپ I اصلي<br />
گروپ II اصلي<br />
گروپ III اصلي<br />
الكترون اولي سوديم، الكترون اولي و دومي Mg و سه الكترون الومنيم به آسانى جدا مي<br />
گردد.<br />
معلومات ضروري<br />
انرژي آيونايزيشن اتوم هايدروجن 13,6ev بوده و اين انرژي به خاطر نسبتأ زياد<br />
است كه الكترون به هسته نزد يك بوده وقوه كشش هسته بالاي آن تأثير مينمايد.<br />
معلومات اضافي<br />
در محدودة گروپ ها انرژي آيونايزيشن از بالا به طرف پايين كم شده ، برعكس از<br />
پايين به طرف بالا زياد مي شود . علت آن اين است كه : الكترون ها در عناصر عين<br />
گروپ از هسته دور گرديده ، بنأ با انرژي كمتر از هستة اتوم جدا و اتوم به آيون مبدل
مي گردد ؛ به طورمثال: در گروپ اول اصلي انرژي ايوتايزيشن از بالا به طرف پايين<br />
گروپ كم شده و برعكس ازپايين به طرف بالاي زياد مي گردد:<br />
جدول (2–5) تناوب انرژى آيونايزيشن عناصر گرو- اول اصلى :<br />
انرژي ايوتايزيشن Ev سمبول عنصر<br />
1 H<br />
3 Li<br />
13.6 ev<br />
5.4 ev<br />
طرف بالاي زياد مي گردد:<br />
جدول (2–5 ( تناوب انرژى آيونايزيشن عناصر گرو- اول اصلى :<br />
11 Na<br />
19 K<br />
37 Rb<br />
55Cs<br />
5.1 ev<br />
4.3 ev<br />
4.2 ev<br />
ev 3.9<br />
در محدودة پريود ها انرژي آيونايزيشن با ازد ياد نمبر اتومي تزايد حاصل مي نمايد ؛<br />
زيرا در پريود ها با ازدياد نمبر اتومي تعداد اقشار زياد نه شده ؛ بلكه چارج هسته بزرگ<br />
شده و الكترون ها را به طرف خود كش نموده به دور خود متراكم ساخته ، در نتيجه حجم<br />
و شعاع اتوم كوچك شده ، تاثير چارج مثبت هسته بالاي الكترون ها زياد تر گرديده وآن<br />
را به طرف خود ميكشاند . به اين اساس ضرورت انرژي آيوتايزيشن بيشتر شده و به انرژي<br />
زياد الكترون را مي توان از هسته مجزا ساخت:<br />
H )<br />
+ −<br />
+ EI (13,6 ⎯⎯→H<br />
+ e<br />
جدول (2 - 6 ( انرژي ويونا زيز شيشن آيونايزيشن اتوم هاي عناصر: 44
طوري كه در جدول فوق ملاحظه مي گردد. هر قدر كه قشر خارجي الكتروني اتوم<br />
هاي عناصر زيادتر توسط الكترون اشغال گردد. به همان اندازه ثبات و پايداري اتوم عنصر<br />
بيشتر گرديده. از همين لحاظ است كه گازات نجيبه كمتر آيونايزيشن گرديده و انرژي<br />
آيونايزيشن آنها زيادتر است.<br />
فعاليت<br />
گراف ذيل را ملاحظه نموده ، به سؤالات ذيل جواب ارايه نماييد :<br />
كدام عنصر بيشترين انرژى آيونايزيشن را دارد ؟ وكدام آن انرژى آيونايزيشن كمتر<br />
دارد؟<br />
معلومات ضرورى<br />
پيش گوى ساختمان الكترونى ودريافت نمبر اتومى با استفاده از انرژى آيونايزيشن<br />
متوالى عنصر شده ميتواند .<br />
در جدول ذيل انرژى متوالى يك عنصر به كيلوژول فى مول ارايه شده است :<br />
جدول – 2 7 انرژى متوالى يك عنصر به كيلوژول فى مول:<br />
E1<br />
1402<br />
E2<br />
2856<br />
E3<br />
4578<br />
45<br />
E4<br />
7475<br />
E5<br />
9444<br />
E6<br />
53266<br />
E7<br />
64359<br />
E به<br />
E به 6<br />
5<br />
طورى كه در جدول ديده مى شود ، انرژى آيونايزيشن عنصر مذكور از<br />
كميت بسيار زياد جهش نموده است ؛ پس :<br />
+ 1 جهش بزرگ در تمامى انرژى آيونايزيشن اتوم عنصر = پريود عنصر<br />
1+1= 2 = پريود عنصر X<br />
چون جهش ازدياد انرژى آيونايزيشن عنصر در ششمين مرحله ملاحظه ميگردد ؛ بنابر<br />
اين عنصر در قشر خارجى خود صرف پنج الكترون را دارا مى باشد و در گروپ پنجم<br />
جدول مندليف قرار دارد .پس عنصر مذكور نايتروجن بوده ونمبر اتومى آن 7وساختمان<br />
الكترونى آن قرار ذيل است :<br />
N 2 2 3<br />
7 1S<br />
2S<br />
2P
– 3 - 2 2 : خاصيت الكترون خواهي( (Electron Affinity عناصر و تناوب آن<br />
يكي از خواص ديگر اتوم هاي عناصر كه به ساختمان الكتروني وابسته است، عبارت<br />
از ميل الكترون گيري آنها مي باشد . طوري كه قبلاً گفته شد، براي جدا نمودن يك<br />
الكترون از اتوم بايد به اتوم انرژي داده شود تا از قوة جاذبه هسته جدا گردد. در صورتي<br />
كه يك الكترون به اتوم اضافه گردد، تا به ايون منفي (Anions) تبد يل گردد،الكترون<br />
علاوه شده توسط قوه هسته جذب گرديده و انرژي آن به مقدار معين آزاد ميگردد. همين<br />
انرژي را به نام انرژي الكترون خواهى ) Affainity ( Electron ياد مينمايند ومعادل<br />
انرژي است كه بعد از جدا شدن الكترون از آيون منفي جذب مي گردد.<br />
تقريباً براي تمام عناصر عمليه الكترون خواهى يك نوع تعامل Exothermic بوده<br />
، بناً علامة گرماي آزاد شده منفي ميباشد . البته موضوع فوق عمومي نبوده به طور مثال:<br />
زماني كه الكترون ديگري به انيون آكسيجن علاوه مي گردد تاآيون منفى آكسيجن<br />
تشكيل شود ، لازم است تا يك مقدار انرژي به اتوم آكسيجن داده شود كه درين صورت<br />
الكترون به آن ملحق مي گردد ومقدار انرژي داده شده مساوي به 6.5ev است و در<br />
تشكيل از مقدار انرژي داده شده 4ev است. جدول ذيل Electron Affinity بعضي<br />
از عناصر را نشان ميدهد:<br />
جدول (2 - 8 ( مقدار انرژى الكترون خواهى بعضى از عناصر :<br />
عنصر انرژي Electron Affinity<br />
محصولات<br />
فلورين<br />
كلورين<br />
برومين<br />
اكسيجن<br />
F 1e<br />
Cl 1e<br />
−<br />
−<br />
+ ⎯→<br />
F<br />
−<br />
−<br />
+ ⎯→<br />
Cl<br />
Br 1e<br />
O<br />
−<br />
−<br />
+ ⎯→<br />
Br<br />
O 1e<br />
1−<br />
−<br />
−<br />
+ ⎯→<br />
O<br />
+<br />
−<br />
2−<br />
1e<br />
⎯→<br />
O<br />
46<br />
-344 KJ/mol<br />
-349 KJ/mol<br />
-325 KJ/mol<br />
-142 KJ/mol<br />
+844 KJ/mol<br />
1−<br />
ايون O<br />
هايدروجن<br />
سوديم<br />
H 1e<br />
Na 1e<br />
−<br />
−<br />
+ ⎯→<br />
H<br />
−<br />
−<br />
+ ⎯→<br />
Na<br />
-72 KJ/mol<br />
-50 KJ/mol<br />
الكترون خواهى عناصر در پريود ها و گروپ ها به شكل متناوب تغيير مينمايند طوري كه:<br />
در محدود يك گروپ Electric Affinity عناصر از بالا به طرف پايين كم شده و در
محدودة پريود ها انرژي و ميل الكترون گيرنده گي از چپ به طرف راست زياد مي گردد<br />
و با انرژي آيونايزيشن رابطة مستقيم دارد.<br />
– 3 - 2 3 : خاصيت الكترونيگاتيوتى و الكتروپوزيتيوتى<br />
عناصري كه ميل الكترون گيرنده را دارا بوده و الكترون ها را به خود جذ ب مي نمايند<br />
، به نام الكترونيگاتيف Electro Negative ياد شده و ميل الكترون گيرنده گي آنها<br />
را به نام الكترونيگاتيوتى Negative) ( Electro ياد مينمايند و برعكس عناصري كه<br />
ميل از دست دادن الكترون ها را دارا باشند به نام عناصر الكترون دهنده Electro Positive ياد<br />
ميگردند.<br />
مشخصات عناصر الكتروپوزيتيف مربوط به انرژي آيونايزيشن آنها بوده ، طورى<br />
كه: اگر انرژى آيونايزيشن عنصركم باشد ، عنصر مذكور الكتروپوزيتيف بوده واگر انرژى<br />
آيونايزيشن آن زياد باشد ، برعكس الكتروپوزيتيوتى آن نيز كم است.<br />
معلومات اضافي<br />
در محدودة يك پريود الكتروپوزيتويتي عناصر از چپ به طرف راست كم شده ،<br />
برعكس از راست به طرف چپ زياد مي گردد . به همين ترتيب در محدودة يك گروپ<br />
الكتروپوزيتوتي عناصر از بالا به طرف پايين زياد شده برعكس از پايين به طرف بالاكم مي<br />
شود.<br />
به همين ترتيب خاصيت الكترونيگاتيوتي عناصر در گروپ و پريود نيز به شكل متناوب<br />
تغيير نمايد ، طوريكه در محدودة يك پريود EN عناصر از چپ به طرف راست متناوباً<br />
زياد شده ، برعكس از راست به طرف چپ كم مي شود . به همين ترتيب در محدودة<br />
يك گروپ الكترونيگاتيوتي عناصر از بالا به طرف پايين متناوباً كم شده و برعكس از<br />
پايين به طرف بالا متناوباً زياد مي شود از اين جا معلوم مي شود كه EN عناصر با شعاع<br />
اتومي رابطة معكوس را دارا است ؛ بنابرين فلورين الكترونيگاتيف ترين عنصر طبيعت<br />
بوده و Cs و Fr الكتروپوزيتيف ترين عناصر طبيعت ميباشند.<br />
در سال 1939 عالمي به نام پاولينگ Paiuling) (Linus Cart واحد نسبتي را براي<br />
الكترونيگاتيوتي عناصر مشخص ساخته كه براي سيزيم و فرانشينيم EN=0.7 ev و براي<br />
تعين شده است.<br />
به صورت عموم اگر انرژي آيونايزيشن با انرژي Electro Affinity جمع گردد<br />
الكترونيگاتيوتي عنصر حاصل مي شود. جدول (2 - 9) الكترونيگاتيوتي پاولينگ را نشان<br />
ميدهد. جدول مذكور عبارت از همان جدول دوره يى عناصر است كه صرف در آن عناصر<br />
گازات نجيبه موجود نبوده زيرا الكترونيگاتيوتي آنها صفر است ، طوري كه از جدول معلوم<br />
مي شود . عناصر كه به طرف راست و قسمت فوقاني آن مستقر اند ، الكترونيگاتيف بوده<br />
47<br />
EN 4. 1ev<br />
فلورين =
و الكترونيگاتيوتي آنها تقريبى است و اين عناصر غير فلزات metals) (Non ناميده<br />
ميشوند و عناصر متباقي فلزات و يا شبه فلزات اند، در قسمت پايين طرف چپ جدول<br />
فلزات مستقر بوده كه خيلي الكتروپوزيتف مي باشند.<br />
جدول (2 –9) الكترونيگاتيوتى عناصر<br />
ناگفته نبايد گذاشت اين كه ارقام الكترونيگاتيويتي به سه طريقه محاسبه گرديده است كه<br />
ارقام تحت سمبول اولي عبارت از نتايج حاصل طريقة ياولنك مي باشد.<br />
– 2 3 – 4 : تناوب شعاع اتومي و شعاع ايوني Radius) (Atomic & Ionic<br />
شعاع اتومي عناصر عبارت از فاصله بين هسته اتوم و آخرين الكترون قشر خارجي اتوم<br />
بوده و يكي از پارامتر هاي هندسي اتوم مي باشد.<br />
بور براى اولين بار شعاع اتومى هايدروجن را با فرض نمودن حركت الكترون در قشر<br />
دايره وى شكل با معادلة رياضيكى محاسبه كرد كه كميت 52,9 پيكامتر ميباشد<br />
طورى كه در ساختمان اتوم مطالعه نموديد ، اوربيتال Orbital) ( به معنى لانه ميباشد كه<br />
درين جانيز عبارت از آن قسمت فضاى اطراف اتوم است كه احتمال موجوديت الكترون<br />
در آن 95% است . اين اوربيتال ها ميتواند كروى ) اوربيتال ( s دمبل مانند ) اوربيتالp (<br />
--- باشند ، پس ميتوان به طريقه هاى مختلف شعاع اتومى را دريافت كرد .<br />
1- به اساس شعاع واندر ميتوان شعاع اتومى عنصر مطلوب را حاصل كرد . شعاع واندر<br />
والس نصف فاصله بين دوهستة دو اتوم مجاور است .<br />
48
شعاع و اندر والس= نصف فاصله پين دو هسته مجاور<br />
به طور مثال، فاصله بين دو اتوم مجاور آهن در شبكة فلزى است ؛ بنابراين شعاع اتومى<br />
آهن<br />
2.48 است .<br />
2<br />
0<br />
A 0<br />
= 1.24<br />
A<br />
2- اگر فاصله بين دوهسته در ماليكول دو اتومى ) شعاع كولانسى ( بر دو تقسيم گردد ،<br />
شعاع اتومى حاصل ميگردد . شعاع و اندر والس= نصف فاصله بين دو هسته مجاور<br />
.66 است ،<br />
0<br />
A<br />
مثال: فاصله هاى هسته هاى اتوم هاى آيودين در ماليكول آن مساوى به 2<br />
شعاع كولانس يا شعاع اتومى آنرا در يافت نماييد .<br />
0<br />
1 2.66 A 0<br />
r co<br />
= d = = 1,33 A<br />
2 2<br />
حل :<br />
شعاع كولانسى= نصف فاصله بين<br />
دوهسته در ماليكول هسته ها<br />
شعاع اتوم عناصر بنابر داشتن ساختمان الكتروني خاص شان از هم<br />
ديگر فرق داشته و اين تفاوت ها متناوب است ، طوري كه:<br />
در محدودة يكي گروپ عناصر شعاع اتومي از بالا به طرف پايين بزرگ شده و برعكس از<br />
49
پايين به طرف بالا متناوباً كو چك مي شود ، علت آن اين است كه نمبر اتومي عناصر به<br />
كميت هاي معين و قابل ملاحظه از بالا به طرف پايين بزرگ شده و تعداد اقشار الكتروني<br />
نيز به اندازه يك واحد زياد شده در نتيجه حجم اتوم هاي عناصر از بالا به طرف پايين در<br />
گروپ ها بزرگ شده و شعاع اتومي نيز بزرگ مي گردد.<br />
در محدودة پريود ها شعاع اتومي عناصر از طرف چپ به طرف راست كوچك شده و<br />
برعكس از راست به طرف چپ به شكل متناوب بزرگ مي شود . علت آن اين است<br />
كه چارج مثبت هسته از طرف چپ به طرف راست زياد شده ، در نتيجه ازدياد چارج<br />
درهسته ، تاثير چارج مثبت هسته بالاي قشر الكتروني زياد شده و الكترون ها را به د ور<br />
هسته متراكم ساخته ، به اين اساس حجم اتوم وشعاع آن نيز كوچك مي گردد. جدول<br />
(2 ( 10 - را مشاهده نماييد تا تنقيص وازدياد شعاع اتومى عناصر را در پريود ها وگروپ<br />
ها بدانيد.<br />
فعاليت<br />
را تحرير داريد و هم شعاع اتومى آنها<br />
15<br />
وp Na<br />
13<br />
Al, 11<br />
- 1 ساختمان الكترونى عناصر<br />
Li<br />
را ازجدول (2 - 10 ( به دست آورده و به ترتيب ازدياد شعاع آنها را ترتيب نماييد .<br />
2- ساختمان الكترونى چهار اتوم ذيل را تحرير وشعاع اتومى آنها را ازجدول<br />
(2 ( 10 - به دست آورده وبه ترتيب افزايش آن تنظيم نماييد.<br />
Rb,<br />
k,<br />
Na,<br />
37<br />
p 19<br />
15<br />
11 3<br />
جدول( –10 2 ( شعاع اتوم هاى عناصر كيمياوى :<br />
50
شعاع آيونى وتغيير متناوب آن در جدول مندليف<br />
عناصر ميل دارند تا اكتيت خود را تكميل ومدار خارجى خود را به هشت الكترون<br />
بالغ گردانند وساختمان باثبات گازات نجيبه را اختيار مينمايند ، ازاين سبب فلزات الكترون<br />
هاى قشر خارجى خود را از دست داده و غير فلزات الكترون ها را اخذ مى نمايند و به آيون<br />
ها مبدل ميگردند .<br />
عملية آيونايزيشن تغييرات مهمى را در شعاع اتومي عناصر وارد مي نمايد؛ طوري كه شعاع<br />
كتيون هاي عناصر كوچك از شعاع اتومي آنها بوده و شعاع انيون هاي عناصر بزرگتر از<br />
شعاع اتومي آنها مي باشد ؛ اما تغييرات آن در سيستم پريود مانند تغييرات متناوب شعاع<br />
اتومي در محدوده پريود ها و گروپ ها است . جدول ذيل مشخص كننده شعاع انيون ها و<br />
كتيون هاي عناصر است:<br />
جدول ) 2 – 11 ( مقايسه شعاع انيونى وكتيونى:<br />
شعاع اتوم شعاع انيون شعاع اتوم شعاع كتيون<br />
Li<br />
+<br />
0<br />
0,8<br />
A<br />
Li<br />
0<br />
1.5<br />
A<br />
Cl<br />
−<br />
0<br />
1,8<br />
A<br />
Cl<br />
0<br />
1<br />
A<br />
Na<br />
+<br />
0<br />
1<br />
A<br />
Na<br />
0<br />
1,9<br />
A<br />
O<br />
2−<br />
1,4<br />
0<br />
A<br />
O<br />
o,78<br />
0<br />
A<br />
K<br />
+<br />
0<br />
1,3<br />
A<br />
K<br />
0<br />
2,3<br />
A<br />
S<br />
2−<br />
1,84<br />
0<br />
A<br />
S<br />
0<br />
1,27<br />
A<br />
Rb<br />
+<br />
0<br />
1,5<br />
A<br />
Rb<br />
0<br />
2,4<br />
A<br />
S<br />
0<br />
1,27<br />
A<br />
Cs<br />
+<br />
0<br />
1,6<br />
A<br />
Cs<br />
0<br />
2,6<br />
A<br />
N<br />
3−<br />
1,7<br />
0<br />
A<br />
N<br />
0<br />
0,92<br />
A<br />
Ca<br />
2+<br />
1,0<br />
0<br />
A<br />
Ca<br />
0<br />
1,7<br />
A<br />
N<br />
5+<br />
0,11<br />
0<br />
A<br />
O<br />
o,92<br />
0<br />
A<br />
Fe<br />
2+<br />
0,7<br />
0<br />
A<br />
Fe<br />
0<br />
1,2<br />
A<br />
Fe<br />
3+<br />
0,6<br />
0<br />
A<br />
Fe<br />
0<br />
1,2<br />
A<br />
51
فعاليت<br />
جدول (2 –11) را به دقت مطالعه نموده مطالب ذيل را به شكل گروپى در<br />
صنف مباحثه نمايد .<br />
– 1 چرا شعاع اتومى عناصر نسبت به شعاع آيونى انيون هاى شان كوچك است ؟<br />
2- چرا شعاع اتومى عناصر نسبت به شعاع كتيون هاى مربوطة شان بزرگ است ؟<br />
3– تغييرات متناوب شعاع اتومى و آيونى عناصر در گروپ ها وپريود هاى چى نوع است؟<br />
– 4 عناصرى كه در جدول مندليف در حالت ديياگونال ) كنجى يا زايوى ( قرار<br />
دارد،شعاع اتومى وآيونى شان باهم كدام نسبت دارد ؟<br />
بياموزيد<br />
ذراتى كه داراى الكترونهاى مساوى اند ، به نام ايزوالكترونيك<br />
(isoelectronic) يادمى شوند.<br />
عناصريكه درجدول مندليف در حالت دياگونال قرار دارند ، شعاع اتومى وآيونى<br />
آنها مشابه است.<br />
تغييرات متناوب خاصيت اكسيديشنى وارجاعى را در پريود ها درصنف بحث نمايد<br />
مطالب فوق را به اساس چارت پريود ها وگروپ ها توضيح كنيد .<br />
52<br />
– 2 3 : خواص عناصرانتقالى ) d-Elements (<br />
عناصر انتقالى اكثرا"فلزات سخت بوده ومورد استعمال زياد دركارهاى ساختمانى<br />
دارند. آهن به شكل فلزى، مس ، وناديم ، نكل و منگانيم درتهيه الياژ ها رول اساسى را<br />
دارا اند. فلزات مذكورتمدن امروزى بشر را باعث گرديده است. دربين عناصر انتقالى<br />
فلزات ديگرى موجود است كه درصنايع مدرن امروزى رول اساسى را بازى نموده ؛<br />
به طور مثال : ازفلز تيتان (Ti) درصنعت طياره سازى و و ناديم (V) به حيث كتلست<br />
درتعاملات كيمياوى استفاده مى گردد وهم دربين اين نوع عناصر فلزات قيمتى كه پشتيبانة<br />
پول اكثرممالك جهان اند ، موجود بوده و عبارت ازپلاتين طلا ونقره مى باشد، ازفلزات<br />
مذكور به علت زيبايى سطح ومقاومت درمقابل فرسايش ازآنها به حيث فلزات زينتى<br />
استفاده به عمل مى آيد. تمام اين عناصر فلزى بوده وهادى برق اند . نقره درشرايط عادى<br />
هادى درجه اول برق بوده ، اين فلزات جلا داربوده قابليت چكش خوردن را دارا وبه<br />
اوراق نازك مبدل شده وسيم ها ازآن ساخته ميشود. رنگ اكثرآنها سفيد بوده ودرجة<br />
غليان آنها ازفلزات گروپ اول ودوم اصلى بلند است، اما استثناى نيزدر رنگ آنها موجود<br />
است، به طورمثال: مس رنگ سرخ مايل به قهوه يى ، طلاى زرد وسيماب درشرايط STP<br />
به حالت مايع يافت مى شود.
– 2 3 – 1 : تاثيراوربيتال هاى d درخواص عناصر انتقالى<br />
طورى كه درفصل اول مطالعه گرديد، پرشدن اوربيتال ها توسط الكترون ها طبق قانون<br />
نظرى برحسب ازدياد انرژى صعودى شان صورت مى گيرد والكترون ها اولا ٌ اوربيتال آن<br />
سويه انرژيكى را اشغال ميكند كه درسطح پايين انرژيكى قرارداشته باشد، انرژى اوربيتال<br />
d قاعدتا" بالاترازاوربيتال S قرار داشته ؛ بنابراين الكترون ها اولاِ ًٌ دراوربيتال S اخذ موقعيت<br />
نموده و الكترون هاى اضافى دراوربيتال هاى d جاگزين ميشوند، دراين صورت بايد الكترون<br />
هاى موجود دراوربيتال هاى d بى ثبات ترازS باشند ؛ اما درعمل چنين نبوده ، درعناصرانتقالى<br />
الكترون هاى d نسبت به الكترون هاى S بعدى مستحكم ترپيوسته ، درصورت تبديل شدن<br />
اتوم هاى اين عناصر به كتيون ها ، برخلاف پيشبينى هاى نظرى الكترون هاى s خود را<br />
اولترازدست داده ودرصورت ضرورت الكترون هاى اوربيتال d خود را بعدازs ازدست<br />
ميدهد؛ به طور مثال : ساختمان الكترونى اتوم آهن Ar<br />
2 بوده وساختمان الكترونى<br />
( ) 3d<br />
6<br />
4s<br />
0<br />
) )ميباشد.<br />
3d<br />
5<br />
4S<br />
53<br />
Ar 3d 4s<br />
3<br />
6 o<br />
) )است و كتيون Fe<br />
2+<br />
Fe آن<br />
+<br />
آن داراى ساختمان الكترونى Ar<br />
خواص كيمياوى فوق العاده متنوع فلزات d را مى توان به دليل ساختمان فضاى جهت<br />
يابى اوربيتال هاى d درآن ها درك كرد ؛ زيرا الكترون ها دراوربيتال هاى مختلف d<br />
موقعيت هاى كاملاً معين را درفضاى اطراف هسته اتوم به خود اختيار نموده وقوة دافعة<br />
آنها بين هم بسياركم بوده ، تاثيردوالكترون d بالاى يك ديگردرعين اوربيتال كمترازتاثير<br />
دوالكترون دراوربيتال s وp بالاى هم ديگراست. فاصلة اوربيتال هاى ،d 20 مراتبه زيادتر<br />
ازفاصله بين اوربيتال هاى p بايك ديگراست.<br />
اشكال ذيل اين مطلب را به خوبى توضيح مى نمايند.<br />
شكل 2) - (1 دوالكترون<br />
اوربيتال d به خوبى ازهم<br />
فاصله داشته وعمل متقابل<br />
بين آنها كمتربوده، درحاليكه<br />
الكترون هاى اوربيتال p باهم<br />
نزديك بوده وتاثير متقابل<br />
دربين آنها زياد تراست.<br />
شكل 2) - (1 دوالكترون اوربيتال d<br />
فعاليت<br />
فعاليت كيمياوى فوق العاده متنوع عناصر انتقالى مربوط به كدام ساختمان<br />
اين عنصر است ؟ اين ساختمان عناصر مدكور را به اساس دلايل به شكل گروپى بين<br />
هم توضيح نموده وآن را در صنف ارايه بداريد.
شكل ) 2 - 2 ( تغييرات شعاع اتومى عناصرانتقالى درپريود هاى چهارم ، پنجم و ششم.<br />
نمبراكسيديشن عناصر انتقالى<br />
يكى ازمشخصات مهم عناصرانتقالى همانا تمايل آنها به تشكيل مركبات كامپلكس<br />
مختلف مى باشد . اين عناصرداراى نمبراكسيديشن مختلف ومتحول است. جدول ذيل<br />
نمبراكسيديشن بعضى ازعناصر انتقالى را ارائه مى نمايند.<br />
جدول ) 2 – 12 ( نمبر اكسيديشن عناصر انتقالى :<br />
) )و 2+ در<br />
نمبراكسيديشن عادى مس 1+ بوده به طور مثال درمركب CuCl<br />
CuClاست ، بعضى اوقات نمبراكسيديشن 3+ را نيزاختياركرده مى تواند.<br />
2<br />
عناصروسط پريود هاى طويل نمبرهاى اكسيديشن متحول را دارااندكه از1+ الى<br />
+ 8 ميباشند؛ به طورمثال : Mn نمبرهاى اكسيديشن مختلف را دارا بوده وبه همين<br />
ترتيب عناصرگروپ فرعى پلاتين<br />
Ru. pd ، Os ، Ir ( و ( pt داراى نمبرهاى<br />
Rh)<br />
اكسيديشن متحول اند.پريود كه درجه اكسيديشن عناصرd آن بزرگ باشد، قابليت<br />
54
اكسيدى كنندة آيون آن بزرگ است. به طور مثال : Mn بانمبراكسيديشن 7+ ،<br />
اكسيدى كنندة بسيار قوى است.<br />
1−<br />
+<br />
2+<br />
MnO4( aq)<br />
+ 8 H3<br />
O(<br />
aq)<br />
+ 5e<br />
→ Mn ( aq)<br />
+ 12H<br />
2O<br />
, ∑ = + 1, 5v<br />
o<br />
عناصرd اكسايد هاى مختلف را با نمبرهاى اكسيد يشن مختلف تشكيل مى نمايند.<br />
طوريكه اكسايد هاى شان با نمبراكسيديشن كوچك خاصيت القلى داشته ، متوسط<br />
امفوتريك وبزرگ خاصيت تيزابى را دارا است؛ به طور مثال: عناصر گروپ فرعى<br />
كروميم اين خاصيت ها را دارا اند CrO نمبراكسيد يشن كروميم مساوى به 2+خاصيت<br />
3 خاصيت تيزآبى را ازخود نشان مى<br />
القلى<br />
دهد.<br />
CrO خاصيت امفوتريك و ، Cr 2O3<br />
عناصرd كه به طرف چپ جدول قراردارند، باعناصرگروپ S شباهت دارند. بعضى از آنها<br />
الكتروپوزتيوتى زياد را دارا است ، اين عناصرمركبات زياد را دارا بوده و استخراج آنها<br />
ازمعادن به مشكل صورت مى گيرد.<br />
فعاليت اول<br />
سؤالات ذيل را به شكل گروپى بعد از مباحثه بين هم در صنف توسط نمايندهء<br />
گروپ جواب بدهيد<br />
- 1 چرا اتوم آهن الكترون هاى اوربيتال 4s خود را نسبت به 3d اول تر از<br />
دست ميدهد ، باوجودى كه اوربيتال S نسبت به اوربيتال هاى 3d در سطح پايان<br />
انرژيكى قرار دارد ؟<br />
- 2 خواص متنوع عناصر d را چطور ميتوانيد توضيح نمايد ؟ دراين مورد به<br />
شكل گروپى بحث نموده و نمايندة گروپ آنرا در صنف با اراية دلايل قناعت بخش<br />
توضيح نماييد .<br />
2<br />
فعاليت دوم<br />
اكسايد هاى MnO و MnO را به اساس ازدياد خواص<br />
7<br />
اكسيديشنى شان در جدول ترتيب نموده به اساس دلايل اين خاصيت مركبات عنصر<br />
منگان راتوضيح نماييد.<br />
MnO ,<br />
2 3<br />
, Mn O<br />
55
خلاصة فصل<br />
* علماي كيميا سعي به عمل آورده اند تا عناصر كشف شدة زمان خويش را طوري در<br />
يك جدول واحد تنظيم نمايند كه با دانستن خواص يكي از آنها ، خواص عدة ديگر آنها<br />
را نيز دانسته باشند . در سال 1865 كيميادان انگليسي به نام نيوليندز(Newlands) عناصر<br />
كشف شدة ز مان خويش را به اساس ازد ياد متناوب كتلة اتومي نسبتى شان در قطار هاي<br />
افقى ترتيب كرد<br />
*در سال 1869 عالم روسي .D .M Mendelev عناصر كشف شدة زمان خود را به<br />
اساس ازدياد متناوب كتله اتومي نبستي شان در قطار هاي افقي (Period) ترتيب و در<br />
ستون هاي عمودي متحد ساخت و موصوف اين نوع ساختمان ترتيب شده خود را به نام<br />
سيستم پريوديك عناصر ياد كرد.<br />
* خواص عناصر و تعيير متناوب آنها در پريودها با كتلةاتومي نسبتي آنها مطابقت دانسته و<br />
موقعيت آنها را در پريودها تعيين مي نمايند.<br />
تعداد عناصر در پريود ها به اساس تفاوت نمبر اتومي گازات نجيبه (بعد ى منفي قبلي) و يا<br />
توسط فورمول هاي ذيل دريافت شده مي تواند:<br />
تعداد عناصر در پريود طاق<br />
56<br />
(n + 1)<br />
=<br />
2<br />
2<br />
(n + 2)<br />
=<br />
2<br />
2<br />
تعداد عناصر در پريود جفت<br />
*انرژي ايونايزيشن: عبارت از مقدار انرژي است كه براي دور نمودن يك الكترون از يك<br />
اتوم گرام به فضاي لايتنهايي ضرورت مي باشد.<br />
*در محدوده گروپ ها انرژي آيونايزيشن از بالا به طرف پايين كم شده ، برعكس از پايين<br />
به طرف بالا زياد مي شود .<br />
*ئدر محدودة پريود ها انرژي آيونايزيشن با ازد ياد نمبر اتومي تزايد حاصل مينمايد ؛ زيرا<br />
در پريود ها با ازدياد نمبر اتومي تعداد اقشار زياد نه شده بلكه چارج هسته بزرگ شده ،<br />
الكترون ها را به طرف خود كش نموده به د ور خود متراكم ساخته ، در نتيجه حجم و شعاع<br />
اتوم كوچك شده تاثير چارج مثبت هسته بالاي الكترون ها زياد تر گرديده و آنرا به طرف<br />
خود ميكشاند .
در صورتيكه يك الكترون به اتوم اضافه گردد، تا به آيون منفي (Anions) تبد يل گردد،<br />
الكترون علاوه شده توسط قوة هسته جذب گرديده و انرژي آن به مقدار معين آزاد مي گردد.<br />
همين انرژي را به نام انرژي الكترون خواهى( ( Electron Affainity ياد مي نمايند در<br />
محدودة يك پريود الكترويوزيتوتي عناصر از چپ به طرف راست كم شده ، برعكس از<br />
راست به طرف چپ زياد مي گردد . به همين ترتيب در محدود يك گروپ الكتروپوزيتوتي<br />
عناصر از بالا به طرف پايين زياد شده برعكس از پايين به طرف بالاكم مي شود.<br />
در محدودة يك پريود EN عناصر از چپ به طرف راست متناباً زياد شده.<br />
برعكس از راست به طرف چپ كم مي شود. به همين ترتيب در محدود يك گروپ<br />
الكترونيگاتيوتي عناصر از بالا به طرف پايين متناوباً كم شده و برعكس از پايين به طرف بالا<br />
متناوباً زياد مي شود از اين جا معلوم مي شود كه EN عناصر با شعاع اتومي رابطة معكوس را<br />
دارا است؛ بنابرين فلورين الكترونيگاتيف ترين عنصر طبعيت بوده و Cs و Fr الكتروپوزيتيف<br />
ترين عناصر طبيعت مي باشند.<br />
شعاع اتومي عناصر عبارت از فاصله بين هستة اتوم و آخرين الكترون قشر خارجي اتوم بوده<br />
و يكي از پارامتر هاي هندسي اتوم مي باشد.<br />
در محدودة يك گروپ عناصر شعاع اتومي از بالا به طرف پايين بزرگ شده و برعكس از<br />
پايين به طرف بالا متناوباً كو چك ميشود .<br />
در محدودة پريود ها شعاع اتومي عناصر از طرف چپ به طرف راست كوچك شده و<br />
برعكس از راست به طرف چپ به شكل متناوب بزرگ مي شود .<br />
عناصرd اكسايد هاى مختلف را بانمبرهاى اكسيد يشن مختلف تشكيل مى نمايند.<br />
عناصرd كه به طرف چپ جدول قراردارند، باعناصرگروپ S شباهت دارند. بعضى از<br />
آنها الكتروپوزتيوتى زياد را دارا است ، اين عناصرمركبات زيا د رادارا بوده و استخراج<br />
آنها ازمعا دن به مشكل صورت مى گيرد.تمام عناصر d فلزات بوده وها دى برق اند . نقره<br />
درشرايط عادى هادى درجه اول برق بوده ، اين فلزات جلا داربوده قابليت چكش خوردن<br />
را دارا وبه اوراق نازك مبدل شده وسيم ها ازآن ساخته مى شود.<br />
57
58<br />
تمرين فصل دوم<br />
سؤالات انتخابى: براى هر سؤال چهار جواب داده شده است ، شما جواب درست آن<br />
را در يافت وانتخاب نماييد.<br />
– 1 عنصر در پريود چهارم وگروپ چهارم موقعيت دارد ، نمبر اتومى آن مساوى<br />
به...... است .<br />
الف – 31 ب – 32 ج – 33 د – 14<br />
– 2 كدام نمبر اتومى ذيل مربوط به عنصرى است كه بيشترين تعداد الكترونهاى<br />
ولانسى در آن موجود است ؟<br />
الف - 13 ب – 14 ج - 15 د – 19<br />
– 3 اراية درست قانون متناوب اين است كه هرگاه عناصر براساس افزايش -------<br />
تنظيم گردند ، خواص فزيكى وكيمياوى آنها به طور متناوب -----<br />
الف – كتلة اتومى - تكرار مى گردد . ب – كتلة اتومى – تغيير مى كند .<br />
ج – نمبر اتومى – تكرار مى گردد . د – نمبر اتومى – تغيير ميكند .<br />
– 4 مندليف در تنظيم جدول دوره يى عناصر به دو اصل توجه مبذول داشته است :<br />
قرار دادن عناصر به اساس افزايش تدريجى ----- آنها در هر ------در پهلوى يك<br />
ديگر ودر نظر گرفتن تشابه خواص كيمياوى عناصر در هر ------<br />
الف – كتلة اتومى – گروپ ها - پريود ها ب – كتلة اتوم – دوره - گروپ<br />
ج – نمبر اتومى – پريود - گروپ د – نمبر اتومى – گروپ - پريود<br />
– 5 كدام يك از موارد ذيل ابتكار مندليف نيست ؟<br />
الف – قراردادن بعضى از عناصرسنگين تر قبل از عناصر سبك تر<br />
ب - خالى گذاشتن برخى از خانه هاى در جدول . ج – تقسيم عناصر به فلزات<br />
وغير فلزات د – پيشگويى خواص عناصرناشناخته شده .<br />
– 6 عناصر شامل يك پريود جدول مندليف نظر به كدام مشخصات ذيل با هم مشا به<br />
مى باشند ؟<br />
الف – نمبر اكسيديشن بلند ، ب ساختمان الكترونى قشر ولانسى ج - تعداد سويه<br />
هاى الكترونى اشغال شده توسط الكترون ها د – تعداد سويه هاى اصلى الكترونى<br />
-7 نمبر اتومى يك عنصر 21 است ، موقعيت عنصرمذكوررا در پريود و گروپ<br />
مشخص قرار ذيل است:<br />
الف – گروپ سوم اصلى پريود 4 ب – گروپ سوم فرعى پريود 4 ج – گروپ<br />
اول اصلى پريود 3 د – گروپ دوم اصلى پريود 4
4<br />
– 8 ساختمان الكترونى قشر آخرى يك عنصر s است ،عنصرمذكور در كدام<br />
يريود قرار دارد؟<br />
الف – پريود سوم ب – پريود دوم ج – پريود ششم د - پريود چهارم<br />
– 9 شعاع اتومى كدام عنصر ذيل بزرگ است ؟<br />
الف – سترانيشيم ب – الومينيم ج – روبيديم د - سلفر<br />
– 10 اكتينايد ها در كدام حجرة جدول مندليف قرار دارد ؟<br />
الف – خانة نمبر 64 ب – خانة نمبر57 ج – خانة نمبر 89 د – خانة نمبر 72<br />
– 11 دانستن موقعيت يك عنصر در جدول پريوديك كدام مطالبى را در مورد عناصر<br />
به طور دقيق در اختيار قرار نمى دهد ؟<br />
الف – خواص كيمياوى ب – خواص فزيكى ج - الف وب هردو د - هيچكدام<br />
3 2 3p<br />
سؤالات تشريحى :<br />
- 1 چرا جدول مندليف را به نام جدول پريوديك ياد مى نمايند ؟<br />
- 2 قانون مندليف را در مورد جدول مندليف تحرير داريد .<br />
- 3 طويل ترين پريود وكوتاه ترين پريود جدول مندليف كدام ها اند ؟ معلومات ارايه<br />
نماييد .<br />
- 4 عنصر M در گروپ اول اصلى و پريود ششم قرار دارد ، ساختمان الكترونى آن را<br />
تحرير داريد<br />
- 5 چرا عناصر عين گروپ داراى خواص مشابه اند ؟ در باره معلومات ارايه بداريد .<br />
جدول دوره يى عناصر داراى چند گروپ وداراى چند پريود است ؟<br />
- 6 تعداد عناصر فلزى زياد است ويا اينكه تعداد عناصر غير فلزى زياد مى باشد .<br />
- 7 انرژى ايونايزيشن چيست وتناوب آن در جدول مندليف به كدام منوال است ؟<br />
- 8 شعاع اتومى چيست ؟ تعييرمتناوب آن در جدول مندليف چه طور است ؟<br />
- 9 الكترون خواهى عناصر وتناوب آن در جدول مندليف چى مفهوم را ارايه مى نمايد؟<br />
- 10 ترتيب وتنظيم عناصر در جدول مندليف از لحاظ خواص فلزى وغير فلزى به كدام<br />
منوال است ؟ در باره معلومات ارايه بداريد .<br />
59
فصل سوم<br />
روابط كيمياوى Bonds) ( Chemical<br />
آيا گاهى هم به اين مطلب متوجه شده ايد كه چرا ذرات كوچك مواد باهم وصل<br />
گرديده ، اجسام بزرگ را تشكيل مى دهند ؟ ماليكول ها چطورتشكيل ميگردند ؟<br />
مواد چطور وبه اساس كدام قوه يك در ديگر حل مى گردند ؟ به همين ترتيب رابطه<br />
چيست ؟ كدام قوه ها باعث اتصال ذرات با هم ديگر ميگردد ؟ انواع روابط كدام ها<br />
اند ؟ چرا رابطه بين اتوم هاى مواد تشكيل مى گردد ؟ طرز تشكيل روابط به كدام<br />
منوال است ؟ درين فصل راجع به مشخصات رابطه ها ، طرز تشكيل روابط ، انواع<br />
روابط وديگر خصوصيات روابط معلومات ارايه شده وتمام فعل وانفعال مواد كه<br />
باعث تشكيل روابط ميگردد ، توضيح گرديده است .<br />
60
: 1 - 3 مشخصات روابط كيمياوى وسمبول هاى ليويس<br />
قوة جاذبه بين اتوم ها را دريك ماليكول به نام رابطة كيمياوى( ( Chemical bond ياد<br />
مينمايند . موجوديت مواد داراى چندين اتومى اين واقعيت را برملا ساخت كه اتوم ها بالاى<br />
يك ديگر تأ ثيرانداخته ، مركبات رابه وجود مى آورد كه نسبت به اتوم هاى آن داراى<br />
سطح پايين انرژيكى ميباشند . درصورتى كه مقدارمقاومت انرژى بين اتوم ها<br />
وماليكولهاى مربوط 10 mo1 باشد رابطه تشكيل مى گردد .<br />
موضوع رابطة كيمياوى بخش عمدة كيمياى نظرى را تشكيل ميدهد . در نتيجه<br />
استقرارروابط بين اتوم ها ، ذرات مغلق از قبيل ماليكولها ، راديكال ها ،كريستال هاى مواد<br />
وغيره تشكيل ميگردد. رابطه كيمياوى در نتيجة عمل متقابل دو يا بيشتر از دو عناصر تشكيل<br />
گرديده وتوأم با آزاد شدن انرژى ميباشد.<br />
قبل ازايجاد تيورى كوانت ،درمورد تشكيل روابط كيمياوى نظريه ليويس<br />
حكم فرمايى داشت . درسال 1916 عالمى به نام ليويس Liwes) ( نظريه تشكيل<br />
روابط كيمياوى را انكشاف داد كه طبق اين نظريه » رابطة كيمياوى »در نتيجه مشترك<br />
قراردادن جوره الكترون ها بين دواتوم برقرار ميگردد ، در اين صورت هريك ازاتوم ها<br />
يك ، يك الكترون را باهم شريك ميسازندكه اين نوع رابطه را به نام رابطة كوولانس<br />
ياد مينمايند ، ذيلاً روابط بين اتوم ها درماليكولهاى H<br />
اتوم هاى عناصر به ) × ( ويا ) •) ارائه شده است :<br />
گرديده كه الكترونهاى<br />
CH ارائه<br />
NH و 4<br />
3 ، F<br />
2<br />
،<br />
2<br />
Calory/<br />
..<br />
..<br />
: F : F : ,<br />
..<br />
..<br />
درنتيجه استقرار روابط بين اتوم ها درتشكيل ماليكول مركب اتومها وماليكول ها<br />
ساختمان الكترونى باثبات را حاصل وقشر خارجى خودرا به 2 و 8 الكترون بالغ<br />
ميسازد.<br />
جملة ذيل را به خاطر داشته باشيد :<br />
قاعده اكتيت يا قاعدة هشتاى<br />
تعداد روابط تشكيل شدة اتوم ها با يك ديگر باعث مشبوع شدن قشر الكترونى<br />
خارجى ولانسى آنها توسط هشت الكترون ميگردد.<br />
61<br />
H:H
در ابتدا ليويس براى نمايش چگونه گى تشكيل روابط اتوم ها به اساس قاعدة<br />
اكتيت ، الكترونهاى ولانس هر اتوم را در رأس هر مكعب تصور كرد كه هستة اتوم در<br />
مركز آن قرار دارد وتازمانى كه دراين رأس هاى مكعب الكترونها قرار نگيرد ، آن اتوم<br />
مى تواند رابطه بر قرار نمايد . اين اشكال قرار ذيل است :<br />
62<br />
شكل 3) - 1 ( ساختمان ليويس<br />
: 2-3 قانون اوكتيت وساختمان ليويس<br />
طريقة نمايش اتوم ها و ماليكول ها كه در آن الكترون هاى قشر ولانسى با نقطه وجوره<br />
هاى الكترون هاى مشترك رابطه توسط نقطه ها ويا به خط (- ( بين دو اتوم قرار ميگيرد<br />
، به نام ساختار نقطه يى ويا ساختمان ليويس ياد ميگردد .<br />
– -2 3 1 : روش تعيين ساختار الكترون – نقطه يى ماليكول ها<br />
الف - روش امتحان وخطا<br />
دراين روش الكترون هاي طاقة هر اتوم تشكيل دهندة رابطه را درساختار الكترون<br />
نقطه يى دربين سمبول هردو اتوم تحرير مى نمايند .؛ به طور مثال:
شكل (3 - 2 ( ساختار الكترونى نقطه يى .<br />
ب – روش سيستماتيك<br />
دراين روش منشأ الكترونهادر نظرگرفته نشده ؛بلكه چگونگى توزيع الكترونها در<br />
اتوم ها مورد توجه قرار ميگيرد . مراحل اين روش براى آيونهاى<br />
قرار ذيل است :<br />
NO COوماليكول<br />
2<br />
2−<br />
2<br />
مرحله اول : محاسبة مجموعى الكترونهاى ولانسى و تشكيل روابط ساده<br />
مجموعه الكترون هاى ولانسى تمامى اتوم ها(N(Vرا در ماليكول به دست ميآوريم و<br />
موقعيت اتوم ها را درماليكول تثبيت نموده ، بين دو اتوم يكجوره الكترون را به حيث رابطه<br />
ساده قرار ميدهيم . به اساس هر يك رابطه دو الكترون ولانسى ، از هر ماليكول كم ميشود.<br />
در مورد آيونها به تعداد چارج منفى بالاى () زياد گرديده وبه تعداد چارج مثبت از آن<br />
كم ميگردد . اكثر اتوم هاى عناصرى كه تعداد آنها در ماليكول كم است ، در مركز قرار<br />
داده ميشود واتوم هاى عناصر ديگر به اطراف آن قرار ميگيرند . رابطة اولى بين دواتوم در<br />
ماليكول ها نوع رابطة سگما ) ) بوده ورابطة دومى به نام رابطة پاى ) ) ياد ميگردد .<br />
N(<br />
v)<br />
= 4e<br />
−<br />
N(<br />
v)<br />
= 24e<br />
2−<br />
CO 3<br />
( C ) + 3⋅6e<br />
−<br />
−<br />
N<br />
v<br />
( O)<br />
+ 2e<br />
−<br />
( Cathion)<br />
O − − − N − − − O<br />
N(<br />
v)<br />
− 4e<br />
−<br />
= 17e<br />
−<br />
− 4e<br />
O − N − O<br />
−<br />
= 13e<br />
−<br />
يا<br />
الكترونهاى باقى مانده<br />
براى<br />
63
مرحلة دوم : توزيع الكترونها ى باقى مانده بر اساس قاعدة اوكتيت<br />
الكترونهاى ولانسى باقى مانده بالاى اتوم ها طورى تقسيم ميگردد كه اكتيت هر اتوم<br />
به اساس آن تكميل گردد . ابتدا اكتيت اتوم هاى عناصرى را در يافت ميدارند كه داراى<br />
روابط كمتر بوده واز جملة عناصر الكترونيگاتيف باشد.<br />
64<br />
شكل( – 3 3 ( ساختمان الكترونى در ماليكول ها<br />
مرحلة سوم : تشكيل روابط پاى ) ) ومحاسبة نمبر اكسيديشن<br />
اگر اكتيت اتوم هاى عناصر درماليكول مركب تكميل نشده باشد ، جوره الكترون هاى<br />
آزاد اتوم همجوار طورى جابجا ساخته ميشود كه بين شان مشترك واقع شده و رابطة )<br />
تشكل گردد . بنابراين نمبر اكسيديشن هر اتوم در ماليكول قرار ذيل محاسبه ميگردد:<br />
)
(تعداد روابط بين اتوم ها) =(تعداد الكترون هاى آزاد )- ) تعداد الكترونهاى ولانسى قبل از<br />
رابطه ( نمبر گروپ = نمبر اكسيديشن اتوم<br />
به اين اساس مجموعة الجبرى نمبر هاى اكسيديشن اتوم هاى عناصر متشكله ماليكول<br />
مركب مساوى به صفر است و در آيونها مساوى به چارج آيونها مى باشد .<br />
معلومات اضافى<br />
ممكن بعضى از اتوم ها ) مانند نايتروجن در ( NO اكتيت خود را پوره نكرده باشد<br />
2<br />
واين يك استثنا بوده كه در ماليكول NO ديده ميشود ، دراين ماليكول به خاطر طاقه<br />
2<br />
بودن الكترون در مجموع الكترون هاى ولانسى هيچ امكان براى پوره كردن اكتيت<br />
اتوم هاى آن موجود نيست .<br />
مفكوره ليويس بعضى از حقايق را درمورد رابطه ارايه داشته ، اما علت تشكيل روابط<br />
را توضيح كرده نميتوانست . باانكشاف نظريات مخانيك كوانت علت تشكيل روابط<br />
واضيح ساخته شد . درصورتى كه الكترون يك حالت ابرالكترونى را دارا است ، دراين<br />
صورت تشكيل همچو رابطه توسط جفت از الكترونى درنتيجه تداخل ابرالكترونى دو<br />
اتوم تصورشده ميتواند .<br />
S – S Orbital<br />
شكل (3 - 4 ( شيماى تشكيل رابطه كيمياوى بين دو اتوم وتداخل ابرالكترونىs s –<br />
طورى كه درشكل ) 3 - 4 ( ديده ميشود ، كثافت ابرالكترونى دربين دوهسته اتوم هاى<br />
65
هايدروجن در ماليكول آنها بيشتر ميباشد . علت آن اينست كه اين ساحه بيشتر تحت<br />
تأثير هسته ها قرارداشته والكترون ها توسط اين دو هسته كش ودراين محل متراكم<br />
ميگردد . از اينجا گفته ميتوانيم : قوه كه باعث تشكيل رابطه كيمياوى ميگردد ، داراى<br />
خاصيت الكتروستاتيكى است .<br />
نظريات ليويس درمورد مشترك بودن دو الكترون دررابطه از نظر ميخانيك يك<br />
مفهوم عمومى بوده ، قرار پرنسيپ پاولى اين دو الكترون بايد توسط يكى ازنمبر<br />
هاى كوانتم خويش ازهم ديگر فرق داشته باشند ) نمبرسپين شان ( درصورت اتوم<br />
هايدروجن وتشكيل ماليكول اوربيتال ، درماليكول اوربيتال S بايد جهت سپين<br />
Spin) ( الكترون ها مخالف يك ديگر باشد .<br />
طريقه كه درآن الكترونها بين دو اتوم مشترك قرارميگيرد وسبب تشكيل رابطه<br />
ميگردد ، به نام ميتود ولانسى روابط كيمياوى ) MVB ( ياد ميشود .<br />
عموماً رابطه كيمياوى را توسط ) — ( افاده مينمايند ودرانجام هاى اين خط تصور<br />
يك ، يك الكترون موجود است .<br />
2 np 6<br />
Rn,Xe,Kr,Ar, Ne (<br />
2<br />
66<br />
: 2- 2- 3 ولانس Valance) (<br />
ولانس نوع از خاصيت اتوم هاى عناصر بوده كه تعداد معين اتوم هاى د يگررا نصب ويا<br />
تعويض مينمايند ؛ يا به عباره ديگر: قوه اتحاد اتوم هاى عناصر كيمياوى را درتعاملات به<br />
نام ولانس اتوم همان عنصر ياد مينمايند . كلمه ولانس از اصطلاح لاتين Valantia) (<br />
گرفته شده است كه به معنى ظرفيت مى باشد .<br />
كوسيل (Kossel) در اولين مقالة علمى خود توضيح نمود كه رابطه ها در نتبجه انتقال<br />
كامل الكترون ها از يك اتوم به اتوم ديگر تشكيل ميگردد تا تعداد الكترونهاى قشر<br />
خارجى اتوم هاى عناصر به هشت الكترون بالغ گردد. الكترون هاى گرفته شده و باخته<br />
شده هر اتوم ولانس آن را مشخص مى سازد .<br />
:3-3انواع روابط كيمياوى :<br />
:1 -3-3 رابطه آيونى : ) bond ( Electro Volant<br />
مطالعات ساختمان اتوم خاصتاً ساختمان الكترونى اتوم نشان ميدهد كه ساختمان ns<br />
به گازات نجيبه مطابقت دارد ، اين گازات عبارت از 1S ) He<br />
است ، درنتيجة تحقيقات دريافت نمودند كه گازات مذكوردرتعاملات كيمياوى سهم<br />
نميگيرند وباثبات ميباشند . ثبات كيمياوى گازات نجيبه مربوط به مشبوع بودن قشر آخرى<br />
آنها توسط هشت الكترون است.<br />
درسال 1916 م علما هريك : ) كوسيل ( Kossel و( ليويس (Liwes مستقل ازهم
د يگر تيورى روابط كيمياوى را ارايه داشته ، آنها تشكيل روابط راهمانا باختن وگرفتن<br />
الكترون ها توسط اتوم هاغرض تكميل هشت الكترون مدارآخرى دانسته تا ثبات لازمه<br />
را حاصل نمايند .<br />
تسلسل عناصررا درسيستم پريوديك كه از نيون ) Ne ( آغاز يافته است ، ملاحظه<br />
مينماييم.<br />
) درقوس تعداد الكترون هاى قشر L,K ويا M عناصر نشان داده شده است .)<br />
N( 2,5)0(2,6) F(2,7)<br />
Ne(2,8),<br />
Na(2,8,1)<br />
Mg(2,8,2)<br />
اتوم Naميتواند درنتيجه باختن يك الكترون ساختمان گاز نجيبه Ne را اختيارنمايد و<br />
ساختمان الكترونى باثبات را حاصل نمايد :<br />
Na(2,<br />
8,1) ⎯<br />
1e<br />
+<br />
⎯⎯ →Na<br />
(2,8 ) +<br />
← ⎯⎯<br />
67<br />
)<br />
−<br />
موجوديت 10 الكترون و 11 پروتون در اتوم سوديم باعث آن گرديده است تاسود يم<br />
+ مبدل شود كه به نام كتيون ) Cathion ( ياد<br />
چارج مثبت داشته وبه ذرة چارجدار Na<br />
ميگردد.<br />
فلورين درساختمان الكترونى خود نسبت به عنصر Ne يك الكترون كمتر داشته وبا<br />
گرفتن يك الكترون ساختمان الكترونى با ثبات گاز نجيب Ne را حاصل واكتيت خودرا<br />
تكميل ميسازد:<br />
−<br />
F(2,7)<br />
+ 1e<br />
⎯→<br />
F<br />
−<br />
(2,8<br />
ذره كه متشكل از 10 الكترون و 9 پروتون است عبارت از آيون چارجدار منفى<br />
( است . بين ذرات چارجدار مثبت ) Na<br />
جاذبه الكتروستاتيكى عمل مينمايد ودرنتيجه اين جذب رابطه كيمياوى برقرار ميگردد ،<br />
اين نوع رابطه را به نام رابطه آيونى يا برقى ) Valentebond ( Electro ياد مينمايند<br />
−<br />
+<br />
( وآيون منفى ) F ( قوه<br />
Na<br />
+<br />
+ F<br />
−<br />
:<br />
⎯→<br />
NaF<br />
−<br />
فلورين ) F<br />
رابطه آيونى نوع ازرابطه كيمياوى است كه درنتيجه قوه جذ ب الكتروستاتيكى بين ذرات<br />
چارجدار مخالف العلا مه برقرارميگردد .<br />
خاصيت آيوني در روابط كوولانسى<br />
رابطه اشتراكي قطبى ، سرحد بين رابطه اشتراكى كامل ) غير قطبى ( و آيونى را تشكيل<br />
ميدهد ؛ زيرا دراين رابطه ابر الكترون ها قسما" از يك اتوم به اتوم ديگر منتقل ميگردد .<br />
اگر الكترونها به طور كامل از يك آيون به آيون ديگر منتقل گرد د ، رابطة آيونى برقرار<br />
ميگردد .<br />
معيار هاى تفاوت بين رابطه قطبى و آيونى قرار ذيل است :
الف – به هر اندازه كه تفاوت الكترونيگاتيويتى بين دو اتوم عناصر زياد باشد، به همان<br />
اندازه رابطه بين آنها قطبى مى باشد . گراف ذيل فيصدى خاصيت رابطة آيونى و تفاوت<br />
الكترونيگاتيوتى را نشان ميدهد .<br />
خط قطع اختيارى<br />
100<br />
75<br />
50<br />
IONIC<br />
Lil<br />
KBr<br />
Kl<br />
LiCl<br />
LiBr<br />
HF<br />
KCl<br />
NaCl<br />
LlF<br />
KF<br />
فيصدى خاصيت آيونى رابطه<br />
25<br />
COVALENT<br />
Cl lBr Hl lCl HCl<br />
2<br />
HBr<br />
1.0<br />
2.0<br />
3. 0<br />
68<br />
شكل ) 3 – 5 ( گراف فيصدى خاصيت رابطة آيونى و تفاوت الكترونيگاتيوتى<br />
به اساس گراف فوق ميتوان گفت كه رابطه بين دو اتوم زمانى برقى يا الكتروولنت<br />
است كه تفاوت الكترونيگاتيوتى بين اين دو اتوم ) 1.7 ( وبالاتر از آن باشد<br />
. مركبات آيونى ويامركبات الكتروولنت متشكل ازآيون ها ميباشد . درصورتيكه<br />
الكترونيگاتيوتى بين دو اتوم ) 1 الى ( 1,7 باشد رابطه بين آنها (% 50 ( آيونى و<br />
(% ( 50 اشتراكى قطبى است.<br />
مركبات آيوني و خواص آنها<br />
كرستال ها را مركباتى داراى رابطه آيونى تشكيل ميدهند .<br />
عناصر<br />
طعام از كدام<br />
آيا راجع به نمك طعام معلومات داريد ؟ ميدانيد كه نمك<br />
تشكيل گرديده است ؟<br />
نمك طعام عبارت از سوديم كلورايد است<br />
كه در طبيعت يافت ميگردد و فورمول آن NaCl<br />
است .<br />
فورمول نشان ميدهد كه نمك طعام از<br />
عنصر سوديم وكلورين تشكيل گرديده است .<br />
سوديم فلز نرم وفعال كيمياوى بوده و كلورين<br />
عنصر گازى است كه به شكل ماليكولى يافت<br />
شده وفعال مى باشد وگاز زهرى است . در نتيجة<br />
تعامل اين دو عنصر قرار شكل ذيل نمك طعام<br />
وسو سودي يديم. 6) تعاما ل گاگاگ ز كلور كلكلورورينين با ) -3<br />
شك لكلكل تشكيل ميگردد كه رنگ سفيد را دارا است
تمام نمك ها از جمله نمك طعام مركبات آيونى بوده واز آيونهاى مثبت ومنفى تشكيل<br />
گرديده اند . در ماليكول سوديم كلورايد بين اتوم سوديم وكلورين رابطه ايونى برقرار<br />
بوده ، طوريكه اتوم سوديم با از دست دادن يك الكترون چارج مثبت يك وكلورين با<br />
گرفتن يك الكترون چارج منفى يك را به خود اختيار نموده ، اين ها به اساس قوه<br />
الكتروستاتيك يك ديگر را جذب نموده وماليكول سوديم كلورايد را تشكيل ميدهند.<br />
خواص نمك طعام مربوط به ماهيت همين رابطه است. بلور هاى مكعبى نمك طعام سخت<br />
وشكننده بوده و به حرارت 801ذوب C شده وبه حرارت 1413<br />
0 C غليان مى نمايد .<br />
0<br />
سوديم كلورايد در آب حل شده وبه شكل محلول ويا مذابه هادى خوب برق مى باشد .<br />
آيون كلورين<br />
گرفتن الكترون<br />
اتوم كلورين<br />
17P<br />
17e<br />
17P<br />
−<br />
18e<br />
از دست دادن الكترون<br />
آيون سوديم<br />
+<br />
1IP<br />
11e<br />
−<br />
1IP<br />
10e<br />
−<br />
اتوم سوديم<br />
شكل (3 - 7 ( نمايش انتقال الكترون ها در هنگام تشكيل سوديم كلورايد.<br />
خواص سوديم كلورايد مربوط به ذرات تشكيل دهندة آن است ، بين سوديم وكلورين<br />
در سوديم كلورايد قوة جاذبة قوى موجود است كه آنها را باهم مستحكم نگاه داشته و اين<br />
قوه را به نام رابطة ايونى ياد مى نمايند . اين نوع رابطه در تمام نمك ها موجود است ، اين<br />
نوع رابطه تنها مربوط به يك كتيون سوديم و يك انيون كلورايد نبوده ، بلكه بين تمامى<br />
انيون ها وكتيون هاى همجوار برقرار شده و نظم ذرات را به وجود آورده است ، هر كتيون<br />
توسط چندين انيون ويك انيون توسط چندين كتيون احاطه ميگردد . اشكال ذيل را ملاحظه<br />
نماييد : شكل(3 - 8 ( آرايش آيونها در يك كرستال نمك طعام<br />
69
شكل فوق نشان ميدهد كه هر آيون سوديم توسط شش آيون كلورايد وهر آيون<br />
كلورايد توسط شش آيون سوديم احاطه ونظم ذرات را به وجود آورده است . قرار قانون<br />
كولمب ذرات چارج دار هم نوع يك ديگر را دفع ومخالف نوع يك ديگر را جذب مى<br />
نمايد ، قوه جذب بين ذرات چارج دار مخالف علامه نسبت به قوة دفع ذرات هم علامه<br />
بيشتر است . در مركبات آيونى تعداد چارج هاى مثبت ومنفى با هم مساوى بوده ؛ ازين<br />
سبب اين نوع مركبات از لحاظ چارج برقى خنثى مى باشد .<br />
خواص مركبات آيونى<br />
محلول آبى ويا مذابة مركبات آيونى هادى برق بوده ؛ زيرا دراين مركبات آيونها<br />
در حالت آزادانه حركت مى نمايند؛ اما درحالت جامد اين مركبات هادى برق نبوده زيرا<br />
ايونهاى نمكها در حالت جامد به جز حركت اهتزازى ديگر حركات را دارا نمى باشند .<br />
اگر چند كرستال نمك طعام در آب خالص انداخته شود ، آيونهاى نمك بين ماليكول<br />
هاى آب پراگنده شده وآزادانه حركت نموده ، جريان برق را از خود عبور ميدهند ،<br />
شكل ذيل را ملاحظه نماييد:.<br />
شكل (3 – 9 ( جريان برق در محلول نمك طعام .<br />
بيشتر بياموزيد<br />
آيونها در نمك ها ساختمان وتنظيم منظم را دارا است<br />
ساختار آيون ها در كرستال ها به شكل مسلسل بوده وهر آيون توسط آيون هاى<br />
مخالف چارج خود احاطه گرديده ، نظم را ايجاد وروابط را بر قرار مى نمايند .<br />
ساختار تنظيمى آيونها در شبكة كرستالى به جسامت نسبى انيون ها وكتيونها از ترتيب<br />
خاص پيروى مى نمايد واين ترتيب در تمامى قسمت هاى كرستال تكرار ميگردد .<br />
ساختارى كه در اثر انبار ذره هاى سازندة يك جسم (كتيونها وانيونها ( در سه بعدى به<br />
وجود ميآيد ، به نام شبكة بلورى ياد ميشود . شكل (3 - 8) را ملاحظه نماييد .<br />
70
تشكيل شبكه هاى كرستالى توأم با آزاد شدن انرژى صورت ميگيرد .<br />
انرژى شبكة كرستالى عبارت از مقدار انرژى است كه در هنگام تشكيل يك مول مادة<br />
كرستالى از آيونهاى مثبت ومنفى گازى آن آزاد ميگردد ؛ به طورمثال :<br />
+<br />
−<br />
Na ( g)<br />
+ Cl ( g)<br />
⎯⎯⎯<br />
→NaCl(<br />
s)<br />
+ 787.5kj<br />
/ mol<br />
جدول هاى ذيل انرژى شبكه هاى كرستالى بعضى مواد را به / kjنشان ميدهد.<br />
mol<br />
−<br />
I<br />
757<br />
704<br />
649<br />
630<br />
604<br />
كتيونها<br />
جدول( - 3 1) انرژى شبكه هاى كرستالى هلايد هاى فلزات القلى<br />
−<br />
Br<br />
807<br />
747<br />
682<br />
660<br />
631<br />
−<br />
Cl<br />
853<br />
787<br />
715<br />
689<br />
659<br />
−<br />
F<br />
1036<br />
923<br />
821<br />
785<br />
740<br />
آيون ها<br />
+<br />
Li<br />
+<br />
Na<br />
+<br />
K<br />
+<br />
Rb<br />
+<br />
Cr<br />
جدول ) 3 – 2 ( مقايسة انرژى سبكة مركبات كتيونهاى دارنده چارج 2+ و3+<br />
−<br />
F<br />
−<br />
F<br />
كتيون<br />
انيون<br />
2481<br />
923<br />
+`<br />
Na<br />
3791<br />
2957<br />
2+<br />
Mg<br />
15916<br />
5492<br />
3+<br />
Al<br />
71
فعاليت<br />
به جدول 1 و2 به دقت نظر ا ندازيد:<br />
الف – به نظر شما كدام نتيجه گيرى هاى ذيل در مورد انرژى شبكة كرستالى درست<br />
خواهد بود و چرا ؟<br />
- 1 هرقدر كه كتيون كوچك باشد انرژى شبكة كرستالى آن بيشتر است .<br />
– 2 هر قدر كه چارج انيون بزرگ باشد ، انرژى شبكه كمتر است .<br />
- 3 هر قدر كه شعاع انيون بزرگ باشد ، انرژى شبكه زياد است .<br />
– 4 انرژى شبكه با چارج كتيون رابطة مستقيم و با شعاع آن رابطة معكوس دارد .<br />
ب - پيش بينى كنيد كه كدام مركب آيونى ذيل زياد ترين انرژى شبكه را دارا است؟<br />
CaO ويا MgO<br />
72<br />
چون قوه جذب بين ذرات مركبات آيونى قوى است ؛ ازين سبب خواص آنها با هم مشابه<br />
است ؛ به طور مثال : درجة ذوبان وغليان آنها با هم مشابه است .جدول ذيل را ملاحظه<br />
نماييد :<br />
جدول (3-3 ( درجه ذوبان وغليان با هم مشابه<br />
مركب آيونى<br />
0<br />
نقطه غليان C<br />
1413<br />
1390<br />
1505<br />
1435<br />
0<br />
نقطه ذوب C<br />
801<br />
715<br />
858<br />
734<br />
NaCl<br />
RbCl<br />
KF<br />
KBr<br />
ج – آيا ميتوان بين انرژى شبكه ودرجة ذوبان مركبات آيونى ارتباطى در نظرگرفت ؟<br />
:2- 3-3 رابطه اشتراكى ) bond ( Covalent<br />
تيورى روابط كوولنت : رابطة آيونى يگانه شكل روابط كيمياوى نبوده ، درماليكول ها<br />
روابط مختلف موجود است ؛ به طور مثال : در ماليكول Clرابطة خاصى موجود است<br />
2<br />
كه دراين مورد ليويس پيشنهاد كرد : هريك از دو اتوم كلورين يكى از الكترون هاى<br />
قشرخارجى خودرا بين هم مشترك قرارميدهد . غرض تداخل اوربيتال ها هريك از اتوم<br />
هاى كلورين تا حد امكان با همديگر نزديك شده وجوره الكترونهاى مشترك رابطه<br />
كوولنت را تشكيل ميدهد ، اين الكترون ها صرف يك اوربيتال را اشغال نموده وSpin<br />
آنها مختلف ميباشد . شكل ذيل را ملاحظه نمائيد:
Cl<br />
Cl<br />
Cl<br />
Cl<br />
Cl<br />
Cl<br />
Cl<br />
يا<br />
x<br />
x x<br />
x x<br />
x<br />
Cl<br />
يا<br />
شكل (3 - 10 ( طرزاراية روابط كيمياوى درماليكول كلورين<br />
درميتود روابط ولانسى اوربيتال هاى اتومى تداخل نموده واشتراك جوره الكترونها<br />
به ملاحظه ميرسد . ميتود ملاحظه شده توصيف ماليكول را به نام ميتود روابط ولانسى ياد<br />
مينمايند . هريك از اتوم ها كركترخود را در ماليكول حفظ مينمايد ؛ لاكن يك وياچندين<br />
الكترون قشر خارجى هريك از اتوم ها غرض تداخل اوربيتال ها درقشرخارجى اتوم ديگر<br />
نفوذ مينمايد .<br />
كثافت ابر الكترونى راتوسط ارقام الكترون ها به يك مكعب واحد طول اتومى ) طول<br />
واحد اتومى مساوى به شعاع اوربيتال اولى اتوم هايدروجن ازنظرBhor است . ( به د ست<br />
مى آورند .<br />
توجه نماييد<br />
كوولانس در لغت به معنى ولانس مشترك است واشاره به نوع رابطة است<br />
كه در آن اتوم ها از قشر ولانسى يك ديگر وبه صورت مشخص از الكترون هاى قشر<br />
ولانسى يك ديگر به طور اشتراكى استفاده مى نمايند ، رابطة كه در آن الكترون هاى<br />
قشر ولانسى مشترك قرار داده مسشود به نام رابطة اشتركى ياد مى گردد<br />
چطور رابطة كوولانس تشكيل ميگردد ؟<br />
براى اراية جواب به اين سؤال ، رابطة سادة كوولانسى را در ماليكول هاى هايدروجن<br />
بين دو اتوم آن تحت مطالعه قرار ميدهيم . دو اتوم هايدروجن باهم ديگر نزديك شده ،<br />
بين الكترون يك اتوم وهستة اتوم ديگرآن قوة جذب قوى عمل نموده و از طرف ديگر<br />
بين هر يك از الكترونهاى متعلق به هراتوم هايدروجن و هسته هاى شان قوة دفع عمل<br />
نموده ؛ دراين صورت بايد اين قوه ها يك ديگر را خنثى نمايند وباعث آن ميگردد تا اتوم<br />
هاى هايدروجن از هم مجزا باشند؛ اما طوريكه معلوم است<br />
، هايدروجن به شكل ماليكولى موجود است در موقع تشكيل<br />
رابطه قوة جاذبه نسبت به قوة دافعه فوق الذكر زياد بوده و<br />
اتوم هاى هايدروجن را باهم مرتبط ساخته ، ماليكو ل تشكيل<br />
ميگردد ، دراين صورت بعد از تشكيل رابطه قوة جاذبه ودافعه با<br />
هم مساوى ميگردد .<br />
73
شكل ) 3 - 11 ( قوة دافعه وجاذبه بين اتوم هاى هايدروجن در تشكيل ماليكول آن.<br />
روابط كوولانسى را ميتوان به شكل يك فنر تصور كرد . شكل زير را ملاحظه نماييد ،<br />
زمانى كه دو اتوم هايدروجن از هم دور ميگردد ، آنها را قوة جاذبه بين هسته والكترون<br />
دوبار نزديك ساخته وبه حالت اولى بر ميگرداند ، از طرف ديگر قوة دافعه آنها را دوباره<br />
ازهم دور ميسازد ، دراين صورت اتوم هاى هايدروجن در امتداد محور رابطه در حال<br />
نوسان قرار ميداشته باشد ، لاكن اين نوسان ها طورى است كه هميشه هسته هاى آنها<br />
دريك فاصلة تعادلى ازهم ديگر قرار دارند ، اين فاصله را به نام طول رابطه ياد مى<br />
نمايند:<br />
1<br />
شكل ) 3 - 12 ( رابطة فنرى<br />
شعاع كوولنت<br />
فاصله بين هسته هاى اتوم هاى كه به اساس روابط كوولانسى مرتبط شده اند ، مساوى<br />
به مجموعه شعاع ولانسى اين اتوم ها ميباشد ، شعاعات كوولانت عبارت از مجموعه<br />
شعاعات اتوم هاى تشكيل دهنده روابط كوولنت است . مجموعة شعاعات كوولنت<br />
كلورين وهايدروجن مساوى به فاصله روابط كوولنت هايدروجن كلورايد ميباشد .<br />
74<br />
2<br />
شكل ) 3- 13) قوةكشش وقوة دفع درماليكول هايدروچن<br />
- 1 قوة كشش بين هسته ها و ابرالكترونى درفضا بين هسته ها.<br />
– 2 قوة دفع بين دو هسته<br />
– 3 2 2- :طول رابطه كيمياوى<br />
فاصله بين هسته هاى اتوم هاى كه باهم مرتبط اند، عبارت از طول رابطه است . عموماً طول<br />
رابطه دربين اتوم هاى عناصردرمركبات مختلف درحدود 1 ام حصه يك نانو متراست .<br />
10<br />
با تزايد تعداد روابط بين دو اتوم در ماليكول مركب ، طول رابط كم وكوچك ميگردد .
طول رابطه ها بين اتوم هاى نايتروجن<br />
در ماليكول هاى<br />
بالترتيب 0.145nm,0 125nm , و 0.109nm است وطول روابط<br />
N ≡<br />
N, N<br />
=<br />
N, N<br />
− N<br />
C – C ، C = C ، C = C بالترتيب 0.154nm ، 0.134 nm ، 0.126nm است.<br />
طول رابطه با انرژى تناسب معكوس دارد .<br />
يكى از را هاى مطالعة روابط اشتراكى بررسى انرژى اتومها قبل از رابطه وبعد از رابطه<br />
است. دراين مورد ماليكول هايدروجن را تحت مطالعه قرار ميدهيم .<br />
گراف شكل ذيل را ملاحطه مينماييم ، خواهيم ديد كه در كدام نقطة منحنى اتوم هاى<br />
هايدروجن در كنار هم كمترين انرژى را دارا اند ؟ اين نقطه نمايان گر پايين ترين سطح<br />
انرژيكى است و فاصله بين هسته هاى دو اتوم هايدروجن را بعد از تشكيل رابطه نشان<br />
ميدهد .اين فاصله همان فاصلة تعادلى ويا طول رابطه ميباشد . اتوم هاى هايدروجن در فاصلة<br />
دور تر از فاصله تعادلى نسبت موجوديت قوة جاذبه ، ميل دارندتا باهم نزديك شوند ؛ امادر<br />
فاصلة كمتر از قوة تعادلى قوة دافعه قوى شده وتمايل دارند تا به حالت تعادلى برگردند .<br />
دو اتوم متوصل شده باهم ديگر به طور دايم در حال نوسان بوده ؛ اما به خاطر داشتن سطح<br />
انرژى كمتر رابطة كوولانسى را بين هم بر قرار مى نمايند .<br />
ازاين جا نتيجه گيرى ميشود كه اتوم هاى هايدروجن متوصل شده نسبت به اتوم هاى مجزا<br />
پايدار مى باشند ؛ يا به عبار ة ديگر هايدروجن ماليكولى نسبت به هايدروجن اتومى در سطح<br />
پايين انرژيكى قرار دارد ؛ بنابراين زمانيكه بين دواتوم رابطه برقرارميگردد ، دراين صورت<br />
انرژى آزاد ميگردد . جدول ذيل طول وانرژى رابطه كوولانسى را نشان ميدهد و براى قطع<br />
رابطه وايجاد اتوم ها همان مقدار انرژى ضرورت است كه در تشكيل آن آزاد ميگردد .<br />
جدول (3 – 4 ( طول وانرژى رابطه كوولانسى<br />
رابطه<br />
انرزى<br />
kj/mol<br />
طول (pm)<br />
رابطه<br />
انرزى<br />
kj/mol<br />
298<br />
338<br />
276<br />
243<br />
193<br />
151<br />
طول (pm)<br />
161<br />
177<br />
194<br />
199<br />
229<br />
266<br />
H - I<br />
C - Cl<br />
H - Br<br />
Cl - Cl<br />
Br - Br<br />
I - I<br />
436<br />
412<br />
432<br />
366<br />
360<br />
348<br />
75<br />
109<br />
127<br />
142<br />
143<br />
154<br />
H - H<br />
H - C<br />
H - Cl<br />
H - Br<br />
C - O<br />
C - C<br />
75
الكترونيگاتيويتى و روابط اشتراكى غير قطبى و قطبى<br />
درروابط بين دو اتوم همنوع كثافت الكترونى اوربيتال هاى تشكيل دهنده رابطه ها<br />
( 1 به طور متناظرنسبى بين اين دو اتوم ها قراردارد ؛ به طور مثال:<br />
در ماليكول H<br />
كه درشكل ) 14 - 3 ( ملاحظه ميگردد :<br />
2<br />
− bonding )<br />
شكل ) 3 – 14 ( : شيماى كثافت الكترونى ماليكول هايدروجن<br />
درصورتيكه اتوم هاى مرتبط شده ازعناصر مختلف بوده باشد ، روابط قطبى بوده<br />
و الكترون ها به طرف يكى از اتوم ها انحراف مينمايد ؛ بطور مثال : در ماليكول HF<br />
كثافت ابر الكترونى درساحه روابط به اتوم فلورين نزديك نسبت به اتوم هايدروجن<br />
است؛زيراقابليت الكترونيگاتيوتى فلورين نسبت به هايدروجن بيشتراست EN)<br />
فلورين 4 وازهايدروجن 2.1 است )؛ بدين اساس رابطه بين اتوم هايدروجن<br />
وفلورين قطبى است . مركز ثقل چارج منفى الكترون ها بامركز ثفل چارج مثبت هسته<br />
منطبق نميباشد . اكثر ماليكول هاى مركبات قطبى بوده ، سرحد جدايى معين بين رابطة<br />
اشتراكى ورابطةآيونى تعيين شده نميتواند .<br />
شكل (3 - 15) شعاعات روابط كوولانت وواندروا لس براى هايدروجن وكلورين<br />
H شعاع و اندروالس V<br />
مساوى<br />
rC o ( طول 0,017nm شعاع كولنت( C o<br />
r :<br />
2<br />
76<br />
به( ( 2nm است<br />
الف – r
= 0.1nm,<br />
rco<br />
0.104nm<br />
: Cl2<br />
ب – ماليكول :<br />
ج – ماليكول v<br />
=<br />
: 2 طول رابطه مساوى به 0.141nm است .<br />
بيشتر بدانيد<br />
اگر تفاوت الكترونيگاتيوتى بين دو اتوم صفر ويا كمتراز 0.5 باشد ، رابطه بين<br />
اين دو اتوم غير قطبى bond) ( Non polar بوده وبالاتراز0.5 الى يك رابطه قطبى است ،<br />
درصورتى كه تفاوت الكترونيگاتيوتى بين دو اتوم عناصر ) 1 الى ( 1.7 باشد ، رابطه<br />
بين آنها تقريباً ) 50 % ( قطبى و ) 50 % ( آيونى بوده واگر بالاتر از 1.7 باشد رابطه<br />
آيونى است؛ به طور مثال : سيزيم فلورايد ) CsF ( را در نظر ميگيريم ، الكترونيگاتيوتى<br />
سزيم مساوى به 0.7 و فلورين 4.0 است ، بنابر اين تفاوت الكترونيگاتيويتى آنها مساوبه<br />
3.3 ميباشد ، پس خواص اين رابطه به رابطة آيونى فوق العاده زيادمطابقت دارد .<br />
خود را آزمايش كنيد<br />
الكترونيگاتيوتى آكسيجن 3.5 والكترونيگاتيوتى سليكان 1.8 است كه تفاوت<br />
الكترونيگاتيوتى آنها 1.7 مى باشد . نوع رابطة سليكان وآكسيجن را در سليكان داى<br />
اكسايد به اساس دلايل منطقى توضح نماييد .<br />
توجه كنيد:<br />
در بعضى موارد اگر تفاوت الكترونيگاتيوتى بين اتوم هاى دو عنصر كمتر از 0.4 غير<br />
قطبى در نظر گرفته ميشود ؛ به طور مثال : رابطه كه يك رابطه مهم در كيمياى<br />
عضوى است ، غير قطبى در نظر گرفته ميشود .<br />
C − H<br />
:3 - 3 - 3 رابطة كواردينيشن ) bond ( Coordination<br />
رابطة كواردينيشن نوع ازرابطة كوولنت بوده كه درآن جوره هاى الكترون مشترك تنها<br />
ازطرف يكى از اتوم ها كه دررابطه سهم مى گيرد ، دراختيار اتوم د يگرقرارداده ميشود<br />
، يكى از اتوم ها به شكل دهنده ) Donar) تبارزيافته وديگر آن گيرنده ) Acceptor<br />
( تبارز مينمايد كه اين نوع رابطه را بعضاً به نام رابطه دونار – اكسپتور ) – Donor<br />
( Acceptor نيز ياد مينمايند .<br />
اتوم هاى عناصرالكترون دهنده (Donar) داراى يكجوره الكترون آزاد درقشر خارجى<br />
خود ميباشد واكسپتورها يك اوربيتال خالى را درقشرخارجى خود دارا اند. كتيون هاى<br />
فلزات انتقالى ميتواند به حيث اكسپتور عمل نمايند . درماليكول آب اتوم آكسيجن داراى<br />
دوجوره الكترون آزاد بوده ، اين اتوم جوره الكترونهاى آزاد خودرا به د سترس ذرات<br />
داراى خلأ الكترونى غرض تكميل اكتيت شان قرار ميدهند ، به طور مثال: + داراى خلاى<br />
الكترونى بوده و اوربيتالs آن خالى است كه اين اوربيتال خالى توسط جوره الكترون هاى<br />
H<br />
77
آزادآكسيجن مشبوع گرديده ودرنتيجه رابطة شتراكى كوارد ينت بر قرار ميگردد :<br />
[ Cu ( H O ] 2+<br />
2<br />
) 6<br />
6<br />
+<br />
H 3<br />
O<br />
پس گفته ميتوانيم كه ) ( درنتيجه رابطه كواردينيشن حاصل ميگردد وچارج<br />
مثبت پروتون درتمام آيون توزيع ميگردد ؛ به همين ترتيب آب با آيون هاى فلزات<br />
كواردينيشن مى گردد ؛به طورمثال :<br />
انحلاليت اكثريت نمك ها مربوط به تشكيل روابط بين آيون هاى فلزات وماليكول هاى<br />
آب است ، براى قطع روابط بين آيون هاى شبكه هاى كرستال ها انرژى به مصرف رسيده<br />
ودرموقع تشكيل رابطه ها درآيون هاى كرستال ها انرژى آزاد ميگردد.<br />
اگر دراثر تشكيل روابط كواردينيشن بين اتوم هاى فلزات وآب انرژى آزاد گردد ،<br />
دراين صورت ممكن تعادل به طرف پروسس حل شدن ادامه پيدانمايد وآيون هاى فلزات<br />
2 + 2<br />
Cu + 6H<br />
O ⎯→[ Cu(<br />
H O)<br />
هايدريشن Hydration) ( گردند: + ]<br />
اتوم نايتروجن درماليكول امونيا<br />
2<br />
2<br />
جوره الكترون هاى آزاد خود را به اتوم المونيم<br />
درماليكول( ( AlF داده و درنتيحه بين اتوم نايتروجن والمونيم رابطه كواردينيشن برقرار<br />
3<br />
ميگرديد. دراين صورت قشر الكترونى هريك ازاتوم نايتروجن والمونيم حاوى هشت -<br />
هشت الكترون بوده وازمشبوعيت الكترونى قشر آخرى برخوردارميباشند .<br />
78<br />
رابطه كواردينيشن را توسط خط تير افاده مينمايند ) ( كه سمت تير ازطرف دونار<br />
به طرف اكسپتورمتمايل ميباشد.<br />
فعاليت<br />
شكل زير ماليكول نوشادر ) امونيم كلورايد ( را نشان ميدهد ، بادر نظر داشت<br />
شكل مذكور انواع روابط را درآن به شكل گروپى مشخص ساخته و در صنف ارايه
بداريد .<br />
شكل ) 3 - 16 ( رابطة كواردينيشن در امونيم كلورايد<br />
توجه كنيد :<br />
تداخل دو اوربيتال يك الكترونى را با يك ديگر به نام رابطه اشتراكى ساده و تداخل<br />
يك اوربيتال دو الكترونى با يك اوربيتال خالى را به نام رابطه اشتراكى كواردينيشن ويا<br />
رابطه يك طرفه ياد مى نمايند .<br />
– 3 3 : 4 - رابطة فلزى<br />
انرژى آيونايزيشن والكترونيگاتيوتى فلزات پايين بوده واتصال الكترون هاى قشر خارجى<br />
آنها نسبتاً سست است ، در فلزات آيونهاى مثبت تشكيل شده ، موقعيت ثابتى را در شبكة<br />
بلورى اشغال كرده والكترون هاى آزاد در اطراف آن آزادانه حركت مى نمايند كه ذرات<br />
بلورى را باهم مرتبط مى سازد .<br />
به ياد داشته باشيد كه :<br />
قوة جذب بين الكترونهاى ابر الكترونى تشكيل شده وآيونهاى مثبت فلزات را به نام<br />
رابطة فلزى ياد مى نمايند<br />
قوة جذب بين آيون هاى مثبت وابر الكترونى تشكيل شده در فلزات به اندازة قوى است<br />
كه باعث تراكم ذرات آنهاگرديده واز همين سبب است كه فلزات سخت بوده وقابليت<br />
چكش حوردن وتورق راداراند ؛به طور مثال : تشكيل سيم وتخته هاى مسى ،الومينيمى<br />
وغيره نمايانگر روابط ذرات فلزى در اجسام فلزى مى باشند .<br />
79
-5: 3 - 3 خواص فزيكى روابط كيمياوى<br />
انواع روابط ماليكولها ، صفات ماليكول ها را مشخص ميسازد . نقطة غليان ونقطة ذوبان<br />
مستقيماً به روابط اتوم ها در ماليكول ها مربوط است ؛ به طور مثال : سه ماليكول F<br />
HF وNaF را از نقطة نظر درجة غليان وذوبان باهم مقايسه مينمائيم .<br />
جدول (3 - 5 ( : مقايسه درجه غليان وذ وبان سه ماليكول F2 ، HF وNaF :<br />
درجه ذوبان<br />
درجه غليان<br />
ماليكول<br />
، 2<br />
F 2<br />
−187C°<br />
− 218C°<br />
HF<br />
NaF<br />
H<br />
+ 20C°<br />
1707C°<br />
− 83C°<br />
995C°<br />
طورى كه ديده ميشود ، NaF ماليكول آيونى بوده نقطة ذوبان وغليان آن بلند ميباشد ،<br />
درحاليكه HF يك ماليكول قطبى بوده ويا نيمه آيونى ميباشد ، درجة غليان وذوبان آن<br />
F كه يك ماليكول غيرقطبى است. درجة ذوبان وغليان<br />
خيلى ها پايين است وبالاخره 2<br />
آن به مراتب كوچكتر ازدوماليكول قبلى ميباشد .<br />
درجة غليان وذوبان ودرجة تفكيك يك ماليكول علاوه ازاينكه به نوع رابطة اتوم هاى<br />
آن وابسته بوده ، به رابطه هاى دومى وقوة بين ماليكولى آنها نيز رابطه دارد.<br />
: -6 3-3 قطع هوموليتكى وهتروليتكى روابط كيمياوى<br />
براى قطع روابط كيمياوى همان قدر انرژى ضرورت است كه دراثناى تشكيل آن<br />
آزاد گرديده است . رابطه كيمياوى به دو ميخانيكيت قطع ميگردد ، يكى عبارت از قطع<br />
هومولتيكى ) Hemolytic ( وديگر قطع هتروليتكى( ( Hetrolytic است . درقطع<br />
هومولتيكى هر اتوم الكترون خودرا كه درتشكيل رابطه سهيم بوده ، دوباره اخذ نموده<br />
وهرذره داراى الكترون طاقه بوده كه همچو ذرات را به نام راديكال ) Radical ( ياد<br />
H<br />
−<br />
H<br />
⎯→<br />
⋅ +<br />
−<br />
⋅H<br />
مينمايند .<br />
قطع رابطة كه درآن جوره الكترونهاى رابطه به يك اتوم الكترونيگاتيف تعلق<br />
ميگيرد وآيون هاى داراى چارج مختلف توليد ميگردند ، به نام قطع هتروليتكى ياد ميشود .<br />
به طور مثال :انفكاك ماليكول : HCl<br />
H − Cl<br />
⎯→<br />
H<br />
+<br />
+ Cl<br />
نوت : قطع هومولتيكى رابطه توسط نور ياحرارت ويا تشعشع صورت ميگيرد .<br />
80
– 3 3 :7- اشكال روابط<br />
بصورت عموم رابطه داراى دوشكل است:<br />
– 1 رابطة سگما ) ( : روابط كيمياوى به اساس پوشش وتداخل اوربيتال ها تشكيل<br />
ميگردد . اگرپوشش ابرهاى الكترونى به امتداد خطى كه هسته هاى دو اتوم را وصل<br />
ميسازد ، صورت بگيرد يعنى تداخل اوربيتال ها مستقيم واعظمى باشد ، رابطه مستحكم<br />
بوده وبه نام رابطة سگما ) ( ياد ميشودكه اين رابطه ميتواند ازتداخل دواوربيتال S ويا يك<br />
اوربيتال S ويك P ويا دواوربيتال P بطورمستقيم تشكيل گردد.شكل ) 3 - 17 ( .<br />
رابطة كيمياوى كه به اساس يكجوره الكترونها بين دو اتوم تشكيل گرديده باشد ، به نام رابطة<br />
يگانه ياد ميشود . اوربيتال ها درنتيجه تداخل مستقيم خود صرف رابطه ) ( راتشكيل ميدهد .<br />
– 2 رابطة : رابطه بين دو اتوم درماليكول ها ميتواند دوگانه ويا سه گانه باشد . اين<br />
نوع رابطه توسط بيشتر از يك جوره الكترونها تشكيل ميگردد؛به طورمثال: در ماليكول<br />
2 رابطه بين دو اتوم آكسيجن دوگانه ودرماليكول نايتروجن ) N<br />
بين دو اتوم نايتروجن سه گانه است .<br />
اگرتداخل اوربيتال هاى اتومى جانبى باشد ، يعنى پوشش ابرالكترونى اوربيتال هاى p<br />
جانبى بوده باشد وبالاى محور X عمود قرارگيرد ، اين رابطة تشكيل شده به نام رابطه ياد ميشود .<br />
درماليكول نايتروجن اوربيتال هاى دواتوم نايتروجن تداخل مستقيم را متقبل شده ، يك<br />
رابطه ) ) را تشكيل ميدهند، رابطه كه از تداخل Pz اوربيتال هاى دو اتوم نايتروجن<br />
تشكيل ميگردد ، چون اين تداخل اوربيتال ها جانبى بوده كه بين دو ساحه پوشش به<br />
وجود مى آيد واين دو ساحه دربالاوپايين محور x قرار دارند ، رابطة تشكيل شده به نام<br />
ياد ميشود ، رابطة دومى ماليكول نا يتروجن از تداخل جانبى اوربيتال هاى Py دواتوم<br />
نايتروجن به وجود آمده و طورى كه گفته شد، درتشكيل رابطة تداخل اتوم اوربيتال<br />
ها جانبى وسست بوده ؛ بنابراين رابطه سست ونسبت به رابطة ) ) غير مستحكم است .<br />
اوربيتال هاى نوع pميتواند هم رابطه وهم رابطه ) ( راتسكيل دهند . دررابطه هاى چند<br />
گانه حتمآيك رابطه ) ( بوده و رابطة ديگر است .اشكال ذيل تداخل وپوشش اتوم<br />
هارا در تشكيل روابط ماليكولى افاده ميكند .<br />
X<br />
( 2 رابطه<br />
آكسيجن O<br />
اوربيتال P<br />
شكل ) 3 - 17 ( : تداخل اوربيتالها وپوشش آنهادر ماليكولهاى هايدروجن ، كلورين وHCl<br />
81
فعاليت<br />
نوع روابط بين اتوم ها را درمركبات بعد از ترسيم ساختمان ماليكول هاى ذيل مشخص<br />
سازيد :<br />
NaCl - ج H - ب KNO<br />
4<br />
الف- 3<br />
2SO<br />
1-4-3:هايبريديزيشن ) Hybridization ( وزاويه بين روابط<br />
: Hybridization كلمه Hybrid دريونانى به معنى اختلاط خون بوده يعنى نسلى<br />
كه ازدونسل مختلف حاصل شده باشد كه مفهوم امتزاج ويا اختلاط را ميرساند . دراينجا<br />
منظور ازاختلاط دوويا چندين اوربيتال اتومى مختلف بوده كه دو ويا چندين اوربيتال<br />
هايبريدى جديد را به ميان ميآورد .<br />
f d,<br />
p,<br />
s,<br />
الكترونهاى ولانسى اتوم هاى عناصر كيمياوى ميتواند دراوربيتال , وغيره<br />
موجود باشد كه دراينصورت تمام اوربيتال هاى ذكرشده از لحاظ انرژى هم ارزش نبوده<br />
و روابط آنها نيز هم ارزش نميباشد. لاكن تجربه به اثبات رسانيده كه در ماليكول هاى كه<br />
اتوم مركزى آنها داراى اوربيتال هاى مختلف ولانسى (s ..... d , p , ( اند ازلحاظ رابطه<br />
هم ارزش ميباشند . اين مطلب توسط علما هريك Cleyster و Pamling توضيح<br />
گرديد . علماى مذكور ارايه داشته اند كه اوربيتال هاى كه ازلحاظ انرژى اختلاف زيادى<br />
نداشته ودرعين قشر اصلى واقشار اخير اتوم قرارداشته باشند مطابق به تعداد اولى شان<br />
با هم Hybridization نموده به تعداد اولى خود اوربيتال هاى هايبريد شده را توليد<br />
مينمايد كه دريك سطح انرژى قراردارند وعين ساختمان ابر الكترونى را دارا ميباشند .<br />
اين اوربيتال ها به سمت تشكيل رابطه كش شده وتداخل آنها اعظمى بوده زمينةتشكيل<br />
روابط مساعد ميگردد .<br />
درهايبريد يزيشن اوربيتال هاى اتومى يك مقدار انرژى به مصرف رسيده ، بناً اين<br />
اوربيتال ها بى ثبات به نظرميرسند ؛ اما دراثناى تشكيل رابطه انرژى را ازدست داده ،<br />
ثبات لازمه را حاصل مينمايند<br />
SP هايبريد : دراين نوع هايبريد يك اوربيتال S ويك اوربيتال P با هم<br />
امتزاج نموده ، درنتيجه هايبريد ( SP ( SP – hybrid تشكيل ميگردد، كه<br />
زاويه ولانسى روابط 180درجه بوده ، مثال آن را ميتوان هايبريد SP عناصر Hg<br />
Hg درمركبات هلوجنيد ها ارايه كرد . نتايج تجربى نشان ميدهد كه ,Cd ,Be<br />
,Cd ,Zn ,Be هايبريد SP را درهلوجنيد هادارا بوده مركبات آنها داراى ساختمان<br />
هندسى خطى ميباشد . سهم PوS هر يك است .<br />
82
شكل ) 3 - 18 ( هايبريد : SP<br />
ها يبريد يزيشن : در اين نوع ها يبريد يك اوربيتال S ودو اوربيتا ل P با<br />
2<br />
SP<br />
را تشكيل ميدهند،<br />
2<br />
هم امتزاج حاصل نموده ، درنتيجه سه اوربيتال هايبريد شدة SP<br />
اين اور بيتال ها در يك سطح به زاوية 120 درجه نسبت به يك ديگر قرار داشته كه<br />
2<br />
سهم S درهراوربيتال SP وازP , ميباشد و زاوية ولانسى دربين اين<br />
3 3<br />
اوربيتال ها 120 درجه است .<br />
مساوى به 1<br />
2<br />
: 2<br />
شكل ) 3 - 19 ( هايبريد SP<br />
2<br />
هايبريد SP<br />
را اتوم هاى كاربن درهايدروكاربن هاى غيرمشبوع فاميل ايتلين دارا<br />
2<br />
اند . درماليكول BF بورون هايبريد SP را دارا است :<br />
3<br />
2<br />
: BF<br />
3<br />
شكل ) 3 - (20 هايبريد Sp<br />
83
3<br />
SP هايبريديزيشن: اين نوع هايبريد يزيشن را اتوم هاى كا ربن درها يد روكاربن<br />
ها ى مشبوع دارا بوده وطورى است كه يك اور بيتال S با سه اوربيتال P درنتيجة<br />
جذب انرژى باهم مختلط گرديده وچهاراوربيتال هايبريد شده SP را تشكيل<br />
3<br />
ميدهندكه مواجه به رأس هاى چهار وجهى بوده وزاويه بين آنها 109.5 درجه<br />
است . اين هايبريديزيشن را ميتوان در ماليكول CH<br />
موسهمP درآن 3<br />
, CF وغيره ملاحظه كرد .<br />
4 4<br />
است .<br />
4<br />
1<br />
3<br />
سهم S در SP<br />
4<br />
: 3<br />
شكل ) 3 - 21 ( هايبريد SP<br />
درهايبريديزيشن اوربيتال هاى نيمه پرشده ويا اوربيتال هاى پرشده مكمل سهم<br />
داشته ، ماليكول اوربيتال راتشكيل ميدهد ؛ به طور مثال : در اتوم نايتروجن اوربيتال<br />
هاى 2P باداشتن يك الكترون و2S با داشتن دو الكترون سهم گرفته اند .<br />
در هايبريد يزيشن نه تنها اوربيتال هاى S و P سهم گرفته ؛ بلكه اوربيتال هاى f , d نيز<br />
سهيم ميباشند . درجدول ذيل اشكال مختلف ماليكول ها وآيون هاى كه از اوربيتال هاى<br />
خالص و اوربيتال هاى هايبريد شده تشكيل گرديده اند ، ارايه شده است .<br />
84
جدول (3 - 6) ساختمان فضاى ماليكول ها وآيون ها و هايبريد در آنها :<br />
4<br />
3<br />
3<br />
2<br />
1<br />
2<br />
فعاليت<br />
بادرنظرداشت ساحتمان ماليكولى مركبات وترسيم آنها ، هايبريديزيشن<br />
آكسيجن را درماليكول آب وهايبريديزيشن اتومهاى كاربن شماره4-1 را درماليكول<br />
C H −C مشخص سازيد .<br />
H = C = C H<br />
85
خلاصة فصل سوم<br />
*قوة جاذبه بين اتوم هارا دريك ماليكول به نام رابطة كيمياوى ) bond ( Chemical<br />
ياد مينمايند.<br />
*ولانس نوع از خاصيت اتوم هاى عناصر بوده كه تعداد معين اتوم هاى د يگررا نصب ويا<br />
تعويض مينمايند . يابه عبارة ديگر: قوة اتحاد اتوم هاى عناصر كيمياوى را درتعاملات به<br />
نام ولانس اتوم همان عنصر ياد مينمايند .<br />
*انرژى يك رابطةكيمياوى عبارت ازهمان مقدار انرژى است كه دراثناى تشكيل ماليكول<br />
ازدو اتوم آزاد ميگردد .<br />
*قابليت كشش ابر الكترونى جوره هاى الكترونى را توسط اتوم به نام الكترونيگاتيوتيى<br />
ياد مينمايند كه به ) EN ( افاده ميگردد.<br />
*انواع روابط ماليكولها ، صفات ماليكول هارا مشخص ميسازد . نقطة غليان ونقطة ذوبان<br />
مستقيماً به روابط اتوم ها در ماليكول ها مربوط است .<br />
*درقطع هومولتيكى هر اتوم الكترون خودرا كه درتشكيل رابطه سهيم بوده ، دوباره اخذ<br />
نموده وهرذره داراى الكترون طاقه بوده كه همچو ذرات را به نام راديكال ) Radical (<br />
ياد مينمايند .<br />
قطع رابطه ايكه درآن جوره الكترونهاى رابطه به يك اتوم الكترونيگاتيف تعلق ميگيرد<br />
وآيون هاى داراى چارج مختلف توليد ميگردد ، به نام قطع هتروليتكى ياد ميشود .<br />
* اگرپوشش ابرهاى الكترونى به امتداد خطى كه هسته هاى دو اتوم را وصل ميسازد ،<br />
صورت بگيرد ؛ يعنى تداخل اوربيتال ها مستقيم واعظمى باشد ، رابطه مستحكم بوده وبه<br />
نام رابطة سگما ) ) ياد ميشود،<br />
اگرتداخل اوربيتال هاى اتومى جانبى باشد ؛ يعنى پوشش ابرالكترونى اوربيتال هاى P<br />
جانبى بوده باشد وبالاى محور X عمود قرارگيرد ، اين رابطة تشكيل شده به نام رابطه <br />
ياد ميشود<br />
86
* هايبريديزيشن ) Hybridization ): عبارت ازاختلاط دوويا چندين اوربيتال اتومى<br />
مختلف بوده كه دو ويا چندين اوربيتال هايبريدى جديد را به ميان ميآورد .<br />
*رابطه آيونى : رابطة آيونى نوع ازرابطة كيمياوى است كه درنتيجة قوه جذ ب الكتروستاتيكى<br />
بين ذرات چارج دار مخالف العلا مه برقرارميگردد . رابطه بين دو اتوم زمانى برقى يا<br />
الكتروولنت است كه تفاوت الكترونيگاتيويتى بين اين دو اتوم (1.7) وبالاتر از آن باشد<br />
. مركبات آيونى ويامركبات الكتروولنت متشكل ازآيون ها ميباشد .<br />
*اگر تفاوت الكترونيگاتيوتى بين دو اتوم صفر ويا كمتراز 0,5 باشد ،<br />
رابطه بين اين دو اتوم غير قطبى ) bond ( Non polar بوده وبالاتراز 0.5 الى يك<br />
رابطه قطبى است . درصورتيكه تفاوت الكترونيگاتيويتيى بين دو اتوم عناصر 1 الى 1.7<br />
باشد ، رابطه بين آنها تقريباً %50 قطبى و %50 آيونى بوده واگر بالاتر از 1.7 باشد<br />
رابطه آيونى است .<br />
تمرين فصل سوم<br />
سؤالات چهار جوابه :<br />
– 1 روابط كيمياوى به اساس كدام فكتور هاى اتوم ها بر قرار ميگردد ؟<br />
الف – قوة واند ر – والس ب - قوة ولانسى ج – به واسطة الكترون هاى داخلى<br />
د – هيچكدام<br />
– 2 قوه جذب بين اتوم هارا در يك ماليكول به نام -------- ياد مى نمايند .<br />
الف - ولانس ب - رابطه ج - الكترونيگاتيويتى د - سمبول<br />
– 3 در موقع تشكيل رابطه انرژى ------- مى گردد .<br />
الف – جذب ب – آزاد ج - تشكيل د – رابطه به انرژى احتياج ندارد .<br />
– 4 از اختلاط يك اوربيتال s و دواوربتال p كدام هايبريد ذيل تشكيل مي گردد؟<br />
2<br />
sdp 2<br />
الف sp3- ب - sp ج - sp د -<br />
– 5 از قطع رابطه بشكل هوموليتكى كدام يكى از ذرات ذيل تشكيل ميگردد؟<br />
الف – كتيون ب – انيون ج – راديكال د – الف وب هردو<br />
– 6 اگر تفاوت الكترونيگاتيويتى بين دواتوم 1.4 باشد، رابطه ------ است .<br />
الف - 50% قطبى و50% ايونى ب- ايونى ج – اشتراكى قطبى د – غير قطبى<br />
87
- 7 اگر جوره هاى الكترون هاى مشترك تنها ازطرف يكى از اتوم ها كه دررابطه سهم<br />
مى گيرند، تهيه شده باشد ،اين رابطه به نام ------ ياد مى شود<br />
الف - رابطه كواردينيشن ب - اشتراكى يك طرفه ج – كواردينت كولنت د- تمامً<br />
صحت است .<br />
- 8 اگرتداخل اوربيتال هاى اتومى جانبى باشد ، يعنى پوشش ابرالكترونى اوربيتال هاى<br />
P جانبى بوده باشد وبالاى محور X عمود قرارگيرد ، اين رابطه تشكيل شده به نام<br />
رابطه---- ياد ميشود .<br />
الف – سگما ب - پاى ج – يگانه د – دوگانه ويا چهارگانه<br />
- 9 اگر تفاوت الكترونيگاتيويتى بين دو اتوم صفر ويا كمتراز 0,5<br />
باشد ، رابطه بين اين دو اتوم ----- است .<br />
الف - غير قطبى ب - bond Non polar ج - ايونى د – الف و ب<br />
- 10 زاويه روابط كيمياوى عبارت از زاويه داخلى حاصل ازتقاطع دوخط است كه<br />
ازهسته اتوم مركزى به هسته هاى دو اتوم مرتبط شده ، به ----- ترسيم ميگردد<br />
الف – دو اتوم ب - مركزى ج - بين اتوم ها د - بين دو آيون<br />
- 11 كدام يك از علما ى ذيل مستقل ازهم د يگر تيورى روابط كيمياوى را ارايه كرد<br />
؟<br />
الف - ) كوسيل ( Kocell و( ليويس ( Liwes ب - سودى وفاينس ج – نيوتن<br />
وفارادى د – هايزنبرگ و ايواننكه<br />
سؤالا ت تشريحى :<br />
- 1 تشكيل روابط يك پروسه گرما زا است ويا جذب كننده گرما ميباشد ؟ در مورد<br />
معلومات ارايه نماييد .<br />
– 2 دريك رابطه اشتراكى كدام عوامل باعث نزديكى دو هسته ميشود ؟<br />
– 3 چرا دوعنصر غير فلز رابطه آيونى را بر قرار كرده نميتوانند؟ در باره معلومات ارايه<br />
بداريد .<br />
– 4 بادر نظر داشت قاعدة اوكتيت ، فورمول مركباتى را كه از عناصر ذيل تشكيل<br />
88<br />
گرديده اند ، تحرير داريد .
الف – هايدروجن وسلفر ، ب - هايدروجن وفاسفورس ، ج - سلفر وفلورين .<br />
– 5 چرا عناصر پريود دوم نميتوانند بيشتر از چهار رابطه را بر قرار نمايند ؟<br />
– 6 فرق بين رابطه سگما وپاى را واضيح سازيد .<br />
– 7 كدام يك از مركبات ذيل انحلاليت بيشتر را در آب دارا است ؟<br />
MgF ويا MgCl<br />
2<br />
2<br />
MgF ويا BaF ب -<br />
2<br />
الف - 2<br />
- 8 رابطة كدام يك از مركبات ذيل بيشتر قطبى است ؟ بادلايل مقنع معلوما ت ارايه<br />
نماييد.<br />
الف – I ، Hg – ب - Cl ، P – ج - F ، Si – د - N Mg –<br />
- 10 تعامل ديل را ملاحظه نماييد :<br />
[ H F] + + [ ] −<br />
2HF<br />
+ SbF5<br />
⎯→<br />
2<br />
SbF6<br />
الف – هايبريد را در مواد تعامل كننده ومحصول تعامل در يافت نمابد .<br />
ب - هايبريد فلورين را در<br />
11– رابطه كواردينيشن را توضح نمايد .<br />
+ ] ]توضيح نماييد .<br />
F H 2<br />
2<br />
– 12 هابيريد SP را با يك مثال توضيح نمايد .<br />
– 13 المونيم كلورايد در حالت گازى به شكل موجود بوده ، علت آن چيست ؟<br />
89
فصل چهارم<br />
ساختمان ماليكول ها و قطبيت آن ها<br />
آيا ميدانيد كه ماليكول ها چطور تشكيل گرديده اند ؟ از اتحاد اتومهاى عناصر<br />
به اساس قوة ولانسى شان كدام ذرات تشكيل مى گردد ؟ چرا اتوم ها ميتوانند<br />
ما ليكول ها را تشكيل دهند ؟ الكترون هاى ولانسى چيست؟ آيا اتومها وماليكول<br />
هاى تشكيل شدة آنها از لحاظ انرژى از هم فرق دارند يا خير؟ ساختمان واشكال<br />
هندسى ماليكول ها را چطور ميتوانيم توضح كنيم ؟ چه وقت ماليكول ها قطبى بوده<br />
و ماليكول هاى كدام مواد قطبى شده ميتوانند ؟با مطالعة مطالب اين فصل خواهيم<br />
توانست تابه سؤالات فوق جواب ارايه كرد و راجع به تشكيل ماليكول ها ، ساختمان<br />
وشكل هندسى آنها معلومات كافى به دست آورد ، چگونه گى عوامل تشكيل<br />
دهندة ماليكول ها را از اتوم هاى تشكيل دهندة شان دانست .<br />
90
– 4 1 : قشر ولانسى اتوم مركزى ماليكول ها<br />
چه فكر ميكنيد ؟ اتوم مركزى در ماليكول ها چه نوع اتوم ها اند ؟<br />
اتوم هاى مركزى در ماليكول ها عبارت از همان اتوم هايى اند كه بلند ترين نمبر اكسيديشن<br />
مثبت و ولانس را در ماليكول هاى مركبات دارا باشند . اين اتومها ميتوانند رابطة آيونى ،<br />
اشتراكى ويا اشتراكى يك طرفه را بااتوم هاى عناصر ديگر برقرارنمايند ؛ تشكيل همچوروابط<br />
مربوط به ساختمان قشر ولانسى ؛ يعنى قشر خارجى اتوم هاى اين نوع عناصر بوده كه الكترون<br />
هاى ولانسى در آنها قرار دارند . رابطه بين اتوم ها در ماليكول ها ميتواند آيونى ويا اشتراكى باشد<br />
.در تشكيل رابطة آيونى ، بين آيون هاى چارج دار مخالف العلامه قوة جذب الكتروستاتيكى<br />
موجود بوده و ساحة برقى را كه آيونها تشكيل ميدهند داراى تناظر كروى مى باشد . ازاين سبب<br />
رابطة آيونى بدون جهت است.<br />
زمانيكه اتوم ها با هم نزديك ميگردند ، اتوم اوربيتال هاى آنها با هم تداخل نموده و ماليكول<br />
اوربيتال ها را تشكيل ميدهند . اگر جوره الكترون رابطه وى ماليكول اوربيتالى را باداشتن انرژى<br />
پايين اشغال نمايند ، دراين صورت رابطة كوولنت را تشكيل ميدهند . به اساس قاعدة پاولى سپين<br />
هاى اين دو الكترون حتماً مخالف الجهت مى باشند . به هر اندازه كه تداخل اوربيتال هاى اتومى<br />
مستقيم وعميق باشد ، به همان اندازه كركتر ومشخصات ماليكول اوربيتال هاى آن ها عالى بوده<br />
و رابطه بين دو اتوم زمانى مستحكم مى باشد كه تداخل اوربيتالهاى اتومى مستقيم و پوشش اتوم<br />
اوربيتالها بين هم اعظمى باشد ، درين صورت سمت يابى فضايى رابطة كوولنت عالى ميباشد<br />
. شكل ماليكول هاى دارندة رابطة كوولنت توسط زاوية بين روابط اتوم ها تشكيل دهندة آنها<br />
NH داراى اشكال مختلف ماليكولى است .<br />
مشخص ميگردد . ماليكول هاى BCl3 و 3<br />
( BeCl خطى بوده وداى پول مومنت<br />
2<br />
كدام علتى موجود است كه ماليكول بيريليم كلورايد )<br />
آن مساوى به صفر است؟ در حاليكه ماليكول SnCl3 ساختمان ماليكولى زاويوى مسطح را دارا<br />
است و داى پول مومنت آن خلاف صفر ميباشد . علتى موجود خواهد بود كه هر چهار اتوم در<br />
يك سطح قرار داشته باشد .به همين ترتيب اتوم نايتروجن در امونيا در رأس هرم و سه اتوم هاى<br />
هايدروجن در كنج هاى هرم قرار دارند . اشكال ساختمانى ذيل را ملاحظه نماييد :<br />
91
الف<br />
ب<br />
اج<br />
شكل (4 - 1 ( شكل ماليكولى مركب بيريليم كلورايد، بورون كلورايد و امونيا<br />
92
فعاليت<br />
شكل فضايى ماليكول SO3 تحرير وبه سؤالات ذيل جواب ارايه نماييد .<br />
- 1 چند جوره هاى الكترونى اتوم سلفر را احاطه مى نمايد ؟<br />
– 2 تنظيم فضايى روابط را ترسيم نماييد .<br />
تيورى ساختمان هند سى ماليكول ها ى ساد ه وكمتر دقيق در سال 1940 توسط سژويك<br />
وپاولى پيشنهاد گرديد، اين تيورى مانند تيورى دفع جوره هاى الكترونى ولانسى آشكار گرديده<br />
است . علماى طرح كنند ة اين تيورى ساختمان هندسى ماليكول هاى ساده وٍآيونهاى ساده را ازقبيل<br />
تحليل نموده اند . علماى مذكور دريافت نمودندكه<br />
4<br />
موجوديت جوره الكترون هاى آزاد اطراف اتوم هاى مركزى در ماليكول ها ى مركبات با عث<br />
دفع جوره هاى الكترونى ماليكول هاى متقابل گرديده وبين آنها قوة دفع الكتروستاتيكى موجود<br />
است ، اين قوه اوربيتال هاى ماليكولى را تاحد معين از هم دور ساخته و هر يك از جوره هاى<br />
آزاد الكترونى اتوم مركزى اوربيتال خود را در ماليكول اشغال مى نمايد واين الكترون ها نيز<br />
جوره هاى الكترونى ديگر را از خود دفع مينمايند وبه صورت عموم بالاى ساختمان ماليكول ها<br />
تأثيرات خود را تبارز ميدهند .<br />
+<br />
CH و NH<br />
4 ، NH<br />
3 ، BCl<br />
3 ، BeCl<br />
2 :<br />
+<br />
NH قرار ذيل است:<br />
4<br />
اشكال فضايى ماليكول CHوآيون<br />
4<br />
شكل (4 - 2) : رسم ساختمان فضايى آيون امونيم و ماليكول ميتان .<br />
93
فعاليت<br />
- 1 چند الكترون را اتوم زينون براى تشكيل روابط در ماليكول XeF4 به كارميبرد ؟ وچند<br />
جوره الكترون بالاى اتوم زينون درماليكول مذكور موجود خواهد بود ؟ كدام شكل هندسى<br />
را ماليكول دارا خواهد بود ؟<br />
XeF و XeF6 توسط شكل توضيح وتحرير داريد .<br />
2– طرز روابط را درماليكول ،3 XeF2<br />
: -2 4 ماليكول هاى خطى ) يك جوره الكترون هاى آزاد (<br />
كدام نوع ماليكول هارا به نام ماليكول هاخطى ياد مى نمايند؟ ماليكول هاى خطى چه مفهوم را<br />
ارايه ميدارد ؟<br />
ماليكول گازى بيريليم كلورايد BeCl2) ( خطى است . بيريليم در گروپ ((II اصلى قرار داشته<br />
ودر قشر ولانسى آن دو الكترون موجود است كه ميتواند دو رابطة كوولانت را تشكيل دهد .تنظيم<br />
خطى اتوم ها در ماليكول ها تجريد اعظمى دو جورة الكترونى را از يك ديگر تأمين مى<br />
نماييد.<br />
شكل (4 - 3 ( ساختمان خطى ماليكول بيريليم كلورايد<br />
مثال ديگر ماليكول هاى خطى عبارت از ماليكول اسيتلين ، كاربن داى اكسايد و غيره بوده<br />
كه اشكال آنها قرار ذيل است :<br />
شكل (4 – 4 ( ساختمان خطى ماليكول ها<br />
94
درتيورى سژويك وپاولى ارايه شده است كه جوره هاى الكترونى مضروب روابط (رابطه<br />
هاى آزاد ( نيز قسمتى از فضا را اشغال مى نمايند ، طورى كه اين نوع فضا را جوره الكترونهاى<br />
روابط كيمياوى نيز اشغال مى كند . اشكال فوق را ملاحظه نماييد .<br />
فعاليت :<br />
- 1 سه پوقانه را پر از هوا نموده ،آنهارا به شكل خطى باهم قرار دهيد ، به قسمت<br />
بالاى انجام وانتهاى پوقانه هاى كروى فشار وارد نماييد ، تنظيم كره ها را مشاهده نموده ،<br />
چشم ديد تان را در كتابچه هاى مربوط تحرير كنيد .<br />
– 2 اگر پوقانة چهارمى به آنها علاوه گردد ، دراين صورت تنظيم آنها به كدام منوال خواهد<br />
بود ؟<br />
: -3 4 ماليكول هاى مسطح ) سه جوره الكترونى (<br />
چه فكر ميكنيد ؟ آيا ماليكول هاى داراى شكل مسطح مركبا ت موجود خواهد بود ؟<br />
درين نوع ماليكول ها سه جوره الكترون ها در يك سطح واقع بوده و به رأس هاى مثلث سمت<br />
دهى گرديده اند.<br />
توجه نماييد .<br />
اگر به اطراف اتوم مركزى ماليكول مركبات سه جوره الكترون قرار داشته باشد ،<br />
درين صورت روابط در يك سطح قرار داشته وزاويه بين آنها 120 درجه بوده و سه اتوم<br />
در رأ س مثلث به اطراف اتوم مركزى قرار دارند ، چنين نوع ساختمان ماليكولى را به نام<br />
مستوى مثلثاتى ياد مى نمايند ، مثال اين نوع ماليكول هارا ميتوان ساختمان ماليكول ارايه<br />
نماييد :<br />
كرد . اشكال ذيل ليلر را ملاحظه<br />
شكل ) 4 – 5 ( ساختمان مثلثى ماليكول بورون فلورايد .<br />
95
H<br />
الف<br />
H<br />
بورون عنصرى است كه در گروپ III اصلى جدول پريوديك موقعيت دارد ، اين عنصر داراى<br />
سه الكترون ولانسى بوده و سه رابطه اشتراكى را با اتوم هاى عناصر ديگر برقرار مى نماييد .<br />
داى پول مومنت مركب SnCl خلاف صفر است كه دلالت بر غير خطى بودن ماليكول هاى<br />
2<br />
آن مى نمايد ، علت آن اين است كه قلعى ) عنصر قلعى در گروپ IV سيستم پريوديك قرار<br />
دارد ( غرض تشكيل روابط تنها دو الكترون را از جملة چهار الكترون به كار ميبرد ، جوره<br />
الكترون هاى آزاد و جوره الكترون هاى رابطه وى ازهم دورشده و ماليكول داراى ساختمان<br />
مسطح سه كنجى را تشكيل ميدهد . به اساس اين تنطيم الكترونى زاويه بين جوره هاى الكترونى<br />
اعظمى بوده و قوة دفع بين آنها اصغرى ميباشد . شكال ذيل را ملاحظه نماييد .<br />
S<br />
ب<br />
H<br />
H<br />
ج<br />
د<br />
S<br />
−<br />
و آيون NO 3 SO<br />
2<br />
،<br />
2<br />
SnCl ، CH<br />
2<br />
= CH<br />
2<br />
96<br />
شكل 4) - 6 ( ساختمان ماليكول<br />
فعاليت<br />
ساختمان هندسى ماليكول BrF3 را ترسيم نموده وبه اساس آن به سؤالات ذيل جواب<br />
بگوييد.<br />
– 1 اتوم برومين چند الكترون را در تشكيل روابط در ماليكول مركب مذكور به مصرف<br />
رسانيده است ؟<br />
– 2 چند جوره از الكترون هاى آزاد در اتوم برومين موجود است ؟<br />
– 3 مجموع جوره هاى الكترونى اتوم برومين چقدر خواهد بود ؟<br />
- 4 تنظيم روابط را در ماليكول مذكور ترسيم نموده و نام اين ساختمان را بگويد .<br />
: 4 - 4 ماليكول هاى چهار سطحى ) چهار جوره الكترون (<br />
در بارة ماليكول هاى خطى ومسطح معلومات حاصل نموديد ، چه فكر ميكنيد كه آيا ماليكول
هاى چهار سطحى نيز موجود خواهد بود ؟ درين نوع ماليكول ها اتوم مركزى كدام نوع ساختمان<br />
الكترون را دارا خواهد بود ؟<br />
در ما ليكول هاى چهار وجهى ، چهار جورة الكترونى به رأس هاى چهار سطحى سمت<br />
دهى گرديده است .<br />
+<br />
ماليكول هاى CH داراى چهار جورة الكترونى به دور<br />
4<br />
اتوم مركزى خود ميباشند اين جوره هاى الكترونى به شكل مستقل از هم ديگر يا به شكل<br />
NH وآيون H 2<br />
O ، NH<br />
3 ،<br />
4<br />
جوره هاى آزاد ويا به شكل جوره هاى الكترونى در تشكيل روابط موجود اند . بين اين جوره ها<br />
قوة دفع موجود است ؛ براى اينكه اين قوة دفع اصغرى بوده باشد ، اوربيتال هاى ماليكولى آنها<br />
طورى تنظيم ميگردند كه زاويه بين آنها بزرگ بوده واتوم ها ى مرتبط شده با اتوم مركزى از<br />
هم دور قرار ميگيرند . جوره هاى الكترونى تشكيل دهندة روابط و جوره هاى آزاد الكترونى<br />
در رأس هاى چهار سطحى توجه گرديده است ، شكل – 4 6 را ملاحظه نماييد .<br />
+<br />
NH<br />
4<br />
در تمام ماليكول ها ، اتوم ها در رأس چهار سطحى قرار نمى گيرد . در CHو 4 آيون<br />
NH شكل تراى گونال پيراميد را<br />
3<br />
اتوم ها ماليكول چهار سطحى را تشكيل داده ، اما ماليكول<br />
دارا است . ماليكول آب ساختمان زاويوى را دارا ميباشد . در ماليكول CH تمامى<br />
روابط بين اتوم ها يك سان است .<br />
علاوه از روابط كوولانسى ، روابط ديگرى نيز بين اتوم ها در ماليكول ها موجود است كه<br />
به نام روابط كواردينيشن ياد ميگردد ، اين روابط با روابط كولانسى فرقى نداشته وعين ارزش<br />
را دارا است . درماليكول هاى كه روابط كواردينيشن بين اتوم هاى آن موجود است ، همچو<br />
ماليكول ها ساختمان چهار سطحى را دارا بوده و زاوية روابط اتوم ها در همچو ماليكول ها<br />
109.5 درجه زاوية تترا هايدرال ولانسى است . در امونيا زاويه بين روابط مساوى به 107 درجه<br />
ودر آب 104.5 درجه است . براى اين نوع انحرافات خارج از انتظار نظرية زواياى ولانسى ،<br />
علما هريك ژيليسپى Jillespi) ( و نايهولم niholm) ( تيورى دفع جوره هاى الكترونى<br />
ولانس را پيشنهاد كرد . چون جوره هاى آزاد الكترونى اتوم ها نسبت به جوره الكترون هاى<br />
تشكيل دهندة رابط به هسته نزديك است ، ازاين سبب اين جوره هاى الكترونى به شكل قوى<br />
از جوره هاى ديگر دفع ميگردند .<br />
دفع بين جوره هاى الكترونى قرار سلسلة ذيل تغيير مى نمايد :<br />
+<br />
NH<br />
وآيون 4<br />
4<br />
97
جورة رابطه وى / جورة رابطه وى > جورة رابطه وى / جورة آزاد > جورة آزاد/جورةآزاد<br />
قوة دفع بين جوره هاى آزاد الكترونى وجوره هاى الكترونى روابط در امونيا NH سبب مى<br />
3<br />
شود تا زاوية نسبت به زاوية چهار سطحى (109.5درجه) بزرگ بوده و زاوية كوچكتر از<br />
زاوية چهار سطحى باشد . اشكال ذيل را ملاحظه نماييد .<br />
وآيون NH<br />
+<br />
4<br />
H 2<br />
O ، NH<br />
3 ،<br />
4<br />
شكل ) 4 - 7 ( روابط كيمياوى در ماليكول CH<br />
98<br />
ترتيب جوره هاى الكترونى ولانسى در چهار سطحى<br />
مطابق به توضحات فوق ، در ماليكول آب زاويه هاى و نسبت به 109.5 درجه بزرگ<br />
تر بوده و زاوية بين روابط<br />
ساختمان آيون هاى<br />
ملاحظه مي گردد .<br />
0 است .<br />
H − O − H مساوى به 104.5<br />
2−<br />
SO ، SO<br />
2−<br />
3<br />
4<br />
نيز تتراهايد را ل Tetrahydral) ( بوده كه در شكل ذيل
2−<br />
.<br />
3<br />
و SO<br />
2−<br />
SO<br />
4<br />
شكل (4 - 8 ( ساختمان آيونهاى هاى.<br />
فعاليت<br />
تنظيم روابط را با ترسيم اشكال در مركبات ذيل با توضيحات لازمه عملى نماييد :<br />
ج - XeO<br />
3<br />
ب - XeF<br />
6<br />
الف - XeF<br />
2<br />
معلومات اضافى<br />
0<br />
ساختمان ماليكول هاى دارندة چندين( 6 ، 5 و7 ( جوره هاى الكترونى ولانسى نيز موجود<br />
بوده ، اين نوع ساختمان را ماليكول هاى دارا اند كه اتوم مركزى آنها عناصر پريود كوتاى<br />
دوم وسوم اند ، دراين مورد راجع به پوره نمودن اوكتيت سخن زده ميشود .<br />
PCl با داشتن پنج جورة الكترونى رابطه وى داراى ساختمان تراى گونال<br />
5<br />
ماليكول مركب<br />
0 بوده ودو اتوم كلورين در ماليكول در ميانة<br />
و 120<br />
0<br />
پيراميد مى باشد . زاويه بين روابط 90<br />
پيراميد اخذ موقعيت نموده وسه اتوم ديگر آن موقعيت استوايى بى پيراميد را اشغال نموده است .<br />
به همين ترتيب جوره الكترونى در SF نيز تنظيم گرديد است . شكل (4 –9) را ملاحظه نماييد.<br />
4<br />
سلفر عنصرى است كه در گروپ VI اصلي قرار دارد ، از جملة شش الكترون ولانسى<br />
چهار الكترون را براى تشكيل روابط به كار برده واز آن يك جورة الكترونى آزاد باقى مى<br />
ماند ، اين جوره الكترونى آزاد ممكن در موقعيت ميانة عمودى قرار داشته و يا اينكه موقعيت<br />
استوايى را اشغال مى نماييد ، استقرار آنها در موقعيت استوايى با تيورى ژيليسپى Jillespi) (<br />
و نايهولم niholm) ( مطابقت دارد كه اوربيتال جوره الكترون هاى آزاد نسبت به<br />
اوربيتال هاى رابطه وى نزديك تر به هسته متمركز گرديده اند . جوره الكترونى در اين<br />
0<br />
تنظيم زاويه 120با دو اوربيتال وتحت زاوية 90بادوى ديگر قرار دارد .<br />
99
شكل (4– 9 ( تنظيم Trigonal Bipyramid جوره هاى الكترونى ولانسى در بعضى<br />
مركبات .<br />
100
: و IF6 ICl<br />
شكل ) 4 – 10) سمت يابى هشت وجهى جوره هاى الكترونى در ، SF6 6<br />
−<br />
4<br />
I<br />
−<br />
3<br />
شكل ماليكول ClFكه در شكل (4 –10) نشان داده شده است ، روابط و جوره هاى الكترونى<br />
6<br />
آزاد ساختمان Trigonal Bipyramid را تشكيل ميدهد . اتوم مركزى آيودين ) گروپ<br />
براى تشكيل روابط تنها دو الكترون را از تمامى الكترون هاى خويش به<br />
كار ميبرند ، (آيودين 7 الكترون در مدار خارجى دارا است ( از جمله 5 الكترون باقى مانده و<br />
هم يك الكترون ملحق شده با آن كه باعث تشكيل انيون ميگردد ، سه جورة الكترونى آزاد را<br />
سمت دهى مى نمايد . تنظيم پنج جورة الكترونى كسترش يافته به ساختمان هاى منشور تراگونال<br />
مثالى از ساختمان هاى دارندة شش جوره الكترونى<br />
مطابقت دارد، مركب SF<br />
به اطراف اتوم مركرى مى باشد و ساختمان ماليكول دراين صورت اوكتايدرى است .<br />
ماليكول شكل هرم مربع را دارا بوده ؛ اما جوره الكترونى آزاد موقعيت ششم را در اوكتايدر<br />
اشغال مى نمايد . اتوم هاى كلورين در ICl در رأس مربع تنظيم گرديده ؛ اما جوره هاى الكترونى<br />
آزاد موقعت استوايى را در اوكتايدر مكمل شده اشغال مى نمايد .<br />
ICl وآيون IF<br />
5 ،<br />
6<br />
−<br />
4<br />
( VII در آيون<br />
ماليكول هاى IF6 داراى هفت اوربيتال به اطراف اتوم مركزى بوده وتنظيم روابط به شكل<br />
پنتاگونال بى پراميد ميباشد . شكل ذيل را ملاحظه نماييد:<br />
شكل (4 – 11 ( ساختمان پنج كنجى - منشورى<br />
101
فعاليت<br />
اشكال ذيل را به دقت ملاحظه نموده به سؤالات تحرير شدة زير جواب ارايه بداريد :<br />
شكل (4 - 12 ( فورمول و ساختمان فضايى پنتافلورو فاسفيت<br />
– 1 ساختمان ماليكول مر كب مذكور به كدام ساختمان هندسى مطابقت دارد ؟<br />
– 2 هايبريد فاسفورس درين مركب كدام است ؟<br />
– 3 زاوية ولانسى بين روابط فلورين به كدام اندازه خواهد بود ؟ فلورين در تشكيل<br />
روابط كدام نوع اوربيتال ها را به كار برده است ؟<br />
: -5 4 ساختمان ماليكول آب<br />
ماليكول آب غير خطى است .<br />
ماليكول آب داراى داى پول مومنت بوده ، اگر ماليكول آب خطى مى بود ، درين صورت<br />
داى پول مومنت روابطH -O متقابلا" بايك ديگر تلافى ميشد ، داى پول مومنت ماليكول آب<br />
مساوى به صفر مى بود و ماليكول آن قطبى نمى بود . پديدة داى پول مومنت توسط اوربيتال<br />
اتومى مشخص ميگردد كه در تشكيل رابطه سهيم ميباشد .<br />
اگر آكسيجن براى تشكيل روابط دو اوربيتال p را به كار برده باشد ، بايد زاوية روابط آن با<br />
0<br />
هايد روجن در ماليكول آب 90باشد . مطا لعات و تحقيقات علمى نشان ميدهد كه عملاً زاوية<br />
درجه است . در ماليكول آب اتوم آكسيجن داراى حالت sp<br />
0<br />
مذكور مساوى به 104<br />
هايبريد بوده كه در آن دو جوره الكترون رابطه وى ودوجوره الكترون آزاد موجود ميباشد<br />
3<br />
.5<br />
102
. ) شكل (13– 4 را ملاحظه نماييد .<br />
3<br />
شكل( - 4 13 ( hybridization- sp اوربيتال در ماليكول آب .<br />
تفاوت بين كميت زاوية ولانسى آب ) 104.5 ( و زاوية تترا هايدرى ) o 109.5) طورى توضح<br />
ميگردد كه قوة دفع بين جوره هاى الكترونى آزاد نسبت به جوره هاى الكترونى رابطه وى اوربيتال<br />
ها بزرگ بوده ؛ ازاين سبب اين زاويه ها از هم فرق دارد .<br />
فعاليت اول<br />
تنظيم روابط وساختمان ماليكول ها را در مركبات ذيل توضيح نموده شكل هندسى ماليكول<br />
ها را تحرير داريد .<br />
COCl - د ICl<br />
2<br />
SeCl ج - 3<br />
4<br />
F 2 ب -<br />
O<br />
الف -<br />
فعاليت دوم<br />
شكل ذيل را ملاحظه نموده به سؤالات مربوط آن كه در زير تحرير شده است، جواب<br />
ارايه بداريد .<br />
103
شكل ) 4 - 14 ( اشكال اوربيتالى سلفر وهايدروجن در هايدروجن سلفايد<br />
- 1 اتوم سلفر در مركب مذكور كدام هايبريد را دارا خواهد بود؟<br />
- 2 چرا زاوية روابط مركب مذكور نسبت به زاوية روابط ماليكول آب كوچكتر است؟<br />
– 3 ساختمان هندسى مركب مذكور را توضيح نماييد .<br />
: -6 4 ساختمان ماليكول امونيا<br />
نايتروجن غرض تشكيل روابط سه الكترون طاقة اوربيتال هاى 2p را به كار ميبرد كه در بالاى<br />
سطح عمودى قرار دارند .<br />
تحقيقات نشان داده است كه زاويه بين روابط در ماليكول امونيا مساوى به 107 درجه بوده و<br />
3<br />
اتوم نايتروجن حالت sp هايبريد را دارا مى باشد كه از جملة چهار اوربيتال sp يك اوربيتال<br />
3<br />
آن توسط جوره الكترون هاى آزاد اشغال گرديده است ؛ اما سه اوربيتال ديگر آن توسط جوره<br />
الكترون هاى رابطه وى پر گرديده است .<br />
شكل 4) - 15 ( ساختمان ماليكول امونيا .<br />
104
قيمت زاوية ولانسى بين روابط 107 درجه از حالت تترا هايدر (109.5 درجه ( فرق دارد<br />
؛ زيرا قوة دفع بين جوره الكترونهاى آزاد و جوره الكترون هاى رابطه وى نسبت به بين جوره هاى<br />
دوگانه اوربيتالى كه رابطه برقرارنموده اند ، قوى ميباشد . شكل (4 - 15 ( را ملاحطه نماييد .<br />
فعاليت<br />
در مركب N F3 كدام نوع روابط را اتوم هاِى فلورين با اتوم مركزى ) نايتروجن (<br />
بر قرار كرده است ؟ ساختمان هندسى ماليكول آن به امونيا شباهت دارد ويا خير ؟ به اساس<br />
دليل منطقى در باره توضيحات ارايه بداريد .<br />
– 4 7 : انواع ماليكول ها (قطبى ،غير قطبى وآيونى (<br />
ماليكول هاى قطبى كدام نوع ماليكول ها را گويند ؟ كدام عوامل باعث تبارز قطبيت ماليكول هاى<br />
مركبات ميشوند ؟ اصطلاح قطب ) (Polarچه مفهوم را ارايه مى نمايد ؟<br />
قطبيت ماليكول هاى مركبات به طرز روابط اتوم هاى متشكل وخاصيت الكترونيگاتيويتى همچو<br />
اتوم ها مربوط است . الكترونيگاتيويتى اتوم هاى عناصر سبب تشكيل روابط قطبى در ماليكول<br />
هاشده ، طورى كه يك قسمت ماليكول چارج منفى قسمى وطرف ديگر آن چارج مثبت قسمى<br />
را حاصل نموده وماليكول دوقطبى را تشكيل ميدهند .<br />
H و Clهر<br />
2 2<br />
زمانيكه دو اتوم عين عنصر يك رابطه كوولانسى را تشكيل ميدهند ؛ به طور مثال:<br />
يك از اتوم ها عين سهم الكترونى را درتشكيل رابطه دارا اند . كثافت ابر الكترونى در دو اتوم<br />
اين رابطه يكسان مى باشد ؛ زيرا الكترون ها بطور مساوى توسط هر دو هسته هاى اتوم ها جذب<br />
ميگردند ، اين نوع رابطه غير قطبى polar) (Non بوده وماليكول غير قطبى است .<br />
موقع كه دواتوم عناصرمختلف باهم مرتبط ميگردند ) به طور مثال: در HCl وما ليكول را تشكيل<br />
ميدهند ، در اين صورت قوه جاذبه هردوهسته ها يكسان نبوده ويكى ازهسته بنابرداشتن قوه<br />
جاذبه مثبت الكترون ها را به طرف خود كش نموده و كثافت ابر الكترونى بالاى آن زياد شده<br />
، در نتيجه چارج منفى قسمى (δ –)راحاصل نموده و اتوم ديگرى كه الكترون هاى آن كش<br />
گرديده ، باالمقابل چارج مثبت قسمى(δ +) راحايزميگردد ؛ به طور مثال: در ماليكول ) (HCl<br />
هايدروجن چارج قسمى مثبت وكلورين چارج قسمى منفى را دارا است كه به شكل تحرير<br />
مى گردد. رابط كه دردوانجام آن چارج هاى قسمى مثبت ومنفى وجود دارد ، به نام رابطه<br />
فطبى ) bond ( Polar ياد ميشود و ماليكول هاى داراى روابط قطبى به نام ماليكول دوقطبى<br />
105
Dipole) ( ياد ميگردد . طوريكه قبلاً ارايه شد چارج قسمى ر ا( ( δ افاده مينمايند وفاصله<br />
+ −<br />
را به ) L ( نشان ميدهند ؛به طور مثال: H − Cl<br />
شكل (4 – 16 ( كشش ابرالكترونى وقطبيت در ماليكول هايدروجن كلورايد<br />
اتوم هايدروجن چارج قسمى ) Charges ( Particle مثبت(+ ( 0,17 و اتوم كلورين<br />
چارج منفى قسمى (– 0,17 ( را دارا است .<br />
عموماَ داى پول مؤمنت قطبى را به μ افاده مينمايند ، پس داى پول مومنت دوقطبى عبارت<br />
از حاصل ضرب چارج قسمى وفاصله چارجهاى قسمى ازهديگر است :<br />
μ = δ⋅L يا<br />
μ = q ⋅l<br />
درحقيقت داى پول مؤمنت يك ماليكول كميت مقدارى عدم تشابه چارج ها درآن ماليكول<br />
كه به<br />
= است . دوچارج مخالف با كميت چارج 19cb<br />
فاصلة ° 1A ازيكديگر قراردارند ، داراى داى پول مؤمنت ذيل است :<br />
δ<br />
e = 4.81⋅10<br />
μ = q ⋅I<br />
= 4.81⋅10<br />
−10<br />
− 10<br />
esu = 1.6⋅10<br />
esu ⋅10<br />
−8<br />
−<br />
cm = 4.8 ⋅10<br />
106<br />
−18<br />
esu ⋅cm<br />
−<br />
10 18 esu ⋅cm<br />
يك دباى ) D ( Debbie ) ( تعريف نموده اند؛ به طور مثال :طول رابطه<br />
درماليكول HCl مساوى به ) A 71.27°) است ، داى پول مؤمنت آن مساوى ) 1.03D (<br />
است.<br />
نيز ميباشد .<br />
−29<br />
Debbie = 0.33⋅10<br />
ناگفته نبايد گذاشت كه cb m⋅<br />
ماليكول HCl يك رابطه دارد و اين رابطه قطبى است ، پس ماليكول داراى يك رابطه<br />
قطبى است . ماليكول هاى كه مشابه بوده وبيشتر ازيك رابطه خطى را دارا اند ، اين رابطه ها<br />
عمل قطبى يك ديگررا خنثى ساخته بد ين ملحوظ با وجوديكه رابطه ها قطبى بوده اما ماليكول<br />
بصورت كل غيرقطبى است كه مثال آنرا ميتوان ماليكول هاى مشابه ارايه كرد .
اشكال ذيل ماليكول هاى فوق الذكررانشان ميدهند كه چطور داى پول مؤمنت رابطه هاى<br />
خطى خنثى شده وداى پول مؤمنت عمومى ماليكول صفر ميباشد ، اين داى پول مؤمنت ها به<br />
) + ( افاده شده است كه سمت تير به انجام منفى داى پول توجه ميباشد .<br />
شكل(4 – 17 ( داى پول مؤمنت روابط حذ ف شده وماليكول ها به صورت غير قطبى<br />
معلومات ضرورى<br />
شكل فضايى ماليكول درسوية قطبى بودن آن بسيار تأثيردارد ؛به طور مثال : بطورعموم<br />
ماليكول MXn رادرنظربگيريد كه درآن M اتوم مركزى وX عبارت از اتوم وياگروپ ازاتوم<br />
هاى باشدكه به آن مرتبط است ، .درصورتيكه تمام اتوم هاى X يكسان باشند ) به طور مثال: در<br />
( واتوم مركزى M داراى جوره الكترونها آزاد نباشد ، ماليكول<br />
2<br />
ماليكول<br />
حاصل غيرقطبى است . درصورتيكه اتوم مركزى داراى جوره الكترونهاى آزاد باشد معمولاً داى<br />
CCl<br />
4,BCl3,<br />
CO<br />
پول هاى رابطوى حذ ف نگرديده وماليكول قطبى ميباشد ، گرچه مطلب فوق عمومى نبوده ،<br />
اين پديده براى ماليكولهاى آب وامونيا كه هردوى آن قطبى است . درشكل ذيل ارائه گرديده<br />
است .<br />
شكل (4– 18 ): داى پول مؤمنت روابط حذف شده وماليكول ها ى غير قطبى .<br />
107
و<br />
به طور مثال : در ماليكول كثافت ابر الكترونى در ساحة روابط به اتوم فلورين نزديك<br />
تر از اتوم هايدروجن بوده ، زيرا الكترونيگاتيويتى اتوم فلورين نسبت به اتوم هايدروجن بيشتر<br />
است . درين ماليكول مركز ثقل چارج منفى (كه با الكترون رابطه دارد ( با مركز ثقل چارج<br />
مثبت ) كه مربوط به هسه است) مطابقت ندارد .<br />
فعاليت<br />
جواب دهيد:<br />
فورمولهاى<br />
+ −<br />
C − O<br />
+ −<br />
C − Cl<br />
را به دقت ملاحظه نموده وبه سؤالات ذيل<br />
- 1 در فورمول هاى فوق رابطه بين كاربن وكلورين ورابطه بين كاربن وآكسيجن<br />
كدام نوع رابطه است ؟<br />
- 2 آيا ماليكول ها قطبى است وياخير ؟ زاويه روابط بين اتوم ها چقدر است ؟<br />
ساختمان فضاى آنها را رسم نمود ه ، باهمصنفان خود در مورد مناقشه نماييد .<br />
خلاصه فصل چهارم<br />
*اتوم مركزى در ماليكول ها عبارت از همان اتوم هاى اند كه بلند ترين نمبر اكسيديشن و<br />
ولانس را در ماليكول مركب دارا باشند .<br />
*تشكيل روابط مربوط به ساختمان قشر ولانسى يعنى قشر خارجى اتوم هاى عناصر بوده كه<br />
الكترون هاى ولانسى در آنها قرار دارند .<br />
زمانيكه اتوم ها با هم نزديك ميگردد ، اتوم اوربيتال هاى آنها با هم تداخل نموده و ماليكول<br />
اوربيتال ها را تشكيل ميدهند . اگر جوره الكترون رابطه وى ماليكول اوربيتال ها را باداشتن<br />
انرژى پايين اشغال نمايند ، دراين صورت رابطة كوولنت را تشكيل ميدهند .<br />
* ماليكول هاى خطى : تنظيم خطى اتوم ها در ماليكول ها تجريد اعظمى دو جورة الكترونى<br />
را از يك ديگر تأمين مى نمايد .<br />
*ماليكول هاى مسطح : اگر به اطراف اتوم مركزى ماليكول هاى مركبات سه جوره الكترون<br />
قرار داشته باشد ، درين صورت روابط در يك سطح قرار داشته وزاويه بين آنها 120 درجه<br />
بوده و سه اتوم در رأ س مثلث به اطراف اتوم مركزى قرار دارند .<br />
108
* در ماليكول هاى چهار وجهى ، چهار جورة الكترونى به رأس هاى چهار سطحى سمت دهى<br />
گرديده است .<br />
* ماليكول آب داراى داى پول مومنت بوده ، اگر ماليكول آب خطى مى بود ، درين صورت<br />
داى پول مومنت روابط -O H متقابلا" بايكديگر جبران شده ، داى پول مومنت ماليكول آب<br />
مساوى به صفر بوده و ماليكول آن قطبى نمى بود . پديدة داى پول مومنت توسط اوربيتال اتومى<br />
مشخص ميگردد كه در تشكيل رابطه سهيم ميباشد .<br />
* تحقيقات نشان داده است كه زاويه بين روابط در ماليكول امونيا مساوى به 107 درجه بوده<br />
3<br />
3<br />
و اتوم نايتروجن حالت sp هايبريد را دارا مى باشد كه از جملة چهار اوربيتال sp يك اوربيتال<br />
آن توسط جوره الكترون هاى آزاد اشغال گرديده است؛ اما سه اوربيتال ديگر آن توسط جوره<br />
الكترون هاى رابطوى اشغال گرديده است .<br />
* رابطة كه دردوانجام آن چارجهاى قسمى مثبت ومنفى وجود دارد ، به نام رابطه<br />
فطبى ) bond ( Polar ياد ميشودوماليكول هاى داراى روابط قطبى به نام ماليكول دوقطبى<br />
Dipole) ( ياد ميگردند .<br />
داى پول مومنت دوقطبى عبارت از حاصل ضرب چارج قسمى وفاصله چارجهاى قسمى ازهم<br />
M = q.<br />
ديگر است . L<br />
تمرين فصل چهارم<br />
سؤال هاى چهار جوابه .<br />
– 1 اتوم مركزى در ماليكول هاى مركبات عبارت از همان اتوم هاى اند كه ----- را<br />
داشته باشد .<br />
الف - نمبر اكسيدشن منفى ب - نمبراكسيديشن مثبت بزرگ ج – نمبر اكسيديشن منفى<br />
بزرگ د – هيچكدام<br />
- 2 تشكيل روابط مربوط به كدام ساختمان اتوم بوده است ؟<br />
الف – هسته ب – قشر خارجى الكترونى ج – تمام اقشار د – همه جوابات درست است.<br />
- 3 اگر جوره الكترون رابطه وى ماليكول اوربيتال ها را باداشتن انرژى پايين اشغال نمايند<br />
، دراين صورت ------- را تشكيل ميدهند .<br />
109
الف – عنصر ، ب - رابطة كوولنت ج – رابطة آيونى د – رابطة كواردينيشن<br />
- 4 در ما ليكول هاى چهار وجهى ---------- به رأس هاى چهار سطحى سمت دهى<br />
گرديده است<br />
الف - چهارجورة الكترونى ب- دوجوره هالكترونى ، ج - سه جورة الكترونى د – يك<br />
جورة الكترونى<br />
- 5 زمانيكه اتوم ها با هم نزديك ميگردند ، اتوم اوربيتال هاى آنها با هم تداخل نموده و<br />
---را تشكيل ميدهند .<br />
الف - مركبات آيونى ، ب – مركبات غير عضوى ، ج – اتوم اوربيتال ، د- ماليكول<br />
اوربيتال<br />
- 6 كدام يك از شكل ذيل رابطه هاى قطبى را نشان ميدهند ؟<br />
ج – الف وب هردو د – هيچكدام<br />
+ −<br />
C − O<br />
الف - − ب- +<br />
C − Cl<br />
- 7 يك دباى ) D Debbie ) ( )را ----- تعريف نموده اند .<br />
10 −18 ب- 10 −28 esu ⋅cm<br />
esu. Cm −<br />
10 18 esu ⋅cm<br />
⋅L<br />
الف -<br />
-10 −20 د – هيچكدام<br />
ج esu. cm<br />
- 8 پديدة داى پول مومنت توسط -------- مشخص ميگردد كه در تشكيل رابطه سهيم<br />
ميباشد .<br />
الف - قوة دافعه ب – قواى جاذبه ج - اوربيتال اتومى د - ساختمان ماليكولى<br />
- 9 رابط كه دردوانجام آن چارجهاى قسمى مثبت ومنفى وجود دارد ، به نام -- ياد ميشود .<br />
الف - رابطه فطبى ب- polar bond ج – الف وب هردو د – هيچكدام<br />
- 10 ماليكول مركب PCl با داشتن پنج جورة الكترونى رابطه وى داراى ساختمان----<br />
5<br />
مى باشد.<br />
الف – مسطح ب - خطى ج - تترا هايدرال د - تراى گونال پيراميد<br />
- 11 زاويه بين روابط در ماليكول امونيا مساوى به ---- درجه بوده و اتوم نايتروجن حالت<br />
هايبريد --- را دارا مى باشد.<br />
د- ° 90 وp sp ج - ° 180 و sp 3<br />
الف – ° 120 و sp2 ب - 107 و<br />
110
سؤال هاى تشريحى :<br />
– 1 فورمول ماليكولى اتوم هاى را تحرير داريد كه ساختمان هندسى ذيل را تشكيل ميدهد:<br />
الف – خطى ب – مسطح مثلثى ج – چهار وجهى د – اوكتايدرى<br />
– 2 كدام علت براى مطالب ذيل موجود است ؟<br />
الف- دو مركب مختلف با فورمول ماليكولى يكسان .<br />
NH مى باشد .<br />
3<br />
ب – موقعيت فضايى اتوم ها در BF3 و<br />
ج – چرا زاويه در NH نسبت به آب بزرگ است ؟<br />
3<br />
- 3 طبيعت روابط و موقعيت فضايى آنها را در مركبات ذيل تحرير داريد .<br />
−<br />
NO<br />
3<br />
الف - 2 COب - HCN ج -<br />
– 4 ساختمان ماليكولى هندسى مركبات ذيل را نشان دهيد .<br />
ج - NO<br />
2<br />
ب - PCl<br />
6<br />
CO<br />
2−<br />
3<br />
الف -<br />
- 5 انواع ماليكول ها را توضيح نماييد .<br />
------------------------------<br />
------------------------<br />
111
فصل پنجم<br />
قواى بين ماليكولى<br />
در باره ماليكولهاى مركبات كيمياوى در دروس گذشته معلومات حاصل<br />
نموديد ، آيا ميدانيد ، بين ماليكول هاى مركبات كدام قوه ها موجود است كه آنها<br />
را باهم متحد ساخته اند ؟ قوة واندر والس چيست؟ رابطة هايدروجنى چه نوع رابطه<br />
است ؟ بين ماليكول هاى قطبى چه نوع رابطه موجود است؟ اگر مركبات حالت مايع<br />
را داشته باشد ، بين ماليكول هاى آنها كدام نوع قوه موجود بوده ؟ واين قوه چه تأثيرى<br />
بالاى خواص فزيكى آ نها وارد مى نماييد ؟<br />
معلوماتى كه در اين فصل ارايه ميگردد، به سؤالات فوق الذكر جوابات قناعت<br />
بخش ومقتضى داده وهم ماليكول ها را با تمام مشخصات رابطه وى ، ساختمانى<br />
وخواص فزيكى توضيح مى نماييد.<br />
112
: -1 5 تفاوت ها بين روابط كيمياوى وقوة بين ماليكولى<br />
اتوم ها به اساس روابط آيونى ويا روابط كوولانسى با هم متوصل گرديده و ماليكول<br />
هاى مركبات كيمياوى را تشكيل ميدهند . اكثر مركبات داراى روابط آيونى ، در آب منحل<br />
بوده و محلول هاى آنها داراى آيون هاى آزاد مى باشند و تحت عملية الكتروليز قرار مى گيرند.<br />
ماليكول هاى مركباتى كه رابطة كوولانسى را دارا اند ، اكثراً در آب منحل نمى باشند و در<br />
صورتيكه حل گردند ، به شكل ماليكولى از كتلة بزرگ جدا شده ودرمحلول ها ماليكول هاى<br />
آنها به ملاحظه ميرسند . مركبات كوولانت در محلل هاى عضوى مانند پروپانون و كاربن تترا<br />
كلورايد منحل ميبا شند .<br />
طورى كه در مبحث روابط كيمياوى مطالعه گرديد، اتوم هادر تشكيل ماليكول هاى مركبات<br />
كيمياوى رابطة هاى آيونى ، كوولانسى ويا كواردينيشن را بر قرار نموده ، ماليكول ها را تشكيل<br />
ميدهند كه به اين اساس ما ليكول ها ى مركبات از لحاظ خواص مختلف بوده ؛ زيرا روابط<br />
اتومها در ماليكول هاى مركبات مختلف داراى اشكال مختلف ميباشند؛بنابراين ماليكول هاى<br />
مركبات مختلف داراى خواص وساختمان مختلف بوده واجسام مختلف را با اشكال مختلف<br />
تشكيل ميدهند ، در همچو اجسام ماليكول ها به اساس يك قوه با هم متحد گرديده و اجسامى<br />
داراى حالت هاى مختلف را تشكيل ميدهند.<br />
تفاوت هاى عمده بين روابط كيمياوى وقوة بين ماليكولى را ميتوان قرار ذيل توضيح كرد :<br />
روابط كيمياوى به اساس الكترونهاى ولانسى اتوم ها بر قرار مى گردد كه اين روابط بين اتوم<br />
ها ميتوانند آيونى ، كوولانسى و يا اشتراكى يك طرفه بوده باشند ، در ماليكول هاى كه رابطه<br />
بين اتوم ها آيونى باشد ، ماليكول ها به شكل آيونى وقطبى موجود بوده وبه اساس قوة جذب<br />
بين اين ماليكول ها اجسام كرستالى بزرگ حاصل ميشوند ، در صورتيكه رابطة اتوم ها در<br />
ماليكول ها كوولانسى باشد ، اين نوع ماليكولها به اساس قوة داى پول – داى پول مومنت ،<br />
قوة واندر والس و رابطة هايدروجنى با هم متحد گرديده ، اجسام مكروماليكولى ويا مايكرو<br />
ماليكولى را تشكيل ميدهند .<br />
به عبارت ذيل توجه نماييد<br />
درروابط كيمياوى الكترونهاى ولانسى اتوم ها سهيم بوده ، ماليكول ها ، آيونها ويا<br />
راديكالها را تشكيل داده ؛ اما ماليكول ها به اساس قوه هاى مختلف با هم متحد گرديده<br />
اجسام بزرگ را تشكيل ميدهد و اين قوه هارا در زير مطالعه مى نماييم :<br />
113
– 5 2 : انواع قوة جذب بين ماليكولى<br />
در فصل چهارم روابط كيمياوى ) مبحث رابطة كوولنت ( درمورد جذب بين ماليكول ها<br />
دارندة روابط كوولنت بحث گرديد ، انواع مختلف قوة جذب بين ماليكول ها موجود است<br />
كه در ذيل اين قوه هاى جذب را مطالعه مى نماييم .<br />
اشكال مختلف عمل متقابل بين اتوم ها وماليكول ها موجود است كه سبب تشكيل روابط بين<br />
آنها ميگردد ، ازجمله عمل متقابل داى پول – داى پول ، عمل متقابل قوه واندر – والس و<br />
رابطة هايدروجنى ميباشد<br />
: -1 -2 5 عمل متقابل داى پول – داى پولى<br />
دراجسام جامد ، ماليكول هاى قطبى غرض تشكيل ساختمان هاى منظم عمل متقابل راانجام<br />
داده وعمل متقابل دايپول – دايپولى بين ماليكول ها زمانى انجام ميپذ يرد كه ماليكول ها با<br />
هم نزديك شده ،دراين صورت اين ماليكول ها چارج قسمى مثبت ومنفى را دارا بوده ويك<br />
ديگر راجذب واجسام جامد راتشكيل ميدهند .<br />
كرستال هاى قطبى درمحلل هاى قطبى به خوبى حل ميگردند، انرژى ضرورى براى جدا<br />
كردن روابط درشبكه كرستالى توسط آن مقدارانرژى تأمين ميگردد كه اين انرژى درنتيجة<br />
عمل متقابل بين ماليكول هاى قطبى مادة منحله با ماليكول هاى محلل قطبى آزاد ميگردد .<br />
شكل ) 1-5 ( پروسس حاصل شدن<br />
114
- 1 ماليكول هاى پولار دركرستال<br />
2- ماليكول پولار ماده منحله<br />
- 3 ماليكول پولار محلل .<br />
انرژى ضرورى براى تخريب شبكه كرستالى<br />
Solvatatio n ) E Solve = E Solution انرژی (<br />
چنين نوع عمل متقابل رابه نام solvation ياد مينمايند، درصورتى كه محلل آب باشد، به نام<br />
Hydration ياد ميگردد<br />
فعاليت<br />
اشكال ذيل را به دقت مطالعه نموده وبه سؤالات مربوط به آنها جواب لازمه ارايه بداريد .<br />
- 1 كدام مواد اين شكل رادارد ؟ به كمك استاد ، سيت اين نوع مواد ترتيب گردد .<br />
– 2 قواى دافعه و جاذبه را در اشكال مذكور ملاحظه نموده علت آن را توضيح نماييد .<br />
: 2- 2 -5 قوه هاى واندر - والس Forces) ( Vander – Walls ولندن<br />
براى نزديك شد ن ماليكولها در ايجاد حالت مايع ويا جامد مواد بين آنها حتمآ قوه هاى<br />
جذب عمل مينمايد . مطالعه خواص گازها، واندروالس را در سال ) 1873 ( به نتايج راجع به<br />
موجوديت قوة دفع وجذب بين ماليكول ها با درنظرداشت خواص غيرآيونى وغير الكتروولانسى<br />
ايشان نايل ساخت ؛ از اين نوع قوه ها ميتوان برداشت مختلف راداشته باشيم ؛ لاكن به صورت<br />
عموم اينها كنية قوة واندر- والس را دارا اند .<br />
بين ماليكول هاى غيرقطبى قوة جذب موجود است . مطابق به تيورى لندن اين قوه ها مربوط به<br />
پولاريزيشن لحظوى ماليكول ها ميباشد كه سبب عمل متقابل ثابت قوه هاى جذ ب ميشوند .<br />
115
يكى از اشكال قوة واند روالس همان عمل متقابل دايپول– دايپولى بين ماليكول هاى قطبى<br />
ميبا شد. قوه هاى جذب بين ماليكول هاى غير قطبى نيز موجود بوده ؛ حتى اتومهاى گازات<br />
نجيب بسيار ضعيف با يكديگر جذب ميشوند ازين سبب به طور مشخص آنها ميتوانند حالت<br />
مايع را اختيار نمايند.<br />
بين ماليكول هاى غيرقطبى قوة خاص واندر – والس عمل مينمايد و آن عبارت از قوه هاى<br />
Nespersion يا قوة لندن ميباشد علت به وجود آمدن اين قوه ها توسط تيورى فزيك<br />
دان – به نام لندون ) درسال 1930) به ترتيب ذيل توضيح شده است :<br />
قرار گرفتن دوماليكول غيرقطبى بسيار نزديك به يك ديگر را ملاحظه مينماييم ؛ چون<br />
اين ماليكول ها غير قطبى هستند ؛ بنابرآن تقسيم شدن كثافات ابر الكترونى به طور اوسط<br />
متنا ظر ميباشد ؛امادر هرمومنت مشخص زمانى تقسيم الكترون هادريكى ازماليكول ها ممكن<br />
غير متناظر باشد ؛ طورمثال : درلحظة براى اين نوع ماليكول ها مومنت داى پولى ظاهر ميشود .<br />
درشكل (5 - 2 ( نشان داده شده است كه چطور اين نوع دايپول زمانى دريكى از ماليكول<br />
ها(A) ميتواند ابر الكترونى ماليكول هاى همجوار (B) راجذب نمايد ؛ بنا براين هردو ماليكول<br />
ها مومنت دايپولى داشته وسمت آن طورى است كه ماليكول ها جذب شد ن يك ديگر را<br />
آغاز مينمايند ، چون الكترون ها باسرعت زياد حركت مينمايد اين جذ ب مؤقتى ميباشد:<br />
شكل (5 - 2 )جذب بين ديپول ها ى زمانى<br />
- 1 ابر الكترونى مؤمنت مشخص جابه جا شده به طرف چپ .<br />
116
- 2 جذب ابر الكترونى رانشان ميدهد كه به طرف چپ حركت مينمايد .<br />
- 3 سمت دايپول لحظوى .<br />
- 4 سمت دايپول قياس شده .<br />
همچنان دايپول مومنت بعدى ماليكول A ممكن به سمت مخالف ارسال شده باشد ودايپول<br />
مومنت هاى جديد قياس شده (هدايت شده ( رادرماليكول B طورى برقرار مى سازد كه بين<br />
ماليكول ها جذب بوجود ميآيد وخود دايپول مومنت تنها درلحظة به وجود آمده؛ اما تأثير<br />
مجموعى آنها عمل متقابل داشته وآن عبارت از قوه جذ ب عمل كننده دايمى است .<br />
فعاليت<br />
اشكال زير را مشاهده نموده وبه سؤالهاى ذيل به شكل گروپى جواب بدهيد :<br />
- 1 در صورتيكه قوة لندن دراثر به وجود آمدن داى پول مومنت ايجاد ميشود ، پس عامل<br />
كه به وجود آمدن اين داى پول مومنت ها ميگردد ، چيست ؟<br />
– 2 به اساس تبارز كدام خواص ماده مى توان اين داى پول مومنت را درك كرد ؟<br />
– 3 بين ماليكول ها واتوم ها ى A و B شكل الف وب ذيل كدام مناسبات ملاحظه<br />
ميگردد ؟ دراين باره به شكل گروپى معلومات ارايه بداريد:<br />
شكل ) 5 – 3) چگونگى ايجاد دوقطبى لحظوى بين دو ماليكول ها و دو اتوم ها<br />
117
عوامل مؤثر بالاى قوت قوه هاى لندن<br />
چون قوه هاى لندن در نتيجة به وجود آمدن داى پول مومنت ايجاد ميگردد وهر عاملى كه<br />
پراگنده گى ابر الكترونى را در ماليكول بيشتر سازد، اين داى پول را بيشتر ساخته و اين عامل<br />
عبارت اند از :<br />
الف – حجم ماليكول ها :<br />
با افزايش تعداد الكترون ها در ماليكول ها وقشر هاى الكترونى به اطراف هر اتوم ويا با افزايش<br />
تعداد اتوم ها در يك ماليكول ، حجم واندازة ابر الكترونى آن بزرگ ميشود .به هر اندازه كه<br />
ابرالكترونى بيشتر و از هسته دور واقع باشد ، پراگنده گى الكترونها بيشتر و قوة لند ن نبز زياد<br />
به وجود مى آيد . افزايش قوت قوة لندن وازدياد حجم ماليكولها راميتوان درمقايسه نمودن<br />
نقطة ذوبان و غليان بعضى از ماليكول ها به اساس گراف فعاليت ذيل دريافت كرد:<br />
فعاليت<br />
گراف ذيل را به دقت ملاحظه نموده به سؤالات زير جوب ارايه بداريد :<br />
– 1 درجة غليان ماليكول هاى كدام عنصر هلوجن بلند است؟ علت آنرا توضيح نماييد.<br />
– 2 درجة ذوبان ماليكول هاى كدام عنصر هلوجن بلند است؟ علت آنرا توضيح نماييد.<br />
شكل (5 - 4 ( گراف مقايسة درجة غليان هلوجن ها<br />
118
ب – كتلة ماليكول :<br />
ماليكول هاى هايدروجن عادى ) 1 ( 1H ، ديتريم ) 2 ( 1D وتريشيم ) 1T ( 3 هرسه عير قطبى اند.حجم<br />
ماليكول و طول رابطه در ماليكول هاى هر سه ايزوتوپ هايدروجن مساوى است؛ اما كتله هرسه<br />
آنها از هم فرق دارد ، دراين صورت اين كميت بالاى درجة غليان وذوبان آنها تأثير داردكه در<br />
جدول ذيل ديده ميشود ؛ پس نتيجه گيرى ميشودكه كتلة ماليكول هانيز در قدرت قوة لندون<br />
تأثير دارد . جدول ذيل را ملاحظه نماييد :<br />
جدول ) 5 – 1 ( بعضى مشخصات ايزوتوپ هاى هايدروجن :<br />
نقطة جوش (K (<br />
نقطة ذوب(K)<br />
كتلة ماليكولى (g)<br />
طول رابطه (pm)<br />
فورمول<br />
( 1 1H )<br />
74.14<br />
2.00<br />
13.957<br />
20٫39<br />
( 2 1<br />
D)<br />
74.14<br />
4.03<br />
18.73<br />
23.67<br />
T) ( 3 1<br />
74.14<br />
6.03<br />
20.62<br />
25.04<br />
ج – شكل ماليكول وسطح تماس<br />
ماليكول هاى دارندة سطح تماس بيشتر با هم ديگر نزديك شده و قوة لندن زياد تر<br />
قوى ميشود. ماليكول هاى مسطح وخطى نسبت به ماليكول هاى هرمى و خميده وماليكول هاى<br />
زنجيرى نسبت به ماليكول هاى منشعب وشاخه دار سطح تماس بيشتر را دارا بوده و قوة لندن<br />
دربين ماليكول هاى انها بيشترميباشد . جدول ذيل را ملاحظه نماييد:<br />
جدول ) 5 - 2 ( تأثير شكل ماليكول ها بالاى قوة لندن :<br />
نقطة ذوب C) ( 0<br />
نقطة غليان C) ( 0<br />
فورمول ساختمانى<br />
فورمول ماليكولى<br />
C 4<br />
H 10<br />
CH<br />
3<br />
− CH<br />
2<br />
− CH<br />
2<br />
− CH<br />
3<br />
-138<br />
0<br />
C 4<br />
H 10<br />
CH<br />
3<br />
CH<br />
3<br />
|<br />
− CH − CH<br />
3<br />
-159<br />
-12<br />
119
فعاليت<br />
در جدول ذيل بعضى از خواص فزيكى آب سبك وسنگين داده شده است ، شما<br />
تفاوت خواص آب هاى مذكور را در يافت ودر كتابچه هاى تان يادداشت وعلت اين<br />
تفاوت ها را توضيح نماييد .<br />
جدول (5 –3 ( خواص انواع آب ها<br />
بالاتر از<br />
( 0 C)<br />
كتله ماليكولى<br />
فورمول<br />
ماليكولى<br />
نقطة ذوب<br />
( 0 C)<br />
نقطة غليان<br />
( 0 C)<br />
O<br />
(D)<br />
84٫١<br />
18.0151<br />
H 2<br />
101.42<br />
0<br />
100<br />
D O 1٫84<br />
20٫0276 3.81<br />
2<br />
معلومات اضافى<br />
قوة لندن نه تنها در ماليكول هاى غير قطبى بلكه در ماليكول هاى قطبى نيز موجود<br />
بوده ؛ اما اين قوه به مراتب كمتر از تأثير داى پول – داى پولى است .<br />
: 3-2-5 رابطة هايدروجنى Bond) (Hydrogen<br />
روابط هايدروجنى يكنوع رابطه خاص كيمياوى بوده كه بين هايدروجن وعناصر الكترونيگاتيف<br />
) F ( N O، ، درصورتى برقرارميگردد كه اتوم هايدروجن به همين عناصرالكترونيگاتيف<br />
رابطه داشته باشد . اين رابطه بين ماليكول ها تشكيل گرديده ويا اين كه بين اتوم هاى هايدروجن<br />
واتوم هاى عناصرالكترونگاتيف عين ماليكولها( رابطه داخلى ماليكولى ( برقرارميگردد .<br />
طورى كه معلوم است ، مركبات هايدروجن دار كه درتركيب ماليكولى شان عناصر غير فلزى<br />
الكترونگا تيف موجودباشد ) N,O (، ,F داراى خواص كاذب ودرجه غليان بلند ميباشند.<br />
120
جدول (5 –4): درجه غليان سلسله يى مركبات دارنده عناصر اكسيجن ، نايتروجن وفلورين:<br />
درجه غليان<br />
مركبات<br />
درجه غليان<br />
مركبات<br />
o H 2<br />
H 2<br />
S<br />
H 2<br />
Se<br />
H 2<br />
Te<br />
100°C<br />
− 60°C<br />
− 41°C<br />
− 2°C<br />
HF<br />
HCl<br />
HBr<br />
HI<br />
19°C<br />
− 84° C<br />
− 57°C<br />
− 53°C<br />
طورى كه درسلسله مركبات فوق ديده ميشود، درجة غليان آب 100 بوده ومركبات<br />
ديگرسلسلة عناصرهم گروپ آكسيجن( ( O پايين است ، درسلسلة ديگر مركبات درجة<br />
2<br />
غليان ) (HF بلند ومركبات د يگرعناصر گروپ فلورين( ( F پايين است . علت آن<br />
2<br />
موجوديت عمل متقابل بين هايدروجن وآكسيجن ماليكول هاى مختلف آب بوده وهم در HF<br />
0 C<br />
عمل متفابل بين اتوم هايدروجن يك ماليكولHF يا اتوم فلورين ماليكول ديگر آن ميباشد . اين<br />
عمل متقابل بين ماليكولى قطع آنهارا ازهم د يگر مشكل ساخته ، مفريت آنها كم شده ودرجه<br />
غليان مركبات مربوطه آنها بلند ميرود .<br />
درنتيجة تفاوت الكتروتيگاتيوتى زياد اتوم ها ،روابط كيمياوى بينF H – N , H – O , H – فوق<br />
العاده زياد قطبى بوده؛بنابرين اتوم هايدروجن قسماً چارج مثبت و اتوم هاى فلورين، آكسيجن<br />
ونايتروجن قسماً چارج منفى را حاصل نموده و قوة كولمب بين چارجهاى مخالف عمل نموده<br />
، اتوم هايدروجن داراى چارج قسمى مثبت يك ماليكول توسط اتوم الكترونيگاتيف ماليكول<br />
ديگر كش گرديده ،رابطة جديد برقرار ميگردد و ماليكولها مرتبط ميشوند:<br />
شكل 5) – 5 ( رابطه هايدروجنى ، الف – HF ، ب – امونيا ، ج – يخ<br />
121
: 1- 3- 2- 5 ماهيت رابطة هايدروجنى<br />
گرچه توافقى در مورد ماهيت رابطة هايدروجنى موجود نيست؛ اما دراين جا بعضى<br />
از مشخصاتى را مورد بحث قرار ميدهيم تا ويژه گى هاى مختلفى را در مورد اين قوه بهتر<br />
بشناسيد . در جدول ذيل خواص چند ماليكول مركبات مختلف باداشتن اين رابطه و ويژه گى<br />
قوه بين آنها به طور مقايسوى ارايه شده است :<br />
جدول (5 – 5 ( خواص فزيكى بعضى ماليكول ها .<br />
ماليكول<br />
نوع رابطه بين<br />
ماليكول<br />
طول رابطة<br />
هايدروجنى<br />
pm<br />
طول رابطة<br />
اتومها<br />
درماليكول<br />
pm<br />
انرژى رابطة<br />
هايدروجنى<br />
داى پول<br />
مومنت<br />
ماليكول<br />
<br />
داى پول<br />
مومنت<br />
رابطه<br />
<br />
1.9D<br />
1.5D<br />
1.4D<br />
1.8D<br />
1.82D<br />
1.47D<br />
-19kg/<br />
mol<br />
-22kg/<br />
mol<br />
-17kg/<br />
mol<br />
120<br />
100<br />
90<br />
120<br />
170<br />
220<br />
F − H...<br />
F<br />
O − H...<br />
O<br />
N − H...<br />
N<br />
H<br />
H 2<br />
O<br />
H 3<br />
مقايسة داى پول مومنت روابط نشان ميدهد كه با ازدياد قطبيت رابطه وازدياد چارج هاى<br />
قسمى بالاى هر اتوم قابليت رابطة هايدروجنى را بيشتر مى سازد ، به اين اساس مى توان رابطة<br />
هايدروجنى را مشابه به قوه اى داى پول – داى پولى داراى اهميت الكتروستاتيكى قبول<br />
نمود.<br />
H... ( X − در<br />
ويژه گى خاص رابطة هايدروجنى در اين است كه با قرار گرفتن سه اتوم ) Y<br />
يك خط مستقيم قدرت اين رابطه را بيشتر مى سازد ورابطة هايدروجنى جهت دار ميگردد . جهت<br />
دار بودن آن مربوط به رابطة كوولانسى بوده و رابطة آيونى هم اين خاصيت را دارا نميباشد ؛<br />
زيرا قوه بين آيون ها در تمام سمت ها يكسان مى باشد؛ اما باآنهم رابطة هايدروجنى را نمى<br />
توان كولانسى يا آيونى فرض كرد؛ زيرا در قدم اول اتوم هايدروجن داراى اوربيتال s در قشر<br />
اولى وولانسى خود بوده ونمى تواند بيشتر از يك رابطة كو ولانسى را بر قرار نمايد واز طرف<br />
ديگر انرژى رابطة كو ولانسى وآيونى اكثراً بيش از 100kj/mol است ، نتيجه اينكه رابطة<br />
122
هايدروجنى باوجوديكه با قوه هاى داى پول – داى پولى وروابط كيمياوى شباهتى دارد؛ اما<br />
با هيچ يك از آنها يكسان نمى باشد .<br />
انرژى رابطه هايدروجنى – 21 29 Kj / mol بوده و ) (10 الى ( 20 ( مراتبه نسبت<br />
به روابط كوولنت ضعيف ميباشد؛ اما به مراتب نسبت به قوه واندروالس قوى تراست . رابطة<br />
و (2O H در حالت بخار ميگردد . به همين ترتيب<br />
2<br />
هايدروجنى باعث تشكيل دايميرها (HF)<br />
2<br />
درفارميك اسيد دايميرقرار ذيل است :<br />
رابطة هايدروجنى رابه ) ... ( افاده مينمايند . رابطة هايدروجنى درداخل عين ماليكول نيز<br />
تشكيل ميگردد ؛ به طور مثال: در ماليكول هايدروكسى بنزالد يهايد، رابطه بين گروپ– OH<br />
و گروپ كاربوتيل موجود ميباشد :<br />
ازاين سبب درجة غليان اورتوهايدروكسى بنزالديهايد نسبت به پارا هايدروكسى بنز الديهايد<br />
به اندازه 1 6°. C كمتر است ؛ زيرا درمركب پارا هايدروكسى بنزالديهايد رابطه هايدروجنى بين<br />
ماليكولى موجود است .<br />
فعاليت اول<br />
بادر نظر داشت جدول (5 – 5 ( بگويد كه طول رابطة هايدروجنى بزرگ است ويا<br />
اينكه طول رابطة كو ولانسى بزرگ ميباشد ؟ آيا بين طول رابطه به شكل<br />
والكترونيگاتيويتى كدام وابستگى موجود است وياخير؟<br />
( X − H...<br />
Y )<br />
123
فعاليت دوم<br />
شعاع واندر- والس اتوم هاى هايدروجن ، فلورين ، آكسيجن ونايتروجن باالترتيب<br />
120pm،150pm، 10pm و155pm است ، مجموعة شعاع واندر والس بين اتومها<br />
محاسبه نمايد و هم آن را با طول واقعى اين<br />
را در رابطه هاى<br />
رابطة هايدروجنى مقايسه نموده ، تفاوت ها را چى گونه توضيح مى نمايد .<br />
H... N ، H... O ، H... F<br />
رابطة هايدروجنى نه تنها دركيميا رول اساسى را بازى نموده ، بلكه دربيولوژى نيز رول<br />
اساسى را دارا است؛به طور مثال: رابطة هايدروجنى باعث تشكيل فنردوگانه نوكليك اسيد ها<br />
دراورگانيزم حيه تأمين ميكند .<br />
شده وانتقال معلومات ارثى را<br />
شكل 5) :(6– ماليكول .DNA<br />
124
– 5 3 : تأثير قوه ها بالاى خواص فزيكى مواد<br />
قوه بين ذرات مواد (ماليكول ها ، اتوم ها وآيونها ( بالاى خواص فزيكى آنها تأثير برازنده<br />
را دارا است كه ذيلاً اين تأثيرات را بالاى بعضى از خواص فزيكى مواد مطالعه مى نماييم .<br />
– 3 5- 1 : تأثير قوه هاى جذب بين ماليكول ها بالاى نقطة ذوبان وانجماد مواد :<br />
عملية ذوبان وغليان مواد عبارت از دادن انرژى حرارتى به بلور هاى مواد غرض مغلوب ساختن<br />
انرژى پوتنسيال مواد است كه آنها را باهم چسپانده است .<br />
قابل ياد آورى است اينكه : عملية ذوب وتبخير مواد بلورى منجر به تجزية مواد به اتوم ها ويا<br />
آيونها واز بين بردن كامل تمامى قوه هاى كيمياوى نميگردد . درمورد درك رابطه بين قوه هاى<br />
كيمياوى وخواص فزيكى مواد ؛ به طور مثال : نقطة ذوبان وغليان ، لازم است تا انرژى اتصال<br />
اجزاى متشكل مواد در حالت هاى سه گانة مواد با هم مقايسه گردد . براى تبخير يك جسم<br />
جامد صرف بايد مقدار انرژى معادل ؛ يعنى اختلاف اين دوحالت را به اين جسم داد .<br />
مواد بلورى كه صرف توسط قوة لندون باهم متراكم شده اند ، به حرارت پائين ذوب شده ومايع<br />
حاصله از آن به آسانى غليان مى نمايد . مثال آن را ميتوان گازات نجيبه كه منجمد گرديده<br />
باشد ، ارايه كرد . گاز هيليم به حرارت C ورادون به حرارت − غليان مى نمايد<br />
. اكثر ماليكول هاى مركبات عضوى وغير عضوى كه مومنت قطبيت برقى آنها ضعيف باشد<br />
مستقيماً تصعيد مى نماييد ؛ به طور مثال :<br />
0 62<br />
C<br />
− 269<br />
101− و SF6 در<br />
0 C در BF<br />
3 ، − 262<br />
0 C در CH ( )<br />
125<br />
0<br />
4<br />
s<br />
− 64 تصعيد مى نماييد .<br />
0 C<br />
آز آن جايى كه قوة لندن به اساس ازدياد قطبيت ماليكول ها افزايش حاصل مينمايد ، اكثر مواد<br />
دارندة ماليكول هاى بزرگ ، به اساس قوة لندن باهم متراكم گرديده اند ، به حرارت عادى<br />
حالت مايع را دارا بوده كه مثال آنرا ميتوان نقطة غليان،<br />
4<br />
6 با درجة غليان 53<br />
CCl ، 43 0 C نقطة غليان Ni(CO)<br />
4<br />
0 C ارايه نمود .<br />
N 3H , 77<br />
0 C<br />
ماليكول ها در مايعات قطبى توسط عمل متقابل داى پول – داى پولى ورابطة هايدروجنى باهم<br />
مرتبط و متراكم گرديده اند كه اين نوع ارتباط به مراتب مستحكم تر از ارتباط به اساس قوة<br />
لندن و واندر والس بوده ؛ ازين سبب نقطة غليان اين نوع مواد بلند تر است ؛ به طور مثال : آب ،<br />
امونياى مايع ، سلفوريك اسيد ، كلوروفارم .... بنابر داشتن روابط داى پول – داى پولى ورابطة
هايدروجنى داراى درجة غليان بلند اند .<br />
ماليكولهاى سبك تر از قبيل , و HI نوع ماليكول هاى<br />
قوى قطبى نبوده ) الكترونيگاتيويتى اين عناصر غير فلزى مشابه به هايدروجن ميباشد )؛ ازين<br />
سبب نقطة غليان اين نوع مركبات پايين است ، با ازدياد كتلة ماليكولى شان ، درجة غليان<br />
آنها نيز افزايش حاصل مينمايند. اولين عضوسردستة اين مركبات فوق الذكر عناصرگروپ<br />
HF در حالت مايع بين ماليكول هاى خود رابطة<br />
هايدروجنى را بر قرار مينمايند ؛ بنابر اين درجة غليان آنها بلند ميباشد ؛ اما در مركبات ديگر<br />
اين سلسله رابطة هايدروجنى موجود نبوده ودرجة غليان پايين را دارا اند .<br />
مركبات آيونى توسط قوة بسيار قوى الكتروستاتيكى بين آيون هاى مخالف چارج شان باهم<br />
متراكم گرديده اند ؛ ازين سبب آيون هاى آنهارا نميتوان به انرژى كم از هم دور نمود كه<br />
همچو مواد داراى درجة ذوبان وغليان بلند ميباشند . زمانيكه به اين مواد حرارت داده شود<br />
روابط شبكة كرستالى آنها قطع ودر نتيجه ذوب وبا الاخره غليان مينمايند .<br />
ازدياد چارج هاى برقى آيون هاى متشكل مواد بلورى باعث افزايش انرژى شبكة كرستالى<br />
گرديده ودرجة ذوبان وغليان آنها افزايش مى نمايد ؛ به طور مثال : درجة غليان NaF مساوى<br />
PH H Se,<br />
H S , H O<br />
3 2 2 2<br />
هاىVالىVII NH H ) و (<br />
, O<br />
3 2<br />
0 C واز MgO مساوى به 2800 0 C ميباشد .<br />
به 997<br />
اجسامى كه در حالت جامد روابط كولانسى مستحكم داشته و در حالت گاز روابط كولانسى<br />
ضعيف دارند ، درجة ذوبان وغليان آنها بلند بوده ميتواند ؛ به طور مثال : كاربن به شكل الماس<br />
وگرافيت به حرارت تصعيد مينمايد و سليكان داى اكسايد كه به ذوب ميگردد ، به حرارت<br />
بالاتر از 2200 0 C غليان مى نمايد .<br />
روابط چهار گانة اتوم هاى كاربن در الماس كه به حالت جامد قرار داشته باشد ، نوع رابطة<br />
بوده اما اگر حالت گاز را داشته باشد ، دو رابطة آن به رابطة تبديل گرديده و نوع رابطة<br />
ضعيف مى باشد .<br />
126
جدول ) 5 - 6 ( انرژى تفكيك هلايد هاى فلزات القلى در فاز جامد ، مايع وگاز به kj / mol<br />
M − X ( s)<br />
M<br />
+<br />
( g)<br />
+ X<br />
−<br />
( g)<br />
M − X ( g)<br />
M<br />
+<br />
( g)<br />
+ X<br />
−<br />
( g)<br />
مركب<br />
تصعيد<br />
نسبت<br />
268<br />
209<br />
1033<br />
845<br />
766<br />
636<br />
LiF<br />
LiCl<br />
184<br />
799<br />
615<br />
LiBr<br />
167<br />
741<br />
573<br />
LiI<br />
272<br />
916<br />
644<br />
NaCl<br />
222<br />
778<br />
556<br />
NaBr<br />
205<br />
741<br />
536<br />
NaI<br />
184<br />
690<br />
506<br />
KF<br />
230<br />
812<br />
582<br />
KBr<br />
213<br />
707<br />
494<br />
KI<br />
201<br />
678<br />
477<br />
RbF<br />
192<br />
686<br />
498<br />
RbCl<br />
213<br />
661<br />
463<br />
RbBr<br />
اگر تعداد روابط كوولانسى در ماليكول هاى فاز گاز مساوى به تعداد روابط به حالت جامد آنها<br />
بوده باشد وعين ثبات را با آنها داشته باشد ، عمل تبخير آنها سريع و ساده صورت ميگيرد ، مثال<br />
آن را مى توان روابط پولى مير ها كه در صد ها درجة حرارت بر قرار ميگردد ، ارايه كرد ؛ به<br />
طور مثال : فاسفور س سرخ تصعيد نموده ، دوباره به شكل فاسفورس سفيد منجمد ميگردد .<br />
P<br />
P<br />
− P P − P P − n ⎯⎯→ 2n<br />
P<br />
P<br />
P<br />
P − − − − − − − P<br />
P<br />
127
جدول (5 - 7 )درجة ذوبان هلايد هاى پوتاشيم و نقره<br />
مركب<br />
KF<br />
درجة ذوبان<br />
0<br />
880 C<br />
مركب<br />
AgF<br />
درجة ذوبان<br />
0<br />
435 C<br />
0<br />
455 C<br />
0<br />
434 C<br />
AgCl<br />
AgBr<br />
0<br />
776 C<br />
0<br />
730 C<br />
KCl<br />
KBr<br />
فعاليت<br />
جدول (5 - 8 ( را به دقت مطالعه نموده درجة ذوبان مركبات درج شده را باهم مقايسه<br />
نموده ،علت تنقيص وازدياد آنهارا توضح نموده وهم چگونگى تفاوت آنهارا به اساس<br />
دلايل ارايه بداريد.<br />
جدول (5 - 8 ( درجة ذوبان وغليان هلايد هاى القلى ها والقلى هاى زمينى .<br />
مركب درجة ذوبان درجة غليان مركب درجة ذوبان درجة غليان<br />
0<br />
812 C<br />
0<br />
2137 C<br />
0<br />
765 C<br />
0<br />
1280 C<br />
CaBr 2<br />
BaF 2<br />
0<br />
1380 C<br />
0<br />
1250 C<br />
0<br />
730 C<br />
0<br />
684 C<br />
KBr<br />
CsF<br />
: 2-3-5 تأثير قوه ها بالاى انحلاليت<br />
انحلاليت و خصلت هاى ديگر اجسام حل شده موضوع پيچيده بوده ، درين جا صرف<br />
توضيحات مختصر ارايه ميگردد .<br />
محلول هاى اجسام غير قطبى در محلل هاى غير قطبى ساده ترين نوع محلول ها بوده ، قوه<br />
هاى كه بين ماده منحله ومحلل در محلول ها موجود است ، نوع قوة لندن بوده و نوع قوة<br />
ضعيف ميباشد . موجوديت اين قوه ها بين ذرات مادة منحله ومحلل كه منجر به انحلاليت<br />
وچسپش اين دو مواد ميگردد ، تفاوت همچو محلول ها را با مخلوط گازات آيديال افاده مى<br />
128<br />
نماييد .<br />
در محلول هاى آيديال اجسامى داراى ماليكول هاى غير قطبى ، مركبات آيونى محلل هاى<br />
بسيار قطبى مانند آب موجود اند ، براى اينكه يك مركب آيونى در محلل خوب حل گردد
، بايد بالاى قوة جذب بين ذرات آيونى در شبكة كرستالى غلبه حاصل نماييد و انرژى جاذبة<br />
الكتروستاتيكى بين آيونها بايد مغلوب گردد . در محلول هاى كه آيونهاى مادة منحله توسط<br />
0<br />
= 87 2 O ( Ξ H تجريد ميگردد . قوة<br />
2<br />
2<br />
محلل داراى ثابت داى الكتريك بلند ، ) به طور مثال:<br />
جاذبه بين اين آيونها كم بوده وبه آسانى يك ديگر را جذب كرده نتوانسته ورسوب تشكيل نمى<br />
گردد. قوة مذكور را ميتون توسط قانون كولب توضيح كرد :<br />
q مقدار<br />
1<br />
q2 و<br />
q1<br />
⋅q<br />
F = K<br />
0<br />
Ξ ⋅r<br />
درين فورمول F قوة جذب بين ذرات آيوني مخالف العلامه ،K ثابت ،<br />
0<br />
چارج ها ، r فاصلة دوچارج و Ξ ثابت داى الكتريك محلل را افاده مى نماييد .<br />
يكى از عوامل قابليت انحلاليت محلل ها عبارت از كواردينيشن آنها با اتوم هاى مركزى<br />
ماليكول هاى مادة منحله ميباشد . محلل هاى قطبى با كتيونهاى ماده منحله به خوبى كواردينيشن<br />
گرديده وعوامل ديگر آن نوعيت آيونها ى شامل محلول ها ؛ مانند: اندازه ، قابليت تشكيل<br />
روابط بين ماليكول هاى محلل وآيونها به جسامت آيونهاى مذكور وابستگى دارد و انرژى<br />
شبكة كرستالى نيز به جسامت آيون مركزى رابطه دارد . قوه هاى موجود در شبكة كرستالى<br />
) آيون – آيون ( از قوة بين ماليكول هاى محلل در مجاور آيون (آيون – داى پولى ( قوى تر<br />
است . اگر انرژى شبكة كرستالى نسبت به سلويشن(Solvation) بزرگ باشد ، محيط همچو<br />
محلولها سرد بوده ، در صورتيكه انرژى شبكة كرستالى نسبت به انرژى سلويشن (Solvation)<br />
در محلول هاكمتر باشد ، محيط محلول ها گرم است .<br />
129
پنجم<br />
خلاصة فصل<br />
* ماليكول هاى مركبات مختلف داراى خواص وساختمان مختلف بوده واجسام مختلف را<br />
با اشكال مختلف تشكيل ميدهند . در همچو اجسام ماليكول ها به اساس يك قوه با هم متحد<br />
گرديده و اجسام داراى حالت هاى مختلف را تشكيل ميدهند.<br />
* درروابط كيمياوى الكترونهاى ولانسى اتوم ها سهيم بوده ، ماليكول ها ، آيونها ويا راديكالها<br />
را تشكيل داده اما ماليكول ها به اساس قوه هاى مختلف با هم متحد گرديده اجسام بزرگ را<br />
تشكيل ميدهد .<br />
* اشكال مختلف عمل متقابل بين اتوم ها وماليكول ها موجود است كه سبب تشكيل روابط<br />
بين آنها ميگردد ، ازجمله عمل متقابل داى پول – داى پولى، عمل متقابل قوة واندرس –<br />
والس ، لندون و رابطه هايدروجن ميباشد .<br />
* دراجسام جامد ، ماليكول هاى قطبى غرض تشكيل ساختمان هاى منظم ، عمل متقابل<br />
راانجام داده ، عمل متقابل دايپول – داى پولى بين ماليكول ها زمانى انجام مى پذيرد كه<br />
ماليكول ها با هم نزديك شده ، دراين صورت اينها يك ديگر راجذب واجسام جامد راتشكيل<br />
130<br />
ميدهند .<br />
*انرژى ضرورى براى جدا كردن روابط درشبكه كرستالى توسط آن مقدار انرژى تأمين<br />
ميگردد كه اين انرژى درنتيحه عمل متقابل بين ماليكول هاى قطبى مادة منحله با ماليكول هاى<br />
محلل قطبى آزاد ميگردد .<br />
*بين ماليكول هاى غيرقطبى قوة جذب موجوداست . مطابق به تيورى لندون اين قوه ها مربوط به<br />
پولاريزيشن لحظوى ماليكول ها ميباشد كه سبب عمل متقابل ثابت قوه هاى جذ ب ميشوند.<br />
*رابطة هايدروجنى يك نوع رابطه خاص كيمياوى بوده كه بين هايدروجن وعناصرالكترونيگاتيف<br />
) F ) N , O , درصورتى برقرارميگردد كه اتوم هايدروجن به همين عناصرالكترونيگاتيف<br />
رابطه داشته باشد .<br />
*مواد بلورى كه صرف توسط قوة لندن باهم متراكم شده اند ، به حرارت پايين ذوب شده<br />
ومايع حاصله از آن به آسانى غليان مى نمايد .
1<br />
0<br />
⋅q<br />
⋅r<br />
2<br />
2<br />
*قوة جاذبه بين آيونهاى مواد در محلول ها زمانى كم بوده وبه آسانى يك ديگر را جذب كرده<br />
نتوانسته ورسوب تشكيل نمى گردد كه ثابت داى الكتريك محلل بزرگ باشد . قوة مذكور را<br />
ميتوان توسط قانون كولب توضيح كرد :<br />
q<br />
F = K<br />
Ξ<br />
*ازدياد چارج هاى برقى آيون هاى متشكلة مواد بلورى باعث افزايش انرژى شبكة كرستالى<br />
گرديده ودرجة ذوبان وغليان آنها افزايش مى يابد .<br />
سؤالات فصل پنجم<br />
سؤال هاى چهار جوابه<br />
- 1 ماليكول هاى اجسام به اساس يك ---- با هم متحد گرديده و اجسام داراى ------ را<br />
تشكيل ميدهند.<br />
الف - قوه ، حالت هاى مختلف ب – رابطه ، حالت هاى مختلف ج – الف و ب هردو د<br />
131<br />
- هيچكدام<br />
- 2 ماليكول ها به اساس قوه هاى مختلف باهم متحد گرديده ----- را تشكيل ميدهند .<br />
الف - مواد كوچك ب- اجسام بزرگ ج – ايون ها د – تماماً در ست است .<br />
– 3 موجوديت كدام عناصر در ماليكول هاى مركبات باعث رابطة هايدروجنى بين ماليكول<br />
ها ميگردد ؟<br />
الف – نايتروجن ، آكسيجن ، فلورين وهايدروجن ب – تنها آكسيجن ج – تنها فلورين<br />
د – هايدروجن<br />
– 4 شرط حتمى تشكيل رابطة هايدروجنى كدام يك از موارد ذيل خواهد بود ؟<br />
الف – موجوديت هايدروجن، ب – موجوديت سه عنصرالكترونيگاتيف ) فلورين ، آكسيجن<br />
ونايتروجن ( ورابطة هايدروجن به همين عنصر در ماليكول هاى مركبات<br />
ج- الف وب هردو، د – هيچكدام<br />
- 5 مواد بلورى كه صرف توسط قوة لندون باهم متراكم شده اند ، به حرارت--- ذوب شده<br />
ومايع حاصله از آن ------ غليان مى نمايند .
الف – پايين ، به آسانى ب – بلند ، به مشكل ج – متوسط ، بطى د– بسيار بلند ، ساده<br />
- 6 انرژى ضرورى براى جدا كردن روابط درشبكه كرستالى توسط آن مقدار انرژى تأمين<br />
ميگردد كه اين انرژى درنتيحه عمل متقابل بين ماليكول هاى قطبى مادة منحله با ماليكول هاى<br />
محلل قطبى ---- ميگردد .<br />
الف – آزاد ب – جذب د- خنثى د - الف وب هردو<br />
- 7 اكثر مواد دارندة ماليكول هاى بزرگ كه به اساس قوة لندون باهم متراكم گرديده اند ،<br />
به حرارت عادى ----- را دارا بوده<br />
الف – حالت جامد ب – حالت گاز ج – حالت مايع د – حالت پلازما<br />
- 8 اجسامى كه در حالت جامد روابط كولانسى مستحكم داشته ؛اما در حالت گاز روابط<br />
كولانسى ضعيف دارند ؛ درجة ذوبان وغليان آنها ----- بوده ميتواند<br />
الف – بلند ب – پائين ج – متوسط د – بسيار پائين<br />
- 9 ازدياد چارج هاى برقى آيون هاى متشكل مواد بلورى باعث افزايش انرژى شبكة كرستالى<br />
گرديده ودرجة ذوبان وغليان آنها ---- مى نمايد .<br />
الف – تنزيل ب – افزايش ج – تغيير نمى نمايد د - فوق العاده تنزيل<br />
-10 اگر روابط كوولانسى در ماليكول هاى فاز گاز مساوى به تعداد روابط به حالت جامد<br />
آنها بوده باشد وعين ثبات را به آنها داشته باشد ، عمل تبخير آنها -------- و ساده صورت<br />
ميگيرد .<br />
الف - سريع ب – بطى ج - كمتر د – هيچكدام<br />
سؤال هاى تشريحى<br />
– 1 كدام شرايط براى تشكيل رابطة هايدروجنى لازم است ؟ درباره معلومات ارايه بداريد.<br />
– 2 كدام اشكال قوه هاى بين ماليكولى در مواد ذيل ملاحظه مى گردد ؟<br />
الف-<br />
) (<br />
2<br />
HF (l) - د ICl(g)<br />
HBr(g) ب - ) ( Br ج -<br />
132<br />
2 g<br />
- 3 درجة غليان آب ° 100<br />
O بوده ومركبات د يگرسلسله عناصرهم گروپ آكسيجن C<br />
(C 19) 0 بلند ومركبات ديگرعناصر<br />
پايين بوده ودرسلسله ديگر مركبات درجة غليان HF<br />
( F 2 ( پايين است ، علت آن را توضيح كنيد .<br />
گروپ فلورين ) )
– 4 مركبات ذيل را به اساس ازدياد درجة غليان تنظيم نموده وحل خود را توضيح نمايد .<br />
( CCH<br />
CH ) 3 3 CHج-<br />
3<br />
CH<br />
2<br />
− CH<br />
2<br />
− CH<br />
2<br />
− CH<br />
3<br />
C4 H9 ب - −<br />
الف - OH −<br />
د - N<br />
2<br />
– 5 قوة جذب بين ذرات مواد بالاى درجة ذوبان وغليان آنها چه تأثير دارد ؟ معلومات<br />
دهيد<br />
– 6 در انحلاليت مواد كدام قوه ها تأثير دارد ؟ معلومات ارايه بداريد .<br />
– 7 كدام فكتور ها در انحلاليت آيون ها مؤثر است ؟ ثابت داى الكتريك چيست؟ در مورد<br />
معلومات دهيد .<br />
– 8 در مورد فرق بين روابط كيمياوى وقوة بين ماليكولى معلومات ارايه بداريد.<br />
133
فصل ششم<br />
حالات ماده<br />
به اطراف خويش مواد مختلف را به حالت هاى مختلف مشاهده مى نماييد ، آيا<br />
ميدانيد كه ماده در طبيعت به چند حالت يافت مى شود ؟ حالت هاى ماده مربوط به<br />
كدام شرايط است ؟ ماده در حالت هاى مختلف داراى كدام خصوصيات است ؟<br />
حالت گاز ، مايع و جامد ماده را چطور ميتوان به يك ديگر تبديل كرد ؟ كدام شرايط<br />
در تغييرات حالت هاى ماده به يك ديگر رول اساسى را دارا اند ؟<br />
با مطالعة اين فصل ميتوان راجع به حالت هاى ماده معلومات حاصل وبه سؤالات فوق<br />
جواب ارايه كرد وهم امثال اين نوع سؤالات را حل كرد .<br />
134
– 6 1 - جامدات ، مايعات و گازات<br />
هر ماده ميتواند نظر به شرايط محيطى سه حالت » جامد، مايع وگاز « را داشته باشد . گرچه در<br />
حالت عادى مواد به حالت گاز كمتر يافت ميگردد ؛ اما گازات از اهميت خاصى برخوردار<br />
اند ؛ به طور مثال: موجودات حيه از جمله انسان ها در داخل محلول گازى زنده گى مينمايند<br />
. اتموسفير زمين مخلوطى از گاز ها است كه قسمت زياد آن از نايتروجن و آكسيجن تشكيل<br />
گرديده است .<br />
گازات موادى اند كه ذرات تشكيل دهندة آنها بالاى يك ديگر تأثير كمتر داشته وقوة جذب<br />
ذرات آن ها باهم كمتر است وحركت نامنظم را دارا اند . به حرارت بلند وفشار كم حركت<br />
ذرات گازات سريع است . خواص جامدات از خواص گازات فرق داشته ، گازات داراى<br />
كثافت كمتر بوده ، در حاليكه جامدات كثافت بزرگ را دارا اند . گازات در نتيجة فشار متراكم<br />
شده؛ اما جامدات كمتر خاصيت تراكم شدن را دارا اند ؛ زيرا قوة جذب بين ذارات آنها به<br />
مراتب بيشتر از قوة جذب بين ذرات گازات مى باشد . جامدات سخت وشكننده بوده در حاليكه<br />
گازات اين خواص را دارا نيستند .<br />
مايعات خاصيت خاصى را نسبت به جامدات وگازات دارا بوده ؛ به طور مثال : قوة جذب بين<br />
ذرات مواد به حالت مايع بيشتر بوده ؛ اما نسبت به جامدات ضعيف ميباشد . اشكال ذيل ذرات<br />
مواد را در سه حالت آنها نشان ميدهند :<br />
شكل (6 - 1 ( حالت جامد، مايع وگاز<br />
موادى داراى حالت جامد ومايع تقريباً داراى عين كثافت مى باشند كه مثال آنرا مى توان كثافت<br />
آب جامد ، مايع وگاز (بخارات آب ( ارايه كرد . جدول ذيل را ملاحظه نماييد:<br />
135<br />
.
مشخصات<br />
كثافت<br />
حالت<br />
درجة حرارت<br />
3<br />
جدول (6 - 1 ( سه حالت آب به حرارت هاى مختلف .<br />
مايع آب<br />
3<br />
0.997g<br />
/ cm<br />
جامد آب<br />
3<br />
0.9168g<br />
/ cm<br />
گاز (بخارات ( آب<br />
3.26g<br />
/ cm<br />
0<br />
400 C<br />
0<br />
0 C<br />
0<br />
25 C<br />
: 1- 1- 6 بعضى مشاهدات اولية جامدات :<br />
تعريف سادة جامدات براى مواد اين است كه يك ماده جامد حجم و شكل معين را<br />
دارا است ، يا به عبارة ديگر شكل و حجم مواد جامد تابع شكل و حجم ظرف نيست . تعريف<br />
جامع مواد جامد اين است كه اجزاى تشكيل دهنده مواد جامد بانظم خاص و متواتر در كنار<br />
هم ديگر قرار دارند . آيا تعريفات فوق جامدات با همديگر مطابقت دارند؟ جواب اين خواهد<br />
بود كه در بعضى جوانب باهم يكسان نيستند .<br />
– 6 1 – 2 : بلورها(Crystal)<br />
يكى از خصوصيات برازندة جامدات شكل كرستالى آنها بوده كه ساختمان بلورى را دارند.<br />
در مباحث مختلف راجع به نظام اتوم ها يك ساختمان سه بعدى از اتوم ها در يك جامد<br />
صحبت به عمل آمده است ، اين ساختمان سه بعدى را يك شبكه بلورى مى نامند . انواع و<br />
اشكال شبكه هاى بلورى قرار ذيل است :<br />
– 1 - 6 2 – 1 : شبكه فضايى<br />
ساختمان منظم هندسى نقاط را در فضا به نام شبكه فضايى ياد مى نمايند . در شكل (6 - 2)<br />
يك نوع شبكه فضائى به ملاحظه مى رسد كه توسط خطوط با يك ديگر متوصل گرديده اند،<br />
اگر تصور گردد كه توصل اتوم ها ى آهن در چنين شبكه ها قرار دارد ، طوريكه مركز هر<br />
اتوم آهن بالاى يك نقط در چنين شبكه واقع باشد ، دراين صورت قسمتى از شبكه بلور آهن<br />
ديده ميشود كه آن را در سمت راست همين شكل ملاحظه مى توان كرد.<br />
136
شبكة بلورى شبكة فضايى<br />
شكل (6 - 2) شبكه فضايى بلورى .<br />
يك شبكه بلورى ممكن به شكل يك شبكه فضائى تصور گردد كه در آن نقاط مختلف<br />
را اتوم ها آيون ها و يا ماليكول ها و يا كروپى از آنها اشغال كرده باشد . ساختمان ذرات دريك<br />
شبكة بلورى بطور متوالى در سه بعد تكرار مى شود تا سرحد هاى فزيكى هر بلور واحد حاصل<br />
گردد.<br />
غرض توصيف يك شبكه بلورى لازم است تا سلول و ياحجره واحد را تعريف نماييم ، يك<br />
حجره واحد قسمتى از شبكه بلورى بوده كه با حركت دادن آن مطابق به قواعد معين مى توان<br />
شبكة كامل بلورى را حاصل كرد .<br />
حجرة واحدى كه معمولاً براى شبكه فضايى انتخاب ميگردد ، داراى شكل مشخص است . اين<br />
حجرة واحد داراى شش وجه بوده كه هر وجه آن يك متوازى الاضلا علاع است . شكل<br />
) 6 3) - يك شبكه مكعبى ساده و يك حجرة واحد را نشان ميدهد و دراين حجرة واحد<br />
مكعبى در هر كنج آن تنها يك نقطه موجود است كه به نام حجره واحد مكعبى ساده يا د مى<br />
شود ، ضمناً اين حجرة واحد مكعبى يك حجرة واحد اساسى است .<br />
شكل (6 – 3 ( يك شبكه فضايى مكعبى ساده و واحد حجروى آن .<br />
137
دو نوع ديگر شبكه هاى فضايى مكعبى نيز موجود است كه حجرات واحدى آنها معمولاً<br />
داراى مركز ويا غير متناظر مى باشد ) مانند شكل (6 - 4 ( ( . حجرة واحد مكعب دارندة<br />
مركز علاوه بر هشت نقطة كه در كنج هاى مكعب قرار دارند ، داراى يك نقطة ديگر در<br />
مركز مكعب نيز مى باشد و هم در هر وجه آن نيز يك نقطه موجود است . براى هر يك ازاين<br />
واحد هاى حجروى دو مودل ارايه گرديده است ، يكى مودل توپ و ميله و ديگر آن كره<br />
هاى بزرگ است.<br />
شكل (6 – 4 ( سه واحد حجروى مكعبى توپ ، ميله و كره هاى بزرگ<br />
شكل (6 – 5) شبكة فضايى مكعبى ساده و واحد حجروى آن<br />
138
در شكل (6 - 5) يك حجره واحد مكعبى با وجوه مركز دار ) غير اصلى ( ملاحظه<br />
ميگردد و هم يك حجره واحد به ملاحظه مى رسد كه نوع اصلى ميباشد .<br />
فعاليت<br />
با استفاده از چند گلولة پلاستيكى وسرش مناسب هريك از حجرة هاى مكعبى ، ساده<br />
،مركز وجوه پررا آماده ساخته وآن را نمايش دهيد .<br />
مشق و تمرين<br />
واحد مكعبى پر از چندين اتوم خواهد بود ،اين سلول را توضيح نماييد .<br />
سلول هر<br />
اتصال متراكم ذرات در كرستال ها<br />
در اكثرى از شبكه هاى بلورى ترتيب اتوم ها به شكل اتصال متراكم است يا به عبارت ديگر<br />
سطح اتصالى اتوم ها در شبكه بلورى اعظمى مى باشد ؛ به طور مثال: حجم حجرة واحد كه<br />
توسط اتوم ها اشغال گرديده است ، مشخص ميگردد .<br />
–6 ( تبلور حاصل مى نمايد ، سوية اتصال ذرات اتومها را<br />
مثال : ارگون در ساختمان مشابه شكل (6 در ارگون جامد محاسبه نمايد؟<br />
شكل (6 - 6 ( ارگون با يك ساختمان مكعبى با وجه مركز دار.<br />
ا لف - مودل كره هاى بزرگ ، ب – اين مودل قسمى از اتوم ها را در حجرة واحد مكعبى<br />
نشان ميدهد.<br />
واحد اساسى اشغال مى نمايند،<br />
در يك حجرة حجمى را كه اتوم ها ى كروى جامد<br />
لحل: اولاً<br />
139
محاسبه مى نماييم . براى اين منظور لازم است تا دريافت نماييم كه چند اتوم ارگون به<br />
هر حجرة واحد قرار دارد. هر حجره هشت اتوم را در رأس ها، شش اتوم را در مركز هاى<br />
سطح خود دارد ؛ اما هر يك از رأس ها ى يك حجرة واحد ، رأس هاى براى هفت حجرة<br />
1<br />
واحد ديگر نيز ميباشد ؛ بنابراين تنها حصة رأس هر اتوم به يك حجرة واحد تعلق ميگيرد ؛<br />
8<br />
همچنان هر يك از شش اتوم موجود در مركز سطح بين دو حجرة واحد مجاور مشترك بوده<br />
، صرف نصف هريكى از اتوم هاى مشترك به هر حجره تعلق ميگيرد.<br />
چون هشت اتوم در رأس ها و شش اتوم در مراكز سطح حجرة واحد موجود است ،<br />
تعداد مجموعى اتوم ها ارگون كه به هر حجره واحد تعلق دارد، عبارت است از اتوم هاى رأس<br />
هابوده كه قرار ذيل محاسبه ميگردد :<br />
اتوم ها ى رأس:<br />
اتوم ها ى مركزسطح :<br />
1 3 =<br />
4<br />
8 ⋅ 1/ 8 = 1<br />
6 ⋅ 1/ 2 = 3<br />
تعداد مجموعى اتوم ها درفى واحد حجره واحد: +<br />
3<br />
حجم كره<br />
4<br />
3<br />
4 V = r 3<br />
در ارگون جامد ويا مركباتى كه داراى ساختمان مكعبى با وجه مركز دار اند ، به هر حجرة<br />
واحد چهاراتوم تعلق دارد .<br />
3<br />
حجم چهاراتوم كروى<br />
حال حجم حجرة واحد را بر حسب r دريافت مى نماييم ، قرار شكل (6 - 6)<br />
ميتوان دريافت كرد كه قطر يك وجه حجرة واحد مساوى به 4 بوده ؛ بنابراين با استفاده<br />
از فورمولهاى رياضيكى ميتوان طول يك يال ) e – فصل مشترك دو مستوى يا دو وجه در<br />
منشور متوازى السطوح و هرم را بال مى نامند) را به دست آورد.<br />
4<br />
V =<br />
3<br />
r<br />
( 4 r ) + e<br />
3<br />
3<br />
r = 4⋅<br />
r =<br />
2 2 2<br />
پس = e<br />
16<br />
r<br />
3<br />
2 2<br />
2e = 16r<br />
2 2<br />
e = 8r و e = 2r 2<br />
3 است ؛ پس حاصل ميشودكه:<br />
چون حجم حجرة واحد ) Vsell Vsell = e (<br />
3<br />
V = [2r<br />
2] = 16r<br />
3<br />
2<br />
نسبت حجمى حجره واحد را كه اتوم ها ى ارگون اشغال كرده عبارت است از:<br />
140
V<br />
Vsell<br />
3<br />
16 / 3r<br />
<br />
= = = 0.74<br />
3<br />
16r<br />
2 3 2<br />
% فيصدى اتصالات<br />
عناصرى كه در ساختمان هاى با اتصال متراكم متبلور مى كردند ، عبارت از تمام گازات<br />
نجيبه و اضافه تر از 40 عنصر فلزى است . بعضى از اجسام ماليكولى مانند CHو ، H غيره<br />
4 2<br />
نيز داراى ساختمان بلورى با اتصال متراكم اعظمى ذرات مى باشند.<br />
سوديم كلورايد<br />
ساختمان بلورى NaCl به صورت مكعب با سطوح مركز دار بوده كه آيون هاى Clكنج ها و<br />
+<br />
وسط آنها را اشغال مى نمايد ؛ اما طوريكه در شكل ملاحظه مى گردد ، آيون هاى Na وسط<br />
مكعب و وسط وجوه را نيز اشغال كرده اند.<br />
در صورتيكه در مقابل هر Na موجود باشد ، درين صورت وضعيت روشن<br />
خواهد بود. بادر نظر داشت اينكه در يك شبكه سه بعدى آيون هاى كلورايد Clكه در<br />
كنج هاى سيستم قرار دارند ، به هشت مكعب تعلق دارند ، درين صورت از 8 آيون كلورايد<br />
موجود در كنج ها فقط يكى (1 ( 8 به هر حجره واحد تعلق ميگيرد و ضمنا ً تمام سطوح<br />
در مركز خود داراى يك آيون كلورايد مى باشند . چون هر يك از سطوح به دو مكعب تعلق<br />
6.1/ 2<br />
−<br />
−<br />
3)<br />
= 0 .74 ⋅100<br />
= 74<br />
−<br />
+<br />
يك Cl<br />
1<br />
⋅ = 8<br />
دارد ، بنابراين از مجموعة شش آيون كلورايد موجود در وسط سطح ،سه آن = (<br />
به هر سلول واحد اساسى مربوط مى باشد . پس در مجموع در شش عدد حجره واحد ، چهار<br />
واحد كلورايد Cl موجود مى باشد؛به همين ترتيب در فى عدد حجره واحد چهار آيون Na<br />
نيز موجود است ، يعنى يك آيون كلورايد بايك آيون سوديم در حجره واحد مطابقت دارد ،پس<br />
فورمول سوديم كلورايد NaCl است .<br />
+<br />
−<br />
شكل (6 – 7 ( حجره واحد NaCl مودل توپ و ميله .<br />
141
هر قدر كه سرعت رشد و تشكيل بلورها بطى باشد ، به همان انداز كرستال هاى باكيفيت و خوب<br />
تشكيل ميگردد. شكل (6 – 8) كرستال كامل طبيعى مركب زمچ ⋅ (<br />
ميدهد :<br />
را نشان<br />
KCr SO4)<br />
2<br />
12H<br />
2O<br />
شكل (6 - 8) بلورهاى كامل و از شكل طبيعى كامل خارج شدة ⋅ (<br />
KCr SO4)<br />
2<br />
12H<br />
2O<br />
– 6 1 – 3 : انواع جامدات<br />
خواص جامدات تا حدى به اشكال هند سى شبكه هاى بلورى آنها، خاصيت واحدهاى<br />
قرارداده شدة آنها يعنى اتوم ها، آيون ها و ماليكول ها در نقاط شبكه و قوه بين آنها مربوطه<br />
مى باشد ، به اين اساس مى توان جامدات را به چهار نوع ملاحظه كرد كه عبارت از<br />
آيونى ، ماليكولى ، كولانسى و فلزى مى باشند.<br />
- 1 جامدات آيونى : در شبكة جامدا ت آيونى ، آيون هاى مثبت و منفى موجود است<br />
، چون قوه هاى الكتروستاتيكى ) روابط آيونى ( بين آنها قوى بوده و بى ترتيب ساختن اين<br />
نوع شبكه ها امكان ناپذير است ؛ ازاين سبب جامدات متشكل از آيون هاى سخت اند ؛ اما<br />
اين نوع جامدات شكننده بوده ؛ به طور مثال: يك بلور NaCl در مقابل ميده شدن مقاومت<br />
شديد نموده ؛ اما در صورتى كه بشكنند ، به پودر مبدل مى گردد .<br />
شكل (6 – 9 ( شكننده گى جامدات آيونى .<br />
142
جامدا ت آيونى داراى نقط ذوبان بلند بوده و توام به شكستن شبكه بلورى مى باشند . چون<br />
روابط آيونى فوق العاده مستحكم بوده ؛ بنابرآن ذوب آنها به حرارت بلند صورت ميگيرد<br />
؛ به طور مثال : به حرارت ذوب مى گردد. هدايت برقى جامدات آيونى ضعيف بوده؛زيرا<br />
آيون ها ى آنها آزادانه حركت كرده نتوانسته؛ اما درحالت مذابه داراى هدايت برقى بلند مى<br />
باشند .<br />
.<br />
فكر كنيد :<br />
شعاع آيونى ،آيونهاى بترتيب 116pm و 167pm است، حجم آن را به متر مكعب<br />
وسانتى متر مكعب وكثافت مولى آن را در يافت نماييد .<br />
- 2 جامدات ماليكولى : درجامدات ماليكولى واحدهاى كه نقاط يك شبكه را تشكيل<br />
ميدهد ، ماليكول ها است و در هر ماليكول اتوم ها به اساس قوة كوولانسى تركيب شده اند<br />
،رابطه اشتراكى بين آنها موجود مى باشد ، بين ماليكول ها در اجسام جامد ماليكولى قوة ضعيف<br />
واندر- والس موجود است . قوه واندر- والس انواع مختلف را دارا است كه مهمترين آنها قوة<br />
داى يول – داى پولى ) –Dipoly ( Dipol و قوة لندون (London) است .<br />
قوة داى پول – داى پولى عمل متقابل الكتريكى بين ماليكولى هاى پولار Polar است ،<br />
شكل ذيل به طور شيماتيك يك جوره ماليكول هاى دوقطبى مجاور يك ديگر را در يك<br />
شبكه نشان ميدهد. قوه داى پول – داى پولى نسبت به قوه آيونى كوولانسى ضعيف است<br />
شكل ) 6 - 10) قوه هاى داى پول – داى پولى<br />
143
– 3 جامدات كوولا نسى<br />
جامدات كوولانسى را بعضاً به نام جامدات اتومى نيز ياد مى نمايند . درين نوع جامدات<br />
واحدى هاى تشكيل دهنده در نقاط شبكه توسط رابطة كوولنت با يك ديگر وصل گرديده<br />
اند . اتوم ها شبكة سه بعدى را ايجاد ميكنند كه حدود فزيكى بلور گسترده وتوسعه شده مى<br />
باشند . مثال ساده جامد كوولانسى سليكان كار بايد SiC است . در شبكه اين ماده هر اتوم Si<br />
در ترتيب چهار وجهى با چهار اتوم كاربن را بطه داشته وهر اتوم كاربن با چهار اتوم Si رابط<br />
برقرار نموده ودر نتيجه مادة سخت جامد بلورى را تشكيل داده است ، در جة ذوبان اين<br />
نوع جامدات بلند بوده ؛ زيرا اتوم ها با روابط قوى در شبكه با هم قرار داشته و چون دراين<br />
نوع جامدات آيون ها والكترون هاى متحرك موجود نيست ؛ از اين سبب هادى برقى نمى<br />
باشند . الماس نيز از جملة نوع جامدات كوولانسى بوده كه هر اتوم كاربن با چهار اتوم ديگر<br />
آن رابطه دارد.<br />
- 4 جامدات فلزى<br />
شكل (6 – 11 ( ساختمان جامد گرافيت و الماس .<br />
در يك جامد فلزى، واحدهاى كه نقاط شبكه را اشغال مى نمايند ، آيون هاى مثبت بوده كه<br />
+<br />
مثال آن را مى توان جامد سوديم ارائه كرد. آيون هاى Na نقاط يك شبكه مكعبى مركز دار<br />
را اشغال كرده اند.<br />
144
سوديم Na) ( يك الكترون خود را غرض تشكيل ابر الكترونى مجموعى شبكه از دست داده و<br />
الكترون هاى از دست داده شد در اختيار يك و يا دو اتوم نبوده بلكه در تمام شبكه در حال شنا<br />
و حركت مى نمايند و غير مستقر اند . اين نوع الكترون ها را به نام الكترون هاى آزاد ياد ميكنند.<br />
بين آيون ها و ابر الكترونى يك قوة جاذبه خوبى موجود است كه اين قوة جاذبة ساختمانى<br />
شبكه را ثابت و پايدارى مى سازد و هم زمان اجازه ميدهد كه بدون فرو پاشى شبكه تغيير شكل<br />
نمايد ، از اين سبب سوديم و بعضى فلزات ديگر نرم مى باشد و به ساده گى تغيير شكل مينمايد<br />
. بعضى فلزات بسيار سخت بوده كه مثال آن را مى توان ولفرام (w) و كروميم(Cr) ارايه كرد<br />
، در اين نوع فلزات رابطه قطبى بوده ، ازين سبب تمايل دارند تا انعطاف ساختمان را كمتر و از<br />
تغيير شكل آن جلوگيرى نمايند. درجة ذوبان فلزات بنابر دلايل فوق در انتروال وسيع قرار دارد؛<br />
به طور مثال : درجة غليان سوديم 89اما C از ولفرام 3415است.<br />
الكترون هاى آزاد فلزات سبب هدايت گرما و برقى آنها شده ، الكترونها ميتواند از يك قسمت<br />
فلز به قسمت ديگر آن حركت نمايند كه بدين اساس هدايت الكتريكى و گرما را سبب<br />
ميگردند. الكترون هاى متحرك و آزاد در فلزات سبب جلاى آنها نيز شده ، الكترون نورى را<br />
كه به سطح فلز بر خورد مى نمايند ، جذب نموده و دوباره به اطراف منتشر مى سازد، اين عمل<br />
طورى اتفاق مى افتد كه يك سطح فلزى نور را در تمام جهات منتشر مى سازد:<br />
0 C<br />
0<br />
شكل (6 – 12 ( شبكة فلزى در فلز جامد .<br />
145
5- جامدات امورف :<br />
به حرارت هاى پايين مايعات فوق العاده سرد شده ، اين حالت مايع را به نام مايع سرد شده<br />
ياد ميكنند ، هر قدر كه حرارت ماده كم شود ، به همان اندازه مايع حالت سيال خود را از<br />
دست داده وبه حالت جامد نزديك شده تا اينكه حالت جامد را اختيار نموده ، درين صورت<br />
ماده حالت سخت را به خود حاصل ،حجم وشكل معين را دارا مى باشد ؛ اما ازنظر ساختمان<br />
داخلى، اجزاى متشكله آنها به شكل نا منظم قرار داشته ، اين نوع جامدات را به نام امورف<br />
) Amorph ( (بدون شكل ( ياد مى نمايد وجامدات داراى ساختمان منظم را به نام<br />
جامدات بلورى (Crystal)ياد مى نمايند.<br />
الف ب<br />
شكل (6 –13 ( الف - كرستال، ب - امورف.<br />
درين جا سؤال پيدا مى شود كه جامدات امورف را مى توان جامد گفت؟ لاكن بايد گفت<br />
كه هرشى داراى حجم وشكل معين را مى توان جامد گفت؛ اما جامدات امورف از لحاظ<br />
ساختمان داخلى به مايعات شباهت دارند. شيشه نيز از جمله جامدات امورف است .<br />
146<br />
–6 1 – 1 : خواص جامدات<br />
جامدات داراى حجم و شكل معين بوده؛ اما اگر حرارت آنها بلند برده شود ،كمتر منبسط<br />
مى گردند . ضريب انبساط حرارتى (تغيرنسبتى حجم برافزايش حرارت به اندازه يك درجه)<br />
جامدات نسبت به گازات بسيار كوچك است ، تأثير فشار بالاى جامدات بسيار كم است .
جامدات تقريباً غير قابل انقباض اند ؛ به طورمثال : اگر خواسته باشيم كه حجم يك مقدار<br />
نمونه نقره را به نصف برسانيم ، بايد بالاى آن فشار وارد گردد. كمى ارتباط حجم<br />
جامدات با فشار وحرارت مربوط به ساختمان آنها مى باشد . فاصله بين اتوم ها و ماليكول ها در<br />
جامدات بسيار كم بوده؛ اما در گازات اين فاصله زياد است. ، برعلاوه ساختمان، تقريباًغير قابل<br />
تغير، يك مادةجامد نشان ميدهد كه در ساختمان جامدات ماليكول ها و اتومها با هم ديگر رابطة<br />
مستحكم بر قرار نموده و حركت ما ليكول ها در جامدات بطى و حتى به ملاحظه نمى رسد .<br />
مايعات به سرعت زياد جارى شده و چون در مايعات ماليكول ها به آسانى يكى بالاى سطح<br />
ديگر لغزيده و روى همين علت است كه مايعات شكل ظروفى را به خود اختيارمى نمايند كه<br />
در آن قرار داشته باشند ، از طرف ديگر قوةجذب بين ماليكولى در جامدات نسبت به گازات<br />
بيشتر و قوى تر بوده ، اين عامل سبب ميشود تا مقاومت داخلى در مقابل جارى شدن يك مايع<br />
نسبت به گازات بيشتر باشد.<br />
5⋅<br />
5<br />
10 atm<br />
147<br />
2– 6 : مايعات<br />
مايعات را ميتوان به دو طريقه بدست آورده:<br />
- 1 طريقه ذوب جامدات<br />
- 2 طريقه مايع ساختن گازات<br />
در طريقة اول مادة جامد انرژى را جذب نموده و اين انرژى به ازدياد انرژى حركى ذرات آن<br />
به مصرف مى رسد. در طريقة دوم قوة جاذبه بين ماليكول هاى مواد در فاز گازى زياد شده<br />
و سيستم به محيط ماحول انرژى داده و به مايع تبديل مى گردد ؛ چون ذرات تشكيل دهندة<br />
مايعات با هم خيلى نزديك است ؛ از اين سبب مايعات مشابه به جامدات بوده مى تواند و از<br />
طرف ديگر چون ماليكول ها و ذرات مايعات آزادانه حركت كرده مى تواند؛ بنابراين مشابه به<br />
گازات نيز بوده مى تواند .<br />
: 1 - 2- 6 خواص عمومى مايعات<br />
مايعات به سرعت زياد جارى شده و چون در مايعات ماليكول ها به آسانى يكى بالاى<br />
سطح ديگر لغزيده و روى همين علت است كه مايعات شكل ظروفى را به خود اختيارمى نمايند<br />
كه در آن قرار داشته باشند ، از طرف ديگر قوة جذب بين ماليكولى در مايعات نسبت به گازات<br />
بيشتر و قوى تر بوده ، اين عامل سبب ميشود تا مقاومت داخلى در مقابل جارى شدن يك مايع<br />
نسبت به گازات بيشتر باشد.
– 2- 6 1 : 1- مقايسه انتشار مايعات با گازات<br />
چون حجم گازات را اكثراً فضاى خالى تشكيل داده و تصادم ماليكول ها در آنها كم است؛<br />
اما اين مطلب در مايعات كمتر موجود بوده ؛ بنابراين گفته ميتوانيم كه انتشار مايعات نسبت به<br />
گازات سريع بوده و برخورد ماليكلول ها در مايعات زياد تر است؛ ازين سبب حركت آنها به<br />
سمت معين صورت نمى گيرد ؛ به طور مثال : اگر يك قطره رنگ مايع را در آب علاوه نماييم<br />
، ديده خواهد شد كه رنگ درآب به آهستگى منتشر ميگردد و تمام حجم ظرف پراز آب را<br />
احتوا ميكند ، قابليت تراكم پذ يرى مايعات نسبت به گازات كمتر است ، مايعات داراى حجم<br />
خاص مربوط به خود بوده، كرچه شكل مايع تابع شكل طرف است ؛ اما يك مايع برخلاف<br />
گازات تمامى حجم ظرف را اشغال نمى كند. قوة جاذبه ماليكول ها باعث تراكم نسبى آنها<br />
نسبت به گازات ميگردد.<br />
مايعات داراى كشش سطحى بوده ، كشش سطحى عبارت از ميل يك مايع جهت كاهش سطح<br />
خود ميباشد كه آن را تبارز ميدهد و ناشى از عدم توازن قوه ها در سطح مايع است ، طوريكه<br />
ماليكول هاى داخلى باعث كشش ماليكول هاى خارجى به داخل ميگردد ، درين صورت بالاى<br />
ماليكول هاى سطحى قوه موثرى جهت خنثى نمودن قوه داخلى موجود نمى باشد.<br />
: -2 -1 -2 6 تبخير و فشار بخار مايعات<br />
يكى از خواص هاى مهم مايعات عبار ت از تبخير آنها است، سرعت ماليكول هاى مايع مانند<br />
سرعت ماليكول هاى جامد و گازات مختلف بوده و باالمقابل انرژى حركى ماليكول هاى مايع<br />
شكل (6 – 14 ( توزيع انرژى ماليكولى در يك مايع .<br />
148
نيز مختلف بوده و در هر لحظه بعضى از ماليكول ها سريع حركت نموده و در آن محيط بعضى<br />
از ماليكول ها حركت بطى را دارا اند. گراف فوق مطلب را به وضاحت توضيح مى نمايد.<br />
گراف انرژيكى ماليكول ها در يك مايع و توزيع آن قرارشكل فوق توضيح مينمايند كه در<br />
حرارت بلند اكثر ماليكول ها با انرژى حركى بشتر در محيط موجود مى باشند . آن عده از<br />
ماليكول هاى كه در سطح يك مايع قرار دارند ، در صورتيكه خود را از قوة جاذبة ماليكول<br />
هاى ديگر نجات دهند، به بخار تبديل مى شوند كه اين عمليه را تبخير مى نامند ، عمليه تبخير<br />
در هر لحظه امكان پذير است . ازدياد حرارت باعث از دياد انرژى حركى ماليكول هاى مايع شده ،<br />
عمليه تبخير سريع ميگردد.<br />
149<br />
: 3- 1- 2- 6 درجه غليان مايعات<br />
اگر مايع دريك ظرف سر باز حرارت داده شود گرماى آن زياد شده ،غليان مينمايد .<br />
در موقع جوش يك مايع به فشار ثابت نقطة جوش آن ثابت مى ماند. در حقيقت به فشار ثابت<br />
حرارتيكه مايع در آن غليان مى نمايد به نام نقطة جوش همان مايع ياد ميگردد . در صورت غليان<br />
يك مايع ، فشار بخار يك مايع مساوى به فشار خارجى وارده يا اتموسفير مى باشد .<br />
پروسة غليان مايعات در ظروف سرباز رونما شده اما در ظروف سربسته صورت نمى گيرد<br />
. در ظروف سرباز فشار وارده خارجى بالاى مايع ثابت بوده و با تغيير فشار خارجى درجة<br />
غليان نيز تغيير مى نمايد ، طوريكه با ازدياد فشار درجة غليان مايعات زياد شده اما باكاهش فشار<br />
0<br />
حرارت غليان مايع كمى ميشود ؛ به طور مثال: درجة غليان آب در يك اتموسفير فشار 100 C<br />
بوده ؛ اما در مناطق مرتفع كه فشار 650mmHg باشد ، آب در 95غليان 0 C مى نمايد .<br />
فعاليت<br />
الف – حرارت غليان آب در بلندى كوه زياد است ويادر قسمت پايين آن ، چرا ؟<br />
ب - پختن كچالو در آب در بلندى كوه زمان بيشتر را در برميگيرد ويا درقسمت پايين آن ؟<br />
ج – آيا آبى كه در بالاى كوه مى جوشد ، دست را بيشتر مى سوزاند وياآبى كه در پايين<br />
كوه مى جوشد، دست را بيشتر مى سوزاند ؟<br />
پروسة غليان در ظروف سربسته عملا"به وقوع نمى پيوندد ؛ زيرا در ظرف سربسته<br />
بخارات جمع شده وسطح مايع را بخار احاطه نموده و فشار سطح مايع را افزايش بخشيده و<br />
مانع غليان مايع ميگردد ، درين صورت هر قدر كه حرارت بالاى آن زياد گردد ، به همان
اندازه فشار مجموعى درسطح مايع در ظرف سربسته زياد شده و درين صورت عملا"<br />
پديدة غليان به وقوع نمى پيوندد و تمام مايع طرف سربسته به بخار تبديل ميشود .<br />
فكر كنيد :<br />
الف - آيا عملية جوشاندن در ديگ بخار سربسته بالاى شعلة آتش قرار گرفته ، صورت<br />
ميگيرد؟<br />
ب – چرا در بالاى ديگ هاى بخار سوراخ هارا به وجود مى آورند تادر موقع مناسب<br />
باز وبخار خارج گردد ؟<br />
ج - حرارت آب در ديگ بخار بيشتر است ويا اينكه در ديگ هاى سر باز آب در حالت<br />
جوش بيشتر مى باشد ؟<br />
خلاصه اينكه حالت جامد و مايع ماده تقريباً مشابه بوده و از حالت گاز ماده فرق دارد .<br />
2– 6 : 4-1 - حرارت وتغييرات ماده<br />
اگر يك ماده جامد حرارت داده شود ،كدام پديده ملاحظه خواهد شد ؟ به صورت عموم<br />
مادة جامد ذوب شده به مايع تبديل ميگردد ،اگر مايع حاصله هنوز حرارت داده شود به يك<br />
درجة معين حرارت غليان مينمايد و فاز گاز را تشكيل ميدهد . منحنى گرما و زمان تغييرات<br />
سه حالت (جامد ، مايع و گاز) آب را قرار ذيل ملاحظه مى نماييم :<br />
شكل (6 – 15 ( گراف منحنى وابستگى گرما و زمان تغييرات سه حالت آب .<br />
150
انرژى كه به داخل يخ ميگردد ، اهتزازات حركى ماليكول هاى آب را ا زياد ساخته ، در نتيجه<br />
ماليكول ها از هم جداشده وشبكه هاى كرستالى از هم مجزا ميگردد كه دراين صورت مادة<br />
جامد به مايع تبديل مى شود وانرژى ماليكول ها به اندازه يى زياد ميگردد كه اين ماليكول ها<br />
موقعيت خود را در شبكه از دست داده ومادة جامد به مايع تبديل ميگردد .<br />
حرارت جامدات در ذوب شدن تا هنگامى ثابت باقى مى ماند كه كاملاً مادة جامد به مايع<br />
تبديل نگرديده باشد . بعد از ذوب درجة حرارت الى درجة غليان بلند ميرود ) در صورت<br />
آب به 100بلند 0 C مى رود ( واين درجة حرارت الى تبخير شد ن كامل ثابت باقى ميماند .<br />
زمانيكه مايع كاملاً تبخير گردد ، درجة حراررت بلند ميرود .<br />
فعاليت<br />
تحقيق نماييد كه چرا مواد جامد در اثر ازدياد حرارت ذوب مى گردد ؟ چرا در اثر ازدياد<br />
حرارت مايعات به بخار وياگاز تبديل ميگردند ؟ اشكال ذيل را ملاحظه نموده، جواب ارايه<br />
بداريد :<br />
شكل (6 – 16 ( حالت هاى آب در حرارت هاى مختلف<br />
نقطة ذوبان وغليان يك ماده توسط فشاربخار حالت هاى جامد ومايع تعيين ميگردد . گراف<br />
ذيل فشار بخار جامد ومايع آب را نشان مى دهد:<br />
شكل ) 6 - 17) وابستگى فشار بخار آب با حرارت .<br />
151
: 7 - 1- 2- 6 انجماد مايعات<br />
زمانيكه از يك مايع گرما گرفته شود ؛ درين صورت انرژى حركى ماليكول ها كم شده<br />
، حرارت مايع پايين آمده ، بالآخره حالت ثابت را به خود اختيار نموده و هم زمان به آن بلور<br />
هاى جامد مواد حاصل مى شود . درجه انجماد يك مايع عبارت از همان مقدار درجه حرارت<br />
است كه فاز جامد و مايع يك ماده در حال تعادل با يك د يگر قرار دارند.<br />
جامد مايع<br />
واضح است كه اگر گرما از يك مايع گرفته شود ، سمت پروسه به طرف راست ادامه<br />
پيدا مى نمايد ، اين حالت را انجماد مى نامند . در صورتيكه به مواد جامد گرما داده شود<br />
، جريان پروسه قرار معادلة فوق به طرف چپ ادامه پيدا مى نمايد ، اين پروسه را ذوب مى<br />
نامند . سرعت انجماد معادل سرعت ذوب مى باشد ، طوريكه سيستم نه گرما جذب ونه آزاد<br />
مى نمايد . چون پروسة رفت وبازگشت درين سيستم در عين درجة حرارت اتفاق مى افتد ؛<br />
بنابراين نقطة ذوب وانجماد يك مادة خالص يكسان است .<br />
تبديل حالت جامد اجسام را مستقيماً به حالت گاز به نام عملية تصعيد(Sublimation)<br />
ياد مى نمايند . حالت جامد مواد مانند حالت مايع وگاز داراى فشار بخار بوده و چون قوة<br />
كشش بين ماليكولى درجامدات قوى بوده ؛ بنابراين فشار بخار جامدات كمتر مى باشد .<br />
در حالت تعادل فشار بخار جامد و گاز با هم مساوى بوده و درجة حرارت سيستم در حالت<br />
تعادل ثابت مى باشد . اگر حرارت مادة گازى كم گردد و بدون اينكه مايع شود ، جامد<br />
ميگردد ، اين پديده را تبريد (Depostion) مى نامند ، بعضى از مواد را ميتوان در شرايط<br />
عادى به طريقة تصعيد و تبريد خالص كرد كه مثال انرا مى توان و نفتالين<br />
كرد.<br />
به صورت عموم يك ماده نظر به شرايط<br />
ميتواند به سه حالت (جامد، مايع، گاز)<br />
ملاحظه شود كه تبديل اين سه حالت را به<br />
يك ديكر شيماى ذيل ارائه ميدارد.<br />
شكل (6 – 20 ( تبديل سه حالت ماده به يك ديگر<br />
) C ارايه<br />
(<br />
10H8<br />
152
153<br />
3 -6 :گازات<br />
: 1 - 3 - 6 صفات گازات<br />
طبيعت گازات به اندازة قابل ملاحظه با هم مشابه بوده و اين تشابه به ما امكان آنرا ميسر<br />
ميسازد تا گاز ايديال را تعريف نماييم و بعداً خواص گازات حقيقي را با خواص گازات ايديال<br />
مقايسه كرده ، درين صورت خواهيم يافت كه گازات حقيقي و گازات ايد يال طبيعت مشابه را<br />
در بعضي موارد خواهد داشت. (در صورتيكه فشار زياد نباشد و هم حرارت وارده بالاي آنها نيز<br />
پايين باشد) خواص گازات از جملة فكتور هاي مواد گازي است كه مي توان آنرا توسط قوانين<br />
ساده توضيح كرد ؛دراين جا اولاً لازم است تا فكتورهاي را مورد بحث قرار دهيم كه بالاي<br />
گازات تاثير دارند ، آنها عبارت از حجم ، فشار ، مقدار گاز و حرارت بوده و اين ها از جملة فكتورهاي<br />
اند كه در مباحث بعدي اين فصل كمك شاياني را در مورد قوانين آزمايشي خواهد نمود .<br />
حجم<br />
چون گازات به طور آني منبسط شده و ظرف مربوط خود را پر مي نمايند، پس حجم<br />
گازات عموماً معاد ل حجم ظرف آنها است؛ اما امروز توصيه گرديده است كه كميت هاي<br />
اندازه گيري حجم گازات بايد مطابق به سيستم بين المللي به شكل واحد تعيين گردد. چون در<br />
3<br />
سيستم بين المللي (SI) واحد فاصله متر (m) است. بناءً واحد حجم در (SI) متر مكعب ) m (<br />
3<br />
بوده و عمدتاً بحيث واحد حجم decm (ديسي متر مكعب) انتخاب مي گردد كه حجم يك<br />
ديسي متر مكعب را به نام ليتر (Liter) ياد ميكنند. براي اندازه گيري احجام مواد از اجزا و<br />
3<br />
اضعاف استفاده مي نمايند كه عمد تا"ً cm است و = است.<br />
فشار<br />
قوه وارده في واحد سطح عبارت از فشار است<br />
cc<br />
1cm<br />
3 =<br />
mL<br />
F<br />
P =<br />
S<br />
واحد فشار در سيستم cgs عبارت از MKS, Bary پاسكال و در FPS پوند (Lb) تقسيم بر<br />
است كه به نام پيسي Psi نيز ياد مي شود.<br />
بوده كه<br />
2<br />
2<br />
1atm=<br />
14.7lb/<br />
In In<br />
−2<br />
1atm = 14.7Lb⋅<br />
Inch = Psi = 760mmHg<br />
1atm<br />
= 760mmhg<br />
= 760torr<br />
2<br />
1atm<br />
= 14.1b<br />
/ inch = PSi = 101.3Kpa<br />
و ملي مترستون سيماب است.<br />
است . واحدات فشار در كيميا اتموسفير
مقدار مادة گازي<br />
m<br />
M<br />
به صورت عموم مقدارمواد به مول اندازه مي شود كه به (n) افاده مي گردد. مقدار مول<br />
هاي ماده را مي توان از تقسيم نمودن گرام ها ماده مطلوب بر كتله ماليكولي يا اتومي آن به<br />
دست آورد:<br />
n =<br />
حرارت گازات<br />
حرارت گازها به صورت عموم به كالوين اندازه مي گردد كه كالوين را به نام حرارت<br />
مطلقه نيز ياد مي نمايند:<br />
0<br />
TK = C<br />
+ 273<br />
3– 6 : 2- قانون بايل Law) Boyls<br />
در سال 1662 م رابرت بايل و آدام ماريوت دو فزيكدان فرانسوي مستقل از هرديگر<br />
رابطه بين حجم و فشار گازات را به حرارت ثابت مطالعه نموده اند ، در نتيجه دريافت نموده<br />
اند كه به حرارت ثابت constant) =T) حجم گازات به مقدار معين آن، معكوساً متناسب<br />
به فشار است.<br />
V ≈<br />
1 − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −1<br />
P<br />
علماي مذكور از دستگاهي استفاده نموده اند كه در آن يك نمونة گاز در قسمت تحتاني بسته<br />
شده مانو متر درجه دار قررا داشت. با علاوه نمودن سيماب به انجام باز مانو متر ميتوان فشار گاز<br />
را افزايش داد وبا ازدياد فشار حجم گاز را در مراحل مختلف اندازه گيري كرد:<br />
P atm<br />
P gas<br />
P Hg<br />
گاز<br />
Hg<br />
21) گ<br />
هايدروجن :<br />
شكل (21-6) مانومتر سرباز با گاز<br />
+<br />
H<br />
مورد تجزيه كه به<br />
هايدروجن<br />
گاز H نتايج يك عده از اندازه گيري هاي فشار- حجم 154
حرارت انجام گرديده است ، در جدول ذيل تحرير شده است:<br />
°<br />
جدول(6 – 1) تراكم گاز هايدروجن در حرارت 25 C<br />
حجم ضرب فشار<br />
حجم ml فشار mm Hg<br />
نمبر تجارب<br />
I<br />
II<br />
III<br />
mm Hg 760<br />
mm Hg 830<br />
mm Hg 890<br />
ml 25<br />
ml 21.1<br />
ml 19.7<br />
2<br />
1.75⋅10<br />
2<br />
1.75⋅10<br />
2<br />
1.75⋅10<br />
IV<br />
1060mm Hg<br />
ml 16.5<br />
2<br />
1.75⋅10<br />
V<br />
1240mm Hg<br />
ml 14.1<br />
2<br />
1.75⋅10<br />
VI<br />
1510mm Hg<br />
ml 11.6<br />
2<br />
1.75⋅10<br />
دراين نتايج دو نكته مهم نهفته است : اول اينكه با ازدياد فشار حجم گاز هايدروجن كم شده<br />
و دوم اينكه ازد ياد فشار و تنقيص حجم طوري است كه حاصل ضرب فشار و حجم ثابت باقي<br />
مي ماند و اين فكتور (PV) توجه بايل و ماريوت را به خود جلب نمود كه معادلة آن قرار ذيل<br />
PV<br />
= K − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 2<br />
است:<br />
در رابطه فوق P فشار V حجم گاز و K ثابت بوده و مقدار آن به حرارت و مقدار گاز مربوط<br />
است . به اين اساس معادلة I را مي توان به طورمكمل قرار ذيل نيز تحرير كرد:<br />
T= Constant ، n= Constant<br />
PV = K − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 3<br />
معادله1 و 2 را به نام قانون بايل و ماريوت ياد مي نمايند: اين معادله را مي توان قرار ذيل تحرير<br />
V<br />
= P<br />
K<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −4<br />
كرد:<br />
به صورت خلاصه گفته مي توانيم كه به حرارت ثابت حجم يك مقدار معين گاز معكوساً<br />
متناسب به فشار است.<br />
مثال: يك گاز آيديال در دستگاه انداره گيري بايل قرار دارد، طوريكه به فشار<br />
625Hg mm حجم آن247mL است . در صورتيكه فشار به 825Hg mm تغيير<br />
155
نموده باشد حجم گازرا درين تغيير فشار محاسبه نمايند(Constant ). =T<br />
حل : طبق قانون بايل =<br />
مي تواند.<br />
P شده<br />
1<br />
V1<br />
= P2<br />
است ، پس V<br />
2<br />
P2 V2<br />
K, P1<br />
V1<br />
= K<br />
V<br />
1<br />
V = 247mL<br />
1<br />
P = 625mmHg<br />
1<br />
P = 825mmHg<br />
2<br />
= ?<br />
V<br />
2<br />
V<br />
V<br />
V<br />
2<br />
1<br />
2<br />
247mL⋅<br />
265mmHg<br />
=<br />
= 187mL<br />
825mmHg<br />
156<br />
P2<br />
=<br />
P<br />
1<br />
V1P<br />
1<br />
=<br />
P<br />
2<br />
−2<br />
مشق و تمرين كنيد<br />
به فشار atm 1.23 حجم گاز آيديال 4.63 ليتر است در صورتيكه<br />
فشار atm تغيير نمايد ، حجم گاز را دريافت نماييد. constant) =T) .<br />
فعاليت<br />
4.14⋅10<br />
در معادلة ,K PV = K به نام ثابت بايل ياد ميگردد ، مقدار اين ثايت را براى گازات<br />
3<br />
atm⋅ دريافت نماييد .<br />
L, mmHg⋅<br />
L,<br />
در شرايط ستندرد به pa⋅m<br />
– 6 3 : -3 قانون چارلس (تاثير حرارت بالاي گازات)<br />
در سال 1787 م فزيكدان فرانسوي به نام ج . چارلس تغييرات حجم گازات را با تغييرات<br />
حرارت به فشار ثابت و مقدار ثابت دريافت كرد. عالم مذكور ملاحظه نمود كه در فشار<br />
ثابت (P=con) اگر حرارت وارده را بالاي گازات از 0 تغيير دهيم ، تغييرات<br />
حجم گازات مذكور معادل يك ديگر خواهد بود. در سال هاي 1806 تا 1808 گيلو سگ<br />
توانست فهرست گازات چارلس را كامل سازد و ضمناً نام برده نشان داد كه به فشار ثابت<br />
ازدياد يك درجه سانتي گراد حرارت ، از هر درجة سانتى گراد حجم گاز 1:237 از<br />
انبساط حاصل مينمايد . نتايج سه نمونه از مطالعات چارلس و كيلو سك در گراف شكل<br />
(6 21) - قرار ذيل ارايه گرديده است ، درين گراف براي سه نمونه با كتله هاي مختلف از<br />
هايدروجن رابط بين حرارت و حجم توضيح گرديده است، درين تجربه فشار ثابت بوده ، اگر<br />
اين خطوط گراف وابستگي حرارت و حجم ادامه داده شود ، محور افقي درجه حرارت را<br />
80 0 C الي 0 C
در يك نقطه مشخص كه دراين نقطه =V 0 است ، قطع خواهد كرد . از تجربه هاي ذكر شده<br />
نتيجه گيرى ميشود كه در صورت تنزيل حرارت به − ( حجم گازات مساوي به<br />
صفر است ، ظاهراً به حرارت گاز بايد از بين رود.<br />
از تجارب اجرا شدة لازمة بالاي گازات مختلف، نتيجه گيري گرديده است كه از رسم<br />
گرافيكي آنها خطوط مستقيمي حاصل ميگردد وآنها تماماً محور افقي حرارت را در يك نقطة<br />
) قطع مي نمايند. چون حجم كمتر از صفر موجود بوده نمي تواند، پس<br />
حرارت كمترين حرارت بوده از اين سبب آن را صفر مطلق قبول نموده اند (رقم دقيق آن<br />
) است. معادلة عمومي خطوط مستقيم(شكل(6 – 21) عبارت است از :<br />
0<br />
0 C)<br />
273<br />
0<br />
C<br />
−<br />
273<br />
0 C<br />
( − 273<br />
معين 0 C<br />
( −273.15<br />
V = a( t + 273) − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −1<br />
0 C<br />
و a ميل خط مستقيم است. چون<br />
در معاد لة يك V حجم گاز T درجه حرارت به 0 C<br />
ككرد.<br />
V/T = a (n. p)……………………………………….……. II<br />
شكل ) 21 - 6) رابطه بين فشار وحرار ت<br />
به فشار ثابت (P=constant) حجم گازات به مقدار معين ، مستقيمأ متناسب به حرارت<br />
است. قضية فوق مربوط به چارلس و به قانون كيلو سك ارتباط دارد.<br />
157
اگر به فشار ثابت حجم يك مقدار معين گاز V1باشد ؛ درين صورت حرارت وارده اولي<br />
تغيير نمايند ، حجم گاز V است ؛ بدين<br />
2<br />
بوده در صورتيكه حرارت به T<br />
2<br />
گاز مذكور T<br />
1<br />
اساس نوشته كرده مي توانيم كه :<br />
V = KT − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 3<br />
V2 = K − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 4<br />
T<br />
V1<br />
= K − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 5<br />
T1<br />
V2<br />
= K − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 6<br />
T<br />
2<br />
از مقايسة معادلة 5 و 6 نوشته كرده مي توانيم كه<br />
V<br />
1<br />
V =<br />
2<br />
T1<br />
T2<br />
V1 T1<br />
= − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 7<br />
T<br />
V<br />
2<br />
2<br />
مثال: يك گاز ايديال در 25 0 C<br />
به اندازه 1.28L حجم را اشغال ميكند. در صورتيكه<br />
حرارت به 50 تغيير نمايد ، حجم گاز مذكور چقدر خواهد بود؟ ) در فشار ثابت)<br />
0 C<br />
حل:<br />
V = 1.28Li<br />
0<br />
T = 25 C<br />
T<br />
V<br />
1<br />
1<br />
2<br />
2<br />
= 50<br />
= ?<br />
0<br />
C<br />
V1<br />
V<br />
2<br />
V<br />
2<br />
T1<br />
=<br />
T<br />
2<br />
V1T<br />
=<br />
T<br />
1<br />
2<br />
1.28L⋅323K<br />
=<br />
= 1.39L<br />
298K<br />
158
فكر كنيد<br />
0 C<br />
3<br />
به فشار ثابت و حرارت 27 يك گاز آيد يال 128cmحجم را اشغال نموده است ، در<br />
3<br />
صورتيكه حجم گاز مذكور به 214cm تغيير نموده باشد، حرارت وارده چقدر خواهد بود؟<br />
مثال: به حرارت 25 C و فشار 1atm يك گاز ايديال 2 حجم را اشغال<br />
.65L<br />
1<br />
P<br />
0 C<br />
0<br />
نموده است. اگر همزمان حرارت 75 و فشار به 2atm بلند برود ، دراين صورت حجم<br />
گاز مذكور چقدر خواهد بود؟<br />
حل:<br />
V<br />
≈<br />
- 1 قرار قانون بايل ) n و T ثابت ) :<br />
V ≈ T<br />
- 2 قرار قانون چارلس (n و p ثابت):<br />
از تركيب معادلة بايل و چارلس مي توان تحرير كرد كه<br />
CT<br />
V =<br />
P<br />
(n ثابت)<br />
درين جا C ثابت تناسب بوده كه تناسب را به مساوات تبديل نموده است ؛پس:<br />
PV = C<br />
T<br />
رابطة فوق را به نام قانون تركيب گازات ياد مي كنند كه آن را مي توان به دو حالت<br />
مختلف گازات قرار ذيل تحرير كرد:<br />
P1<br />
V<br />
T<br />
1<br />
1<br />
1<br />
= C<br />
P2V2<br />
= C<br />
T2<br />
P1<br />
V1<br />
P2V2<br />
=<br />
T T<br />
2<br />
V<br />
2<br />
P1<br />
V1T<br />
=<br />
P T<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1atm⋅2.65L⋅348K<br />
=<br />
= 1.55L<br />
2atm⋅298K<br />
159<br />
: 4 - 3- 6 اصل ا وگد رو<br />
قرار قضية گيلوسك: نسبت حجم هاي گازات تعامل كننده در يك تعامل كيمياوي تحت<br />
عين شرايط فشار و حرارت اعداد تام و كوچك است؛ به طور مثال: نايتروجن و هايدروجن
تحت فشارو حرارت زياد با هم تعامل نموده امونيا را تشكيل ميدهد، نسبت حجمى نايتروجن<br />
و هايدروجن درتشكيل امونيا 1:3 و همچنان برعكس آن1 است؛ يعني:<br />
H<br />
2<br />
: N2<br />
= 3:<br />
3H<br />
+ N ⎯⎯→<br />
NH<br />
2 2<br />
2<br />
3<br />
يك حجم + سه<br />
درين مورد سؤال مطرح مي گردد، اينكه: چرا رابطه بين حجم ها د قيقاً همان رابط است كه<br />
بين تعداد ماليكول هاي مواد تعامل كننده در تعامل كيمياوي موجود است؟<br />
جواب اين سؤال طوري است كه حجم هاي مساوي گازات مختلف تحت عين شرايط<br />
فشار و حرارت تعداد مساوي ماليكول ها را دارا است (قانون اول اوگد رو). تعداد مساوى<br />
درات (ماليكول ها ، اتوم ها ويا ايونها ( گازات مختلف تحت عين شرايط فشار و حرارت<br />
حجم هاى مساوي را اشغال مى نمايد. (قانون دوم اوگد رو).<br />
به اساس اصل اوگدرو حرارت و فشار ثابت ، حجم گازات مستقيماً متناسب به تعداد<br />
مول همان گاز است:<br />
T=constant<br />
P=constant<br />
n<br />
V<br />
دو حجم→⎯⎯<br />
V ≈ n − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −1<br />
= K − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −2<br />
مشق و تمرين كنيد<br />
23 ماليكول گاز نايتروجن در شرايط STP چند<br />
الف – حجم اشغالى 10⋅3.011<br />
ليتر خواهد بود؟<br />
ب – حجم مولى گازات مربوط به كدام عامل است ؟ بادر نظر داشت حجم مولى در<br />
شرايط ستندرد ، حجم مولى گازات را درفشار يك اتموسفير وحرارت 127محاسبه<br />
نمايد.<br />
0 C<br />
: 5- 3 -6 قوانين گازات ايديال<br />
قانون بايل، قانون چارلس و اصل اوكدرو هر سه بيان كننده تناسبى اند كه گازات ايد يال را<br />
توصيف مي نمايند. تناسب علماي مذكور را قرار ذيل خلاصه مي توانيم :<br />
160
(قانون بايل (<br />
1<br />
P<br />
V ≈ ( ثابت T و n )<br />
V ≈ T (قانون چارلس (<br />
) n و P ثابت (<br />
V ≈ n (اصل اوگدرو (<br />
) P و T ثابت (<br />
از اين سه تناسب مي توان تحرير كرد كه:<br />
1<br />
V ≈ nT − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −3<br />
P<br />
اگرتناسب معادله 3 را به مساوات تبديل نماييم ، Rراكه به نام ثابت گازات ياد مي شود ،<br />
به طرف راست معادله معامله نموده، حاصل مي شود كه :<br />
1<br />
V = RTn<br />
P<br />
nRT<br />
V =<br />
P<br />
PV = nRT − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 4<br />
رابطة 4 رابه نام معادلةعمومي حالت گازات آيديال ياكامل ياد مي نمايند ، قيمت R مربوط به<br />
حجم ، حرارت وفشارومقدار گازات بوده ونظربه شرايط ، مقدار گازقيمت آن فرق دارد.<br />
امادرشرايطSTP يك مول هرگاز 22.4L حجم رااشغال مي نمايند. به اين اساس اگرقيمت<br />
هاي n,T,P و V گازات آيد يال درمعادله عمومي حالت گازات معامله گردد ، قيمت هاي<br />
مختلف R نظربه قيمت هاي پارا مترهاي فوق الذكر حاصل مي گردد:<br />
T = 0<br />
0<br />
P = 1atm=<br />
101.3kPa<br />
n = 1mol<br />
V = 22.4L=<br />
10<br />
R = ?<br />
C<br />
= 273K<br />
−3<br />
m<br />
3<br />
P V = nRT<br />
PV<br />
R =<br />
nT<br />
101.3kPa⋅<br />
22.4⋅10<br />
R =<br />
1mol⋅<br />
273K<br />
−3<br />
m<br />
3<br />
joul<br />
= 8.31<br />
mol⋅K<br />
مثال : به فشار0.432atm يك گازآيد يال .8.64Li حجم رااشعال نموده است . مقدارآن<br />
0,176 مول است حرارت وارده بالاي گازمذكور رادريافت نما ييد.<br />
161
T = ?<br />
P = 0.432<br />
n = 0.176mol<br />
V = 8.64L=<br />
8.64⋅10<br />
R = 0.0802atm⋅<br />
mol<br />
−1<br />
−3<br />
m<br />
⋅K<br />
3<br />
−1<br />
T =<br />
PV<br />
nR<br />
P V = nRT<br />
−3<br />
0.432atm⋅<br />
8.64⋅10<br />
m<br />
=<br />
o.176mol⋅l<br />
0.0802atm⋅<br />
mol<br />
3<br />
−1<br />
K<br />
−1<br />
خود را آزمايش كنيد<br />
حل :<br />
= 258K<br />
5g گازآكسيجن در حرارت به اندازه 6L حجم رااشغال نموده است . فشاروارده بالاي<br />
گازمذكورچقدرخواهدبود ؟<br />
كثافت گازات<br />
كتلة مولى گاز تقسيم بر حجم يك مول گاز در شرايط ستندرد را به نام كثافت مولى<br />
گاز ياد مى نمايند :<br />
D<br />
mol<br />
m(<br />
mol )<br />
=<br />
V<br />
STP<br />
مثال :<br />
g گاز هايدروجن به حرارت 22 وفشار يك اتموسفير 61.5 ليتر حجم دارد . كثافت<br />
0 C<br />
5<br />
مولى آن را در يافت نماييد .<br />
m(<br />
mol)<br />
5g<br />
D = = = 0.0813g<br />
L<br />
mol<br />
V 61.5L<br />
/<br />
STP<br />
حل:<br />
= n است ، اگر قيمت n را در معادلة P V = nRT معامله نماييم داريم كه :<br />
m<br />
M<br />
چون<br />
يا<br />
m<br />
m<br />
P M = RT يا V RT<br />
V<br />
M<br />
P = يا P V = nRT<br />
P M = dRT<br />
PM<br />
d =<br />
RT<br />
162
مثال<br />
كثافت گاز آكسيجن را به حرارت 320K<br />
ماليكولى گاز آكسيجن 32amu است .<br />
و فشار 2.5atm دريافت نماييد ، كتلة<br />
.0g / L باشد ،<br />
PM<br />
d =<br />
−1<br />
RT<br />
2.5atm⋅32g<br />
⋅ mol<br />
−1<br />
d = = 2.79g<br />
⋅L<br />
−1<br />
−1<br />
0.082L<br />
⋅atm⋅mol<br />
⋅K<br />
⋅350K<br />
مشق و تمرين كنيد<br />
حل :<br />
فشار يك نمونة گاز نايتروجن را كه كثافت آن به حرارت 300K مساوى به 2<br />
دريافت نماييد ،كتلة يك مول نايتروجن مساوى به 28g / mol است .<br />
– -3 6 6 : محاسبه حجم مولي يك گازآيديال درشرايط STP<br />
محاسبات نشان داده است كه حجم يك مول گاز آيديال درشرايط STP مساوى به<br />
PV = nRT<br />
nRT 1mol<br />
⋅0.0802atm<br />
⋅mol<br />
V = =<br />
P<br />
1atm<br />
V = 22.4L<br />
−1<br />
⋅ K<br />
−1<br />
⋅273K<br />
= 22.4L<br />
22.4L است.<br />
به اين اساس در شرايط STP يك مول هرگاز22.4L حجم را اشعال مي نمايد.<br />
: 7 - 3 6- دريافت كتله ماليكولي گازات به اساس معادلة عمومي گازات و كثافت گازات<br />
معادله عمومي گازات را در نظر گرفته ، به اساس آن مي توان كتله ماليكول گازات را دريافت<br />
كرد.<br />
PV = nRT − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −1<br />
m<br />
n = − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −2<br />
M<br />
m<br />
mRT<br />
PV = RT<br />
M =<br />
M<br />
PV<br />
163
مثال: كثافت گاز فاسفين به حرارت 50و 0 C فشار 727mm Hg مساوي به /g 1.26<br />
Lاست، گاز مذكور آيديال بوده كتلة ماليكولي آن را محاسبه نماييد.<br />
حل:<br />
P = 727mmHg<br />
m = 1,26g<br />
V = 1L<br />
= 10<br />
0<br />
T = 50 C = 323K<br />
R = 62,36mmHg⋅<br />
mol<br />
M = ?<br />
−3<br />
m<br />
3<br />
−1<br />
⋅ K<br />
−1<br />
mRT<br />
M =<br />
PV<br />
−1<br />
1.26g<br />
⋅62.36mmHg⋅<br />
mol ⋅ K<br />
M =<br />
−3<br />
3<br />
727mmHg⋅10<br />
m<br />
M = 34g<br />
/ mol<br />
164<br />
−1<br />
⋅323K<br />
مشق وتمرين كنيد<br />
به حرارت صفر درجه سانتي گراد و فشار 0 يك ليتر گاز هايدروكاربن مشبوع<br />
1.96g كتله دارد كتله ماليكولي و فورمول آن را دريافت نماييد.<br />
,1 Pa<br />
– -3 6 8 : مخلوط گازات (فشار قسمي يا جزيي دالتن)<br />
جان دالتن در سال 1801 به اساس يك سلسله تجارب عملي نتيجه گرفت كه فشار<br />
وارده بالاي جدار ظرف پر از مخلوط گازات عبارت از مجموعه فشار هاي وارده هر يك<br />
از گازات اجزاي متشكلة مخلوط گازي است. بنابرين فشار اندازه شده يك مخلوط گازي<br />
بايد مساوي به حاصل جمع فشار گاز هاي باشد كه اگر هر يك از اجزاي مخلوط ظرف را<br />
به تنهايي اشغال كند و فشار را بالاي د يوار ظرف وارد نموده باشد. پس مطابق به فشار هاي<br />
جزيي دالتن مي توان گفت: فشار مجموعي وارد شده توسط يك مخلوط گازي مساوي به<br />
حاصل جمع فشار هاي جزيي هر يك از اجزاي مخلوط گازات است ، فشار جزيي يا قسمي<br />
را طوري تعريف مي نمايند كه: اگر يك گاز به تنهايي ظرف را اشغال نمايد ، فشار معادل ،<br />
فشار جزيي خود را بر ديوار ظرف وارد كند. اشكال ذيل فشار جزيي دالتن و فشار مجموعي<br />
گازات مخلوط را نشان ميدهند؛ به طورمثال: اگرفشار جزيى هيليم 100mm Hg و فشار<br />
جزيي هايدروجن 300mm Hg باشد؛ بنابراين فشار مجموعي يا فشار كلى 400mm Hg<br />
است . تقريباً اكثر مخلوط هاي گازات از قانون فشار هاي جزيي دالتن پيروي مي نمايند و
شرط ا ساسي اين است كه گازات مخلوط شده با هم ديگر تعامل نميكنند.<br />
شكل (6 - 22) قانون فشار هاي قسمي دالتن در صورت حرارت ثابت<br />
به اساس رابطة عمومي حالت گازات( (PV = n RT ميتوان فشار كلى و فشار هاي<br />
Pi<br />
P<br />
Total<br />
Pi<br />
P<br />
Total<br />
P<br />
Total<br />
جزيي هر گاز را بدست آورد.<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −1<br />
nTotal<br />
RT<br />
=<br />
V<br />
niRT<br />
P = − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 2<br />
V<br />
i<br />
niRT<br />
V niRT<br />
= = − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 3<br />
n<br />
TotalRT<br />
n<br />
TotalRT<br />
V<br />
ni<br />
= − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 4<br />
n<br />
Total<br />
چون نسبت مولي يك جز مواد تقسيم بر مجموعه مول هاي اجزاي متشكل مخلوط مواد مساوي<br />
به كسر مولي است, اگر كسر مولي يك جز را به X افاده نماييم ، در اين صورت داريم كه:<br />
i<br />
P<br />
i<br />
P<br />
i<br />
Total<br />
فشارجريي<br />
P = P<br />
= X<br />
Total<br />
i<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 5<br />
⋅ X<br />
i<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −6<br />
165
n<br />
2 را داخل يك بالون 10 ليتره نموده<br />
مثال: يك گرام هريك از گاز هاي N O, 2 2 و H<br />
، گازهاى مذكور نوع از گازهاى ايد يال بوده ، در صورتيكه حرارت مخلوط گازهاى<br />
باشد ، فشار كلى يا مجموعي ) Total ( را دريافت نماييد . (به واحد atm<br />
mH<br />
=<br />
M<br />
1g<br />
=<br />
2g<br />
/ mol<br />
2<br />
H<br />
0. 5<br />
2<br />
=<br />
mol<br />
mO<br />
1g<br />
2<br />
nO = = = 0. 0313mol<br />
2<br />
M 16g<br />
/ mol<br />
125<br />
0 C<br />
دريافت نماييد).<br />
حل:<br />
n<br />
P<br />
P<br />
N<br />
H<br />
O<br />
2<br />
2<br />
2<br />
mN<br />
=<br />
M<br />
=<br />
=<br />
2<br />
nRT<br />
V<br />
nRT<br />
V<br />
1g<br />
= = 0.0357mol<br />
14g<br />
/ mol<br />
0.5mol<br />
⋅0.082atm<br />
⋅ L ⋅398K<br />
=<br />
= 1.63atm<br />
10L<br />
⋅mol<br />
⋅ K<br />
−1<br />
0.0313mol<br />
⋅0.`082atm<br />
⋅ L ⋅mol<br />
⋅ K ⋅398K<br />
=<br />
10L<br />
= 0.102atm<br />
n<br />
P<br />
N<br />
2<br />
Total<br />
−1<br />
−1<br />
nN<br />
RT 0.0357mol<br />
⋅0.082atm<br />
⋅ L ⋅ mol ⋅ K ⋅398K<br />
2<br />
= =<br />
= 0.117atm<br />
V<br />
10L<br />
= P + P + P = 1.63atm<br />
+ 0.0102atm<br />
+ 0.117atm<br />
= 1.85atm<br />
O<br />
2<br />
Ptotal = 1.63atm<br />
⋅ mol ⋅ K<br />
H<br />
2<br />
N<br />
2<br />
به صورت عموم فشار كل سيستم مخلوط گازات را مي توان توسط فورمول ذيل نيز<br />
محاسبه نمود:<br />
P<br />
Total<br />
=<br />
n<br />
166<br />
RT<br />
V<br />
Total<br />
– -3 6 9 : قوانين گراهام در مورد انتشار و نفوذ ماليكولهاى گازات<br />
توماس گراهام Graham) ( Tomas عالم انگليسي در سال 1829 تحقيقات لازمه را در<br />
مورد سرعت انتشار (Diffusion) و نفوذ (Effusion) گازات مختلف انجام داد. انتشار
اصطلاحي است كه در مورد حركت توده هاى مواد از يك محيط به محيط ديگر استعمال مي<br />
گردد. به طور مثال زمانيكه غذا در حال پختن باشد گازات از ظرف پختن غذا خارج و به محيط<br />
ماحول پخش و منتشر گرديده و ما توسط حس شامه خود بوي عذا را حس مي نماييم.<br />
گراهام در يافت نموده كه: سرعت نفوذ گازات در محيط گازي د يگر معكوساً متناسب به جذر<br />
مربع كثافت گازات است:<br />
K<br />
V = − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −1<br />
D<br />
نسبت نفوذ دوگاز Aَ و B را ميتوان چنين در يافت كرد :<br />
سرعت پخش گاز<br />
2 سرعت پخش گاز A<br />
V<br />
=<br />
K<br />
D A<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − −<br />
V سرعت پخش گاز:<br />
=<br />
K<br />
D B<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −3<br />
معادله 1 و 4 به نام معادلة قانون پخش گراهام ياد ميگردد.<br />
به حرارت و فشار معين ، كثافت ماليكولي گازات و كتله ماليكول گازات با همديگر رابطه<br />
مستقيم را دارا مي باشند.<br />
m<br />
D =<br />
V<br />
nRT<br />
V =<br />
P<br />
D =<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 5<br />
m<br />
nRT<br />
P<br />
m<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −.<br />
− − − − − − − − − −6<br />
قيمت V را از معادله 6 در معادله 5 معامله نموده ، حاصل مي گردد كه<br />
mP<br />
= − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 7<br />
nRT<br />
n = − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 8<br />
M<br />
mP mP M<br />
D = = ⋅<br />
mRT 1 mRT<br />
M<br />
PM<br />
D = − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −9<br />
RT<br />
167
حاصل ضرب و حاصل تقسيم دو ثابت مساوي به ثابت سومي بوده ؛ يعني :<br />
P = K<br />
RT<br />
D = MK − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −10<br />
D ≈ M − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 11<br />
چون كتلة ماليكولي گازات و كثافت ماليكولي گازات با هم رابط مستقيم دارند؛ پس قانون<br />
پخش ماليكولي گراهام را ميتوان براي دوگاز قرار ذيل تحرير كرد:<br />
VA<br />
(Diffusion)<br />
=<br />
V (Diffusion)<br />
B<br />
M<br />
M<br />
B<br />
A<br />
گراهام در سال 1826 م مقاله ديگر را منتشر ساخت كه در آن در مورد نفوذ گازات از<br />
ديوار هاي منفذ دار كوچك (سوراخ هاي كوچك) مطالب علمي ارايه گرديده است ، نفوذ<br />
ماليكولي يك گاز عبارت از حركت ماليكولي آن از ميان تخلخل ديوار است . قانون نفوذ<br />
ماليكول مشابه قانون پخش ماليكولي بوده ، سرعت نفوذ گازات از ديوار و غشا هاي نيمه قابل<br />
نفوذ با جذر مربع كثافت ماليكولي و جذر مربع كتله ماليكول آنها تناسب معكوس را دارا است<br />
؛ يعني:<br />
VA(<br />
Effusion)<br />
=<br />
V ( effusion)<br />
B<br />
D<br />
D<br />
B<br />
A<br />
VA(<br />
Effusion)<br />
=<br />
V ( Effusion)<br />
B<br />
يا<br />
M<br />
M<br />
B<br />
A<br />
شكل ) 6 – 23 ( سرعت نفوذ گازات .<br />
مثال: سرعت نفوذ يك گاز مجهول X از سوراخهاي د يوار تخلخل دار 0.279برابر<br />
سرعت نفوذ گاز هايدروجن از ديوار مذكور است (در صورتيكه شرايط STP باشد). كتله<br />
168
ماليكول گاز مجهول را دريافت نماييد. كتله ماليكول هايدروجن 2.016 است.<br />
حل:<br />
0 .279 =<br />
2.016<br />
M x<br />
VX<br />
( Effusion)<br />
H 2<br />
V<br />
H<br />
( effusion<br />
2<br />
)<br />
=<br />
M<br />
M<br />
X<br />
M x<br />
⎛<br />
= ⎜<br />
⎝<br />
2.02<br />
0.279<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
2<br />
يا<br />
CO حاصل مي گردد. اگر<br />
و 2<br />
M x<br />
=<br />
2.016<br />
0.279<br />
M<br />
X<br />
جواب = 26<br />
H 2<br />
مثال : از احتراق ان در موجوديت آكسيجن O<br />
CO و چند ليتر بخارات آب<br />
1.26g ايتان با 4.50L آكسيجن سوختانده شود. چند ليتر 2<br />
توليد خواهد شد؟ در صورتيكه حرارت 400 و فشار 4.00atm باشد.<br />
حل:<br />
0 C<br />
2C2 H<br />
6(<br />
g)<br />
+ 7O2<br />
( g)<br />
⎯⎯→ 4CO2(<br />
g)<br />
+ 6H<br />
2O(<br />
l)<br />
2L<br />
7L<br />
4L<br />
6L<br />
2L<br />
− 7L<br />
1.26L<br />
2L<br />
1.26L<br />
2LC<br />
2<br />
H<br />
2LC<br />
H<br />
2<br />
−<br />
−<br />
6<br />
−<br />
6<br />
1.26L<br />
⋅ 7L<br />
X1 X1<br />
= =<br />
2L<br />
4L<br />
X<br />
−<br />
−<br />
2<br />
6LH<br />
X<br />
2<br />
3<br />
O<br />
X<br />
2<br />
X<br />
4.41L<br />
1.26L<br />
⋅ 4L<br />
= = 2.52L<br />
CO<br />
2L<br />
3<br />
1.26L<br />
⋅ 4L<br />
= = 2.78L<br />
2L<br />
2<br />
مقدار اكسيجن موجود 4.50L بوده ،آكسيجن معادل 1.26g C H 2 6 مساوي به<br />
4.41 ليتر است كه به مقدار 0.094g آكسيجن بدون تعامل باقي مانده ، پس مقدار CO2و<br />
را ميتوان قرار فوق از مقدار حجمي ايتان بدست آورد.<br />
169<br />
H 2<br />
O
مشق وتمرين كنيد<br />
0 C<br />
پروپان C 3H8 با آكسيجن احتراق نموده، كاربن داي اكسايد و به آب مبدل<br />
شده است. يك ليتر پروپان به حرارت 12و فشار 8.44atm با مقدار اضافي اكسيجن<br />
سوختانده شده است ، حجم COتوليد شده را به حرارت 925و فشار يك اتموسفير<br />
2<br />
به ليتر محاسبه نماييد.<br />
0 C<br />
-3– 6 10 : نظريه جنبشي (حركى) گازات<br />
تا حال خواص مهم گازات ايديال را تحت عناوين قوانين گازات؛ از قبيل قانون بايل،<br />
قانون دالتن، قوانين گراهام... مطالعه نموديم، ازاين مطالعات سؤال خلق مي شود كه چرا<br />
خواص ذكر شده را گازها از خود نشان ميدهند؟ تاريخ هويدا مي سازد كه علوم با مشاهدات<br />
و تجارب آغاز يافته است ،نظريات يا مودل ها بر پاية همين مشاهدات و تجارب استوار مي<br />
باشد ، از اين جا گفته مي توانيم كه نظريه بر پاية مودل استوار است و به اساس مودل ميتوان<br />
فورمول و خواص مشاهده شده را در يك سيستم توضيح كرد.<br />
نظر ية جنبشي و حركي گازها كه آنرا نظرية حركى نيز مينامند ، مودل فزيكي براي<br />
توصيف طبيعت و چگونگي رفتار گازها است .اين نظر يه بر پاية فرضيات ذيل استوار است:<br />
- 1 گازها از تعداد كثير ذرات بسيار كوچك (اتوم ها، ماليكول ها) تشكيل<br />
گرديده اند و اين ذ رات به اندازة كوچك اند كه اندازةحجم آنها در مقايسه با فواصل<br />
بين آنها به طور اوسط وحجم ظرف كه گازها در آنها قرار دارند ، بسيار كم بوده و<br />
حد اعظمي گازهاى داخل ظرف را فضاي خالي بين ذرات احتوا مي نمايد.<br />
- 2 ماليكول ها و اتوم هاي تشكيل دهنده گازها متداوماً در حال حركت بوده و<br />
حركت آنها بي نظم ، سريع و مستقيم الخط مي باشد. در نتيجه اين حركت ذرات گازات با<br />
يك ديگر تصادم نموده و هم با جدار ظرف بر خورد مي نمايند ، اين برخورد ها الاستيكي<br />
بوده ، طوريكه در هر تصادم انرژي حركي در ماليكول بر خورد كننده كم و زياد نمي شود،<br />
يا به عباره ديگر امكان آن موجود است كه ماليكول ها در نتيجه بر خورد بين هم انرژي<br />
سينيتك خود را از دست دهند؛ اما مجموعه انرژي سينتيك دو ماليكول تصادم كننده ثابت<br />
باقي مي ماند.<br />
170
- 3 در گازها ما ليكول ها و يا اتوم ها مجزا از يك ديگر قرار داشته ، هيچ قوة دافعه و<br />
جاذبه بين اتوم ها و ماليكول ها در گازها موجود نمي باشد. ) به استثناي زمان برخورد).<br />
- 4 حركت ذرات (ماليكول ها و يا اتومها) در گازها در لحظات مختلف زماني مي<br />
تواند سريع و يا بطي بوده باشد . بعضي از ذرات حركت سريع داشته و بعضي از آنها حركت<br />
بطي را انجام ميدهند؛ بنابر اين انرژي حركي ماليكول هاي گازات نيز در محدودة وسيع در<br />
حالت نو سان است؛ اما انرژي حركي متوسط ماليكول ها و اتوم هاي گازها به حرارت مطلقه<br />
رابطة مستقيم دارد و در حرارت ثابت و معين ثابت باقي مي ماند. در شكل (6 - 23 ( مودل<br />
تصويري گازها ارايه گرديده است ، در مودل مذكور ملاحظه مي شود كه مقدار معين گاز<br />
در حقيقت داراي خاليگاه هاي زياد فضايي بوده و اين خاليگاها سريعاً توسط ذرات گازها<br />
پر ميشوند.<br />
شكل (6 – 24 ( : الف - مودل حركى گازات وحركت برونى<br />
ب – تعداد ماليكولهاى كه ذرات را اطرف چب بمباردمان مينمايد ،<br />
ج – در لحظات بعدى وضعيت معكوس جز( الف) ميگردد<br />
171<br />
: 11 -3- 6 گازهاى حقيقي<br />
خواص ايديال را گازاتي از خود نشان ميدهند كه عمل متقابل بين ماليكول هاي آنها به ملاحظه<br />
نه رسد (در صورتى كه برخورد الاستكي بين ماليكول ها موجود نباشد) و حجم اشغال شده<br />
توسط ماليكول ها در مقايسه با حجم ظرف حاوي گازات مطلوب قابل صرف نظر باشد؛ لاكن<br />
بايد دانست كه در گاز هاي حقيقي شرايط فوق الذكر را نمي توان صد فيصد ملاحظه كرد؛<br />
پس گفته مي توانيم كه گازهاى حقيقي از طبيعت و شيوة آيد يال انحراف نشان ميدهد.
– 3- 6 -11 : 1 معادلة حالت براي گازات حقيقي<br />
اگر براي يك مقدار معين گاز سه متحولV،P وT را باهم ارتباط دهيم ، درين صورت<br />
با معين بودن دو متحول مذكور ، متحول سومي را به آساني در يافت كرده مي توانيم ؛به طور<br />
مثال: o.1mol گاز اكسيجن به فشار o.5atm و حرارت يك 39 0 C حجم مشخص را<br />
اشغال مي نمايد . به صورت عموم آن معادلة رياضيكي كه فشار ،حجم، حرارت وتعداد<br />
مول هاي يك گاز را باهم رابطه ميدهد ،به نام معادله حالت گازها ياد شده كه عبارت از<br />
PV = nRT بوده ومعادله حالت گاز ايد يال يا كامل را افاده مي كند ؛ اما معادلة عمومي<br />
حالت گازات هيچ نوعى از گازهاى حقيقي را توصيف كرده نمي تواند.<br />
در سال 1873 واندر- والس (Vanderwaals) معادلة حالت گازها حقيقي را به<br />
براي يك مول گاز حقيقي با در نظر داشت معادلة حالت<br />
گازهاى كامل و تاثير فشار بالاي گازهاى حقيقي مشخص ساخت، در معادله فوق a وb ثابت<br />
هاي مثبت بوده كه از مشخصات اختصاصي هر گازميباشد ، زماني كه كثافت گاز خيلي<br />
كم باشد ، حجم گاز (v) زياد بوده وارزش b در مقايسه باحجم (v) فوق العاده كوچك است<br />
a<br />
به صفر تقرب مي نمايند و معادلة<br />
كه ميتوان از آن صرف نظر كرده ، دراين صورت 2<br />
واندر- والس به طرف معادله حالت گازات ايد يال تقرب حاصل مي كند ؛ طوريكه :<br />
a<br />
( P + ) = P<br />
2<br />
V<br />
V − b = V<br />
,<br />
,<br />
V<br />
PV<br />
= Z<br />
RT<br />
PV = nRT<br />
a<br />
P + )( V − b)<br />
= RT<br />
V<br />
(<br />
2<br />
صورت<br />
مقدار ,b a را مي توان توسط تجربه براي هر گاز در يافت كرد. در جدول (6 – 3 (<br />
مقدار ثابت هاي b,a واندر - والس را افاده مي كند .<br />
172
( liter / mol<br />
0266 .0<br />
0.0237<br />
0.03913<br />
0.03183<br />
0.0427<br />
0.03985<br />
0.0428<br />
0.0371<br />
0.03049<br />
0.02789<br />
جدول 6) 2– ( ثابت هاي b, a گازات حقيقي :<br />
a(<br />
litler.<br />
atm / mol<br />
0.244<br />
0.3412<br />
1.390<br />
1.360<br />
3.59<br />
1.485<br />
2.25<br />
4.17<br />
5.464<br />
1.340<br />
2<br />
گازات )<br />
H 2<br />
He<br />
N 2<br />
O 2<br />
CO 2<br />
CO<br />
CH 4<br />
NH 3<br />
H 2<br />
O<br />
مثال : گاز ميتان به مقدار 10g به حرارت 25 در يك ظرف يك ليتر نگهداري شده است،<br />
0 C<br />
فشار وارده را بالاي گاز مذكور قرار قانون گاز ايد يال و معادله واندر- والس محاسبه نمايند.<br />
قيمت هاي b,a را از جدول(6 - 2 ( بدست آوريد .<br />
m = 10g<br />
V = 1L<br />
P = ?<br />
M = 16<br />
P = 15.3atm<br />
NO<br />
حل : الف :<br />
mRT<br />
P =<br />
MV<br />
−1<br />
10g<br />
⋅0.062atm⋅<br />
L ⋅mol<br />
K ⋅298K<br />
P =<br />
16g.1L<br />
2<br />
−1<br />
2 2<br />
nRT n a 0.0625mol<br />
⋅0.082atm.<br />
L.<br />
mol . K.298K<br />
(0.625mol)<br />
⋅2.25L atm<br />
( P = ) − ( ) =<br />
−<br />
2<br />
2 2<br />
V − n V<br />
1L<br />
− 0.625mol.0.428<br />
L . mol<br />
P = 14.8atm<br />
173
معادله واندر والس در مقايسه با معادله عمومي حالت گازات به خوبي مي تواند تا گازات<br />
حقيقي را توصيف نمايد . گراف شكل ) 6 - 25 )چگونگي حالت ها و وضعيت PV يك<br />
مول گاز CO2را در حرارت 350k به طور تجربي نشان داده ؛ همچنان چگونگي حالت<br />
و خواص تجربي آنها را با پيشبيني هاي معادله حالت گاز ايديال و معادله واندروالس مقايسه<br />
ميكند . معادلات ديگر نيز به خاطر محاسبه حالت گازات ارايه شده اند كه نسبت به معادله<br />
واندر والس خوبتر بوده ؛ اما تعداد ثابت هاي آنها بشتر از پنج است .<br />
شكل (6 – 25 ( گراف حالات براى يك مول گاز در حرارت مطلقه .<br />
مشق و تمرين كنيد<br />
مقدار a وb را براى هر جورة گازهاى زير مقايسه نمايد .<br />
و<br />
الف- و<br />
I g)<br />
N ( ) - ب NH g)<br />
H ( )<br />
2( 2<br />
g<br />
3( 2<br />
g<br />
174
جدول ) 6 –3 ( بعضى از مشخصات كازات ، مايعات وجامدات :<br />
جامدات<br />
مايعات<br />
گازات<br />
– 1 شكل معين دارند<br />
) مقاومت تغيير شكل (<br />
2 -به طور تقريبى غير تراكم<br />
پذير اند<br />
– 3 كتله هاى شان نسبت به<br />
مايعات بزرگ است .<br />
4- شكل سيال را ندارند .<br />
– 5 انتشار ذرات شان كمتر<br />
بوده و حركت ماليكول هاى<br />
شان بسيار بطى است .<br />
– 6 ماليكول هاى شان<br />
كاملاً با هم چسپيده بوده ،<br />
تنها حركت اهتزازى دارند .<br />
– 1 شكل معين نداشته ودر<br />
ظرف هاى محتلف اشكال<br />
مختلف را اختيار مى نمايند<br />
– 2 داراى حجم معين بوده<br />
و تراكم پذير نمى باشند .<br />
– 3 كثافت شان نسبتاً<br />
بزرگ است .<br />
– 4 حالت سيال را دارا اند<br />
.<br />
- 5 ذرات آنها در مايعات<br />
ديگر قابليت انتشار را دارا<br />
اند .<br />
- 6 خاليگاه بين ذرات آنها<br />
كم بوده وحركت سريع<br />
و بى نظم سه بعدى دارند .<br />
– 1 شكل معين نداشته<br />
) حجم تمام ظرف را كه<br />
درآن قرار دارند مكمل<br />
اشغال مى نمايند<br />
- 2 تراكم پذير اند .<br />
– 3 كثافت كمتر دارند<br />
وكتله هاى شان كوچك<br />
است .<br />
– 4 شكل سيال دارند<br />
– 5 حركت سريع داشته و<br />
پراگنده مى باشند .<br />
- 6 حركت برونى داشته<br />
وسريع السير مى باشند وبهر<br />
طرف به شكل سه بعدى<br />
حركت مى نمايند<br />
175
خلاصة فصل ششم<br />
* هر ماده ميتواند نظر به شرايط محيطى سه حالت » جامد مايع وگاز « را داشته باشد<br />
* گازات موادى اند كه ذرات تشكيل دهندة آن بالاى يك ديگر تأثير كمتر داشته ، قوة<br />
جذب ذرات آن ها باهم كمتر است وحركت نامنظم را دارا اند . به حرارت بلند وفشار كم<br />
حركت ذرات گازات سريع است<br />
* خواص جامدات از خواص گازات فرق داشته ، گازات داراى كثافت كمتر بوده ، در<br />
حاليكه جامدات كثافت بزرگ را دارا اند . گازات در نتيجة فشار متراكم شده ؛ اما جامدات<br />
كمتر خاصيت تراكم شدن را دارا اند . جامدات سخت وشكننده بوده در حالى كه گازات<br />
اين خواص را دارا نيستند .<br />
* مايعات خاصيت خاصى را نسبت به جامدات وگازات دارا بوده ؛ به طور مثال : قوة جذب<br />
بين ذرات مواد به حالت مايع بيشتر بوده ؛ اما نسبت به جامدات ضعيف ميباشد .<br />
*به حرارت ثابت constant) =T) حجم گازات به مقدار معين آن به شكل معكوس متناسب<br />
به فشار است.<br />
* به فشار ثابت (P=constant) حجم گازات به مقدار معين به شكل مستقيم متناسب به<br />
حرارت است. قضيه فوق مربوط به چارلس بوده و به قانون كيلو سك ارتباط دارد.<br />
* حجم هاي مساوي گازات مختلف تحت عين شرايط فشار و حرارت تعداد مساوي ماليكول<br />
ها را دارا است (قانون اول اوگدرو). تعداد مساوى درات (ماليكول هااتوم ها ويا ايونها (<br />
گازات مختلف تحت عين شرايط فشار و حرارت حجم هاى مساوي را اشغال مى نمايد.<br />
(قانون دوم اوگد رو).<br />
*فشار مجموعي وارد شده توسط يك مخلوط گازي مساوي به حاصل جمع فشار هاي جزيى<br />
هر يك از اجزاي مخلوط گازات است .<br />
* گراهام در يافت نموده كه: سرعت نفوذ گازات در محيط گازي د يگر به شكل معكوس<br />
متناسب به جذر مربع كثافت گازها است.<br />
*معادلة حالت گازات براي گازي به مقدار يك مول عبارت از PV=RT است كه درين<br />
معادله V عبارت از حجم گاز است ، از معادل فوق مي توان نتيجه گرفت كه:<br />
176
سؤالهاى فصل ششم<br />
سؤالات چهار جوابه<br />
- 1 گازها موادى اند كه ذرات تشكيل دهندة آنها بالاى يك ديگر ---- را دارا اند<br />
الف - تأثير كمتر ب - قوة جذب ذرات آن ها باهم كمتر ج- حركت نامنظم د – تماما"<br />
- 2 جامدات موادى اند كه ---- را دارا است ،<br />
الف – حجم معين ب - شكل معين ج – الف وب هردو د – هيچ كدام<br />
- 3 انتشار مايعات نسبت به گازات---- بوده و برخورد ماليكلول ها در مايعات -----<br />
است،<br />
الف – بطى ، كم ب - سريع ، زياد تر ج- نورمال ، بسيار زياد د - زياد و نورمال<br />
- 4 به حرارت ثابت constant) =T) حجم گازات به مقدار معين ، به فشار كدام وابستگى<br />
دارد؟<br />
الف – تناسب مستقيم ب - متناسب معكوس ج – تناسب ندارد د – جز الف درست<br />
است<br />
0<br />
- 5 به فشار ثابت و ازدياد يك درجه سانتي گراد حرارت ، حجم گاز به نسبت ---- از 0 C<br />
انبساط حاصل مي نمايد .<br />
الف - 237:1 ب - 1:1 ج - 3:2 د – :100 1<br />
- 6 حجم هاي مساوي گازات مختلف تحت عين شرايط فشار و حرارت تعداد مساوي --- را<br />
دارا است.<br />
الف - آيونها ب - ماليكول ها ج – اتوم ها د – تماما"<br />
- 7 درشرايطSTP يك مول هرگاز ---- حجم رااشغال مي نمايد.<br />
3<br />
الف – 22.4L ب - 22mL ج – 22.4mL د - 22.4m<br />
- 8 كتلة مولى گاز تقسيم بر حجم يك مول گاز در شرايط ستندرد را به نام --- گاز ياد مى<br />
نمايند<br />
الف - كتلة نسبتى ب – كثافت تركيبى ج - كثافت مولى د - وزن مخصوص<br />
- 9 واندر- والس معادلة حالت گازها حقيقي را به صورت----- افاده كرد :<br />
177
P = - ب V<br />
RT<br />
ج – الف وب د – هيچكدام<br />
- 10 گازها از تعداد كثير ذرات بسيار كوچك تشكيل گرديده اند:<br />
الف- اتوم ها، ب- ماليكول ها) ج – ايونها د - تمامى جواب ها درست است .<br />
- 11 حد اعظمي گازهاى داخل ظرف را فضاي ------بين ذرات احتوا مي نمايد.<br />
الف - پر ب – خالي ج- اتومها د – ماليكول ها<br />
Z<br />
178<br />
a<br />
P + )( V − b)<br />
= RT<br />
V<br />
(<br />
2<br />
الف -<br />
سؤالات تشريحى :<br />
(در حل تمام تمرين ها بايد فرض شودكه گاز ها ايد يال هستند (<br />
– 1 چرا بعضى مواد در شرايط عادى به حالت مايع و بعضى ديگر به حالت جامد ويا گاز<br />
يافت مى شوند ؟<br />
- 2 يك مقدار N به حجم58mL تحت فشار محيطي قرار دارد . افزايش فشار بالاي آن<br />
2<br />
125mm Hg بوده كه حجم آن به 49.6mL تنزيل حاصل نموده است، فشار محيطي<br />
اولي بالاي گاز مذكور (به حرارت ثابت) چقدر خواهد بود؟<br />
N است ،حرارت وارده بالاي آن 25 وفشار<br />
2<br />
-3 ظرف A به حجم 48.2L داراي گاز<br />
atm 8.35 مي باشد ، ظرفB با حجم نا معلوم داراي He بوده كه فشار وارده بالاي آن<br />
است ، ظروف A و B را با هم متصل ساخته فشار مخلوط گازات<br />
در هر دو ظرف به 8,71atm بالغ ميگردد.حجمB رادر يافت نمايد.<br />
- 4 در يك دستگاه آزمايشي درحدود − 1.10فشار موجود است ، يك ظرف يك<br />
ليتر را در دستگاه آزمايشي درنظر بگيريد . در صورتيكه حرارت 0 با شد ، مقدار ماليكول<br />
ها در آن ظرف كه از هوا پر است ، چقدر خواهد بود؟<br />
3<br />
- 5 كثافت گاز هايدروجن دريك سياره g است و حرارت آن 100K مي باشد .<br />
فشار هايدروجن درين سياره چقدر خواهد بود؟<br />
و فشار محيط<br />
- 6 يك حباب كروي بالاي سطح آب به قطر cm<br />
1atm داراي چند ماليكول بخار آب خواهد بود؟<br />
C و فشار 2atm كثافت گاز نايتروجن 1است ، چه تعداد<br />
ماليكول ها درين شرايط درظرفي به حجم5 L آ ن موجود است ؟<br />
0 C<br />
0 C<br />
0<br />
2<br />
2 در حرارت 25 C<br />
,52g / L<br />
15<br />
mmHg<br />
10 / Cm<br />
25 0 C و حرارت 9.5atm<br />
- 7 به حرارت 177 0<br />
- 8 يك سلندرگاز N<br />
داراي 1.5kg گاز در فشا 31.8atm است ، چقدر N به اين<br />
2<br />
2
سلند ر علاوه گردد، تا در حرارت ثابت فشار سلندر 75atm كرد؟<br />
- 9 فرض كنيد كه دونمونه گاز مختلف A,B را به شما داده اند . كتله ماليكول گاز A دو<br />
چند كتله ماليكول گاز B است سرعت متوسط گاز A دو چند سرعت متوسط گاز B است<br />
(البته سرعت ماليكول هاي گازات مذكور است ( اگر كثافت ماليكولي هردو نمونه يكسان باشد<br />
وفشار گاز 3atm B بوده باشد ، فشار گاز A را دريافت كنيد .<br />
- 10 به حرارت ثابت وفشار 700mmHg يك گاز 30 ليترحجم دارد. حجم گاز مذكور را<br />
به فشار STP دريافت نماييد .<br />
179
فصل هفتم<br />
تعاملات كيمياوى<br />
تغييرات وتبدلات زيادى در طبيعت رونما ميگردد كه مثال آن راميتوان تبديل<br />
آب به بخار وسرد شدن دوباره بخارات آب به شكل باران ويا برف وژاله ، پارچه شدن<br />
سنگ ها وتبديل آنها به خاك وريگ وغيره ارايه كرد، چنين نوع تغييرات فزيكى است .<br />
زنگ زدن فلزات ، سوختن مواد سوختى، استحصال ادويه ها و ساختن انواع وسايل ومواد<br />
زينتى وغيره نوع تغييرات كيمياوى است كه اين نوع تغييرات را به نام تعاملات كيمياوى<br />
نيز ياد مى نمايند . درين فصل انواع طرز تحرير درست معادلات تعاملات كيمياوى را<br />
به شيوةدرست مطالعه خواهيد كرد و خواهيد آموخت كه تعاملات كيمياوى چند نوع<br />
است، چطور مى توان مواد را باهم تعامل داد تعاملات اندوترميك واكزوترميك كدام<br />
نوع تعاملات است. شيوه درست تحرير معادلات چطور است ؟<br />
180
: -1 7 مفهوم معادلة كيمياوى<br />
معادلةكيمياوى نشان دهندةتعاملات كيمياوى بوده كه به وسيله سمبول ها وفورمولهاى<br />
مركبات نمايش داده ميشود . موادى كه در تعامل سهم ميگيرند به نام مواد تعامل كننده يا مواد<br />
اوليه ياد شده وموادى كه در نتيجة تعامل مواد اوليه حاصل ميگردد ، به نام محصول تعامل ياد<br />
ميشوند .<br />
در معادلات كيمياوى مواد تعامل كننده را به طرف چپ ومحصول تعامل را به طرف راست<br />
معادله تحرير مينمايند و به عوض علامه (=) درمعادله از وكتور ) →⎯) ⎯ استفاده ميگردد . وكتور<br />
معنى «ميدهد « را افاده ميكند ؛ به طور مثال :<br />
آهن (II) سلفايد →⎯ ⎯ سلفر +آهن<br />
شكل (7 - 1) تعامل آهن وسلفر و تشكيل فيريم سلفايد<br />
قبل از اينكه معادلة كيمياوى را تحرير نمايم ، بايد نوع تعامل وفورمول مواد را بدانيم .<br />
معادله كيمياوى بيانگر نتايج تجارب عملى بوده و مواد آن قابل لمس وديد ميباشند . يكى از<br />
اهداف كيميا كشف وتكوين اصول وقوانين است كه محصولات تعاملات را پيش بينى كرده<br />
مى توانند ، گرچه نوشته هاى صفحه كاغذ به طور سمبوليك ارايه كنندة خصوصيات مواد<br />
تعامل كننده ومحصول در معادله نبوده ، با آنهم كيميادان ها كوشش مينمايند تا معادلات<br />
كيمياوى را به طور درست ودقيق نمايش دهند . براى تحرير يك معادلة كيمياوى شيوه هاى<br />
مختلف به كار رفته است كه در زير به معرفى هركدام آن مى پردازيم ؛ اما قبل از اراية شيوه هاى<br />
تحرير معادلات بايد گفت كه در معادله هاى كيمياوى حالت هاى مواد تعامل كننده ومحصول<br />
تعامل را نيز مشخص ميسازند، در جدول زير حالت مواد تعامل كننده ومحصول تعامل ارايه<br />
شده است.<br />
181
حدول (7 – 1 ( حالت مواد تعامل كننده ومحصول تعامل<br />
سمبول ها<br />
مفاهيم<br />
182<br />
(Gas=(g<br />
(Liquid=(l<br />
(Solid = (s<br />
(Aqueouse=(aq<br />
(Solved=(sol<br />
⎯→<br />
⎯⎯ → ⎯ ⎯⎯ ←<br />
⎯⎯→<br />
Δ<br />
⎯⎯→<br />
Ni<br />
⎯⎯ ⎯⎯<br />
C , 5atm →<br />
120 0<br />
: -1 -1 7 معادله هاى تحريرى حروفى<br />
⎯<br />
⎯<br />
ماده به حالت گاز است<br />
ماده به حالت مايع است<br />
ماده به حالت جامد است<br />
محلول آبى<br />
محلل هاى مختلف<br />
مى دهد<br />
تعامل دوطرفه بوده ، مواد محصول دوباره<br />
به مواد اوليه تبديل مى شود<br />
تعامل در موجوديت حرارت صورت مى<br />
گيرد .<br />
موجوديت كتلست در تعامل ضرورى<br />
است<br />
تعامل در موجوديت فشار وحرارت<br />
دراين نوع معادله ها تنها نام مواد تعامل كننده ومحصولات تعامل به حروف تحرير ميگردد<br />
كه نام تجارتى ويا سيستماتيك مواد تعامل كننده ومحصولات تعامل ميباشند ، دراين معادلات<br />
مواد تعامل كننده به طرف چپ و محصول تعامل به طرف راست وكتور تحرير ميگردند، اين<br />
نوع معادلات اطلاعات بيشترى را درمورد تعامل ارايه نمى كنند ؛ به طور مثال :<br />
حرارتسنگ چونه (نام هاى محلى به درى (<br />
گاز كاربونيك + چونة زنده →⎯<br />
حرارت كلسيم كاربونيت ) نام هاى سيستماتيك (<br />
كاربن داى اكسايد + كلسيم اكسايد →⎯<br />
: 2 - 1 - 7 معادله هاى سمبوليك<br />
دراين نوع معادله ها از سمبول ها وفورمول هاى كيمياوى مواد بادر نظر داشت حالت<br />
هاى فزيكى هريك از مواد تعامل كننده ومحصول تعامل استفاده مى شود . چون از معادلات
سمبوليك معلومات واطلاعات بيشتر نسبت به معادلات تحريرى حروفى حاصل ميگردد ، از<br />
اين سبب آنرا زياد تر به كار مى برند . معادلة تحريرى حروفى فوق را قرار ذيل ميتوان به شكل<br />
حرارت<br />
سمبوليك تحرير كرد:<br />
CaCO<br />
3( s)<br />
⎯⎯⎯→CaO<br />
( s)<br />
+ CO2(<br />
g)<br />
فعاليت<br />
براى افاده هاى زير معادله هاى تحريرى حروفى وسمبوليك را بنويسد<br />
– 1 از تعامل سوختن گاز ميتان ، گاز كاربن داى اكسايد وآب توليد ميگردد .<br />
- 2 بورون (III) اكسايد جامد وكاربن (گرافيت ( به حرارت زياد ، بور ون كاربايد<br />
وگاز كاربن مونواكسايدرا تشكيل ميدهد،<br />
2<br />
– 3 از تعامل گاز نايتروجن داى اكسايد با آب گاز نايتريك اسيد وگاز نايتروجن (II)<br />
اكسايد توليد ميگردد،<br />
– 4 ازتعامل گاز امونيا با گاز فلورين ، داى نايتروجن تترا فلورايد به دست مى آيد<br />
– 5 از تعامل امونيم داى كروميت در اثر حرارت ، گاز نايتروجن ، بخارات آب وكروميم<br />
(III) اكسايدجامد حاصل ميگردد.<br />
183<br />
جامد B<br />
2 C<br />
– 7 1 – 3 : معادلة توصيفى<br />
دراين روش از نام مركبات وعناصر تعامل كننده ومحصول تعامل در چوكات يك جملة<br />
توصيفى استفاده ميگردد ؛ به طور مثال : كلسيم كاربونيت در اثر حرارت به كلسيم اكسايد و گاز<br />
كاربن داى اكسايد تجزيه ميگردد .<br />
فعاليت<br />
– 1 امونيم نايترايت تجزيه گرديده ، گاز امونيا وآب حاصل ميگردد ، معادله تحريرى<br />
وسمبوليك آن را بنويسيد .<br />
– 2 تيزاب نمك وسوديم هايدروكسايد با هم تعامل نموده، نمك وآب را تشكيل ميدهند<br />
، معادله تحريرى وسمبوليك آن را بنويسيد .<br />
– 7 1 : 4 - معادلة شكلى<br />
دراين طريقه تحرير معادلات از اشكال براى نمايش اتوم ها وماليكول ها غرض تحرير معادلات<br />
استفاده مى گردد ؛ به طور مثال : هايدروجن باآكسيجن تعامل نموده آب را تشكيل مى نمايند
كه معادل شكلى آن قرار ذيل است :<br />
شكل (7 - 2 ( معادلة شكلى تعامل هايدروجن وآكسيجن وتشكيل آب<br />
فعاليت<br />
معادلات شكلى تعاملات ذيل را تحرير نماييد .<br />
– 1 تعامل هايدروجن و نايتروجن و تشكيل امونيا<br />
– 2 تعامل كاربن وآكسيجن و تشكيل كاربن داى اكسايد .<br />
– 3 تعامل هايدروجن وكاربن و تشكيل ميتان<br />
: -2 7 انواع تعاملات كيمياوى<br />
در محيط ماحول ما همه روزه تعاملاتى صورت ميگيرد كه بالاى حيات ما تأثير مستقيم ويا<br />
غير مستقيم دارند، به دين ملحوظ ضرور است تا درمورد تعاملات كيمياوى معلومات حاصل<br />
گردد؛ اما تعاملات كيمياوى تا اندازة زياد است كه مستلزم مطالعات بيشتر بوده ووقت زياد<br />
را ايجاب مى نمايد .<br />
قابل ياد آورى است اينكه تعاملات كيمياوى قسمت اعظم مطالعات كيمياوى را تشكيل<br />
ميدهند ؛ ازاين سبب كيميادان ها تعاملات كيمياوى را به انواع مختلف تقسيم نموده اند واين<br />
شيوة تقسيم بندى هارا بادر نظر داشت ميخانيكيت آنها در جدول ذيل خلاصه مينماييم :<br />
احتراق<br />
تركيبى<br />
انواع تعاملات<br />
كيمياوى<br />
تجزيوى<br />
تعويضى دوگانه<br />
تعويضى يگانه<br />
184
−4<br />
C H<br />
Ca<br />
4<br />
2+<br />
2<br />
+ 4<br />
2<br />
جدول (7 –2) انواع تعاملات كيمياوى<br />
طبقه بندى<br />
انتقال الكترون<br />
انواع<br />
اكسيديشن<br />
وريدكشن<br />
تعريفات<br />
نمبراكسيديشن<br />
بعضى اتوم ها<br />
تغيير ميكند<br />
مثال ها<br />
2<br />
−2<br />
+ 2O<br />
⎯→<br />
C O + 2H<br />
O<br />
O + H O<br />
2<br />
⎯→<br />
Ca<br />
2+<br />
+ 4<br />
(OH )<br />
C + O ⎯→<br />
C O + E<br />
2<br />
2HgO + E ⎯→<br />
2Hg<br />
+ O<br />
2<br />
2<br />
2<br />
شماره<br />
انتقال انرژى<br />
غيراكسيديشن<br />
وريدكشن<br />
اگزوترميك<br />
(حرارت زا)<br />
اندوترميك<br />
(جذب كننده<br />
انرژى)<br />
نمبر اكسيديشن<br />
تغيير نمى كند<br />
مقدار معين انرژى<br />
آزاد ميگردد .<br />
انرژى را از محيط<br />
جذب مينمايد<br />
1<br />
2<br />
3H<br />
NH<br />
2<br />
+ N2<br />
⎯ ⎯⎯ →2<br />
←⎯⎯<br />
3<br />
برگشت پذيرى<br />
رجعى<br />
محصول تعامل<br />
دوباره به مواد<br />
اوليه تبديل<br />
ميگردد<br />
3<br />
−4<br />
C<br />
3<br />
4H<br />
H<br />
8<br />
−2<br />
2<br />
+ 5O<br />
O+<br />
E<br />
2<br />
⎯→<br />
3C O<br />
2<br />
+<br />
غير رجعى<br />
محصول تعامل<br />
دوباره به مواد<br />
اوليه تبديل نمى<br />
گردد .<br />
−4<br />
C H<br />
H<br />
4<br />
−2<br />
2<br />
O<br />
+ O<br />
2<br />
⎯→<br />
+ 4<br />
C O<br />
2<br />
+<br />
نوعيت مواد<br />
سوختن<br />
تعامل مواد<br />
باآكسيجن كه<br />
حرارت و روشنى<br />
توليد مى گردد<br />
H<br />
⎯⎯2<br />
O<br />
⎯→<br />
NH Cl ⎯⎯⎯<br />
→NH<br />
4<br />
4<br />
OH + H<br />
+<br />
+ Cl<br />
−<br />
هايدروليز<br />
پارچه شدن يك<br />
ماده به چندين<br />
ماده توسط<br />
آب وعمل<br />
متقابل آيونهاى<br />
آب وآيونهاى<br />
ماليكول مركب<br />
4<br />
HCl+<br />
NaOH ⎯→<br />
NaCl+<br />
H<br />
2<br />
−2<br />
O<br />
خنثى شدن<br />
تعاملات بين<br />
تيزاب والقلى<br />
185
+<br />
C<br />
O ⎯→ O + O<br />
2<br />
H<br />
3<br />
⎯<br />
2<br />
C<br />
6<br />
+<br />
Radical<br />
+ 4<br />
2H<br />
4<br />
+ H<br />
2<br />
⎯→<br />
C 2 H<br />
6<br />
O<br />
H O + N O<br />
N O + C H<br />
⎯→<br />
HNO + H SO<br />
2<br />
2<br />
3 2<br />
4<br />
6<br />
2<br />
6<br />
⎯→<br />
C<br />
2<br />
H<br />
4<br />
⎯→<br />
HSO<br />
C H<br />
6<br />
5<br />
+ H<br />
−<br />
4<br />
+<br />
−2<br />
2<br />
O<br />
+<br />
N O + H<br />
2<br />
راديكال<br />
اضافه شدن<br />
حذفى<br />
الكترون دوستى<br />
تعاملاتى كه به<br />
اساس راديكالها<br />
صورت ميگيرد<br />
يك ماده به مادة<br />
ديگر علاوه<br />
ميگردد<br />
يك جزء از<br />
ماليكول تجريد<br />
مى گردد<br />
با توليد يك ذره<br />
الكترون دوست<br />
تعامل آغاز<br />
ميگردد<br />
5<br />
2H H +<br />
O<br />
2<br />
2O<br />
⎯→<br />
2<br />
2H 2<br />
+ O2<br />
⎯→<br />
2H<br />
2O<br />
2Na + 2H<br />
2O<br />
⎯→<br />
2NaOH<br />
HNO<br />
3<br />
+ NaOH ⎯⎯→<br />
NaNO<br />
3<br />
+ H<br />
2O<br />
2<br />
مقدار مواد اوليه<br />
ومحصولات<br />
تعويض<br />
تجزيه<br />
تركيب<br />
تعويض ساده<br />
تعويض دوگانه<br />
از يك ماده<br />
چندين ماده<br />
حاصل ميگردد .<br />
از چندين ماده<br />
يك ماده حاصل<br />
ميگردد .<br />
يك ويا چند<br />
اتوم جاى يك يا<br />
چند اتوم را در<br />
ماليكول اشغال<br />
مى نمايد<br />
تعويض آيونهاى<br />
مركبات بايكديگر<br />
: 1- 2- 7 تعاملات تعويضى<br />
: -1 -1 2 7- تعاملات تعويضى يگانه يا ساده: در اين نوع تعاملات اتوم هاى يك<br />
عنصر خالص، اتوم هاى عنصر ديگررا در يك مركب تعويض مينمايد ، يا به عبارة ديگر اتوم<br />
هاى يك عنصر خالص اتوم هاى عنصر ديگر را از كدام مركب بى جا ساخته و خودش جاى<br />
آنرا در مركب اشغال مى نمايد ؛ بطور مثال: كلورين با پتاشيم برومايد تعامل نموده در نتيجه<br />
برومين مركب پوتاشيم برومايد توسط كلورين قرار معادلة زير تعويض ميگردد:<br />
Cl − Cl( g)<br />
+ 2KBr(<br />
aq)<br />
⎯→<br />
2KCl(<br />
aq)<br />
+ Br2 ( l)<br />
(آيون برومايد با آيون كلورايد مبادله ميشود).<br />
6<br />
7<br />
186
المونيم با آهن موجود در آهن اكسايد مبادله ميشود:<br />
2<br />
3<br />
Al ( s)<br />
+ Fe2O3<br />
( s)<br />
⎯→<br />
Al2O<br />
( s)<br />
+ 3Fe(<br />
s)<br />
در بعضى از تعاملات تعويضى ساده ميتوان از روابط زير به حيث نمونه استفاده كرد:<br />
A + BC<br />
اگر عنصر A فلز يا H باشد<br />
اگر عنصرA غير فلز باشد.<br />
غير فلز يا H<br />
AC + B<br />
BA + C<br />
شكل زير تعامل تعويضى يگانة جست و مس را دركاپر سلفيت با معادلة آن نشان ميدهد:<br />
CuSO<br />
4( aq)<br />
+ Zn(<br />
s)<br />
⎯→<br />
Cu(<br />
s)<br />
+ ZnSO4(<br />
aq)<br />
شكل (3-7 ( تعامل جست با كاپر سلفيت<br />
187<br />
فعاليت<br />
الف- تعاملات زير را به شكل تعويضى ساده تكميل نماييد.<br />
- 1 المونيم با تيزاب نمك تعامل نموده المونيم كلورايد و هايدروجن را تشكيل ميدهد.<br />
C ( s)<br />
+ Al2O3<br />
( s)<br />
⎯→<br />
- 2<br />
K ( s)<br />
+ H<br />
2O(<br />
l)<br />
⎯→<br />
- 3<br />
4- مس با محلول نايتريت نقره تعامل نموده است .<br />
SiO ( s)<br />
+ C(<br />
) ⎯→<br />
-5<br />
2<br />
s
ب- بيجا شدن هايدروجن ازتيزاب نمك توسط فلز جست.<br />
سامان و مواد مورد ضرورت: فلاسك ، سر پوش، نل زانو خم، نل رابرى به طول ، تشت<br />
آب، آب عادى، تست تيوب ها چهار عدد، پايه ، گيرا ، تست تيوب دانى، توته هاى جست<br />
تيزاب نمك ويا گوگرد.<br />
طرز العمل: توته هاى جست را در فلاسك انداخته بالاى آن تيزاب نمك علاوه نماييد،<br />
5 يا 6 دانه، 10 mL<br />
مطابق به شكل هايدروجن بيجا شده را امتحان نماييد.<br />
شكل(7 - 4 ( تعامل جست با كاپر سلفيت<br />
- 1 معادلة تعامل را بنويسيد.<br />
- 2 كدام فلزات ديگر هايدروجن را بيجا مى سازند؟ لست نماييد.<br />
خود را امتحان كنيد<br />
به معادلات حروفى و تحريرى تعاملات تعويضى ساده زيردقت كنيد<br />
الف - گاز هايدروجن + القلى →⎯ آب + فلزات فعال<br />
ب - گاز هايدروجن + نمك →⎯ يكعده تيزابها + عدة از فلزات<br />
ج - غير فلز ضعيف + نمك جديد →⎯ نمك + غير فلز فعال تر<br />
د - فلز ضعيف تر + نمك جديد →⎯ ⎯ نمك + فلز فعال تر<br />
معادلات زير به كد ام يكى از معادلات حروفى فوق مطابقت دارد ؟ نمبر آنها را در مقابل<br />
آنها قرار دهيد :<br />
188
1−<br />
2 −<br />
3 −<br />
4 −<br />
Br + 2NaI<br />
2<br />
Mg + CuSO<br />
2<br />
4<br />
2Na<br />
+ 2H<br />
O<br />
⎯→<br />
⎯→<br />
Zn + 2HCl<br />
⎯→<br />
2NaBr<br />
+ I<br />
⎯→<br />
MgSO + Cu<br />
2<br />
4<br />
2<br />
2NaOH<br />
+ H<br />
ZnCl<br />
+ H<br />
2<br />
2<br />
بيشتر بدانيد<br />
تعامل نمى كند ⎯→ ⎯ HCl Cu +<br />
– 7 2 : 2- 1- تعاملات تعويضى دوگانه<br />
در اين نوع تعاملات آيونها ويا اتوم هاى يكى از مركبات توسط آيونهايا اتوم هاى مركب<br />
ديگر تعويض ميگردد ويا به عبارة ديگرآيونهاى دو مركب جاهاى يكد يگر را در ماليكول<br />
اشغال مى نمايند. تعامل دو نمك منحل كه به تشكيل يك نمك غير منحل منجر ميگردد، از<br />
جملة تعاملات تعويضى دوگانه مهم محسوب ميشوند:<br />
شكل (7 – 5 ( تعامل تعويضى و معادلة شكلى آن<br />
.تعويض كتيون<br />
PbCl<br />
2( aq)<br />
+ Li2SO4<br />
( aq)<br />
⎯→<br />
PbSO4<br />
( s)<br />
+ 2LiCl(<br />
aq)<br />
ZnBr ( aq)<br />
+ 2AgNO<br />
( aq)<br />
⎯→<br />
Zn(<br />
NO ) ( aq)<br />
+ 2AgBr(<br />
s)<br />
2<br />
2<br />
تعويض انيون<br />
3<br />
BaCl ( aq)<br />
+ 2KClO<br />
( aq)<br />
⎯→<br />
Ba(<br />
ClO ) ( s)<br />
+ 2KCl(<br />
aq)<br />
3<br />
شكل عمومى تعاملات تعويضى دوگانه طور زير است:<br />
AB + CD ⎯→<br />
CB +<br />
189<br />
3<br />
AD<br />
مركب چهارم مركب سوم مركب دوم مركب اول<br />
3<br />
2<br />
2
3<br />
به خاطر داشته باشيد كه در تعاملات تعويضى دوگانه حد اقل يكى از محصولات تعامل،<br />
مادة غير منحل، آب يا گاز باشد.<br />
فعاليت<br />
تعامل نايتريت نقره با سوديم سلفايد<br />
سامان و مواد مورد ضرورت: تست تيوب، ميلة شيشه يى، منبع حرارت، گيرا، نايتريت نقره<br />
و سوديم سلفايد.<br />
طرز العمل: سوديم سلفايد را در تست تيوب انداخته، بالاى آن نايتريت نقره علاوه<br />
نماييد، تست تيوب را توسط گيرا گرفته ، براى يك دقيقه آنرا گرم نماييد، دراين صورت<br />
رسوب سياه تشكيل شده كه عبارت از سلفايد نقره ميباشد:<br />
2AgNO + NaNO<br />
3(<br />
aq)<br />
+ Na2S(<br />
aq)<br />
⎯→<br />
Ag<br />
2S(<br />
s)<br />
2<br />
شكل (7 - 6 ( تعامل نايتريت نقره با سلفايد سوديم<br />
علاوه از رسوب كدام مادة ديگر را مى بينيد كه سبب تغيير در محيط تعامل گرديده است؟<br />
– 7 2 – 2 : انحلاليت وتشكيل محلول ها<br />
مواد كيمياوى به اساس عمل متقابل كيمياوى ويا به اساس عمل متقابل فزيكى در يك<br />
ديگر حل ميگردند ؛بنابر اين انحلاليت مواد نيز ميتواند يك نوع تعامل قسمى محسوب گردد<br />
.در زير انحلاليت مواد را درآب مطالعه مينماييم :<br />
190
مواد منحل و غير منحل در آب<br />
نمك ها، القلى ها و تيزاب هاى كه بيشتر از 0.1mol / L در آب(مول درفى ليتر آب) حل<br />
شوند، به نام مواد منحل و اگر بين − 0 درآب حل شوند ،كمتر منحل و اگر<br />
كمتر از 0 .001mol / L درآب حل باشند ، به نام مواد غير منحل ياد مى شوند .<br />
نمك هاى كه آيون هاى نايتريت ) NO ( را دارا اند ، در آب منحل اند.<br />
تمام استيت ها ) در آب منحل اند.<br />
تمام نمك هاى كلوريت( ( ClO ها به استثناى پتاشيم كلوريت در آب منحل اند، پتاشيم<br />
كلوريت كمتر منحل است .<br />
PbCl CuCl,<br />
Hg Cl , AgCl<br />
,<br />
2 2<br />
.1<br />
0.001mol / L<br />
−<br />
3<br />
−<br />
3<br />
( CH3<br />
COO<br />
−<br />
−<br />
( در آب منحل اند؛ به جز<br />
2<br />
اكثر كلورايد ها( Cl<br />
كلورايد PbCl در آب جوش حل ميشود) .<br />
كه در آب غير منحل اند (سرب (II) 2<br />
اكثر برومايد ها( ( Br در آب منحل ا ند؛ به جز<br />
HgBr PbBr , CuBr,<br />
Hg Br , AgBr<br />
2, 2<br />
2 2<br />
−<br />
كه در آب غير منحل بوده و HgBr كمتر منحل اند.<br />
2<br />
، AgI −<br />
اكثر آيودايدها ) I ( در آب منحل اند؛ به استثناى<br />
كه در آب غير منحل مى باشند .<br />
تمام سلفيت ها )<br />
2 و HgI 2<br />
Hg 2I<br />
PbI<br />
، CuI ، 2<br />
2−<br />
Hg , Ag SO به استثناى ( SO<br />
2<br />
SO4<br />
BaSO4<br />
, SrSO4<br />
, CaSO4,<br />
2<br />
4<br />
S<br />
4<br />
در آب حل ميشوند. بيشترين سلفيت هاى غير منحل مربوط به فلزات گروپ جدول دوره يى<br />
عناصر اند.<br />
( در آب غير منحل اند، به استثناى سلفايد هاى گروپ(II) اول و دوم اصلى<br />
جدول دوره يى عناصر و امونيم سلفايد ( كه در آب منحل اند.<br />
كاربونيت ها ) ( در آب غير منحل اند ، به جز از كاربونيت هاى گروپ اول جدول<br />
دوره يى عناصر (فلزات القلى) و امونيم كاربونيت در آب حل ميشوند .<br />
3<br />
NH در آب حل ميشود<br />
4<br />
فاسفيت ها در آب غير منحل اند؛ اما<br />
هايدروكسايد ها ) ( در آب غير منحل اند ، به جز از هايدروكسايد هاى گروپ اول<br />
و كلسيم هايدروكسايد كمتر منحل اند.<br />
2<br />
(فلزات القلى) ،<br />
( NH 4) 2<br />
CO<br />
NH 4<br />
) 2<br />
( PO<br />
4 ) 3<br />
CO<br />
2−<br />
3<br />
2−<br />
سلفايد ها( S<br />
OH<br />
Sr ( OH)<br />
OH<br />
−<br />
2<br />
, Ba(<br />
)<br />
191
1−<br />
2 −<br />
3 −<br />
4 −<br />
5 −<br />
6 −<br />
NaHCO ( aq)<br />
+ HCl(<br />
aq)<br />
⎯→<br />
CaO(<br />
s)<br />
+ CO<br />
( g)<br />
⎯→<br />
AgNO ( aq)<br />
+ Cu(<br />
s)<br />
⎯→<br />
3<br />
Ca(<br />
NO ) ( aq)<br />
+ Na CO ( aq)<br />
⎯→<br />
3<br />
3<br />
2<br />
NaCl(<br />
aq)<br />
+ AgNO ( aq)<br />
⎯→<br />
Δ<br />
Ca(<br />
HCO ) ( aq)<br />
⎯⎯→<br />
3<br />
2<br />
2<br />
3<br />
2<br />
3<br />
فعاليت<br />
محصولات تعاملات زير را بنويسيد:<br />
: 2- 2- 7 تعاملات تجزيوى<br />
اكثر مركبات به واسطة جذب انرژى به شكل حرارت، برق ، نور وتصادمات ميخانيكى<br />
تجزيه شده و به مواد ساده تبديل ميگردد . شكل عمومى اين نوع تعاملات قرار زير است:<br />
AB ⎯ ⎯ →C<br />
+ D<br />
درنتيجة تجزية مركبات ممكن محصولات نيز مركبات باشند ، در اين صورت C و A<br />
مركبات اند. اگر محصولات تعامل عناصر باشند ، در اين صورت C و D نيزعناصر بوده و<br />
در صورتيكه مواد محصول از تعامل هم عنصرو هم مركب باشند دراين صورت عنصر<br />
C وD مركب ميباشد؛ به اين اساس ميتوان معادلات ذيل را به نوع تعاملات ذكر شدة فوق<br />
⎯ ⎯ - 1 --- + مركب + مركب →<br />
تحرير كرد :<br />
حرارت<br />
مركب<br />
مركب<br />
حرارت<br />
مركب<br />
حرارت<br />
⎯ ⎯ - 2 عنصر + مركب →<br />
⎯ ⎯ - 3 (عناصر) عنصر+ عنصر →<br />
اگر به اكسايد سيماب حرارت داده شود ، سيماب فلزى وگاز آكسيجن تشكيل ميگردد:<br />
شكل (7 – 7 ( معادلة شكلى تجزية مركيورى اكسايد<br />
192
فعاليت<br />
مثال هاى زير را به دقت مشاهده نموده ، با در نظر داشت نوع تعاملات فوق در مقابل<br />
هر تعامل عدد 1 يا 2 و يا 3 را كه نمبر تعاملات مذكور است ، بنويسيد:<br />
Δ<br />
H O(<br />
g)<br />
⎯⎯→<br />
H<br />
2<br />
( g)<br />
+ O<br />
Δ<br />
Pb(<br />
OH ) ( s)<br />
⎯⎯→<br />
PbO(<br />
s)<br />
+ H<br />
2<br />
Δ<br />
2HgO(<br />
s)<br />
⎯⎯→<br />
2Hg<br />
+ O<br />
2<br />
5<br />
4<br />
3<br />
3<br />
2<br />
Δ<br />
N O ( g)<br />
⎯⎯→<br />
2NO<br />
( g)<br />
Δ<br />
PCl ( s)<br />
⎯⎯→<br />
PCl<br />
Δ<br />
H CO ( aq)<br />
⎯⎯→<br />
CO<br />
2<br />
3<br />
2<br />
( s)<br />
+ Cl<br />
2<br />
2<br />
2<br />
( g)<br />
Δ<br />
CdCO ( s)<br />
⎯⎯→<br />
CdO(<br />
s)<br />
+ CO<br />
2<br />
2<br />
( g)<br />
( g)<br />
+ H<br />
( g)<br />
O(<br />
l)<br />
O(<br />
l)<br />
2<br />
2<br />
( )<br />
( )<br />
( )<br />
( )<br />
( )<br />
( )<br />
( )<br />
خصوصيت مشترك اين نوع تعاملات عبارت از تشكيل مواد ساده از مركبات مغلق ميباشد .<br />
قواعد عمومى براى تعاملات تجزيوى را مى توان طور زير نوشت:<br />
فلز كاربونيت<br />
فلز هايدروجن كاربونيت<br />
فلز سلفيت<br />
فلز نايتريت<br />
فلز كلوريت<br />
نمك بلورى آبدار<br />
نور<br />
مادة مركب دو عنصرى<br />
آب + اكسايد غير فلز ⎯ Δ تيزاب اكسيجن دار<br />
برق<br />
فلز + غير فلز →⎯ ⎯ نمك ذوب شده<br />
برق<br />
⎯⎯→<br />
Δ فلز اكسايد + CO2<br />
⎯⎯→<br />
Δ فلز كاربونيت + CO + 2<br />
H<br />
2O<br />
⎯⎯→<br />
Δ فلز اكسايد + SO2<br />
⎯→ + O<br />
فلز نايترايت ⎯ Δ<br />
2<br />
⎯⎯→<br />
Δ فلز كلورايد + O2<br />
⎯⎯→<br />
Δ نمك بدون آب + H 2<br />
O<br />
⎯⎯→<br />
عنصر + B عنصر Δ A<br />
⎯→<br />
→⎯ آب<br />
فلز هايدروكسايد<br />
هايدروجن + اكسيجن ⎯<br />
⎯⎯→<br />
آب + فلز اكسايد Δ<br />
193
بيشتر بدانيد<br />
مركب فلز نايتريت توسط حرارت به فلز نايترايت و گاز آكسيجن و در حرارت بلند به فلز<br />
اكسايد و گازات نايتروجن وآكسيجن تبديل ميگرددك<br />
2KNO3(<br />
s)<br />
⎯→ 2KNO2(<br />
s)<br />
+ O2<br />
( g)<br />
KNO ⎯→<br />
K O(<br />
s)<br />
+ N ( g)<br />
+ O ( g)<br />
3<br />
2<br />
2<br />
2<br />
حرارت بلند<br />
جستجو كنيد ⎯ Δ<br />
CD<br />
آيا براى تعاملات تجزيوى ميتوانيد مثال هاى ديگرى به علاوه از مثال هاى ذكر شدة اين<br />
درس تحرير بداريد؟<br />
: 3- 2- 7 تعاملات تركيبى<br />
تعاملات كه در نتيجة آن دو يا چند ماده ساده با هم تركيب شد يك مادة مغلق يا مركب<br />
را سازد كه از تعداد وانواع بيشترى از اتوم ها تشكيل شده باشد، به نام تعاملات تركيبى ياد<br />
مى شوند<br />
A<br />
B<br />
⎯→<br />
شكل عمومى آن قرار زير است: +<br />
CD مركب است، A وB ممكن عناصر يا مركبات باشند و يا A مركب و B عنصر باشد.<br />
بصورت عموم تعاملات تركيبى به طور زير نمايش داده ميشوند:<br />
شكل (7 – 8 ( معادلة شكلى تعامل تشكيل فيريم(II) سلفايد<br />
- 1 (مركبات) مركب ⎯→ ⎯ مركب + مركب<br />
– 2 مركب ⎯→ ⎯ عنصر + مركب<br />
- 3 مركب ⎯→ ⎯ عنصر + عنصر<br />
194
شكل زير تعامل جمعى آهن وكلورين را نشان ميدهد .<br />
شكل (7 - 9 ( تعامل آهن با كلورين<br />
0<br />
0<br />
2 Fe(<br />
s)<br />
+ 3Cl2(<br />
s)<br />
⎯→<br />
2 FeCl3(<br />
s)<br />
فعاليت<br />
تعاملات زير را به دقت خوانده توسط اعداد 2و 1, 3 كه نمبر نوع تعاملات عمومى فوق<br />
الذكراست ،به آنها ارتباط دهيد:<br />
H<br />
2(<br />
g)<br />
+ O2<br />
( g)<br />
⎯→<br />
H<br />
2O(<br />
l)<br />
Hg(<br />
l)<br />
+ O2<br />
( g)<br />
⎯→<br />
HgO(<br />
s)<br />
NH3(<br />
g)<br />
+ HCl(<br />
g)<br />
⎯→<br />
NH4Cl(<br />
g)<br />
CaO(<br />
s)<br />
+ SiO ( s)<br />
⎯→<br />
CaSiO(<br />
s)<br />
H<br />
n<br />
H<br />
H<br />
H<br />
2<br />
H<br />
⎡ H H ⎤<br />
C = C ⎯→<br />
−<br />
⎢ ⎥<br />
⎢<br />
C − C<br />
⎥<br />
−<br />
H<br />
⎢⎣<br />
H H ⎥⎦<br />
C = C<br />
H<br />
H<br />
+ H<br />
H − C ≡ C − H + H<br />
2<br />
Na<br />
2<br />
3<br />
Δ<br />
⎯⎯ ⎯⎯→<br />
⎯⎯⎯⎯⎯⎯<br />
→<br />
2CO3<br />
+ H<br />
2O<br />
+ CO2<br />
⎯→<br />
2NaHCO3<br />
195<br />
n<br />
+ 3<br />
−1<br />
H H<br />
H − C − C − H<br />
H H<br />
H<br />
H<br />
C = C<br />
ايتلين<br />
ايتان<br />
پولى ايتلين<br />
تبديل الكاين به الكين<br />
پولى ميرايزيشن<br />
ايتلين<br />
ايتلين<br />
استلين<br />
H<br />
H
اشكال عمومى تعاملات تركيبى را ميتوان طور زير فورمول بندى نمود كه بسيارى از تعاملات<br />
آن به اين اشكال مطابقت مى نمايند:<br />
فلز اكسايد →⎯ ⎯ آكسيجن + فلز<br />
غير فلز اكسايد →⎯ ⎯ آكسيجن + غير فلز<br />
(قلوى) فلز هايدروكسايد →⎯ ⎯ آب + فلز اكسايد<br />
تيزاب آكسيجن دار →⎯ آب + غير فلز اكسايد<br />
→⎯ اكسايد غير فلز + اكسايد فلز<br />
پوليمرايزيشن<br />
مونو مر<br />
196<br />
نمك ⎯<br />
پوليمر ⎯→ ⎯<br />
آب →⎯ آكسيجن + هايدروجن<br />
⎯→ HX + امونياك<br />
NH X x = ( F,<br />
Cl,<br />
Br,<br />
)<br />
4<br />
I<br />
H مركبات غير مشبوع<br />
مركبات مشبوع ⎯ 2<br />
مشتقات اكسيجنى هايدروكاربن ها →⎯ آب + مركبات غير مشبوع<br />
) هايدروكاربن هاى مشبوع هلوجندار X مركبات غير مشبوع<br />
+ 2<br />
⎯→<br />
⎯→<br />
+ ⎯→<br />
, x = ( Cl,<br />
Br,<br />
I<br />
, x = ( Cl,<br />
Br,<br />
I<br />
) هايدروكاربن هاى مشبوع هلوجندار + HX<br />
فعاليت<br />
هايدرو جنيشن<br />
مركبات غير مشبوع<br />
جداكردن منگ سماوار ها و چاى جوش ها در وسايلى مانند سماور و چاى جوش<br />
كه آب را در آنها جوش مى دهند ، كلسيم باى كاربونيت و مگنيزيم باى كاربونيت<br />
منحل در آب هاى عادى به اثر جوش شدن ترسب مينمايند و به نمك هاى غير منحل<br />
تبديل ميشود. اين كاربونيت ها در چنين ظروف و وسايل رسوب كرده سبب ازدياد كتله و<br />
بندش شيردهن ها مجراى خروجى آب اين وسايل ميگردد. براى تجريد منگ از وسايل،<br />
از طريقه هاى مختلف استفاده ميكنند، يكى از اين طريقه ها تهية محلول قلوى وعلاوه<br />
نمودن آن بالاى منگ ميباشد.<br />
مواد و وسايل مورد ضرورت: گيلاس، هاونگ با دسته، ترازو، چاى جوش منگ گرفته<br />
.2g<br />
g سوديم هايدروكسايد، 0 .5<br />
شده ، g 10نمك طعام، 9<br />
پوست بلوط.<br />
طرز العمل: نمك طعام ،<br />
K 2CO 3<br />
g پوتاشيم كاربونيت و 0<br />
و پوست بلوط را طبق كميت هاى فوق به طور دقيق
وزن كرده و باهم مخلوط نماييد و در هاونگ آن را خوب به پودر تبديل نماييد، سپس آن<br />
را در يك گيلاس انداخته و آن را براى از بين بردن منگ استعمال مى نمايد.<br />
حصة حجم چاى جوش را از آب پر نماييد، به طور تقريبى در مقابل هر ليتر آب 2 − 3g<br />
2<br />
3<br />
پودر القلى تهيه شده را درآن علاوه نماييد. چاى جوش را بالاى منبع حرارت گذاشته بعد از<br />
جوش آمدن آب، به مدت −3 5 دقيقه چاى جوش را از منبع حرارت دور ننماييد و حرارت<br />
دادن را ادامه دهيد و بعد از آن چاى جوش را از اب تخليه نموده ، با آب عادى و مايع<br />
ظرف شويى چاى جوش را بشوييد ، تغييرات رادر چاى جوش مشاهده نموده ودر كتابچه<br />
هاى تان ياداشت نماييد .<br />
– 2- 7 3 : تعاملات احتراقى ) سوختن)<br />
تعامل مواد با اكسيجن در صورتيكه با توليد حرارت و نور همرا باشد ، به نام سوختن ياد<br />
ميشود. از تعامل سوختن فلزات، اكسايد هاى فلزى و از احتراق مركبات عضوى با اكسيجن<br />
، CO2 آب و انرژى توليد ميگردد ، از احتراق عناصر غير فلزات ، اكسايد هاى غير فلز توليد<br />
ميگردند. از سوختن هايدروكاربنها و ساير مركبات عضوى سلفر دار ، سلفر داى اكسايد و از<br />
سوختن مركبات عضوى نايتروجن دار ، اكسايد هاى مختلف نايتروجن، بخصوص NO2 توليد<br />
197<br />
ميشود .<br />
به طور مثال: معادلة سوختن متان را طور زير نوشته كرده مى توانيم:<br />
CH g)<br />
+ 2O<br />
( g)<br />
⎯→<br />
CO ( g)<br />
+ 2H<br />
O(<br />
g)<br />
+ E<br />
4<br />
(<br />
2<br />
2<br />
2<br />
اگر مقدار آكسيجن كم باشد، همراهى COمقدار گاز CO يا دود Cنيز مشاهده ميگردد و<br />
2<br />
مقدار حرارت آزاد شده كم ميباشد .<br />
هايدروجن در طبقات بلند اتموسفير در موجوديت اكسيجن سوخته توليد آب و حرارت<br />
را مى نمايد:<br />
الماسك<br />
2 + O ⎯→<br />
حرارت + O H<br />
H<br />
2 2<br />
2<br />
2<br />
اكثر فلزات با اكسيجن تعامل نموده ، اكسايد مربوطه ، روشنى و حرارت را توليد ميكند؛ به<br />
طور مثال : اگر فلز مگنيزيم بالاى شعلة آتش قرار داده شود ، شعله ورشده، مى سوزد .<br />
Mg + O ⎯→<br />
2MgO<br />
+<br />
حرارت و نور 2<br />
2<br />
آيا سوختن مواد يكى از انواع تعاملات تركيبى ميبا شند ؟ سوختن خود بخودى فاسفورس
در هواى مرطوب، يكى از تعاملات مهم سوختن مواد است ، شكل ذيل سوختن خود به<br />
خودى فاسفورس سفيد را نشان ميدهد :<br />
فكر كنيد<br />
شكل (7 – 10 ( سوختن فاسفور در هوا<br />
4( 2<br />
4 10<br />
s<br />
S)<br />
+ 5O<br />
( g)<br />
⎯→<br />
P O ( ) +<br />
حرارت و روشنى P<br />
آيا تعامل سوختن مواد را ميتوان نوع تعاملات تركيبى قبول كرد؟<br />
فعاليت<br />
سوختن فلز مگنيزيم<br />
مواد و لوازم مورد ضرورت: فلز مگنيزيم و گوگرد.<br />
cm<br />
طرز العمل: 20 فيتة فلز مگنيزيم را گرفته توسط گوگرد بسوزانيد، حرارت و روشنى<br />
آن را مشاهده نماييد. توليد خاكستر سفيد را كه اكسايد مگنيزيم بوده مشاهده كنيد:<br />
شكل (7 - 11) سوختن سيم مگنيزيم وتشكيل حرارت<br />
– 7 2 – 4 : تعاملات اكزوترميك و اندوترميك<br />
تعاملات كيمياوى از لحاظ جذب و يا آزاد نمودن انرژى به دو دسته تقسيم ميگردند،<br />
198
دستة اول نوع تعاملات است كه در نتيجه صورت گرفتن آنها علاوه بر محصولات تعامل ،<br />
انرژى به شكل حرارت و نور نيز آزاد مى گردد ، اين نوع تعاملات را به نام تعاملات<br />
اكزوترميك (Exothermic)ياد مينمايند . اكثر تعاملات القلى ها با تيزاب ها اگزوترميك<br />
بوده و با آزاد شدن حرارت صورت ميگيرند ؛ بطور مثال:<br />
NaOH + HCl⎯→<br />
NaCl+<br />
H<br />
2O<br />
حرارت + E<br />
انرژى + آب + نمك →⎯ تيزاب نمك + سوديم هايدروكسايد<br />
فلزات فعال با آب تعامل نموده نور و حرارت را توليد مى نمايد؛ بطور مثال: وقتيكه توتة<br />
كوچك فلز سوديم در تشت پر از آب انداخته شود، تعامل بسيار سريع صورت گرفته و با توليد<br />
نور و حرارت همراه مى باشد:.<br />
شكل (7 – 12 ( تعامل اكزوترميك سوديم در آب و توليد حرارت و نور<br />
2Na + 2H<br />
2O<br />
⎯⎯→ 2NaOH<br />
+ H<br />
2<br />
حرارت + نور +<br />
هايدروجن + سوديم هايدروكسايد →⎯ آب + سوديم<br />
تعاملات اكزوترميك نيز گاهى براى فعال شدن مواد داخل تعامل به انرژى ضرورت<br />
داشته مگر انرژى كه در جريان تعامل آزاد ميگردد ، بيشتر از آن مقدار انرژى است كه براى<br />
فعال ساختن مواد داخل تعامل به مصرف ميرسد ؛ بطور مثال: فلز مگنيزيم را بايد ابتدا به شعلة<br />
آتش نزديك سازيم تا تعامل آغاز گردد، وقتيكه تعامل شروع شد ، مقدار بى نهايت انرژى<br />
آزاد ميشود. هم چنان اگر بالاى پتاشيم پرمنگنيت گليسرين راعلاوه نماييم ، در آغاز تعامل<br />
به انرژى آفتاب ضرورت بوده كه اين انرژى به نام انرژى فعال سازى يا انرژى اكتيويشن<br />
199
(Activition) ياد مى شود.<br />
تعاملاتى كه با جذب انرژى صورت ميگرند يا تعاملاتى كه مستلزم حرارت اند ، به نام<br />
تعاملات اندوترميك (Endothermic)ياد ميگردند. اكثر تعاملاتى كه در طبيعت صورت<br />
ميگيرند، از اين جمله تعاملات اند؛ به طور مثال: استحصال چونه از سنگ چونه با مصرف زياد<br />
انرژى امكان پذير است :<br />
CaCO<br />
3( s)<br />
⎯⎯→<br />
Δ CaO(<br />
s)<br />
+ CO2<br />
( g)<br />
فعاليت<br />
معادلات تعاملات زير را ملاحظه نموده ، تعامل اكزوترميك را به حروف (Ex) و<br />
اندوترميك را به حروف (En) نشانى كنيد:<br />
4H<br />
2(<br />
g)<br />
+ O2<br />
( g)<br />
⎯→<br />
2H<br />
2O(<br />
l)<br />
+ 571,6kJ<br />
CH4(<br />
g)<br />
+ 2O2<br />
( g)<br />
⎯→<br />
CO2<br />
( g)<br />
+ 2H<br />
2O(<br />
l)<br />
+ 890kJ<br />
2CuO(<br />
s)<br />
+ 314,6kJ<br />
⎯→<br />
2Cu(<br />
s)<br />
+ O2<br />
2H<br />
2O(<br />
l)<br />
+ 571,6kJ<br />
⎯→<br />
2H<br />
2(<br />
g)<br />
+ O2<br />
( g)<br />
H<br />
2O(<br />
s)<br />
+ 6kJ<br />
⎯→<br />
H<br />
2O(<br />
l)<br />
H<br />
2(<br />
g)<br />
Cl2<br />
( g)<br />
⎯→<br />
2HCl(<br />
g)<br />
+ 185kJ<br />
H<br />
2O(<br />
l)<br />
⎯→<br />
H<br />
2O(<br />
s)<br />
+ 6kJ<br />
2Al2O3<br />
( s)<br />
⎯→<br />
2Al2O3<br />
+ 3351,4 kJ<br />
4Al(<br />
s)<br />
+ 3O2<br />
( g)<br />
⎯→<br />
2Al2O3<br />
+ 3351,4 kJ<br />
Sn(<br />
s)<br />
+ 2Cl2<br />
( g)<br />
⎯→<br />
SnCl4<br />
( l)<br />
+ 511,3 kJ<br />
C(<br />
s)<br />
+ O ( g)<br />
⎯→<br />
CO ( g)<br />
+ 393,5kJ<br />
2<br />
2<br />
– 7 2 – 5 : دياگرام انرژى براى تعاملات اكروتزميك و اندوترميك<br />
طورى كه گفته شد ، تعاملات كيمياوى از نگاه انرژى به دو دستة اكزوترميك و<br />
اندوترميك تقسيم ميگردند. تعاملات اكزوترميك در ابتدأ تعامل به يك مقدار انرژى ضرورت<br />
دارد كه اين مقدار انرژى به نام انرژى فعال سازى (Activation) ياد مينمايند ؛ ولى انرژى<br />
كه آزاد ميگردد بيشتر از مقدار انرژى فعال سازى مى باشد.<br />
مواد تعامل كننده در تعاملات اكزوترميك داراى انرژى ذخيروى زياد بوده و مواد محصول<br />
تعامل آن انرژى ذخيروى كم را دارا ميباشند. محصولات اكزوترميك با ثبات بوده و براى<br />
200
تجزية آنها به همان مقدار انرژى ضرورت است كه در وقت تشكيل آنها آزاد گرديده است.<br />
تعاملات اندوترميك در جريان تشكيل مواد محصول، مواد اوليه انرژى جذب مينمايند؛<br />
لذا انرژى ذخيره وى مواد محصول تعامل بيشتر از مواد تعامل كننده مى باشند. محصولات<br />
تعاملات اندوترميك بى ثبات اند ؛ زيرا مقدار انرژى كه در وقت تشكيل خويش اخذ نموده اند<br />
ميسازد.<br />
دوباره آن را آزاد<br />
شكل (7 - 13 ( دياگرام انرژى تعامل اكزوترميك واندوترميك<br />
الف – سوختن اسيتلين در موجوديت هوا ) اكزوترميك ( ،<br />
ب - تجزيه مركيورى (II) اكسايد (اندوترميك (<br />
شكل (7 - 14 ( چراغ اكسى اسيتلين درموقع سوختن حرارت زياد را توليد ميكند كه در<br />
ولدنگ كارى وقطع فلزات به كار ميرود .<br />
201
خلاصة فصل هفتم<br />
تعاملات كيمياوى توسط معادلات كيمياوى نمايش داده ميشوند.<br />
تعاملات كيمياوى نوع جرياناتى اند كه در آنها مواد اوليه به مواد جديد يا محصول<br />
تعاملات كه داراى خواص جديد مي باشند،ُ تبديل ميگردند.<br />
تعامل تعويضى ساده عبارت از تعاملى است كه در آن يك يا چند اتوم جاى يك يا<br />
چندين اتوم هارا در ماليكول متشكل آنها اشغال مينمايند .<br />
تعامل تعويضى دوگانه عبارت از تعاملى است كه در آن يك يا چند اتوم از يك مركب<br />
با يك يا چند اتوم مركب ديگر تعويض ميگردد.<br />
تعامل تجزيوى عبارت از تعاملى است كه از تجزية يك ماده ،چند مادة جديد به دست<br />
ميآيد.<br />
تعامل تركيبى عبارت از تعامل است كه از يك جاشدن دو با چند ماده ، يك مادة جديد<br />
تشكيل ميگردد.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
تعامل احتراقى عبارت از تعامل است كه در آن يك ماده در موجوديت آكسيجن<br />
سوخته، توليد اكسايد ها حرارت و روشنى مينمايد .<br />
نمك ها، القلى ها و تيزاب هاى كه بيشتر از 0 (مول درفى ليتر آب) حل شوند،<br />
به نام مواد منحل و اگر بين − 001 0 مول فى ليتر آب حل شوند كمتر منحل و اگر<br />
.0 مول فى ليتر آب حل باشند ، به نام مواد غير منحل ياد مى شوند .<br />
كمتر از 001<br />
در تعامل اكزوترميك در جريان تعامل يك مقدار انرژى آزاد ميشود.<br />
.1mol / L<br />
.1<br />
0.<br />
<br />
محصولات تعاملات اكزوترميك با داشتن مقدار كم انرژى با ثبات و محصولات<br />
تعاملات اندوترميك با داشتن مقدار زياد انرژى بى ثبات اند.<br />
تعاملات اكزوترميك نيز گاهى براى فعال شدن مواد داخل تعامل به انرژى ضرورت<br />
202
داشته مگر انرژى كه در جريان تعامل آزاد ميگردد ، بيشتر از آن مقدار انرژى است كه براى<br />
فعال ساختن مواد داخل تعامل به مصرف ميرسد.<br />
تمرين فصل هفتم<br />
سؤال هاى چهار جوابه<br />
- 1 علامة اختصارى براى حالت مواد محلول هاى آبى ------ است .<br />
الف-L ب- l ج- aq د- sol<br />
-2 از سوختن گاز ميتان، گاز كاربن داى اكسايد و آب توليد ميشود. اين جمله چيست؟<br />
الف- معادلة سمبوليك است ب- معادلة تحريرى است<br />
ج- معادلة توصيفى است<br />
K( s)<br />
+ H<br />
2O(<br />
l)<br />
-3 محصول تعامل →⎯<br />
د- يك عبارت است.<br />
عبارت است از:<br />
د- هيچ كدام<br />
2<br />
-4 تعامل تيزاب با القلى از كدام نوع تعاملات ذيل مى باشد:<br />
K + H 2<br />
+ O ج- KOH + ب- K<br />
2O<br />
+ H<br />
الف- 2O<br />
2<br />
H 2<br />
الف- خنثى سازى ب- تعويضى دوگانه ج- رسوب دهنده د- الف و ب هردو<br />
-5 كدام سلفيت هاى زير در آب غير منحل اند:<br />
د- FeSO<br />
4<br />
الف- 4 2 4 Na 2SO ب- K SO ج- BaSO<br />
4<br />
، كدام نوع تعامل است؟<br />
2<br />
الف- تركيبى ب- تجزيوى ج- سوختن د- اكزوترميك<br />
CaCO ( ⎯→ CaO + CO<br />
3<br />
s)<br />
6- تعامل ⎯ Δ<br />
(<br />
(<br />
سؤال هاى صحيح و غلط<br />
جملة صحيح را به حرف (ص) و غلط را به حرف (غ) نشانى كنيد.<br />
-1 نمك ذوب شده توسط جريان برق به فلز و بقية تيزابى تجزيه ميشود.(<br />
-2 تبديل اسيتلين به ايتلين تعامل تركيبى است. )<br />
-3 تعامل مواد با اكسيجن به نام سوختن ياد ميشود.(<br />
-4 تعامل فلزات القلى با آب و تيزاب ها اكزوترميك اند.(<br />
(<br />
(<br />
203
- 5 محصولات اندوترميك با ثبات اند.(<br />
(<br />
(<br />
- 6 سمبول S براى مايعات در معادلات استعمال ميگردد.(<br />
(<br />
→⎯ معنى (مى دهد) را دارد.( (<br />
- 7<br />
تعويضى دوگانه است.(<br />
2<br />
C + FeO ⎯→<br />
- 8 تعامل Fe + CO<br />
2<br />
سؤال هاى خانه خالى<br />
جاهاى خالى را به كلمات مناسب تكميل نماييد.<br />
- 1 مگنيزيم با مس (II) سلفيت تعامل نموده ................. و ................. را تشكيل ميدهد.<br />
PbCl -2<br />
در آب ................. اند.<br />
Pb(OH) 2<br />
- 3 محصولات تعامل تجزيوى<br />
- 4 شكل عمومى تعاملات تركيبى ................. مى باشد.<br />
- 5 محصول، فلز + اكسيجن عبارت از ................. مى باشد.<br />
عبارت از ................. و ................. مى باشند.<br />
- 6 سوديم هايدروكسايد با تيزاب نمك تعامل مينمايد ................. و ................. را ميسازد.<br />
- 7 تعاملاتى كه از محيط ماحول خود انرژى را جذب مى نمايد................. ناميده مى شود.<br />
- 8 تعاملاتى كه به محيط انرژى ميدهد................. ناميده ميشوند.<br />
سؤالهاى تشريحى<br />
- 1 تعامل كيمياوى توسط كدام مفاهيم نشان داده ميشود؟<br />
- 2 انواع عمدة تعاملات كيمياوى را توضيح كنيد .<br />
- 3 معادلة توصيفى را با يك مثال توضيح نماييد .<br />
- 4 معادلة سمبوليك را توسط يك مثال توضيح دهيد.<br />
- 5 تعامل اكزوترميك را با يك مثال توضيح نماييد.<br />
- 6 تعامل تركيبى را تعريف و شكل عمومى آنرا بنويسيد.<br />
204
- 7 تعامل تعويضى ساده را با يك مثال توضيح كنيد .<br />
- 8 آيا تعامل القلى با تيزاب تعامل تعويضى است؟ چرا؟<br />
- 9 دياگرام تعاملات اكزوترميك و اندوترميك را ترسيم نماييد.<br />
- 10 محصول تعاملات زير را بنويسيد و هم آن را به يكى از انواع تعاملات ارتباط دهيد.<br />
1−<br />
2 −<br />
3 −<br />
4 −<br />
5 −<br />
Al(<br />
s)<br />
+ HCl(<br />
l)<br />
⎯→<br />
Fe(<br />
s)<br />
+ H<br />
C(<br />
s)<br />
+ Fe O ( s)<br />
⎯→<br />
NaOH(<br />
aq)<br />
+ H<br />
2<br />
5<br />
2<br />
O(<br />
l)<br />
⎯→<br />
2<br />
3<br />
3<br />
PO ( aq)<br />
⎯→<br />
C H OH(<br />
l)<br />
+ O ( g)<br />
⎯→<br />
2<br />
4<br />
205
فصل هشتم<br />
تعاملات اكسيديشن - ريدكشن<br />
تعاملات اكسيديشن - ريدكشن يكى از پروسس هاى بسيار مهم طبيعت مى باشد<br />
. سوختاندن مواد سوختى درسوخت گاه ، ديگ هاى بخار ، رسوب الكترولتيكى<br />
فلزات ، پروسس هاى كه در عناصر گلوانيكى و بترى ها صورت مى گيرد ، همه به<br />
اساس تعاملات اكسيديشن - ريدكشن عملى ميگردند . دريافت مواد اولى و ابتدايى(<br />
آهن ، كروم ، منگنيز ، طلا ، نقره ، كلور ، ايودين ، و غيره ( همچنان محصولات<br />
مشخص كيمياوى ) امونيا ، تيزاب شوره ، تيزاب گوگرد و ديگر تيزاب ها ( به<br />
اساس تعاملات اكسيديشن ريدكشن حاصل شده است . در اورگانيزم موجودات<br />
حيه اعم از نباتات و حيوانات تعاملات و تبادلات اكسيدشن - ريدكشن بسيارمهمى<br />
صورت مى گيرد كه درجريان آن انرژى توليد و مجزا ميگردد ، اين انرژى توليد شده<br />
براى بقاى حيات موجودات حيه حتمى و ضرورى مى باشد<br />
دراين فصل راجع به اكسيديشن وريدكشن معلومات حاصل مى نماييد ،<br />
نمبراكسيديشن اتوم ها را در ماليكول مركب وتوزين معادلات تعاملات اكسيديشن<br />
وريدكشن را مى آموزيد ، ميتود هاى اساسى توزين تعاملات اكسيديشن – ريدكشن<br />
را نيز ياد خواهيد گرفت .<br />
206
207<br />
: -1 8 تعريف اكسيديشن وريدكشن<br />
2<br />
در زمانهاى سابق اصطلاح اكسيديشن و ريدكشن به مفهوم ديگرى به كار ميرفت ؛ طورى<br />
كه نصب آكسيجن رابالاى ماليكول مركب به نام عمليةاكسيديشن يادمى نمودند ؛ به طور<br />
S + O<br />
2<br />
C + O<br />
2<br />
⎯→<br />
⎯→<br />
SO<br />
2<br />
CO<br />
2<br />
مثال :<br />
عملية اكسيديشن ممكن بدون موجوديت آكسيجن آزاد بلكه به واسطة يك مادة اكسيجن<br />
دهندة تركيبى صورت بگيرد ، تعامل ذيل را ملاحظه نماييد :<br />
2K ClO<br />
KCl + SO<br />
3+<br />
3S<br />
⎯→<br />
2<br />
در تعامل فوق K ClO3 به حيث اكسيدى كننده عمل نموده و سلفر را ارجاع نموده<br />
است . به اين اساس كشيدن آكسيجن ونصب هايدروجن را در تعاملات كيمياوى به نام<br />
ارجاع يا ريدكشن مى ناميدند ؛ به طور مثال :<br />
Fe2O3<br />
+ 3 H<br />
2<br />
⎯→<br />
2Fe+<br />
3H<br />
2O<br />
Fe O + 3CO<br />
⎯→<br />
2Fe+<br />
CO<br />
2 3<br />
3<br />
2<br />
2<br />
اكسيديشن عبارت از عمليه يى است كه در آن نمبر اكسيديشن( مقدار چارج مثبت<br />
قسمى ( اتوم هاى بعضى از عناصر بلند ميرود .، عمليه يى پايين آمدن نمبر اكسيديشن( مقدار<br />
چارج قسمى) اتومهاى عناصر را در يك تعامل كيمياوى به نام ريد كشن ياد مى كنند.<br />
اكثر تعاملات كيمياوى نوع تعاملات اكسيديشن وريدكشن مى باشند ؛ به طور مثال :<br />
تعامل سوختن كاربن نوعى از تعاملات اكسيديشن – ريدكشن است:<br />
0 0<br />
+ 4 −2<br />
C + O ⎯→<br />
C O<br />
SO<br />
O<br />
ارجاع شده اكسيدى شده<br />
اما تعاملات ذيل نوع تعاملات اكسيديشن – ريدكشن نمى باشد ؛زيرا نمبرهاى اكسيديشن<br />
اتوم هاى مواد تعامل كننده بعد از تشكيل محصولات نيز به حالت اولى باقى مانده است.<br />
BaO+<br />
H<br />
2<br />
O<br />
2NaOH<br />
+ H<br />
⎯→<br />
Ba(<br />
OH)<br />
2<br />
4<br />
⎯→<br />
2<br />
Na SO<br />
2<br />
4<br />
+ 2H<br />
2
معمولاً عملية اكسيديشن وريدكشن در تعاملات كيمياوى هم زمان صورت ميگيرد و<br />
تعداد الكترون هاى گرفته شده مساوى به تعداد الكترونهاى باخته شده است ، در صورتى<br />
كه الكترون هاى باخته شده منفى وگرفته شده مثبت قبول گردد ، مجموعهء الجبرى<br />
آنها مساوى به صفراست .<br />
چون ارجاع يك مادهء كيمياوى با اكسيديشن مادة ديگر همزمان صورت مى گيرد ، به هر<br />
اندازه كه الكترونيگاتيويتى اتوم هاى عناصرزياد باشد ، به همان اندازه خاصيت اكسيدى<br />
كننده گى ) اكسيدانى ( آنها قوى مى باشد . ) اين خاصيت در عناصر غير فلزى زياد است (<br />
و بر عكس هر قدر كه عناصر داراى خاصيت الكترونيگاتيويتى پايين باشد به همان اندازه<br />
خاصيت اكسيدانى آنها ضعيف بوده و خاصيت ارجاع كننده گى آنها قوى مى باشد.<br />
فعاليت<br />
در تعامل ذيل اكسيدى كننده ها وارجاع كننده هارا مشخص سازيد .<br />
Cl2 + 2 NaOH ⎯→<br />
NaClO + NaCl + H<br />
2O<br />
فكر كنيد<br />
الف – جريان برق نتيجة انتقال الكترون ها است ، آيا از تعاملات اكسيديشن وريدكشن<br />
ميتوان جريان برق را بدست آورد ؟<br />
ب – چرا عملية اكسيديشن و ريدكشن لازم وملزوم يك ديگر اند ؟<br />
208<br />
– 8 2 : نمبر اكسيديشن عناصر<br />
توسط ولانس هاى عناصر كيمياوى ميتوان قابليت تشكيل عنصر را در رابطه هاى كيمياوى<br />
دانست. ) و يا اينكه به معنى فوق العاده بلند مقياس قابليت آن ها درتشكيل رابطه كيمياوى<br />
پى برد ( كميت ولانس ، ارقام روابط كيمياوى را تعيين مى نمايد كه توسط اتوم ها تشكيل<br />
گرديده است . ولانس ها به حيث كميت الكترونيگاتيوتى اتوم ها كه با اتوم مشخص رابطه<br />
داشته باشد، به شمار نرفته و علامات ) + ( و يا ) - ( را ندارند ؛ زيرا ولانس ارقام روابط را<br />
درماليكول ها مشخص مى سازد ؛ لاكن در مركبات الكترون هاى كه روابط كيمياوى را<br />
تشكيل مى نمايند ، بالاى اتوم هاى الكترونيگاتيف بلند ، اخذ موقعيت مينمايند و درنتيجه
اتوم هاچارج معين را كسب ميكنند . توسط درجه اكسيديشن اتوم ها درماليكول ها چارج<br />
برقى قسمى يا شرطى اتوم هاى مشخص به اساس استقرار الكترون هاى ولانسى بالاى عنصر<br />
الكترونيگاتيف ، دريافت ميگردد. ذريعه اين نوع شرايط پيش بينى ميشود كه الكترون هاى<br />
هريك از رابطه ها درماليكول و يا آيون با اتوم فوق العاده الكترونيگاتيف تعلق دارد . درجة<br />
اكسيديشن اتوم توسط علامت ) + ( و يا ) - ( افاده ميگردد . علامت مثبت درجه<br />
اكسيديشن عنصر به ارقام الكترون هاى اتوم مطابقت دارد كه از آن جدا گرديده است و<br />
كميت درجه اكسيديشن منفى ملحق شدن الكترون را نشان ميدهد كه با اتوم عنصر ملحق<br />
گرديده است .<br />
– 8 2 – 1 : قوانين تعيين نمبر اكسيديشن<br />
براى تعيين درجات اكسيديشن اتوم ها درحالت آزاد ) عنصرى ( و درمركبات كيمياوى<br />
مشخصات الكترونيگاتيويتى مواد ذيل عملى ميگردد .<br />
1- اتوم هاى آكسيجن درمركبات مى توانند درجات اكسيديشن تام ويا كسرى را<br />
از خود نشان بدهد ؛ به طور مثال: درجه اكسيديشن آكسيجن در مساوى ) 2 - ( بوده ،<br />
مى باشد ، در مركب اكسى<br />
1<br />
در<br />
3<br />
درجه اكسيديشن آكسيجن + 2 است . به صورت مشخص درجه اكسيديشن<br />
2<br />
هايدروجن در مركبات كيمياوى 1+ بوده ؛ اما درمركبات هايدرايد هاى فلزات فعال<br />
Metals) (Hydride نمبراكسيديشن آن1- مى باشد .<br />
2- درجه اكسيديشن اتوم ها در آيون هاى ماليكول مركبات ساده به اساس كميت و<br />
علامه آن مساوى به چارج برقى آيونهاى آن مى باشد ؛ به طور مثال: در مركب KCl درجه<br />
H 2<br />
O<br />
و KO بترتيب − 1 و −<br />
3<br />
2<br />
209<br />
H<br />
1، - و درمركبات KO<br />
2<br />
2<br />
فلورايد OF<br />
2 O<br />
و از كلورين ، Cl 1 − است كه چارج آنها بترتيب 1+ و1 - ميباشد .<br />
- 3 درصورتى كه ماليكول به اساس رابطة كوولانت ويا روابط آيونى- كوولانسى<br />
( HNO درجه<br />
3<br />
, NH<br />
4NO3,<br />
NH<br />
4NO2,<br />
NH<br />
3<br />
اكسيديشن 1, K +<br />
تشكيل گرديده باشد ؛ به طور مثال : )<br />
اكسيديشن اتوم الكترونيگاتيف قوى علامه ) - ( و اتوم داراى خاصيت الكترونيگاتيف<br />
ضعيف به علامه ) + ( نشان داده مى شود.<br />
براى د ا نستن درجه اكسيديشن معين عناصر سلسلة از مركبات به شكل معقول<br />
لازم است تا فورمول گرافيكى مركب مطلوب تحرير گردد، در
مركبات نايتروجن دار )<br />
HNO و ،( N 2H بترتيب<br />
4<br />
3 ,<br />
HNO2, NH<br />
4OH<br />
, NH<br />
3<br />
درجه اكسيديشن - 3 ، 3 - ، +3 ، +5 و - 1 را دارا بوده كه اين درجات اكسيديشن<br />
به طور آشكار درفورمول ساختمانى آنهابه ملاحظه ميرسد . درصورت موجوديت روابط<br />
كيمياوى بين اتوم هاى عين عنصر؛ به طور مثال : 2H N تقسيم جوره الكترون هاى كه<br />
4<br />
اتومهاى نايتروجن را ارتباط داده است، صورت ميگيرد وبه تعقيب آن محاسبة الكترونهاى<br />
هر يك از اتوم ها عملى ميگردد . تفاوت بين تعداد الكترون هاى اتوم آزاد درسطح بلند و<br />
دريافت ارقام درجه اكسيديشن اتوم را ارايه ميدارد .<br />
2,<br />
Br2<br />
,Cl2,<br />
H2<br />
4- ماليكول هاى كه از اتوم ها عين عنصر تشكيل شده باشند ) مانند: N<br />
وغيره ( درجه اكسيديشن اتوم هاى اين عناصر درماليكول هاى آنها مساوى به صفر ميباشد؛<br />
زيرا قوة جذب الكترونى بين همچو اتوم ها در ماليكول شان موجود نمى باشد والكترون<br />
هاى مشترك بين هسته هاى هر دو اتوم قرار دارد؛ به طور مثال : درماليكول هايدروجن<br />
) H ( H : و كلورين ) Cl ( Cl : درجه اكسيديشن هر اتوم مساوى به صفر بوده ، ليكن<br />
Covalence (ولانسى ( آنها با درنظرداشت كميت جوره الكترون هاى ولانسى به يك<br />
مطابقت دارد .<br />
5- در اكثر مركبات عضوى، روابط كيمياوى خاصيت ضعيف قطبى را دارا بوده ، ملحق<br />
شدن اتوم كاربن با اتوم هاى ديگر؛ به طور مثال: ) فلورين ، آكسيجن ، كلورين ، نايتروجن ( كه<br />
دراسكليت مركبات عضوى شامل باشند، باعث تغيير پوتنسيال الكترونى بين كاربن و اتوم<br />
هاى عناصر فوق الذكر شده و پولارتى ) قطبيت)آنها را در تشكيل رابطه بين آنها زياد مى<br />
سازد. درجه اكسيديشن اتوم ها درآنها مانند مركبات كو ولانسى قطبى است .<br />
6- فلزات درحالت عنصرى داراى توزيع منظم كثافت الكترونى به اطراف هسته ميباشد<br />
از اين سبب درجه اكسيديشن آنها مساوى به صفرقبول شده است .<br />
7- درآيون مجموعه الجبرى درجه اكسيديشن تمام اتوم ها مساوى به چارج آيون است<br />
و مجموعة الجبرى درجات اكسيديشن اتوم ها كه درتركيب مركب خنثى برقى شامل<br />
است ، مساوى به صفرمى باشد .<br />
8- در مركبات كامپلكس معمولا درجة اكسيديشن اتوم مركزى آنها را مشخص ميسازند ؛ به<br />
طور مثال: درمركب ] ]بترتيب درجه اكسيديشن آهن<br />
4<br />
Ni ، K [ Fe(SCN ]<br />
( NH 3) 5<br />
SO<br />
210<br />
2<br />
) 5
مساوى به (+3) بوده و درجه اكسيديشن نكل مساوى به (+2) است . لازم به ياد آورى<br />
است كه دانستن درجهء اكسيديشن به شكل ظاهرى پديدار شده و معمولا حالت واقعى<br />
اتوم مطلوب را در مركب مشخص نمى سازد . دربسيارى حالات درجه اكسيديشن مساوى<br />
( CH فارميك اسيد )<br />
به ولانس عنصر مشخص نمى باشد؛ به طور مثال : درميتان( 4<br />
( و كاربن داى اكسايد<br />
) CO ( درجه اكسيديشن كاربن به ترتيب مساوى به 4- ، 2+ ، 2- ، 0 ، 4+ بوده و هم زمان<br />
2<br />
با آن ولانس اتوم كاربن درتمام مركبات فوق الذكر مساوى به 4 است . دانستن درجه اكسيديشن<br />
به صورت خاص درمطالعة تعاملات اكسيديشن ريدكشن زياد مورد استفاده قرار مى گيرد.<br />
CH 2<br />
O ) فارم الديهايد ( CH 3<br />
− OH ) ميتانول ( HCOOH<br />
خود را امتحان نماييد<br />
نمبر اكسيديش يكى از اتوم هاى عناصر در مركبات ذيل راكه مجهول (x)است ،<br />
دريافت نماييد .<br />
H3 P<br />
X O 3<br />
ClO د -<br />
Na X X<br />
X<br />
⎡ ⎤<br />
Al 2 (SO4 ج -<br />
( ب - )<br />
3 ⎢<br />
Ni NH3) 5 ⎥<br />
SO4<br />
الف -<br />
⎣ ⎦<br />
نمبر اكسيديشن سلفر 6+ ، هايدروجن 1+ ، نايتروجن 3- ، سوديم 1+ و آكسيجن<br />
211<br />
2- است.<br />
-3 8 :انواع تعاملات اكسيديشن- ريدكشن :<br />
تمام تعاملات اكسيديشن- ريدكشن را ميتوان به انواع ذيل تقسيم نمود :<br />
1- تعاملات بين اتوم ها و ماليكول اكسيديشن- ريدكشن: عبارت از تبادله الكترون ها بين<br />
اتوم هاى مختلف ماليكول هاى مختلف و يا آيون هاى مختلف بوده كه بين آنها صورت مى گيرد.<br />
بطور مثال : تعاملات بسيط تركيبى وتعويضى :<br />
2Ca(<br />
s)<br />
+ O2 ( g)<br />
⎯→<br />
2CaO(<br />
s)<br />
2HI + Br2 ⎯→<br />
2HBr<br />
+ I<br />
2<br />
2<br />
4 2 4 3<br />
+<br />
Al + 3CuSO<br />
⎯→<br />
Al ( SO ) 3Cu<br />
2- تعامل اكسيديشن– ريدكشن خودى ) Disproportionation تعاملات غير متوازن (<br />
اين نوع تعامل مشخصة مركبات و يا مواد ساده بوده كه بعضى از اتوم هاى عين عنصردرمركب<br />
اكسيدى شده وهم زمان عدة از اتوم هاى همين عنصر ارجاع ميگردد. ؛ به طور مثال :<br />
Cl2 + 2 NaOH⎯→<br />
NaClO+<br />
NaCl+<br />
H<br />
2O
- 3 تعاملات اكسيديشن ريدكشن داخل ماليكول ها :<br />
دراين نوع تعاملات يك قسمت ماليكول مركب وظيفه اكسيدى كننده و قسمت<br />
ديگر آن وظيفة ارجاع كننده را اجرا مينمايد ، مثال سادة اين نوع تعامل را مى توان،<br />
پروسس تركيبى پارچه شدن ماده مغلق به قسمت هاى مختلف مركب ارايه كرد ؛ به طور<br />
2NO<br />
1−<br />
3<br />
2KClO<br />
3<br />
2AgNO<br />
⎯→<br />
3<br />
⎯→<br />
⎯→<br />
2NO2<br />
+ O2<br />
2KCl<br />
+ 3O2<br />
2Ag<br />
+ 2NO<br />
212<br />
2<br />
+ O<br />
2<br />
مثال :<br />
فعاليت<br />
تعاملات اكسيديشن ريدكشن ذيل از جمله كدام نوع تعاملات بوده ، نوع آنرا<br />
مشخص ساخته وهم اكسيدى كننده ها رامعلوم كنيد .<br />
1−<br />
3( NH<br />
2<br />
2<br />
4<br />
4<br />
2 − NaClO<br />
5 − 3N<br />
H<br />
4<br />
)<br />
3 − 4K<br />
SO<br />
3<br />
4<br />
2<br />
4 − NH NO<br />
S + K Cr O<br />
2<br />
2<br />
+ 6NaI<br />
+ 3H<br />
SO<br />
2<br />
2<br />
2H<br />
3<br />
2<br />
7<br />
⎯→<br />
3K<br />
SO<br />
⎯→<br />
⎯→<br />
4NH<br />
+ H<br />
2<br />
3<br />
+ N<br />
2<br />
2<br />
4<br />
+ K<br />
O + N<br />
O<br />
2<br />
⎯→<br />
2<br />
⎯→<br />
3S<br />
+ 2Cr(<br />
OH )<br />
S<br />
NaCl + 3I<br />
2<br />
3<br />
+ 3Na<br />
SO<br />
+ 2KOH<br />
+ 6N<br />
2<br />
4<br />
+ 3H<br />
O<br />
: 4 - 8 ميتود ترتيب بيلانس تعاملات Oxidation – Reduction<br />
2<br />
2<br />
براى ترتيب و بيلانس تعاملات اكسيديشن ريدكشن لازم است تا خواص اكسيدى<br />
كننده ها و ارجاع كننده ها كه براى تشكيل مركبات آغاز مى نمايند ، دانسته شود<br />
.اكسيدى كننده ها و ارجاع كننده ها معمولاً به طور مجموعى به اساس خواص معلوم<br />
عناصر فعال ميگردد. بايد مد نظر گرفته شود كه درتعاملات اكسيديشن - ريدكشن به<br />
شكل آشكار تنها تبادله معادل «متوازن» الكترون ها بين اكسيدى كننده و ارجاع كننده به<br />
وقوع مى پيوندد ، يعنى در مجموع الكترون ها كه توسط ارجاع كننده داده شده و الكترون<br />
هاى مجموعى كه از اكسيدى كننده گرفته شده است ، باهم مساوى مى باشد .<br />
درتمام تعاملات كيمياوى كميت هاى مجموعى اتوم هاى يك عنصر به طرف چپ<br />
معادله مساوى به كميت مجموعى اتوم هاى همان عنصر به طرف راست معادلة تعامل
ميباشد.<br />
اگر تعاملات Redox درمحلول ها انجام گردد ، درين صورت لازم است تا تأثير<br />
محيط در تمركز آيون هاى آزاد شدة + مد نظر گرفته شودكه درمحيط تيزابى با<br />
تشكيل شدن ماليكول هاى كم تفكيك شده آب منجر شده و درمحلول هاى القلى و يا<br />
خنثى آب با آيون هاى منفى تعامل نموده و آيون هاى هايدروكسايد ) OH ( را تشكيل<br />
ميدهند.<br />
−<br />
HOH 2<br />
H ، O<br />
2 −<br />
−<br />
+ O ⎯→<br />
OH<br />
2−<br />
به اساس دوميتود مى توان معادلات تعاملات Red ox را ترتيب و بيلانس نمود :<br />
– 4- 8 1 : ميتود بيلانس الكترونى<br />
به اساس اين ميتود مى توان الكترون هاى مجموعى را تعيين نمود كه از ارجاع كننده<br />
ها به اكسيدى كننده ها انتقال مى نمايند . تعداد الكترون هاى ارجاع كننده حتماً مساوى به<br />
مجموعة الكترون هايى است كه به ماده اكسيدى كننده ملحق مى گردد .<br />
– -4 8 2 : ميتود نيمه تعاملات ) ميتود آ يون الكترونى (<br />
درين ميتود قسمت هاى جداگانه معادله ) معادلة نيمه تعامل آيونى ( براى پروسس<br />
اكسيديشن- ريدكشن با جمع كردن بعدى آنها درمجموع معادلة آيونى در نظر گرفته<br />
ميشود، اين ميتود را به نام ميتود نيمه تعاملات آيونى نيز ياد مينمايند. درين ميتود آيون هاى<br />
حقيقى كه در محلول آبى موجود است ، يادداشت گرديده كه بعد از يادداشت نمودن تعداد<br />
آيون ها به هردوطرف معادلة تعامل Oxidation – Reduction مساوى ساخته ميشود.<br />
دراين ميتود لازم است تا نه تنها ضريب اكسيدى كننده ها و يا ارجاع كننده ها دريافت<br />
گردد بلكه ضريب ماليكول هاى محيط تعامل ) آب ، تيزاب ، القلى ( نيز دريافت مى<br />
گردد.<br />
وابسته به مشخصات محيط ارقام الكترون ها كه توسط اكسيدى كننده گرفته شده و يا<br />
اينكه از ارجاع كننده جدا گرديده است ، ممكن تغيير نمايند . درهمين حالت محيط موجب<br />
تغييرات پروسس هاى كيمياوى نيز ميگردد :<br />
213
درمحيط القلى ) 7 > pH ( :<br />
درمحيط تيزابى ) 7 < pH (<br />
HIO3 + 5 HI ⎯→<br />
3I<br />
2<br />
+ 3H<br />
2O<br />
درمحيط خنثى ويا القلى ضعيف<br />
pH ≥ 7<br />
As O + I + 2H<br />
O ⎯→<br />
As O 4HI<br />
2 3<br />
2<br />
2 2<br />
2 5<br />
+<br />
214<br />
درمحيط تيزابى ) 7 < pH (<br />
درصورتيكه ≤ 1 pH باشد ، هايدروجن پراكسايد بالاى آيودين عنصرى تاثير<br />
نموده آن را اكسيدى وبه آيودين تركيبى تبديل نمود ه و به حيث اكسيدى كننده تبارز<br />
مى نمايد:<br />
5 H<br />
2O2<br />
+ I<br />
2<br />
⎯→<br />
2HIO3<br />
+ 4H<br />
2O<br />
به خاطر معلومات بيشتر شما<br />
محيط تعامل ممكن تعامل را وادار سازد تا به سمتى ميلان داشته باشد كه تعامل به<br />
همان سمت جارى باشد ، اين تغييرات نيز وابسته به غلظت مواد تعامل كننده است .<br />
معادلة تعامل اكسيديشن - ريدكشن به سه مرحله متناوب ادامه پيدا مى كند:<br />
- 1 مرحله كه محصولات ابتدايى به دست مى آيد .<br />
- 2 مرحله محصولات ابتدايى و تمركز آنها .<br />
- 3 مرحله محصولات نهايى .<br />
براى مرحله ظاهرى دوم تعامل ، لازم است تا قاعدة تمركز محصولات را بدانيم :<br />
- 1 اتوم هاى دريافت شده با داشتن درجه اكسيديشن مثبت + 7 ، 6+ ، 5+ ،<br />
+ 4 كه در تعاملات اكسيديشن- ريدكشن تشكيل گرديده اند باآيون هاى آكسيجن<br />
]را تشكيل ميدهند؛ به طور<br />
تعامل نموده و رسوب هاى به شكل<br />
] m−<br />
RO 3<br />
n− ] [ و<br />
RO 4<br />
وغيره .<br />
2− 1−<br />
2−<br />
2−<br />
1−<br />
مثال : ClO SO , MnO , SO , CO<br />
4 4 3 3<br />
,<br />
4<br />
بعضى اوقات C ، S ، Mn درمحيط خنثى ويا تيزابى، داى اكسايد ها
) dioxides ( را تشكيل ميدهند كه نمبر اكسيد يشن اين عناصر 4+ بوده و آن عبارت اند<br />
از<br />
عناصر امفوتير( ( Amphotric Elementes با داشتن درجه اكسيديشن<br />
مثبت ) 2+ ، 3+ ،4+) در محيط القلى مركبات كامپكلس هايدروكسايد را قرار شكل<br />
ذيل تشكيل ميدهند:<br />
215<br />
SO2 , MnO2 مى باشد .<br />
, CO2<br />
2<br />
[ ] − 3−<br />
Me( OH)<br />
,[ Me(<br />
OH)<br />
] ,[ Me(<br />
OH ] 2−<br />
)<br />
4 6<br />
6<br />
عناصرى با داشتن درجه اكسيديشن مثبت ) 1+ ، 2+ ، 3+ ( در محيط تيزابى نمك<br />
ها را تشكيل ميدهند.<br />
2- موجوديت آيون اضافى و بيش ازحد آكسيجن ) O ( در محيط تيزابى با آيون<br />
هايدروجن تعامل نموده ، ماليكول كم تفكيك شدة آب را تشكيل ميدهند :<br />
2−<br />
2−<br />
+<br />
O + 2H<br />
⎯→<br />
H<br />
2O<br />
- 3 موجوديت آيون آكسيجن بيش از حد درمحيط خنثى و يا القلى ها با ماليكول هاى<br />
آب تعامل نموده آيون OHرا تشكيل ميدهند:<br />
2−<br />
O H<br />
2O<br />
⎯→<br />
2<br />
+ OH<br />
- 4 آيون اضافى درمحيط القلى با آيون OHتعامل نموده و ماليكول آب را قرار<br />
ذ يل تشكيل ميدهد :<br />
−<br />
− +<br />
2OH + 2H<br />
⎯→<br />
2H<br />
2O<br />
( درمحيط تيزابى ويا خنثى از ماليكول ها آب<br />
( آيون آكسيجن جدا شده و درنتيجه توليد مى گردد:<br />
H<br />
+ 2−<br />
2O<br />
− ⎯→<br />
2H<br />
+ O<br />
−<br />
−<br />
2−<br />
- 5 كمى آيون آكسيجن ) O<br />
H 2<br />
O )<br />
- 6 قلت آيون آكسيجن درمحيط القلى ، ازگروپ هاى ) OH ( آيون آكسيجن<br />
كشيده شده درنتيجه ماليكول آب توليد مى گردد:<br />
−<br />
−<br />
2−<br />
2OH<br />
⎯→<br />
H<br />
2O<br />
+ O<br />
- 7 درصورت قلت و كمى آيون H در محيط القلى تعاملات Redox از ماليكول<br />
+<br />
)كشيده شده و آيون OHتشكيل ميگردد.<br />
O H 2<br />
⎯→<br />
OH<br />
+<br />
− +<br />
H<br />
−<br />
+<br />
آب ) H
با محلول آبى KMnO درمحيط<br />
4<br />
: -5 8 تعاملات Redox درمحيط هاى مختلف<br />
: 1 - 5 8- تعاملات ريدوكس در محيط تيزابى<br />
H 2<br />
مثال اول: اكسيد يشن هايدروجن سلفايد S<br />
تيزابى .<br />
تعامل طبق معادلة ذيل ادامه پيدا مينمايد :<br />
KMnO4 + H<br />
2S<br />
+ H<br />
2SO4<br />
⎯→<br />
K2SO4<br />
+ MnSO4<br />
+ S + H<br />
2O<br />
MnO شامل است و درجه اكسيديشن<br />
1−<br />
4<br />
درپروسه تعامل ، درجه اكسيديشن Mn كه در<br />
H 2 شامل است ، تغيير مى نمايد.<br />
سلفر كه در مركب S<br />
MnO واكسيد يشن<br />
1−<br />
4<br />
معادلة آيون – الكترونى را تحرير مينماييم كه جريان ارجاع<br />
S را افاده ميكند :<br />
1−<br />
+ −<br />
2+<br />
2 MnO4 + 8H<br />
+ 5e<br />
⎯→<br />
Mn + 4H<br />
2O<br />
− − − − − − − − − − − − − − − I<br />
−<br />
+<br />
H<br />
2S<br />
− 2e<br />
⎯→<br />
S + 2H<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −II<br />
5<br />
درقسمت راست و چپ هريك از معادلات بايد عين ارقام اتوم هاى عناصر و مجموعة<br />
ذرات موجود باشد، تعامل ريدوكس فوق درمحيط تيزابى جريان دارد ، ازين سبب غرض<br />
تساوى ارقام اتوم هاى آكسيجن به طرف چپ معادلة ) 1 ( هشت آيون هايدروجن را<br />
علاوه مى نماييم و به طرف راست معادلة چهار ماليكول آب را تحرير مى داريم . كميت<br />
اتوم هايدروجن و آكسيجن به دوطرف معادلة ) 1 ( بايد مساوى باشد . به همين ترتيب<br />
مساوى شدن كميت اتوم ها و مجموعة الجبرى آيون – الكترون هاى حاصل شده<br />
H 2 قرار معادلة ) II ( مشخص مى گردد . بعد از<br />
S<br />
H 2<br />
معادله توسط پروسس اكسيد يشن<br />
مساوى ساختن كميت الكترون هاى باخته شده و گرفته شده معادلة مجموعى<br />
آيون - ا لكترونى را تحرير نموده ) معادله (III و ضريب ها را در معادلة تعامل كه به<br />
شكل ماليكولى بوده ، قرارميدهند ، يعنى :<br />
−<br />
+<br />
+<br />
+<br />
2MnO4<br />
+ 16H<br />
+ 5H<br />
2S<br />
⎯→<br />
2Mn<br />
+ 5S<br />
+ 8H<br />
2O<br />
+ 10H<br />
− − − − − − − −<br />
2KMnO<br />
+ 5H<br />
2S<br />
+ 3H<br />
2SO4<br />
⎯→<br />
K2SO4<br />
+ 2MnSO4<br />
+ 5S<br />
+ H<br />
2O<br />
− − − − − −IV<br />
4<br />
8<br />
III<br />
216
خود را آزمايش كنيد<br />
HNO راكه شكل معادلة تعامل آن<br />
3<br />
اكسيد يشن سلفايد سرب( ( PbS توسط<br />
قرار ذيل است ، توضيح نماييد:<br />
PbS + HNO3 ⎯→<br />
PbSO4<br />
+ NO2<br />
+ H<br />
2O<br />
PbS + 8 HNO3 ⎯→<br />
PbSO4<br />
+ 8NO2<br />
+ 4H<br />
2O<br />
مثال دوم : معادله ذيل را بيلانس نماييد .<br />
NaBr + NaBrO3 + H<br />
2SO4<br />
⎯→<br />
Br2<br />
+ Na2SO4<br />
+ H<br />
2O<br />
2Br<br />
− 2e<br />
⎯→<br />
Br<br />
− −<br />
2<br />
5<br />
− − +<br />
3<br />
+ 10 e + 12H<br />
⎯→<br />
Br2<br />
+ 6<br />
BrO H<br />
2O<br />
1<br />
−<br />
− +<br />
10 Br + 2BrO3 + 12H<br />
⎯→<br />
5Br2<br />
+ Br2<br />
+ 6H<br />
2O<br />
10 NaBr + 2NaBrO3 + 6H<br />
2SO4<br />
⎯→<br />
6Br2<br />
+ 6Na2SO4<br />
+ 6H<br />
2O<br />
مثال سوم : معادله ذيل را توزين نماييد .<br />
حل :<br />
SnCl<br />
2<br />
+ K2Cr2O7<br />
+ H<br />
2SO4<br />
⎯→<br />
K2SO4<br />
+ Sn( SO4)<br />
2<br />
+ H<br />
2O<br />
2+<br />
−<br />
4+<br />
Sn − 2e<br />
⎯→<br />
Sn<br />
2−<br />
+ −<br />
4+<br />
3+<br />
Cr2O7<br />
+ 14 H + 6e<br />
⎯→<br />
Sn + 2Cr<br />
+ 7H<br />
2O<br />
2+<br />
2−<br />
+<br />
4+<br />
3+<br />
3 Sn + Cr2O7<br />
+ 14H<br />
⎯→<br />
3Sn<br />
+ 2Cr<br />
+ 7H<br />
2O<br />
3 SnCl2 + K2Cr2O7<br />
+ 7H<br />
2SO4<br />
⎯→<br />
K2SO4<br />
+ CrCl<br />
2<br />
+ 3Sn(<br />
SO4)<br />
2<br />
+ 7H<br />
2O<br />
شكل ماليكولى توزين شدة معادله قرارفوق تحرير مى گردد.<br />
217
خود را آزمايش كنيد<br />
معادلات آيون- الكترون وآيون - ماليكولى تعامل Oxidation – Reduction ذيل را.<br />
ترتيب وتوزين نماييد .<br />
1 − KNO<br />
2 − FeSO<br />
3 − AS S<br />
2<br />
2<br />
3<br />
+ K<br />
4<br />
4 − Zn + HNO<br />
5 − P + HNO<br />
Cr O<br />
+ KClO<br />
+ HNO<br />
3<br />
2<br />
3<br />
2<br />
3<br />
4<br />
7<br />
⎯⎯→<br />
+ HNO<br />
+ H SO<br />
⎯⎯→<br />
⎯⎯→<br />
Zn(<br />
NO )<br />
H<br />
3<br />
2<br />
PO<br />
⎯⎯→<br />
⎯⎯→<br />
KCl + Fe<br />
H AsO + NO + H SO<br />
3<br />
4<br />
4<br />
3<br />
3<br />
2<br />
4<br />
+ NH<br />
KNO<br />
4<br />
NO<br />
+ NO + − − −<br />
3<br />
+ Cr(<br />
NO )<br />
3<br />
2<br />
2<br />
( SO<br />
4<br />
4<br />
+ − − −<br />
3<br />
3<br />
3<br />
+ H O<br />
2<br />
2<br />
) + H O<br />
– 8 5 : 2 - تعاملات Oxidation – Reduction درمحيط القلى<br />
( Sodium Chromite ) NaCrO را با<br />
2<br />
مثال اول: درين مورد مثال تعامل<br />
برومين ملاحظه مى نماييم كه تعامل آن ها درمحيط القلى قرار ذيل صورت مى گيرد:<br />
NaCrO2 + Br2<br />
+ NaOH ⎯→<br />
Na2CrO4<br />
+ NaBr + H<br />
2O<br />
CrO<br />
درپروسس تعامل ، درجه اكسيديشن كروم ) Cr ( كه درتركيب شامل است<br />
و تغيير مى نمايد . معادلات نيمه تعامل آيون - الكترونى را تحرير مينماييم كه<br />
اكسيديشن ) معادلة1 ( و پروسس ارجاعى برومين (معادلة ( 2 را مشخص ميسازد<br />
−<br />
−<br />
2<br />
218<br />
CrO<br />
درنظر ميگيريم كه اين تعامل Redox درمحيط القلى صورت مى گيرد .<br />
− −<br />
2−<br />
CrO<br />
2<br />
+ 4OH<br />
− 2e<br />
⎯→<br />
CrO4<br />
+ 2H<br />
2O<br />
− − − − − − − − − − − − −1<br />
−<br />
−<br />
Br + 2e<br />
⎯→<br />
2Br<br />
− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 2<br />
2<br />
−<br />
غرض مساوى ساختن اتوم هاى آكسيجن به طرف چپ معادله ) 1 ( چهارآيون<br />
تحرير گرديده است ، به طرف راست معادله نيز لازم است تا دو ماليكول آب تحرير<br />
گردد. حاصل جمع طرف به طرف معادله هاى مذكور قرار ذيل تحرير مى گردد:<br />
−<br />
−<br />
2−<br />
2 CrO2 + 3Br2<br />
+ 8OH<br />
⎯→<br />
2CrO4<br />
+ 4H<br />
2O<br />
ضريب هاى لازمه براى هريك از ماليكول هاى تعامل كننده و محصولات تعامل<br />
−<br />
2<br />
OH<br />
−<br />
.
به شكل ذيل در معادله فوق الذكر بر قرار مى گردد:<br />
2 NaCrO2 + 3Br2<br />
+ 8NaOH<br />
⎯→<br />
2Na2CrO4<br />
+ 6NaBr<br />
+ 4H<br />
2O<br />
درمحيط القلى<br />
4<br />
مثال دوم : معادلة تعامل سوديم سلفايت Na<br />
قوى در اثرمقداركم ارجاع كننده با سلسلة مراعات شدة ذيل توضيح مينماييم:<br />
– 1 معادلة تعامل را تحرير نموده ، اكسيدى كننده و ارجاع كننده هارا مشخص ميسازيم .<br />
KMnO را به 2SO3<br />
Na2 SO3<br />
+ KMnO4<br />
+ NaOH ⎯→<br />
Na2SO4<br />
+ K2MnO4<br />
+ H<br />
2O<br />
به شكل ارجاع كننده پديدار شده ، اين آيون<br />
درماليكول<br />
دو الكترون را از دست داده و به آيون تبديل ميشود. در ماليكول KMnO<br />
به حيث اكسيدى كننده نمايان مى شود . در محيط القلى غليظ و در اثر كمى<br />
ارجاع كننده اين ماليكول يك الكترون را قبول نموده ، به ارجاع مى گردد.<br />
- 2 معادله نيمه تعامل را كه پروسس اكسيديشن - ريدكشن را مشخص مى سازد ، تحرير<br />
مى نماييم ، در نظر گرفته مى شود كه اين تعامل در محيط القلى جارى مى باشد ، كمبود<br />
آكسيجن آيون هاى ارجاع كننده از آيون هاى OHتكميل شده كه به اين ترتيب ماليكول<br />
آب تشكيل مى گردد.ضريب ها را درتعاملات نيمه بررسى نموده و مجموعه معادله نيمه<br />
تعامل را به شكل آيونى مى نويسيم:<br />
آيون<br />
4<br />
MnO<br />
2−<br />
4<br />
−<br />
2<br />
1<br />
−<br />
SO<br />
2−<br />
4<br />
−<br />
2−<br />
3<br />
SO آيون Na2SO3<br />
2−<br />
MnO 4<br />
−<br />
MnO<br />
4<br />
+ 1e<br />
⎯→<br />
MnO 4<br />
2−<br />
− −<br />
2−<br />
SO3 + 2 OH − 2e<br />
⎯→<br />
SO4<br />
+ H<br />
2O<br />
2−<br />
−<br />
2−<br />
2 MnO4 + SO3<br />
+ OH ⎯→<br />
2MnO4<br />
+ SO4<br />
+ H<br />
2O<br />
اگر معادلة فوق به شكل ماليكولى آن تحرير گردد ، خواهيم داشت كه :<br />
2 KMnO4 + Na2SO3<br />
+ 2KOH⎯→<br />
2K2MnO4<br />
+ Na2SO4<br />
+ H<br />
2O<br />
2−<br />
−<br />
219
: 3- 5- 8 تعامل Red ox در محيط خنثى<br />
مثال اول : تعاملات Red ox را درمحيط خنثى بر رسى مينماييم و معادلة ذيل را<br />
غرض بررسى تحرير ميداريم:<br />
KMnO<br />
4<br />
+ Na2SO3<br />
+ H<br />
2O<br />
⎯→<br />
MnO + Na2SO4<br />
+ OH<br />
SO 2<br />
2−<br />
−<br />
2−<br />
+<br />
3<br />
+ H<br />
2O<br />
− 2e<br />
⎯→<br />
SO4<br />
+ H<br />
−<br />
−<br />
−<br />
4<br />
+ 2H<br />
2O<br />
+ 3e<br />
⎯→<br />
MnO2<br />
+ OH<br />
MnO 4<br />
− 2−<br />
2−<br />
+<br />
−<br />
4<br />
+ 3SO3<br />
+ 4H<br />
2O<br />
⎯→<br />
2MnO<br />
+ 3SO4<br />
+ 6H<br />
+ OH<br />
2MnO 8<br />
آيون هاى + H و آيون هاى باهم تعامل نموده و ماليكول هاى آب را تشكيل داده اند كه<br />
به اندازه كم تفكيك ميشوند.<br />
2<br />
4 2 3 2<br />
2 4 2<br />
2KMnO4 + 3Na2<br />
SO3<br />
+ H<br />
2O<br />
⎯→<br />
2MnO+<br />
3Na2<br />
SO4<br />
+ 2<br />
KMnO + 3Na<br />
SO + 7H<br />
O ⎯→<br />
2MnO<br />
+ 3Na<br />
SO + 6H<br />
O + 2OH<br />
KOH<br />
مثال دوم<br />
معادلة تعامل اكسيديشن بين آيون را با Co بشكل آيونى آن درمحيط خنثى<br />
ترتيب ميكنيم . معادلة نيمه تعامل آنها را تحرير مينماييم و ضريب هاى لازمه را به اساس<br />
آن دريافت ميكنيم . كمى آيون هاى آكسيجن را از ماليكول آب پوره نموده كه درنتيجه<br />
تعامل محيط تيزابى را حاصل مينمايد . ضريب هاى حاصل شده را در مجموعة معادله<br />
تحرير ميداريم :<br />
SO<br />
3<br />
2<br />
1<br />
2<br />
SO<br />
2−<br />
3<br />
2−<br />
−<br />
2−<br />
SO3<br />
− 2e<br />
+ H<br />
2O<br />
⎯→<br />
SO4<br />
+ 2<br />
Co<br />
3+<br />
+<br />
−<br />
3+<br />
1e<br />
⎯→<br />
Co<br />
2−<br />
3+<br />
2−<br />
+ 2+<br />
+ Co + 2H<br />
O ⎯→<br />
SO + 2H<br />
+ Co<br />
3 2<br />
4<br />
H<br />
+<br />
−<br />
−<br />
220
1−<br />
KMnO<br />
2 − KMnO<br />
3−<br />
P + NH<br />
4 − NaBr + CaOCl<br />
5 − Na S + Br + H O<br />
6 − Ni<br />
7 − K<br />
2<br />
2<br />
2+<br />
4<br />
4<br />
+ MnO<br />
MnO<br />
+ MnSO<br />
4<br />
4<br />
+ SO<br />
ClO<br />
2<br />
4<br />
−<br />
4<br />
+ H<br />
2<br />
+ H<br />
2<br />
O<br />
خود را آزمايش كنيد<br />
ضريب هاى لازمه را براى توازن معادلات ذيل دريافت نماييد:<br />
⎯→<br />
2MnO<br />
+ K<br />
⎯→<br />
⎯→<br />
2<br />
2<br />
4<br />
+ H<br />
O<br />
MnO<br />
Cl<br />
O<br />
⎯→<br />
2<br />
2<br />
⎯→<br />
2<br />
2<br />
+ N<br />
⎯→<br />
S + NaBr + NaOH<br />
⎯→<br />
MnO<br />
+ K<br />
Ni<br />
2<br />
2<br />
SO<br />
+ H<br />
CaCl<br />
3+<br />
2<br />
2<br />
3<br />
SO<br />
PO<br />
2<br />
4<br />
4<br />
4<br />
+ MnO<br />
+ KMnO<br />
+ NaOH + HBr<br />
4<br />
2<br />
+ OH<br />
−<br />
+ KOH<br />
: 6 8- ترتيب بيلانس تعاملات كيمياوى اكسيديشن ريدكشن به اشتراك<br />
) H وغيره (<br />
2<br />
O2<br />
, CaO2<br />
, H<br />
2S2,<br />
FeO2<br />
پراكسايد ها<br />
تمام اين نوع مركبات پراكسايد ها حاوى آيون دو ولانسه ) S ( S – و ) O ( O – مى<br />
باشد. از اين سبب نمبر اكسيديشن هريك از اتوم هاى آكسيجن وسلفر كه زنجير مشخص<br />
را تشكيل داده اند ، مساوى به ) 1 - ( است ، دراثر پارچه شدن ماليكول آب وماليكول<br />
آكسيجن باثبات بيشتر تشكيل ميگردند كه درجه اكسيديشن آكسيجن در ماليكول آب و<br />
ماليكول آكسيجن بترتيب ) 2- ( و ) 0 ( مى باشد . درتعاملات اكسيديشن- ريدكشن<br />
هايدروجن پراكسايد وابسته با اشتراك كننده گان تعامل و شرايط تعامل مى تواند به حيث<br />
اكسيدى كننده و يا ارجاع كننده نقش ايفا نمايد ؛ به طور مثال: تعامل هايدروجن پراكسايد<br />
را به نماينده گى ديگر مركبات پراكسايد ها ملاحظه مينماييم .<br />
مثال اول : هايدروجن پراكسايد به حيث اكسيدى كننده<br />
الف - درمحيط تيزابى ، ماليكول هايدروجن پراكسايد دو الكترون را گرفته وبه دو ماليكول<br />
4<br />
1<br />
+ −<br />
H<br />
2O2<br />
+ 2H<br />
+ 2e<br />
⎯→<br />
2H<br />
2O<br />
− −<br />
2−<br />
4H O + HS −8e<br />
⎯→<br />
SO + 9H<br />
آب قرار معادله ذيل مبدل مى شود .<br />
+<br />
2 4<br />
+ −<br />
2 −<br />
4H O + 8H<br />
+ HS + 4H<br />
O ⎯→8H<br />
O + SO + 9H<br />
+<br />
2 2<br />
2<br />
2 4<br />
4H H O + H SO<br />
2O2<br />
+ H<br />
2S<br />
⎯→<br />
4<br />
2<br />
2<br />
4<br />
221
−<br />
−<br />
4H O2<br />
+ 2e<br />
⎯→<br />
2OH<br />
ب - درمحيط خنثى<br />
2<br />
مثال دوم:<br />
4<br />
1<br />
4H<br />
2<br />
O2<br />
+ PbS ⎯→<br />
PbSO4<br />
+<br />
H O<br />
2<br />
2<br />
−<br />
−<br />
2<br />
+ 2e<br />
⎯→<br />
OH<br />
....<br />
−<br />
PbS −8e<br />
+ 4H<br />
2O2<br />
⎯→<br />
PbSO4<br />
+ 8<br />
−<br />
+<br />
4H 2<br />
O2<br />
+ PbS + 4H<br />
2O2<br />
⎯→8OH<br />
+ PbSO4<br />
+ 8H<br />
H<br />
+<br />
+ − باهم تعامل نموده ، آب را تشكيل ميدهد .<br />
درمعادلة فوق آيون هاى H و OH<br />
4 H<br />
2O2<br />
+ PbS + 4H<br />
2O2<br />
⎯→<br />
PbSO4<br />
+ 8H<br />
2O<br />
4 H<br />
2O2<br />
+ PbS ⎯→<br />
PbSO4<br />
+ 4H<br />
2O<br />
O 2 2 درمحيط القلى :<br />
H O + 2e<br />
− ⎯→<br />
2OH<br />
14<br />
1<br />
As<br />
ج - تعامل Redox با شركت H<br />
3 − 2−<br />
2S3<br />
+ H<br />
2O2<br />
+ NH<br />
4OH<br />
⎯→<br />
AsO4<br />
+ SO4<br />
−<br />
−<br />
4H 2<br />
O2<br />
+ 2e<br />
⎯→<br />
2OH<br />
2<br />
2<br />
مثال سوم :<br />
−<br />
3−<br />
As2S3<br />
+ 14 H<br />
2O2<br />
+ 40OH<br />
⎯→<br />
2AsO4<br />
+ 3SO4<br />
+ 20H<br />
2O<br />
−<br />
−<br />
As2S3<br />
+ 14 H<br />
2O2<br />
+ 40OH<br />
⎯→<br />
28OH<br />
+ 3SO4<br />
+ 2AsO4<br />
+ 20H<br />
2O<br />
As2S3<br />
+ 14 H<br />
2O2<br />
+ 12NH<br />
4OH<br />
⎯→<br />
3( NH<br />
4)<br />
2<br />
SO4<br />
+ 2( NH<br />
4)<br />
3<br />
AsO4<br />
+ 20H<br />
2O<br />
2−<br />
2−<br />
2−<br />
−<br />
−<br />
−<br />
د - هايدروجن پراكسايد به حيث ارجاع كننده<br />
درمحيط تيزابى هايدروجن پراكسايد به حيث ارجاع كننده عمل مى نمايد<br />
H O<br />
2<br />
2<br />
−<br />
2−<br />
+<br />
2<br />
+ 2e<br />
⎯→<br />
2O<br />
+ H<br />
222
2<br />
5<br />
KMnO 2<br />
مثال چهارم :<br />
− +<br />
+ H O + H SO ⎯→<br />
2O<br />
2<br />
4 2 2 2 4<br />
+ H<br />
− − +<br />
2+<br />
4<br />
+ 5 e + 8H<br />
⎯→<br />
Mn + 4H<br />
O<br />
MnO<br />
2<br />
H O<br />
2<br />
2<br />
−<br />
2−<br />
+<br />
2<br />
+ 2e<br />
⎯→<br />
2O<br />
+ H<br />
2−<br />
+<br />
2+<br />
2 5H<br />
O + 16H<br />
⎯→<br />
Mn + 8H<br />
O + 5O<br />
4<br />
2 2<br />
2<br />
2<br />
4<br />
+ 5H<br />
2O2<br />
+ 8H<br />
2SO4<br />
⎯→<br />
2MnSO4<br />
+ 8H<br />
2O<br />
+ 5O2<br />
MnO + + 10H<br />
2KMnO + K SO<br />
فعاليت<br />
معادلة نيمه تعامل ) آيون - الكترونى ( تعاملات Redox را براى تعاملات ذيل تحرير<br />
وتوازن آنرا بر قرار نماييد.<br />
2<br />
4<br />
+<br />
1−<br />
KMnO<br />
2 − H O<br />
2<br />
3−<br />
CrBr<br />
4 − H O<br />
2<br />
2<br />
3<br />
2<br />
4<br />
+ H O<br />
+ AuCl<br />
+ H O<br />
2<br />
2<br />
2<br />
+ AuCl<br />
3<br />
+ CaOCl<br />
+ NaOH<br />
+ NaOH<br />
3<br />
2<br />
⎯→<br />
2<br />
⎯→<br />
⎯→<br />
Au + O<br />
⎯→<br />
5 − BaO2<br />
+ AgNO3<br />
⎯→<br />
Ag + O2<br />
+<br />
2<br />
2<br />
2<br />
4<br />
2<br />
CaCl<br />
Au + O<br />
Na CrO<br />
2<br />
2<br />
2<br />
4<br />
2<br />
+<br />
+ O<br />
6 − KO + MnO + H SO ⎯→<br />
O + MnSO<br />
7 − FeS2<br />
+ HCl ⎯→<br />
FeCl2<br />
+ S + H<br />
2S<br />
8 − FeS<br />
2<br />
+ HNO3<br />
⎯→<br />
Fe2(<br />
SO4)<br />
3<br />
+ NO +<br />
2<br />
+ NaBr +<br />
4<br />
: 7 8- حالت هاى خاص ترتيب و توازن تعاملات ريدوكس<br />
اگردر تعاملات كيمياوى موادى سهم داشته باشد كه براى آنها محاسبه درجه اكسيديشن<br />
مشكل بوده باشد ، ) به طور مثال : و مركبات عضوى ( مى توان ميتود<br />
11<br />
سمبوليك ) ميتود شكلى ( بيلانس الكترونى را به كار برد كه ماهيت آن قرار ذيل<br />
است:<br />
FeAsS , B H<br />
5<br />
223
مجموعة الجبرى چارج هاى طرف چپ معادلة تعامل Redox بايد مساوى به چارج<br />
مجموعى سمت راست همين معادله ساخته شود .<br />
B +<br />
2H<br />
6<br />
+ KClO3<br />
⎯→<br />
KCl H3BO3<br />
مثال اول :<br />
اكسيديشن كننده و ارجاع كننده را در معادلة فوق مشخص ساخته و هم معادله رابه<br />
اساس پروسس اكسيديشن – ريدكشن تنظيم مينماييم .<br />
BO 3 3 اكسيدى مى<br />
−<br />
B2<br />
H<br />
6<br />
−12e<br />
+ 6H<br />
2O<br />
⎯→<br />
2H3BO3<br />
+ 12<br />
B2H<br />
6 بوده كه به مركب H<br />
B H + H O ⎯→<br />
H BO + 12H<br />
2<br />
6<br />
6<br />
2<br />
3 3<br />
H<br />
در تعامل فوق ارجاع كننده مركب<br />
گردد:<br />
آيون هاى كمبود آكسيجن براى تشكيل H3BO3 را مى توان از ماليكول هاى آب به<br />
نيز تشكيل ميگردد . طورى كه ديده ميشود به طرف<br />
+<br />
دست آورد كه دراين صورت H<br />
چپ معادلة فوق چارج ها صفر بوده ؛ اما طرف راست آن12 چارج مثبت موجود است ؛<br />
بنابراين غرض تساوى چارج ها ازطرف چپ معادله بايد 12 الكترون كم گردد:<br />
انيون به شكل اكسيدى كننده عمل نموده كه به آيون Clتبديل گرديده و<br />
6 الكترون را اخذ مى نمايد:<br />
−<br />
− −<br />
−<br />
−<br />
3<br />
+ 6e<br />
+ 3H<br />
2O<br />
⎯→<br />
Cl + OH<br />
ClO 6<br />
+<br />
+<br />
ClO<br />
بدين اساس آيون هاى آزاد شدة آكسيجن با ماليكول هاى آب تركيب گرديده ، پس<br />
تعامل در محيط آبى صورت گرفته و آيون هاى تشكيل مى گردد.<br />
−<br />
2−<br />
−<br />
2 4<br />
− e + H<br />
2O<br />
⎯→<br />
2<br />
C O<br />
2 CO<br />
− +<br />
ClO3 + 2 H<br />
2O<br />
+ 1e<br />
+ 2H<br />
⎯→<br />
ClO2<br />
+ H<br />
2O<br />
2−<br />
−<br />
−<br />
2−<br />
3<br />
+<br />
C2O4<br />
+ 2 H<br />
2O<br />
+ 2ClO3<br />
+ 4H<br />
⎯→<br />
2CO3<br />
+ 2ClO2<br />
+ 2H<br />
2O<br />
2−<br />
−<br />
2C2O4<br />
+ KClO3<br />
⎯→<br />
2KCO3<br />
+ 2ClO2<br />
+ 2<br />
H 2 H O + CO<br />
مثال دوم : تعامل ريدوكس مركباتى را مطالعه مينماييم كه در آن مركبات عضوى<br />
2−<br />
−<br />
2O4<br />
− e + H<br />
2O<br />
⎯→<br />
2<br />
2−<br />
3<br />
سهم داشته باشد : C<br />
2 CO<br />
2<br />
−<br />
2<br />
−<br />
3<br />
224
درجة اكسيديشن كلورين و كاربن در نتيجة تعامل مركبات آنها تغيير مى نمايد .<br />
2−<br />
1<br />
2<br />
2−<br />
−<br />
2 4<br />
− e + H<br />
2O<br />
⎯→<br />
2<br />
C O<br />
−<br />
2 CO<br />
2−<br />
3<br />
− +<br />
ClO3 + 2 H<br />
2O<br />
+ 1e<br />
+ 2H<br />
⎯→<br />
ClO2<br />
+ H<br />
2O<br />
−<br />
+<br />
C2O4<br />
+ 2 H<br />
2O<br />
+ 2ClO3<br />
+ 4H<br />
⎯→<br />
2CO3<br />
+ 2ClO2<br />
+ 2H<br />
2O<br />
2−<br />
−<br />
2C2O4<br />
+ KClO3<br />
⎯→<br />
2KCO3<br />
+ 2ClO2<br />
+ 2<br />
H 2 H O + CO<br />
2<br />
−<br />
−<br />
2<br />
1<br />
3<br />
CO( NH 2) 2<br />
+ NaOH + Br2<br />
⎯→<br />
N2<br />
+ CO2<br />
+ NaBr + H<br />
2O<br />
− −<br />
CO ( NH<br />
2)<br />
2<br />
+ 6OH<br />
− 6e<br />
⎯→<br />
N2<br />
+ CO2<br />
+ 5H<br />
2O<br />
Br 2<br />
−<br />
−<br />
2<br />
+ 2e<br />
⎯→<br />
Br<br />
مثال سوم :<br />
−<br />
CO( NH<br />
2)<br />
2<br />
+ CO3<br />
+ 6OH<br />
+ 3Br2<br />
⎯→<br />
N2<br />
+ CO2<br />
+ 6Br<br />
+ 5H<br />
2O<br />
CO( NH<br />
2)<br />
2<br />
+ 6NaOH<br />
+ 3Br2<br />
⎯→<br />
N2<br />
+ CO2<br />
+ 6NaBr<br />
+ 5H<br />
2O<br />
بيشتر بياموزيد<br />
تعاملاتى كه در اثر حرارت صورت ميگيرد ، تعامل و توازن معادلات اين نوع<br />
تعاملات را ميتوان توسط ميتود الكترون – آيونى عملى نمود.<br />
فعاليت<br />
بيلانس الكترون – آيونى معادلات اكسيديشن – ريدكشن ذيل را برقرار نماييد .<br />
1−<br />
Na CO + NaBr + Fe O<br />
2CO3<br />
+ Fe3Br6<br />
⎯→<br />
2<br />
2<br />
2 − I<br />
2O4<br />
+ HCOOH + Br2<br />
⎯→<br />
CO2<br />
+ I<br />
2<br />
+ H<br />
2O<br />
3 − B5H11<br />
+ KMnO<br />
4<br />
+ H<br />
2SO4<br />
⎯→<br />
MnSO<br />
4<br />
+ H3BO3<br />
+ K2SO4<br />
+ H<br />
2O<br />
3<br />
4<br />
225
خلاصه فصل هشتم<br />
اكسيديشن عبارت از عمليه يى است كه در آن نمبر اكسيديشن اتوم هاى بعضى از<br />
عناصر بلند ميرود<br />
عمليهء پايين آمدن نمبر اكسيديشن اتومهاى عناصر را در يك تعامل كيمياوى به نام<br />
ريدكشن ياد مى نمايند .<br />
درجة اكسيديشن اتوم توسط علامت ) + ( و يا ) - ( افاده مى گردد . علامت مثبت<br />
درجه اكسيديشن عنصر به ارقام الكترون هاى اتوم مطابقت دارد كه از آن جدا گرديده<br />
است و كميت درجه اكسيديشن منفى ملحق شدن الكترون را نشان مى دهد كه با اتوم<br />
عنصر ملحق گرديده است<br />
تمام تعاملات اكسيديشن- ريدكشن را ميتوان به انواع ذيل تقسيم نمود :<br />
- 1 تعاملات بين اتوم ها و ماليكول اكسيديشن - ريدكشن عبارت از تبادله الكترون ها<br />
بين اتوم هاى مختلف ماليكول هاى مختلف و يا آيون هاى مختلف بوده كه بين آنها<br />
صورت مى گيرد.<br />
- 2 تعامل اكسيديشن – ريدكشن(Disproportionation )(خودى تعاملات غير<br />
متوازن) : اين نوع تعامل مشخصة مركبات و يا مواد ساده بوده كه بعضى از اتوم هاى عين<br />
عنصردرمركب اكسيدى شده وهم زمان عدة از اتوم هاى همين عنصر ارجاع ميگردد.<br />
- 3 تعاملات اكسيديشن ريدكشن داخل ماليكول ها<br />
دراين نوع تعاملات يك قسمت ماليكول مركب وظيفة اكسيدى كننده و قسمت<br />
ديگر آن وظيفةارجاع كننده را اجرا مى نمايد .<br />
به اساس دوميتود مى توان تعاملات Red ox را ترتيب و بيلانس نمود :<br />
ميتود بيلانس الكترونى : به اساس اين ميتود مى توان الكترون هاى مجموعى را تعيين<br />
نمود كه از ارجاع كننده ها به اكسيدى كننده ها انتقال مى نمايند . تعداد الكترون هاى<br />
ارجاع كننده حتما" مساوى به مجموعة الكترون هايى است كه به ماده اكسيدى كننده<br />
226
ملحق مى گردد .<br />
ميتود نيمه تعاملات ) ميتود آ يون الكترونى ( : درين ميتود قسمت هاى جداگانة معادله<br />
) معادلة نيمه تعامل آيونى ( براى پروسس اكسيديشن- ريدكشن با جمع كردن بعدى آنها<br />
درمجموع معادلة آيونى در نظر گرفته ميشود ، اين ميتود را به نام ميتود نيمه تعاملات<br />
آيونى نيز ياد مينمايند. درين ميتود آيون هاى حقيقى كه در محلول آبى موجود است ،<br />
يادداشت گرديده كه بعد از يادداشت نمودن تعداد آيون ها به هردوطرف معادلة تعامل<br />
Oxidation – Reduction مساوى ساخته ميشود. دراين ميتود لازم است تا نه تنها<br />
ضريب اكسيدى كننده ها و يا ارجاع كننده ها دريافت گردد ؛ بلكه ضريب ماليكول هاى<br />
محيط تعامل ) آب ، تيزاب ، القلى ( نيز دريافت ميگردد.<br />
سؤالهاى فصل هشتم<br />
سؤالهاى چهار جوابه :<br />
- 1 تعاملات بين اتوم ها و ماليكول اكسيديشن - ريدكشن عبارت از تبادله ----- ها بين<br />
اتوم هاى مختلف ماليكول هاى مختلف و يا آيون هاى مختلف بوده كه بين آنها صورت<br />
ميگيرد.<br />
الف – ايونها ب – اتوم ها ج – انرژى د- الكترون<br />
- 2 تعاملاتى كه در آن بعضى از اتوم هاى عين عنصردرمركب اكسيدى شده وهم زمان<br />
عدهء از اتوم هاى همين عنصر ارجاع ميگردد، به نام ----- ياد ميگردد .<br />
الف- اكسيديشن خودى ب- ريدكشن خود ى ، ج – اكسيديشن –ريدكش خودى<br />
د - تعاملات تعويضى<br />
- 3 تعاملات كه يك قسمت ماليكول مركب وظيفه اكسيدى كننده و قسمت ديگر آن<br />
وظيفه ارجاع كننده را اجرا مى نمايد به نام ---- ياد مى شود .<br />
الف – تعاملات اكسيديشن ب- اكسيديشن ريدكشن داخل ماليكول ها<br />
ج – ريدكشن د – هيچكدام<br />
-4 در تعاملات ريدوكس تعداد الكترون هاى ارجاع كننده حتماً مساوى به مجموعة---<br />
227
هايى است كه به ماده اكسيدى كننده ملحق مى گردد .<br />
الف – الكترون ب – اتوم ها ج – ماليكول ها د - پروتون ها<br />
- 5 معادلة تعامل اكسيديشن - ريدكشن به --- مرحله متناوب ادامه پيدا ميكند.<br />
الف – چهار مرحله ب - دومرحله ج- پنج مرحله د – سه مرحله<br />
⎯→ HNO3 Cu + اكسيدى كننده عبارت<br />
Cu( NO3)<br />
2<br />
+ NO + H<br />
- 6 در معادله 2O<br />
است از :<br />
NO - د H 2<br />
ب- HNO ج - O<br />
الف - Cu 3<br />
−<br />
2−<br />
2O2<br />
+ 2e<br />
⎯→<br />
2O<br />
-7 تعامل + H<br />
در محيط ------ امكان پذير است<br />
+<br />
H 2<br />
الف - خنثى ب- تيزابى ج - القلى د – آبى<br />
− − كدام عنصر ارجاع گرديده<br />
−<br />
−<br />
3<br />
+ 6e<br />
+ 3H<br />
2O<br />
⎯→<br />
Cl + OH<br />
- 8 در تعامل ClO 6<br />
است؟<br />
الف - كلورين ب – آكسيجن ج- هايدروجن د- كلورين وهايدروجن<br />
ضريب ماليكول آب ----<br />
+<br />
B2H<br />
6<br />
+ H<br />
2O<br />
⎯→<br />
H3BO3<br />
– 9 درمعادلة + 12H<br />
است<br />
الف - 3 ب- 4 ج- 6 د- 7<br />
- 10 در معادلة تعامل Oxidation – Reduction تعداد آيون ها به هردوطرف .....<br />
ميشود.<br />
الف - جمع ب - منفى ج - مساوى ساخته د – تغيير داده<br />
228
229<br />
229<br />
: ىحيرشت تلااؤس<br />
. دييامن نيزوت ار ليذ تلاداعم<br />
S<br />
H<br />
S<br />
FeCl<br />
HCl<br />
FeS<br />
MnSO<br />
O<br />
SO<br />
H<br />
MnO<br />
KO<br />
NO<br />
PO<br />
H<br />
HNO<br />
P<br />
NO<br />
NH<br />
NO<br />
Zn<br />
HNO<br />
Zn<br />
PO<br />
H<br />
PO<br />
H<br />
O<br />
H<br />
P O<br />
O<br />
H<br />
CO<br />
MnSO<br />
SO<br />
H<br />
HCOOH<br />
MnO<br />
O<br />
H<br />
SO<br />
CuSO<br />
SO<br />
H<br />
Cu<br />
NO<br />
SO<br />
H<br />
HNO<br />
S<br />
CrO<br />
Na<br />
NaOH<br />
O<br />
H<br />
NaCrO<br />
I<br />
SO<br />
H<br />
KI<br />
O<br />
H<br />
2<br />
2<br />
2<br />
4<br />
2<br />
4<br />
2<br />
2<br />
2<br />
4<br />
3<br />
3<br />
3<br />
4<br />
2<br />
3<br />
3<br />
3<br />
3<br />
4<br />
3<br />
2<br />
4<br />
2<br />
2<br />
2<br />
4<br />
4<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
4<br />
4<br />
2<br />
2<br />
4<br />
2<br />
3<br />
4<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
4<br />
2<br />
2<br />
2<br />
10<br />
9<br />
8<br />
)<br />
(<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
+<br />
+<br />
⎯→<br />
⎯<br />
+<br />
−<br />
+<br />
⎯→<br />
⎯<br />
+<br />
+<br />
−<br />
+ − − −<br />
+<br />
⎯→<br />
⎯<br />
+<br />
−<br />
+ − − −<br />
+<br />
⎯→<br />
⎯<br />
+<br />
−<br />
+<br />
⎯→<br />
⎯<br />
+<br />
−<br />
+<br />
+<br />
⎯→<br />
⎯<br />
+<br />
+<br />
−<br />
+<br />
+<br />
⎯→<br />
⎯<br />
+<br />
−<br />
+ − − −<br />
+<br />
⎯→<br />
⎯<br />
+<br />
−<br />
+<br />
⎯→<br />
⎯<br />
+<br />
+<br />
−<br />
+<br />
⎯→<br />
⎯<br />
+<br />
+<br />
−
فصل نهم<br />
قوانين و محاسبات در كيميا<br />
گر چه هر رشتة كيمياوى داراى قوانين خاص مربوط به خود بوده ؛ اما در كيميا<br />
بعضى از قوانين هم موجود است كه در تمام شقوق كيميا از آن پيروى ميگردد ، در<br />
اين فصل قوانين ومحاسبات مطالعه ميگردد كه بامطالعة آن ميتوان مطالب علمى<br />
ذيل را آموخت :<br />
بادر نظر داشت روند تاريخى كشفيات علمى كيميا ، وسعت نظر جديد را در علم<br />
كيميا پيدا خواهيد كرد<br />
به اساس چگونه گى كاربرد قوانين در ارتباط مسايل علمى وكشفيات معلومات<br />
حاصل مينمايد . با محاسبات در كيميا آشنا ميشويد<br />
230
: -1 9 پايه هاى مسايل علمى<br />
به صورت عموم يك مسلهء علمى به چهار پاية زير استوار است :<br />
– 1 قوانين<br />
– 2 اصول<br />
– 3 نظريه ها وفرضيه ها<br />
- 4 قرار داد ها وقواعد<br />
تلاش عالمى به نام ارشميدس براى حل يك مسألة اجتماعى ، مثالى از غلبة انسان<br />
ها بر نا توانى هاى تخنيكى وفنى است . به يك رويداد اجتماعى توجه نماييد .<br />
پادشاه » هيرو « يك مقدار طلاى خالص را به زرگر داد تا از آن تاجى برايش تهيه<br />
نمايد ، زرگر تاج را تهيه كرد و به پادشاه سپرد ، نزد پادشاه سؤال پيدا شد كه آيا اين تاج<br />
خالص طلا است ويا اينكه زرگر با طلا ، مس را مخلوط نموده وازآن تاج ساخته است ؛ اما<br />
چگونه ميتوان به حقيقت پى برد؟ پادشاه به رياضى دان وستاره شناس مشهور زمان خود<br />
ارشميدس روى آورد . ارشميدس باوجودى كه براى دريافت حقيقت وحل مسألة افزار<br />
وروشى را نمى شناخت به اتكاى قوة ذهن وتفكر خود دستور پادشاه را پذيرفت ، او مدت<br />
ها دراين انديشه بود تا اينكه ......<br />
فعاليت<br />
از متون علمى ذيل ، مفهوم اصل علمى وقانون را پيدا كنيد .<br />
- 1 هرگاه يك جسم در آب شناور گردد از وزن آن جسم كاسته ميشود . مقدار<br />
كاهش وزن جسم مساوى به وزن مايع بى جاشده توسط همان جسم است<br />
- 2 ريزش باران هاى اسيدى متضرر شدن نسل حيوانات به نام دايناسور هاشده است .<br />
- 3 تمام مواد ازذرات كوچك به نام اتوم ها ساخته شده است . خواص مختلف مواد<br />
به علت متفاوت بودن اتوم هاى آنها است<br />
231
فكر كنيد<br />
– 1 سوية ارزش واعتبار يك نظرية علمى به كدام عوامل ارتباط دا رد ؟<br />
- 2 تيورى يا نظريه هاى علمى با قانون علمى چه فرق دارد ؟<br />
يكى از تيورى هاى بسيار پيشرفته در كيمياى نظرى ، تيورى اتومى دالتن است .<br />
خواننده گان اين كتاب با تيورى دالتن آشنايى خواهند داشت (در فصل اول ذكر<br />
گرديده است ( اين تيورى مى تواند پديده هاى مختلف را از قبيل تبخير ، انحلاليت<br />
مواد در يك ديگر ، نسبت هاى حجمى گازات در تعاملات ، ثابت بودن نسبت هاى<br />
كتلوى وحجمى مواد را در تعاملات كيمياوى توضيح مى نمايد ؛ اما توضيحات لازم<br />
را در مورد پديده هاى از قبيل برق ساكن ، الكتروليز محلول ها ، راديو اكتيويتى و<br />
تشعشعات مواد راديواكتيف وغيره ارايه كرده نتوانست . واحدات اندازه گيرى ،<br />
نام ها ، فورمول ها ، سمبول ها ، روش هاى نامگذارى وغيره مثال هاى قرار داد هاى<br />
علمى است.<br />
قرار داد علمى<br />
قرار داد علمى چيست ؟<br />
مجموعة توافقاتى كه در مورد علوم به وجود مى آيد تا ارتباط محققان يك رشته<br />
با هم ديگر وحتى ارتباط دانشمندان رشته هاى مختلف علمى باهم آسان تر گردد ، به نام<br />
قرار داد علمى ياد ميشود .<br />
معلومات اضافى<br />
آيوپاك (IUPAC) عبارت از سمبول اختصارى نام كميتة بين المللى كيمياى<br />
تجربى وخالص(Chemistry ( Inter national Union of Pure and Applied<br />
است كه دانشمندان برجستة كيميا از ممالك جهان در آن عضويت دارد وقراردادهاى<br />
علمى را درمورد مسايل كيميا عقد مى نمايند .<br />
232
: 2 - 9 قانون بقاى ماده و يا تحفظ كتله<br />
( Loucent lavoisier 1794 −1843)<br />
در قرن 18م عالم فرانسوىبهنام لاوازيه Antoine<br />
ابراز نظر نمود كه در يك تعامل كيمياوى مجموعه كتله هاى محصول تعامل مساوى به<br />
مجموعه كتله هاى مواد تعامل كننده است:<br />
C s)<br />
+ O ( g)<br />
⎯⎯→ CO ( g)<br />
94kj<br />
/ mol<br />
( +<br />
2 2<br />
اين قانون از نظر تيورى اتومى- ماليكولى دالتن درست بوده ، درهر تعامل كيمياوى<br />
تعداد مجموعى اتوم هاى عناصر تشكيل دهندة مواد تعامل كننده مساوى به مجموعه اتوم<br />
هاى مواد محصول تعامل است ؛ اما طورى كه ديده ميشود ، تعاملات كيمياوى عملا" توأم با<br />
جذ ب وياآزاد شدن انرژى صورت ميگيرد، تعاملاتيكه در نتيجة صورت گرفتن آنها انرژى<br />
آزاد ميشود، به نام تعاملات Exothermic (حرارت زا) ياد شده و تعاملاتى كه در نتيجة<br />
جذب انرژى ) گرما) صورت ميگيرند، به نام تعاملات مستلزم حرارت (Endothermic)<br />
ياد ميشوند .<br />
در پروسة تعامل فوق بين كاربن و آكسيجن انرژى آزاد شده و نوعى از تعامل<br />
Exothermic است كه مقدار انرژى آزاد شده 94kj/mol است . اين مقدار حرارت<br />
آزاد شده از تبد يل كتلة كاربن و آكسيجن به انرژى ، حاصل گرديده است؛ بنابرآن بايد كتلة<br />
مجموعى مواد محصول تعامل كمتر از مجموعة كتله هاى مواد تعامل كننده باشد.<br />
در آغاز قرن 20 م انشتاين (Enstein) اظهار داشت كه انرژى حاصل از تعاملات،<br />
نظير تعامل فوق مربوط به تقليل كتله محصول تعامل است و كتله كاسته شده را به اساس<br />
خود محاسبه كرده و قانون بقاى كتله و انرژى را به ميان آورد . در<br />
2<br />
فورمول E = mc<br />
حقيقت كتلة تبد يل شده به انرژى در تعاملات Exothermic به اندازة كوچك است كه<br />
به هيچ وسيلة اندازه شده نميتواند ، ازين سبب قانون بقاى مادة لاوازيه پا بر جا ميباشد؛ اما<br />
زمانى كه هسته يورانيم در رأكتور هستوى انقسام حاصل مينمايد، اختلاف كتلة محصول<br />
تعامل حاصل از تعامل انقسام يورانيم اولى فوق العاده قابل ملاحظه بوده و تقريبا" 50<br />
ميليون مراتبه بيشتر از سوختن كاربن و آكسيجن است:<br />
1<br />
141 91<br />
U + n⎯⎯→<br />
Ba + Kr + n 200mev<br />
235<br />
3 1 92 0<br />
56 36<br />
0<br />
+<br />
در تعاملات هستوى فوق بايد قانون انشتاين يعنى قانون بقاى ماده و انرژى را در نظر گرفت:<br />
233
3.8 10 است . به اساس فورمول<br />
−14<br />
calory<br />
يك ميليون الكترو ولت (mev) معادل ⋅<br />
2 دريافت ميداريم كه 94kcalory/mole و200mev/mole با كدام كتله<br />
E = mc<br />
معادلت دارد كه به اين مقدار انرژى مبدل گرديده اند:<br />
E1<br />
Δm1<br />
=<br />
2<br />
C<br />
94kJ<br />
/ mol 94kjoul<br />
/ mol<br />
Δm1<br />
=<br />
=<br />
8<br />
2<br />
16 2<br />
(3⋅10<br />
m / sec) 9⋅10<br />
m / sec<br />
−10<br />
Δm<br />
= 10.44 ⋅10<br />
g / mol<br />
1<br />
كتلةكاسته شده در تعامل هستوى فوق الذكر قرار ذيل حاصل ميگردد:<br />
(به اندازه عدد اوگدرو) اتوم يورانيم<br />
23<br />
يك مول اتوم يورانيم 235g داراى ⋅ 6<br />
است، چون در هر انقسام هسته به اندازه 200mev انرژى آزاد ميگردد؛ِبنابراين انرژى<br />
عمومى آزاد شده به ارگ (erg) قرار ذيل محاسبه ميگردد:<br />
Δm<br />
2<br />
Δm1<br />
Δm<br />
E<br />
2<br />
.02<br />
10<br />
−14<br />
−14<br />
7<br />
23<br />
2<br />
= 200 ⋅3.8⋅10<br />
calory = 200 ⋅3.8⋅10<br />
⋅4.18<br />
⋅10<br />
erg ⋅6.02<br />
⋅10<br />
E<br />
=<br />
C<br />
2<br />
2<br />
/ 235<br />
/12<br />
20<br />
1.19 ⋅10<br />
erg / mol<br />
=<br />
10<br />
2<br />
(3⋅10<br />
cm / sec)<br />
=<br />
molU<br />
molC<br />
0.21g<br />
=<br />
4.36 ⋅10<br />
/ 235<br />
−9<br />
2<br />
= 0.21g<br />
−1<br />
g ⋅ mol<br />
g /12g<br />
⋅ mol<br />
−1<br />
= 2.5⋅10<br />
از نسبت فوق حاصل ميشود كه انرژى آزاد شده از فى مول يورانيم 2,5 ميليون<br />
مراتبه نسبت به انرژى آزاد شده از فى مول كاربن زياد است.<br />
6<br />
شكل ) 9 – 1) الف - كتله چراغ هاى برقى عكاسى قبل از سوختن ، ب – كتلة چراغ هاى برقى عكاسى بعد از سوختن<br />
234
9–3 : قانون نسبت ها ثابت(1807-Proust) :<br />
اين قانون را اولين بار در سال 1807 عالمى به نام Proust طرح ريزى كرده و ازين<br />
سبب به نام موصوف نيز مسمى مى باشد كه قرار ذ يل بيان ميگردد:<br />
عناصر متشكل ماليكول مركب ، در تشكيل مركب به نسبت وزنى يا كتلوى معين و<br />
ثابت با هم تعامل مى نمايند. طريقه هاى استحصال اين اجسام تركيبى مى توانند به هرشيوه<br />
بوده باشد، مهم اين است كه دو جسم ساده هميشه به يك نسبت ثابت كتلوى با هم تركيب<br />
شده ، مركبات را تشكيل ميدهند؛ به طور مثال: هايدروجن با اكسيجن تعامل نمود ، آب را<br />
تشكيل ميدهند، نسبت كتلوى هايدروجن و اكسيجن در تشكيل آب 1:8 است:<br />
H<br />
2<br />
: O2<br />
= 4g<br />
: 32g<br />
= 1 :8<br />
H + O ⎯⎯→2H<br />
O<br />
2<br />
2 2<br />
2<br />
2⋅1⋅<br />
2 +<br />
4g<br />
16⋅<br />
2<br />
+ 32g<br />
⎯⎯→<br />
⎯⎯→<br />
2⋅18<br />
36g<br />
چه فكر ميكنيد ؟<br />
N O 2 4 است ،<br />
يكى از مركبات آكسيجن با نايتروجن يك گاز بى رنگ داراى فورمول<br />
آيا به كمك قانون نسبت هاى كتلوى ميتوان به اين فورمول كيمياوى رسيد ؟<br />
: 4 9- قانون نسبت هاى متعدد يا قانون دالتن(Dalton)<br />
دو عنصر با هم تعامل نموده نه تنها يك نوع مركب را تشكيل ميدهند ، در صورتى<br />
كه نسبت كتلوى شان تغييرداده شود، مركبات مختلف را تشكيل ميدهند. نسبت كتلوى<br />
يكى ازاين عنصر در مركبات مختلف آن اعداد تام ثابت و كوچك است، به طور مثال:<br />
نايتروجن و آكسيجن با هم تعامل نموده پنج نوع اكسايد را توليد ميكنند كه نسبت كتلوى<br />
اكسيجن دراين پنج نوع اكسايد آن بانايتروجن 1:2:3:4:5است؛ اما كتله نايتروجن ثابت<br />
است؛ يعنى :<br />
2<br />
:<br />
NO 14 :<br />
2<br />
NO<br />
2<br />
2<br />
3<br />
5<br />
N<br />
2<br />
N O 14⋅<br />
2 :<br />
N O 14⋅<br />
2 :<br />
14 :<br />
N O 14⋅<br />
2 :<br />
O<br />
2<br />
16<br />
16<br />
16⋅3<br />
16⋅<br />
2<br />
16⋅5<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
N<br />
2<br />
7<br />
7<br />
7<br />
7<br />
7<br />
:<br />
O<br />
2<br />
: 4<br />
: 8<br />
: 12<br />
: 16<br />
: 20<br />
235<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5
شكل ) 9 – 2 ( مودل ماليكول هاى اكسايد هاى نايتروجن<br />
نسبت آكسيجن در پنج نوع اكسايد ان با نايتروجن 1:2:3:4:5 است.<br />
فعاليت<br />
قانون نسبت هاى متعدد را بالاى چهار نوع اكسايد كلورين<br />
O, Cl تطبيق كنيد .<br />
Cl O , Cl O , Cl )<br />
(<br />
2 2 3 2 5 2O7<br />
5-9: قانون معادلت ها<br />
دو عنصر هر يك به صورت جداگانه با عنصر سومى به يك نسبت معين كتلوى<br />
تعامل نموده، مركبات را بدون بقيه تشكيل ميدهند . اين دو عنصر بين هم نيز به همان<br />
مقدار كتله كه با عنصر سومى تعامل نموده اند ، تعامل كرده، مركب را تشكيل ميدهند:<br />
A<br />
B<br />
AB<br />
BC<br />
C<br />
AC<br />
236
از توضيحات فوق نتيجه گيرى ميشود كه عناصر به مقاد ير معين با يكديگر تعامل<br />
مينمايند.كتله معادل يك عنصر عبارت از همان مقدار كتله عنصر به گرام است كه با 8<br />
گرام اكسيجن تعامل نموده ، بدون بقيه اكسايد مربوطه خود را تشكيل ميدهند.<br />
مثال : اكسايد آهن به مقدار 1.5g موجود است كه در آن1.17g آهن شامل است ،<br />
كتله معادل آهن را دريافت نماييد.<br />
mFe = 1.17g<br />
m Oxide = 1,5 g<br />
mO<br />
2<br />
= 0.33g<br />
1.17gFe<br />
X<br />
1,17gFe<br />
⋅8gO2<br />
X = .<br />
0.33gO<br />
237<br />
−<br />
−<br />
8g<br />
0.33gO<br />
2<br />
O<br />
2<br />
2<br />
= 28gFe<br />
كتله معادل يامعادل - گرام آهن مساوى به 28g است.<br />
كتله معادل يك عنصر عبارت از همان مقدار كتلة آن است كه در يك تعامل كيمياوى<br />
يك گرام و يا يك اتوم- گرام هايدروجن را تعويض و آزاد ميسازد؛ به طور مثال: در<br />
تعامل ذيل كتلة معادل كلسيم 20 بوده كه قرار ذيل محاسبه ميگردد:<br />
Ca<br />
40g<br />
X<br />
40g<br />
X<br />
+<br />
H<br />
2<br />
SO<br />
98g<br />
− 2g<br />
− 1g<br />
4<br />
⎯⎯⎯→<br />
CaSO<br />
4<br />
+ H<br />
2<br />
1g<br />
40g<br />
⋅ 1g<br />
X =<br />
2g<br />
↑<br />
2g<br />
= 20g<br />
به صورت عموم كتله معادل يك عنصر عبارت از كتلة اتومى<br />
عنصر تقسيم بر ولانس همان عنصر در مركب تشكيل دهندة آن ميباشد.<br />
كتله اتومى نسبتى<br />
= كتلة معادل<br />
ولانس<br />
مثال: كتله اتومى نسبى المونيم 27amu بوده و ولانس آن 3 است،كتله معادل آن<br />
را دريافت نمائيد.
M<br />
A<br />
Al = 27amu<br />
M<br />
AAl<br />
VolanceAl = 3<br />
EqAl =<br />
Volance<br />
27amu<br />
EqAl = = 9amu<br />
3<br />
Eq − gAl = ?<br />
9–5– 1 : دريافت كتلة معادل مركبات كيمياوى<br />
كتلة معادل مركبات كيمياوى عبارت از كتلة ماليكولى نسبى مركبات تقسم بر ولانس<br />
موثر در ماليكول مركب است:<br />
توجه نماييد<br />
ولانس موثر در تيزاب ها مساوى به تعداد اتوم هاى هايدروجن بوده و در القلى<br />
ها مساوى به تعداد گروپ هايدروكسيل است ، به همين ترتيب در نمكها ولانس موثر<br />
عبارت از ولانس كتيون هاى فلزى نمك ها بوده ، بنابرآن به اساس فورمول هاى ذيل<br />
ميتوان كتله معادل مركبات مذكور را دريافت كرد:<br />
Eq<br />
Eq<br />
Eq<br />
Acide<br />
Bases<br />
Saltes<br />
M<br />
Acides<br />
=<br />
+<br />
∑ H<br />
M<br />
Bases<br />
=<br />
−<br />
∑OH<br />
M<br />
Salts<br />
=<br />
Cathions Volance<br />
اگر كتلة معادل اتوم ها و يا ماليكول ها به گرام افاده گردد ، اين كميت به نام معادل-<br />
گرام اتومى يا ماليكولى(Equivalent-gram) ياد ميگردد كه عموماً به (Eq-g) افاده<br />
ميشود.<br />
نا گفته نبايد گذاشت اينكه: عناصرى داراى ولانس هاى متحول كتله معادل مختلف<br />
رادارا ميباشد؛ به طور مثال : كتله معادل مس در مساوى به 63.4amu بوده ، در<br />
Cu 2<br />
O<br />
238
مساوى به<br />
3<br />
PO4<br />
M<br />
H 3 PO 4<br />
حالى كه كتلة معادل مس در مركب CuO مساوى به 31.7amu است.<br />
مثال: كتلة معادل H را دريافت نماييد ،كتلة ماليكولى H<br />
4<br />
= 98amu<br />
3<br />
PO<br />
98 است.<br />
حل:<br />
Eq H3 PO = ? 4<br />
∑ H<br />
+<br />
= 3<br />
) (OH مساوى<br />
2<br />
M<br />
Eq<br />
Ca ( OH )<br />
ΣOH<br />
M H3 PO 98amu<br />
EqH = 4<br />
3 PO 4<br />
=<br />
∑ H<br />
+ 3<br />
239<br />
= 32,6amu<br />
مثال: كتلة معادل2 را دريافت نمائيد. كتلة ماليكولى نسبى Ca<br />
2<br />
Ca ( OH )<br />
−<br />
2<br />
= 2<br />
= 74amu<br />
= ?<br />
Eq Ca OH)<br />
M<br />
Ca(<br />
OH )<br />
=<br />
∑<br />
−<br />
OH<br />
(<br />
2<br />
74amu<br />
=<br />
3<br />
2<br />
=<br />
37amu<br />
Ca(OH )<br />
به 74 است.<br />
مثال: كتلة معادل MgSO را محاسبه نماييد،كتلة ماليكولى نسبى MgSO<br />
4<br />
4<br />
به 120amu است؟<br />
مساوى<br />
M<br />
Effictive<br />
Eq<br />
MgSO<br />
4<br />
MgSO<br />
4<br />
= 120amu<br />
Volance<br />
= ?<br />
= 2<br />
Eq<br />
Eq<br />
MgSO<br />
MgSO<br />
4<br />
4<br />
M<br />
=<br />
Cathion<br />
MgSO<br />
حل :<br />
Volance<br />
120amu<br />
= = 60amu<br />
2<br />
مركباتى كه در تعاملات Redox سهم مى گيرند ، درين صورت اتوم ها عناصر<br />
متشكل ماليكول آنها ارجاع و يا Oxidation شده ، كتلة معادل آنها را طورى به دست<br />
مى آورندكه كتلة ماليكولى آنها را تقسيم الكترون هاى باخته شده (Losese) ويا گرفته<br />
شده electrons) (gain مى نمايند.يعنى:<br />
Eq<br />
Compound<br />
M<br />
=<br />
Losese<br />
Compound<br />
or<br />
gain e<br />
−<br />
4
مثال : كتلة معادل H SO 2 4 را در تعامل Redox ذيل محاسبه نماييد .<br />
حل :<br />
Cu +<br />
H<br />
2<br />
SO<br />
4<br />
↓ ⎯⎯→ − 2e<br />
−<br />
⎯ ⎯⎯ →<br />
CuSO<br />
+ S<br />
losese ↵oxidation<br />
gran 6e<br />
4<br />
+ H<br />
2<br />
O<br />
Reduction<br />
M<br />
H SO 98amu<br />
2 4<br />
EqH SO<br />
= = = 16, 33amu<br />
2 4<br />
−<br />
gaine 6<br />
+ 6e<br />
gain<br />
3<br />
فعاليت<br />
- 1 چطور ميتوانيد كتلة معادل مركبات ذيل را دريافت كنيد ؟<br />
H<br />
3<br />
PO4<br />
KOH ,<br />
, NaNO<br />
SO 2 4 را در تعامل ريدوكس ذيل دريافت نمايد .<br />
- 2 كتلة معادل H<br />
Cu + H SO ⎯ ⎯⎯ →CuSO<br />
+ H S H<br />
2O<br />
2 4<br />
4 2<br />
+<br />
: 6 9- قانون نسبت ها حجمى<br />
قانون نسبت ها حجمى توسط عالمى به نام Gay-Liusac طرح ريزى گرديد و<br />
قرار ذيل است:<br />
به حرارت و فشار ثابت نسبت حجمى مواد گازى تعامل كننده و محصول تعامل<br />
گازى يا بخار آنها اعداد تام ، كوچك و ثابت است و هم نسبت حجمى مواد تعامل كنندة<br />
گازى اعداد كوچك و ثابت ميباشد؛ به طور مثال: هايدروجن گازى با كلورين گازى<br />
تعامل نموده ،گاز هايدروجن كلورايد را تشكيل ميدهند. نسبت حجمى گاز هايدروجن<br />
و كلورين در تشكيل هايدروجن كلورايد 1:1و نسبت حجمى هايدروجن و هايدروجن<br />
كلورايد 1:2 و نسبت حجمى كلورين و هايدروجن كلورايد 1:2 است ، يعنى:<br />
240
شكل ) 9 - 3 ( احجام بعضى گازها<br />
7– 9 : قانون اوگدرو<br />
عالمى به نام برزيليوس(Berzelius) بالاى نسبت ها حجمى تيورى اتومى را تطبيق و<br />
دريافت كرد كه حجم هاى مساوى گازات تحت عين شرايط فشار و حرارت تعداد مساوى<br />
اتوم ها را داراست. قضية برزيليوس بالاى گازاتى صدق ميكند كه در طبيعت به شكل اتومى<br />
يافت ميشوند؛ اما در مورد گازهاى ماليكولى صد ق نمى كند ؛ ازين سبب تيورى ديگرى<br />
به شكل قضيه توسط اوگدرو ارايه گرديد. اين قضية اوگد رو(Avogadro) در سال<br />
1811م ارايه گرديده كه قرار ذيل است:<br />
حجم هاى مساوى گازات تحت عين شرايط فشار و حرارت تعداد مساوى ذرات( ماليكولها ، اتوم ،<br />
آيونهاغيره) را دارا ميباشد. فرضيه اوگدرو فعلا" شكل قانون را بخود اختيار نموده و تعداد زياد<br />
حقايق تجربوى را توضيح نموده است.( قانون اول اوگدرو) . چنانچه دو حجم هايدروجن<br />
كلورايد زمانى تشكيل شده مى تواند كه يك حجم كلورين و يك حجم هايدروجن با هم<br />
تعامل نمايد . درين صورت ماليكول كلورين و هايدروجن د و قسمت شده و هر قسمت هر<br />
يكى از آنها با هم تركيب شده ماليكول هاى جديد (دو ماليكول جديد) هايدروجن كلورايد<br />
را تشكيل ميدهند.<br />
H + Cl ⎯⎯ →2HCl<br />
2 2<br />
⎯<br />
241
3<br />
مثال: قانون نسبت ها حجمى را در تعامل ذيل تطبيق نمائيد:<br />
حل:<br />
3H<br />
NH<br />
2<br />
+ N2<br />
⎯⎯→<br />
2<br />
3<br />
3H<br />
NH<br />
2<br />
+ N2<br />
⎯⎯→<br />
2<br />
دو حجم 1حجم 3حجم<br />
H<br />
H<br />
N<br />
2<br />
2<br />
2<br />
: N<br />
2<br />
: NH<br />
: NH<br />
3<br />
= :1<br />
3<br />
= : 2<br />
= 1: 2<br />
قانون اوگدرو را ميتوان به طور معكوس آن نيز بيان كرد:<br />
تعداد مساوى ماليكول ها و اتوم هاى گازات تحت عين شرايط فشار و حرارت ، حجم<br />
هاى مساوى را اشغال مى نمايند.( قانون دوم اوگدرو (<br />
بيشتر بدانيد<br />
يك مول هر ماده به اندازه عدد اوگدر ) ذرات را دارا بوده، در<br />
(6.02⋅10<br />
23<br />
صورتى كه ماده حالت گازرا دارا باشد ، يك مول هر گاز به شرايط STP 22.4L<br />
حجم را اشغال مى نمايد كه به اساس معاد لة عمومى گازات كامل ؛يعنى<br />
PV = nRT محاسبه شده ميتواند.<br />
عدد اوگدرو به طريقه هاى مختلف دريافت شده است كه درين جا از دو<br />
طريقة آن تذ كار به عمل مى آيد:<br />
- 1 اگركتله اتومى نسبى ويا ماليكولى نسبى به گرام افاده گردد (مول اتوم يا<br />
مول ماليكول) و اين كميت هاى مولى بر كتله حقيقى يك اتوم عنصر و يا ماليكول<br />
مركب تقسيم گردد، در نتيجه عدد اوگدرو حاصل ميشود:<br />
كتلة نسبتى عنصر به گرام<br />
كتلة يك اتوم عنصر<br />
=<br />
عدد او گدرو<br />
242
يك مول مركب<br />
=<br />
كتلة يك ماليكول مركب<br />
عدد او گدرو<br />
مثال: كتله اتومى نسبى كاربن 12 و كتله يك اتوم آن ⋅ 1 است عدد<br />
اوگد رو را دريافت نماييد:<br />
,993 10<br />
23<br />
g<br />
كتلة يك به اتوم كاربن گرام<br />
عدد او گدرو<br />
كتله يك اتوم كاربى<br />
=<br />
=<br />
12g<br />
1.99⋅10<br />
−26<br />
kg<br />
= 6.02⋅10<br />
23<br />
خود را آزمايش كنيد<br />
2.9898<br />
10<br />
−26<br />
kg<br />
كتلة ماليكول آب ⋅<br />
است و كتلة ماليكولى آن18amu است،<br />
عدد اوگدرو را به دست آوريد.<br />
- 2 به طريقه الكتروليز نيز ميتوان عدد اوگدرو را بدست آورد؛ طورى كه اگر<br />
−<br />
⋅ 10 1.602 ( e گردد<br />
19 Cb)<br />
عدد فارادى(F=96491Cb) تقسيم قيمت چارج = e<br />
عدد اوگدرو حاصل ميشود.<br />
NA<br />
F<br />
e<br />
96491Cb<br />
1.602 ⋅10<br />
Cb<br />
23<br />
= =<br />
= 6.02 ⋅10<br />
−19<br />
عدد او گدرو<br />
قيمت چارج را عالم امريكائى به نام مليكان در قطرات تيل كشف كرد .<br />
–8 9 : كتله اتومى نسبتى<br />
10<br />
−22<br />
−24<br />
g<br />
كتلة حقيقى اتوم هاى عناصر كيمياوى كميت هاى كوچك بوده كه بين<br />
−10<br />
قرار دارد . اين كميت هاى كوچك با توان هاى منفى در محاسبات<br />
كيمياوى مشكلاتى را ايجاد مى نمود ، از اين سبب علماى ساينس براى اتوم هاى عناصر<br />
1<br />
كيمياوى كتله اتومى نسبتى را تعيين نموده اند ، آنها كتله يك اتوم عنصر را تقسيم حصه<br />
12<br />
243
12<br />
( 6 نموده ، حاصل تقسيم را به حيث كتله اتومى نسبتى<br />
كتله يك اتوم ايزوتوپ كاربن ) C<br />
همان عنصرمطلوب قبول كردند ؛ پس:<br />
M atomic<br />
mass − per atomElements<br />
=<br />
1<br />
per − atom of Carbon −12<br />
12<br />
جستجو نماييد<br />
علت استفاده از واحد كاربن - 12 در چه است ؟<br />
را به كارببرند در محاسبات كدام<br />
اگر به عوض<br />
6<br />
16<br />
C ويا 14 C 13<br />
12<br />
6<br />
,<br />
6<br />
C ايزوتوپ هاى، C<br />
6<br />
تغييراتى رونما خواهد شد ؟<br />
ام حصه كتلة اتوم ايزوتوپ كاربن -12 را به حيث واحد كتلة<br />
12<br />
1<br />
اتومى ) .Unite ( Atomic . Mass قبول نموده و به ) amu ( افاده مى<br />
كند ؛يعنى:<br />
1<br />
) Amu ( واحد كتله اتومى بين المللى = ام حصه كتلة يك اتوم كاربن.<br />
12<br />
است ، پس قيمت<br />
چون كتلة يك اتوم كاربن<br />
amu عبارت است از:<br />
−26<br />
1.993⋅10<br />
kg مساوى به C<br />
1 −26<br />
− 27<br />
amu = ⋅1.993<br />
⋅10<br />
12<br />
12 6<br />
kg = 1⋅661⋅10<br />
kg<br />
از اينجا نوشته كرده مى توانيم كه :<br />
مثال: كتلة يك اتوم سوديم است ، كتلة اتومى نسبتى سوديم را دريافت نماييد .<br />
حل:<br />
−27<br />
m peratom−<br />
Na 3.8203⋅10<br />
kg<br />
M atom<br />
Na = =<br />
= 23amu<br />
−27<br />
amu 1.661⋅10<br />
kg<br />
مثال: كتلة يك اتوم هايدروجن<br />
دريافت نماييد.<br />
كتله يك اتم عنصر<br />
=<br />
1⋅674<br />
⋅10<br />
1⋅661⋅10<br />
−27<br />
kg<br />
−27<br />
kg<br />
كتله يك اتوم نسبتى<br />
است ،كتلة اتومى نسبتى آن را<br />
244
حل:<br />
−27<br />
mass − peratomH 1.674⋅10<br />
kg<br />
M atomic<br />
H = =<br />
= 1. 008amu<br />
. −27<br />
amu 1.66110 kg<br />
معلومات اضافى<br />
در اكثر جدول هاى دوره يى عناصر كتله اتومى عناصر درج است و عبارت<br />
از اوسط مجموعى كتله هاى اتومى ايزوتوپ هاى مختلف عناصر مى باشد .<br />
فعاليت<br />
اوسط مجموعى كتله هاى اتومى ايزوتوپ هاى مختلف عناصر جدول زير را<br />
محاسبه نماييد.<br />
16<br />
O<br />
8<br />
99.76%<br />
15.99<br />
17<br />
8<br />
O<br />
0.04%<br />
17.00<br />
18<br />
O<br />
8<br />
0.2%<br />
18.00<br />
–9 9 :كتلة ماليكولى نسبتى<br />
ايزوتوپ<br />
فيصدى در طبيعت<br />
كتلة اتومى<br />
كتلة ماليكولى نسبتى ماليكول هاى مركبات كيمياوى عبارت از مجموعة كتله هاى اتوم<br />
هاى عناصر متشكله ماليكول است .<br />
كتلة اتومى آكسيجن + كتلة دو اتوم هايدروجن = كتلة ماليكولى آب<br />
MH O = 1⋅2<br />
+ 16 18amu<br />
2<br />
=<br />
مشق وتمرين نماييد<br />
كتلة ماليكولى مركبات زير را محاسبه كنيد .<br />
شكل 9) - 4 ( مودل ايتانول<br />
C2 H5<br />
− OH - ب C<br />
6H12O6<br />
الف -<br />
245
معلومات ضرورى<br />
چون كتلةهاى اتومى نسبتى عناصر به اساس قيمت (amu) در يافت گرديده<br />
است ؛ بنابراين اگر كتلة يك ماليكول مركب را داشته باشيم و آن را تقسيم قيمت<br />
(amu) نماييم كتلة ماليكولى نسبتى مركب مطلوب حاصل مى شود؛يعنى:<br />
كتلة يك ماليكول مركب<br />
--------------------- = كتلة ماليكولى نسبتى<br />
مثال: كتلةيك ماليكول آب مساوى به<br />
نسبتى آب را در يافت نماييد.<br />
حل:- كتلة ماليكولى آب<br />
2.9898⋅10<br />
amu<br />
−26<br />
kg<br />
−26<br />
mH<br />
O 2.9898⋅10<br />
kg<br />
2<br />
M<br />
H O<br />
= =<br />
= 18amu<br />
2 −27<br />
amu 1.661⋅10<br />
kg<br />
246<br />
است ، كتلة ماليكولى<br />
نوت: كتلةحقيقى هر ذره تقسيم بر قيمت amu مساوى به كتلة نسبتى آن است.<br />
: -10 9 مول (اتوم- گرام و ماليكول- گرام)<br />
اگر كتلة اتومى نسبى عناصر كيمياوى به گرام افاده گردد ، اين كميت را به نام<br />
اتوم- گرام يا مول اتومى ياد ميكنند؛ به طور مثال: كتلة اتومى نسبى Na مساوى به<br />
23amu است؛ بنابراين يك مول سوديم مساوى به 23g است.<br />
به همين ترتيب اگر كتلة ماليكولى نسبتى مركبات كيمياوى به گرام افاده گردد اين<br />
كميت كتلوى را به نام ماليكول-گرام يا مول ماليكولى ياد مينمايند؛ به طور مثال: كتلة<br />
ماليكولى نسبتى تيزاب گوگرد ) مساوى به 98amu است ؛ بنابراين98<br />
گرام آن يك مول است. بصورت عموم اگر كتلة نسبتى هر ذره كيمياوى به گرام<br />
افاده شود همين كميت كتلوى را به نام مول همان ذره ياد ميكنند؛ به طور مثال :كتلة<br />
است ؛ بنابراين يك مول آن مساوى به<br />
نسبتى الكترون مساوى به<br />
ميباشد.<br />
( H<br />
4<br />
2SO<br />
5.4⋅10<br />
−4<br />
amu<br />
5.4⋅10<br />
− 4<br />
g<br />
چون اتوم- گرام ، ماليكول-گرام، ايون-گرام ..... تماما" به نام مول ياد شده است و
تمام همين كميت ها به اندازة عدد اوگدرو ذرات را دارا اند ، بنابراين به صورت مشخص<br />
ميتوان مول را چنين تعريف كرد:<br />
مول: عبارت از كتلةذرات به اندازه عدد اوگدرو به گرام است يا به عباره ديگر اگر<br />
كتلة ذرات به اندازه عدد اوگدروبه گرام افاده شود ، اين كميت را به نام مول (Mole)<br />
ياد مينمايند<br />
مثال: 200g سوديم هايدروكسايد چند مول آن است ؟كتلة ماليكولى آن 40amu<br />
است.<br />
m = 200g<br />
M = 40amu<br />
40g<br />
−1mo1<br />
n = ?<br />
200g<br />
− n<br />
200g<br />
⋅1mol<br />
n =<br />
= 5mol<br />
40g<br />
از مثال فوق ميتوان فورمول<br />
n =<br />
m<br />
M<br />
را براى محاسبه مول استنتاج كرد.<br />
شكل ) 9 – 5 ( مقدار مول مس، سيماب، المونيم ، برومين ، آهن، جست و سلفر<br />
247
– 9 11 : دريافت فيصدى عناصر متشكلة ماليكول هاى مركبات<br />
براى اين كه فيصدى عناصر متشكل ماليكولى مركبات كيمياوى را بدست آورده<br />
بتوانيم، لازم است تا مقدار هر عنصر را در كميت يك مول آن با در نظر داشت كتلة<br />
ماليكولى مركب دريافت نموده، در اين صورت مقدار عنصر مطلوب را كه در يك<br />
مول مركب موجود است ، ضرب در عدد 100 نموده و تقسيم بر مقدار مول آن<br />
مركب مينماييم، كميت حاصل مقدار فيصدى عنصر مطلوب را افاده مينمايد؛يعنى:<br />
100. مقدار عنصر<br />
يك مول مركب<br />
= فيصدى عنصر در مركب<br />
( C H )<br />
(<br />
6 12O6<br />
مثال اول: فيصدى كاربن, هايدروجن و اكسيجن را در گلوكوز )<br />
محاسبه نمايد ، در صورتى كه كتلة ماليكولى گلوكوز 180amu بوده باشد، كتلة اتومى<br />
هايدروجن ، 1amu كتلة اتومى كاربن 12amu و كتلة اتومى آكسيجن 16amu<br />
است.<br />
M C<br />
M C<br />
6<br />
6<br />
H<br />
H<br />
mole C<br />
12<br />
12<br />
6<br />
O6<br />
= 12.6 + 1.12 + 16.6 = 180amu<br />
O = 72 + 12 + 96 = 180amu<br />
H<br />
6<br />
12<br />
O<br />
6<br />
= 72g<br />
+ 12g<br />
+ 96g<br />
= 180g<br />
حل:<br />
180g C6H12O6<br />
− 72gC<br />
100 − W %<br />
72gC<br />
⋅100<br />
W % C = = 40% C<br />
180g<br />
180g C6H12O6<br />
− 96gO<br />
100<br />
− W %<br />
96gO<br />
⋅100<br />
W % O =<br />
= 53.33% O<br />
180g<br />
248
نوت: مجموعه فيصدى هاى اجزاى متشكل ماليكول مركبات كيمياوى مساوى به<br />
100 ميشود.<br />
: 12 - 9 فورمول تجربى و فورمول ماليكولى<br />
يك مركب كيمياوى را معمولا" توسط طرز ترتيب سمبول هاى عناصر تشكيل دهندة<br />
آن با ضرايب نسبتى كه به نام ضرايب ستيكيو مترى (Stoichiometry)نيز ياد ميشود ، نشان<br />
H 2 نشان دهنده آب است كه<br />
ميدهند، به طور مثال : NaCl نشان دهندة نمك طعام و O<br />
طرز ترتيب سمبول هاى اتومهاى عناصر تشكيل دهنده با ضرايب نسبتى آنها را درمركبات<br />
به نام فورمول ماليكولى ياد مينمايند. يك ماليكول آب از دو اتوم هايدروجن و يك اتوم<br />
H 2 است.<br />
اكسيجن تشكيل گرديده است ، به اين اساس فورمول ماليكولى آب O<br />
فورمول ماليكولى را ميتوان به اساس تجزيه كيمياوى تعيين نمود . نوع ديگرى از<br />
فورمولهاى كيمياوى عبارت از فورمول تجربى است ، درين فورمول تعداد نسبتى اتوم هاى<br />
عناصر مختلف در يك مركب نشان داده ميشود.(كلمه تجربى درين جا به اين معنى است<br />
كه فورمول ارايه شده تنها به اساس مشاهده و اندازه گيرى يعنى تحليل توصيفى و مقدارى<br />
مشخص گرديده است). ماليكول گلوكوز داراى 6 اتوم كاربن ، 12 اتوم هايدروجن و 6<br />
CH 2 است كه تنها نسبت اتوم هاى كاربن،<br />
اتوم آكسيجن بوده و فورمول تجربى آن O<br />
اتوم هاى هايدروجن و اتوم هاى آكسيجن را در ماليكول گلوكوز نشان ميدهد . چون اين<br />
نسبت ها همواره ساده ترين شكل يك ماده را آشكار ميسازد ، ازين سبب اين فورمول را به<br />
نام فورمول ساده نيز ياد ميكنند.<br />
براى اين كه فورمول سادة مركبات را به درستى تحرير و دريافت نموده باشيم ،لازم<br />
است تا تحليل توصيفى و مقدارى مركب را بدانيم . با دانستن تحليل توصيفى و مقدارى<br />
مركب ميتوان فورمول تجربى آنرا قرار مواد ذيل تحرير و دريافت كرد :<br />
- 1 كميت هاى مقدارى هر عنصررا كه در اثر اناليز حاصل شده است ، به مول تبديل ميكنيم.<br />
- 2 مقدار مول هاى هر عنصر تشكيل دهندة مركب را كه قرار ماده 1 حاصل نموديم ،<br />
دقيقا"ملاحظه نموده كميت كوچك آنها را برملا ميسازيم ، سپس تمام كميت مولى عناصر<br />
متشكله ماليكول مركب مطلوب را تقسيم بر همين كميت كوچك مولى نموده ، ارقام بدون<br />
واحد هاى قياسى حاصل ميشود.<br />
249
- 3 كميت هاى رقمى كه طبق ماده 2 حاصل ميگردد ، دقيقا" مطالعه شده در صورت كه<br />
اعداد تام باشد ، نسبت هاى اتوم هاى عناصر متشكله ماليكول مركب را در فورمول ساده<br />
نشان داده و اگر ارقام تام نباشند ، آنها را به طريقه رونداف و يا ضرب نمودن كوچكترين<br />
عدد تام ، به اعداد تام تبد يل نموده ، اين اعداد تام نسبت اتومى عناصر را در فورمول<br />
ساده افاده ميكند ، ارقام نسبتى عناصر را با درنظر داشت طرز تحرير درست فورمول<br />
ماليكولى به سمبول هاى عناصر كيمياوى ضميمه ساخته ، فورمول ساده حاصل ميشود.<br />
- 4 غرض تحرير درست فورمول ماليكولى مركب، علاوه از داشتن تحليل<br />
توصيفى و مقدارى بايد كتلة ماليكولى مركب نيز معلوم باشد، بدين اساس با در نظر داشت<br />
تحليل توصيفى و مقدارى قرار مواد فوق فورمول ساده را دريافت و كتلة ماليكولى مركب<br />
مطلوب را به كتلة ماليكولى نسبتى فورمول ساده تقسيم و عدد تام حاصل خواهد شد كه<br />
اين عدد را به نسبت عناصر در فورمول ساده ضرب نموده ودر نتيجه فورمول ماليكولى<br />
مركب حاصل ميگردد.<br />
مثال : 1يك گرام از يك مركب متشكل از كاربن و هايدروجن سوختانده شده كه<br />
در نتيجه 3.3g كاربن داى اكسايد ) CO<br />
فورمول ساده مركب را دريافت نماييد .<br />
حاصل گرديده،<br />
( H O 2<br />
)<br />
( 2 و 0.899g آب<br />
حل :<br />
= 1g مقدار ماده عضوى سوختانده شده<br />
= 3.3g كاربن داى اكسايد<br />
= 0.899g آب حاصل شده<br />
ابتدا مقدار هايدروجن و كاربن را در مركب مطلوب به دست مى آوريم.<br />
18g H O<br />
2<br />
0.899g<br />
−<br />
−<br />
2gH<br />
m<br />
2<br />
m<br />
0.899gH<br />
O ⋅ 2gH<br />
2<br />
2<br />
H<br />
0.1<br />
2 H<br />
=<br />
= gH<br />
2<br />
2<br />
18gH<br />
2O<br />
44gCO<br />
2<br />
3.3gCO<br />
2<br />
−<br />
−<br />
12gC<br />
mC<br />
12g<br />
⋅3.3gCO<br />
mC =<br />
44gCO<br />
250<br />
2<br />
2<br />
= 0.9gC
nC<br />
= 0.9<br />
g<br />
÷<br />
12g<br />
g /<br />
mol<br />
= 0.075<br />
mol<br />
nH<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
C<br />
=<br />
0.075<br />
mol<br />
÷<br />
0.075<br />
mol<br />
=<br />
1<br />
H<br />
C<br />
= 1 ⋅<br />
3<br />
= 3<br />
H<br />
C<br />
=<br />
3<br />
H<br />
= 0.1<br />
g ÷ 2g<br />
g /<br />
mol<br />
= 0.1<br />
mol<br />
= 0.1<br />
mol<br />
÷ 0.075<br />
mol<br />
=<br />
1.3<br />
= 1.3<br />
⋅<br />
3<br />
= 4<br />
=<br />
4<br />
C 3<br />
H<br />
3<br />
4<br />
( CH = C = CH<br />
)<br />
2<br />
2<br />
251<br />
مشق وتمرين كنيد<br />
3.2g اكسايد آهن با گاز هايدروجن حرارت داده شده است، در نتيجه 2.24g آهن<br />
فلزى حاصل گرديده است ، فورمول سادة اكسايد آهن را دريافت نمائيد، كتلة اتومى<br />
آهن 56 و از آكسيجن 16amu است.<br />
مثال : 2 در تركيب يك مر كب 8g كاربن،1.33g هايدروجن و 10.667g<br />
اكسيجن شامل است، كتلة ماليكولى مركب180amu است فورمول ساده و تركيبى<br />
ماليكولى مركب مطلوب را دريافت نماييد.<br />
nH<br />
nO<br />
mC = 8g<br />
mH<br />
mO<br />
C = 1<br />
2<br />
2<br />
H = 2<br />
O = 1<br />
M ( CH<br />
= 1.33g<br />
= 10.66g<br />
= 1.667mol<br />
CH<br />
O)<br />
n = 180<br />
O<br />
nC = 8g<br />
÷ 12g<br />
/ mol = 0.667mol<br />
nH<br />
nO<br />
nC = 0.667mol<br />
÷ 0.667mol<br />
= 1<br />
6<br />
2<br />
2<br />
= 1.33mol<br />
÷ 0.66mol<br />
= 2<br />
2<br />
12<br />
2<br />
(30) n = 180<br />
180<br />
n = = 6<br />
30<br />
( CH O)<br />
n = ( CH<br />
C<br />
H<br />
O<br />
6<br />
2<br />
÷ 0.667<br />
2<br />
O)6<br />
2<br />
2<br />
= 1.33g<br />
÷ 1g<br />
/ mol = 1.33mol<br />
= 10.667g<br />
÷ 16g<br />
/ mol = 0.667<br />
mol = 1<br />
حل:
خلاصة فصل نهم :<br />
* در يك تعامل كيمياوى مجموعه كتلة هاى محصول تعامل مساوى به مجموعة كتله هاى<br />
حاصل مواد تعامل كننده است.<br />
* عناصر متشكل ماليكول مركب در موقع تشكيل مركب به نسبت وزنى يا كتلوى معين<br />
و ثابت با هم تعامل مى نمايند.<br />
* دوعنصر با هم تعامل نموده نه تنها يك نوع مركب را تشكيل ميدهند ، در صورتى كه<br />
نسبت كتلوى شان تغييرداده شود، مركبات مختلف را تشكيل ميدهند. نسبت كتلوى يكى<br />
ازين عناصر در مركبات مختلف آن اعداد تام ثابت و كوچك است.<br />
* دو عنصر هر يك به صورت جداگانه با عنصر سومى به يك نسبت معين كتلوى تعامل<br />
نموده بدون بقيه مركبات را تشكيل ميدهند . اين دو عنصر بين هم نيز به همان مقدار<br />
كتلوى كه با عنصر سومى تعامل نموده اند ، تعامل كرده مركب را تشكيل ميدهند.<br />
* كتلة معادل يك عنصر عبارت از همان مقدار كتلة عنصر به گرام است كه با 8 گرام<br />
آكسيجن تعامل نموده ، بدون بقيه اكسايد مربوطه خود را تشكيل ميدهند.<br />
* كتلة معادل يك عنصر عبارت از همان مقدار كتلة آن است كه در يك تعامل كيمياوى<br />
يك گرام و يا يك اتوم- گرام هايدروجن را تعويض و آزاد ميسازد.<br />
* كتلة معادل مركبات كيمياوى عبارت از كتلة ماليكولى نسبى مركبات تقسم بر ولانس<br />
موثر در ماليكول مركب است:<br />
* به حرارت و فشار ثابت نسبت حجمى مواد گازى تعامل كننده و محصول تعامل گازى<br />
يا بخار آنها اعداد تام ، كوچك و ثابت است و هم نسبت حجمى مواد تعامل كننده گازى<br />
اعداد كوچك و ثابت ميباشد.<br />
* يك مول هر ماده به اندازه عدد اوگدر ) ⋅ ذرات را دارا بوده در صورتى كه<br />
ماده حالت گازرا دارا باشد ، يك مول هر گاز در شرايط STP .22 4L حجم را اشغال<br />
مى نمايند.<br />
* مول: عبارت از كتلة ذرات به اندازه عدد اوگدرو به گرام است ، يا به عباره ديگر اگر<br />
كتلة ذرات به اندازة عدد اوگدروبه گرام افاده شود ، اين كميت را به نام مول (Mole)<br />
ياد مينمايند<br />
(6,02<br />
10<br />
23<br />
252
* مقدار عنصر مطلوب را كه در يك مول مركب موجود است ضرب در 100 نموده و<br />
تقسيم بر مقدار مول آن مركب مينماييم . كميت حاصله مقدار فيصدى عنصر مطلوب را<br />
افاده مينمايد،<br />
تمرين فصل نهم<br />
سؤالهاى چهار جوابه<br />
- 1 به صورت عموم يك مسألة علمى به ------ پاية استوار است :<br />
الف- يك ب – دو ج – سه د – چهار<br />
- 2 كتله هاى مجموعى محصول تعامل ----- به مجموعه كتله هاى مواد تعامل كننده<br />
است.<br />
الف - زياد تر ب - كمتر ج – مساوى د - بعضى اوقات زياد وبعضى اوقات<br />
كم<br />
- 3 عالمى به نام----- قانون نسبت هاى ثابت را طرح ريزى كرده و ازين سبب به نام<br />
موصوف نيز مسمى مى باشد<br />
الف – لاوازيه ب – گيلوسك ج – Proust د - دالتن<br />
- 4 نسبت آكسيجن در مركب آب و هايدروجن پر اكسايد ----- است<br />
الف – :1 2 ب – 1:3 ج - 2:3 د - 2 1 :<br />
- 5 كتلة معادل H PO را كدام ارقام ذيل نشان ميدهد ؟<br />
3 4<br />
الف – 16 ب -15 ج - 6 32 . د - .6 22<br />
- 6 به حرارت و فشار ثابت نسبت حجمى مواد گازى تعامل كننده و محصول تعامل گازى<br />
آنها ----- است<br />
الف - اعداد تام ، كوچك و ثابت ب- اعداد كسرى ج – ارقام بزرگ د – هيچ<br />
كدام<br />
- 7 يك مول هر ماده به اندازه ----- ذرات را دارا است :<br />
الف - عدد اوگدرو ، ب -<br />
1<br />
⋅ - 8 كتله اتومى نسبى كاربن 12 و كتله يك اتوم آن 23<br />
10⋅6.02) ، ج - 22.4 ليتر ، د – الف وب هردو<br />
)<br />
.993 10<br />
23 g<br />
amu است<br />
−27<br />
(6.02⋅10<br />
(1.661⋅10 ب -<br />
الف - ) g −24<br />
( 6 محاسبه نمايد .<br />
H12O6<br />
253<br />
است ، قيمت<br />
) ج – الف وب د – هيچكدام<br />
- 9 فيصدى كاربن را در گلوكوز ) C
الف - 50% ب - 23% ج - 40% د – 33%<br />
– 10 مول عبارت از كتلة ذرات به اندازة ------- به گرام است .<br />
الف – كيلوگرام ب - ) ج – عدد اوگدرو د – ب وج هردو درست<br />
است<br />
سؤالهاى تشريحى<br />
- 1 به حرارت و فشار زياد گاز نايتروجن و هايدروجن با هم تعامل نموده امونيا را تشكيل<br />
ماليكول نايتروجن با هايدروجن تعامل نمايد، مقدار هايدروجن<br />
26<br />
تعامل كننده و تعداد ماليكولهاى هايدروجن تعامل كننده چقدر خواهد بود ؟ امونيا حاصل<br />
شده چقدر و چند ماليكول خواهد بود؟<br />
3<br />
⋅ - 2 امونيا با آكسيجن تعامل نموده NO و آب حاصل ميگردد ، به تعداد ماليكول اكسيجن چه تعداد ماليكول NO را توليد كرده ميتواند؟<br />
محاسبه نماييد.<br />
16<br />
( تحت شرايط خاص با هم تعامل<br />
تشكيل گرديده<br />
نموده محصول تعامل آنها مركبى است كه از + است . تحليل مقدارى نشان ميدهد كه در مركب مطلوب ايون هاى فوق الذكر باالترتيب<br />
, 48.7% 35.6% و 15.7% موجود است, فورمول تجربى مركب مذكور را دريافت<br />
نماييد.<br />
- 5 كميت هاى مشخص شده ذيل را محاسبه نماييد.<br />
9<br />
⋅ الف- تعداد مول هاى موجود در ب-كتله 3.27 مول ارگون چند گرام است؟<br />
3 نقره چند ملى گرام كتله دارد؟<br />
ج- ذرات اتومى 20<br />
.6<br />
10<br />
2O 3<br />
21<br />
OH<br />
− 2−<br />
, CrO<br />
2<br />
4<br />
, Cu<br />
(6.02⋅10<br />
254<br />
23<br />
ميدهند, اگر 10⋅4.20<br />
HGa<br />
3<br />
- 3 فيصدى B را در مركب AlBSi2O<br />
H 2<br />
O ) و آب KCrO ، ( CuSO )<br />
4<br />
- 4 مس سلفيت 4<br />
25 اتوم .Zn<br />
.32 10<br />
,07.10<br />
3<br />
( d Fe است.<br />
= 7.68g<br />
3 آهن چقدر اتوم را داراست ) cm /<br />
د- 46.5cm<br />
(Cl<br />
−<br />
- 6 وزن اتومى فلزى را دريافت نماييد كه فورمول تجربى اكسايد مربوطه آن Me<br />
بوده و فيصدى فلزى مطلوب در اكسايد آن 68.4% بوده باشد.<br />
XCl را تشكيل داده است ، فيصدى آيون<br />
- 7 عنصرx با كلورين تعامل نموده مركب 4<br />
در مركب مذكور%74 بوده باشد x كدام عنصر است؟<br />
H تعامل و ارجاع گرديده است كه در<br />
- 8 به مقدار 1.423g اكسايد اسكاندينيم با 2<br />
نتيجه 0.929g فلزSc و آب حاصل شده است ، فورمول اكسايد را دريافت نماييد.
2<br />
-9 اگر KClO<br />
حرارت داده شود طبق معادلة ذيل به KCl و اكسيجن تبديل ميگردد.<br />
3<br />
2KClO + O<br />
3<br />
⎯⎯⎯<br />
→ 2KCl<br />
3<br />
اگر %50 مركب مذكورتجزيه گردد ، چقدر وزن KClO كاسته ميشود؟ در صورتى كه<br />
3<br />
مقدار آن 100g باشد.<br />
- 10 مخلوط NaCl و KCl به وزن يك گرام موجود است ، زمانى كه مخلوط مذكور<br />
AgNO علاوه شود تمام ايون هاى كلورايد به AgCl تبديل<br />
3<br />
در آب حل گردد و بالاى<br />
شده ، رسوب مينمايد ، مقدار AgCl رسوب كننده مساوى به 2.1476g است ، فيصدى<br />
NaCl در مخلوط اولى چقدر خواهد بود؟<br />
- 11 به مقدار 1.35g كلسيم در مجاورت هوا كاملا" بهCaO 1.8g تبديل گرديده<br />
است, كتلةاتومى Ca را دريافت نماييد ، در صورتى كه كتله اتومى اكسيجن 16 باشد.<br />
- 12 زمانيكه 2.75g مركب Pb O<br />
3 4<br />
را حرارت دهيم ، تجزيه خواهد گرديد و به مقدار<br />
0.064g آكسيجن و اكسايد ديگر آن تشكيل ميگردد، فورمول اكسايد سرب تشكيل شده<br />
را دريافت نماييد.<br />
است,به<br />
C<br />
- 13 يك مخلوط هايدروكاربن كه شامل %60 كتلوى مقدار 10گرام آن سوختانده شده است, در نتيجه CO 29g و 18.8g آب حاصل<br />
C را دريافت نمائيد.<br />
گرديده است فورمول هايدروكاربن فورمول تجربى ليتيم كاربونيت است هر واحد فورمول مركب مذكور<br />
3<br />
داراى كدام تعداد اتوم هاى عناصر متشكله است؟<br />
4 اتوم نايتروجن است, چند مول اتوم<br />
⋅ 22<br />
- 15 نمونة از گاز نايتروجن داراى<br />
نايتروجن درين كميت اتومى موجود است؟<br />
- 16 سنگ آهك(كلسيم كاربونيت) را حرارت ميدهيم در نتيجه به CaO و CO<br />
2 تبديل<br />
و%40 C<br />
xH<br />
y<br />
2<br />
3H 8<br />
.6<br />
10<br />
xH<br />
y<br />
Li 2CO -14<br />
ميگردد اگر 40g سنگ آهك تجزيه گردد ،به مقدار 22.4g CaO حاصل ميشود, مقدار<br />
CO2 را درين تجزيه محاسبه نماييد.<br />
255
مأخذ<br />
1- Kotz John C., paul Treichel, Jr. Chemistry and Chemical<br />
Reactivity(fourth edition). Harourt Barace and Company. U.S.A.,<br />
1999.<br />
2- Raymony Chang. Chemistry(seventh edition). 2002.<br />
3- Chemistry News are selected from chemistry in Britian, Nos. May, Jun,<br />
August/ 1998.<br />
4- Hotl, Rinehart/Winston Physical Science, a Harcourt education chemistry<br />
Company 2005.<br />
5- Hotl, Rinehart/Winston Modern chemistry 2005.<br />
6- Chemistry stouten S.Zumdahl, third edition university of lllinois<br />
1993.<br />
7- Fuddamental of Chemistry, third edition, David E. Goldberg. Brookly<br />
College, 1998.<br />
8- Kotz John C., paul Treichel, Jr. Chemistry and Chemical<br />
Reactivity(fourth edition). Harourt Barace and Company. U.S.A.,<br />
1999.<br />
- 9 شيمی (3) و آزمايشگاه. برهم کنش ميان مواد، سال سوم دبيرستان، 1386<br />
کود 257.1<br />
- 10 علوم تجربی. سال سوم دورهء راهنمايی، کود 143 سال 1386.<br />
- 11 شيمی. شيمی برای زنده گی(1)، کود 207.1 سال . 1384<br />
12- کيميای عمومی. مولف : پوهندوی ديپلوم انجنير عبدالمحمد عزيز، استاد<br />
پوهنتون کابل سال: 1387.<br />
256
Change language