الف) N₂ و  CO                 ب) N₂ و O₂

_پاسخ:

الف) CO هر دو مولكول داراي اندازه و جرم مولكولي تقريبا برابري هستند اما چون مولكول كربن مونوكسيد قطبي است دماي جوش بالاتري دارد و سريعتر مايع ميشود. دماي جوش كربن مونوكسيد 191/5- و نيتروژن 196- درجه سيليسيوس است.

ب) O₂ چون از نظر اندازه بزرگتر و جرم مولكولي بيشتري نسبت به نيتروژن دارد دماي جوش بيشتري دارد. دماي جوش اكسيژن 183- درجه سيليسيوس است.

شيشه‌ي معمولي ( مانند شيشه‌ي پنجره ) را از ذوب سيليس Si با كربنات سديم و كربنات كلسيم به دست مي‌آورند. شيشه‌ي حاصل را مي‌توان تركيبي از اكسيدهاي بازي Na2O و CaO با اكسيد اسيدي SiO2 دانست. اكسيد سديم از كربنات سديم و اكسيد كلسيم از كربنات كلسيم فراهم مي‌گردد. از هم زدن گرد شيشه در آب، محلولي به دست مي‌آيد كه فنل‌فتالئين را ارغواني مي‌نمايد. علت آن است كه چون سيليكاتهاي سديم و كلسيم، نمكهاي يك اسيد ضعيف و يك باز قوي مي‌باشند، پس از حل شدن در آب ئيدروليز شده و توليد باز قوي مي‌نمايند. به همين علت محلول آنها خاصيت بازي نشان مي‌دهد.
فرمول شيشه را معمولاْْ به صورت , CaO, M2O 6 SiO2 مي‌نويسند كه M يك فلز قليايي مي‌باشد.
رنگ شيشه‌ها به علت وجود تركيبهاي فلزهاي مختلف در شيشه است. مثلاْْ تركيبهاي آهن (2) رنگ سبز، تركيبهاي آهن (3) رنگ زرد، اكسيد كبالت (2) رنگ آبي و دي‌اكسيد منگنز رنگ بنفش به شيشه مي‌دهند. براي تهيه‌ي شيشه‌هاي آزمايشگاهي و انواع شيشه‌هاي مرغوب، از مواد اوليه‌ي ديگري نيز استفاده مي‌كنند. براي مثال، شيشه‌ي پيركس كه ضريب انبساط حرارتي آن كم است و در مقابل تغييرات ناگهاني دما نمي‌شكنند، تركيبي از Al2O3, B2O3 , SiO2 است

تيتراسيون اسيد-باز تيتراسيون: روشي که توسط آن ، محلولي با غلظت مشخص به محلولي ديگر اضافه مي‌شود تا واکنش شيميايي بين دو ماده حل شده کامل گردد، تيتراسيون ناميده مي‌شود. تيتر کردن از روش‌هاي تجزيه حجمي است. در تجزيه حجمي ابتدا جسم را حل کرده و حجم معيني از محلول آن را با محلول ديگري که غلظت آن مشخص است که همان محلول استاندارد ناميده مي‌شود، مي‌سنجند. در تيتراسيون محلول استاندارد به‌طور آهسته از يک بورت به محلول حاوي حجم مشخص يا وزن مشخص از ماده حل شده اضافه مي‌شود. افزايش محلول استاندارد ، آنقدر ادامه مي‌يابد تا مقدار آن از نظر اکي‌والان برابر مقدار جسم حل شده شود. نقطه اکي‌والان نقطه اي است که در آن ، مقدار محلول استاندارد افزوده شده از نظر شيميايي برابر با مقدار حجم مورد نظر در محلول مجهول است. اين نقطه را نقطه پايان عمل از نظر تئوري يا نقطه هم ارزي نيز مي‌گويند. روش تيتر کردن: در عمل تيتر کردن ، محلول استاندارد را از يک بورت به محلولي که بايد غلظت آن اندازه گرفته مي‌شود، مي‌افزايند و اين عمل تا وقتي ادامه دارد تا واکنش شيميايي بين محلول استاندارد و تيتر شونده کامل شود. سپس با استفاده از حجم و غلظت محلول استاندارد و حجم محلول تيتر شونده ، غلظت محلول تيتر شونده را حساب مي‌کنند. تشخيص نقطه اکي والان: نقطه اکي‌والان در عمل بوسيله تغيير فيزيکي ( مثلا تغيير رنگ ) شناخته مي‌شود. نقطه اي که اين تغيير رنگ در آن روي مي‌دهد، نقطه پايان تيتر کردن است. در تيتراسيون اسيد و باز شناساگرها براي تعيين زمان حصول نقطه اکي‌والان بکار مي‌روند. تغيير رنگ معرف ، نشانگر نقطه پاياني تيتراسيون مي‌باشد. تيتر کردن واکنش هاي اسيد و باز يا خنثي شدن: تيتر کردن ، عبارت است از تعيين مقدار اسيد يا باز موجود در يک محلول که با افزايش تدريجي يک باز به غلظت مشخص يا بر عکس انجام مي‌گيرد. موقعي که محلول يک باز داراي يونهاي OH- است به محلول اسيد اضافه کنيم، واکنش خنثي شدن انجام مي‌شود: OH- + H3O+ -----> 2H2O شناساگرها: شناساگرها اسيدها و بازهاي ضعيفي هستند که در مقابل تغيير PH تغيير رنگ مي دهند و رنگ شکل ملکولي انها با شکل يوني انها متفاوت است. در حالت کلي ، شناساگرها ماده اي رنگي است که معمولا از مواد گياهي اخذ مي‌شوند و مي‌توانند به شکل اسيدي يا بازي موجوديت يابند. شناساگرها براي شناسايي اسيدها و بازها به ما کمک مي‌کنند. براي تعيين نقطه پايان در حين تيتر کردن از ترکيبات شيميايي مشخص استفاده مي‌شود که در نزديکي نقطه تعادل در اثر تغيير غلظت مواد تيترشونده شروع به تغيير رنگ مي‌کنند. اين ترکيبات ، مواد رنگي شناساگر مي‌باشند. به عبارتي ديگر ، شناساگرها ماده اي رنگي هستند که رنگ آنها در محيط اسيدي و قليايي با هم تفاوت دارد. کاربرد شناساگرها: يکي از ساده ترين راه تخمين کمي PH ، استفاده از يک شناساگر است. با افزودن مقدار کمي از يک شناساگر به يک محلول ، تشخيص اسيدي يا بازي بودن آن ممکن مي‌شود. در صورت مشخص بودن PH ، تغيير شناساگر از يک شکل به شکل ديگر ، با توجه به رنگ مشاهده شده ، مي‌توان تعيين کرد که PH محلول کم‌تر يا بيشتر از اين مقدار است. شيميدان‌ها از اين گونه مواد براي شناسايي اسيدها و بازها کمک مي‌گيرند. شناساگرهاي زيادي وجود دارد که معروفترين آنها ليتموس (تورنسل) است که در محيط اسيدي ، قرمز ، در محيط بازي ، آبي و در حدود خنثي بنفش رنگ است. تغيير رنگ آن در نزديکي PH برابر 7 رخ مي‌دهد. در هر حال تغيير رنگ ناگهاني نيست. فنل فتالئين ، معرف ديگري است که بيشتر براي بازها قابل استفاده است. اين ماده جامدي سفيد رنگ است که در آزمايشگاه محلول الکلي آن را بکار مي‌برند. اين محلول در محيط اسيدي رنگ و در محيط قليايي رقيق ارغواني است. مي‌توان از آب کلم سرخ نيز به‌عنوان يک شناساگر اسيد و باز استفاده کرد. از آميختن شناساگرهاي مختلف با يکديگر نوار کاغذي بدست مي‌آيد که با يک مقياس رنگ مقايسه‌اي همراه است و براي اندازه گيري‌هاي تقريبي PH بطور گسترده کاربرد دارد. انواع گوناگوني از ترکيبات ، هم سنتزي و هم طبيعي وجود دارند که بر حسب PH محلولي که در آن حل مي‌شوند، رنگ متفاوتي به خود مي‌گيرند. بعضي از اين مواد هزاران سال است که براي نشان دادن خصلت اسيدي يا بازي آب‌ها بکار گرفته شده‌اند. اين ترکيبات همچنين براي شيميدان عصر حاضر که از آنها براي تخمين PH محلول‌ها و تشخيص نقطه پاياني در تيتراسيون‌هاي اسيد – باز سود مي‌برند، اهميت زيادي دارند. رنگ شناساگر: محلولي که محتوي يک شناساگر باشد، با تغييرات PH ، يک تغيير پيوسته در رنگ از خود ظاهر مي‌سازد. لکن ، چشم انسان به اين تغييرات حساس نيست. نوعا از يک گونه بايد پنج تا ده برابر بطور اضافي موجود باشد تا رنگ آن گونه به چشم بيننده يک رنگ غالب به نظر آيد. افزايش بيشتر در اين نسبت هيچ تاثير قابل روئيتي ندارد. فقط در ناحيه‌اي که نسبت از پنج تا ده برابر براي يک شکل به نسبت مشابهي براي يک شکل تغيير کند، بنظر مي‌آيد که رنگ محلول تغيير کرده است. روش کار: 20 ML از محلول HCL=0.1M مولار را که تهيه کرده ايم توسط يک پيپت به درون يک ارلن ريخته و به ان 20ML اب مقطر و چند قطره(سه قطره) از معرف فنل فتالين اضافه مي کنيم . سپس يک بورت را (که قبلا با اب مقطر و مقداري از محلول استانداردمان ان را شسته ايم) پر از محلول سود استاندارد (NaoH) مي کنيم . بورت را توسط يک گيره به پايه متصل مي کنيم و ارلن حاوي محلول HCL را در زير بورت قرار مي دهيم انتهاي بورت بايد از دهانه ي ارلن مقداري فاصله داشته باشد تا بتوان به راحتي ارلن را تکان داد .شير بورت را کمي باز ميکنيم تا محلول استاندارد قطره قطره به درون ارلن بريزد .با چکيدن هر قطره ارلن را به صورت دوراني تکان ميدهيم تا محلول همگن شود اين عمل را ادامه ميدهيم تا اينکه محلول درون ارلن ارغواني رنگ شود .هنگامي که رنگ محلول ارغواني شد شير بورت را بسته وارلن را تکان مي دهيم اگر رنگ ارغواني از بين رفت قطره بعدي را اضافه ميکنيم اين کار را ادامه ميدهيم تا محلول ارغواني يکنواختي به دست بيايد . حال حجم را از روي بورت مي خوانيم و محاسبات را انجام مي دهيم. M1 V1 n1 = M2 V2 n2 (0.1).(7.4).(1) = (M2).(10).(1) M2=0.74 / 10 M2=0.074 سوال (1) : براي خنثي کردن100ML محلول 0.04M HCL چند ML محلول 0.2M CA(OH)2 لازم است. سوال(2): براي تيتراسيون هاي اسيد ضعيف-باز قوي و تيتراسيون هاي باز قوي-اسيد ضعيف از کدام شناساگر ها ميتوان استفاده کرد.

تعریف ذرات بنیادی واقعی

ذرات بنیادی به لحاظ نیم عمرشان و نیز پایداریشان و ظاهر شدن در واکنش ها و پدیده های میکروسکوپیک و در کل خواص شیمیایی و فیزیکی خودشان در خانواده های مختلف دسته بندی و بررسی می شوند عده ای از این ذرات با فراوانی بیشتر در اغلب اوقات ظاهر می شوند و پدیده های میکرو سکوپیک را کنترل می کنند، به ذرات بنیادی واقعی معروف هستند.

 

هیپرون ها:  

اساسا چهار دسته هیپرون وجود دارد که عبارتند از

• هیپرون لاند

• هیپرون سیگما

• هیپرون کسی

• هیپرون امگا

تمام هیپرون ها به ذرات هسته ای تجزیه می گردند.هر هیپرون دارای یک ضد ذره با علامت مخالف است.دنیای ذرات بنیادی هم از نظرتنوع ذرات و هم از نظر نوع تاثیرات و تبدیلات متقابل ، دنیای غنی محسوب می شود .

هادرون ها:

تحقیقاتی که با شتابدهنده ها یی بزرگ انجام شده اند بطور قوی به دانش ذرات بنیادی کمک کرده اند قبل از همه اشاره ها به بزرگترین خانواده ذرات هادرون ها یعنی ذرات شرکت کننده در برهمکنش های قوی هسته ای است ، اشاره می کنیم.

در حال حاضر چند صد از این گونه ذرات از جمله باریون ها و پاد باریون ها و مزون ها شناخته شده اند.بیشتر این ذرات در نتیجه اندرکنش ها قوی هسته ای به هادرون های دیگر وامی پاشند آنها عمر کوتاهی دارند که در فرایند های هسته ای معمول چنین زمانی ( ثانیه ^23-10) را نمی توان مستقیما اندازه گرفت.اما هادرون هایی با عمر ^13-10 تا ^8-10 ثانیه نیز وجود دارند. برد واپاشی این ذرات با عمر دراز اندرکش های ضعیف ما کم هستند.

 

تعداد خیلی زیادی از هادرون ها کشف شده و گروه بندی آنها در رده ها و خانواده های مختلف ، طبیعت بنیادی آنها را مبهم جلوه می دهد.مدل کوارکی ساختار هادرون ها گروه بندی هادرون ها را در خانواده و طبیعت و ساختار این خانواده ها و همچنین دیگر خواص ساده هادرون ها را بطور خیلی طبیعی توضیح می دهد.

اصول بنیادی این مدل را می توان به شرح زیر فرمول بندی کرد:

• هادرون ها را به معنای درست کلمه نمی توان جز ذرات بنیادی به شمار آورد آنها ساختار درونی پیچیده ای دارند و مانند هسته های اتمی دستگاه های مقید و متشکل از ذرات به راستی بنیادی یا اساسی اند. عناصر اصلی ساختارهادرون ها کوارک نام دارد .

• نظام هادرونی امکان می دهد که اظهار کنیم کلیه باریونهای شناخته شده از سه کوارک و پاد باریونها از سه پاد کوارک تشکیل شده اند. در حالی که تمام مزون ها از یک کوارک و یک پاد کوارک تشکیل شده است .

کوارک ها:

دست کم شش نوع کوارک وجود دارد که هر کدام آنها حاصل عدد کوانتومی جدید یعنی طعم هادرونی است و به صورت زیر تقسیم بندی می شوند:

• کوارک b (کوارک زیبا)

• کوارک c (کوارک افسون)

• کوارک d (کوارک پایین)

• کوارک s (کوارک شگفت)

• کوارک t (کوارک درست)

• کوارک u (کوارک بالا)

 

لپتون ها:

لپتونهای متنوعی کشف شدهاند که آنها براساس خواص فیزیکی و کوانتومی ویژه خود «جرم ، بار ، اسپین و غیره) به صورت زیر تقسیم بندی می شوند

لپتون های الکترون (e): اینها به نوبه خود دو دسته اند:

الکترون ها

نوترینوی الکترون

 لپتون های موئون: اینها نیز به نوبه خود دو دسته اند:

موئون

نوترینو موئون

لپتون های تو (T): اینها نیز دو دسته اند:  

لپتون های تو منفی

نوترینو تو

 

فوتون ها:  

فوتون ها جرم در حال سکونشان برابر صفر است و اسپینی برابر یک دارند.

 

گلوئون ها:

گلوئون ها جرم در حال سکونشان مساوی صفر است. و اسپینی مساوی یک دارند. گلوئون ها درون هادرون ها هستند ودر حالت آزاد مشاهده نشده اند.

 

بوزون ها:

 

• در فیزیک ذرات برهمکنش های ضعیف هسته ای نیز نقش مهمی ایفا می کنند اینها تنها اندرکشی هستند که می توانند شخصیت ذرات پایه را عوض کنند. و ضمن پیروی از قوانین بقای بارهای لپتونی و باریونی موجب تبدیل های متقابل آنها شود.

• 

• ساز و کار نیروهای برهمکنش ضعیف هسته ای مدتهای مدید نظر پژوهشگران را بسوی خود جلب کرده بود. فرضیه ای مطرح شده است که مطابق آن این نیروها از تعادل نوع خاصی کوانتوم های میدان نیروی برهمکنش ضعیف هسته ای به نام بوزون ها ی میانی ناشی می شود.

 

• برخلاف گلوئون ها ، بوزون های میانی مثل فوتون ها باید در حالت آزاد وجود داشته باشند. نظریه امکان وجود ، سه تا از این بوزون های میانی را پیش بینی می کند.چند تا از این ذرات (بوزون های میانی) سرانجام در سال 1982 کشف شدند.

فیزیک ذرات بنیادی (Fundamental Particle Physics)

دید کلی

 مدت زیادی نگذشته که ثابت شده تمامی مواد از مولکول ها، مولکول ها هم از اتم ها، اتم ها از هسته ها و الکترون ها و هسته ها از پروتون ها و نوترون ها تشکیل شده اند اما پروتون ها و نوترون ها والکترون ها از چه چیزی ترکیب یافته اند؟ این ذزات ، ذرات بنیادی یعنی ذرات غیر قابل تجزیه نام دارند. با فرض اینکه تجزیه بیشتر آنها باعث می شود که به ذرات دیگری تبدیل شود.

تاریخچه:

در اواخر قرن بیستم دانشمندان درباره ساختمان پنهانی ذرات بنیادی به یک مطالعه سیستماتیک و مداوم پرداختند. این مطالعه ابتدا از نوکلئون ها (اجزای هسته ) یعنی پروتون ها و نوترون ها شروع شد. عموما در فیزیک هسته ای این کار می توانست دردوخط اصلی ادامه یابد.

 بررسی پدیده های شامل ذرات بنیادی با فیزیک هسته ای:

کوشش برای شکستن یا خرد کردن یک ذره بنیادی در صورت امکان و تبدیل آن به اجزا تشکیل دهنده اش اگر اجزا تشکیل دهنده ای داشته باشد. برای این منظور ذرات مشابه دیگر را با سرعت های حتی المقدور نزدیک به سرعت نور شتاب داده و این گلوله های شتاب دار را به ذرات بنیادی موجود در اتم های دیگر برخورد می دهند. برای مثال برای بمباران هیدروژن یونیزه شده (یعنی پروتون) از پروتون های شتابدار یا برای بمباران پروتون و ذرات آلفا از پروتون و ذرات آلفا ی دیگر استفاده گردد.
انرژی لازم برای این عمل فقط می تواند به کمک شتابدهنده های قوی ذرات باردار فراهم شود تولید ذرات باردار شتابدار برای دسترسی به انرژی های دهها میلیون و بالاخره دهها هزار میلیون الکترون ولت زمانی یک کار بزرگ تلقی می شد.

بررسی ساختمان ذرات بنیادی:

این روش بر اساس پدیده آشنای نوری قرار داشت. هر چه ماده مورد مشاهده کوچکتر باشد طول موج نور تابانده شده به این ماده بایستی کوتاهتر گردد. اگر طول موج نور از طول جسم بزرگتر باشد موج به آسانی از اطراف جسم عبور کرده و چیزی دیده نمی شود. و اگر از طول جسم کوچکتر باشد موج منعکس شده بازتاب نور) و جسم روشن شده و قابل رویت می گردد

دیدگاه موجی ذرات:

دوبروی (De Broglie) کشف کرد که هر چه ذرات سریعتر حرکت کنند خواص موجی بیشتری از خود نشان می دهد. پس از این کشف تهیه نوعی میکروسکوپ الکترونی ممکن گردید که در آنها الکترون با انرژی 100Kev شتاب داده می شد. این میکروسکوپ رویت اجسام با قطر چند انگستروم را میسر می سازد. که هر آنگستروم برابر ^8- 10سانتیمتر می باشد.
مطابق نظریه دوبروی هرچه ذرات سنگین تر بوده و سریعتر حرکت کند ، طول موج معادل آن کوتاهتر خواهد بود. این مطالب نشان می دهد اگر الکترونی تا انرژی چند صد میلیون الکترون ولت شتاب داده شود طول موجش آنقدر کوچک می شود که متناسب با اندازه ذرات هسته ای شده و می تواند برای بررسی ساختمان هسته اتمی بکار رود

ساختار فیزیک ذرات بنیادی:

• از بازتاب و پخش این فیزیک امواج برای اندازه گیری ذرات داخل هسته استفاده می شود. اگر الکترونی تا انرژی یک یا دو هزار میلیون الکترون ولت شتاب یابد طول موج الکترون چندین مرتبه کوچکتر از قطر ذرات هسته ای می شود. این فیزیک امواج تحقیق ساختمان پروتون هاو نوترون ها را ممکن می سازد از روزی که دانشمندان به یک "توپخانه اتمی قوی" مسلح شدندذرات جدید اتمی یکی پس از دیگری کشف گردید.

• انرژی معادل با یک میلیون الکترون ولت موجب کشف الکترون مثبتی به نام پوزیترون شد. شتاب دهنده هایی با صدها میلیون الکترون ولت تهیه مصنوعی مزون ها را ممکن ساخت. مزون ها اولین بار در پرتوهای کیهانی کشف شدند.توسعه شتابدهنده های با انرژی بسیار زیاد موجب کشف ضد ذرات گردید.ضد ذرات تشکیل دهندگان اصلی ضد ماه می باشد که عمده ترین انها عبارتند از: ضد پروتون ، ضد نوترون و غیره.  

• بسیاری از ذرات کشف شده ، ذرات ناپایدارند آنها پس از یک دوره زمانی بسیار کوتاه تجزیه شده و به تعدادی ذرات کوچکتر و پایدارتر تبدیل می شود این ذرات کوچکتر پایدارتر شامل : الکترون ها ، نوترون ها ، اشعه گاما و یا نوترینو ها می باشند.

 

اشعه گاما

• ذرات ناپایدار ممکن است به ضد ذرات معادل خود که اصولا پایدارترند ، تبدیل می گردند.

• همانگونه تا بحال معلوم شده هیچیک از ذرات بنیادی شناخته شده نمی توانند به اجزا کوچکتر شکسته شوند. آنها همگی به نام ذرات بنیادی معرفی شده است به همین دلیل نشان می دهد که ساختمانی ندارند.

تقسیم بندی ذرات ناپایدار

ذرات ناپایدار بدو گروه به صورت زیر تقسیم می شوند:

• یک دسته از آن شامل ذرات سنگین تر از الکترون ولی سبک تر از پروتون است که مزون (Meson) نام دارند.

• گروه دیگر شامل ذرات سنگین تر از پروتون است که هیپرون(Hyperon) خوانده می شوند. هیپرون ها فقط به ذرات هسته ای از جمله پروتون ها و نوترون ها تجزیه می شوند.

مزون

 

انواع مزون ها:

مزون ها از لحاظ خواص فیزیکی به دسته های مختلف تقسیم می شود:

• مومزون (M-Meson)

• پی مزون (P-Meson)

• کامزون (K-Meson

مو مزون (M-Meson):

• جرم مو مزون تقریبا 8/1 جرم پروتون می باشد.

• مومزون ها فقط می توانند به صورت مثبت یا منفی باشند ، مومزون خنثی وجود ندارد.

• این ذرات به نوبه خود ضد ذره هم دارند مثلا ضد ذره مومزون منفی ، مومزون مثبت می باشد.

• بواسطه وجود تاثیرات متقابل عمومی یک مومزون ممکن است به یک الکترون و دو نوترنیو تجزیه شود.

• مومزون منفی دارای نیم عمر 2.3X10^-6 ثانیه می باشد. بواسطه چنین تاثیر متقابل که بین سه ذره فوق ( الکترون ، مومزون و نوترینو) در حالت عادی وجود دارد آنها را لپتون (Lepton) نیز می نامند.

پی مزون (P-Meson):

• جرم پی مزون تقریبا 7/1 جرم پروتون می باشد.

• پی مزون ها بصورت مثبت یا منفی یا خنثی وجود دارند.

• این ذرات نیز به نوبه خود ضد ذره هم دارند مثلا ضد ذره پی مزون مثبت ذره پی مزون منفی است. شبیه فوتون ، پی مزون خنثی با ضد ذره خود یکسان است. 

• پی مزون کوبورچه توسط دانشمند ژاپنی یوکاوا (Yukawa) در سال 1935 پیش بینی شده بود.

• ذرات هسته ای بطور مداوم ذرات پی مزون را مبادله می کنند. این تبادل شباهتی به ظهور نیروهای الکتریکی دارد که در اثر نشر و جذب دائم کوانتای تابش الکترومغناطیسی بوسیله یک بار الکتریکی حاصل می شود.

• پی مزون ها می توانند در برخورد پروتون هایی با انرژی چند صد میلیون الکترون ولت تولید شوند. در این حالت انرژی جنبشی ذرات هسته ای مستقما به جرم سکون پی مزون تبدیل می شود.

طرح کلی واکنش های بین ذرات بنیادی:

• پروتون + نوترون +پی مزون مثبت <--- پروتون + پروتون  

• پروتون +پروتون +پی مزون منفی <--- پروتون + نوترون  

• نوترون + پی مزون مثبت <--- اشعه گاما + پروتون

• پروتون + پی مزون منفی <--- اشعه گاما + نوترون

کامزون (K-Meson):

• جرم کا مزون تقریبا 4/1 جرم پروتون می باشد.

• کامزون ها بصورت منفی ، مثبت و خنثی شناخته شده اند.

• این ذرات به نوبه خود ضد ذره هم دارند مثلا ضد ذره کامزون منفی ، کامزون مثبت می باشد.در صورتیکه ضد ذره کامزون خنثی خودش می باشد.

• بواسطه جرم بزرگ کامزون این ذرات با تنوع بیشتری تجزیه می شود. دوره تجزیه یک کامزون باردار 0.85X10^-8 ثانیه می باشد.

دو الکترود کروی را به باتری ای از خازن ها وصل می کنیم و به کمک یک ماشین ویمچورست شروع به پر کردن خازن ها می کنیم. در فرایند پر کردن خازن اختلاف پتاسیل الکتریکی بین الکترود ها افزایش می یابد و شدت میدان الکتریکی در گاز نیز زیاد می شود.

تا وقتی که شدت میدان الکتریکی زیاد نیست تغییری در گاز مشاهده نمی شود ولی در شدت میدان الکتریکی به قدر کافی زیاد در حدود 3 بین الکترودها جرقه الکتریکی ظاهر می شود که به صورت خط شکسته بسیار روشن خیره کننده ای دو الکترود را به هم وصل می کند در نزدیکی جرقه ، گاز تا دمای بالایی گرم و ناگهان منبسط می شود، که موج های صوتی تولید می کند.
در این آزمایش خازن ها برای قوی تر کردن جرقه به کار رفته اند. زیرا آنها فقط میزان ولتاژ را بالا برده اند تا انرژی جرقه بالا و شعله آن قابل توجه باشد.

مشخصات تخلیه جرقه ای :

وقتی که تخلیه جرقه ای جرقه زنی گاز ظاهر می شود گاز بطور ناگهانی (جهشی) خواص دی الکتریکی اش را از دست می دهد. و رسانای خوب می شود شدت میدانی که در آن جرقه زنی گاز مشاهده می شود، برای گاز های مختلف مقادیر متفاوت دارد و به حالت آنها ، فشار و دما وابسته است. برای ولتاژ معین بین الکترودها هر چه فاصله بین الکترودها بیشتر باشد شدت میدان کمتر است. بنابر این هر چه فاصله بین الکترودها بیشتر باشد برای جرقه زنی گاز ولتاژ بیشتری باید بین آنها برقرار باشد. این ولتاژ به ولتاژ جرقه زنی معروف است.

ولت سنج جرقه ای:

اگر بستگی ولتاژ جرقه زنی با فاصله الکترودهایی با شکل معین را بدانیم، می توانیم ولتاژ نامعلوم را از روی ماکزیمم طول جرقه اندازه بگیریم. این اصل در ساختمان ولت سنج جرقه ای مورد استفاده قرار می گیرد، که وسیله مناسبی برای ارزیابی تقریبی ولتاژهای بالاست مثلا در دستگاه اشعه ایکس.

جرقه زنی با یونش برخوردی:

در گاز همیشه چند تایی یون و الکترون وجود دارند که به طور تصادفی تشکیل شده اند. ولی تعدادشان معمولا آنقدر کم است که گاز در عمل الکتریسته را هدایت نمی کند. برای مقادیر به نسبت کوچک شدت میدان الکتریکی که برای بررسی رسانش القایی در گاز ها به کار می رود، برخورد بین یون های متحرک در میدان الکتریکی و مولکول های خنثی گاز منشا برخورد الاستیک بین گلوله هاست.

در هر برخورد ذره متحرک بخشی از انرژیش را به ذره ساکن می دهد. هر دو ذره پس از برخورد با جهش از هم دور می شوند. و در آنها تغییر داخلی روی نمی دهد. ولی اگر شدت میدان الکتریکی بیشتر باشد انرژی جنبشی در برخورد متوالی در یون جمع می شود ممکن است مقداری را به دست آورد که برای یونی کردن یک مولکول خنثی در برخورد کافی باشد. در نتیجه الکترون منفی و یون مثبت جدیدی تشکیل می شوند.

این فرایند به یونش برخوردی معروف است و کاری که برای جدا کردن یک الکترون از اتم انجام می گیرد پتاسیل یونش نامیده می شود. کار پتاسیل یونش (تابع کار مواد) به ساختار اتمی بستگی دارد و از این رو برای اتم های مختلف متفاوت است.
بهمن یونی منشا تخلیه جرقه ای:

الکترون ها و یون هایی که در نتیجه یونش برخوردی تشکیل شده اند تعداد بارهای داخل گاز را افزایش می دهند. آنها به نوبه خود توسط میدان الکتریکی به حرکت می افتند و می توانند باعث یونش برخوردی در اتم های جدید شوند. پس این فرایند خودش را تقویت می کند و یونش در گاز خیلی زود زیاد می شود.
 

این پدیده کاملا مشابه بهمن برف کوهستان است که گلوله برفی کوچکی می تواند سبب آن شود. به این دلیل توصیف اخیر را بهمن یونی نامیده اند. بهمن یونی همان تخلیه جرقه ای است و ولتاژ مینیممی که در آن بهمن یونی ظاهر می شود ولتاژ جرقه زنی است. پس یونش گازی در جرقه زنی تقسیم اتم ها و مولکول ها به یون ها در برخوردهاست. البته پیدایش تخلیه جرقه ای با تشکیل به اصطلاح شهابواره ها همراه است.

عدد جرمی عددی صحیح می باشد که مجموع تعداد پروتون ها و نوترون های هسته یک اتم را مشخص می کند.

به عبارتی دیگر عدد جرمی عبارت است از تعداد نوکلئون های هسته اتم. عدد جرمی اتم های عناصر با یکدیگر متفاوت می باشد. اختلاف میان عدد جرمی و عدد اتمی برابر است با تعداد نوترون های آن هسته. خواص شیمیایی و فیزیکی عناصر توسط عدد اتمی و عدد جرمی مشخص می شود. تمام اتم های یک عنصر دارای عدد اتمی یکسان می باشند که این عدد اتمی، ماهیت شیمیایی عنصر را مشخص می کند. اما ممکن است اتم های یک عنصر عدد جرمی متفاوتی داشته باشند که در این حالت به آن ایزوتوب آن عنصر می گویند.

 علت تفاوت عدد جرمی در اتم های یک عنصر ، تغییر تعداد نوترون های آن می باشد. پس عدد جرمی اتم های یک عنصر می تواند در خواص فیزیکی عنصر مانند : چگالی، جرم و ... تغییر ایجاد کند.

در نماد گذاری عدد جرمی را با A سمت راست و در بالا و عدد اتمی را با Z سمت راست ، پایین نماد عنصر می نویسند .

عدد جرمی بیشتر در واکنش های هسته ای مورد تحلیل قرار می گیرد ، زیرا عناصری وجود دارند که در برخی از ایزوتوپ هایشان پایدار و در برخی دیگر فعالیت رادیواکتیو از خود نشان می دهند. مثلاً هیدروژن دارای سه ایزوتوپ ( عدد جرمی 1،2و3)می باشد که در دو ایزوتوپ 1 و2 ( پریتیم و دوتریم ) دارای هسته پایداری می باشد ، اما ایزوتوپ تریتیم ( ایزوتوپ3) دارای هسته ناپایداری می باشد .

در طبیعت ایزوتوپ های فراوانی از عناصر مختلف وجود دارند . امروزه با پیشرفت علم هسته ای ، در آزمایشگاه ها توانسته اند ایزوتوپ های جدیدی از عناصر مختلف تولید کنند بطوری برخی از آن ها در طبیعت وجود دارند.

عدد اتمی اصولاً شماره محل هر اتم در جدول تناوبی می‌باشد. وقتی مندلیف، عناصر شیمیائی شناخته شده را بر اساس تشابهاتشان در شیمی مرتب کرد، متوجه شد که قرار دادن دقیق آنها بر اساس جرم اتمی، ناهماهنگیهای را بوجود می‌آورد. او متوجه شد که اگر ید و تلوریوم بر اساس جرم اتمی‌شان قرار بگیرند، ترتیبشان غلط به نظر می رسد و وقتی در جدول در جای مناسب قرار خواهند گرفت که جابجا شوند. با قرار دادن آنها بر اساس نزدیکتر بودن خواص شیمیائی، شماره آنها در جدول تناوبی، همان عدد اتمی آنها بود. به نظر می‌رسید که این عدد تقریباً با جرم اتم نسبت دارد، اما همانطور که تفاوت جرم _ خواص شیمیای نشان داد، بازتاب خاصیت دیگری به جز جرم بود.

عجیب بودن این ترتیب، بالاخره بعد از تحقیقات Henry Gwyn Jeffries Moseley در سال 1913 تشریح شد. موسلی کشف کرد که ارتباط دقیقی بین طیف بازتاب اشعه X عناصر و محل صحیح آنها در جدول تناوبی وجود دارد. بعداً نشان داده شد که عدد اتمی مساوی بار الکتریکی هسته می باشد- به عبارت دیگر تعداد پروتونها-؛ و این بار الکتریکی است که خواص شیمیائی عناصر را بوجود می‌آورد، نه جرم اتمی.

انواع زباله

بطور کلی زباله‌ها سه نوعند:

*نوع اول زباله‌های تَر هستند مانند: پس مانده‌های گیاهان، گل و لای آبها، پس ماندهٔ مواد غذایی... اینگونه زباله‌ها بطور کل از طریق واکنشهای شیمیایی و به‌وسیله باکتریها خود به خود و به زودی نابود می‌‌شوند. آنها می‌‌توانند به عنوان کود استفاده شوند.(هفتاد درصد زباله‌ها در ایران مواد غذایی هستند.

*نوع دوم زباله‌های قابل بازیافت هستند مانند: مواد ساختمانی، فلزات، مواد پلاستیکی، کاغذ،شیشه... اینگونه مواد می‌توانند در زمینه‌های دیگر دوباره استفاده شوند. مثلاً فلزات را ذوب می‌کنند و در شکل جدید بکار می‌‌برند. مواد پلاستیکی را نیز ریز ریز کرده و در ساخت مصالح جدید و یا مواد قابل اشتعال استفاده می‌‌کنند. کاغذها و مقواها نیز قابل تبدیل به کاغذهای جدید هستند.

*نوع سوم زباله هایی که دیگر برای استفاده مناسب نبوده و قابل بازیافت نیستند. مانند پوشک بچه، بسیاری از زباله‌های بیمارستانی ... متاسفانه راه حل ساده‌ای برای این گونه آلاینده‌ها وجود ندارد. تنها راه موثر، استفاده کمتر از اینگونه مواد است.

دفع زباله

در ایران زباله‌ها یا در خاک دفن شده یا سوزانده می‌‌شوند و حتی گاه در طبیعت رها می‌‌شوند. همه این راه‌ها برای محیط زیست بسیار خطرناک هستند و باعث فرسایش خاک، آلودگی هوا، زشت شدن مناظر طبیعی و همین طور نامناسب کردن محیط برای حیات وحش می‌‌شوند.

اخیرا یک مبتکر ایرانی دستگاهی را اختراع نموده که اینگونه زباله‌ها را می‌‌سوزاند بطوریکه گازهای سمی آنها توسط یک فیلتر گرفته شده و خاکستر آنها نیز در ساختمان سازی استفاده کاربرد دارد.

تحقیقات نشان می‌دهند راز مقاومت برگ‌های نیلوفر آبی در برابر یخ‌زدگی، در سطح ناهموار و خاصیت آبگریزی قوی آنها نهفته است که حداقل امکان تماس آب را با سطح برگ فراهم می‌کند و مانع از کاهش دما می‌شود.

هوا مرتب سردتر می‌شود، برکه یخ می‌زند، اما برگ‌های نیلوفر آبی همچنان تازه و سرزنده باقی می‌مانند. راز این برگ‌ها در ناهمواری‌های سطح آنها و خاصیت آب‌گریزی قوی حاصل از آن نهفته است.

به گزارش نیوساینتیست، بررسی این برگ‌ها در مقیاس نانو نشان می‌دهد، قطرات کوچک آب به دلیل آبگریزی سطح ناهموار برگ‌های نیلوفر از روی آن پایین می‌افتند. این سطح ناهموار باعث می‌شود هوای به دام افتاده در فرورفتگی‌ها مانع از برخورد قطرات آب با سطح برگ شود. سطوح مصنوعی هم با خواصی مشابه، خاصیت آبگریزی خواهند داشت و در نتیجه می‌توان از یخ‌زدن آنها جلوگیری کرد.

یانلین سانگ و همکارانش در انستیتو علوم پکن نشان داده‌اند این مقاومت در برابر یخ‌زدگی به دلیل تماس لایه بسیار‌نازکی از آب با سطح است که نمی‌تواند در دماهای زیر صفر هم به سادگی حرارت را از دست بدهد و به همین دلیل با روندی بسیار‌آرام منجمد خواهد شد.

آنها دو سطح وسیع از جنس پروپیلن را انتخاب کردند، یکی از آنها مانند برگ‌های نیلوفر آبی ناهمواری‌های فراوان و خواص آبگریزی بسیار‌قوی داشت. دیگری یک سطح آبگریز معمولی بود.

در هوایی با رطوبت بالا، قطرات کوچک و کروی آب به قطر 5 میکرومتر روی هر دو سطح ایجاد شدند و سپس تیم شروع به سرد کردن محیط کرد. با کاهش دما قطرات روی سطح آبگریز معمولی مرتب گسترده‌تر شدند و سطح تماس آنها با ورق پروپیلن افزایش پیدا کرد.

 این قطرات ظرف مدت 90 ثانیه منجمد شدند. اما قطرات روی سطح آب‌گریز قوی زمانی که به هم متصل شدند و حتی قطر آنها به 80 میکرومتر رسید، گنبدی‌شکل باقی ماندند و پس از 6 دقیقه منجمد شدند.

اداره ایمنی و سلامت شغلی‹‹OSHA›› لازم دانسته است كه تمام سازندگان، بازرگانان عمده فروش، و توزیع كنندگان مواد شیمیایی برگ اطلاعات ایمنی مواد شیمیایی ‹‹MSDS›› برای موادی كه تولید می كنند یا می فروشند تهیه كنند. OSHAهمچنین لازم دانسته كه كارفرمایان یك كپی از MSDS مواد شیمیایی خطرناك تهیه و در مكانی كه با این مواد سروكار دارند نگهداری كنند. این اطلاعات‹‹MSDS›› باید در تمام اوقات كاری در دسترس افراد باشد.
عموماً برگه های اطلاعات MSDSبا ماده شیمیایی سفارش شده توسط شركت سازنده داده می شود یا می توان آن را بعداً دریافت كرد.
دسترسی به MSDS یك ماده شیمیایی از طریق لینكهای موجود در وب سایت واحد ایمنی و سلامت امكان پذیر است .

قبل از كاركردن با هر ماده شیمیایی ابتدا با استفاده از MSDS آن با خطرات و نكات ایمنی مربوطه باید آشنا شد.
برگه های اطلاعات ایمنی مواد شیمیایی حاوی اطلاعاتی است كه عبارتند از : نام ماده شیمیایی- خصوصیات فیزیكی و شیمیایی- سمیت آن- شیوه صحیح جابجایی و نگهداری آن- روشهای صحیح اقدامات اورژانسی اولیه و  ...

به طور كلی یك MSDS حاوی اطلاعات گوناگونی می باشد كه تعدادی از آنها عبارتند از :

 هویت ماده شیمیایی -
 تركیب یا اطلاعات مربوط به اجزاء سازندة آن 
 آشنایی با خطرات احتمالی 
 اقدامات اولیه اورژانسی 
 اقدامات اولیه در مواجهه با حریق 
 اقدامات اولیه در صورت ریختن اتفاقی ماده شمیایی 
 شیوه صحیح حمل و نقل و نگهداری 
 روشهای مهاركردن سرایت آن/ محافظت افراد در برابر ماده شیمیایی 
 خواص فیزیكی و شیمیایی
پایداری و واكنش پذیری 
 اطلاعات سمیت ماده شیمیایی 
 اطلاعات اكولوژیكی 
 اصول صحیح معدوم كردن پسماندهای آن 
 اطلاعات لازم در مورد جابجا كردن آن 
 سایر اطلاعات

برچسب نام ماده شیمیایی :

برچسب های نصب شده بر روی ظروف مواد شیمیایی، منبع اصلی و مهم اطلاعات آن ماده است.
سازندگان مواد شیمیایی باید براساس استانداردهای مرتبط با خطر مواد شیمیاییOSHA  (1200،1910،CFR29) بر روی هر ظرف، برچسبی دارای مشخصات: نام و آدرس سازنده – نام ماده شیمیایی و خطرات احتمالی در صورت استفاده از آن را قید نمایند.
بیشتر سازندگان مواد شیمیایی اطلاعات اضافی دیگری مانند خواص فیزیكی- اقدامات اولیه اورژانسی و .. را نیز روی برچسب قید می كنند. براساس استاندارد مربوط به آزمایشگاه كه توسط OSHA تعریف شده است (1450،1910،CFR29) باید مسئولین آزمایشگاه مطمئن باشند كه ظروف حاوی مواد شیمیایی خطرناك موجود در آزمایشگاه، بدون برچسب یا دارای برچسب مخدوش شده نباشند. همچنین ظروف حاوی حلال یا مواد شیمیایی دیگری كه برچسب آن به مرور زمان خراب شده باید مجدداً برچسب جدید نصب گردد.
مقادیر كم مواد شیمیایی كه به طور موقت در ظروف آزمایشگاه نگهداری می شوند باید دارای برچسب نام ماده شیمیایی و خطر مربوط به آن باشند.

علامت لوزی: روشی برای طبقه بندی خطرات یك ماده شمیایی( توسط NFPA )

علامت لوزی كه توسط NFPA طراحی شده است روشی بین المللی برای شناسایی خطرات مربوط به یك ماده شیمیایی خاص است. تا كاركنان با استفاده از اطلاعات آن دچار صدمه و آسیب نشوند.
این علامت خیلی مواقع در آزمایشگاهها، مكان های نگهداری مواد شیمیایی یا روی ظروف مواد شیمیایی پیدا می شود. در جدول زیر خطرات گوناگون در لوزی مربوطه بوسیله كدهایی به شكل عدد نشان داده شده كه به ترتیب شدت خطر تقسیم بندی شده اند.

خطر حریق(آتش سوزی)  دمای اشتعال : 4- كمتر از ◦73 فارنهایت 3- كمتر از ◦100 2- بیشتر از ◦100 و كمتر از ◦200 فارنهایت 1- بالاتر از ◦200 فارنهایت 0- غیرقابل اشتعال

خطر مرتبط با سلامتی  4- كشنده 3- بی نهایت خطرناك 2- خطرناك 1- كمی خطرناك 0-بی خطر

كنش پذیری  احتمال منفجر شدن  احتمال انفجار در صورت ضربه یا حرارت تغییرات شیمیایی شدید ناپایدار در صورت حرارت دادن  پایدار

خطرات ویژه  OX- اكسیدكننده ACID- اكسید ALK- قلیا CORR- خورنده Use No Water – از آب استفاده نشود Radioactive

پاسخنامه

1 ج 11 ب 2 الف 12 ج 3 الف 13 ج 4 د 14 د 5 د 15 الف 6 ج 16 ب 7 د 17 ج 8 الف 18 د 9 د 19 ب 10 ب 20 الف

 

بخش دوم – ترموديناميك شيمي

1 – تغيير آنتالپي يك واكنش به كدام يك از عوامل زير بستگي ندارد؟

الف) حالت فيزيكي مواد واكنش دهنده و فرآورده ها ب) مقدار مواد واكنش دهنده ها و فرآورده ها ج) دما و فشار د) تابع حالت

2 – كداميك از گزينه هاي زير صحيح است؟

الف) فرآيند تشكيل يك پيوند معمولاً فرآيندي گرماگير است. ب) تغيير آنتالپي يك واكنش كه از چپ به راست نوشته مي شود از لحاظ مقدار معادل تغيير آنتالپي واكنش برگشت مي باشد ولي علامت آن مخالف است. ج) تغيير آنتالپي يك واكنش به شرايط انجام واكنش بستگي ندارد. د) هنگامي كه يك مول از ماده اي از حالت جامد به حالت بخار تبديل مي شود،‌گرماي مورد نياز براي اين فرآيند را آنتالپي تبخير مي نامند.

3 – در تغييرهايي كه خود به خود انجام مي شود، كدام مورد صحيح است؟

4 – كداميك از گزينه هاي زير نادرست است ؟

5- كدام ويژگي زير تابع حالت نيست؟

الف) انرژي دروني ب) آنتروپي ج) كار د) آنتالپي

6 – كار انبساطي با كدام نماد نشان داده مي شود؟

7 – كداميك از گزينه هاي زير درست است؟

8- ذوب شدن يخ فرآيندي .... همراه با .... بي نظمي مي باشد.

الف) گرماگير – افزايش ب) گرماگير – كاهش ج) گرماده – افزايش د) گرماده – كاهش

9 – كدام ويژگي مقدار مشخصي از يك ماده خالص به دما و فشار آن بستگي دارد؟

الف) آنتالپي ب) آنتروپي ج) انرژي دروني د)هر سه مورد

10– آنتالپي سوختن CO به وسيله كدام واكنش نشان داده مي شود؟

11 – يك سيستم با حجم 20 ليتر مقدار 1KJ انرژي را تحت فشار 1atm جذب مي كند و حجم آن به 5/24 ليتر مي رسد، تغيير انرژي دروني سيستم را محاسبه كنيد.

الف) 545J ب) 1/455KJ ج) 0/545KJ د)0/455KJ

 

بخش سوم – محلول ها

1- لخته شدن محلول هاي كلوئيدي دركدام يك از شرايط زير مي تواند صورت بگيرد؟

الف) گرم كردن يا سردكردن محلول ب) با افزودن برخي تركيب هاي يوني ج) با سانتريفوژ كردن د) هر سه مورد درست است

2 – كداميك از مواد زير در آب حل مي شوند؟

الف) الكل و نمك طعام ب) سولفوريك اسيد و نفت ج) هگزان و پتاسيم كلريد د) الكل و تتراكليد كربن

الف) 025/2 ب) 25/20 ج)6/3 د)36/0

4 – به مخلوط هاي ناهمگن جامد در مايع ... مي گويند.

الف) محلول ب) سوسپانسيون ج) امولسيون د)كلوئيدي

5 – كداميك از گزينه هاي زير درست است؟

الف) افزايش دماي جوش يا كاهش دماي انجماد يك محلول نسبت به حلال خالص بستگي به تعداد ذره هاي ماده ي حل شده در محلول دارد نه به نوع ذره هاي حل شده ب) رسانايي الكتريكي محلول HCL از آب كمتر است. ج) مول ماده ي حل شده در يك كيلوگرم حلال را غلظت مولار مي گويند. د) حل شدن مايع در مايع به كاهش آنتروپي همراه است.

6 – كدام مطلب در مورد يك محلول درست نيست؟

الف) خواص محلول در نقاط مختلف آن ، متفاوت است. ب) محلول شفاف است و نور را پخش نمي كند. ج) اگر محلول مدتي درجايي ساكن بماند ، تغييري در آن ايجاد نمي شود. د) از راه صاف كردن نمي توان مواد حل شده را از حلال جدا كرد.

7 – ابر و مه را مي توان نوعي كلوئيد دانست كه در آن فاز پراكنده ... و محيط پراكندگي ... است.

الف) جامد – مايع ب) جامد – گاز ج) مايع – مايع د) مايع - گاز

8 – كداميك از گزينه هاي زير را نمي توان امولسيون دانست؟

الف) شير و مايونز ب) كرم هاي بهداشتي ج) چسب ها و رنگ ها د) شير و كره

9 – امولسيون همان محلول كلوئيدي .... است.

الف) جامد در مايع ب) مايع در مايع ج) گاز در مايع د) گاز در گاز

10 – گزينه ي نادرست كدام است؟

الف) اندازه ي ذره ها در كلوئيد بزرگ تر از محلول است. ب) اندازه ي ذره ها در سوسپانسيون بزرگ تر از كلوئيد است. ج) محلول ها، كلوئيدها و سوسپانسيون ها نور را پخش مي كنند. د) اغلب ذره هاي پراكنده كلوئيدي داراي بارالكتريكي هستند.

11 – براي تهيه 200 گرم محلول نمك در آب با درصد جرمي ( ) 25 ، چند گرم نمك را بايد در آب حل كنيم؟

الف) 5 ب) 50 ج)25/1 د)5/2

12 – 500 ميلي ليتر از محلول NaOH2 مولار توانسته است 125 ميلي ليتر محلول اسيد سولفوريك را خنثي كند. مولاريته اسيدسولفوريك كدام گزينه است ؟

الف) 2 ب) 4 ج) 8 د) 5

13 – به اندازه ي ذره هاي كلوئيدي تقريباً چند برابر اندازه هاي ذره هاي محلول است؟

الف) 1 تا 10 ب) 10 تا 100 ج) 1 تا 100 د) 100 تا 1000

14 – كدام روش براي جداسازي محلول آب و نمك مناسب تراست؟

الف) تقطير ب) كروماتوگرافي ج) تبخير د) صاف كردن

15 – محلول كداميك از گزينه هاي زير در آب تشكيل الكتروليت ضعيف مي دهد؟

الف) نمك طعام ب) اسيدسولفوريك ج) پتاسيم هيدوركسيد ج) استيك اسيد

16 – با افزودن جسم حل شدني به حلال و تشكيل محلول دماي جوش آن ... و دماي انجماد آن .... مي يابد.

الف) افزايش – افزايش ب) افزايش – كاهش ج) كاهش – كاهش د) كاهش – افزايش

17 – با افزايش دما انحلال گازها و جامدها در آب به ترتيب چگونه تغيير مي كند؟

الف) افزايش – افزايش ب) افزايش – كاهش ج) كاهش – كاهش د) كاهش – افزايش

18 – كدام گزينه نادرست است؟

الف) انحلال نمك در آب گرماگير است. ب) مواد قطبي در حلال هاي قطبي و مواد غيرقطبي در حلال هاي غيرقطبي حل مي شود. ج) ميزان انحلال Nacl در آب بيش از Mgcl2 مي باشد. د) هر چه آنتالپي انحلال منفي تر باشد، حل شونده در حلال بهتر حل مي شود.

19 – انحلال پذيري گازها در آب به چه عواملي بستگي دارد؟

الف) دما و فشار ب) دما ونيروي جاذبه بين مولكول هاي گاز ج) فشار و نوع گاز د) دما و فشار و نوع گاز

20 – كداميك از محلول هاي زير غيرالكتروليت است؟

الف) الكل در آب ب) سديم كلريد در آب ج) NH3 در آب د) HF در آب

پاسخنامه

1 د 11 ب 2 الف 12 ب 3 الف 13 ب 4 ب 14 ج 5 الف 15 د 6 الف 16 ب 7 د 17 د 8 ج 18 ج 9 ب 19 د 10 ج 20 الف   منبع شبكه آموزش

– جفت الكترون هاي پيوندي نسبت به جفت الكترون هاي ناپيوندي .... تحرك دارند و فضاي ........را اشغال مي كنند.

الف) كم تر – كم تري ب) كم تر – بيش تري ج) بيش تر – بيش تري د) بيش تر – كم تري

15 – پيوند كلر با كدام يك از اتم هاي زير ناقطبي تر است؟

الف) P ب) SI ج) S د) Al

16 – در كدام مورد شكل مولكول درست بيان نشده است؟

پاسخنامه

1 ب 9 د 2 د 10 ج 3 ج 11 ج 4 الف 12 ج 5 الف 13 الف 6 ج 14 الف 7 الف 15 ج 8 ب 16 الف       بخش پنجم – كربن و تركيب هاي آلي   1 – كداميك از تركيب هاي زير آروماتيك نيست؟ الف) نفتالن ب) آلكين ها ج) آلكن ها د) آروماتيك ها     2 – كدام مورد از ويژگي هاي الماس نيست؟ الف) سخت بودن ب) نارساناي گرما بودن ج) شفاف بودن د) نارساناي الكتريسته بودن     3- كدام مورد در مورد الماس نادرست است؟ الف) هر بلور الماس را مي توان يك مولكول غول آسا دانست. ب) الماس بسيار سخت است و دماي ذوب و جوش آن بالا است. ج) الماس از اتم هاي كربن كه به طريقه ي كووالانس از سه طرف به يكديگر متصل شده اند، تشكيل مي شود. د) چگالي الماس از گرافيت بيش تر است.     4 – كدام ماده زير ساختار لايه اي دارد؟ الف) الماس ب) بنزن ج) گرافيت د) سيليس     5- يكي از كاربردهاي مهم گرافيت ، استفاده از آن در توليد .... است و از كاربردهاي مهم الماس، استفاده از آن در توليد ..... است. الف)‌مداد – مته هاي شيشه بر ب) جواهر – سمباده ج) مداد – الكترود كوره هاي برقي د) سمباده – الكترود كوره هاي برقي     6 – هيدروكربن هاي سيرنشده با يك پيوند دو گانه ...... نام دارند. الف) آلكان ب) آلكين ج) آلكن د) سيكلو آلكان     7 - مي توان گفت ..... عنصر اصلي سازنده ي جهان زنده و .... عنصر اصلي سازنده ي جهان غيرزنده است. الف) اكسيژن – فسفر ب) كربن – نيتروژن ج) اكسيژن – هيدورژن د) كربن – سيليسيم     8 – كدام يك از گزينه هاي زير نادرست است؟     9 - كدام يك از مواد زير توانايي تشكيل پيوند هيدروژني را ندارد؟ الف) آب ب) آمونياك ج) الكل د) استون     10 – ساده ترين آلكن كدام است؟ الف) اتان ب) اتيلن ج) متان د) پروپن     11 – ساده ترين آلكين كدام است؟ الف) اتيلن ب) پروپيلن ج) استيلن د) پروپن     12 – كدام يك از گزينه هاي زير نادرست است؟ الف) نام همه ي آلكان ها به پسوند «اين» ختم مي شود. ب) نام همه ي آلكن ها به پسوند «-ِن» ختم مي شود. ج) نام همه ي آلكين ها به پسوند« ين» ختم مي شود. د) براي هيدوركربن هاي حلقوي از پيشوند «سيكلو» استفاده مي شود.   الف) 4 ب) 5 ج) 6 د) 3     14 – اتم كربن تمايل زيادي دارد كه با اتم هاي كربن ديگر پيوند .... ايجاد كند. الف) يوني ب) كووالانسي ج) فلزي د) هيدروژني 1 ب 8 د 2 ب 9 د 3 ج 10 ب 4 ج 11 ج 5 الف 12 الف 6 ج 13 الف 7 د 14 ب

بخش سه ترکيبهاي يوني

در بخش قبل ملاحظه کرديد که اتمهاي گازهاي نجيب داراي آرايش پايدار هستند زيرا تمام اوربيتالهاي لايه ظرفيت آنها پرشده است ( ns2 - np6) اتمهاي ديگر هم تمايل دارند که خود را به آرايش الکتروني گاز نجيب قبل يا بعد از خودشان برسانند. وقتي اتمي به آرايش هشتايي پايدار مي رسد، از واکنش پذيري آن کاسته مي شود و ديگر تمايلي به تشکيل پيوندهاي ديگر از خود نشان نمي دهد. مشاهده ها نشان مي دهد که فلزها با از دست دادن الکترونهاي ظرفيت خود به آرامش هشتايي مي رسند و تبديل به کاتيون (يون مثبت) مي شوند. در حالي که نافلزها با گرفتن الکترون به اين آرايش پايدار مي رسند و تبديل به آنيون (يون منفي) مي شوند.

يونهاي تک اتمي

به هر يوني که از يک اتم آن هم بر اثر گرفتن يا از دست دادن يک يا چند الکترون تشکيل مي شود يون تک اتمي مي گويند. فلزهاي گروه اول با از دست دادن يک الکترون تبديل به کاتيون با بار +۱ ميشوند مثل Na+ فلزهاي گروه دوم ، با از دست دادن دو الکترون تبديل به کاتيون ۲+ مي شوند مثل ۲+ Mg نافلزهاي گروه ۶۱ با گرفتن دو الکترون به آنيوني با بار ۲- تبديل مي شوند مثل ۲- O نافلزهاي گروه ۷۱ با گرفتن دو الکترون به آنيوني با بار ۱- تبديل ميشوند مثل Cl- بعضي فلزهاي واسطه بدون داشتن آرايش الکتروني گاز نجيب به پايداري مي رسند. برخي از اين عنصرها مي توانند يونهايي با بار متفاوت داشته باشند مثل +۲ Fe و ۲+ Fe يا ۳+ Mn و۳+ Mn اين يونها را به ترتيب يون آهن (II ) و يون آهن (III) يا يون منگنز (II) و يون منگنز (III) مي نامند.

ترکيبهاي يوني

يک مثال متداول براي اين ترکيبها نمک خوراکي (سديم کلريد) است. نمکها از ذره هاي بارداري تشکيل شده اند که در نتيجه ي دادو ستد الکترون بوجود آمده اند. به نيروي جاذبه اي که بين اين ذره هاي باردار، بار ناهمنام وجود دارد پيوند يوني مي گويند. در تمام نمکها اين نوع پيوند وجود دارد. اين نيروي جاذبه محدود به يک کاتيون و يک آنيون نيست بلکه در تمام جهتها و ميان همه ي يونهاي ناهمنام مجاور و در فواصل مختلف وجود دارد . تعداد بسيار زيادي از يونهاي ناهمنام به سمت يکديگر کشيده مي شوند و آرايش منظمي را بوجود مي آورند. آرايش يونها در نمکها به صورت يک الگوي تکراري است و اين الگو در سراسر بلور تکرار مي شود. به ساختاري که بر اثر چيده شدن ذره هاي سازنده ي يک جسم در سه بعد بوجود مي آيد، شبکه بلور آن جسم مي گويند. هر ترکيب شيميايي که يونهاي با بار مخالف ذره هاي سازنده آن باشند يک ترکيب يوني يا نمک است. ترکيبهاي يوني در حالتي که يون ها بتوانند آزادانه حرکت کنند رساناي خوبي براي جريان برق هستند (نمک محلول در آب) مقدار انرژي آزاد شده به هنگام تشکيل يک مول جامد يوني از يونهاي گازي سازنده آن را انرژي شبکه مي گويند. اين انرژي مي تواند معيار خوبي براي اندازه گيري قدرت پيوند در ترکيبهاي يوني باشد. به عنوان مثال انرژي شبکه سديم کلريد Kj.mol -۱ ۷۸۷/۵ است . ترکيبهاي يوني نقطه ذوب و نقطه جوش بالايي دارند چون نيروي جاذبه بين يونهاي آن خيلي قوي است. بلور نمکها به نسبت سخت و شکننده است. يونها در شبکه ي بلور به صورت منظم قرار گرفته اند. ترکيب يوني سخت است ، زيرا براي شکستن همه ي پيوندهاي ميان يونها انرژي بسيار زيادي لازم است. در هر حال چنانچه بر اثر ضربه ي چکش يکي از لايه ها اندکي جابجا شود، آنگاه بارهاي ناهمنام کنار هم قرار مي گيرند و به دليل اثر دافعه ميان يونهاي هم نام شبکه بلور به هم مي ريزد و مي شکند.

ترکيبهاي يوني دو تايي

به ترکيبهاي يوني متشکل از دو عنصر ترکيبهاي دو تايي مي گويند مثل نمک خوراکي که از دو عنصر سديم و کلر تشکيل شده است. برا ي نمايش ترکيبهاي يوني دو تايي ابتدا نماد شيميايي کاتيون و سپس نماد شيميايي آنيون را مي نويسيم. براي نام گذاري هم نخست نام کاتيون و سپس نام آنيون را مي نويسيم. به عنوان مثال : پتاسيم کلريد  --> ( K+, cl _) -->  kcl کلسيم اکسيد   -->  Cao      -->  +O2 (O2-و Ca2+) فرمول نويسي يک ترکيب يوني دو تايي را مي توان در سه مرحله ملاحظه کرد . براي نمونه به نوشتن فرمول شيميايي آلومينيوم اکسيد توجه کنيد: ۱) در اين اکسيد نماد کاتيون +۳Al و نماد آنيون ۲+ o است . ۲) نخست نماد کاتيون و سپس نماد آنيون را مي نويسيم ۲-Al+۳ o ۳) کوچکترين مضرب مشترک بارهاي اين دو يون برابر ۶ = (۳×۲)است . براي داشتن ۶ بار مثبت بايد ۲ يون +۳Al و براي ۶ بار منفي بايد ۳ يون ۲- o داشته باشيم. از اين رو نسبت o -۲ Al+۳ برابر ۲ به ۳ و فرمول شيميايي اين ترکيب به صورت Al۲ o۳ است.

يونهاي چند اتمي

ترکيبهاي يوني مثل سديم سولفات پتاسيم و آمونيوم نيترات وجود دارند که يونهاي سازنده ي آنها از دو يا چند اتم يکسان يا متفاوت تشکيل شده است. به اين يونها چند اتمي مي گويند. براي مثال در آمونيوم نتيرات ، کاتيون +۴ NH و آنيون ۳- NO است. بار کاتيون ۱+ و بار آنيون ۱- است . بنابر اين فرمول شيميايي اين نمک به صورت۳ NO ۴ NH است و نسبت کاتيون به آنيون ۱ به ۱ است. فرمول يوني يک ترکيب يوني چندتايي را مي توان در دو مرحله خلاصه کرد . به نوشتن فرمول شيميايي آمونيوم کربنات توجه کنيد. ۱- نماد شيميايي يون آمونيوم +۴ NH و کربنات (Co۲- ۳ ) است. ابتدا کاتيون و سپس آنيون را مي نويسيم : ۳ NH۴Co است. برخي نمکهاي آب تبلور دارند يونهاي موجود در برخي از نمکها مي توانند با ملکول هاي آب پيوند تشکيل دهند. اين ترکيبها را نمکهاي آبپوشيده مي گويند مانند مس (||) سولفات ۵ آبه، 5H2O ، CUSO4 مشاهده مي کنيد که تعداد مولکوهاي آب تبلور را پس از نوشتن فرمول شيميايي مشخص مي کنند.

سوالات 1- يونهاي مثبت و يونهاي منفي ترکيبهاي زير را مشخص کنيد.

Mns Fe۲o۳ NiBr۲ (Mn2+,S2-) (Fe3+,O2-) (Ni2+,Br -)

۳ – کدام ترکيبها داراي انرژي شبکه بيشتري هستند؟ چرا؟

K2SO4 --> K2SO4 يا Na2So4 kbr ---> kbr يا k Bao ---> Bao يا BaCl۲ چون هر يوني که اختلاف الکترونگاتيوي بيشتري داشته باشند پيوند يوني قوي تر شکل مي دهند و هر چه پيوند يوني تشکيل شده قويتر باشد، انرژي شبکه بيشتر خواهد بود.

۴ – نام شيميايي ترکيبهاي زير را بنويسيد.

Mgo منيزيم اکسيد   CrI3  کرم (III) يديد CUBr2   مس ( II ) برميد   ALCL3 آلومينيوم کلرايد NiCl2 نيکل ( II  ) کلرايد   CSF سزيم فلوئوريد

۵ – فرمول شيميايي ترکيبهاي زير را بنويسيد.

PbO سرب (II ) اکسيد     KH  پتاسيم هيدريد SnO قلع ( II) اکسيد   BeI2 بريليم يديد SrH2   استرانسيم هيدريد   CUS  مس (II) سولفيد

۶ – منظور از قاعده اوکتت يا هشتايي چيست؟

گازهاي نجيب در لايه ظرفيت يک آرايش هشتايي دارند ( ns2 و np6) که به آنها يک حالت پايدار داده است. تمام عنصرها ميل دارند که با گرفتن يا از دست دادن الکترون ، آرايش لايه ظرفيتشان را به آرايش گاز نجيب قبل يا بعد از خودشان برسانند ( قاعده هشتايي)

7- جدول زير را کامل کنيد.

so2-4 No-3 Br - Þ آنيون /  ß کاتيون  Mgso4 Mg(No3)2 MgBr2 Mg2+ (NH4)2So4 NH4No3 NH4Br NH4+ Fe2(so4)3 Fe(No3)3 Fe(No3)3 Fe3+

8- عبارات زير را تعريف کنيد.

انرژي شبکه – پيوند يوني – نمک – يونهاي چند اتمي – کاتيون – آنيون

سوالات چهار گزينه اي 1- باتوجه به فرمول ترکيب يوني MX2 کدام مورد زير درست است؟

الف ) عنصرهاي M و X در يک دوره جدول تناوبي قرار گرفته اند. ب ) عدد اتمي عنصر X از عنصر M بزرگتر است. ج) تعداد الکترونهاي عنصر X ۲ برابر عنصر M است . د) انرژي يونش عنصر X از M بيشتر است.

2- يونهاي مثبت و منفي در شبکه ي بلور يک نمک چه نوع حرکتي دارند؟

الف ) حرکت موجي شديد ب) حرکت انتقالي ضعيف ج) حرکت ارتعاشي در محلهاي ثابت د) حرکتي ندارند

3- کداميک از خواص ترکيبهاي يوني نيست ؟

الف ) خردشدن بر اثر ضربه ب) حل شدن در آب ج) نقطه ي ذوب و جوش بالا د) رسانا بودن در حالت جامد 4- کدام ماده جزو ترکيبهاي يوني است ؟ الف ) H2SO4 ب) NH4Cl ج) SiBr4 د) Sio2 5- پيوند بين ذره ها در کدام دو ماده ي زير يوني است ؟ الف ) Nacl و Cao ب ) So2 و K2S ج ) MgBr2 و Co2 د) ICl3 و CuSo4 6- پيوند کدام عنصر با برم به صورت يوني است ؟ الف ) Ca ب ) P ج) I د)B 7- کدام فلز زير مي تواند بيش از يک يون تشکيل دهد؟ الف ) سديم ب) کلسيم ج) آهن د) منيزيم 8- کدام يک از جفت اتمهاي مطرح شده ، تشکيل پيوند يوني مي دهند؟ الف ) pوS ب ) k و H ج) S و Sr د) I و Br 9- کاتيون کداميک از اتمهاي زير با ۲- S پيوند يوني قوي تري تشکيل مي دهد؟ الف ) Na ب) Rb ج) Cs د)K 10- نماد کاتيون منيزيم به چه صورت نمايش داده مي شود؟ الف ) +Mg ب) ۲Mg + ج) Mg+۲ د)Hg++ شماره الف ب ج د ۱       Ö ۲     Ö   ۳       Ö ۴   Ö     ۵ Ö       ۶ Ö       ۷     Ö   ۸     Ö   ۹     Ö   ۱۰     Ö   بخش چهار ترکيب کووالانسي گاه اتمها براي رسيدن به آرايش گاز نجيب (آرايش هشتايي) به جاي از دست دادن يا گرفتن الکترون آنها را ميان خود به اشتراک مي گذارند. در اين حالت ميان دو اتم پيوندي به وجود مي آيد که به آن پيوند کووالانسي مي گويند. به عنوان مثال ترکيبي مانند يد ( ۲I) از به اشتراک گذاشته شدن زوج الکترون پيوندي ميان دو اتم حاصل شده است. به چنين ترکيبهايي که از مولکوهاي جدا از هم تشکيل شده اند، ترکيبهاي مولکولي مي گويند.     پيوند کووالانسي نتيجه تاثير نيروهاي جاذبه اي و دافعه اي بر يکديگر است به عنوان مثال مولکول ۲H را در نظر بگيريد که دو اتم H تشکيل شده است. با نزديک شدن اتم هاي هيدروژن به هم ميان الکترونهاي يک اتم و هسته اتم ديگر نيروي جاذبه و ميان الکترونهاي يک اتم و الکترونهاي اتم ديگر و همچنين ميان هسته هاي آنها نيروي دافعه بوجود مي آيد. اما در هنگام تشکيل پيوند کووالانس اثر نيروي جاذبه بيشتر است و در نتيجه پيوند تشکيل مي شود. پس از تشکيل پيوند نيروهاي جاذبه و دافعه برابر شده و اتمها در فاصله تعادلي نسبت به هم قرار مي گيرند.     طول پيوند با انرژي پيوند نسبت عکس دارد وقتي اتمهاي هيدروژن در فاصله ي معيني از يکديگر قرار مي گيرند، بين آنها پيوند تشکيل مي شود. در اين فاصله ، اتم ها در مولکول در پائين ترين سطح انرژي قرار دارند ( با تشکيل پيوند انرژي آزاد مي شود) اگر اتمها از اين فاصله به هم دورتر يا نزديکتر شوند در وضع ناپايداري قرار خواهند گرفت. در واقع اين فاصله همان فاصله ي ميان دو اتم هيدروژن پس از تشکيل پيوند است که به آن طول پيوند مي گويند. هر چه طول پيوند کمتر باشد، پيوند قوي تر است و انرژي بيشتري براي شکستن آن لازم است و برعکس.     پيوندهاي کووالانسي قطبي و ناقطبي   هر گاه دو اتم که با هم الکترون به اشتراک گذاشته اند به يک اندازه تمايل داشته باشند که جفت الکترون پيوندي را به سوي خود بکشند، پيوندشان پيوند کووالانسي ناقطبي است. اگر يکي از اتمها الکترونگاتيوتر از ديگري باشد، زوج الکترون پيوندي را بيشتر به سمت خودش مي کشد و پيوندشان پيوند کووالانسي قطبي است. قطب منفي اين پيوند را اتم الکترو نگاتيوتر تشکيل مي دهد.     مولکولها را چگونه نمايش مي دهند؟ براي نشان دادن چگونگي اتصال اتمها مي توان الکترونهاي ظرفيتي شرکت کننده در تشکيل پيوند را با استفاده از نقطه نشان داد. به عنوان مثال براي 2 H که از دو اتمH تشکيل شده : H.+.H --> H:H و يا براي Cl2 که از دو اتم Cl تشکيل شده است: اتم Cl در لايه ظرفيت ۷ الکترون دارد و براي رسيدن به قاعده هشتايي به الکترون نياز دارد. زوج پيوندي Cl..Cl --> . Cl . +Cl هنگام رسم ستاختارهاي الکترون – نقطه اي مي توان جفت نقطه اي را که نمايان گر جفت الکترون پيوندي است با يک خط کوتاه نشان داد. اين خط کوتاه نمايانگر يک پيوند ساده (يگانه ) است. به عنوان مثال : H_H ، H_Cl، Cl_Cl به اين شيوه نمايش مدل الکترون – نقطه يا ساختار لوويس مي گويند. مولکولهاي چند اتمي را نيز مي توان با ساختار لوويس نمايش داد. دو اتم مي توانند بيش از يک جفت الکترون به اشتراک بگذارند و تشکيل پيوند دو گانه ، سه گانه و ... بدهند مثل C2H2 و4 C2H     پيوند داتيو پيوند داتيو هنگامي بوجود مي آيد که دو اتم تشکيل دهنده ي پيوند يکي دست کم داراي يک جفت الکترون ناپيوندي و ديگري داراي دست کم يک اوربيتال خالي باشد مانند کاتيون آمونيوم که از اتصال يک مولکول آمونياک و يک يون هيدروژن بوجود مي آيد.     روش نامگذاري با استفاده از پيشوند ، ريشه نام عنصر و پسوند شيمي دانها اغلب ترکيبهاي مولکولي را با استفاده از پيشوندهاي نوشته شده در جدول نام گذاري مي کنند. پيش وند و پس وند معمولاً به ريشه ي نام عنصرهاي موجود در ترکيب افزوده مي شود. معمولاً نام عنصري گفته مي شود که الکترونگاتيوي آن کمتر است. اگر فرمول مولکولي مورد نظر تنها يک اتم از عنصر اول داشته باشد، از به کاربردن پيش وند مونو چشم پوشي مي شود مانند کربن دي اکسيد ۲ CO پيشوند تعداداتم ها مونو 1 دي 2 تري 3 تترا 4 پنتا 5 هگزا 6 هپتا 7 اوکتا 8 نونا 9 دکا 10     نام گذاري به روش استفاده از عدد اکسايش به بار الکتريکي ظاهري نسبت داده شده به هر اتم عدد اکسايش آن اتم مي گويند. معمولاً عدد اکسايش -2 است. معمولاً عدد اکسايش +2 است. معمولاً عدد اکسايش هالوژنها -1 است. اعداد اکسايش اتمهاي ديگر را مي توان در ترکيبها يا يونهاي چند اتمي محاسبه کرد. جمع بندي عددهاي اکسايش در يک ترکيب خنثي بايد برابر صفر و در مورد يک يون چند اتمي بايد برابر بار يون باشد. به عنوان مثال ملکولها ي CO و CO2 در اين روش به ترتيب کربن (II) اکسيد و کربن (Iv) اکسيد ناميده مي شوند. فرمول تجربي ، فرمول مولکولي و فرمول ساختاري فرمول تجربي افزون بر نوع و تعداد عنصرهاي سازنده مولکول ، ساده ترين نسبت اتمهاي موجود در آن را مشخص مي کند. حال آنکه فرمول مولکولي نوع و تعداد واقعي اتمها را در مولکولهاي سازنده يک ترکيب مولکولي بدست مي دهد. فرمول مولکولي = ( فرمول تجربي ) X فرمول ساختاري اطلاعات زيادي در باره ي موقعيت اتمها در مولکول در اختيار مي گذارد.     چگونه مي توان شکل هندسي مولکول را پيش بيني کرد؟ معمولاً بين فرمول مولکولي يک ترکيب و شکل هندسي آن رابطه روشني وجود ندارد. مطابق نظريه نيروي دافعه جفت الکترون هاي لايه ظرفيت ، نيروهاي دافعه الکترو استاتيک ، موجود بين جفت الکترون هاي پيوندي يا ناپيوندي موجود در يک مولکول ، موجب مي شود که اين جفت الکترونها تا آنجا که امکان داشته باشد، از يکديگر فاصله بگيرند. در اين روش براي سادگي به جاي جفت الکترون الکترونهاي پيوندي و ناپيوندي از واژه اي قلمرو الکتروني استفاده مي شود. چگونه شکل هندسي مولکول ها از روي ساختارهاي لوويس آنها تعيين مي شود؟ براي اين کار به شيوه زير عمل مي شود. ۱ – ساختار لوويس مولکول را رسم کنيد ۲ – تعداد قلمروهاي الکتروني در اطراف اتم مرکزي را معين کنيد ۳ – آرايش هندسي مناسب را نتيجه گيري کنيد دو قلمرو الکتروني --> ساختار خطي مثل CO2 سه قلمرو الکتروني --> ساختار سه ضلعي سطح مثل SO3 چهار قلمرو الکتروني --> ساختار چهار وجهي مثل CH4 جفت الکترونهاي ناپيوندي نسبت به جفت الکترونهاي پيوندي فضاي بيشتري اشغال مي کنند. در نتيجه نيروي دافعه ي بين جفتهاي ناپيوندي – پيوندي اندکي بيشتر از نيروي دافعه بين جفتهاي پيوندي - پيوندي است. به عنوان مثال در H2O زاويه از ۰۲۱ به ْ ۵/۱۰۴ کاهش يافته است.     چه نيرويي مولکولها را کنار يکديگر نگه مي دارد؟   نيروي جاذبه ميان هسته ي اتم هاي يک مولکول و الکترون مولکول ديگر سبب مي شود که مولکولها همديگر را بربايند. در مولکولهاي قطبي ، وجود دو قطب مثبت و منفي بر نيروهاي جاذبه اي موجود ميان مولکول ها، نيروي جاذبه اي قويتر را اضافه مي کند. اما مولکولهاي دو اتمي جور هستند مانند I2 که از جمله مولکول هاي ناقطبي به شمار مي آيند، به همان نيروهاي اوليه اکتفا مي کنند. پيوندهاي هيدرژني از جمله نيروهاي بين مولکولي قوي به شمار مي آيند. هنگامي که هيدروژن ، يعني کوچک ترين اتم شناخته شده ، به فلوئور ، اکسيژن يا نيتروژن ( کوچک ترين و الکترونگاتيو ترين اتمها) متصل شود پيوندي بسيار قطبي بوجود مي آيد. از اين رو يک جاذبه ي دو قطبي – دو قطبي بسيار قوي ميان مولکولهاي داراي اين گونه پيوندها بوجود مي آيد که به خاطر استحکام بيش از اندازه ي آن پيوند هيدروژني ناميده مي شود. مثلاً وجود پيوند هيدروژني بين مولکولهاي H2O ، باعث بالا بودن نقطه ذوب و جوش آب نسبت به H2S مي باشد.     سوالات 1- ترکيبهاي زير را به ترتيب افزايش درصد خصلت يوني مرتب کنيد. MgBr2. kBr. CsBr .PBr3 CsBr > KBr > MgBr2 > PBr 3     2- نام ترکيب هاي زير را بنويسيد. دي نيتروژن تتراکسيد<--- N2O4 فسفر<---P4O10 فسفر تري کلريد <--- PCl3 گوگرد دي اکسيد <--- SO2 کربن تترا فلوئوريد<---SO3 گوگرد تري اکسيد <--- CF4     3- ساختار لوويس گونه هاي زير را رسم کنيد . C3H8 So3    No+  HClo     4- کدام ساختار زير براي NH3O درست مي باشد؟ 5- عدد اکسايش اتم نيتروژن را در ترکيبهاي زير مشخص کنيد. HNO3 +1 + N + (-2*3) = 0 --> N= +5 NOCL N - 2 -1 = 0 --> N = +3 NH4CL N + (4*1) - 1 = 0 --> N = -3 NaN3 1 + (3*N) = 0 --> N = - 1/3 AL(NO2)3 3 + (3*N ) + (-2*2*3) = 0 --> N = +3 6- پيوندهاي مقابل را براساس افزايش قطبيت مرتب کنيد. H_H و H_Cl و H_O و F_H اختلاف الکترونگاتيوي هر دو اتم تشکيل دهنده ي پيوند را محاسبه مي کنيم قطبيت افزايش ميابد O_H    ۳/۵ - ۲/۱ =۱/۴ Cl_H    ۳/۰-۲/۱ = ۰/۹ F_H    ۴ - ۲/۱ = ۱/۹ پيوند کووالانسي H_H    ۲/۱-۲/۱ = ۰ 7- چرا در ترکيب of2 ، اتم اکسيژن را در سمت چپ ولي در ترکيب Br2O آن را در سمت راست فرمول ترکيب مي نويسيم؟ زيرا الکترو نگاتيوي O از F کمتر است و از Br بيشتر است. 8- چرا تشکيل پيوند گرماده و شکستن آن گرماگير است . زيرا اتمها وقتي با هم پيوند تشکيل مي دهند، حالت پايداري پيدا کرده و به سطح انرژي پائين تري مي رسند. ( در اين حالت انرژي آزاد مي شود) . ولي هنگامي که مي خواهيم اتمهاي يک پيوند را از هم جدا کنيم بايد انرژي مصرف کنيم تا پيوند را بشکنيم ( مقدار اين انرژي برابر با همان انرژي است که در هنگام تشکيل پيوند آزاد شده بود) 9- ساختار لوويس CH3OH (متانول) و C2H5OH (اتانول ) را رسم کنيد. اتانول متانول 10- آرايش لوويس مولکول هاي زير را رسم کنيد   COCl2 N2O2  O2F2 XeO سوالات چهار گزينه اي 1- کدام ساختار لوويس COF2 را نشان مي دهد؟  الف)  ب)  ج)  د) 2- ساختار لوويس يون OH- کدام است : 3- شکل هندسي کداميک چهار وجهي است ؟ الف) CH3+ ب) SO2 ج) H2O د) NH4+ 4- قطبيت ميان پيوند ( ۸O) کدام عنصر بيشتر است ؟ الف) ۷ N ب) Cl 17 ج) ۹ F د) 15 P 5- جفت الکترونهاي پيوندي در مقايسه با جفت الکترون هاي ناپيوندي ... الف ) آزادي و تحرک کمتري دارند × ب) فضاي بيشتري را اشغال مي کنند ج) بار منفي بيشتري دارند د) يک ديگر را بيشتر مي رانند 6- کدام نام براي ترکيب مربوطه نادرست است ؟ الف CCL4( : کربن تترا کلريد ب ) S2Cl2 : دي سولفيد دي کلريد ج) BCl3 : بور تري کلريد د) BeF2 : بريليم دي فلوئوريد 7- کدام فرمول نوع و تعداد واقعي اتمها را در مولکول نشان مي دهد؟ الف ) تجربي ب) مولکولي ج) ساختاري د) هر سه مورد 8- (CH2O) فرمول تجربي کدام مورد زير است ؟ الف ) فرمالدهيد CH2O ب ) گلوکوز C6H12O6 ج) اسيد استيک C2H4O2 د) هر سه مورد 9- کدام مولکول زير در ميدان الکتريکي جهت گيري نمي کند؟ الف ) CH4 ب) HBr ج) HCl د)H2O 10- به چه علت مولکولها يکديگر را مي ربايند؟ الف ) نيروي جاذبه هسته ي يک اتم و الکترونهايش ب ) نيروي جاذبه هسته ي يک اتم و الکترون هاي اتم ديگر ج) نيروي دافعه هسته هاي دو اتم د) نيروي دافعه ي الکترونهاي دو اتم شماره الف ب ج د 1   Ö     2     Ö   3       Ö 4       Ö 5 Ö       6   Ö     7   Ö     8       Ö 9 Ö       10   Ö     بخش پنجم کربن و ترکيبهاي آلي کربن عنصري واقع در تناوب دوم و در گروه ۱۴ جدول تناوبي است. بنابر موقعيت کربن در جدول ، اين عنصر براي رسيدن به آرايش اوکتت (هشتايي پايدار) نمي تواند الکترون جذب کرده و يا الکترون از دست بدهد، بلکه بسيار تمايل دارد که چهار الکترون لايه ظرفيت خود را با ديگر اتمها به اشتراک بگذارد. کربن همچنين مي تواند با اتمهاي کربن يا ديگر اتمها پيوند دو گانه و سه گانه تشکيل دهد. همچنين اتم عنصرهاي ديگري چون O ، S ، N ،P و هالوژنها هم با کربن پيوند کووالانسي تشکيل مي دهند به اين ترتيب کربن ترکيبهاي بسيار زيادي را بوجود مي آورد که شکلهاي گوناگون خطي ، حلقوي و ... دارند.   الماس و گرافيت جامدهايي با شبکه کووالانسي الماس و گرافيت دو آلوتروپ از عنصر کربن مي باشند. در اين دو ماه شمار بسيار زيادي از اتمهاي کربن با پيوند کووالانسي به هم متصل هستند. الماس از اتمهاي کربن که به طريقه ي کووالانسي از چهار طرف به هم متصل شده اند تشکيل شده است. الماس ماده اي سخت ، بي رنگ ، شفاف و رساناي گرما است. دماي ذوب بسيار بالايي دارد. رسانايي الکتريکي ندارد. در جواهر سازي و نوک مته ها براي بريدن شيشه کاربرد دارد. در گرافيت اتمهاي کربن به صورت لايه هاي تخت و موازي آرايش يافته اند. از اتصال شش اتم کربن شش گوشه هايي ايجاد شده اند که به هم متصل شده صفحه اي مشبک بوجود مي آورند. گرافيت از اتمهاي کربن که به طريقه کووالانس از سه طرف به هم متصل شده اند تشکيل شده است . اين ماده نرم، سياه و درخشنده است. نارساناي گرما و رساناي الکتريسيته است و دماي ذوب بالا دارد.     ترکيبهاي آلي و گروههاي عاملي نام دسته نام خانوادگي فرمول ساختاري نام ملاحظات هيدروکربن سير شده آلکان اتان همه اتمهاي کربن با پيوند يگانه به هم متصل شده اند. هيدروکربن سير نشده آلکن اتن دست کم يک پيوند دوگانه ي کربن- کربن در ساختار خود دارند. آلکين اتين دست کم يک پيوند سه گانه ي کربن- کربن در ساختار خود دارند. عضوهاي هر خانواده از ترکيب آلي معمولاً يک جزء ساختاري مشترک دارند . اين جزء ساختاري را گروه عاملي مي نامند. گروه عاملي مجموعه اي از اتمهاست که به ترکيب آلي خواص ويژه اي مي بخشد. ترکيبهاي آلي که گروه عاملي يکسان دارند ، خواص فيزيکي و شيميايي مشابه دارند. نام گروه عاملي فرمول ساختاري نام خانواده مثال فرمول ساختاري هيدروکسيل الکل اتانول اتر اتر دي متيل اتر آلدهيد آلدهيد استالدهيد کربونيل کتون استون کربوکسيل اسيد استيک اسيد استر استر اتيل استات     نام گذاري هيدروکربنهاي راست زنجير ( آلکان ها) نام همي آلکانها به پسوند (آن) ختم مي شود. چهار هيدروکربن اوليه ي اين خانواده نامهاي قديمي، متان ، اتان ، پروپان و بوتان را دارا هستند. از چهار کربن به بعد تعداد اتمهاي کربن را به يوناني ذکر کرده و در آخر پسوند «آن» را اضافه مي کنيم. پنتان ، هگزان ، هپتان ، اوکتان ، نونان ، دکان ، آلکانهاي ۵ تا10 کربنه هستند     نام گذاري آلکن ها وآلکين ها بر مبناي نام آلکان ها براي نام گذاري آلکن ها پسوند «آن» در نام آلکان ها را برداشته و به جاي آن پسوند «ان» قرار مي دهند مثل اتن ، پروپن ، بوتن ، پنتن ، هگزن، هپتن ، اوکتن ، ... براي نام گذاري الکين ها پسوند «آن» در نام آلکانها را برداشته و به جاي آن پسوند «اين» قرار مي دهند مثل اتين ، پروپين، بوتين، پنتين، هگزين، هپتين ، اوکتين و ...     نام گذاري هيدروکربهاي شاخه دار ۱ – ابتدا زنجيري را که بيشترين تعداد اتم کربن را داراست به عنوان زنجير اصلي انتخاب مي کنيم . لزومي ندارد که حتماً اتمهاي کربن زنجيره اصلي در روي يک خط مستقيم باشند. ۲ – شماره گذاري زنجير اصلي را از طرفي انجام مي دهيم که به شاخه فرعي نزديکتر باشد يعني به شاخه فرعي عدد کوچکتري تعلق بگيرد. ۳ – اگر به زنجيره اصلي بيش از يک شاخه فرعي متصل باشد، زنجير را از طرفي شماره گذاري مي کنيم که اگر شماره هاي مربوط به اتم کربن داراي شاخه هاي فرعي را با هم جمع کنيم عدد کوچکتري بدست آيد. ۴ – اگر دو شاخه نامشابه مثل متيل و اتيل به زنجير اصلي متصل باشند، ابتدا نام شاخه اي را مي آوريم که از نظر نام تقدم الفبايي دارد. مثلاً اتيل مقدم بر متيل و هر دو مقدم بر پروپيل است . (بنيان هاي حاصل از آلکانها آلکيل ناميده مي شوند مثل متيل واتيل) ۵ – بعد از انتخاب درست زنجيره اصلي و شماره گذاري صحيح کربنها ، ابتدا نام شاخه ها را با ذکر شماره کربني که به آن متصل است مي آوريم و در آخر نام شاخه اصلي را مي آوريم.     هيدروکربنهاي حلقوي ترکيبهايي شناخته شده است که در آنها اتمهاي کربن طوري به هم متصل شده اند که ساختاري حلقوي بوجود آورده اند. سيکلو هگزان نمونه اي از يک هيدروکربن سير شده حلقوي است. بنزن هيدروکربني سير نشده با فرمول C6H6 است. بنزن سرگروه خانواده مهمي از هيدروکربن است که ترکيبهاي آروماتيک گفته مي شوند. نفتالن (C10H8) از جمله اين ترکيبهاست.     سوالات چهار گزينه اي 1- کدام ويژگي براي الماس نادرست است ؟ الف ) رسانايي الکتريکي ب ) شفاف بودن ج) سختي زياد د) دماي ذوب بالا     2- نام ترکيبچيست؟ الف ) ۲ و ۴ متيل هگزان ب)۳ متيل - 5 متيل - هگزان ج) ۵ و۳ متيل هگزان د) ۲ متيل - ۴متيل هگزان     3- ساده ترين آلکن کدام است؟ الف ) پروپن ب) اتان ج) متان د) اتن     4- به هيدروکربنهايي که حداقل يک پيوند سه گانه دارند ... مي گويند. الف ) آلکادي ان ب ) آلکن ج) الکين د) آلکان     5- کدام ماده زير ساختار لايه اي دارد؟ الف ) آسپرين ب ) الماس ج) نفتالن د) گرافيت   شماره الف ب ج د ۱ Ö       ۲ Ö       ۳       Ö ۴     Ö   ۵       Ö منبع شبكه آموزش