در انحلال پذیری بین N2و متان چرا حجم نسبت به جرم ارجحتر است؟ چه وقت حجم و چه موقع جرم اهمیت دارد؟

 اگر منظور انحلال پذیری در آب است  قطبش پذیری نیتروژن و متان با هم متفاوتند چون وجود حجم کم و پیوند سه گانه بین دو اتم نیتروژن قطبش پذیری آنرا کم می کند و انحلال پذیری ان را کاهش می دهد. هر چه نقطه جوش گازی بالاتر باشد نیروی بین مولکولی آن از لحاظ بزرگی به نیروی بین مولکولی آب نزدیکتر خواهد بود . بنابراین گازی که نقطه جوش بالاتری دارد بهتر در آب حل می‌شود .  به عنوان مثال در مورد گازهای نجیب ترتیب نقطه جوش و انحلال پذیری بصورت زیر می‌باشد

 

Rn > Xe > Kr > Ar > We > Ne :

البته این قاعده ممکن است در بعضی موارد صادق نباشد به عنوان مثال اگرانحلال گازی با یونش همراه باشد حتی اگر نقطه جوش آن کم‌تر و نیروی بین مولکولی آن ضعیف‌تر باشد می تواند انحلال‌پذیری بیش‌تری داشته باشد . به عنوان مثال نقطه جوش آمونیاک (Bp = -33/25oc) از نقطه جوشHCl (Bp = -85oc) بیش‌تر و نیروی بین مولکولی آن قوی‌تر می‌باشد . اما به علت این که گاز HCl در آب کاملاً یونیده می‌شود و محلول آن در آب اسید قوی می‌باشد انحلال پذیری آن بر حسب (g/100gH2o) از انحلال‌پذیری NH3 بیش‌تر می‌باشد . عوامل دیگر در انحلا‌ل‌پذیری گاز در آب عامل انتروپی می‌باشد . به عنوان مثال گاز HCl بیش از 1000 مرتبه بیش از گاز HF در آب حل می‌شود . اندازه کوچک F باعث می‌شود که مولکول‌های حلال در اطراف آن نظم بیش‌تری پیدا کنند و محلولی با نظم فوق‌العاده بوجود آورد . HCl اسیدی است قوی و بیش از 10 mol/L در اب حل می‌شود . »

اگر دو گاز به مقدار ناچیزی یونیده شوند گازی که نیروی بین مولکولی و نقطه جوش بیش‌تری دارد انحلال‌پذیری بیش‌تری درآب دارد .  مثلاً گاز H2S و Cl2 هر دو در آب به مقدار کم پونیده می‌شوند .

 

Cl2 + H2O → HCl + HOCl K =4.2X10-4

H2S + H2O → HS- + H30+ K = 1X10-7

 

بین این دو گاز، گاز کلر (Bp = - 34oC) از گاز (Bp = -60oC) H2S انحلال‌پذیری بیش‌تری دارد . چون نیروی بین مولکولی آن به نیروی بین مولکولی آب نزدیک‌تر می‌باشد .و نقطه جوش آن بیش تر است . Cl2 > H2S: => افزایش نقطه جوش و افزایش انحلال

در مورد سوال میزان انحلال پذیری به صورت زیر می باشد:

نیتروژن<اکسیژن<متان

متان از همه بزرگتر است پس نیروهای واندروالسی آن از دو تای دیگر بیشتر است و بنابراین به نیروهای بین مولکولی آب نزدیکتر می باشد. نقطه ی جوش و نیروهای بین مولکولی اکسیژن بیشتر از نیتروژن می باشد، زیرا در مقایسه نقطه جوش -183ºC = O2 و N2 = -186ºC نیروی بین مولکولی بیشتر O2 تحت تاثیر جرم بیشتر مولکول اکسیژن می باشد.

گاز کلراگر خشک باشد در دمای کمتر از 100 درجه سانتی گراد بر روی آهن و برنج تاثیر زیادی ندارد ، بنابر این جهت نگهداری و انتقال آن از مخازن و لوله های فولادی و اتصالات فشار قوی برنجی استفاده می شود. اما در صورتی که گاز مرطوب باشد به شدت بر آهن و اکثر فلزات اثر کرده، خورندگی به وجود می آورد و باعث پوسیدگی و سوراخ شدن مخازن و خطوط لوله می گردد.

بی نظمی گاز نیتروژن ۱۹۱/۶۱ ژول بر کالری بر مول و بی نظمی گاز متان ۱۸۶/۲۵ ژول بر کالری بر مول است .هنگامی که این دو در آب حل شوند بی نظمی هر دو کاهش میابد در مولکول های گاز متان مرکز بارهای مثبت بیشتر از گاز نیتروژن هست پس آسانتر قطبش پذیر می شود و نیروی های قویتری با مولکول های آب تشکیل میدهد.

در شکل برقکافت محلول غلیظ سدیم کلرید باقرار دادن تیغه ی آهنی در اطراف آن تیغه چه اتفاقی میافتد؟‌

در این شکل میتوان گفت در ابتدا اتمهای آهن اکسایش انجام میدهند وبه صورت یون دو مثبت وارد محلول میشوند .در محلول یونهای کلرید وهیدروکسید وجود دارد چون قبلا در سلول الکترولیتی اب در کاتد پلاتینی کاهش یافته و گاز هیدروژن خارج و یون هیدروکسید محیط راقلیایی کرده است .از انجایی که آنتالپی تشکیل آهن (ll)هیدر کسید منفی ۱۳۵/۹ و مال آهن (ll) کلرید برابر منفی ۸۱/۸۷۰ کیلو کالری برمول است پس در ابتدا آهن(ll) هیدرکسید تشکیل میشود و این نمک در PHبزرگتر از ۵/۴رسوب میکند. دوالکترون آهن را یونهای Hمثبت که از آب در محلول آزادشده میگیرند وبصورت گاز هیدروژن از اطراف تیغه ی آهن خارج می شوند. و در واقع اهن در این محیط اکسایش یافته و خورده می شود .

تولید قلع را در برقکافت قلع (II)کلرید چگونه توجیه می کنید؟

آنچه از شکل کتاب شیمی دو میبینیم اینست که قلع در کاتد کاهش یافته و گاز کلر در آند اکسایش می یابد . ولی با توجه به مقادیر پتانسیل الکترودی انتظار اینست که چون E⁰  قلع منفی تر از یون H ⁺  است  پس باید اول گاز هیدروژن آزاد شود . پس چرا چنین نیست ؟

در این خصوص باید بگوییم که اولا هیدروژن زمانی پتانسیل استاندارد آن صفر است که محلول اسیدی با غلظت یک مولار باشد در حالیکه در محلول های آبی نمک طعام معمولا PH=7   و در محلول هایی مثل قلع (II) کلرید که بر اثر آبکافت محیط اسیدی میشود PH به عددی در حدود 5 میرسد و با توجه به اینکه پتانسیل کاهشی آب با تغییر PH  محلول تغییر میکندو هر چه محلول اسیدی تر شوداین پتانسیل به سمت صفر میل میکند در نتیجه حدود PH=5 هنوز E⁰ آب از قلع مثبت تر نشده است و قلع کاهش میابد. در ضمن از آن طرف هرچه غلظت یون قلع بیشتر شود پتانسیل الکترودی آن بزرگ تر شده و توانایی کاهش بیشتری دارد

واکنش پذیری فلزات واسطه از چپ به راست چه تغییری می کند؟

شیمی عناصر واسطه بسیار پیچیده است و نمی‌توان یک قانون کلی ارائه نمود که میزان فعالیت و واکنش‌پذیری عناصر فلزات واسطه را در گروه و دوره نشان دهد. فلزهای واسطه به دو دسته‌ی فلزات واسطه‌ دسته‌ی d و فلزات واسطه دسته‌ی f طبقه‌بندی می‌شوند. گروه اول شامل فلزات واسطه سری اول و دوم و گروه دوم شامل فلزات واسطه‌ سری سوم و چهارم، لانتانیدها و اکتینیدها است. بجز عناصر واسطه‌ی گروه 12B یعنی روی، کادمیم و جیوه، فلزهای واسطه‌ی دیگر دماهای ذوب و جوش، گرمای نهان تبخیر، چگالی، سختی، انرژی پیوستگی … نسبتاْْ بالایی دارند ( در بین آنها تنها جیوه در شرایط معمولی مایع است). شدت این خواص در عنصرهای واسطه‌ی میانی هر سری چشمگیرتر می‌شود و در عنصرهای گروه 6B ، گروه کروم، به بالاترین حد خود می‌رسد.

به عنوان مثال در سری اول عناصر واسطه، منگنز و آهن به سهولت واکنش‌پذیرند ولی بقیه عموماْْ در دمای عادی غیرفعالند.

کلیه‌ی فلزات واسطه در گرما با هالوژنها، گوگرد و دیگر نافلزات ترکیب می‌شوند. از نظر خواص مکانیکی، فلزات واسطه عموماْْ انعطاف‌پذیرند و قابلیت تغییر شکل دارند و خصلت چکش‌خواری، صیقل‌پذیری، تورق و مفتول شدن آنها بسیار زیاد است.

اما همانطور که گفتیم در مورد فعالیت شیمیایی و واکنش‌پذیری، در فلزات واسطه یک روند کلی مشاهده نمی‌شود. به عنوان مثال تمام فلزات واسطه سری اول به غیر از مس و وانادیم، با اسید سولفوریک رقیق و اسید هیدروکلریک وارد واکنش می‌شوند و نمک سولفات یا کلرید و گاز هیدروژن تولید می‌کنند. همچنین تمام فلزات واسطه به غیر از طلا و پلاتین، با محلول غلیظ اسید سولفوریک و نیز اسید نیتریک وارد واکنش می‌شوند.

عنصرهای واسطه‌’ سنگین نسبت به عنصرهای واسطه‌ی اول هم‌گروه خود، تمایل بیشتری به تشکیل کاتیونهایی با اعداد اکسایش بالاتر دارند. حالتهای اکسایش 2+ و 3+ که بیشتر در عنصرهای واسطه‌ی سری اول اهمیت دارند، در عنصرهای واسطه‌ی سنگین کمتر متداولند. مثلاْْ برای کروم، پایدارترین و متداولترین حالت اکسایش آن 3+ است، درحالیکه برای تنگستن و مولیبدن این حالت متداول نبوده و حالت پایدارتر برای آنها، حالت اکسایش 6+ است. به طور کلی، در گروههای واسطه هر چه از بالا به پائین برویم، عدد اکسایش بالاتر پایداری بیشتری پیدا می‌کند.

به طور کلی می توان گفت اگر واکنش پذیری فلزات واسطه را برای دانش اموز میخواهیم بگیم بهتر است بگوییم از روند منظمی تبعیت نمی کند وبیشتر شرایط فردی انها راباید ملاک عمل قرار داد مثلا سه فلز نجیب طلا پلاتین و پالادیم وکمی هم نقره در گروه ۱۰ و ۱۱ قرار دارند در حالی که عناصر گروه ۳ چه واسطه و چه واسطه داخلی همگی فعالند وبا اب واکنش داده به ارایش گاز نجیب می رسند

واکنش N2 +O2 جز واکنش های سوختن هست یا ترکیب؟همین طور واکنش. P4+ O2?

واکنش نیتروژن واکسیژن ترکیبی است نه سوختن و واکنش فسفر با اکسیژن چنانچه منجر به دود سفید وشعله شود سوختن است نیتروژن چنان پایدار است که در هیچ واکنشی سریع شرکت نمی کند ومعمولا در واکنشهای انفجاری گاز نیتروژن تولید می شود.

 آنتالپی تشکیل نیتروژن اکسید برابر با ۹۱/۲۹. کیلوژول بر مول است. گاز نیتروژن با اکسیژن در دماهای بسیار بالا ویا در اثر قوس الکتریکی واکنش می دهد پس این واکنش سوختن نمی تواند باشد اولا گرماگیر است ثانیا برای انجامش یا دماهای بسیار بالا می خواهد یا توسط قوس الکتریکی انجام می گیرد .

حتی واکنش نیتروژن با هیدروژن هم که گرماده است نیز سریع نیست چون انرژی فعالسازی شکستن پیوند سه گانه نیتروژن خیلی بالاست. واکنش N2 با O2 با هدف حذف اکسیژن و محصول گاز NO به واکنش deoxygenation معروف است

این واکنش شبیه معادله سوختن هم هست ولی این واکنش نه نور تولید می کند ونه گرما بلکه گرماگیر است پس سوختن نیست. در واکنشهای ترکیبی اولا مجموع مول های سمت راست کمتر از سمت چپ است ودوما یکی از فراورده ها از پیچیدگی وتعداد عنصر و اتم بیشتری درست شده است واگر یک ماده عنصری درست شد مهم نیست برای مثال گلوکز پیچیده تر از مواد اولیه است

معمولا ً ظاهر هیدراتها با ترکیبات بی ‌آب آنها کاملا ً تفاوت دارد. به طور معمول، هیدراتها بلورهای نسبتا ً بزرگ و غالبا ً شفاف تشکیل می ‌دهند. هیدراتها بر اثر گرم شدن تجزیه می ‌شوند و آب تبلور خود را به صورت بخار آب از دست می ‌دهند.

                                                                                               BaCl2, 2H2O(s) à BaCl2 (s) + 2H2O(g)

از بین رفتن آب تبلور یک هیدرات را شکوفا شدن می ‌نامند. رنگ برخی از نمک های آب پوشیده با رنگ نمک بی آب آنها متفاوت است

کاربردهای نشادر و کاربرد آهک سده

نشادر نمکی سفید و بلوری است که سریع در آب حل می شود. دباغی، تولید کود، ساخت باتری های خشک، برای مخلوط های انجمادی،در داروسازی و تصفیه الکتریکی روی از مهمترین کاربردهای آمونیوم کلرید می باشند.

برای تهیه متان از سدیم استات از اهک سده استفاده می شود و مخلوط را حرارت می دهند متان بدست می آید. اولین بار برتلو متان را از این راه بدست اورد. از مخلوط آهک با سدیم هیدروکسید ، آهک سُده (آهک سود دار)تولید می‌شود که جاذب گازهایی نظیر CO2 ، SO2 است و به جای سدیم هیدروکسید در تهیه بسیاری از واکنش‌ها مثلا تهیه متان بکار می‌ رود.

در روش مان هایم سولفوریک اسید غلیظ را روی پتاسیم کلرید می ریزند و یک پروتون سولفوریک اسید با پتاسیم جانشین شده وگاز هیدروژن کلرید خارج می شود البته در دمای محیط ولی برای جانشینی دومین پروتون با پتاسیم باید در دمای ۱۶۰ تا ۲۵۰ درجه این کار را انجام داد تا پتاسیم سولفات به عنوان کود شیمیایی بدست اید.

تجزیه کربنات فلزات قلیایی

تجزیه فلزات قلیایی تحت شرایط سخت تری انجام می شود نه با دماهای حدود ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سلسیوس. یونهای فلزات گروه دوم ویون لیتیم تراکم وچگالی باربیشتر و اندازه کوچکتر داشته وبهتر می توانند انیون کربنات را قطبیده کرده و با پس گرفتن الکترون از اکسیژن های دارای بار منفی یون کربنات تشکیل کربن دی اکسید و انتقال اکسیژن به یون های مثبت فلزی وتشکیل اکسید فلز را تسهیل کنند از این رو فلزات گروه اول که تراکم بار مثبت کمتری دارند این کار را سخت تر انجام می دهندو تجزیه کربناتهای انها بجز لیتیم مشکل تر انجام میشود.

توجیه عدد کوئودیناسیون در ساختار بلور سزیم کلرید و سدیم کلرید

اگر به سلول واحد نمک طعام نگاه کنید متوجه ساختار hcp آ ن می شوید وعدد کوردیناسیون شش در ان ولی در نمک CsCl شبکه از نوع مکعبی مرکز پر است که فقط در راس های مکعب یون سزیم داریم وکلر در وسط مکعب است حالا اگر نگاه کنید هشت سزیم اطراف یک یون کلر قرار دارد.

آیا در مبحث سرعت واکنش مرتبه منفی وجود دارد؟

در بعضی واکنش ها  که رابطه قانون سرعت آنها به صورت کسری می باشد وجود دارد این یعنی مرتبه منفی هم وجود دارد که مرتبه منفی یعنی با افزایش غلظت سرعت کاهش می یابد. در مورد واکنش های چند مرحله ای این امکان وجود دارد . مرتبه منفی اغلب در واکنشهایی دیده می شود که قانون سرعت شامل فراورده نیز باشد. واکنش تخریب اوزون معادله سرعت به فراورده هم بستگی دارد:

                                                                                                O3(g) ⇌ 3O2(g)        R=K [O3]²(o2)^-1/2

مطابق جدول درمعادله سرعت برخی واکنش ها مرتبه سرعت نسبت به برخی مواد می تواند منفی باشد.

چرا ترکیب دی نیترورن پنتا اکسید در دماهای پایین گفته شده که یونی است و در دمای بالا کووالانسی و یونی؟

این ترکیب  ساختارش در حال تغییرات دایمی است چه از نقطه نظر دمای محیط وچه از نقطه نظر حالت فیزیکی و چه از جهت محیط شیمیایی اطرافش وحتی حین انجام واکنش می تواند دچار انحرافات زاویه ای وحتی پیچش وخمش در اتم ها وپیوندهای انها بشود وطول پیوند وزاویه وگروه نقطه ای تابع این شرایط است .

در چند رفرنس انچه بیشتر تاکید شده گروه نقطه ای C2 و گاهی هم C2v همچنین در جایی دیگر گروه نقطه ای C2و Cs را برای دو فرم ان نوشته اند وگفته شده این دو فرم در حالت انرژی مینیمم هستند و مقدارشان در حالت تعادل برابر است.