پاورپوینت فصل دوم شیمی دوم دبیرستان

برای دانلود پاورپوینت اینجا کلیک کنید

پاورپوینت فصل اول شیمی دوم دبیرستان

برای دانلود پاورپوینت اینجا کلیک کنید

الکترونگاتیوی و عوامل موثر بر آن

الکترونگاتیوی، میزان توانایی نسبی یک اتم در یک مولکول برای جذب جفت الکترون پیوندی به سوی خود است. در بحث الکترونگاتیوی می توان گفت الکترونگاتیوی اولا نسبی است ودوما ثابت ومعین نیست و با محیط شیمیایی اطراف اتم الکترونگاتیوی تغییر می کند. عواملی در الکترونگاتیوی تاثیر دارد از جمله:

1-درصد خصلتS و P اوربیتال پیوندی الکترونگاتیوی را تغییر می دهد که تحت هیبریداسیون آن را بیان می کنند.

مثال در اتان و اتن و اتین الکترونگاتیوی کربن فرق می کند در اتین ، کربن الکترونگاتیوتر است به همین دلیل هیدروژن اتین کمی خاصیت اسیدی دارد وبا سدیم فلزی واکنش می دهد..

2- عدد اکسایش اتم

مثال الکترونگاتیوی بور در بور تری فلوئورید(  BF3)  با بور هیدرید  ( BH3)  یکی نیست.

در BF3  بعلت اینکه فلوئور عدد اکسایش منفی و بور عدد اکسایش مثبت دارد بور کمبود الکترون شدیدتری دارد والکترونگاتیوتر است تا در BH3

3-اثرات القایی گروه های همسایه

گروه های دهنده الکترون  الکترونگاتیوی را کم وگروههای گیرنده الکترون  الکترونگاتیوی را می افرایند

4- اثر رزونانس

مثال فلوئور وهالوژن ها در نیتراسیون بنزن : اگر هالوژن روی حلقه بنزن  باشند با پذیرش بار مثبت روی خود ورزونانس به پایداری کمک می کنند.

5- شکل فضایی

در شکل هرم مثلث القاعده سه پیوند استوایی و دو پیوند محوری دارند . در مکان استوایی بهتر است اتم با الکترونگاتیوی کوچکتر به اتم مرکزی متصل گردد یعنی اتم بزرگتر و با الکترونگاتیوی کمتر و محوری ها با اتم الکترونگاتیوتر پیوند بدهد. مثال PF2Cl3 سه اتم کلر در استوا و دو اتم فلوئور در محورقرار میگیرد.

6- تعداد پیوند داتیوی که یک عنصر می دهد یا می گیرد.

مثال در پرکلریک اسید کلر الکترونگاتیوتر است تا هیدروژن کلرید چون در پر کلریک اسید اتم کلر مرکزی  3 پیوند داتیو دارد. ولی هیدروژن کلرید پیوند داتیو ندارد.

7- اندازه اتم و بار آن یعنی نسبت بار به حجم در الکترونگاتیوی تاثیر دارد.

مثال یون هیدرید ^-H وهیدروژن H و یون H⁺ با هم الکترونگاتیوی یکسان ندارد. در اینجا یون 

 ⁺H از اتم هیدروژن و اتم هیدروژن هم از  ^-H الکترونگاتیوتر است.

با افزودن آب آهک سختی موقت از بین می رود چگونه ؟

در سختی موقت یونهای هیدروژن کربنات با کلسیم آب رسوب نمی دهد وباید آنها را به کربنات تبدیل کرد این کار به کمک مقدار مشخص و معینی آب آهک (  Ca(OH)2  )   امکان پذیر است .  یون هیدروکسید و یون هیدروژن کربنات تولید یون کربنات می کنند وچون کلسیم کربنات نامحلول است ته نشین می شود با صاف کردن آز آب جدا میشود وسختی برطرف می شود. واکنش آنجام شده به صورت معادله شیمیایی زیر انجام می شود.

 Ca(HCO3)2 (aq)  + Ca(OH)2 ---------> 2 CaCO3 (s) + 2 H2O 

 در روش های قبلی به کمک جوشاندن سختی موقتی از بین برده می شود.

   (حرارت  ---------->  CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O (l +      (Ca(HCO3)2 (aq

در این روش با حرارت دو یون هیدروژن کربنات را به کربنات وکربن دی اکسید و آب  تبدیل می کنیم .

آیا می توان سختی دایم را با افزودن جوش شیرین از بین برد؟

بله فرض کنید آب سخت محتوی کلسیم کلرید باشد.

می توانیم به جای سدیم کربنات، جوش شیرین بریزیم تا یون هیدروژن کربنات وارد محیط شود و سختی موقتی ایجاد شود و سپس آن را حرارت بدهیم تا تجزیه شود وسختی موقتی هم برطرف شود.

حل شونده فرار

یک حل شونده فرار طبق قانون فشارهای جزیی دالتون   P1 + P2 + P3  +…….)= کل(  P می تواند در فاز بخار کسر مولی بیشتری نسبت به آب داشته باشد ودر نقطه جوش پایین تری فشار بخار لازم برای غلبه برفشار هوا وشروع جوشیدن  را ایجاد کند.. در این در این حالت ضمن جوشیدن محلول هم آب بخار میشود وهم حل شونده فرار و چون فشار جزیی ماده فرار بیشتر از آب است کسر مولی آن نیز در فاز بخار بیشتر است  ودمای جوش محلول از دمای جوش آب خالص کمتر واز دمای جوش ماده فرار خالص بیشتر است.

اگرمحلول اتانول و آب درنظر گرفته شود، در اینصورت نقطه شروع جوشیدن از 78 درجه بیشتر مثلا حدود 80 درجه سلسیوس خواهد بود به مرور زمان که محلول می جوشد درصد حل شونده فرار در محلول کم میشود و نقطه جوش بالاتر میرود. در مقایسه نقطه جوش یک محلول آب – اتانولو یک ظرف آب خالص می توان گفت هر درصدی( حتی 10 درصد ) اتانول در آب باشد نقطه جوش محلول زیر 100 درجه سلسیوس  است. ( نقطه جوش آب 100 درجه است، مخلوط آب و اتانول کمتر از100 درجه است.)

P1  =  X1 P⁰ alc                                     P2= X2P⁰  H2o                        X2= 1-X1 ,

ودر نتیجه  P=  X1 P⁰ alc + X2P⁰  H2o  کل  

از این خاصیت برای جداسازی مخلوط آب و الکل در عمل تقطیر جزءبه جزء  استفاده می شود.بطوریکه در آغاز عمل تقطیر الکل که فرارتر بوده وکسر مولی آن در بخار بیشتر است جدا میشود وآن را در ظرف جداگانه جمع آوری می کنیم و سپس درصد الکل رو به کاهش می گذارد . با چند مرتبه عمل تقطیر می توان به خلوص 96% رسید ولی در این درصد مخلوط آب والکل یک محلول آزئوتروپ تشکیل میشود که هر دو ماده با هم می جوشند. .برای گرفتن باقیمانده آب که حدود 4% است باید از یک ماده جاذب آب  استفاده کرد.

لازم به ذکر است که محلولها از نظر نیروهای بین مولکولی حلال – حلال و حل شونده –حل شونده  قبل از انحلال و نیروهای حل شونده – حلال پس از انحلال به سه دسته طبقه بندی می شوند.

الف- محلولهایی که نیروهای بین مولکولی حلال – حلال و حل شونده –حل شونده  قبل از انحلال و نیروهای حل شونده – حلال پس از انحلال مساوی و برابر باشند محلول ایده آل می گویند. این محلول ها از قانون رائول تبعیت می کنند.

بر اساس قانون رائول فشار بخار جزیی هر جزء محلول ایده آل از حاصلضرب کسر مولی آن جزء در فشار بخار خالص آن جزء بدست می آید.

ب- محلول های با انحراف مثبت از قانون رائول:  هرگاه نیروهای بین مولکولی حلال – حلال و حل شونده –حل شونده  قبل از انحلال قویتر از نیروهای حل شونده – حلال پس از انحلال است در نتیجه فشار بخار از آنجه قانون رائول برای محلول ایده ال انتظار دارد بیشتر است .یعنی جاذبه بین مولکولی در اثر عمل انحلال کاهش یافته است .انحلال این گونه مواد در یکدیگر گرماگیر می باشد مثل انحلال کربن دی سولفید در  استون  چنین محلولی را نشان میدهد. انحلال این محلولها با افزایش حجم مخلوط حاصل از انحلال همراه است.

پ- محلول های با انحراف منفی از قانون رائول: در این محلول ها نیروهای بین مولکولی حلال – حلال و حل شونده –حل شونده  قبل از انحلال ضعیف تراز نیروهای حل شونده – حلال پس از انحلال باشد فشار بخار محلول کمتر از آن مقداری است که قانون رائول پیش بینی میکند. این محلولها هنگام اختلاط با کاهش حجم همراه بوده و انحلال گرماده است.مثل انحلال الکل معمولی در آب و همچنین محلول استون – کلروفرم   وعلت آن هم در هر دو مورد تشکیل پیوند  هیدروژنی قوی در حالت محلول است .

لازم به ذکر است نه استون و نه کلروفرم در حالت خالص پیوند هیدروژنی ندارند ولی در حالت محلول با یکدیگر پیوند هیدروژنی برقرار میکنند .( هیدروژن کلروفرم با اکسیژن استن )

توجه : اکثر محلول ها از قانون رائول انحراف دارند .با این وجود حلال در محلول های رقیق عموما رفتار ایده آلی نشان می دهد اما

حل شونده چنین رفتاری را نشان نمی دهد.

جداسازی اجزاء هوا

تقطیر جزء به جزء بهترین روش و راه خالص سازی مخلوط های دو یا چند ماده فرار است. وقتی هوا با افزایش فشار و کاهش  دما تا حدود 200 -  درجه سلسیوس سرد  شود ، همه اجزاء عمده هوا مایع می شوند به کمک  تقطیر جزء به جزء در شرایط فشار محیط و بدون حرارت  هوای مایع خود می جوشد و اولین گازی که خارج می شود نیتروژن است که در -196  درجه خارج می شود سپس گاز بعدی آرگون  خارج می شودوسومین گاز اکسیژن در -183 درجه جدا می شود.

سوال آیا میشود در حین سرد کردن هوا یکی یکی مایعات را از مخلوط گازی جدا کرد ؟ به جای اینکه عمل تقطیر را انجام دهیم.

پاسخ منفی است .  چون در این حالت مخلوط هوا تحت فشار است نمی توان به هیچ طریقی مایعی را از مخلوط گازی جدا کرد ودر ظرفی دیگر ریخت. از طرفی برای تقطیر کردن باید شرایط دما وفشار طوری باشد که فاز مایع با بخار روی هر سینی در برج تقطیر  در حال تعادل باشند. این دما و فشار با توجه به درصد هرمایع روی هرسینی منحصر به فرد است. در مایع کردن هوا همزمان هم دما رو تغییر می دهیم و هم فشار و  با توجه به این که هرگازی در فشار ثابت نقطه جوش یا میعان مشخص دارد در این صورت با تغییر همزمان هر دو معلوم نیست کدام گاز در حال مایع شدن است اما در تقطیر فشار ثابت است. در ضمن ما از تقطیر هوای مایع سه ماده ارزشمند اکسیژن ونیتروژن وآرگون می خواهیم که نقطه جوش آنها نزدیک است راهی جز تقطیر جزء جزء نداریم و از نظر تکنولوژی ودستگاه نمی توان مایع را از گازهای فشرده جدا کرد .مثال آب ماشین آتش نشانی بافشار گاز پودر می شود در لیوان نمی ریزد. پس نمی توان در یک مرحله متوقف شد ومایع یا جامد را جدا کرد. تقطیر بهترین روش جداسازی اینگونه

مخلوطها است  .

چرا الکترونگاتیوی در عناصر بلوک p این همه روند غیر عادی دارد و منظم نیست؟

انتظار این است که از بالا به پایین الکترونگاتیوی  کاهش یابد در حالیکه این چنین نیست مورد هایی مشاهده شده که بیشتر شده و مواردی هم هست که از بالا به پایین در گروه  ثابت باقی مانده است .این شواهد به  مربوط به اثر پوششی اوربیتال dوf عناصر واسطه است که روی فلزات پس از واسطه    (Post tranziTion  metal )   اثر کرده و این فلزات به علتی که کفته شد بار موثر هسته روی لایه ظرفیت بیشتر است وباعث این بی نظمی ها در ویژگیهای این عناصر از قبیل الکترونگاتیوی – انرژی یونش و شعاع اتمی آنها می شوند. 

 

در گروه 13 از B  تا Al  الکترونگاتیوی کم می شود وسپس در Ga  افزایش می یابد ولی در گروه های دیگر این الگو روند را شاهد نیستیم، زیرا در گروه 13 دو عنصر بالایی اوربیتالd  پرشده ندارند.

 ولی چرا این اثر در گروه 14و15 و.. تاثیرش کم می شود؟ واضح است چون اختلاف فقط در گروه 13 است واین اثر برای گروه های بعدی مشابه است .

بیشترین تاثیر اثر پوششی اوربیتالهای dوf برای گروه سیزده است این بحث و تاثیرجفت بی اثر(inert pair effect)   وعدم شرکت جفت الکترون اوربیتال s تالیم وقلع در واکنش ها همین است.

چرا روند انرژی یونش Al و Ga غیر عادی است؟

در اتم Al اوربیتال 3d وجود دارد ولی خالی است اما در گالیم به خاطر لانه گزینی  ده الکترون وارد شده به اوربیتال 3d وبا توجه به اینکه اثر پوششی اوربیتالهای d کمتر از اوربیتال های S ,P است از این رو در گالیم 10 الکترون به اوربیتال دی اضافه شده وده پروتون به هسته ولی اثر پوششی نمی تواند جاذبه هسته را بپوشاند از اینرو بارموثر هسته زیاد می شود.

چند مورد از ویژگی های غیر عادی گالیم نسبت به آلومینیم را می توان نام برد عبارتند از:  شعاع اتمی کمتر - انرژی یونش بیشتر -الکترونگاتیوی بیشتر و........

 وقتی در اتمی اوربیتال 3d  کاملا پر می شود جاذبه هسته الکترون های ظرفیتی آن عنصررا با قدرت بیشتری جذب می کند بنابراین فشردگی اتم بیشتر می شود پس شعاع گالیم کوچک تر از آلومینیم می شود.

اگر دماسنج جیوه ایی بشکند چه باید کرد؟

وقتی دماسنج جیوه ای می شکند جیوه آن بر اثر ریختن روی زمین به شکل گلوله های ریز در آمده و یخش می شود . این گلوله ها چون چگالی جیوه زیاد است بوسیله جارو برقی مکش نمی شود و نمی توان جمع کرد از طرفی به مرور زمان بخار شده و بخارات سمی جیوه در فضای اتاق و محل کار خطرناک است . جیوه به شدت سمی بوده و به بافت های بدن وارد شده و باعث بیماریهای کبدی و سیستم عصبی وسرطان می شود.

از اینرو برای خنثی سازی جیوه های درون درز موزائیک ها و اطراف اتاق باید گرد گوگرد را روی انها و کف اتاق ودرز موزاییک ها پاشید . چون گوگرد میل ترکیبی خوبی با جیوه دارد  وواکنش آن گرمازا بوده و سولفید جیوه حاصل آن است .البته برای احتیاط بیشتر باید تا چند روز درب و پنجره های اتاق را بازگذاشت و وارد اتاق نمی شویم تا اثرات جیوه از بین برود.

جیوه در حالت سولفید خطری ندارد و پس از چند روز اتاق را جاروب می کنیم.

Hg (l) + S (s) à HgS (s)                             

 در بدن جیوه به آمینواسیدهایی که دارای گوگرد هستند می چسبد.  جیوه می تواند طلا را حل می کند وملقمه بسازد.

مفاهیم و اساس کار سامانه آدیاباتیک،دیاترمیک، گرماسنج بمبی و گرماسنج لیوانی

برای اندازه گیری گرمای واکنش های شیمیایی در آزمایشگاه از دو نوع گرماسنج استفاده می شود.

الف - گرماسنج لیوانی 

گرماسنج بمبی

در گرماسنج لیوانی که برای اندازه گیری گرمای واکنش های شیمیایی در فشار ثابت  یا اندازه گیریΔH واکنش است یک ظرف به شکل لیوان استفاده میشود که در آن واکنش های شیمیایی فاز محلول یا مایع که با افزایش یا کاهش حجم همراه نیستند انجام می شود.ومقدار گرما از طرق افزایش یا کاهش دمای  آب درون لیوان اندازه گیری میشود .برای جلوگیری از هدر رفتن گرما از طرق جداره های گرماسنج سطوح خارجی لیوان را عایق کاری میکنند .از اینرو چون این گرماسنج ها هم فشار محیط بوده وعایق کاری هم شده اند آنها را گرماسنج آدیاباتیکی می گویند.( شکل سمت چپ(

در گرماسنج بمبی که برای اندازه گیری گرمای واکنشهای سوختن و واکنشهایی که با آزاد شدن گاز همراه است به کار میرود ودر این صورت حجم سامانه ئثابت بوده و از اینرو گرمای واکنش در حجم ثابت یعنی ΔE اندازه گیری می شود.بمب از جنس فولاد است ودر آن ماده مورد نظر برای سوختن به همراه مقدار زیادی اکسیژن خالص تحت فشار تا 30 اتمسفر وارد میکنند تا مطمئن باشند اکسیژن به مقدار کافی برای سوختن کامل ماده سوختنی در بمب موجود است.سپس بمب را درون یک ظرف آب که پشت ظرف را کاملا عایق بندی کرده اند میگذارند و با یک جرقه زن که در بمب تعبیه شده واکنش را شروع میکنند.و گرمای آزاد شده را به کمک دماسنج اندازه گرفته و به کمک محاسبات ریاضی و دانستن ظرفیت گرمایی گرماسنج که قبلا توسط یک آزمایش استاندارد که گرمای سوختن معینی دارد مثلا سوختن بنزوییک اسید بدست آمده است، محاسبه میکنند. 

اگر چه انتظار ما این است که چون سیستم گرماسنج بمبی بسته است و فرض بر این است که عایق نیز 100% جلو هدر رفتن گرما را می گیرد می توانیم  سامانه ایزوله داشته باشیم .(ولی در آزمایشگاه شیمی  ایزوله بودن سامانه غیر ممکن است و در اغلب موارد این سامانه نیز در حکم آدیاباتیک است(

در سامانه آدیاباتیک گرما مبادله نمی شود، یعنی تاکید بر عدم مبادله گرما است.

درسیستم دیاترمیک گرما می تواند عبور کند اما فرصت مبادله ی گرما با محیط را ندارد. در نتیجه در ساخت برف مصنوعی یک سامانه ی مایع داریم که بر اثر فشار ناگهانی منبسط می شودو آب به بخار تبدیل می گردد چون بر اثر انبساط  سامانه کار انجام می دهد  و این انبساط سریع وناگهانی است وفرصت انتقال گرما از محیط به سامانه فراهم نمی باشد (این سامانه را نیز می توان آدیاباتیک فرض کرد )ودر نتیجه انرژی لازم برای انجام کار از انرژی درونی مولکول های آب و بخار آب گرفته می شود و دما ناگهان کاهش و برف مصنوعی بوجود می آید.

 بمب فولادی بسته و گرماسنج بمبی در مجموع ایزوله است. در برف مصنوعی سامانه مرز مجازی دارد. برف مصنوعی سامانه باز وادیاباتیک است مبادله گرما کم علت ادیاباتیک بودن سرعت زیاد انبساط است.

برای ایزوله کردن باید سامانه را بسته و عایق نگه داشت و همچنین از مبادله گرما جلوگیری کرد. گرماسنج بمبی طوری ساخته شده است که عایق بندی کاملی برای آن صورت می گیرد و بنا به جمله ی کتاب می توان فرض کرد که هیچ گرمایی از درون گرماسنج به محیط اطراف منتقل نمی شود. بنابراین فرض می توان گرماسنج بمبی را یک سامانه ی ایزوله به حساب آورد.

یک راه آدیاباتیک کردن سامانه بدون کمک گرفتن از عایق آنست که سامانه را در یک حمام بزرگ آب قرا بدهیم از اینرو اختلاف دمای آب گرماسنج با آب حمام ناچیز می شود و با دمای محیط برابر  می گردد. در این حالت گرما به محیط منتقل نمی شود و گرماسنج کاملا عایق است.

گرماسنج لیوانی به فرض آنکه  ماده ای با محیط مبادله نکند تقریبا منزوی است.  

گرماسنج باید تا حد ممکن اتلاف گرما نداشته باشد. در غیر این صورت گرمای اندازه گیری شده قابل قبول نیست. پس می توان گفت مثل فلاسک چای و با شرط عایق بندی تقریباً منزوی می شود.

 

برای تعیین گرمای واکنش یا فرایند انحلال از گرماسنج های ادیاباتیک استفاده می کنند یعنی از ظرفی استفاده می کنند که در وزن مشخصی اب فرو برده شده است و ان را یک پوشش عایق احاطه کرده که آن را در دمای یکسان با گرماسنج نگه می دارند به طوری که هیچ گرمایی جذب یا دفع نشود بنابراین تغییر گرمای این فرایند ادیاباتیک صفر است.

در گرماسنج بمبی کار انبساطی انجام نمی شود بنابراین تغییر انرژی داخلی برابر گرماست .

 در مورد سامانه ها هم هر سامانه منزوی الزاما بایدبسته باشد اما یک سامانه بی در رو یا ادیاباتیک الزاما بسته نیست ودر نتیجه اگر فشار ثابت باشد چون مبادله گرما برابر صفر است پس سامانه باتغییر حجم می تواند کار انجام دهد و تغییرات انرژی درونی آن هم برابر کارانجام شده  است.

 

اما در فرایندهای هم دما تغییر انرژی درونی یا  ΔE برابربا صفر است و  کار و گرما همیشه از نظر علامت برعکس و از نظر مقدار با هم برابر هستند .

فرایند هم حجم و هم فشار  که مثال آن لیوان های پلاستیکی است که کتاب به عنوان گرماسنج لیوانی معرفی کرده است. گرماسنج های لیوانی که در کتاب ذکر شده سامانه های باز هستند و نمی توانند ادیاباتیک هم باشند مگر به صورتی فرضی البته گرماسنج های لیوانی برای واکنش هایی که تولید گاز نمی کنند اگر کاملا عایق بندی شوند را می توان به صورت ادیاباتیک دانست.