تقطیر کدام یک از مخلوط های دو تایی زیردر شرایط یکسان مشکل تر است ؟

الف )اب و استن.             ب) اب و استیک اسید

ج) اب و متانول              د) بنزن و تولوئن

برای بررسی این سوال باید روشهای جداسازی محلول ها را به کمک تقطیر بدانیم و آگاه باشیم که برخی از مواد در حالت محلول تشکیل آزئوتروپ یا هم جوش هایی میکنند که درصد دو جزءدرمخلوط در حال جوش به گونه ای است که هر دو جزء در یک دما به جوش مدهو بخار خارج شده از بالن تقطیر هر دو جزء را دارد و جداسازی کامل امکان پذیر نیست. در سوال فوق جداسازی استیک اسید و آب از همه گزینه های دیگر سخت تر است.

جداسازی آزئوتروپ ها:

تقطیر با استفاده از یک نمک محلول:

هنگامی که یک نمک در یک حلال حل میشود، همواره دمای محلول را افزایش میدهد؛ که این امر به معنای کاهش فراریت محلول میباشد. هنگامی که نمک به آسانی در یکی از اجزای مخلوط حل میشود و در جزء دیگر حل نمیشود، فراریت آن جزئی که نمک را در خود حل کرده کاهش میابد و جزء دیگر بدون تغییر باقی میماند. با این روش میتوان برای مثال آزئوتروپ آب/اتانول را با حل کردن  پتاسیم استات در آن و تقطیر مخلوط حاصل جداسازی کرد.

تقطیر استخراجی:

تقطیر استخراجی شبیه به تقطیر آزئوتروپیک میباشد، ولی در این روش غلظت entrainer کمتر از غلظت اجزاء سازنده آزئوتروپ میباشد. برای مثال، آزئوتروپی از 20% استون همراه با 80% کلروفرم میتواند با اضافه کردن آب و تقطیر مخلوط حاصل شکسته شود. آب یک لایه ی جدا تشکیل میدهد که استون در این لایه حل میشود؛ در نتیجه فراورده تقطیر نسبت به آزئوتروپ اولیه از کلروفرم غنی تر میشود.

استفاده از آزئوتروپ ها برای جداسازی مخلوط آزئوتروپیک:

گاهی اوقات آزئوتروپ ها برای جداسازی مخلوط های آزئوتروپیک (مخلوط های که تشکیل آزئوتروپ نداده ولی رفتاری شبیه به رفتار آزئوتروپ نشان میدهند) مفید واقع میشوند. یک مثال در این مورد اسید استیک و آب میباشد که تشکیل آزئوتروپ نمیدهند. با این وجود جدا کردن اسید استیک خالص (نقطه جوش: 118.1 درجه سانتی گراد) از یک محلول استیک اسید و آب توسط تقطیر تنها بسیار سخت میباشد. اگرچه تقطیرهای متوالی (تقطیر جزء به جزء) محلول هایی با مقادیر کم و کمتر آب تولید میکند، مراحل تقطیر بالاتر تاثیر کمتری در از بین بردن آب باقی مانده دارند. به این دلیل تقطیر این مخلوط برای خشک کردن اسید استیک از نظر اقتصادی امکان پذیر نیست. اتیل استات با آب یک آزئوتروپ تشکیل میدهد که در دمای 4/70 درجه سانتی گراد به جوش می آید. با اضافه کردن اتیل استات به عنوان entrainer میتوان آزئوتروپ ایجاد شده را با تقطیر جدا کرد و تقریبا اسید استیک خالص به عنوان باقیمانده تقطیر باقی میماند.

چرا آزئوتروپ ها وجود دارند؟

آزئوتروپ ها تنها زمانی تشکیل میشوند که مخلوط از قانون رائولت منحرف میشود. قانون رائولت زمانی کاربرد دارد که اجزاء سازنده ی مخلوط با همان مقدار انرزی به هم متصل شوند که مولکول های هر جزء خالص به هم متصل میشوند. برای مثال اگر اجزاء سازنده مخلوط X و Y باشند، مولکول X  تقریبا با همان میزان انرژی که به یک مولکول X دیگر وصل میشود به مولکول های Y وصل میشود. انحراف مثبت از قانون رائولت زمانی روی میدهد که اجزاء سازنده مخلوط یک کشش ضعیف نسبت به هم داشته باشند که به این معنا است که مولکول های X به یکدیگر و مولکول های  Y به یکدیگر بهتر از مولکول های X به مولکول های Y وصل میشوند. به این دلیل که مولکول های  مخلوط وابستگی کمتری نسبت به هم دارند نسبت به مولکول های اجزاء خالص، مولکول ها بسیار آسانتر از حالت متصل به هم خارج میشوند که به همان معنای خارج شدن از فاز مایع و ورود به فاز بخار میباشد. زمانی که مولکول X با انرژی بیشتری به مولکول Y متصل میشود که مولکول های X به هم و مولکول های Y به هم وصل میشوند، نتیجه انحراف منفی از قانون رائولت میشود. در این حالت چون مولکول های مخلوط اتصال بهتری نسبت به مولکول های اجزاء در حالت خالص دارند، تمایل خیلی کمتر به خارج شدن از فاز مایع دارند.

زمانی که انحراف به میزانی باشد که سبب ایجاد مینیمم یا ماکسیمم در فشار بخار نسبت به تابع ترکیب درصد شود، یک نتیجه ی منطقی ریاضی در آن نقطه ایجاد میشود که ترکیب درصد بخار در آن نقطه دقیقا برابر با ترکیب درصد مایع در آن نقطه میباشد و در نتیجه یک آزئوتروپ تشکل میشود. 

 

کدام یون پایدار تر است؟

 

F2+  ,  Cl2+  , Br2+   ,  I2⁺ 

از دست دادن یک الکترون در این مولکولهای دو اتمی هالوژنها مرتبه پیوندی را از یک به 5/1 تبدیل می کند یعنی پیوند در این یونها قدری خصلت دوگانه دارد.  پیوند ید از فلوئور سست تر است و بعد برم و در اخر پیوند کلر از همه محکمتر است پس حالاکه مرتبه پیوند بزرگ می شود تاثیر آن  نزدیکی بیشتر دو اتم هست که این فلوئور را ناپایدارتر می کند چون دافعه زوج ازاد و دافعه هسته ها بیشتر می شود پس فلوئور جواب نیست چون پیوند ید بزرگ بوده وحالا کوچک ومحکمتر می شود تاثیر پایداری ان هم بیشتر می شود. اگر  نظریه اربیتال مولکولی را بررسی کرد شرایط مثل هم است و یک الکترون از ضد پیوندی خارج می شود و مرتبه پیوند همه انها  5/1 می شود. فقط فلوئور به دلیل نزدیکی بیش از حد دو اتم و دافعه های زوجهای آزاد استحکامپیوندآن کمتربوده ودراین حالت استثناء است.

فاصله بین دو اتم هیدروژن در کدام مولکول یا یون کمتر است؟

1-آب  2-آمونیاک3- متان4- یون آمونیوم

در ذرات اشاره شده اتم های مرکزی دارای چهار قلمرو الکترونی هستند که در مورد یون امونیوم و متان چون چهار قلمرو الکترونی پیوندی هستند شکل هندسی چهار وجهی منتظم و زوایا 5/109درجه است . در مورد امونباک از چهار قلمرو الکترونی ،یه قلمرو الکترونی ناپیوندی داریم چون این جفت ازاد تحت تاثیر چاذبه ی یه هسته قرار داره ازادی حرکت بیشتری داشته به جفت های پیوندی فشار اورده زوایا کوچکتر شده به حدود ۱۰۷ درجه میرسه هم چنین در مولکول اب که از چهار قلمرو الکترونی دو تاناپیوندی است پس فشار بیشتری به جفت های پیوندی وارد کرده و زوایا به حدود ۱۰۵درجه میرسه که اب شکل هندسی خمیده با دو جفت ازاد بر روی اتم مرکزی است و امونیاک شکل هندسی هرمی با یه جفت ازاد روی اتم مرکزی است. نیتروژن درامونیوم نسبت به امونیاک یک الکترون کمتر دارد ولی کمی از ان را از طریق پیوندهای نیتروژن هیدروژن جبران می کند.

پس جمع مطالب در فاصله دو هیدروژن به ترتیب اهمیت

الف) تعداد قلمرو که یکسان است اگر تفاوت داشت مهمترین بود

ب) تعداد جفت الکترون ناپیوندی روی مرکز هرچه بیشتر باشد زاویه کمتر و هیدروژن ها نزدیکتر میشوند.

ج) طول پیوند که با شعاع اتمی عناصر درگیر در پیوند رابطه داردچون شعاع اتمی هیدروژن ثابت است پس طول پیوندکربن - هیدروژن از دو اتم دیگر بزرگتر است والبته قبلا هم زاویه آن بزرگتر نیز بودپس فاصله هیدروژنها بیشتر است.

د) الکترونگاتیوی اتم مرکزی که هم روی طول پیوند و هم روی تراکم بار روی اتم مرکزی اثر دارد .و اثر کمتری دارد

ساختاردی تیونیت S2O42-

اعداد اکسایش گوگرد و اکسیژن به ترتیب +١ و -١ می باشد

گوگرد از هیبرید SP3 استفاده کرده اما در اغاز یک الکترون را برانگیخته می کند به اوربیتال d وسپس از چهار اوربیتال هیبریدی یکی برای گوگرد ودو تا برای دو اتم اکسیژن و زوج ازاد برای خودش نگه می دارد و تک الکترون اوربیتال d با تک الکترون p اتم اکسیژن در پیوند دوگانه که از نوع dπ-pπ است شرکت می دهد. می توانید شکل داتیو را به جای اکسیژن دوگانه رسم کنید ولی بدو دلیل بواقعیت نزدیک نیست یکی اینکه شواهد تجربی کمی دوگانه بودن پیوند گوگرد اکسیژن را تایید می کند ودوم گوگرد می تواند با اکسیژن پیوند dπ-pπ بدهد وگسترش ظرفیت بدهد که مهمتر از داتیو است. اولا از نظر طول پیوند گوگرد و اکسیژن دوما از نظر انرژی ازاد شده که سطح انرژی بیشتر پایین می آید و سوما رزونانس در شکل دوگانه داریم ولی در داتیو نداریم

ساختار پروکسی دی سولفات( S2O8^2- ) چگونه است؟

پایداری سیکلوآلکان ها

 از نظر ناپایداری :

سیکلو پروپان > سیکلو بوتان> سیکلو پنتان

علت اینکه حلقه های سه و چهار کربنی ناپایدارند اینست که دارای کشش زاویه ای هستند زیرا زاویه پیوندی در سیکلو پروپان با توجه به نوع هیبریداسیون اتم مرکزی یا تعداد قلمروها میبایست 5/109 درجه باشد در حالیکه در مثلث 60 درجه است و حدود 5/49 درجه انحراف زاویه ای داردکه باعث کسسته شدن پیونداین حلقه ها در واکنشهای شیمیایی میشود.امادر سیکلو پنتان این ناپایداری درون مولکولی زاویه ای کاهش یافته است.در حلقه های شش ضلعی و بزرگتر بعلت پیچش حلقه اثرات انحراف زاویه ای چندانی نداشته و مولکول پایدار خواهد بود .مثلا سیکلو پنتان میتواندحالت پاکت نیمه باز بگیرد و سیکلو هگزان شکل های صندلی و قایق بخود میگیرد و پایدار هستند ولی این چرخش و پیچش ها برای سیکلو پروپان و بوتان امکان پذیر نیست. 1 و2 دی سیکلو پروپان همانند سیکلو پروپان به علت فشار حلقه ترکیب ناپایداری است اما ایتکه این ترکیب وجود دارد حتما تحت شرایط خاص این ترکیب وجود دارد که به عنوان یک ترکیب شناخته شده است.

عدد اکسایش گوگرد در یون تیو سولفات

ساختمان و فرمول ساختاری یون تیوسولفات را در آدرس زیر ببینید:

اینجا کلیک کنید

 عدداکسایش منفی دو برای گوگرد خارجی و 6 برای گوگرد داخلی در نظر می گیرند.

سدیم سولفیت در محیط اسیدی با پتاسیم پرمنگنات اکسید می شود و در مورد کاهش ان هم اگر یک گاهنده قوی روی ان بریزید کاهش میابد و ممکن است گوگرد ازاد یا گاز هیدروژن سولفید تولید بشود

S+ Na2SO3→    

 عدد اکسایش گوگرد ها در تیو سولفات با محیط شیمیایی اطراف و یا واکنش دهنده هایی که ما می افزاییم متغیر می باشد مثلا اکسنده که در محیط باشد گوگرد بار منفی ان کم می شود و به سمت صفر می رود و ازاد می شود.

ایزومر هندسی -محدودیت چرخش بدور پیوندها

اگر دو اتم بوسیله یک پیوند دوگانه به یکدیگر متصل شده باشند چرخش آزاد بدور آن غیر ممکن خواهد بود درنتیجه امکان ایزومری هندسی یا ایزومر سیس وترانس بوجود میایددر این حالت اتم هایی که با پیوند دوگانه به یکدیگر متصل شده اند و همچنین اتم هایی که مستقیم با آنها در ارتباطند همگی بر روی یک صفحه قرار می گیرند .درترکیب های حلقوی نیز چرخش آزاد بدور پیوندهای ساده محدود شده است به ویژه اگر بزرگی حلقه از حد معینی تجاوز نکند.

بطور کلی ایزومر های هندسی را میتوان بصورت زیر طبقه بندی کرد:

۱-ایزومری هندسی که در ترکیبهایی که پیوند دوگانه دارند: 

الف-پیوند دوگانه کربن -کربن(اولفینها) 

ب -پیوندهای دوگانه کربن -نیتروژن(اوکسینها وغیره) 

پ -پیوندهای دوگانه نیتروژن -نیتروژن(،ترکیبهای آزو وغیره) 

۲-ایزومرهای هندسی در ترکیبهای حلقوی

ایزومرهای هندسی در ترکیبات تا پنج کربن برای ترکیبات حلقوی کربن دار بویژه سیکلو الکان و برای ترکیبات زنجیری کربنی حداقل چهار کربن.

تعداد کربن یک تر کیب حلقوی مانعی بر سر راه ایزومر سیس و ترانس ان نیست چون این حلقه ها با افزایش تعداد کربن چین خورده می شوند و به کنفورماسیون های خود تبدیل میشوند. سیکلو الکان چهار کربنه سیس و ترانس است به شرطی که روی دو کربن ان دو گروه مختلف باشد مثلا در ۱ و ۲-دی کلرو سیکلو بوتان ایزومر سیس و ترانس دارد.

خلاصه شرط داشتن ایزومر هندسی برای هیدرو کربن های شاخه داراز نوع الکیلی یا بی شاخه این است که

1 ) الکن حداقل با چهار کربن و جای پیوند دوگانه هم روی کربن دومی باشد کهنمونه بارز آن  2-بوتن است.

 2 )سیکلو الکان حد اقل با پنج کربن و کوچکترین آن 1و2- دی متیل پروپان

مولکول ها یا یونهایی با فرمول عمومی A2B2 در چه مواقعی می توانند دارای ایزومر هندسی باشند ؟

اولین شرط در این خصوص  به تعداد قلمروهای اطراف دو اتم مرکزیA  بستگی دارد مثلاC2H2 که تعداد قلمروها2 است اصلا ایزمر هندسی نخواهیم داشت چون مولکول خطی است ولی اگر تعداد قلمرو دو اتم مرکزی 3 باشد و بین دو اتم وسطی پیوند دو گانه باشد که امکان چرخش حول آن وجود نداشته باشد مثل N2F2می توان ایزمر هندسی نوشت در حالتی که تعدادقلمرو بیش از 3باشد معمولا بین دو اتم مرکزی پیوند دو گانه نخواهیم داشت که در این صورت ایزومر هندسی نداریم مثل H2O2

 به طور کلی می توان گفت یکی از شرایط داشتن ایزومر سیس و ترانس داشتن ساختار مسطح برای ترکیب ، یعنی اتم مرکزی سه قلمرو الکترونی پیوندی داشته باشد مثل N2F2 . ولی در اتمهای مرکزی که چهار قلمرو الکترونی دارند و شکل فضایی مسطح ندارند فاقد ایزومر هندسی سیس و ترانس هستند مانندS2cL2 , H2O2

جوش شیرین را در مبحث هیدرولیز چه نوع نمکی درنظر می گیرید?

جوش شیرین یا سدیم بی‌کربنات با فرمول NaHCO3 یکی از نمک‌های سدیم هیدروکسید در ترکیب با کربنیک اسید است که تنها یک هیدروژن اسیدی این اسید با سدیم جایگزین شده‌است. این ترکیب، بی‌بو و بی‌طعم است که کمی دارای خاصیت بازی است و به صورت پودر سپید یا بلورین است. بی‌کربنات جاذب رطوبت و بوگیر است. نان های دارای جوش شیرین بر دستگاه گوارشی تاثیر نامطلوب دارد . PH معده در حدود 5/1  و این عدد بیانگر غلظت ئیدروکلریک اسید مترشحه توسط سلول های جدار معده می باشد وجوش شیرین چون کمی قلیایی است این تعادل را بر هم می زند. در مواردی به اشخاصی که معده ی آنها ترش می کند ( ریفلاکس معده دارند) پیشنهاد می شود ،برای خنثی کردن اسید معده کمی جوش شیرین در آب حل کرده و بخورند.

آیا اثر افزایش فشار بر افزایش غلظت برای تمام گونه های در تعادل اولیه وتعادل جدید به یک نسبت است ؟

در لحظه افزایش فشار یا کاهش حجم، غلظت ها و فشار و سرعت واکنش رفت و برگشت نسبت به تعادل اولیه بیشتر می شود. در کتاب شیمی پیش در شکل واکنش تعادلی   2SO2 (g) + O2 (g).......    2SO3 (g) راکه بر اثر افزایش ده برابری فشار حجم ظرف از ده لیتر به یک لیتر کاهش یافته را نشان میدهد .

 

انجایی که وزنه گذاشته کاملا واضح است. اگر تعادل به راست رفته باشد افزایش غلظت اجزاء سمت راست بیشتر از انتظار و افزایش غلظت سمت چپ کمتر از انتظار حاصل از کاهش حجم میباشد، در لحظه اعمال تغییر فشار افزایش غلظت یکسان میباشدولی سپس با توجه به جابجایی تعادل غلظت گونه ها بر حسب مسیر جابجایی تغییر می کند مثلا در شکل فوق با جابجایی تعادل به راست غلظت گونه SO3 بیشتر از انچه در لحظه تغییر فشار بود میشود و غلظت  گونه های SO2  و O2 کمتر از آن خواهد بود.مثال دیگر اثر فشار بر تعادل 2NO2 (g) ....... N2O4 (g)    می باشد که بر اثر تغییر فشار ابتدا شدت رنگ خرمایی افزایش و سپس با جابجایی تعادل به راست از شدت آن کاسته میشود ولی با توچه به اینکه حجم کاهش یافته غلظت هر دو گونه افزایش می یابد و رنگ خرمایی پر رنگ تر از اغاز بررسی است و در تعادل جدید هنوز غلظت نیتروژن دی اکسید بیشتر از تعادل قبلی است .