فرمت فایل: پاورپوینت - ppt  

کتاب سبز - قابل ویرایش ) 

تعداد اسلاید : 366
شیمی عمومی 2 اهداف فصل اول: بررسی فرایندها به هنگام حل شدن یک اسید در آب تعریف اسید وباز طبق نظریه لوری –برونستد مفهوم خود یونش آب مفهوم PH اسیدهاوبازهای متداول مفهوم عبارت ثابت تفکیک اسید مفهوم ثابت تفکیک باز ارتباط قدرت اسیدی با ماهیت پیوند مفهوم اسید وباز طبق نظریه لویس فصل اول:1.اسیدهاوبازها طبقه بندی: اسیدها مزه‌ای ترش دارند0 می توانند فلزات فعالی چون روی را حل کنند0 لیتموس(تورنسل) در تماس با اسیدها قرمز می‌شود0 بازها مزه تلخ ویژه‌ای دارند0 در اثر تماس با بازها احساس لیزی می شود0 بازها موجب آبی شدن رنگ لیتموس می شوند0 با بسیاری از نمکهای فلزات واکنش داده ورسوب تولید می‌کنند. پس: باید مشخصه ذاتی مشترکی بین اعضای هر طبقه وجود داشته باشد0 نظر لاوازیه: لاوازيه اسیدها را مواد حاوی اکسیژن (به معنای تشکیل دهنده اسید) دانست0 اما هيدروكلريك اسيد اكسيژن ندارد و هيدروژن عنصری است كه در همه اسيدها موجود است . نظر آرنیوس: محلولهای آبی اسیدها وبازها هر دو رسانای جریان الکتریکی اند0 آرنیوس برای توجیه رسانش الکتریکی وجود یونها را مطرح ساخت0 اسیدها موادی هستند که در محلولهای آبی یونهای+H تشکیل می دهند0 بازها موادی هستند که در محلولهای آبی یونهای -OHتولید می کنند0 درک خواص اسیدی وبازی مواد بر اساس ساختار ونوع پیوند مواد ، کار را آسانتر میکند0 خواص عمومی اسیدهاوبازها به این واقعیت که آب حلالی است که در آن این خواص مشاهده می شود،بستگی تنگاتنگ دارد0 آب ومحلولهای اسیدی: بررسی خواص هیدروکلریک اسید: این اسید یک ماده گازی است که در اثر واکنش هیدروژن با کلر تولید می شود0 درفشار یک اتمسفر در84- درجه سلسیوس مایع می شود0 کار کردن با HClمایع سخت ونامطلوب است0 HClمایع رسانای بسیار ضعیف الکتریسته است0 محلول HClخشک در بنزن رسانای الکتریسته نیست0 افزودن فلز فعالی چون روی به محلول HCl در بنزن هیچ شاهدی دال بر واکنش شیمیایی به دست نمی دهد0 HCl در آب بسیار انحلال پذیر است که می توان آنرا به وسیله فواره هیدروژن کلرید نشان داد0 مولاریته محلول هیدروژن کلرید 12 مولار است که در تمرین 1-1 محاسبه شده است0 روی با محلول آبی HClواکنش داده وگاز هیدروژن تولید می کند0 محلول آبي HCl رساناي بسيار خوب الكتريسيته است و اين مشاهده نظر آرنيوس در مورد توليد مقادير اضافي H+ در آب را تاييد مي‌كند . تمرین 1-1 : برای درک ماهیت محلولهای اسیدی بهتر است نظری دقیقتر به چگونگی واکنش یک ماده نظیر HClبا آب و تشکیل یونها بیفکنیم 0 ماهیت پرتون آبپوشیده: جداسازي نمك‌هايي به شكل [H3O+]Cl- و [H3O+]ClO4- كه يك يون H3O+ در شبكه جامد دارند ، نشان مي‌دهد كه قسمتي از يون‌هاي H+ بايد به صورت يون‌هاي هيدرونيم ، H3O+ وجود داشته باشند. شواهد تجربي وجود گونه‌هاي H5O2+ و H9O4+ را علاوه بر هيدرونيم براي پروتون در آب تاييد مي‌كند . هیچ گونه منفردی نمی تواند شکل پروتون را در محلول آبی نشان دهد، بنابراین بهتر است پروتون آبدار شده را بصورت H+(aq) نشان داد0 نظریه اسید و باز لوری-برونستد: مثال: گونه های اسیدوباز مزدوج: قدرت نسبی اسیدوبازمزدوج: تمرین 1-2 : حل: تفکیک آب و مقیاس PH این واکنش خود یونش آب نامیده می شود که می‌توان آنرا بطور ساده بصورت زیر نوشت: عبارت ثابت تعادل برای واکنش خود یونش آب به ترتیب زیر نوشته می شود0 با قرار دادن در رابطه ثابت تعادل خواهیم داشت: K(تعادل)х 5505=[H+][OH-] یا Kw=[H+] [OH-] Kw ثابت حاصلضرب یونی آب نامیده می‌شودودر25 درجه سانتیگراد برابر است0 محلولی که در آن [H+] =[OH-] خنثی نامیده می شود0 در محلول اسیدی [H+] >[OH-] ودر محلولهای بازی [OH-] > [H+]0 تمرین 1-3 : تمرین 1-4 : PH در محلولهای اسیدی PH<7 در محلولهای خنثی PH=7 در محلولهای بازیPH>7 تمرین 1-5 : تمرین 1-6 : ساده ترین راه بدست اوردن آنتی لوگ نوشتن logبصورت یک عدد صحیح ویک کسر اعشاری مثبت است: log [H+]=-3.76= -4+0.24= log0.0001+log1.7=log1.7х0.0001 [H+]=1.7х10-4 شناساگرها: مثال: مقیاسهای POH,PK اسیدهاوبازهای قوی:  تمرین 1-7 : اسیدهای ضعیف: HA(aq) ↔ H(aq) + A(aq) Ka=ثابت تفکیک اسید با استفاده از Kaمحاسبه غلظت H+در محلولی از یک اسید ضعیف امکانپذیر است0 مثلا[H+] در محلول 1/0 مولار اسید استیک بصورت زیر محاسبه می شود: قدم اول:نوشتن معادله قدم دوم:بیان غلظتهای آغازی وتعادلی HA ↔ H+ + A- :آغازی0.1 0 0 :تعادلی0.1-x x x تعداد مولهای تفکیک شده در لیتر است0x قدم سوم:نوشتن عبارت ثابت تعادل قدم چهارم:جایگزینی غلظتهای تعاذلی ومقدار ثابت تعادل در عبارت ثابت تعادل معادله درجه دوم: تمرین 1-8 : مقایسه رسانایی HCL,HF اسیدهای چند پروتونی رابطه بین ثابتهای تفکیک متوالی و ثابت تعادل واکنش کلی بصورت زیر است: تمرین 1-10 : بازهای ضعیف: مثال: رابطه بین Ka,Kb تمرین 1-12 : خواص اسیدوبازمحلول نمکها: باحل شدن در آب ،یونهای ایجاد می شود0 یون Cl-تغییری در PHآب نمی دهدولی NH+4اسید ضعیف است وآب را قدری اسیدی می کند0 تمرین 1-13 : خصوصیت اسیدوبازوساختارشیمیایی: اثر استحکام پیوند: پیوندهای خیلی قوی در مقایسه با پیوندهای ضعیف سختتر یونیده می شوند0 به عنوان مثال گر چه پیوند HFاز بقیه هیدروژن هالیدها قطبی تر است،استحکام پیوند مانع از تفکیک زیاد پروتون شده وHFبصورت اسیدی ضعیف عمل می کند0 هیدوکسیدها: هر گاه فلزی مانند Na,K,Mgبیک گروه OH- متصل باشند در این صورت زوج الکترون فلزبه اکسیژن منتقل شده ویون OH- زوج مشترک باهیدروژن راجذب نمی کندوبرای هیدروژن OH-تمایلی برای آزاد ساختن H+وجود ندارد. در نتیجه این ترکیبها رفتار بازی دارند. هیدروکسی اسیدها: هر گاه اتم مرکزی با الکترونگاتیوی متوسط باشد،پیوند آن با اکسیژن خصوصیت کوالانسی دارد0 مانند: اورتو بوریک اسید B(OH)3 هیپو یدو اسید IOH اورتو سیلسیلیک اسید Si(OH)4 نظریه لویس در مورد اسیدها و بازها: هیدرولیز یونهای فلزی: اهداف فصل دوم: فصل دوم: تعادلهای آبی 2-1 اثر یون مشترک تمرین 2-1 : تمرین 2-2 : با تفکیک محلول آمونیاک یون آمونیوم تولید می شود0 بررسی تعادلهای مربوط به محلولهای حاوی آمونیاک و آمونیوم (یون مشترک آمونیوم) نیز بهمین ترتیب امکانپذیر است0 ایجاد یون مشترک باافزودن اسید و باز: مثال: تمرین 2-3 : آغازی :0.04 0.02 0 تعادلی :0.04-X 0.02+X X محلولهای بافر: معادله هندرسان-بالش: تمرین 2-4 : تمرین 2-5 : حل:یون آمونیوم تعادل را بسمت چپ جابجا می کند،OH-را کم وبدینوسیله PHرا پایین می آورد0 افزایش اسیدوباز به بافر: تمرین 2-6 : تیتراسیون به نقطه ای که در آن مقادیر هم ارز مواد با هم ترکیب می شوند،نقطه هم ارزی می گویند0 برای تعیین نقطه پایان واکنش از شناساگر استفاده می شود0 تمرین 2-7 : منحنی تیتراسیون تمرین 2-9 : مثال: با استفاده از اعداد بدست آمده نمودار تغییرات PH محلول اسید قوی پس از افزودن باز قوی را رسم کنید0 آیا می توانیدمنحنی تیتراسیون محلول باز قوی توسط اسید قوی را رسم کنید0 تیتراسیونهای مربوط به اسیدوبازضعیف تمرین 2-10 حل: مثال: مثال: نمودار تغییرات PH در تیتراسیون اسید استیک 1/0 مولار با سود 1/0 مولار را رسم كرده و به گستره تغییر PH، PHنقطه هم ارزی و PHدر شروع تیتراسیون توجه کنید. تعادلهای انحلال پذیری یا تعادلهای ناهمگن تمرین2-11 : انحلال پذیری کمیتی از ماده است که در مقدار معینی ازآب حل می شود0 اغلب بصورت گرم ماده حل شده در 100 گرم آب یا بر حسب مولاریته بیان می شود0 تمرین 2-12 : حل: تمرین 2-13 : معیارهایی برای انحلال پذیری یا تشکیل رسوب: Q>Kspرسوب تشکیل می شود0 Q=Kspمحلول اشباع در آستانه تشکیل رسوب Q<kspرسوب تشکیل="" نشده="" نمک="" موجود="" حل="" می="" شود0="" تمرین="" 2-15="" :="" چون="" q="">Ksp،رسوب تشکیل می شود0 انحلال پذیری و PH حل: نمکهایی نظیر و غیره نیز بعلت واکنش آنیون آنها با تحت تاثیر PHمحلول قرار می گیرد0 رسوبگیری سولفیدها نیز تاثیر PHبر انحلال پذیري را نشان می دهد0 غلظت در حالت اشباع 1/0 است0 تغییرPHسبب تغییر می شود که آن هم بر رسبوگیری سولفیدها موثر است 0 Qدر مقایسه با Kspتعیین می کند که رسوب تشکیل شده یا نمک حل شده است0 اثر تشکیل کمپلکس بر انحلال پذیری آمفوتری بسیاری از هیدروکسیدهای فلزی مانند، در محلولهای اسیدی حل می شوند،اما با باز اضافی واکنش نمی دهند0 این هیدروکسیدها آمفوتر نیستند0 تمرین2-16 : اهداف فصل سوم: فصل سوم :الکتروشیمی واکنشهایی در کانون الکتروشیمی واقع می شوند که در آنهاالکترونها از یک ماده به یک ماده دیگر انتقال می‌یابند0 این واکنشها به واکنشهای اکسایش-کاهش معروف اند0 واکنشهای اکسایش -کاهش نیم واکنشها موازنه واکنشها با استفاده از نیم واکنشها در محیط اسیدی موازنه نیم واکنش اکسایش در محیط اسیدی به این ترتیب نیم واکنش اکسایش موازنه شد : موازنه نیم واکنش کاهش تعداد هیدروژن با 8H+در طرف راست موازنه می شود: موازنه بار با افزودن 5eبطرف چپ صورت می گیرد: به این ترتیب نیم واکنش کاهش نیز موازنه شد0 با برابر کردن تعداد الکترونها و جمع دو نیم واکنش وساه کردن ضرایب معادله موازنه شده واکنش بدست می آید0 بدست آوردن معادله موازنه شده اکسایشی-کاهشی تمرین 3-1 : با فرض محلول اسیدی: با افزودن 4OH-به دو طرف معادله و ساده کردن تعداد مولکولهای آب: پس: موازنه نیم واکنش اکسایش 3-2پیلهای ولتایی شکل اجزاء یک پیل ولتایی دو فلز جامدی که بوسیله مدار خارجی به یکدیگر متصل شده اند ،الکترود نامیده می شوند0 الکترودی که در آن اکسایش صورت می گیرد آند و الکترودی که در آن کاهش رخ می دهد کاتد نامیده می شود0 الکترون در آند آزاد می شود ،بدین ترتیب آند منفی و کاتد مثبت است0 پل نمکی حاوی الکترولیتی است که با پیشرفت واکنش بار موجود در محفظه های کاتد و آند را خنثی می کند0 تمرین 3-2 : حل: محفظه آندی حاوی یونهای وبلورهای ویک میله پلاتینی برای انتقال الکترونها ولت سنج و سیمهای اتصال خارجی و پل نمکی جریان الکترونها در مدار خارجی از آند به کاتد علامت الکترونها:آند منفی و کاتد مثبت پیلemf به منظور تکرار پذیری آزمایشها شرایط استاندارد تعریف می شود 0 شرایط استاندارد غلظت یک مولار برای محلولها و فشار یک اتمسفر برای واکنش دهنده های گازی است0 mf e استاندارد را با نماد نشان می دهند0 به عنوان مثال: ولت پتانسیل الکترود استاندارد به عنوان مثال، اندازه گیری مستقیم کاهش یا اکسایش بطور مجزا مقدور نیست ولی اگر برای نیم پیل هیدروژن پتانسیل الکترود استاندارد صفر ولت در نظر بگیریم، تمرین3-3 : با مرتب کردن این پتانسیلهای استاندارد بر حسب نیم واکنشهای کاهش (بنابه قرارداد)می توان جدول پتانسیلهای الکترود استاندارد را بدست آوردودر حل مسائل از آن استفاده کرد0 با نگاهی به جدول پتانسیلها موارد زیر روشن می شود: پتانسیل کاهش منفی نشان می دهد که کاهش گونه مشکلتر از انجام می گیرد0 یون مشکلتر از همه کاهیده می شود در نتیجه ضعيف‌ترين عامل اکسنده (قویترین عامل کاهنده)است0 با استفاده از پتانسیلهای الکترودی استاندارد می توان پیش بینی های لازم در مورد انجام پذیری واکنشهای تجربه نشده را انجام داد و به این هدف دیرینه علم شیمی دست یافت0 تمرین 3-4 : خودبخودی بودن ودامنه واکنشهای اکسایشی-کاهشی و تغییر انرژی آزادemf تمرین3-6 : حل: و ثابت تعادلemf تمرین 3-7 : حل: وغلظتemf تمرین 3-8 : پیلهای ولتایی تجارتی باتری انباره سربی واکنشهای الکترودی در حین تخلیه(واکنش عکس در حین شارژ) پیل خشک در نوع قلیایی به جای از استفاده می شود0 نوع قلیایی عمر طولانی تری دارد0 پیلهای سوختنی :آند :کاتد شکل پیل سوختنی 3-6 الکترولیز پیلهای سوختنی الکترونها از باتری وارد الکترود منفی (کاتد)می شوند که در آنجا کاتیونها بار خود را از دست می دهندو کاهش انجام می گیرد0 در الکترود مثبت (آند)آنیونها الکترون از دست می دهند و اکسید می شوند0 پتانسیل پیل الکترولیتی منفی است که نشانه غیر خودبخودی بودن واکنش است0 این پتانسیل را می توان از مجموع پتانسیلهای دو نیم پیل بدست آورد0 در الکترولیز محلولها علاوه بر گونه های شیمیایی آب نیز در اکسایش –کاهش شرکت می کند: :آند :کاتد تمرین 3-9 : در صورتیکه غلظت یون کلرید کم نباشد،اکسایش کلر راحتتر انجام می شود0 :آند :کاتد تمرین 3-10 : کاهش یون مس آسانتر روی می دهد0 در آند نیز مانندمحلول NaCl بعلت اضافه ولتاژ برای تشکیل اکسیژن ،معمولا کلرید تشکیل می شود0 جنبه های کمی الکترولیز تمرین3-11 : اهداف فصل چهارم: فرمول فلوئوریدها،اکسی فلوئوریدهاواکسیدهای گزنون ساختارهای الکترونی و هندسی ترکیبهای شناخته شده گزنون خواص شیمیایی و فیزیکی هیدروژن پراکسیدوروش تهیه فرمول اکسیدهای متداول گوگرد روش تهیه فسفر عنصری از کانه های آن فرمول و ساختار هالیدها واکسیدهای پایدار فسفر شرح واکنش تراکمی فصل چهارم:شیمی عناصر غیر فلزی  بنابراین،بررسی شیمی توصیفی عناصر غیر فلزی ضروری بنظرمی رسد ودرک شما را از اصولی که یاد گرفته اید عمیق تر می کند0 در اینجا به ذکر مثالهای فصل بسنده می شود0 مقایسه فلزات باغیرفلزات بجز گازهای نجیب در سایر غیر فلزات ،تعداد اتمهایی که پیوند محکمی با یکدیگر دارند عموما 4 یا کمتر است0 اکسیدهای عناصر غیر فلزی عموما ترکیبهای کووالانسی هستند که در اب محلولهای اسیدی تشکیل می دهند0 بسیاری از مطالب در صورتی به آسانی و روشنی بخاطر سپرده می شوند که روند های تناوبی موجود در خواص شیمیایی و فیزیکی را بخاطر بسپارید0 ساختار کلریدهای را رسم کنید0 می دانید ازت قادر به تشکیل نیست چون برای تشکیل پیوند اوربیتالهای d قابل دسترس ندارند0 تشکیل پیوند توسط همپوشانی جانبی اوربیتالهای Pبین دواتم کربن امکانپذیر است ولی باافزایش فاصله بین هسته ها در مورد سیلسیم اوربیتالهای P همپوشانی موثری ندارند0 در نتیجه سیلسیم فقط بشکل بلوری شبه الماس وجود داردو ساختاری شبیه گرافیت ندارد0 در دی اکسید کربن ،کربن بااکسیژن پیوندهای دو گانه تشکیل می دهد0 در مقابل فاقد پیوند دو گانه بوده و چهار اتم اکسیژن به هر اتم سیلسیم پیوند شده اند وساختاری شبیه الماس تشکیل داده اند0 عناصر گازی نجیب تمرین4-1 هالوژنها در عمل مولکول فلوئور از طریق اکسایش الکترولیتی محلولی ازKFدر HFبی آب تهیه می شود0 کلر از الکترولیز سدیم مذاب یا محلول در آب تهیه می شود- روش صنعتی تولید برم ویداکسایش یون برمید یا یدید محلول در آب توسط کلر است0 هالید های هیدروژن تمرین4-2 در اثر هیدرو لیز برخی از هالیدهای فلزی یا غیر فلزی نیز هالید های هیدروژن تشکیل می شوند0 هیدروفلوئوریک اسید به آسانی با که سازنده اصلی شیشه است ترکیب می شود0 ترکیبهای بین هالوژنی اکسی اسیدهاواکسی آنیونها یدیک اسید را می توان پس از اکسید کردن ید با یک عامل اکسنده مثل نیتریک اسید،بصورت بلورهای بیرنگ جداسازی کرد0 پتانسیلهای کاهش استاندارد برای گونه های اکسی کلر در محلول اسید بصورت زیر است: برای موازنه می توانید از استفاده کنیدو نیم واکنشهای کاهش را بنویسید0 عناصر گروه6A اکسیژن اکسیژن فعال است وبا عناصر مختلف ترکیب می شود وبترتیب اکسید،پروکسید و سوپر اکسید تشکیل می دهد0پتاسیم سوپر اکسید بعنوان منبع اکسیژن در ماسکها مصرف دارد0 یک فرایند صنعتی برای تولید آب اکسیژنه الکترولیز محلول ابی 50 درصد سولفوریک اسید است0 :کاتد :آند تقطیر محلول اسیدی یون پر سولفات منجر به تشکیل آب اکسیژنه می شود0 هیدروژن پر اکسید غلیظ ماده ای واکنش پذیر و خطر ناک بوده،چون تجزیه آن به آب و اکسیژن گرمازاست0 هیدروژن پر اکسید می تواند بعنوان عامل اکسنده یا کاهنده عمل کند0 گوگرد،سلنیم و تلور سلنیم ته نشین شده در لجن آندی حاصل از الکترولیز مس در گرما با اسید سولفوریک غلیظ ترکیب می شود و به دیو کسید تبدیل می شود0 آنگاه در یک فرایند اکسایش –کاهش یا گوگرد دیوکسید به Se تبدیل می شود0 اکسیدها وترکیبها در ساخت سولفوریک اسید ابتدا با سوزاندن گوگرد بدست می آید0 سپس با استفاده از کاتالیزور پلاتین یا به اکسید می شود0 تری اکسید گوگرد در اسید سولفوریک حل می شود0 آنگاه پیرو سولفوریک اسید تشکیل شده به آب افزوده می شودو اسید سولفوریک تشکیل می شود0 یون تیو سولفات با یون سولفات ارتباط داردودر اثر جوشاندن محلول قلیایی با گوگرد تشکیل می شود0 سلنیم و تلور در اثر سوختن عنصر مربوط درهوا به دیوکسید تبدیل می شوند0 سلنیم دیو کسید در اب حل می شود ولی تلور دیو کسید در آب حل نمی شود0 منبع آزمایشگاهی متداول تولید سولفید هیدروژن ،واکنش تیو استامید با اب است0 عناصر گروه5A ازت وقتی فلزات فعال در هوا می سوزند،واکنش با نیتروژن صورت می گیرد ونیترید تشکیل می شود0 نیترید که به این ترتیب تشکیل می شود ،باز برونستد قوی است0 درآزمایشگاه آمونیاک رااز اثر سود بریک نمک آمونیوم تهیه می کنند0 هیدرازین جیوه II رابه عنصر آزاد کاهش می دهد0 هیدروکسیل آمین هیبریدی بین هیدرازین و هیدروژن پر اکسید است0 تمرین4-3 ترکیبهای اکسی ازت فسفر فسفر تولید شده شامل چهار وجهی است0 زوایای پیوند 60 درجه در مولکول بطور غیر عادی کوچک است 0 زوج الکترونها نزدیک ودافعه الکترون-الکترون زیاد است0 این واقعیت با واکنش پذیری زیاد فسفر سفید مطابقت دارد0 با گرم کردن فسفر سفید در غیاب هوا تا400 درجه به چند شکلی پایداری تبدیل می شودکه به فسفر قرمز معروف است0 هالیدهای فسفر در حالت بخار به آسانی تفکیک می شود0 فسفر هالیدها با آب هیدرولیز می شوند0 ترکیبهای اکسی فسفر اسید فسفریک اسیدی ضعیف و سه پروتونی و اسید فسفرو دو پروتونی است0 می توانید ساختار این اکسی اسیدهای فسفر را رسم کنید؟ یکی از مشخصات فسفریک اسیدواسید فسفروتمایل آنها به شرکت در واکنشهای تراکمی است که با حذف آب بین دو مولکول و تشکیل مولکول بزرگتر انجام می گیرد0 در اثر تراکم بیشتر ،فسفاتهایی تشکیل می شود که فرمول ساده آنها است: سه اسید همه فسفری دارند که حالت اکسایش فسفر در آنها 5+ است و اورتو،پیرو ومتا فسفریک اسید نامیده می شوند0 مهمترین کاربرد فسفریک اسید ونمکهای آن در شوینده ها و کود های شیمیایی است0 آرسنیک،آنتیموان و بیسموت منطقی تر است بیسموت را یک فلز در نظر بگیریم که معمولا در حالت اکسایش 3+ دیده می شود و اکسید متداول آن است که در اسید حل می شود و آن را در اکسیدهای بازی طبقه بندی می کنند0 کربن،سیلسیم و بور بور تنها عنصر غیر فلزی گروه A3 است0 آرایش الکترونی داشته ودر ترکیب خود باوالانس 3 ظاهر می شود0 در ترکیبات بور تنها 6الکترون در لایه والانس وجود دارد 0 در نتیجه هالیدهای بور از اسیدهای لویس قوی هستند0 نمکهای یون بعنوان عامل کاهنده کاربرد دارند زیرا هیدروژنهای آن هیبریدی اند0 اکسید مهم بور است0 اسید بوریک را می توان بصورت نوشت که اسید ضعیفی است0 در اثر گرم کردن تا 100 درجه سلسیوس به متابوریک اسید تبدیل می شود0 گرم کردن متا بوریک اسید موجب از دست رفتن آب بیشتر می شود0 تترابوریک اسید نامیده می شود0 نمک سدیم آن بوراکس نام دارد0 اهداف فصل پنجم رنگهای مختلف وانادیم وعلت مشاهده این رنگها فرمول شیمیایی کانه های اصلی آهن و روش تولید آهن از این کانه ها معرفی فلزات مسکوک و علت ارزشمندی آنها فصل 5شیمی فلزات 1 خواص فیزیکی وساختار الکترونی فلزات رنگ فلزاتی مثل طلا و مس بعلت جذب نور در ناحیه پرانرژی طیف مرئی است0 بیشتر فلزات چکش خوارو مفتول شدنی هستند0 این خواص نشان می دهد که اتمهای شبکه فلزی نسبت به یکدیگر لیز می خورند0 جامدات یونی وکووالانسی چنین مشخصه ای ندارند وبر عکس شکننده اند0 فلزات ساختارهای جامدی تشکیل می دهند که در آنها اتمها بصورت گویهای انباشته نزدیک آرایش یافته اند0 هیچ کدام از اتمهای فلز الکترونهای والانس کافی ندارند تا با هر کدام از این همسایه ها پیوند زوج الکترونی مستقر تشکیل دهد0 مثلا منیزیم فقط 2 الکترون والانس دارد در حالیکه با 12 اتم منیزیم احاطه شده است0 اشتراک الکترونهای پیوندی با تمام همسایه سبب می شود الکترونها بتوانند از یک ناحیه به ناحیه دیگر حرکت کنندو غیر مستقر باشند0 این امر وقتی روی می دهد که اوربیتالهای اتمی تک اتم بتوانند با اوربیتالهای اتمی چند اتم بر همکنش داشته باشند0 همپوشانی اوربیتالهای اتمی می تواند به تشکیل اوربیتالهای مولکولی منجر شود0 تعداد اوربیتالهای مولکولی تشکیل شده برابر با تعداد اوربیتالهای اتمی است که همپوشانی کرده اند0 بنابراین تعداد اوربیتالهای مولکولی بسیار زیاد اند0 اختلاف انرژی بین این تعداد زیاد این اوربیتالها بقدری کم است که می توان فرض کرد نواری پیوسته از حالات انرژی مجاز را تشکیل داده اند0 الکترونهای موجود این نوار را پر نمی کنند0 پر شدن ناکامل ترازهای انرژی مجاز به خواص مشخصه فلزی یعنی جلای فلزی ،رسانایی الکتریکی و گرمایی منجر می شود0 در فلزات واسطه که اوربیتالهای d,P,Sمی توانند همپوشانی کنند ،ساختار نوار بسیار پیچیده است0 ولی در تمام این عناصر خواص مشخصه فلزی یافت می شود0 خواص فیزیکی فلزات به ساختار شبکه فلزی ،وجود بی نظمیها یا نقص های شبکه و قدرت پیوند بین اتمهای فلز بستگی دارد0 وقتی شش الکترون به ازا ی هر اتم موجود باشد ،نصف اوربیتالهای مولکولی پر می شود و بر همکنش پیوندی بین اتمها ماکسیمم است0 شکل5-2 فلزات قلیایی لیتیم علی رغم داشتن انرژی یونش کمتر نسبت به سزیم ،آسانتر از منیزیم الکترون از دست می دهد0 علت اندازه کوچک آن است كه نزدیک شدن مولکولهای آب را امکان پذیر می سازد0 واکنش آب با فلزات قلیایی شدید وگرمازاست وهیدروژن حاصل در هوا می سوزد0 چون قویترین عوامل کاهنده اند،فلزات آزاد را نمی توان از طریق کاهش تهیه کردومعمولا با الکترولیز نمکهای مذاب تهیه می شوند0 چون تنها یک الکترون متحرک به ازای هر اتم دارند،پیوندهای فلزی در این عناصر ضعیف اندوبا افزایش عدد اتمی پیوند ضعیفتر می شود0 از خواص جالب فلزات قلیایی انحلال پذیری آنها در آمونیاک مایع و تشکیل محلولهای بشدت آبی است که در اثر تشکیل یونهای مثبت و پیوستن الکترونهای تفکیک شده به مولکولهای حلال آمونیاک حاصل می شود0 تمرین5-1 فلزات قلیایی خاکی(عناصرگروه ) ترکیبات این عناصر بجز بریلیم یونی هستند0 علت کاهش خاصیت فلزی بریلیم این است که الکترونهای خارجی به هسته نزدیکتر اند ومحکمتر نگه داشته شده اند،این رفتار در الکترونگاتیوی و انرژی یونش بیشتر بریلیم منعکس است0 هر گونه محلولی از یونهای خودبخود به یونهای وفلز کلسیم تسهیم نامناسب می شود0 شیمی محلولی فلزات قلیایی شیمی حالت اکسایش 2+ است0 آبپوشی کاتیون دو بارمثبت پایداری اضافی به آن می دهدتا بر انرژی یونش دوم فائق آید0 فلزات قلیایی خاکی از الکترولیز ترکیبهای مذاب آنها تهیه می شوند0 این فلزات بعنوان فلزات ساختاری مصرف می شوند0 هیدریدهای یونی هستندو در اثر واکنش با آب هیدروژن آزاد می کنند0 اکسیدها ی این عناصر سخت ودر آب نامحلول وبه استثنای BeOبازی هستند0 اکسیدهای بازی در آب تشکیل هیدروکسید می دهند که آنها نیز انحلال پذیری کمی دارند0 BeO اکسید آمفوتری است وهردو خاصیت اسیدی وبازی را نشان می دهد0 در اسید: در باز: رفتا آمفوتری BeO بعلت کوچکی والکترونگاتیوی زیاد آن است0 Beعلاوه برخاصیت آمفوتری از خود رفتار غیر فلزی نیز نشان می دهد0 نقاط ذوب و جوش وگرمای تبخیر بالا دربریلیم حاکی از این است که پیوند کووالانسی در حالت مایع نیز حفظ می شود0 کلرید بریلیم جامدمتشکل از پیوندهای کووالانسی است و نقطه ذوب پایینی دارد 0 کلرید بریلیم مایع رسانای الکتریسته نیست0 تمرین 5-2 ج)تعداد الکترونهای لایه خارجی0 تعداد این الکترونها برای هر دوعنصر برابر دو است0 چون هردو به یک گروه تعلق دارند0 د)انرژی اولین یونش0 انرژی یونش بریلیم بیشتر از منیزیم است چون بریلیم کوچکتر است0 فلزات واسطه علت این است که فلزات واسطه داخلی بعد از Laداخل می شوند0 کاهش اندازه پیوسته ای از Laتا Luوجود دارد که علت آن افزایش بار هسته است که“انقباض لانتانیدی“را تولید می کند0 ساختار یونهای فلزات واسطه وقتی فلزات واسطه 3d باعناصر الکترونگاتیو ترکیب می شود ،پایینترین حالت اکسایش در انها به استثنای مس و چند ترکیب نادر، 2+ است که با از دست دادن 2 الکترون s همراه است0 حالات اکسایش بالاتر باازدست دادن الکترونهای بیشتری ازd صورت می گیردوبه ماکسیممی برابر الکترونهای زوج نشده موجود در اوربیتالهای d می رسد0 پتانسیلهای اکسایش عناصر اصلی که بدنبال سریهای واسطه می آیند با از دست دادن تمام الکترونهای خارج از لایه های پر ،عدد اکسایش ماکسیمم خود را بدست می آورند0 خواص شیمیایی گروهای Ti,Sc گروه سه تایی Tiکه دارای آرایش است حالت اکسایش 2+،3+،4+دارند0 در Hf تنها حالت اکسایش 4+ است زیرا الکترونها از هسته دورترند و حالت اکسایش پایینتر اهمیت کمتری دارد0 گروه وانادیم گروه کروم ویون کرومات مولیبدن به فولاد چقر مگی می بخشد0تنگستن در وسایل برش فولادی مورد استفاده قرار می گیرد چون در دمای بالا سختی خود را حفظ می کند 0 مصرف عمده منگنز در ساختن فولاد های چقرمه و سخت است0 کروم (3) متداولترین حالت اکسایش کروم است0 کروم ( )عامل اکسنده خوبی است0 بترتيب اسیدی ،آمفوتر و بازی است0 یک آنیون متداول یون کرومات زرد است که در اسید یون دی کرومات تشکیل می دهد که عامل اکسنده قوی است0 گروه منگنز ویون پر منگنات دسته سه تایی آهن وفلزات پلاتینی کبالت در محلول بصورت کاتیون 2+ وجود دارد زیرا اکسنده قوی است0 فلزات پلاتینی سبک و سنگین نسبتا کمیاب و واکنش ناپذیراند0 حالت اکسایش 2+ ،3+ و4+ دارند0 در محلول یونهای کمپلکس هشت وجهی و مسطح مربعی تشکیل می دهند0 فلزات مسکوک رسانای خوب الکتریسته وگرما هستند زیرا آرایش الکترونی آنها الکترون sرا متحرک می سازد0 حالت اکسایش متداول مس،2+ ،1+ ،نقره1+ و طلا 3+ و1+ است0 تمرین 5-3 ج)اسکاندیم هیدروکسید0 اسکاندیم یون تشکیل می دهد ودر اثر ترکیب با یون هیدرو کسید بصورت فرمول بندی می شود0 اهداف فصل ششم: تشخیص کمپلکسهای بی اثر از تغییر پذیر توصیف اهمیت سری طیف شیمیایی مفهوم عبارت انرژی پایداری میدان بلور طرحی برای نمایش ترازهای انرژی اوربیتال dدر یک کمپلکس چهار وجهی و مسطح مربعی اندازه گیری خواص مغناطیسی یک کمپلکس فصل ششم:شیمی فلزات (2):ترکیبهای کوئوردیناسیون ساختار کمپلکسها می توان پیوند بین فلز و لیگاند را نتیجه جاذبه الکتروستاتیک بین یونهای مثبت یا انتهای منفی دو قطبی دانست0 بنابراین،توانایی فلزات در تشکیل کمپلکسها با افزایش بار فلز و کاهش اندازه آن افزایش می یابد0 یونهای Na+ به آسانی کمپلکس تشکیل نمی دهند ولی یونهای فلزات واسطه به آسانی در تشکیل کمپلکسها شرکت می کنند0 انتظار داریم که (به شعاع 45/0 آنگستروم) آسانتراز (بشعاع 62/0آنگستروم)کمپلکس تشکیل دهد0 در حالیکه در مقایسه با کمپلکسهای پایدارتری تشکیل می دهد0 پس تشکیل پیوند را نمی توان تنها یونی دانست و آسانتر است پیوند کووالانسی در نظر بگیریم0 یونهای فلز که اوربیتالهای ظرفیتی خالی دارند می توانند مانند اسید لویس عمل کنند و لیگاندها که زوج الکترونهای آزاد دارند می توانند مانند بازهای لویس عمل نمایند0 یون فلز مرکزی و لیگاندهای متصل به آن ”فضای کوئوردیناسیون“ را می سازد که در نوشتن فرمول آن را بوسیله دو کروشه از گروهای موجود جدا می کنیم0 بار یک کمپلکس مجموع بارهای روی فلز مرکزی و لیگاندهای محیط برآن است0 در فرمول بار روی کمپلکس با تشخیص بار 2- برای سولفات امکانپذیر است و عدد اکسایش مس با توجه به بار یون کمپلکس تعیین می شود0 X+4(0)=+2 X=+2 تمرین 6-1 تمرین 6-2 لیگاندهای متداول لیگاندهای متداول اعداد کوئوردیناسیون وشکل هندسی عدد کوئوردیناسیون یک یون فلزی تحت تاثیر اندازه های نسبی یون فلز ولیگاندهای اطراف ان قرار می گیرد. هر چه لیگاندها بزرگتر باشند ،تعداد کمتری از آنها می توانند به فلز کوئوردیناسیون دهند0 مثلا تنها با چهار کلرید و باشش فلوئورید پیوند برقرار می کند0 کمپلکسهای شش کوئوردینانسی هشت وجهی ، کمپلکسهای چهار کوئوردینانسی چهار وجهی و مسطح مربعی وکمپلکسهای دو کوئوردینانسی خطی اند0 با نام ”لیگاندهای یک دندانه ای“معروف اند0 این لیگاندها یک اتم دهنده منفرد دارند0 برخی لیگاندها دو یا چند اتم دهنده دارند که می توانند بطور همزمان به یون فلزی کوئوردیناسیون دهند0 آنها را ”لیگاندهای چند دندانه ای“یا“عوامل کی لیت ساز“می نامند0 مثل اتیلن دی آمین لیگاندهای کربناتو واکسالاتو دو دندانه ای و شش دندانه ای اند0این یون می تواند دور یونهای فلزی بپیچد و کمپلکسهای پایداری تشکیل دهد0 شکل تمرین 6-3 حل: تمرین 6-4 ایزومری ایزومری فضای کوئوردیناسیون ایزومری اتصال ایزومرهای هندسی تمرین 6-5 شکل تمرین 6-8 ایزومر های نوری تمرین 6-6 ولی تصویر آینه ای ایزومر سیس بر ایزومر اصلی منطبق نمی شود، در نتیجه برای این کمپلکس ایزومر های نوری وجود دارد ،یکی صفحه نور قطبیده را به راست(راست بر) و دیگری صفحه نور قطبیده را به چپ می چرخاند(چپ بر)0 سرعت تبادل لیگاند در مقابل تبادل لیگاند در کمپلکس کند است 0 گرچه ثابت تعادل بزرگی دارد 0 این نوع کمپلکسها که سرعت تبادل آهسته ای دارندبه ”بی اثر ” معروف اند0 ساختار وایزومری:نگرش تاریخی در بین مشاهداتی که هر نظریه موفقی در این زمینه باید بتواند آن را توجیه کند ،رسانایی الکتریکی و رفتار در برابر نیترات نقره بود 0 برای مثال،رسانایی مولی یک محلول مثل رسانایی مولی محلولی از است یعنی سه یون تولید می کند 0 تعداد یونهای کلرید آزاد توسط واکنش محلول با نیترات نقره تعیین شد و مشاهده گردید دو مول AgClبه ازای هر مول کمپلکس رسوب کرد0 اولین فرضیه اساسی ورنر درسال 1893 این بود که فلزات دو والانس اولیه و ثانویه دارند ،ما از آنها بعنوان عدد اکسایش وعدد کئوردیناسیون یاد می کنیم 0 ورمز والانس اولیه را سه و والانس ثانویه شش را برای کبالت (3) در نظر گرفت و فرمولبندی جدید را ارائه نمود و از روی تعداد ایزومرها شکل هندسی هشت وجهی را برای و بقیه در نظر گرفت0 تمرین 6-6 رفتار مغناطیسی ورنگ رفتار مغناطیسی در نتیجه یکی از راههای تعیین تعداد الکترونهای زوج نشده ،اندازه گیری اثر یک میدان مغناطیسی بر نمونه است0 مثلا در هیچ الکترون زوج نشده وجود ندارد ،اما در چهار الکترون زوج نشده موجود است0 =ممان مغناطیسی =تعداد الکترونهای زوج نشده شکل رنگ شکل جذب ماکسیمم در 510 نانومتر است 0 چون قویترین جذب نمونه در نواحی سبز وزرد طیف مرئی است0 این نمونه به رنگ مکمل یعنی ارغوانی دیده می شود0 شکل نظریه میدان بلور در یون فلز مجزا پنج اوربیتال d از لحاظ انرژی معادل اند0 با نزدیک شدن لیگاندها به یون فلز ،اوربیتالهای که در امتداد x,y,z جهت یافته اند ،بیشتر توسط لیگاندها دفع می شوند،تا اوربیتالهای بین محوری xz,yz,xy. به این ترتیب یک شکافتگی بین اوربیتالهای dروی دهد0 شکل شکل شکافتگی اوربیتالهای dدر میدان بلور هشت وجهی با همان مرتبه بزرگی انرژی یک فوتون نور مرئی را دارد0 یون تنها یک الکترون 3dدارد 0 نور با طول موج 510 نانومتر موجب می شود الکترون d از مجموعه اوربیتالهای کم انرژی تر به مجموعه پر انرژی تر منتقل شود0 در نتیجه نظریه میدان بلور می تواند رنگ ارغوانی را توضیح دهد0 تمرین 6-9 آرایش دارد0 در این مورد همه اوربیتالهای dپراند و محلی برای انتقال الکترون از اوربیتالهای کم انرژی به پرانرژی وجود ندارد0 بی رنگ است0 آرایش دارد0 در این مورد جایی برای انتقال الکترون وجود ندارد ،از اینرو کمپلکس رنکی است0 یک فهرست اختصاری از لیگاندهای متداول که بترتیب افزایش مرتب شده اند و به ”سری طیف شیمیایی ” معروف است در زیر آمده است: لیگاندهایی که در انتهای پایین واقع اند لیگاندهای میدان ضعیف و آن دسته که در انتهای بالایی واقع اند لیگاندهای میدان قوی می گویند0 شکل انرژی شکافتگی میدان بلور بین اوربیتالهای کم انرژی تر وپرانرژی تر تقسیم می شود0 الکترونی که در یک اوربیتال کم انرژی تر مستقر می شود نسبت به انرژی متوسط بمقدار پایدار می گردد که به آن انرژی پایداری میدان بلور CFSEمی گویند0 شکل بر اساس سری طیف شیمیایی یک لیگاند میدان قوی و یک لیگاند میدان ضعیف است 0 طبق نظریه میدان بلور دو کمپلکس آرایشهای الکترونی زیر را خواهند داشت: در کمپلکس شکافتگی کوچک و الکترونها طبق قاعده هوند پر می شوند0 تعداد الکترونهای زوج نشده زیاد است وکمپلکس اسپین بالا نامیده می شود0 در کمپلکس شکافتگی بزرگ والکترونها در اوربیتال پایینتر زوج می شوند 0 انرژی پایداری میدان بلور بیش از مقداری است که برای جبران انرژی زوج شدن اسپین نامساعد لازم است0 در این کمپلکس تعداد الکترونهای زوج نشده کم است و کمپلکس اسپین پایین پايين نامیده می شود0 تمرین 6-10 با فرض اینکه نمودار شکافتگی اوربیتالهای d در میدان بلور هشت وجهی کاربرد داشته باشد ،رابطه بین رنگ وخواص مغناطیسی این کمپلکسها را توجیه کنید0 حل: آرایش الکترونی آهن است0 نحوه پر شدن اوربیتالها در شکل نشان داده شده است 0 دزوکسی هموگلبین یک کمپلکس اسپین بالا واکسی هموگلوبین یک کمپلکس اسپین پایین است0 شکل انرژی پایداری میدان بلور را می توان با بررسی آنتالپیهای آبپوشی یونهای فلزی دو والانسي عناصر واسطه مورد آزمایش قرار داد0 کمپلکسهای هگزا آکوای این یونها اسپین بالا بصورت هستند0 اگر اثرCFSEوجود نداشت، انتظار می رفت آبپوشی با شعاع یون بطور یکنواخت تغییر کند(نمودار خط در شکل) چون شعاع یونی از چپ به راست بتدریج کاهش می یابد ،بر همکنش بین لیگاند و فلز باید بتدریج افزایش یابد که در مورد که CFSEندارند،مقادیر منطبق بر مقادیر پیش بینی شده اند0 برای سایر یونهای فلزات واسطه ،آنتالپیها بزرگتر از آن هستند که از ملاحظات شعاعی تنها پیش بینی می شود و با پایداری بیشتر ناشی از میدان بلور ارتباط دارند0 شکل شکافتگی اوربیتالهای dدر یک میدان بلور چهار وجهی کوچک وبرعکس میدان بلور هشت وجهی است 0 مجموعه پایدارتر xz,yz,xy ناپایدارتر از یون مجزاست0 این کمپلکسها اسپین بالا هستند 0 کمپلکسهای مسطح مربعی ویژه یونها ی فلزی با آرایش بوده وتقریبا همیشه اسپین پایین هستند0 تمرین 6-11 حل:

قسمتی از متن بالا پروژه میباشد که به صورت نمونه ، بعد از پرداخت آنلاین در جزوه باز آنی فایل را دانلود نمایید .

  

 « پرداخت آنلاین و دانلود در قسمت پایین »