پاسخنامه و نمرات آزمون شیمی 1و2 دبیرستان علامه طباطبایی

بسمه تعالی

دوستان با عرض معذرت از وقفه پیش آمده سعی می کنم هرچه سریعتر پاسخنامه و نمرات بقیه کلاس ها را نیز اعلام کنم:  

نمرات کلاس 1/1

پاسخنامه سئوالات کلاس 1/1

لینک های آموزشی شیمی

بسمه تعالی

دوستان سلام:

 بعد از يک غيبت نسبتاْ طولانی دوباره در خدمت شما هستم. چند لينک آموزشی شيمی در زير خدمتتان معرفی می کنم اميدوارم که مورد استفاده قرار بگيرد.

۱- مفهوم لایه های مختلف جو (بازی) (شیمی1 )

۲- انحلال نمکها و آبپوشی (شیمی 1و3)

۳- انحلال نمکها و آبپوشی

۴- مفهوم الکترولیز

۵- نمودار زنده انحلال پذیری نمکها

۶- اسیدها و بازها (بازی)

۷- انیمیشن چرخه آب

۸- مجموعه انیمیشن های آموزشی شیمی

۹- نانو تکنولوژی

۱۰-آزمایش رادرفورد

۱۱- واکنش گازها در شرایط محدود

۱۲- آزمایش گازها

۱۳- طیف نشر خطی

از دوستان عزیز خواهشمندم اگر مطلب جدیدی در این زمینه دارند در قسمت نظرات آدرس لینک را وارد نمایند.

با تشکر

 

شیمی اکسیژن

بسمه تعالی

- شیمی اکسیژن:

تقريباْ ۵۰ درصد وزن پوسته زمين و در حدود ۲۱٪ حجم هواکره از اکسيژن تشکيل شده است. زندگی تمام موجودات زنده به وجود اين عنصر گازی شکل وابسته است و بدون اکسيژن حيات معنی نخواهد داشت. شيمی معدنی عمدتاْ به ترکيبات اکسيژن و مهمترين ترکيب آن يعنی آب مربوط می شود. اين گاز بسيار فعال با تمام عناصر به جز Ne, He و احتمالاً Arتركيب مي شود. و به طور مستقيم حتي در دماهاي معمولي نيز با اغلب عناصر به جز گازها و فلزات بسيار نجيب و هالوژنها وارد واكنش مي شود.

اكسيژن به عنوان اولين عنصر گروه ششم از قاعده هشت تايي پيروي مي كند و مانند نيترو‍ژن مي تواند به آرايش گاز نجيب برسد. با توجه به آرايش الكتروني 1s2,2s2 2p4 آن اين اتفاق در پنج حالت زير رخ مي دهد:

1- دريافت دو الكترون و تشكيل ^2-O

2- تشكيل دو پيوند ساده R-O-R

3- تشكيل يك پيوند دوگانه R=O=R

4- تشكيل يك پيوند ساده به همرام دريافت يك الكترون ^-OH

5- تشكيل سه يا چهار پيوند كووالانسي ( ^+R2OH )

 

تركيبات دوتايي زيادي از اكسيژن وجود دارد كه خواص آنها بسيار متفاوت است. دامنه خواص فيزيكي تركيبات دوتايي اكسيژن يا همان اكسيدها به انواع پيوند آنها بستگي دارد. پيوند اين گونه تركيبات از حالت اساساً يوني تا حالت اساساً كووالانسي تغيير مي كند.

تشكيل يون اكسيد O-2 از اكسيژن مولكولي O2 همراه با جذب تقريباً 1000kj/mol ممكن است. و با اينكه در تشكيل يك اكسيد يوني مقداري انرژي براي تبخير و يونش اتمهاي فلز بايد مصرف شود، اما تعداد زيادي اكسيد يوني با پايداري زياد وجود دارند. زيرا در اين تركيبات انرژي شبكه به واسطه كوچك بودن شعاع يوني يون اكسيد بسيار زياد است. و گاهي اين انرژي شبكه انقدر زياد مي شود كه قادر است اتمهاي فلز را به حالتهاي اكسايش غير عادي برساند. بسياري از فلزات اكسيدهايي را تشكيل مي دهند كه حالت اكسايش اين تركيبات فقط در فلوئوريدها يا بعضي تركيبات پيچيده مشاهده مي شود. MnO2, AgO و PrO2 مثالهايي از اكسيدهاي نا استوكيومتري اكسيژن هستند. در مواقعي كه انرژي شبكه براي يونش كامل كافي نباشد، تركيباتي با خصلت كووالانسي قابل ملاحظه مانند BaO يا B2O3 تشكيل مي شود.

هم چنين اكسيدهاي زيادي وجود دارند كه اصولاً به صورت تركيبات مولكولي كووالانسي هستند. مانند CO2, SO2, SO3 و اكسيدهاي نيتروژن و فسفر چنين تركيباتي به صورت گاز، مايع يا جامد فرار وجود دارند.

در محلول هاي آبي اكسيدها را طبق خصلت بازي يا اسيدي آنها طبقه بندي مي كنند:

اكسيدهاي بازي: مطالعات اشعه x نشان مي دهند كه يونهاي مجزاي اكسيد و همچنين يونهاي پراكسيدو سوژر اكسيد وجود دارند، ولي اين يونها به دليل واكنشهاي هيدروليزي در هر غلظتي نمي توانند در محلول آبي وجود داشته باشند. بنابراين فقط آن دسته از اكسيدهاي يوني كه در آب نامحلول هستند بر آب بي اثرند. و بقيه اكسيدهاي يوني كه در آب نامحلول هستند بر آب بي اثرند. و بقيه اكسيدهاي يوني به صورت انيدريد بازي عمل مي كنند. اكسيدهاي يوني نامحلول در آب معمولاً در اسيدهاي رقيق حل مي شوند. هرچند در بعضي موارد كه اكسيدها از اشتعال فلز به دست مي آيند، بسيار بي اثر بوده و در مقابل حمله اسيدها نيز مقاومت مي كنند. مانند منيزيم اكسيد.

 اكسيدهاي اسيدي: اکسیدهای کووالانسی غیرفلزات معمولاْ اسیدی هستند و بعد از انحلال در آب محلول اسیدی تولید می کنند. این اکسیدها را انیدرید می نامند. اکسیدهای اسیدی و بازی در صورت واکنش مستقیم با هم خنثی شده و نمک و آب تولید می کنند.

اکسيدهای آمفوتر: این اکسیدها در برابر بازهای قوی رفتار اسیدی دارند و در برابر اسیدهای قوی مانند یک باز عمل می کنند.

 ساير اکسيدها: اکسيدهايی وجود دارند که بعضی از آنها نسبتاْ بی اثر هستند و در اسيدها و بازها حل نمی شوند. به عنوان مثال N2O, CO و MnO2 را مي توان ذكر كرد.هنگامي كه MnO2 يا PbO2 با اسيد، براي مثال HCl غليظ تركيب شود واكنش از نوع اكسايش- كاهش است نه اسيدي و بازي.

دقت شود كه اگر يك عنصر معين چندين اكسيد تشكيل دهد، اكسيدي كه در آن عنصر بالاترين حالت اكسايش قراردادي را دارد، قدرت اسيدي ببيشتري دارد. بنابراين، در مورد كروم CrO اكسيد بازي، Cr2O3 آمفوتر و CrO3 اكسيد كاملاً اسيدي است.

يون هيدروكسيد: يون هيدروكسيد فقط در محلول آبي هيدروكسيدهاي فلزات الكتروپوزيتيو مانند فلزات قليايي و قليايي خاكي مشاهده مي شود. محلول مورد نظر يك محلول بازي شديد است.

- شيمي فضايي اكسيژن:

           در اغلب ترکیبات اکسیژن مانند آب، الكلها، اترها و انواع ديگر اكسيدهاي كووالانسي، اكسيژن داراي عدد كوئوردينانس ۲ است. در اين تركيبات اتم اكسيژن دو پيوند ساده با ساير اتمها تشكيل مي دهد و دو زوج الكترون آزاد در لايه والانس دارد. در موقعیتهای ساده با عدد کوئوردینانس ۲، كه ما داراي دو پيوند سيگما هستيم و پيوند پاي تأثير زيادي در ساختار مولكول ندارد، گروه X-O-X هميشه خميده است و دامنه زاويه از 104.5 درجه در H2O تا 111 درجه در CH3-O-CH3 تغيير مي كند.

كوئوردينانسيون 3 براي اكسيژن در وضعيت هندسي هرمي و مسطح وجود دارد. و عدد كوئوردينانسيون 4 چندان متداول نيست ولي مثالهايي وجود دارد كه چنين عدد كوئوردينانسي را كاملاً تأييد مي كنند. به عنوان مثال ما در اكسيد يوني مانند PbO به طور جزئي شاهد چنين عدد كوئوردينانسي هستيم.

- ايزوتوپ هاي اكسيژن:

             اكسيژن داراي سه ايزوتوپ طبيعي 16، 17 و 18 مي باشد، كه به ترتيب فراواني آنها 759/99% ، 0.0374% و 0.2039% است. ايزوتوپهاي كمياب به خصوص ايزوتوپ 18 را مي توان از تقطير جزء به جزء آب به دست آورد، مخلوط حاصل شامل حداكثر 97 درصد اتم اكسيژن 18 و تا حدود 4 درصد اتم اكسيژن 17 و ساير تركيبات نشان دار كه به طور تجارتي در دسترس هستند، مي باشد.

از اكسيژن 18 به عنوان ردياب براي مطالعه مكانيسم واكنشهاي مربوط به اكسيژن استفاده مي شود. هرچند كه اكسيژن 17 داراي اسپين هسته اي 2/5 است ولي كم بودن فراواني آن باعث محدوديت در فعاليت هاي تحقيقاتي بر روي اين ايزوتوپ است، اما مطالعات سودمندي در اين زمينه انجام شده است.

- آلوتروپ هاي اكسيژن:

عنصر اكسيژن داراي دو آلوتروپ است، O2 و O3 كه به ترتيب اكسيژن و اوزون ناميده مي شوند.  

O₂ در حالتهاي گاز، مايع و جامد پارامغناطيس بوده وانرژي تفكيك آن نسبتاً بالا وبرابر 496kg/mol مي باشد. طبق نظريه پيوند والانس ساختمان الكتروني اكسيژن در حالت عادي به صورت زير است، كه مبين وجود پيوند قوي در اين مولكول است درحالي كه خاصيت پارامغناطيس اكسيژن براساس آن غير قابل توجيه است. 

در بررسي هاي اربيتالهاي مولكولي مي توان توضيح داد كه يك الكترون از هر اكسيژن وارد اربيتالهاي ضد مولكولي مي شوند .

 

O₂ در حالت جامد ومايع آبي كم رنگ است.

 

اوزن را معمولاً دراثر تخليه الكتريكي آرام در‌O₂ تهيه مي كنند ، با اين روش مي توان O₃ رابا غلظت %10  به دست آورد. گاز اوزن بوي بسيار تندي داشته وبه رنگ آبي تند بوده وديامغناطيس است. اوزن خالص را مي توان به روش ميعان جزبه جزء مخلوطهاي O₃-O₂ تهيه كرد. دراين روش ما با دو فاز سرو كار داريم يك فاز با %25 اوزن كه پايدار است و فاز ارغواني تيره با 70%  اوزن، مانند مايع خالص آبي تيره بانقطه جوش 112  كه قابل انفجار است. اوزن در دماي 193 – منجمد مي شود كه حاصل انجماد، جامدي بنفش متمايل به سياه است.

 

اوزن درارتفاع حدود 25 كيلومتري اتمسفر داراي بيشترين غلظت است وبه عنوان يك لايه محافظ زمين در مقابل اشعه هاي ماوراء بنفش تابيده از فضا عمل مي كند. در اتمسفر اوزن از تابش اشعه هاي ماوراء بنفش يا تخليه الكتريكي رعد وبرق درهوا توليد مي شود. توليد اوزن بسيار گرماگير است.

 

زاويه پيوند بين اتمهاي اكسيژن بسيار شديدتر است. هر چند كه O₂ عملاً با كليه عناصر به طور مستقيم تركيب مي شود ولي در اكثر موارد اين اتفاق فقط در دماهاي بالا اتفاق مي افتد. اما اوزن يك اكسيد كننده قوي است وبا بسياري از اجسام تحت شرايط عادي وارد واكنش مي شود. براي اندازه گيري كمي اوزن يك نمونه از واكنش زير استفاده مي شود:

 

 O₃+2KI+H₂O----> I2+2KOH+O₂ 

 

از اوزن در اكسايش تركيبات آلي نيز استفاده مي شود.

 

در محلول هاي اسيدي قدرت اكسيد كنندگي O₃ از فلوئور، يون پرگزنات ، اكسيژن اتمي ، راديكال OH وچند نمونه از اين قبيل ، بيشتر است .

سرعت تجزيه اوزن سريعاً در محلولهاي قلياني كم مي شود، بطويكه نيمه عمر در محلول NaOH، 1 نرمال در 25 حدود 2 دقيقه ، در 5 نرمال حدود 40 دقيقه ودر 20 نرمال 83 ساعت است.

 

اكسيژن به آساني در حلالهاي آلي حال مي شود وتنها ظرف به ظرف كردن اين حلالها در مجاورت هوا باعث اشباع شدن آنها از اكسيژن مي شود. اين موضوع را بايد به هنگام تعيين واكنش پذيري مواد حساس نسبت به هوا كه به صورت محلول در حلالهاي آلي هستند در نظر گرفت .

 

تركيبات اكسيژن :

 

فلوئور از اكسيژن الكترونگاتيوتر است، بنابراين تركيبات دوتايي اكسيژن با فلوئور را فلوئوريدهاي اكسيژن مي نامند. فلوئوريدهاي اكسيژن به طور وسيعي به عنوان اكسيد كننده‌هاي سوخت موشك مورد استفاده ومطالعه قرار گرفته اند.

 

- اكسيژن دي فلوئورايد (OF₂ ):

 

 گازي است سمي، زرد رنگ، با نقطه جوش 145 –  سانتيگراد، اين جسم از عبور سريع فلوئور از محلول سديم هيدروكسيد 2% ، از الكتروليز محلول آبي HF-KF يا از اثر F₂ برKF  مرطوب تهيه مي شود .اكسيژن دي فلوئوريد جسمي نسبتاً غير فعال است ومي تواند بدون انجام واكنش با H₂ ,CH₄ يا CO مخلوط شود، اگر چه يك جرقه كوچك مي تواند باعث انفجار شديد شود.

مخلوط OF₂  باCl₂،Br₂  يا I₂ در دماي معمولي منفجر مي شود. اكسيژن دي فلوئوريد با آب به كندي تركيب مي شود در حاليه با بخار آب منفجر مي شود.

 

- دي اكسيژن دي فلو يوريد(O₂F₂  ): 

 

جسم جامد ي به رنگ پرتقال مايل به زرد است كه در دماي 109/7 kذوب مي شود .اين جسم هنگام تخليه الكتريكي با ولتاژ زياد در مخلوطي از O₂وF₂ در فشار 20-10 ميليمتر ودماي 77-90k به دست مي آيد. اين جسم به O₂ وF₂ تجزيه مي شود. بسياري از اجسام در معرض اكسيژن دي ًفلوئوريد در دماي پايين منفجر مي شوند .

 

- كاتيون دي اكسيرنيل :

تركيباتي با يونهاي مجزاي O₂ شناخته شدهاند .از اين رو PtF₄ با O3 تركيب شده وجسم جامد پرتقالي رنگ O₂PtF₆ را مي دهد. يون O₂+ همانطور كه انتظار مي شود پارامغناطيس مي باشد.

 

هيدروژن پراكسيد را مي توان به روش الكتروليز كه همراه با تشكيل يون پروكسودي سولفات هيدروليز بعدي آن به دست آورد. سو لفوريك اسيد يا محلولهاي سولفوريك اسيد-آمونيم سولفات را با شدت جريان زياد (1atm/dm^2) در الكترودها كه معمولاً از جنس Pt مي‌باشد الكتروليز مي كنند. مكانيزم اين واكنشها معلوم نيست ولي از نظر استوكيومتري مي‌توان نوشت:

S₂O^2-₈ + 2H^++ 2e^- ----> 2HSO₄

 

S₂O^2-₈ + 2e^- ----> 2SO₄^2-

براي به حداقل رساندن واكنش هيدروليز:

 

                                H₂S₂O₈ + H₂O ----> H₂SO₅ + H₂SO₄   

_{پروكسو مونو سولفوريك اسيد       پروكسودي سولفوريك اسيد}

_{(كارواسيد )}                                                        

 

در سلول از واكنشهاي تجزيه:

                                             2H₂O₂----> 2H₂O + O₂

 

H₂SO₅ + H₂O₂ ----> H₂SO₄ + H₂O + O₂

 

كه موجب از بين رفتن محصول مي شوند بايد جلوگيري نمود. دماي مورد نظر براي اين واكنشها 20 درجه سانتيگراد مي باشد. محلول پروكسودي سولفوريك اسيد به نوبه خود هيدروليز شده وH₂O₂ توليد مي كند.

 

(سريع ) H₂S₂O₈ + H₂O ---->  H₂SO₅ + H₂SO₄

 

(آهسته ) H₂SO₅ + H₂O ---->H₂O₂ + H₂SO₄ 

 

H₂O₂ را به وسيله تقطير در دماي بالا وفشار پايين به سرعت جدا مي كنند. سپس محلول هاي دقيق H₂O₂ را كه از اين روش به دست آمده اند در خلا تقطير نموده وتا 35-28  تغليظ مي‌كنند. در تجارت براي به دست آوردن H₂O₂ با غلظت بيشتر 99 -90 % تقطير جزء به جزء چند مرحله اي به كار برده مي شود. براي جلوگيري از تجزيه سريع آب اكسيژنه به آن بازدارنده‌اي مانند سديم پيروفسفات يا استانات افزوده و آن را در ظروف آلوميينمي خالص 6/99%  نگهداري مي كنند.

 

هم چنين H₂O₂ را مي‌توان از محلول آلي اكسيژندار شده به وسيله ستونهاي با جريان معكوس استخراج نمود‌. محصول آلي به دست آمده حدود %20 ، H₂O₂ دارد.

دراين روش فقط H₂،اكسيژن اتمسفر و آب به عنوان مواد خام لازم بوده و اين روش از الكتروليز ارزانتراست.

 

 H₂O₂ خالص آبي كم رنگ ومايعي شربتي شكل است. در 1/152 درجه سانتيگراد مي جوشد و در89- درجه منجمد مي شود. بسياري از خواص فيزيكي آن شبيه آب است .

در 25 درجه ثابت دي الكتريك مايع خالص 93 و ثابت دي الكتريك محلول 65% آن در آب 120 است .

                                                                                                                                               ادامه دارد....