فصل اول


اهداف ارائه فصل

هدف كلي اين فصل، آشنايي با ساختار اتمها، جدول دوره اي و سير تكوين آن و عناصر است.


اجزاي سازنده اتم
دموكريتوس و دالتون اتم را غير قابل تجزيه مي پنداشتند.

آزمايشات انجام شده توط جي.جي. تامسون، ميليكان ، رادرفورد و ديگران نشان داد كه اتمها قابل تجزيه بوده و ذرات ريز تر از اتم هم وجود دارند.

امروزه در برخي كتابها تا 700 ذره ريز اتمي اشاره شده است.


با طراحي لوله كاتدي و انجام آزمايشات تامسون  وجود ذرات ريز اتمي اثبات گرديد.

اگر لوله كاتدي به اندازه كافي تخليه گردد، جريان الكتريسيته از طرف كاند به طرف آند  بصورت جرياني از الكترونها بر قرار مي شود.

جريان حاصل از كاتد ،هم توسط ميدان الكتريكي و هم توسط ميدان مغناطيسي منحرف مي شود.
ادامه نتايج آزمايشات تامسون
براساس اين ويژگيها تامسون نشان داد كه اشعه كاتدي جرياني از ذرات باردار منفي است و او اين ذرات را الكترون ناميد.

تامسون توانست نسبت بار به جرم الكترون را به دست آورد. m/e = 5/69* 10 -9  g/coul               

نسبت  m/e مستقل از نوع گاز داخل لوله بوده و ثابت است، اين واقعيت نشان مي دهد كه الكترون يك ذره بنيادي و مشترك درتمام  اتمهاست.
آزمايش تامسون
آزمايش تامسون


آزمايش ميليكان
در سال 1909 ميليكان با آزمايش  ساده اي بار الكترون را تعيين كرد.

او با اندازه گيري سرعت سقوط قطرات روغن باردار در يك ميدان الكتريكي ، بار الكتريكي اين قطرات را تعيين نمود.

ميليكان مشاهده نمود كه بار الكتريكي قطرات روغن هميشه مضرب صحيحي ازعدد 1.6 * 10 -19   است(بار الكترون بر حسب كولن)
با مشخص شدن بار الكترون جرم آن نيز مشخص شد.
m= 9.11* 10 -28  g

پرتو مثبت
در لوله تخليه الكتريكي كروكس ويا تامسون علاوه بر جريان منفي ، پرتوئي از جريان مثبت نيز ايجاد مي شود.

حركت اين پرتوها(كاتيونها) بر خلاف اشعه كاتدي از آند به سمت كاتد است.

وقتي درون لوله از گاز هيدروژن  پر باشد، نسبت  Q/m قابل ملاحظه بوده و به اين دليل فرض شده است كه يون حاصل از هيدروژن يكي از ذرات بنيادي است.


مدلهاي اتمي (مدل اتمي تامسون)
مدل كيك كشمشي تامسون
آزمايشات رادرفورد
بمباران قطعه كوچك و نازكي از طلا با باريكه اي از ذرات آلفا.

نشان دادن ميزان پراكندگي ذرات توسط صفحه فلوئورسان سولفيد روي.

اغلب ذرات آلفا ،بدون تغيير و پراكنده شدن ،از صفحه نازك طلا عبور كرده و فقط تعداد كمي با انحراف زياد از از هسته عبور كرده يا بطور كامل مي گردند.


 اتم رادرفورد
قسمت عمده اتم يك فضاي خالي است.

اتم حاوي يك مركز فشرده و خيلي كوچك بنام هسته است.

بيشترين جرم اتم در هسته متمركز است.

قطر هسته 10000/1 تا100000/1 شعاع اتم مي باشد.


كشف نوترون
عدد اتمي و عدد جرمي
– A عدد جرمي
 – Z عدد اتمي
 تعداد پروتونها Z =
تعداد پروتونها+ تعداد نوترونهاA =
در يك اتم خنثي تعداد پروتونها برابر تعداد الكترونهاست


ايزوتوپها
       اتمهاي يك عنصر ولي با تعداد نوترون مختلف

اتمهاي يك عنصر با جرمهاي مختلف ، بعلت تفاوت در جرم نوترونها

ايزوتوپ ها: مثال
راديواكتيويته
مدل اتمي بور

الكترونها فقط مي توانند بر روي مدارهاي معيني بچرخند.

هر الكترون بر روي اين مدارها داراي مقدار معيني انرژي است و موقع تغيير مدار، انرژي آن نيز تغيير مي يابد.

مدارهاي مختلف يك اتم فقط مي توانند با تعداد معيني الكترون اشغال شوند(  2n2 ) .
رنگ نور منتشر شده به تفاوت دو مدار بستگي دارد.


مدل جديد اتمي
بيشترفضاي اتم خالي است.
اتم شامل دو ناحيه است.
هسته، شامل پروتونهاو نوترونها
ابر الكتروني، ناحيه اي كه شما مي توانيد الكترون را در آنجا پيدا كنيد.

آرايشهاي الكتروني و شكل اوربيتالها
بررسيهاي بيشتر دانشمندان نشان داد كه تئوري بور در مورد تمام اتمها درست نيست.

نتايج و مدلهاي كاملتر توسط مكانيك كوانتومي يا مكانيك موجي ارائه گرديد.

يك از اين نتايج ، احتمال يافتن الكترون در قسمتي يا حجمي  از فضا ست(اوربيتال).
شكل اوربيتالهاي  S


شكل اوربيتالها   d

آرايشهاي الكتروني و روش آفبا
حداكثر تعداد الكتروني كه مي تواند دراوربيتالهاي f,d,p,s    جاي گيرد بترتيب برابر 2، 6، 10، 14 مي باشد.

اوربيتالهاي  f,d,p,sخود بترتيب داراي 7،5،3،1 اوربيتال فرعي هستند كه در آنها حداكثر 2 الكترون جاي مي گيرد.

تراز انرژي اول شامل يك اوربيتال  S تراز دوم شامل  2 اوربيتال  P,S و تراز سوم شامل 3 اوربيتال  d, P, S است.
آرايشهاي الكتروني و روش آفبا
روش آفبا بر اساس سه اصل بنا نهاده شده است.

الكترونها ابتدا اوربيتالهايي با كمترين انرژي را اشغال مي كنند.

در هر اوربيتال فقط دو الكترون آنهم با اسپينهاي مخالف مي تواند جاي گيرد( اصل طرد پائولي).

اوربيتالهاي هم انرژي مانند اوربيتالهاي  P ابتدا يك الكترون گرفته و سپس الكترونهاي بعدي اضافه مي شوند( اصل يا قاعده هوند).
آرايشهاي الكتروني
جدول تناوبي عناصر
ارائه جدول دوره اي عناصر براي اولين بار توسط مندليف(1869).

تنظيم جدول بر اساس تشابه خواص شيميايي و فيزيكي و بر اساس افزايش جرم اتمي ( جدول جديد بر اساس افزايش عدد اتمي).

جدول شامل سه دسته عناصر ، فلزات ، نافلزات و شبه فلزات .

جدول شامل  7 دوره ، 8 گروه عناصر اصلي و دو دسته عناصر واسطه دسته  d  و دسته f  يا واسطه داخلي.


7 دوره جدول تناوبي
گروههاي اصلي و واسطه دسته  d  جدول
برسي گروهي عناصر(فلزات قليايي)
در آخرين تراز فقط يك الكترون دارند.
اين عناصر شامل، ليتيم، سديم، پتاسيم، روبيديم، سزيم، و فرانسيم جامداتي نرم و دماي ذوب آنها پايين است.

فعالترين فلزات هستند و بسهولت در هوا اكسيد مي شوند.

تركيبات اين فلزات مثل  كلريد سديم( تامين يونهاي كلريد بدن و اسيد معده ) ، كلريد پتاسيم( در كودها) وكربنات ليتيم( تجويز پزشكان براي درمان افسردگي) كاربردهاي زيادي دارند.

فلزات قليايي خاكي
اين گروه شامل فلزات، بريليم، منيزيم، كلسيم، استرانسيم، باريم و راديم بوده ودر تراز آخر 2 الكترون دارند.

اين فزات نسبتا فعال بوده و در واكنشها 2 الكترون از دست داده و كاتيون مربوطه را ايجاد مي نمايند.

بريليم عضواستثنايي اين گروه بوده وبا آب واكنش نمي دهد.
يونهاي منيزيم براي رشد گياهان و يونهاي كلسيم براي رشد استخونها ضروري اند.
گروه آلومينيم
اين گروه شامل ،شبه فلز بور و فلزات آلومينيم، گاليم، اينديم و تاليم هستند كه در تراز آخر 3 الكترون دارند.

آلومينيم فراوانترين فلز قشر (پوسته ) زمين است.

از تركيبات اين گروه ، اسيد بوريك يكي از اجزاي اصلي گندزداهاي ملايم چشم است.

آلومينيم سبك و محكم بوده ودر ساخت هواپيما كاربرد دارد.
گروه چهارم( گروه كربن)
اين گروه شامل عناصر نافلز كربن، شبه فلزات سيليسيم و ژرمانيم و فلزات قلع و سرب است كه در تراز آخر 4 الكترون دارند.

كربن مهمترين عنصر اين دسته بوده ودر ساختار تركيبات آلي و معدني حضور داشته و به سه شكل آلو تروپي ، گرافيت، كربن سياه(دوده) و الماس يافت مي شود.

اين عناصر و تركيبات آنها كاربردهاي فراواني داشته ، در سوختها و ساخت جواهرات  ولي  برخي مثل مونوكسيد كربن سمي هستند.
گروه پنجم ( گروه نيتروژن)
اين گروه از نافلزات نيتروژن و فسفر و شبه فلزات ارسنيك و آنتيموان و فلز بيسموت تشكيل شده و آرايش الكروني آنها بصورت  ns2 np3  است.

نيتروژن اصلي ترين عنصر اين گروه 78% هوا را تشكيل داده و براي استفاده گياهان و جانوران بايد تثبيت شود.

براي تثبيت، نيتروژن ابتدا به اكسيد نيتريك ( NO ) و سپس دي اكسيد نيتروژن ( NO2 ) و نهايتا اسيد نيتريك  و تركيبات نيتراته تبديل گردد.


گروششم ( گروه اكسيژن)
اين گروه از عناصر نافلزي اكسيژن، گوگرد و سلنيم و شبه فلز تلوريم و فلز راديواكتيو پولونيم تشكيل شده است و آرايش الكتروني آنها بصورت  ns2 np4  است.

اكسيژن با فلزات اكسيدهاي بازي و با نافلزات اكسيدهاي اسيدي مي دهد.اين عنصر در سوختن و خوردگي و تنفس نقش دارد.

اكسيژن به دو شكل آلوتروپي  اكسيژن دو اتمي و اوزون اكسيژن سه اتمي يافت مي شود.
ادامه گروششم ( گروه اكسيژن)
اوزون از طريق تخليه الكتريكي اكسيژن به وسيله لامپهاي فرابنفش تشكيل مي گردد و در گند زدايي آب و حفاظت زمين و موجودات از پرتوهاي زيان بار فرابنفش نقش دارد.

گوگرد  S8  به دو صورت عنصر و تركيب در طبيعت يافت شده و تركيبات فراوان و مفيدي را كه مهمترين آنها اسيد سولفوريك است را ايجاد مي نمايد.
گروه هفتم ( هالوژنها)
عناصر فلوئور، كلر، برم، يد و استاتين اين گروه را تشكيل مي دهند.
اين عناصر با فلزات نمك مي دهند.

تمام آنها بصورت مولكولهاي دو اتمي بوده و داراي الكترونگاتيوي بالا و براحتي آنيون مي دهند.

اين عناصر و تركيبات آنها كابردهاي فراواني دارند. فلوئور در كاهش پوسيدگي دندانها، كلر در گند زدايي، برميد نقره در عكاسي  و يد در غده تيروئيد و گند زدايي.
گروه هشتم( گازهاي نادر)
اين گروه شامل گازهاي تك اتمي، هليم، نئون، آرگون، كريپتون، گزنون و رادون مي باشند.

در جدول مندليف و زمان وي پيش بيني نشده بودند.

به دليل پايداري و عدم تمايل به شركت در واكنشهاي شيميايي ، آنها را گازهاي بي اثر نيز مي نامند.

پس از تهيه تعدادي از تركيبات بخصوص گزنون و كريپتون( 1962) از واژه نادر در مورد آنها استفاده مي گردد.
گروه هشتم( گازهاي نادر)
آرايش الكتروني گازهاي نادر بصورت  ns2 np6، يعني پر است (عدم تمايل كمتربه شركت در واكنشهاي شيميايي).

هليم سبكترين گازها و اشتعال ناپذير است و در پر كردن بالنها و نيز جوشكاري بدون اكسيژن بكار مي رود.

نئون ، كريپتون و گزنون در چراغها و لامپهاي تجاري
،آرگون فراوانترين گاز نادر براي پركردن لامپهاي روشنايي و راديم در پرتو درماني مورد استفاده قرار مي گيرند.
عناصر واسطه( دسته B  )
عناصر واسطه به دو دسته  d  و  f تقسيم مي شوند.

تغييرات خواص فيزيكي در اين دسته وسيع است ( نقطه ذوب جيوه  38- و تنگستن 3410 درجه سانتي گراد ).

اغلب تركيبات اين گروه رنگي بوده، ظرفيت متنوع  داشته و همگي فلز مي باشند.

تنوع و كاربرد فراوان اين دسته و تركيبات آنها.

فصل دوم


انواع پيوندهاي شيميايي

پيوندهاي شيميايي در حالت كلي به دو دسته تقسيم مي شوند:

 الف- پيوندهاي بين اتمي ( كووالانسي، يوني و فلزي).

ب- پيوندهاي بين مولكولي( پيوند هيدروژني و نيروهاي واندروالسي).
پيوند
پيوند شيميايي عبارت است از تمركز الكترونها در فضاي بين دو يا چند هسته  و غلبه نيروهاي جاذبه بر دافعه.

چنانچه در يك پيوند الكترونهاي تراز ظرفيت اتمهاي پيوند دهنده به اشتراك گذاشته شوند، پيوند مذكور را كوالانسي گويند . كه مي تواندكووالانسي خالص يا كووالانسي قطبي باشد.

در صورت زياد بودن اختلاف نيروي جاذبه الكتروني  پيوند يوني حاصل مي شود.


پيوند كووالانسي
پيوند كوالانسي به اشتراك گذاشتن الكترونهاي ظرفيت.

پيوند كوولانسي مي تواند قطبي يا غير قطبي باشد.

پيوندهاي كووالانسي و ساختار الكتروني مولكول را به دو روش الكترون- نقطه اي يا لوئيس و روش ككوله يا ساختار پيوند خطي نشان مي دهند.


نمايش تشكيل پيوند كووالانسي  به طريق لوئيس و ككوله
نمايش تشكيل پيوند كووالانسي  به طريق لوئيس و ككوله
پيوند كووالانسي قطبي
پيوند كووالانسي قطبي به دليل عدم يكساني يا تفاوت الكترونگاتيوي دو عنصر تشكيل دهنده پيوند است.

الكترونگاتيوي: ميزان تمايل يك اتم در جذب الكترونهاي اشتراكي در يك مولكول است.

ممان دوقطبي يك مولكول دو قطبي از حاصلضرب بار جزئي يك سر مولكول در فاصله بين دو هسته بدست مي آيد.و واحد آن دباي   Dاست.
جدول الكترونگاتيوي عناصر
رفتار مولكولهاي قطبي در كنار الكتردهاي منفي و مثبت

ممان دو قطبي تعدادي از مولكولها
چگونگي ايجاد ممان دو قطبي در مولكولها
شكل هندسي مولكولها
شكل هندسي مولكولها را مي توان با تكيه بر دو نظريه :

دافعه الكترونهاي موجود در تراز ظرفيت

نظريه هيبريداسيون

توجيه نمود.
مولكول سه اتمي
مولكول  چهار اتمي
مولكول پنج اتمي
مولكول شش اتمي( پنج گروه در اطراف اتم مركزي)
مولكول هفت اتمي
مقايسه سه مولكول آب و آمونياك و متان
آرايش جفتهاي الكتروني حول اتم مركزي
شكل هندسي تعدادي از مولكولهاي داراي جفت الكترون يا الكترونهاي  غير پيوندي و فاقد جفت آزاد
هيبريداسيون و شكل هندسي مولكولها
هيبريداسيون SP3  در سه مولكول آب، آمونياك و متان
فصل سوم         محلولها     
اهداف ارائه اين فصل

آشنايي با محلولها، غلظت، نيروهاي بين مولكولي و عوامل مؤثر در انحلال پذيري
محلولها
محلول از مخلوط شدن يكنواخت دو يا چند جزء حاصل مي شود.

جزئي كه اجزاء ديگر را حل مي كند يا مقدارش بيشتر است ، حلال ناميده مي شود.

اجزائي را كه مقدارشان كمتر بوده يا در حلال حل مي شوند را ماده حل شده مي نامند.
براي انحلال بايد نيروهايي بين حلال و حل شونده  ايجاد گردد.
نيروهاي بين مولكولي

پيوند هيدروژني.

نيروهاي واندروالسي شامل انواع: يون – دو قطبي ، دوقطبي – دو قطبي ، نيروهاي لاندن.
پيوند هيدروژني
پيوند هيدروژني

پيوند هيدروژني بين مولكولي
نيروهاي يون – دو قطبي در عمل انحلال
نيروهاي يون – دو قطبي
نيروهاي دو قطبي - دو قطبي
نيروهاي لاندن
چگونگي ايجاد نيروهاي لاندن(دو قطبي لحظه اي)
چگونگي ايجاد دوقطبي لحظه اي
دو قطبي لحظه اي ايجاد شده در هر دو مولكول هيدروژن
عوامل مؤثر در انحلال پذيري
ماهيت ماده حل شدني- مشابه مشابه را حل مي كند

اثر دما در انحلال جامدات گرمازا و گرماگير- اثر در انحلال گازها.

فشار- اثر بر جامدات و مايعات ندارد- بر گازها اثر دارد.

اندازه ذرات ماده حل شدني( اثر سطح تماس)


انواع محلولها
محلول حقيقي: انحلال ماده حل شونده بصورت اتمي يا مولكولي  و يكنواخت، مثل انحلال نمك طعام در آب.

سوسپانسون : مخلوط شدن موقت ماسه در آب را كه ذرات به حالت معلق در آب قرار دارند سوسپانسيون مي نامند.

كلوئيد: محلولي كه اندازه ذرات حل شونده در آن حد واسط محلول حقيقي و سوسپانسيون است، مثل- شير ،محلول نشاسته ويا سفيده تخم مرغ.


محلولها
امولسون: به محلول كلوئيدي حاصل از دو مايع حل نشدني در يكديگر گفته مي شود. مانند ذرات چربي در شير

پخش نور در اثر بر خورد توسط ذرات كلوئيدي را، اثر تيندال گويند.
اصل لوشاتليه
هر گاه بر يك سيستم يا واكنش در حال تعادل تغييري تحميل شود، واكنش به سمتي پيش مي رود كه اثر فوق را خنثي نمايد.

از عوامل مؤثر بر تعادل مي توان به: غلظت، فشار،دما اشاره نمود.

درصد وزني، درصدحجمي و درصد وزني- حجمي
درصد وزني برابر با گرم ماده حل شده بخش بر گرم محلول ، ضرب در 100 است.

درصد وزني - حجمي برابر با گرم ماده حل شده بخش بر حجم محلول به ميلي ليتر ، ضرب در 100 است.

درصد حجمي – حجمي برابر با حجم ماده حل شده ، بخش بر حجم محلول ، ضرب در 100 مي باشد.
مولاريته و مولاليته

مولاريته : عبارت است از تعداد مولهاي جسم حلذ شده در هر تيتر محلول .   M = n / Vو تعداد مولهاي ماده حل شده برابر با   .M * V 

ملاليته : برابر است با تعداد مولهاي جسم حل شده در 1000 گرم حلال.
فصل چهارم               اسيدها و بازها و حالتهاي خنثي
اهداف ارائه فصل:

آشنائي با ويژگيهاي اسيدها وبازها و تعيين غلظت يون هيدروژن و يون هيدروكسيد (  pOH , pH) است.
تجربيات روزانه ما در مورد اسيدها وبازها
اسيدها مزه ترش و بازها مزه تلخ دارند.

تركيباتي كه از واكنش اسيد و باز حاصل مي شوند، مزه نمك را دارند.


اسيدهاي  وبازهاي مرسوم در زندگي روزانه
اسيدها:
 ليمو و گريپ فروت(اسيد سيتريك)
 سركه ( اسيد استيك)
 ويتامين ث ( اسيد اسكوربيك)
 اسيد باطري (اسيد سولفوريك)
بازها:
 جوش شيرين ( سديم هيدروژن كربنات)
- باز تهيه صابون و برخي پاك كننده ها( سديم هيدروكسيد)
خواص شيميايي اسيدها
كاغذ تورنسل را به رنگ قرمز تبديل مي نمايند.

 ترش مزه اند.

 فلزات فعال مثل ، روي ، آهن ، مس و ... حل نموده و گاز هيدروژن آزاد مي نمايند.

- با بازها واكنش داده و آب ونمك تشكيل مي دهند.
خواص شيميايي بازها

 كاغذ تورنسل را به رنگ آبي تبديل مي كنند.
 
تلخ مزه اند.

 در تماس با پوست حالت ليزي در آن ايجاد مي نمايند.

- با اسيدها واكنش داده و آب و نمك تشكيل مي دهند.
تعاريف  اسيد – باز براساس ساختار شيميايي يا مولكولي

1- تعريف آرنيوس( توليد پروتون يا يون هيدروكسيد در محيط آبي)
2- تعريف لوري – برونستد( دادن و گرفتن پروتون)
3- تعريف ‍لويس( داددن يا گرفتن جفت الكترون)


نمايش  شماتيك جفت اسيد – باز مزدوج
نمايش جفت اسيد – باز ، آب و اسيد استيك


اندازه گيري   pH
استفاده از شناساگرهاي ( انديكاتور)  اسيد وباز.

معمولا شناساگرها اسيدهاي ضعيفي هستند كه در مقابل تغييرات اسيدي يا بازي محيط واكنش نشان داده و تغيير رنگ مي دهند.

از شناساگرهاي مهم مي توان به ، تورنسل، متيل رد يا فنل فتالئين اشاره نمود.

روشهاي دستگاهي ، استفاده از  pHمتر

انواع نمكها در آب
نمك يك اسيد قوي و باز قوي محلول خنثي تشكيل مي دهد.مثل- NaCl
نمك يك اسيد قوي و يك باز ضعيف محلول اسيدي تشكيل مي دهد.مثل – NH4Cl

نمك يك اسيد ضعيف و باز قوي محلول بازي تشكيل مي دهد.مثل- CH3COONa

نمك يك اسيد ضعيف و يك باز ضعيف ممكن است محلول اسيدي يا بازي و يا خنثي تشكيل دهد.مثل- NH4CN

فصل پنجم


     الكتروليتها و الكتروشيمي
اهداف كلي ارائه فصل

آشنايي با يوني شدن تركيبات يوني و قطبي  در محلولهاي آبي، الكتروليز، موازنه واكنشهاي اكسايش – كاهش به روش يون – الكترون( نيمه واكنش).
الكتروليتها
الكتروشيمي از تبديل انرژي شيميايي به الكتريكي  وبالعكس بحث مي كند.

الكتروشيمي با واكنشهاي ردوكس ( نقل و انتقال الكترون ) سروكار دارد.

الكتروليت جسمي است كه وقتي در آب حل مي شود، محلول حاوي يون  ايجاد مي نمايد.


الكتروليتها ( ادامه...)
محلولهاي الكتروليت جريان برق را هدايت مي كنند. در صورتيكه غير الكتروليتها اين طور نيستند.

الكتروليتها خواص حلالها را خيلي بيشتر از غير الكتروليتها تغيير مي دهند.

خواص تجمعي يا كوليگاتيو: نزول نقطه انجماد، افزايش نقطه جوش، كاهش فشار بخار و ايجاد فشار اسمزي


الكتروليتها ( ادامه...)
الكتروليتها به سه دسته تقسيم مي شوند.

 اسيدها موادي كه در محلول يونيزه شده و يون هيدروژن ايجاد مي نمايند.
بازها اين مواد در محلول يونيزه شده و يون هيدروكسيد مي دهند.
 نمكها
الكتروليتهاي قوي ، تقريبا تماما و الكتروليتهاي ضعيف جزئي در محلول يونيزه مي شوند.
پيلها
واكنشهاي الكتروشيميايي در ظرفي بنام سل يا پيل الكتروشيميايي انجام مي گيرند.

پيلها به دو دسته : الكتروليزي و گالوانيك يا ولتائيك  تقسيم مي شوند.

در دسته اول با اعمال پتانسيل يا جريان برق يك واكنش شيميايي صورت مي گيرد. كه خودبخودي نستند.
در دسته دوم با انجام خود به خودي يك واكنش شيميايي جريان برق توليد مي گردد.

جهت حركت آنيونها و كاتيونها در يك پيل گالواني
نمايش پيل الكتروليزي نمك طعام مذاب
اكسايش- كاهش
اكسايش : از دست دادن الكترون.

كاهش : گرفتن الكترون.

برابري تعداد الكترونهاي مبادله شده در فرآيند ردوكس.

اكسنده ، گيرنده الكترون و كاهنده ، دهنده الكترون.
عدد اكسايش
نسبت دادن عدد اكسايش به هر اتم در حالت عنصري يا بصورت تركيب.
عدد اكسايش مفهوم فيزيكي ندارد.

عدد اكسايش ذاهي مناسب براي نشان دادن محل انتقال الكترون در طول يك واكنش.

عدد اكسايش يون تك اتمي ، بار يون است.
عدد اكسايش عناصر بحالت آزاد صفر است.

عدد اكسايش (ادامه...)
عدد اكسايش اتمها در يك تركيب كووالانسي با اختصاص دادن الكترونهاي پيوندي به اتم الكترونگاتيو تر تعيين مي شود.

عدد اكسايش اكسيژن در اغلب تركيبات (2-) و در پراكسيدها (1-)است.
عدد اكسايش هيدروژن در تركيب با فلزها (1+) ودر هيدريدها(1-) است.
مجموع عدد اكسايش اتمها در يك تركيب خنثي برابر صفر ودر يونهاي چند اتمي برابر بار يون است.
Oxidation Numbers
K3PO4
Mg(NO3)2
MnO2
SO3-2
SO4-2
HNO3
HNO2
موازنه واكنشهاي اكسايش  –  كاهش  به روش نيمه  يون -  الكترون ( روش نيمه واكنشي)
مشخص كردن واكنشهاي يوني.
معين كردن اعداد اكسايش هر اتم يا يون.
جداسازي نيمه واكنشهاي اكسايش و كاهش.
موازنه تمامي عناصر  در هر نيمه واكنش ( بجز اكسيژن و هيدروژن).
موازنه اكسيژن با افزودن  آب و موازنه هيدروژن با افزودن يون هيدروژن به سمتي كه كم دارند.
موازنه بارهاو الكترونها با اعمال ضرايب مناسب.
جمع نمودن دو نيمه واكنش و موازنه نهايي بارها و اتمهاي .

مثال: موازنه نيمه واكنشي
CuS(s) + NO3-(aq)  →  Cu2+(aq) + SO42-(aq) + NO(g)
ادامه موازنه..
           CuS(s)             Cu2+(aq) + SO42-(aq)
ادامه موازنه...
 در صورتيكه محيط واكنش بازي باشد                             .
3CuS + 8 NO3- + 8H+           8NO + 3Cu2+ + 3SO42- + 4H2O


 3CuS + 8 NO3- + 8H2O          →     8NO + 3Cu2+ + 3SO42- + 4H2O
فصل ششم
    هيدروكربنها
اهداف كلي فصل
آشنايي مختصر با ساختار و خواص هيدروكربنهاي سير شده و سير نشده و تركيبات آروماتيك
مقايسه تركيبات آلي و معدني
همه تركيبات آلي حاوي كربن بوده، داراي پيوندهاي كووالانسي اند، نقاط جوش و ذوب پاييني دارند ،اغلب غير قطبيو غير الكتروليت هستند.

در مقابل تركيبات معدني ، نمكها و اكسيدهاي فلزي بوده ، حاوي پيوندهاي يوني و قطبي اند و نقاط ذوب و جوش بالاداشته وبيشتر قطبي بوده و الكتروليت مي باشند.

نمونه هايي از هيدروكربنها


ايزومرهاي پنتان
ريشه الكيل
اگر يك هيدروژن از آلكاني برداشته شود به باقيمانده زنجير هيدروكربني گروه يا ريشه الكيل گفته مي شود.

براي نام گذاري ريشه الكيل به پيشوندي كه تعدادكربنها را بيان مي كند ، پسوند ” ايل“ مي افزاييم.

ساختار و نام تعدادي  از ريشه هاي الكيل
نام چند آلكان


واكنشهاي هالوژندار شدن و سوختن آلكانها
آلكانها با اغلب  اسيدها  ، بازها و  معرفات آزمايشگاهي واكنش نمي دهند ولي در شرايط مناسب دو واكنش سوختن و هالوژندار شدن را امجام مي دهند.

خواص الكنها
الكنها بعلت داشتن پيوند دوگانه ( پي) واكنش پذيري بالاتري دارند.
الكنها با الكترون دوستها در واكنشهاي افزايشي بعنوان هسته دوست شركت مي كنند.

در افزايش الكترون دوستي يك هالو اسيد  به يك الكن از قاعده ماركونيكوف ( افزايش هيدروژن به كربن داراي استخلاف كمتر) تبعيت مي گردد.
واكنشهاي الكنها
قاعده ماركونيكوف
آلكينها   با فرمول عمومي CnH2n-2

در هيدروكربنهاي استيلني حداقل يك پيوند  سه گانه ما بين دو تا از كربنها وجود دارد، كه يكي سيگما و دو تاي ديگر پي مي باشند.

ساده ترين اين دسته از تركيبات اشباع نشده استيلن با فرمول C2H2 است.
افزايش هالو اسيد به الكين طبق قاعده ماركونيكوف
افزايش آب و هيدروژن به يك الكين

C6H6

آنچه كه از ساختار بنزن استنباط مي گردد

در هر گوشه اين شش ضلعي يك اتم كربن وجود دارد.

به هر اتم كربن يك اتم هيدروژن متصل است.

دايره وسط حلقه بنزن نماينده شش الكترون غير مستقر است.


ادامه...

واكنشهاي استخلاف الكتروفيلي حلقه بنزن
فصل هفتم

تركيبات آلي هترو
( ناجور) اتم دار
اهداف ارئه فصل

مطالعه و بررسي مختصر تركيباتي است كه علاوه بر كربن و هيدروژن، عناصر ديگري همانند اكسيژن و نيتروژن دارند.
تركيبات آلي حاوي كربن، هيدروژن  و اكسيژن
الكلها  R – OH 
اترها  R – O – R
تركيبات كربونيلدار شامل:
آلدهيدها( ( R – CO -H – كتونها (  R – CO – R) اسيدهاي كربوكسيليك (  R – COO – H) – اسيد كلريد( R – CO – Cl) – اسيد انيدريد
(  R – COO-CO – R) استر( R – COO –R)
مثالهايي از الكلها، اتر و آلدهيد
مثالهايي از يك كتون، اسيدآلي،استر و آميد
واكنش استري شدن
خواص و قدر ت اسيدي كربوكسيليك اسيدها
اسيدها داراي گروه عاملي                                
 بوده واين گروه داراي قطبيت بالاست.

 
تعدادي از اسيدهاي كربوكسيليك
ادامه...
قدرت اسيدي آنها از اسيدهاي معدني كمتر بوده ولي نسبت به الكلها اسيدهاي قويتري مي باشند.

علت قويتر بودن آنها در مقايسه با الكلها، پايداري  رزونانسي يون كربوكسيلات است. RCOO- )).

اتصال گروهاي كشنده ، به گروه كربوكسيلات قدرت اسيدي آنها را افزايش مي دهد.

مقايسه قدرت اسيدي الكلها و فنلها
فنلها نيز داراي گروه  - OH  مي باشند.

قدرت اسيدي فنلها از الكلها بيشتر ولي از اسيدهاي آلي كمتر است.

پايداري رزونانسي يون فنوكسيد ( C6H5O-) در موقعيتهاي پارا و ارتو.
اتصال گروههاي كشنده مثل ،  NO2 در موقعيتهاي ارتو وپارا قدرت اسيدي فنل را زياد مي كنند.
فرمهاي رزونانسي فنوكسيد

انواع آمينها

آمينهاي نوع اول: حاوي يك پيوند  C-N و دو پيوند  N- H

آمينهاي نوع دوم: حاوي دو پيوند   C-N و يك پيوند N – H

آمينهاي نوع سوم: حاوي سه پيوند   C- N و بدون پيوند  N – H

آمينهاي نوع چهارم : حاوي چهار پيوند  C – N و يك بار مثبت روي نيتروژن.


خواص فيزيكي آمينها
هييبريد اتم نيتروژن از نوع  SP3.

آمينها قطبي اند، پس نقطه جوش آنها از الكانهاي با وزن معادل بيشتر است.

آمينهاي كمتر از 5 كربن در آب محلولند.

آمينهاي نوع اول و دوم پيوندهاي هيدروژني قوي مي دهند.
قدرت بازي آمينها
زوج الكترون روي نيتروژن در آمينها عامل خصلت بازي و هسته دوستي.
بيشتر بودن قدرت بازي آريل آمينها از قدرت بازي الكلها،اتر و آب.
كم بودن قدرت بازي آريل آمينها از قدرت بازي آمينهاي آليفاتيك، زيرا زوج الكترونهاي تنهاي نيتروژن آريل آمينها بر اثر همپوشاني با الكترونهاي پي حلقه آروماتيك نا مستقر مي گردد.
فرمهاي رزونانسي آنيلين

فصل هشتم
اهداف ارائه فصل

آشنايي و بررسي مختصر صنعت پتروشيمي و برخي فرآيندهاي مهم مورد استفاده در اين صنعت
پتروشيمي

پتروشيمي: بخشي از صنايع شيميايي كه در آن هيدروكربنها ماده اوليه اند.

منبع اصلي مواد اوليه صنايع پتروشيمي، نفت خام و گاز طبيعي و ذغال سنگ است.

آغاز صنعت پتروشيمي از حدود سالهاي 1920

توسعه صنعت پتروشيمي

وفور و ارزاني مواد اوليه .

ارزش افزوده محصولات پتروشيمي.

تنوع فرآورده هاي پتروشيمي  واهميت آنها در زندگي

توليد سريع و زياد محصولات پتروشيمي.

فرآيندهاي پتروشيميايي
فرآيندهاي پتروشيميايي، تبديل هيدروكربنها به محصولات
لازم توسط اعمال فيزيكي و شيميايي.

روشهاي فيزيكي همانند:
تقطير( جداسازي مواد بر اساس اختلاف نقطه جوش)،
 استخراج: جداسازي مبتني بر انحلال پذيري متفاوت هيدروكربنها، جذب، تبلور، غربال كردن مولكولي و تغليظ.

روشهاي شيميايي مثل: كراكينگ، پليمري شدن،اكسايش، آموكسايش، ولكانش، ريفرمينگ نوآرايي و ...
فرآيندهاي پتروشيميايي(ادامه...)
كراكينگ: تبديل هيدروكربنهاي بلند و سنگين به هيدروكربنهاي ساده وسبك.

كراگينگ گرمايي(پيروليز): پيروليز در دماي بالا( بالاتر از 2000 درجه سانتي گراد).
ريفرمينگ: كراكينگ در فشار متوسط.

پلاتفرمينگ: ريفرمينگ در حضور كتاليزور پلاتين و بوكسيت.


آمونياك سازي و توليد كود هاي شيميايي
تهيه ومصرف آمونياك در كودهاي شيميايي ، الياف مصنوعي، رنگها و ...
سنتز آمونياك توسط هابر و بوش.
تهيه هيدروژن مورد نياز صنايع آمونياك از متان و هيدروكربنها.
ريفرمينگ بخار يا كراكينگ بخاري: توليد هيدروژن از نفتا و بخار .
تهيه نيتروژن از هوا
تهيه كود شيميايي بروش فوسترويلر – كازال و روش كلاك
پايان