برای مرور نکات حفظی درس شیمی از این مطالب می توانید استفاده کنید.
شناسایی یونهای موجود در محلولهای آبی:
*به منظور شناسایی یونهای موجود در محلولهای آبی،میتوان محلولی از یک ترکیب یونی دیگر را به آن اضافه کرد تا یون مورد نظر ما رسوب کند.
*تا زمانی که یونها به صورت محلول هستند،معمولا قابل شناسایی نیستند و به محض تولید رسوب،میتوان به حضور آن یون در محلول پی برد.
*یکی از روشهای شناسایی یون باریم (+Ba²) موجود در یک محلول،استفاده از محلول حاوی یون سولفات (SO4) است.
*در این صورت رسوب سفید رنگ باریم سولفات(BaSO4) تولید میشود.
*واکنش موازنه شده این دو محلول به صورت زیر است:
BaCl2(aq) + Na2SO4(aq)➡️BaSO4(s) + 2NaCl(aq)
محلولها و اجزای آنها:
✅محلولها،مخلوطهای همگنی از دو یا چند ماده است که حالت فیزیکی و ترکیب شیمیایی محلول در سرتاسر آن یکسان و یکنواخت میباشد.
✅هر محلول از دو جز حلال و حلشونده تشکیل شده است.
✅در یک محلولی مانند آب دریا،ممکن است بیش از یک نوع حلشونده وجود داشته باشد.
✅حلال جزئی از محلول است که حلشونده را در خود حل میکند و شمار مولهای آن از سایر اجزا محلول بیشتر است.
✅به طور کلی محلولها را میتوان بر اساس مقدار حلشونده آنها به دو دسته غلیظ و رقیق دستهبندی کرد.
✅محلول رقیق،محلولی است که مقدار حلشونده(ها)در حجم مشخصی از آن کم باشد.مانند سرم فیزیولوژی که محلول رقیق سدیم کلرید در آب است.
✅محلول غلیظ،محلولی است که مقدار حلشونده(ها)در حجم مشخصی از آن زیاد باشد.مانند گلاب دو آتشه که محلول غلیطی از چند ماده آلی در آب است.
مقایسه نقطه جوش:
💢نقطه جوش دمایی است که در آن یک مایع شروع به جوشیدن میکند.
💢در گونههای مولکولی،هر اندازه نیروهای جاذبه بین مولکولی قویتر باشد،مولکولها با نیروی جاذبه بیشتری یکدیگر را میربایند و جدا کردن آنها از یکدیگر دشوارتر بوده و در نتیجه نقطه جوش بالاتری خواهند داشت.
💢باید توجه داشت که پیوند هیدروژنی نسبت به نیروی واندروالسی،نیروی بین مولکولی قویتری است.پس میان دو ماده با جرم مولکولی یکسان،ترکیب دارای پیوند هیدروژنی،نقطه جوش بالاتری دارد.
💢همچنین میان یک ماده قطبی و یک ماده ناقطبی،ماده قطبی نقطه جوش بالاتری دارد.
💢باید توجه داشت میان دو ماده با مولکولهای ناقطبی،ترکیبی که جرم مولکولی بیشتری دارد،درواقع نیروی بین مولکولی قویتری نیز میان مولکولهای خود داشته و در نتیجه دارای نقطه جوش بالاتری نیز است.
***باید توجه داشت که اگر بخواهیم یک ماده گازی را به مایع تبدیل کنیم،آن را به اندازهای سرد میکنیم که دمای آن از دمای جوش ماده کمتر شود.
پس میتوان گفت هنگامی که مخلوطی از چند گاز را سرد میکنیم،ابتدا گازی مایع میشود که نیروهای بین مولکولی قویتری داشته و نقطه جوش آن بالاتر است.
جهتگیری مولکولها در میدان الکتریکی:
⭕️مولکولها بر اساس جهتگیری در میدان الکتریکی،به دو دسته قطبی و ناقطبی تقسیم میشوند.
⭕️مولکولهای قطبی در میدان الکتریکی جهتگیری کرده و درواقع دارای سرهای مثبت و منفی میباشند.
⭕️اما مولکولهای ناقطبی در میدان الکتریکی جهتگیری نکرده و درواقع در این مولکولها سرهای مثبت و منفی وجود ندارد.
⭕️گازهایی مانند CO2,O2 و CH4 ناقطبی بوده اما مولکولهایی مانند H2O قطبی است.
⭕️درواقع مولکولهای اتمی مانند H2,N2,O2 و.....که از اتمهای یکسانی تشکیل شدهاند(جور هسته)ناقطبیاند اما همه مولکولهای دو اتمی مانند CO,HF,NO و.....که از اتمهای مختلفی تشکیل شدهاند(ناجور هسته)،قطبیاند.
⭕️همچنین در مولکولهای مانند ABx که در آنها x برابر و یا بزرگتر از ۲ باشد،
اگر اتم مرکزی الکترون ناپیوندی نداشته باشد و همچنین اتمهای متصل به اتم مرکزی یکسان باشند،مولکول ناقطبی است و درغیر این صورت مولکول قطبی است.
⭕️همچنین مولکولهای چند عنصری (.....ABxCy) معمولا قطبی میباشند.مانند مولکولهای اتانول(C2H5OH)،استون(C3H6O) و....
چند حلال آلی:
استون:
💢فرمول مولکولی آن به صورت C3H6O است.
💢نوعی حلال قطبی است و گشتاور دوقطبی آن بزرگتر از صفر است.
💢از آن به عنوان حلال چربی،رنگها و انواع لاکها استفاده میشود.
💢استون به هر نسبتی در آب حل میشود.از این رو نمیتوان محلول سیرشدهای از آن در آب تهیه نمود.
اتانول:
💢فرمول مولکولی آن به صورت C2H5OH و یا به صورت C2H6O است.
💢نوعی حلال قطبی بوده و گشتاور دوقطبی آن بزرگتر از صفر است.
💢از آن به عنوان حلال در تهیه مواد دارویی،آرایشم و بهداشتی استفاده میشود.
💢اتانول به هر نسبتی در آب حل میشود.پس نمیتوان محلول سیرشدهای از آن را در آب تهیه نمود.
هگزان:
💢فرمول مولکولی آن به صورت C6H14 است.
💢ترکیبی تقریبا ناقطبی(گشتاور دوقطبی نزدیک به صفر دارد)بوده و در آب حل نمیشود.
💢از آن به عنوان حلال مواد ناقطبی و رقیقکننده رنگ(تینر)استفاده میشود.
رساناهای یونی:
✅رساناهایی هستند که جریان الکتریکی در آنها به وسیله یونها جابجا میشوند.
✅این رسانایی هنگامی صورت میگیرد که یونها بتوانند از نقطهای به نقطه دیگر جابهجا شوند.
✅ترکیبات یونی در حالت مذاب یا محلول دارای یون آزاد هستند و رسانای یونی میباشند اما در حالت جامد به دلیل عدم تحرک یونها،رسانای یونی نمیباشند.
✅مواد را با توجه به نحوه حل شدن در آب(یا دیگر حلالها)به دو دسته الکترولیت و غیرالکترولیت تقسیم میکنند:
✅مواد غیرالکترولیت موادیاند که انحلال آنها تنها مولکولی بوده و در نتیجه در اثر انحلال یونی تولید نمیشود.به محلول این مواد محلول غیرالکترولیت گویند.(مانند محلولهای آبی اتانول،استون،شکر و .....)
✅مواد الکترولیت موادی هستند که همه یا بخشی از انحلال آنها یونی بوده و در نیجه در اثر انحلال،یون تولید میکنند.این محلولها جریان الکتریکی را از خود عبور میدهند.
مواد الکترولیت بر اساس میزان تفکیک آنها به دو دسته الکترولیت قوی و ضعیف تقسیم میشوند:
الف. الکترولیتهای قوی:موادی هستند که هنگام انحلال به طور کامل تفکیک یا یونیده میشوند.اسیدهای قوی،بازهای قوی و نمکها جزو الکترولیتهای قوی هستند.
ب.الکترولیتهای ضعیف:موادی هستند که هنگام انحلال عمدتا به صورت مولکولی حل شده و شمار کمی از مولکولهای آنها یونیده میشوند.
مواد موجود در آب:
💢دریاها مخلوط همگنی (محلول) از انواع مولکولها و انواع یونها در آب هستند.
💢هشت یون فراوان موجود در آب دریا به ترتیب زیر میباشند:
Cl- > Na+ > SO4²- > Mg²+ > Ca²+ > K+ > CO3²- > Br-
💢در میان این ۸ یون،تنها آنیون -SO4² یونی چند اتمی بوده و دارای پیوندهای کووالانسی در میان اتمهای خود است.
💢فراوانترین آنیون(-Cl) و کاتیون (+Na) آب دریا تشکیل نمک خوراکی داده که به روش فیزیکی تبلور،میتوان نمک خوراکی را از آب دریا جداسازی کرد.
💢آب آشامیدنی دارای برخی از یونها در خود میباشد و همچنین برخی از یونهایی مانند -F را به آن میافزایند.
از جمله یونهایی که به طور طبیعی در این آب یافت میشوند میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
Cl- , Mg²+ , Ca²+ , Na+ , Fe²+ , OH- , NO3-
ردپای آب در زندگی:
❇️ردپای آب را نیز همانند ردپای کربندیاکسید میتوان برای هر فرد تعریف کرد. درواقع نشان میدهد که هر فرد چه مقدار از آب قابل استفاده و در دسترس خود را مصرف میکند.
❇️با حساب کردن همه آبهای مصرفی در زندگی سالانه هر فرد،میتوان میانگین ردپای آب او را برآورد کرد.برآوردها نشان میدهند که میانگین ردپای آب برای هر فرد در یک سال در حدود یک میلیون لیتر است.
❇️تقریبا همه آبهای مصرفی در صنایع گوناگون از آبهای سطحی(رود،دریاچه و نهر آب شیرین) یا آبهای زیرزمینی(چشمه،قنات و چاه عمیق) تهیه میشوند.
❇️آب آشامیدنی را میتوان از تصفیه آب رودها،دریاچهها و چاهها تهیه کرد.این ویژگی نشان میدهد که آب آشامیدنی با آب مصرفی در دیگر صنایع متفاوت است.
❇️هر چند که آب دریاها و اقیانوسها منبع بسیار بزرگی برای تهیه آب به شمار میروند اما به اندازهای شور هستند که پیش استفاده از آنها باید نمکزدایی و تصفیه شوند.
عوامل موثر بر انحلالپذیری گازها:
به طور کلی انحلالپذیری گازها در آب به ۴ عامل نوع گاز،دمای آب،فشار گاز بالای سطح آب و میزان نمک موجود در آب بستگی دارد.
الف. نوع گاز:
💢به طور کلی تشکیل پیوند هیدروژنی،قطبی بودن مولکولهای گازی،جرم و حجم زیاد و واکنش شیمیایی با آب سبب افزایش انحلالپذیری گازها در آب میشود.
💢قطبیبودن مولکولهای گازی:
بدلیل قطبی بودن مولکولهای آب،هرچه قطبیت گاز حلشونده بیشتر باشد،در آب انحلالپذیری بیشتری دارد.
برای مثال انحلالپذیری گاز NO از O2 بیشتر است.
💢جرم و حجم مولکولهای گازی:
به طور کلی هرچه جرم و حجم مولکولهای حلشونده گازی بیشتر باشد،در آب به میزان بیشتری حل میشود.
برای مثال انحلالپذیری گاز O2 بیشتر از گاز N2 است.
💢تشکیل پیوند هیدروژنی:
مولکولهای گازیی که با مولکولهای آب پیوند هیدروژنی تشکیل میدهند،انحلالپذیری زیادی در آب دارند.
💢واکنش شیمیایی با آب:
گازهایی مانند CO2,SO3و..... که اکسید نافلزی به شمار میروند،با آب واکنش شیمیایی داده و بنابراین انحلالپذیری نسبتا زیادی دارند.(البته اکسیدهای نافلزی مانند CO و N2O در هنگام انحلال،با آب واکنش شیمیایی نمیدهند)
ب. اثر فشار بر انحلالپذیری:
در دمای ثابت،انحلال پذیری گازها با فشار گاز بالای محلول رابطه مستقیم و خطی دارد،یعنی با افزایش فشار،انحلالپذیری گاز افزایش مییابد.
***درواقع میتوان گفت انحلالپذیری با افزایش فشار رابطه خطی دارد.یعنی مثلا با n برابر شدن فشار گاز،انحلالپذیری نیز n برابر میشود.
ج.اثر دما بر انحلالپذیری:
در فشار ثابت،انحلالپذیری گازها با دما رابطه عکس دارد.یعنی با افزایش دما انحلالپذیری گاز در آب کاهش مییابد.
د. اثر غلظت یونها بر انحلالپذیری گازها:
باید توجه داشت که انحلالپذیری گازها با افزایش انحلال انواع نمکها در آب کاهش مییابد.
استخراج مواد شیمیایی از آب دریا:
⭕️دریا یکی از نعمتهای خدادادی است که منبعی سرشار از مواد شیمیایی است.در آب دریا حدود 10⁶×5 تن از انواع مواد گوناگون وجود دارد.
⭕️مواد شیمیایی موجود در آب دریا را میتوان به روشهای فیزیکی و شیمیایی از آن جدا کرد.
⭕️تبلور یکی از روشهای فیزیکی برای جداسازی مواد موجود در یک مخلوط همگن است.برای مثال سالانه میلیونها تن سدیم کلرید با روش فیزیکی تبلور از آب دریا جداسازی و استخراج میشود.
⭕️نمک خوراکی در زندگی روزانه و صنایع گوناگون کاربردهای فراوانی دارد.برای نمونه بیشترین کاربرد سدیم کلرید در تهیه گاز کلر،فلز سدیم،سود سوز آور و گاز هیدروژن است و کمترین کاربرد آن در مصارف خانگی میباشد.
⭕️کاربردهای نمک خوراکی را میتوان به صورت زیر نوشت:
1.تهیه گاز کلر،فلز سدیم،سود سوزآور و گاز هیدروژن
۲.فرآوردههای گوشت،تهیه کنسرو تن،تهیه خمیر کاغذ،پارچه،رنگ،پلاستیک و صنعت نفت
3.تولید سدیم کربنات
4.ذوب کردن یخ در جادهها
5.تولید مواد شیمیایی دیگر
6.تغذیه جانوران
7.مصارف خانگی
*نکته:در فرایند هابر دو واکنشدهنده N2 و H2 شرکت میکنند.واکنشدهنده با نقطه جوش بالاتر همان گاز N2 است که آن را از تقطیر جز به جز هوای مایع بدست میآورند.
سنگ کلیه:
💢اغلب سنگهای کلیه از رسوب برخی نمکهای کلسیمدار در کلیه تشکیل میشوند.
💢در ادرار افراد سالم،مقدار نمکهای کلسیمدار از انحلالپذیری آنها در دمای ۳۷ درجه سانتی گراد (دمای بدن)،کمتر است و درنتیجه رسوب(سنگ کلیه) ایجاد نمیشود.
💢در افراد مبتلا به سنگ کلیه،مقدار نمکهای کلسیمدار از انحلالپذیری آنها در دمای ۳۷ درجه سانتی گراد (دمای بدن) بیشتر است و درنتیجه رسوب تشکیل میشود.
💢آمارها نشان میدهند که نزدیک به ۳ درصد از جمعیت کشور سنگ کلیه دارند.این بیماری افزون بر زمینههای ژنتیکی میتواند به دلایل زیر باشد:
1⃣تغذیه نامناسب
2⃣کمتحرکی
3⃣کم نوشیدن آب
4⃣اختلالات هورمونی
5⃣مصرف پروتئین حیوانی و لبنیات
6⃣مصرف بیش از حد نمک خوراکی
گشتاور دوقطبی
💢جهتگیری مولکولهای قطبی یک ماده در میدان الکتریکی،مبنای اندازهگیری کمیتی به نام گشتاور دوقطبی است.
💢درواقع گشتاور دوقطبی حاصلضرب اندازه بار جزئی هر اتم (q) در فاصله میان دو اتم (d) است و از آن برای اندازهگیری میزان قطبیت مولکولها استفاده میشود و یکای آن دبای (D) است.
💢برای مثال گشتاور دوقطبی مولکولهای H2O و H2S به ترتیب برابر 1/85D و 0/97D است.بنابراین میزان قطبیت مولکولهای آب نزدیک به دو برابر مولکولهای هیدروژن سولفید است.
💢به عنوان نکته میتوان در نظر داشت که هرچه یک ماده دارای گشتاور دوقطبی بزرگتری باشد،قطبیتر بوده و بنابراین در حلالهای ناقطبی کمتر حل میشود.
💢همچنین در ترکیبات همجرم،هرچه گشتاور دوقطبی برای یک ماده بیشتر باشد،قدرت نیروهای بین مولکولی و درنتیجه نقطه جوش آن ماده بیشتر و بالاتر است.
💢همچنین مادهای که گشتاور دوقطبی بیشتری دارد،قطبیتر بوده و بنابراین میتوان گفت جهتگیری مولکولهای آن ماده در میدان الکتریکی محسوستر از سایر مواد میباشد.
انواع رساناهای الکتریکی:
1⃣رساناهای الکترونی:
رساناهایی هستند که در ساختارشان الکترونهای آزاد وجود دارد و جریان الکتریکی در آنها به وسیله الکترونها جهبهجا میشوند.گرافیت و همه فلزها از جمله رساناهای الکترونی هستند.
2⃣رساناهای یونی:
جریان الکتریکی در این نوع رساناها بوسیله یونهای متحرک صورت میگیرد.زیرا در این صورت بارهای الکتریکی نیز جابهجا میشوند.
✅مواد را میتوان بر حسب نحوه حل شدن در آب به دو دسته غیر الکترولیت و الکترولیت تقسیم کرد.
✅مواد غیرالکترولیت در آب کاملا مولکولی حل میشوند.بنابراین محلول آن رسانای جریان برق نیست.محلولهای آبی مانند اتانول،استون،شکر،اتیلن گلیکول و....... از جمله این مواد اند.
✅مواد الکترولیت قوی در آب کاملا تفکیک یا یونیده میشوند.اگر غلظت آنها در محلول به اندازه کافی باشد،رسانای قوی جریان برق هستند.اسیدها و بازهای قوی و نمکها از جمله این نوع مواد هستند.
✅مواد الکترولیت ضعیف در آب بیشتر به صورت مولکولی حل میشوند.رسانای ضعیف جریان برق هستند.اسیدها و بازهای ضعیف از جمله این نوع مواد هستند.
چند نکته:
⭕️مقدار نمکهای حلشده در آب دریاهای گوناگون با یکدیگر تفاوت دارد.
⭕️هرچه مقدار نمک حلشده در آب یک دریا بیشتر باشد،چگالی آب آن دریا بیشتر است.
⭕️در هر ۱۰۰ گرم آب دریای مرده(بحر المیت) در حدود ۲۷ گرم حلشونده(انواع نمکها) وجود دارد و چگالی آب این دریاچه به قدری زیاد است که انسان به راحتی میتواند روی آن شناور بماند.
⭕️مقایسه مقدار نمکهای حلشده در آب تعدادی از دریاها در زیر آورده شده است:
✅دریای مرده (%27)
✅دریای سرخ (%4/1)
✅دریای مدیترانه (%3/9)
✅اقیانوس آرام (%3/5)
انواع محلولها:
⭕️محلولها را بر اساس مقدار ماده حلشونده موجود در آنها به سه دسته تقسیم میکنند:
1⃣محلولهای سیرنشده:
محلولهایی هستند که در دمای معین میتوانند مقدار بیشتری از حلشونده را در خود حل کنند.
✳️درواقع در این محلولها،مقدار ماده حلشونده کمتر از میزان انحلالپذیری آن ماده در آن دما میباشد.
2⃣محلولهای سیرشده:
محلولهایی هستند که در دمای معین نمیتوانند مقدار بیشتری از حلشونده را در خود قرار دهند.
✳️درواقع در این محلولها مقدار ماده حلشونده دقیقا برابر با میزان انحلالپذیری آن ماده در آن شرایط دمایی است.
3⃣محلولهای فراسیرشده:
محلولهایی هستند که مقدار ماده حلشده در آنها بیشتر از میزان انحلالپذیری آنها در دمای معین است.
✳️این محلولها برخلاف محلولهای سیرشده و سیرنشده ناپایدار هستند و در اثر ضربه و یا اضافه نمودن مقداری حلشونده به آنها،مقدار اضافی حلشده رسوب کرده و محلول فراسیرشده به سیرشده تبدیل میشود.