صفحه 59 تا 75 - شیمی یازدهم - خلاصه نکات

سلام

در این مطلب میخواهیم با هم به جمع بندی نکات شیمی یازدهم از صفحه 59 تا 75 (مطابق با آزمون) و خلاصه نکات که برای پاسخگویی به سوالات آزمون باید به آن‌ها مسلط باشید، بپردازیم.

سیده محدثه حسینی

دانشجوی دکتری تخصصی پیوسته بیوتکنولوژی دانشگاه تهران رتبه 111 - کنکور ریاضی 1394

نوید آرمات

دانشجوی مهندسی عمران دانشگاه تهران رتبه 328 منطقه دو - کنکور ریاضی 1398

فرآیند هایی که با تبادل گرما همراه هستند به دو دسته تقسیم می شوند:

فرآیند های گرماده: در این فرآیند ها انرژی به صورت گرما از سامانه به محیط جاری می شود و دمای سامانه کاهش می یابد. Q<0

فرآیند های گرماگیر: در این نوع فرآیند ها انرژی به صورت گرما از محیط به سامانه منتقل می شود و دمای سامانه افزایش می یابد. Q>0

نکته: در فرآیند های گرماگیر علامت گرما در سمت واکنش دهنده ها و در فرآیند های گرماده علامت گرما در سمت فرآورده ها نوشته می شود.

نکته: ممکن است در فرآیند های گرماگیر و گرماده دما بدون تغییر باقی بماند.

مفهوم آنتالپی

انرژی کل یک سامانه هم ارز با محتوی انرژی یا آنتالپی آن می باشد. بنابراین هر سامانه در دما و فشار ثابت آنتالپی معینی دارد.

در واکنش های گرماگیر مواد با آنتالپی کم تر به مواد با آنتالپی بیش تر تبدیل می شوند.

در واکنش های گرماده مواد با آنتالپی بیش تر به مواد با آنتالپی کم تر تبدیل می شوند.

انجام واکنش همراه با داد و ستد انرژی در واکنش ها همراه است که این انرژی به شکل گرما ظاهر می شود. تغییر آنتالپی هر واکنش هم ارز با گرمایی است که در فشار ثابت با محیط مبادله می شود و با QP نمایش داده می شود.

نکته: واکنش های رفت و برگشت قرینه یکدیگر هستند.

استوکیومتری H∆

برای محاسبه مقدار گرمای خواسته شده ابتدا مقدار ماده را به مول تبدیل می کنیم سپس با استفاده از کسر تبدیل مناسب مقدار مول را به گرما (کیلوژول) تبدیل می کنیم.

آنتالپی پیوند و میانگین آن

به مقدار انرژی لازم برای شکستن یک مول از پیوند های اشتراکی در حالت گازی و تبدیل آن ها به اتم های سازنده گازی شکل، آنتالپی پیوند گفته می شود. . به عنوان مثال برای شکستن پیوندهای موجود در یک مول (H2) گازی و تبدیل آن به دو مول اتم هیدروژن گازیkJ ٤٣٦ انرژی لازم است.

بنابراین از آنجا که شکستن یک پیوند همواره گرماگیر است آنتالپی آن همیشه مثبت است.

نکته: در مولکول هایی مانند NH3، CH4، H2O که اتم مرکزی در آن ها به چند اتم یکسان با پیوند اشتراکی متصل است. از واژه میانگین آنتالپی پیوند استفاده می شود چون انرژی لازم برای شکستن این پیوند ها یکسان نیست.

نکته: آنتالپی واکنش تشکیل پیوند قرینه آنتالپی پیوند است.

نکته: آنتالپی پیوند های متفاوت به دو عامل وابسته است:

1) مرتبه پیوند (تعداد پیوند های بین دو اتم): هر چه مرتبه پیوند بیش تر باشد، انرژی پیوند بیش تر است.

2) شعاع اتم های تشکیل دهنده پیوند: هرچه شعاع اتم های تشکیل دهنده پیوند بیش تر باشد، آنتالپی پیوند کوچک تر است. نکته: هم چنین در یک پیوند هرچه اختلاف الکترونگاتیوی بین دو اتم بیش تر باشد قطبیت پیوند بیش تر شده و جاذبه بین دو اتم قوی تر می شود لذا انرژی پیوند افزایش می یابد.

نکته: در اندازه گیری آنتالپی پیوند، همه مواد (واکنش دهنده ها و فراورده ها) باید گازی شکل باشند زیرا اگر ماده اولیه در حالت جامد یا مایع باشد باید مقداری انرژی صرف غلبه بر نیروهای بین ذره ای آن کرد. به عبارت دیگر مقداری انرژی صرف تبخیر یا ذوب آن ماده می شود که این امر اندازه گیری آنتالپی پیوند را دچار خطا می کند.

آنتالپی پیوند، برای محاسبه تغییرات آنتالپی واکنش

آنتالپی سوختن:

سوختن تغییر شیمیایی است که طی آن یک ماده به سرعت واکنش می دهد و انرژی زیادی به صورت گرما آزاد می کند. آنتالپی واکنشی را که در آن یک مول از ماده در مقدار اکسیژن کافی بسوزد، آنتالپی سوختن آن ماده می نامند که دارای واحد کیلوژول بر مول و علامت منفی است.

نکته: یکی از فرآورده های سوختن مواد آلی به صورت H2O است که به صورت مایع است.

نکته: هر چه جرم هیدروکربنی بیش تر باشد، گرمای حاصل از سوختن آن بیش تر است.

نکته: گرمای حاصل از سوختن آلکان ها از الکل های هم کربن خودشان بیش تر است.

نکات حفظی:

1- سوخت های سبز در ساختار خود علاوه بر هیدروژن و کربن، اکسیژن نیز دارند و از پسماند های گیاهی مانند سویا، نیشکر و دیگر دانه های روغنی اسخراج می شوند. بنابراین اتانول نیز سوخت سبز به شمار می رود.

2- هرگاه بدن نیاز فوری به انرژی داشته باشد، مصرف موادی که کربوهیدرات زیادی دارند، توصیه می شود.

3- هرگاه بدن برای انجام فعالیت های فیزیکی در مدت طولانی نیاز به انرژی داشته باشد مصرف موادی که چربی بیشتری دارند توصیه می شود.

گرمای آزاد شده یا جذب شده در فرآیند های فیزیکی و شیمیایی به دو روش غیر مستقیم و مستقیم قابل اندازه گیری است.

روش مستقیم: در این روش از دستگاهی به نام گرماسنج استفاده می شود، مقدار معینی از واکنش دهنده ها در شرایط مناسب بر هم اثر می دهند و گرمای مبادله شده در واکنش را بطور مستقیم اندازه گیری می کنند. گرماسنج لیوانی نمونه ساده ای از یک گرماسنج است که از دو لیوان یک بار مصرف که عایق گرما هستند ساخته شده و دارای درپوش یونولیتی است. ( در آن دماسنج و همزن هم تعبیه شده است.)

در این سامانه ابتدا مقدار معینی آب یا محلول ریخته و دمای ابتدایی آن تعیین می شود. پس از افزودن ماده دوم به آن و انجام واکنش دمای پایانی و در پی آن تغییر دما مشخص می شود.

در نهایت با استفاده از جرم مواد و گرمای ویژه آن ها و با استفاده از رابطه Q=mc∆T مقدار گرمای واکنش به ازای مقدار معینی ماده محاسبه می شود.

این گرماسنج گرمای واکنش را در فشار ثابت اندازه گیری می کند در نتیجه گرمای بدست آمده همان تغییر آنتالپی است.

روش غیر مستقیم: آنتالپی بسیاری از واکنش ها را نمی توان به روش مستقیم اندازه گیری کرد، زیرا برخی از آن ها مرحله ای از یک واکنش پیچیده هستند. به همین دلیل از روش های غیر مستقیم استفاده می شود که یکی از آن ها قانون هس می باشد.

اساس این روش بر آن است که گرمای واکنش به مسیر انجام واکنش بستگی ندارد، در نتیجه اگر بتوان واکنشی را از جمع دو یا چند واکنش دیگر بدست آورد، تغییر آنتالپی آن نیز جمع تغییرات آنتالپی واکنش ها است.

نکته: با ضرب کردن یک واکنش در عددی آنتالپی آن نیز در همان عدد ضرب می شود.

نکته: با قرینه کردن یک واکنش، آنتالپی آن نیز قرینه می شود.

گروه های عاملی مهم اکسیژن دار

گروه کربونیل

این گروه عاملی مختص آلدهید ها و کتون هاست. در آلدهید ها این گروه عاملی در ابتدای زنجیره کربنی قرار می گیرد و از یک سمت حتما به H متصل است. مانند بنزآلدهید. ولی در کتون ها این گروه عاملی از هر دو سمت به کربن متصل است.