فصل های مرتبط شیمی کنکور

ماده: هرچیز اطراف ما که دارای جرم و حجم باشد را ماده می گویند.

انواع ماده: ماده را با توجه به اجزای سازنده اش به دو دسته ماده خالص و ماده ناخالص تقسیم می کنند.

ماده خالص: ماده ای که اجزای سازنده آن یکسان باشند مانند اکسیژن ، آب و…… ماده خالص بر دو نوع است که

عبارتند از عنصر و ترکیب

عنصر: عنصر ماده ای است که نمی توان آن را به مواد ساده تری تبدیل کردو اجزای سازند ه اش از اتم های یکسانی

تشکیل شده اند مانند آهن ، اکسیژن و… عنصر ها می توانند تک اتمی باشند مانند هلیوم یا دو اتمی باشند مانند

اکسیژن و یا چند اتمی باشند مانند فسفر یا گوگرد.

تعداد عناصر شناخته شده تاکنون 118 عنصر می باشد که از این میان فقط 92 عنصر در طبیعت یافت می شوندو بقیه

ساختگی هستند.

ترکیب: ماده خالصی که اجزای سازنده اش از اتم های گوناگون ساخته شده اند مانند آب کربن دی اکسید و…

ماده ناخالص: ماده ای که اجزای سازنده آن متفاوت می باشند مانند مخلوط گاز اکسیژن با گاز کلر.

اتم: کوچک ترین ذره سازنده یک عنصر که خواص فیزیکی وشیمیایی عنصر یادشده به آن بستگی داردرا اتم گویند.

مولکول ساده ترین واحد سازنده یک ماده است که برخی از ویژگی های آن را حفظ می کند.

ذرات سازنده اتم: مطابق با مدل های اتمی جدید ، هراتم از ذرات ریزتری به نام الکترون، پروتون و نوترون ساخته

شده است که پروتون ها ونوترون ها در منطقه بسیار کوچکی از اتم به نام هسته قرار گرفته اند و الکترون ها به صورت

الیه ای در اطراف هسته اتم پراکنده اند.

تنها اتمی که نوترون ندارد ، هیدروژن سبک)پروتیوم ( می باشد.

همواره بار الکتریکی ذره های سازنده اتم را نسبت به مقدار بار الکتریکی الکترون می سنجند.

تفاوت اتمهای عناصر مختلف در تعداد پروتون آنها است.یعنی اتم عناصر مختلف تعداد پروتون متفاوت واتمهای

یک عنصر تعداد پروتون یکسانی دارند.

عدد اتمي: به تعداد پروتون موجود در هسته هر اتم عدد اتمی آن اتم گویند، که با نماد Z نشان می دهند.

چون بار یک پروتون با بار یک الکترون از لحاظ مقدار برابر است، با توجه به خنثی بودن اتم، بایستی تعداد الکترون

یک اتم با تعداد پروتون آن اتم برابر باشد.

جرم اتم به تعداد پروتون ونوترون های آن اتم وابسته بوده واگر اتمی حتی بیش از 100 الکترون داشته باشد روی

جرم آن تاثیری ندارد.

عدد جرمي : به مجموع تعداد پروتون ها و نوترون های یک اتم عدد جرمی آن اتم می گویند.

A = Z + N

در واکنش های شیمیایی معمولی خصوصیات هسته اتم تغییری نمی کند فقط تعداد الکترونهای اطراف یک اتم

دستخوش تغییر می شود.

يون: به ذرات دارای بار الکتریکی مثبت یا منفی یون می گویند. یون های مثبت را کاتیون و یون های منفی را آنیون

می نامند.یک یون با اتم مربوطه اش در خصوصیات هسته با هم تفاوتی ندارند.

چگونه ممکن است پروتون های با بار مشابه کنار یکدیگر درون هسته قرار گیرند و همدیگر را دفع نکنند؟

برای پاسخ به این سوال باید با یک نوع نیروی قوی به نام نیروهای ربایش هسته ای آشنا شویم که خیلی قوی تراز

نیروی رانش بین بارهای مشابه است. نیروی ربایش بین هسته ای هنگامی پدید می آید که فاصله بین ذرات سازنده

��15 −باشد. )اگر فاصله بیش از این مقدار شد نیروی دافعه بین پروتون ها موثرتراست( هسته، کمتر از 10 × 2

قانون پایستگی ماده)جرم(: ماده از بین نمی رود و به وجود نمی آید.بنابراین باید مقدار کل ماده موجود در جهان ثابت

باشد.

قانون پایستگی انرژی: انرژی از بین نمی رود و به وجود نمی آید بلکه از صورتی به صورت دیگر تبدیل می شود

.بنابراین باید مقدار کل انرژی موجود در جهان ثابت باشد.

قانون پایستگی جرم و انرژی:تحقیقات وبررسی های علمی جدید نشان داده که ماده و انرژی می توانند به هم تبدیل

شوند بنابراین قانون پاستگی جرم و قانون پایستگی انرژی به تنهایی اعتبار ندارند و به جای آنها قانون پایستگی جرم و

انرژی به کار می رود که بیان می کند مقدار کل جرم وانرژی موجود در جهان ثابت است.

2 ارتباط بین مقدار جرم و انرژی که به هم تبدیل می شوند توسط انیشتن با رابطه �m� = ��

بیان می شود که در آن

��8 m مقدار جرم ماده برحسب کیلو گرم و c سرعت نور که مقدارآن 10 × 3

است و E مقدار انرژی برحسب

ژول می باشد.

در واکنش های شیمیایی معمولی تغییر جرم تقریبا صفر است بنابراین می توان از قانون پایستگی جرم در مورد این

واکنش ها استفاده کرد اما در واکنش های هسته ای که طی آن هسته اتم دچار تغییر می شود، تبدیل جرم وانرژی به

یکدیگر صورت می گیرد و باید قانون پایستگی جرم وانرژی را به کار ببریم.

دو نمونه مهم از واکنش های هسته ای عبارتند از همجوشی هسته ای)فوزیون( و شکافت هسته ای)فیسیون(

هم جوشی هسته ای : در واکنش های همجوشی هسته ای که در دماهای باال اتفاق می افتد، هسته اتم های سبک به

هم متصل شده و ضمن تبدیل شدن به هسته های سنگین تر مقداری از جرم خود را به انرژی تبدیل می کنند. در بمب

های هیدروژنی و همینطور در خورشید انرژی آزاد شده در نتیجه همجوشی هسته اتم های هیدروژن می باشد.)انرژی

الزم برای همجوشی هسته ها در بمب های هیدروژنی، از انرژی حاصل از شکافت هسته ای تامین می کنند.(

کاهش جرم در واکنش های همجوشی هسته ای ، مربوط به چیست؟

جرم هسته اتم های حاصل از همجوشی ، از مجموع جرم پروتون و نوترون های سازنده آن اتم کمتر است و این

اختالف جرم، همان جرم تبدیل شده به انرژی است.

در یک واکنش هسته ای مجموع اعداد جرمی سمت چپ با سمت راست و همینطور مجموع اعداد اتمی سمت چپ

و راست با هم برابر است.

عنصرها چگونه به وجود آمده اند؟

جهان شامل زمین ، خورشید ستاره ها و کهکشان ها )مجموعه ای از بیلیون ها ستاره را کهکشان می گویند(و هر چیز

اطراف مامی باشد. دانشمندان عقیده دارند که حدود 15میلیارد سال قبل، انفجاری بزرگ )مهبانگ( ، صورت گرفت

که طی آن انرژی بسیار زیاد حاصل از این انفجار ، طبق رابطه انیشتن به جرم تبدیل شد و ذرات سازنده اتم هم چون

الکترون ، پروتون و نوترون را با دماهای بسیار زیاد تولید کرد. توده بسیار داغ و متراکم از ذرات بنیادی، بر اثر هم

جوشی هسته ای سبکترین اتم ها ، یعنی هیدروژن و هلیوم را بوجود آورد.

از گرد هم آمدن و متراکم شدن گازهای هیدروژن و هلیوم بسیار داغ ،مجموعه گازی به نام سحابی تولید شدکه

سازنده کهکشان ها و ستاره ها هستند. در گرمای شدید این ستاره ها از ترکیب ذرات بنیادی با هیدروژن وهلیوم اتم

های سنگین ترساخته شد. هر ستاره ای که داغ تر وچگال تر بود زمینه ساخته شدن عناصر سنگین تر در آن بیشتر فراهم

بود.

از انفجار این ستاره ها و گرد هم آیی ذرات متالشی شده آنها در سراسر گیتی نسل دوم ستاره ها همچون منظومه

شمسی )سامانه خورشیدی( حاصل شد.که در آن زمین قطعه کوچکی از این ستاره بود که درآن حدود 92 عنصر

دراثر همجوشی اتم ها با یکدیگر ویا با ذره های بنیادی پدید آمد.

فیسیون )شکافت هسته ای(: شکافت هسته ای یک واکنش هسته ای است که طی آن یک هسته سنگین به دو هسته با

جرم کمتر شکافته می شود.اختالف جرم ذرات حاصل با جرم اتم سنگین به انرژی تبدیل می شود.

علت ناپایدتری و تالشی هسته ای اتم های سنگین چیست؟

در هسته اتم های های سنگین ، به خاطر زیاد بودن تعداد پروتون ونوترون موجود درهسته، فاصله بین پروتون ها زیاد

می شود وممکن است نیروی دافعه بین پروتون ها از نیروی ربایش بین هسته ای قویتر شده و هسته دچار واپاشی شود.

در واپاشی هسته ای مواد پرتوزا ، سه نوع تابش ممکن است رخ دهد که عبارتند ار

1 -تابش بتا ��1(−

2 ) 2 -تابش آلفا �� )

0 ) 3 -تابش گاما �� )

)

در اثر این تابش عنصر پرتوزا به هسته اتم عناصر دیگر تبدیل می شود.

عناصر ساختگي:گفته شد که تعداد عناصر شناخته شده حدود 118 عنصر است که از این تعداد 92 عنصر در

طبیعت وجود دارد و 26 عنصر دیگر توسط انسان در آزمایشگاه های پیشرفته و طی واکنش های همجوشی هسته ای

تحت تاثیر انرژی بسیار زیاد در دماهای باال ساخته می شود. عناصر مصنوعی ناپایدار بوده وپرتوزا هستند اولین عنصر

مصنوعی ساخته شده تکنسیم با عدد اتمی 43 بود.

در تولید عناصر مصنوعی ذراتی به نام ذرات شتاب دهنده )همجون نوترون ، دوتریوم ، پرتو آلفا و…( را به هسته اتم

سنگین برخورد می دهند که باعث تولید عنصری جدید می شود . به عنوان مثال از برخورد دوتریوم بر عنصر مولیبدنیوم

عنصر تکنسیوم تولید شد ویا از بمباران اورانیوم بوسیله نوترون عنصر پولونیوم تولید می شود.

سوال: معادله این واکنش های هسته ای را بنویسید

این عناصر براساس نام محل یا موسسه یا شخص نام گذاری می شوند. عناصر ساختگی کاربرد های گوناگونی

دارندمثال از تکنیسیوم که پرتو زا است و پرتو گاما تولید می کنددر صنعت داروسازی برای تصویر برداری از غده

تیرویید استفاده می شود. اندازه ذره حاوی تکنسیوم با اندازه یون یدید برابر بوده و توسط غده تیروئید همراه با یون

یدید جذب شده وامکان عکسبرداری از این غده را فراهم می سازد.

و از پولونیوم به عنوان سوخت راکتور هسته ای استفاده می شود.) سوخت راکتور هسته ای ماده ای است که پس از

برخورد نوترون به هسته اش متالشی شده و تولید انرژی می کند.(

از مهمترین سوختهای هسته ای ایزوتوپ اورانیوم 235 است که فراوانی آن در نمونه های طبیعی کمتر از %7.0

است. برای اینکه این ماده بتواند در واکنش های هسته ای شرکت کند باید درصد آن را باال برد که به این کار غنی

سازی اورانیوم می گویند.

سرطان چیست؟ می دانیم هر سلول پس از تولید، بالغ شده وبعداز مدتی می میرد. اگر در سلول تغییراتی ایجاد شود

که نتیجه آن از بین نرفتن سلول باشد، در قسمتی از بدن توده ای از سلول که به نام غده سر طانی نامیده می شود،

تولید می گردد این سلول ها سرعت تکثیر زیادی دارند وپس از شکل گرفتن می توانند با تولید رگ به سیستم

گردش خون ویا سیستم لنفاوی وارد شده و در سراسر بدن پخش شده و سلول های مستعد قسمت های بدن را در

گیر سازند.

برای از بین بردن این سلول ها روش های درمانی گوناگونی از قبیل عمل جراحی و برداشتن توده ، رادیو درمانی

یعنی تاباندن پرتو های پر انرژی مانند پرتو گاما به سلول های سر طانی ، و شیمی درمانی می باشد که در شیمی

درمانی عموما از رادیو ایزوتوپ ها استفاده می شود.

از رادیو ایزوتوپ ها عالوه بر درمان ، در تشخیص بیماری ها یی همچون سرطان نیز استفاده می کنند.

رادیو ایزو توپ ها چگونه در تشخیص بیماری ها کاربرد دارند؟

با استفاده از روش اسکن با رادیو ایزوتوپ که نوعی تصویر برداری است برای تشخیص بیماری هایی همچون

سرطان استفاده می کنند.در این تصویربرداری مقادیری، از یک ماده پرتوزا به بیمار تزریق می شود. نوع ماده

رادیواکتیو استفاده شده متنوع است و انتخاب آن بسته به این است که پزشک معالج در صدد تشخیص چه نوع

ضایعه ای می باشد. از اسکن رادیوایزوتوپ در قسمت های مختلف پزشکی مانند تشخیص بیماری های استخوان،

غدد داخلی، بیماری های قلبی، بیماری های ریوی و … استفاده می شود .

برای انجام اسکن رادیوایزوتوپ ابتدا مقادیر اندکی از ماده رادیواکتیو به بدن بیمار تزریق می شود. بعد از تزریق

وریدی ماده رادیواکتیو به بدن این ماده در جریان خون پخش شده و در تمام بدن انتشار می یابد و هر بافتی مقداری

از آن را جذب می کند. بافت هایی که دچار بیماری های خاصی هستند مقدار بیشتری از ماده رادیواکتیو را جذب

می کنند بطور مثال برای تشخیص تومورهای استخوانی از عنصر رادیواکتیو تکنیسیم استفاده می شود

تکنیسیم رادیواکتیو در استخوانی که سلول های تومورداشته باشد بیشتر جذب می شود. و یا در عفونت ها استخوان،

ماده رادیواکتیو بیشتری در بافت عفونی جمع می شود. پزشک معالج از روی میزان جذب ماده رادیواکتیو در بافت

مورد نظر متوجه می شود که آیا آن بافت بیمار است یا خیر. ولی به چه طریق میزان تجمع ماده رادیواکتیو در هر

بافت مشخص می شود.

چگونه از مواد پرتوزا برای تولید انرژی استفاده می شود؟

بعضی از عناصر دارای ایزوتوپ های پرتو زا هستند. بعضی از عناصرطبیعی، ایزوتوپ هایی با هسته ناپایدار دارند که

برای استفاده در بمب ها ونیروگاه های هسته ای قابل استفاده هستند این عناصر عبارتند ازاورانیوم و پلوتونیوم.

اورانیوم به طور طبیعی فلزی است سخت،سنگین،نقره ای و رادیواکتیو،با عدد اتمی 92.سالهای زیادی از آن به

عنوان رنگ دهنده لعاب سفال یا تهیه رنگهای اولیه در عکاسی استفاده می شد و خاصیت رادیواکتیو آن تا سال

1866 ناشناخته مانده بود و قابلیت آن برای استفاده به عنوان منبع انرژی تا اواسط قرن بیستم مخفی بود.

اورانیوم طبیعی )که بشکل اکسید اورانیوم است( شامل3.99 %از ایزوتوپ اورانیوم 238 و7.0 %اورانیوم

235است. که نوع 235 آن قابل شکافت است و مناسب برای بمب ها ونیروگاههای هسته ای است.

اگر میزان اورانیوم 235 در نمونه بین 7.0 %تا 25 %باشد،اورانیوم با غنای پایین خوانده می شود. و به عنوان

سوخت بیشتر راکتورهای تجاری و تولید رادیو ایزوتوپ کاربرد دارند.

اورانیوم با غنای باال که در اینجا بیشتر از 25 %وحتی در مواردی آن را تا98 %نیز غنی می کنند و مناسب برای

کاربردهای نظامی وساخت بمب های هسته ای است .

بطوربسیار خالصه غنی سازی عبارت است از انجام عملی که بواسطه آن مقدار اورانیوم 235 بیشتر شود و مقدار

اورانیوم 238 کمتر. که پس از جمع آوری، اورانیوم 238 آن را زباله اتمی می نامند.

غنی سازی اورانیوم به روشهای مختلفی انجام می شود که چند مورد از آنها عبارتند از: 1-استفاده از اصل انتشار

گازها 2-استفاده از روش فیلترینگ 3-استفاده از میدانهای مغناطیسی 4 -استفاده از دستگاه سانتریفوژ

که در حال حاضر روش چهارم متداولترین،باصرفه ترین و مطمئن ترین روش به شمار می آید.

در اواخر سال 1938 هان،مایتنر و اشتراسمن به اکتشافی دست یافتند که دنیا را تحت تاثیر قرار داد ،آنها متوجه

شدند که میتوان کاری کرد که هسته های اورانیوم 235 شکسته شوند.

فرض کنید که نوترونی در اطراف یک هسته اورانیوم 235 آزادانه در حال حرکت است،این هسته تمایل زیادی

دارد که نوترون کند را به درون خود بکشاند وآن راجذب کند.هسته اورانیوم پس از گیر اندازی این نوترون،دیگر

هسته ای پایدار نیست وناگهان از هم شکافته می شود این هسته در طی فرآیند شکافت به دو یا چند هسته با جرم

کوچک ترتجزیه می شود.نتیجه این تجزیه تولید انرژی به همراه نوترون است نوترون های تولید شده به هسته سایر

اتمهای اورانیوم 235 برخورد کرده وباعث شکافت آنها می شود واین واکنش زنجیره ای به قدری سریع است که

پس از تاباندن یک نوترون در مدت 1 ثانیه حدود یک کیلو گرم اورانیوم را متالشی می کند ومقادیر بسیار زیادی

انرژی را تولید می کند.

الزم به ذکر است که به حداقل مقدار اورانیومی که برای فرآیند شکافت الزم است جرم بحرانی یا مقدار بحرانی می

گویند واز به هم پیوستن دو یا چند جرم بحرانی یک ابر جرم بحرانی حاصل می شود.

حال اگر بخواهیم واکنش زنجیره ای ادامه پیدا کند،حفظ یک اندازه بحرانی برای ماده اولیه اورانیوم ضرورت دارد

.در صورتی که مقدار اورانیوم را خیلی کمتر از جرم بحرانی بگیریم ،بیشتر نوترون های تولیدی بدون بر خورد به

اورانیوم فرار خواهند کرد و در نتیجه واکنش متوقف می شود.

از سوی دیگر اگر مقدار اورانیوم را فوق العاده زیاد بگیریم مثال به اندازه یک ابر جرم بحرانی،تمام نوترون های

تولیدی در واکنش های بعدی شرکت خواهند کرد وانرژی آزاد شده در یک فاصله زمانی کوتاه آنچنان زیاد خواهد

شد که نتیجه ای جز انفجار نخواهد داشت. بین این دو حالت یک خط فاصل وجود دارد:اگر بزرگی کره اورانیومی

شکل را درست برابر اندازه بحرانی بگیریم آنگاه از هر شکافت، فقط یک نوترون برای شرکت در شکافت بعدی باقی

می ماند در این صورت واکنش با آهنگ ثابتی ادامه می یابد. ازاین خاصیت برای توجیه عملکرد نیروگاههای هسته

ای استفاده می کنند.

زمان نیمه عمر چیست؟هسته مواد پرتوزا باسرعت ثابتی واپاشیده می شوند که این سرعت واپاشی به عوامل خارجی

همچون دما، فشار، میدان الکتریکی ، میدان مغناطیسی و… بستگی ندارند. سرعت واپاشی هسته مواد پرتوزا را با نیمه

عمر به صورت زیر تعریف می کنند:

نیمه عمر زمانی است که طول می کشد تا تعداد هسته ماده پرتوزا در یک نمونه به نصف برسد.

اغلب عناصر پرتوزا نیمه عمرهایی درحدود چند روز تا چند سال هستند وبیشتر آنها از زمان پیدایش تاکنون واپاشیده

شده اند. اما بعضی از عناصردارای نیمه عمرهای طوالنی هستند به طوری که هنوز مقداری از آنه پس از پیدایش هنوز

در اطراف ما هستند و پرتوزاهای طبیعی را تشکیل می دهند.

از عناصر پرتوزا چگونه درتخمین سن اشیاء یا سن فسیل ها یا سنگها استفاده می کنند؟

در یک شئ همیشه مقداری از یک ماده پرتوزا وجوددارد.با مشخص کردن اینکه چه مقدار از هسته ی رادیواکتیو

در شئ مورد نظرباقی مانده است متوجه میشویم که چند نیمه عمر ماده سپری شده و چون نیمه عمر عناصر را میدانیم

به راحتی میتوانیم سن اشیاء قدیمی را محاسبه نماییم.یکی از عناصر مهم برای این منظور کربن 14 است که به

صورت کربن دی اکسید وارد چرخه حیات شده و در ساختار اغلب مواد وارد می شود. نیمه عمر کربن 14 برابر با

5760 سال است. که مقدار آن در جو به خاطر برخورد پرتو های کیهانی به نیتروژن 14 وتولید کربن 14 مقدار

ثابتی است. بنابراین دانشمندان با تعیین مقدار کربن 14 موجود در شئ مورد نظر و مقایسه آن با مقدارش در جو می

توانند سن شئ مورد نظر را تخمین بزنند.

جرم اتم: برای اندازه گیری یک جسم باید وزنه و مقیاس به کار رفته متناسب با اندازه آن جسم باشد، مثال باسکول

های چند تنی برای اندازه گیری جرم یک هندوانه مناسب نیستند چون دقت آنها در حد تن است.و همینطور یک وزنه

کیلوگرمی برای اندازه گیری جرم یک دانه برنج مناسب نیست. اتمها و مولکول ها دارای جرم هایی بسیار کم هستند

و بنابراین یکای گرم برای اندازه گیری آنها بسیار نامناسب است و یکای بسیار بزرگی است. یکای مناسب برای اندازه

گیری جرم اتم ، باید کمیتی از جنس خود اتم ها باشد. یکای انتخاب شده در این مورد که به نام واحد کربنی خوانده

شده و بانمادamu نموده می شود , به صورت زیر تعریف می شود:

واحدكربني)amu :)به یک دوازدهم جرم یک اتم کربن 12 یک amu می گویند که یکای سنجش جرم اتم

ها و مولکول ها است.

جرم اتمي: جرم اتمی یک عنصر نشان می دهد که یک اتم از آن عنصر چند بار سنگین تراز واحد جرم اتمی است.

مثال وقتی می گوئیم جرم اتمی گوگرد 32amu است یعنی یک اتم گوگرد 32 بار از واحد جرم اتمی سنگین

تراست.

جرم مولكولي: جرم مولکولی یک ماده نشان می دهد که یک مولکول از آن ماده چند بار سنگین تراز واحد جرم

اتمی است. برای به دست آوردن جرم مولکولی یک ماده، جرم اتم های سازنده آن رابا هم جمع می کنیم.

جرم مولی: جرم یک مول از یک اتم یا یک مول ازیک مولکول را جرم مولی آن ذره می گویند. جرم یک مول اتم

از یک عنصر از لحاظ عددی برابر با جرم اتمی آن اتم ،با یکای گرم می باشد و جرم یک مول مولکول از یک ماده

از لحاظ عددی برابر با جرم مولکولی آن ماده با یکای گرم است.

دستگاه طیف سنج جرمي: دستگاهی است که با استفاده از آن جرم دقیق مولکولها و اتم ها را اندازه گیری می

کنند.

هنگام اندازه گیری جرم یک عنصر مانند نئون دانشمندان متوجه شدند که این اتم دارای بیش از یک نوع می باشد

که تفاوت آن ها را در جرم آن ها است. آن ها این اتم ها را ایزوتوپ نامیدند.

ايزوتوپ: به اتم های یک عنصر که عدد اتمی یکسان و عدد جرمی متفاوتی دارند، ایزوتوپ های آن عنصر می

گویند.

ایزوتوپ های یک عنصر تعداد پروتون یکسان وتعداد نوترون متفاوتی دارند.

هیدروژن دارای سه ایززوتوپ با خصوصیات زیر است:

1 هیدروژن سبک )پروتیوم( ��

1 هیدروژن سنگین )دوتریوم( �� 1

1 هیدروژن پرتوزا )تریتیم(�� 2

چون خواص شیمیایی یک عنصر به وسیله تعداد پروتون آن اتم مشخص می شود ایزوتوپ های یک عنصر خواص

شیمیایی مشابه وخواصفیزیکی وابسته به جرم متفاوتی دارند.)خواص شیمیایی ترکیبات حاوی ایزوتوپ های مختلف

یک عنصر، مشابه و خواص فیزیکی وابسته به جرم آن ها متفاوت است(

تاکنون بیش از 2300ایزوتوپ طبیعی و مصنوعی شناخته شده است که فقط 279 ایزوتوپ از آن ها پایدارند.

پایداری ایزوتوپ های یک عنصر به تعداد پروتون ونوترون های هسته آن اتم وابسته است. به طور کلی در

موردپایداری هسته اتم ها دو قاعده را در نظر می گیریم:

1 -همه هسته هایی که تعدادپروتون آنها بزرگتر یا مساوی 84 باشد ناپایدار می باشند

2 -اگر برای هسته ای نسبت تعداد نوترون به پروتون بزرگ تر یا مساوی 5/1 باشد، هسته ناپایدار بوده و متالشی می

شود.

طول موج: به فاصله دو قله یا دو فرورفتگی پشت سرهم دریک موج طول موج آن موج گفته می شود.

فركانس: تعداد طول موجی که در واحد زمان ازیک نقطه عبور می کند، فرکانس نامیده می شود.طول موج با

فرکانس رابطه وارونه دارد.

انرژی یک تابش با فرکانس رابطه مستقیم وبا طول موج رابطه وارونه دارد.

امواج الكترو مغناطیس: هرگاه یک ذره باردار حرکت کندتولید میدان های الکتریکی و مغناطیسی می کند که

تاثیرا ت این موج ها تابش الکترو مغناطیسی نامیده می شود. امواج الکترو مغناطیسی با توجه به اندازه طول موج یا

انرژی به صورت زیر دسته بندی می شوند.

نور مريي: نورمریی قسمتی از امواج الکترومغناطیس با طول موج بین 400 تا 700 نانومتر است که در اثر عبور

دادن آن از منشور تولید طیفی پیوسته ازرنگ های سازنده نورسفید می کند) شامل همه طول موج های بین 400 تا

700 نانومتر است(. این طیف اولین بار توسط نیوتن به دست آمد.هرچه طول موج نور کمتر باشد، شکست نور

مربوطه بیشتر است.

دستگاه طیف بین بونزن:دستگاه طیف بین بونزن شامل یک مشعل است که پس از وارد کردن نمک های فلزی

عناصر مختلف)مانند ترکیب مس دار مانند کات کبود (در شعله مشعل این دستگاه، نور حاصله )سبز (را از یک منشور

عبورداده و بر یک صفحه عکاسی می تابا نند و الگوی حاصله راطیف نشری خطی عناصرمی نامند) . دستگاه طیف

بین) اسپکتروسکوپ( ، دستگاهی است که نوع و میزان بر هم کنش نور وماده را مشخص می کند و با استفاده از آن

اطالعات زیادی در باره ساختار درونی مواد به دست می آورند.(

طیف نشری خطی هر عنصر فقط بعضی از طول موج های ناحیه مریی را شامل می شود که هر عنصردارای یک طیف

مخصوص به خود می باشد. که مانند اثر انگشت برای شناسایی آن عنصر به کار می رود.تفاوت طیف عناصر مختلف

در تعداد خطوط رنگین، رنگ خطوط و طول موج خطوط می باشد. ساده ترین طیف مربوط به اتم هیدروژن است.

برای هر عنصر یک طیف جذبی مخصوص به خود دارد که نقاط جذب با نقاط نشر برای یک عنصر برهم منطبق

است.

طريقه به دست آوردن طیف نشری خطي هیدروژن: هرگاه بر یک لوله تخلیه الکتریکی که شامل گاز

هیدروژن با فشار کم است، ولتاژ باالیی اعمال شود، بر اثر تخلیه الکتریکی درون این گاز، مولکول دو اتمی هیدروژن

به دو اتم مجزای هیدروژن تبدیل شده و با تهییج الکترونی در هیدروژن ، گاز درون لوله به رنگ التهابی صورتی

روشن در می آید که دراثر عبور این نور ازمنشور مطابق شکل طیف نشری خطی هیدروژن به دست می آید.

تفاوت طیف پیوسته با طیف خطی در ناحیه نور مریی چیست؟ می دانیم طول موج ناحیه مریی همه اعداد بین 400

تا 750 نانومتر را شامل می شود که هر طول موج رنگ مخصوص به خود را دارد. طیف های پیوسته همه طول موج

های این ناحیه را شامل می شود ولی طیف های خطی فقط تعداد خاصی از این طول موج ها را در بر می گیرد.

تفاوت طیف نشری و جذبی چیست؟

در طیف نشری در اثر انجام یک پدیده ) جابه جایی الکترون ( انرژی آزاد شده واین انرژی به صورت امواج الکترو

مغناطیسی آزاد می شود ولی در طیف جذبی برای انجام یک پدیده )جابه حایی الکترون ( انرژی به صورت امواج

الکترو مغناطیس جذب می شود.

طیف نشری خطی عناصر دیگر غیر از هیدروژن چگونه تشکیل می شود وعلت تفاوت طیف عناصر مختلف چیست؟

می دانیم هراتم دارای تعداد معینی الکترون در اطراف هسته خود می باشد که تعداد این الکترونها با عدداتمی آن

عنصر برابر است. این الکترونها به صورت الیه های الکترونی در اطراف هسته پراکنده اند که در هر الیه دو یاچند

الکترون قرار می گیرد. به توزیع الکترونها در الیه های اطراف هسته اتم ، آرایش الکترونی آن اتم می گویند.

به پایدارترین آرایش الکترونی یک اتم که پایین ترین سطح انرژی را دارد، حالت پایه آن اتم می گویند.

هر گاه انرژی به صورت نور یا گرما به اتم برخورد کند آرایش الکترونی اتم برای لحظه ای به هم خورده وآرایشی

ناپایدار وبا سطح انرژی باالتر به نام حالت برانگیخته پدید می آید . در این شرایط اتم برای بازیابی آرایش پایدار خود

انرژی را به صورت تابش الکترو مغناطیس از دست داده وبه حالت باسطح انرژی پایین تر وپایدارتر می رسد.

هرچه اختالف سطح انرژی حالت برانگیخته با حالت پایه بیشتر باشد، تابش ایجاد شده طول موج کمتر و انرژی بیشتری

خواهد داشت.

مدل كوانتومي اتم: در این مدل تمام بار مثبت و جرم اتم در منطقه بسیار کوچکی به نام هسته قرار می گیرد

والکترونها به صورت ابر های الکترونی به صورت الیه ای در اطراف هسته پراکنده اند. هرچه این الیه ها از هسته

دورتر شونداوال سطح انرژی باالتری پیدا می کنند و ثانیا به هم نزدیکتر می شوند. تعداد این الیه ها هفت الیه می

باشدو این الیه هارا بایک عدد به نام عدد کوانتومی اصلی با نماد n نشان می دهند.

بررسی های دقیق تر نشان داده که هر الیه اصلی خود از یک یا چند الیه دیگر به نام الیه فرعی یا زیر الیه ساخته شده

است که تعداد زیر الیه های موجود در هر الیه اصلی با شماره الیه اصلی برابر است مثال الیه اصلی سوم از سه زیر

الیه تشکیل شده است .

زیر الیه های موجود در الیه اصلی را با حروف f,d,p,s نشان می دهند.

ناحیه ای در اطراف هسته که احتمال حضور الکترون در آن بیش از 90 %باشد را اوربیتال می گویند.

هر زیر الیه دارای یک یا چند اوربیتال است که نام اوربیتال را مشابه با نام زیر الیه انتخاب می کنند. مثال اوربیتال

های زیر الیه p را اوربیتالهای p می نامند. هر اوربیتال حداکثر گنجایش دو الکترون را دارد.

رسم آرايش الكتروني:ابتدا زیر الیه هایی را بوسیله الکترون پر می کنیم که سطح انرژی پایین تری داشته باشند

وسپس به سراغ تراز های باسطح انرژی باالتر می رویم)اصل آفبا یا اصل بناگذاری(

ترتیب پرشدن زیر الیه های موجود در الیه اصلی n به صورت np , d)1-n ,(f)2-n ,(ns می باشد.

ساختار الکترون نقطه ای اتم ها :

در این روش الکترون های الیه ظرفیت عناصر دسته s ویا دسته p را دراطراف نشانه شیمیایی عنصر قرار می دهیم.

)الکترون ها را به صورت تک اطراف نشانه قرار می دهیم وسپس آنها را جفت می کنیم. حداکثر الکترون اطراف

یک اتم 8 الکترون می باشد.

طريقه رسم آرايش الكتروني يون های منفي : ابتدا با توجه به عدد اتمی، آرایش الکترونی اتم خنثی را رسم

می کنیم وسپس به تعداد بار منفی الکترون را به آخرین زیر الیه اضاف می کنیم.

طريقه رسم آرايش الكتروني يون های مثبت: ابتدا با توجه به عدد اتمی، آرایش الکترونی اتم خنثی را رسم

می کنیم وسپس به تعداد بار مثبت الکترون را ار آخرین تراز به سمت داخل خارج می سازیم.

طريقه طراحي وبه دست آوردن جدول تناوبي جديد. برای به دست آوردن جدول تناوبی جدید به ترتیب

زیر عمل می کنیم:

1 -عناصر را به ترتیب افزایش عدد اتمی مرتب می کنیم .

2 -آرایش الکترونی عناصر را رسم می کنیم.

3 -عناصری که تعداد الیه اصلی یکسانی دارند را در یک ردیف افقی به نام دوره یا تناوب قرار می دهیم که شماره

تناوب با تعداد الیه اصلی برابر است .

4 -عناصری که آرایش الیه ظرفیت آن ها یکسان است را در یک ستون عمودی به نام گروه زیر هم قرار می دهیم

چون رفتار شیمیایی عناصر با آرایش الکترونی آن ها تعیین می شود، عناصر یک گروه خواص شیمیایی مشابهی دارند.

طريقه به دست آوردن شماره دوره وگروه عناصر با توجه به آرايش الكتروني آنها:

شماره دوره = بیشترین ضریب برای اوربیتال s

شماره گروه به روش جدید= برای عناصر دسته s :تعداد الکترون در آخرین زیر الیه

برای عناصر دسته p : تعداد الکترون p بعالوه 12 می باشد.

برای عناصر دسته d : مجموع الکترون نهای موجود در زیر الیه d و s الیه ظرفیت

ويژگي های كلي عناصر موجود در جدول: حدود 92 عنصر موجود در جدول، در طبیعت یافت می شوند

که آنها را با توجه به خصوصیات فیزیکی وظاهری به سه دسته فلز ، نافلز وشبه فلز تقسیم بندی می کنند.

خصو صیات فیزيكي فلزات:

1 -فلز ها بیش 80 درصد عناصر فلز هستند . شامل فلزات اصلی)فلزات قلیایی، قلیایی خاکی ، آلومینیوم ، بیسموت…

(وواسطه می باشند.

2 -این عناصر در دمای معمولی جامدند) به جز جیوه که در دمای معمولی مایع است( .

3 -چکش خوارند و در اثر ضربه ساختار آنها متالشی نمی شود وخاصیت شکل پذیری دارند.

4 -جالی فلزی دارند یعنی دارای ظاهری براق ودر خشنده می باشند.

5 -رسانای خوب جریان الکتریسیته وگرما هستند.

خصو صیات فیزيكي نا فلزها:

1 -نافلزها رسانای گرما والکتریسیته نیستند و جالی فلزی ندارند )به جز گرافیت(

2 -نافلزها اغلب به حالت جامد)کربن، گوگرد، فسفر، وید( یا گاز)فلوئور، کلر، اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن

وگازهای نجیب( دیده می شوند و تنها نافلز مایع برم می باشد.

4 -نافلزها چکش خوار نیستندو ساختار آنها در اثر ضربه متالشی می شود.

خصو صیات فیزيكي شبه فلزها:شبه فلزها عناصری هستند که برخی از خواص فلزها و برخی از خواص نافلزها

را از خود نشان می دهند مانند سلیسیم که مانند فلزها درخشان ومانند نافلزها شکننده است ویک عنصر نیم رسانا است.

شبه فلزها عبارتند از 8 عنصر بور ، سیلیسیم ، ژرمانیوم، آرسنیک ، آنیموان ، تلوریم، پلونیوم واستانین.

خصوصیات گازهای نجیب:گاز های نجیب که آخرین عنصر هردوره از جدول را

شامل می شوند دارای خصوصیات زیر هستند

1 -الیه ظرفیت آن ها پر است وهمگی به صورت

،ns 6

np می باشند. )به جز هلیوم

2 که به صورت

1s است.(

2 -همگی به صورت گازهایی تک اتمی هستند.

3 -میل ترکیبی و واکنش پذیری آن ها بسیار ناچیز است. در گذشته آنها را گاز بی

اثر می نامیدند و هنوز هم ترکیبی از هلیوم ، نئون و آرگون ساخته نشده است اما پس

از شناختن ترکیباتی از کریپتون وزنون ورادون آنها را گازهای نجیب گفتند. با وجود

واکنش پذیری کم کاربرد این گازها زیاد است . نئون در تابلوهای تبلیغاتی و در

لیزرهای گازی کاربرد دارد.

4 -پایدارترین آرایش الکترونی را در بین همه عناصر دارند و آخرین عنصر هر دوره می باشند.

دانستن عدد اتمی شماره دوره و نام این عناصر بسیار ضروری است که در مقابل آورده شده است.

شكل كلي جدول تناوبي امروزی:

1-جدول تناوبی امروزی شامل 7 دوره و 18 گروه می باشد که دوره هفتم ناقص بوده ودر حال کامل شدن است.

2 -هر دوره با یک فلز قلیایی شروع می شود)به جز دوره اول ( وبه یک گاز نجیب ختم می شود )به جز دوره هفتم(.

3 -عناصر موجود در جدول را با توجه به آخرین تراز فرعی که در حال پر شدن است به دو دسته عناصر اصلی )گرو

ه های A ) و عناصر فرعی )گروه های B ) تقسیم بندی می کنند. عناصر اصلی عناصری هستند که اوربیتال s ویا p

آن ها در حال پر شدن است و در گروه های 1A تا 8A قرار گرفته اند. وعناصر واسطه عناصری هستند که از دوره

چهارم جدول در 10 ستون و 8 گروه به نام گروه های B بین گروه 2Aو 3A قرار گرفته اند. در روش دیگر شماره

گذاری گروه های جدول عناصر را بدون در نظر گرفتن اصلی یا فرعی در 18 گروه جای می دهند.

4-عناصر واسطه به دو دسته عناصر واسطه خارجی )دسته d ) وعناصر واسطه داخلی )دسته f )تقسیم بندی می شوند.

عناصر مایع در شرایط متعارفی دو عنصر برم وجیوه است.

دوره ششم طوالنی ترین دوره با32 عنصرو گروه 3B( سوم( با 32 عنصر طوالنی ترین گروه می باشد. عناصر دوره

7 همگی پرتوزا هستند.

فلزها از نظر شیمیایی عناصری هستند که با شرکت در واکنش های شیمیایی و از دست دادن الکترون به یون مثبت )

کاتیون ( تبدیل می شوند که در نتیجه این کار ممکن است به آرایش گاز نجیب برسند ) در مورد فلزات قلیایی ،

قلیایی خاکی و آلومینیوم و معدودی از عناصر واسطه ( یا آرایش گاز نجیب را کسب نکنند) مانند اغلب فلزات

واسطه(. هرچه تمایل یک فلز برای از دست دادن الکترون بیشتر باشد، آن فلز واکنش پذیری و خاصیت فلزی بیشتری

دارد.

نافلزها از نظر شیمیایی عناصری هستند که با شرکت در واکنش های شیمیایی و گرفتن الکترون به یون منفی )آنیون

( تبدیل می شوند و به آرایش گاز نجیب می رسند. هرچه تمایل نافلز برای این کار بیشتر باشد، آن عنصر خاصیت

نافلزی بیشتری داشته و واکنش پذیر تر است.

مختصری در موردپیوند های شیمیايي بین اتم ها:

می دانیم پایدارترین آرایش الکترونی مربوط به گازهای نجیب است. سایر عناصر تمایل دارند تا با شرکت در واکنش

های شیمیایی آرایش گاز نجیب را کسب کنند) یابه آن نزدیک تر شوند(. اتم ها این کار را به دو طریق انجام می

دهند که عبارتند از

1 -انتقال الکترون که نتیجه اش تشکیل پیوند یونی است و هنگامی تشکیل می شود که یک ذره برای رسیدن به

آرایش گاز نجیب باید الکترون بدهد)فلز( و ذره دیگر برای رسیدن به آرایش گاز نجیب باید الکترون بگیرد)نافلز(.

2 -اشتراك الکترون که نتیجه اش تشکیل پیوند کواالنسی است و هنگامی تشکیل می شود که هر دو اتم برای رسیدن

به آرایش گاز نجیب تمایل به گرفتن الکترون داشته باشند)هردو نافلز باشند(.

ظرفیت: تعداد الکترونی که یک اتم هنگام تشکیل پیوند از دست می دهد ، می گیرد ویا به اشتراك می گذارد را

ظرفیت آن عنصر می نامند.

قاعده اكتت )هشت تايي شدن( : عناصر تمایل دارند تا به مانند گازهای نجیب الیه ظرفیت کامل )هشت تایی(

پیدا کنند. این تمایل مبنایی برای پایداری و شدت واکنش پذیری عناصر می باشد.

سوال: هریک از اتم های زیر چگونه هشت تایی می شوند؟

11Na ، ، 38Sr ، 35Br ، 16S

 هشتایی شدن را می توان مبنایی برای مقایسه واکنش پذیری دو عنصر دانست. هرچه یک عنصر آسان تر به آریش

گاز نجیب برسد واکنش پذیری بیشتری دارد.

وقتی یک فلز با یک نافلز واکنش می دهد، فلز برای هشت تایی شدن الکترون از دست داده وبه یون مثبت) کاتیون(

تبدیل می شود ونافلز برای هشت تایی شدن الکترون گرفته وبه یون منفی )آنیون( تبدیل گردیده وبین یون های مثبت

ومنفی حاصله نیروی جاذبه ای به نام پیوند یونی پدید می آید.

پیونديوني: پیوندی که در نتیجه انتقال الکترون ازیک فلز به یک نافلز بین یون های حاصل پدید می آید را پیوند

یونی می نامند.

 از به هم پیوستن یون های مثبت ومنفی در سه بعد شبکه غول آسایی از یون ها پدید می آید که به نام شبکه بلور

ترکیب یونی یا جامد یونی نامیده می شود.)آرایش سه بعدی منظم از اتم ها ، یون ها یا مولکول ها در یک بلور را

شبکه بلور آن ترکیب می گویند(

تعداد الکترونی که یک عنصر در یک ترکیب یونی از دست می دهد یا می گیرد نشان دهنده ظرفیت یونی آن عنصر

است.عناصر گروه 1 و 2 وAl برای هشت تایی شدن الکترون های الیه ظرفیت خود را از دست داده وبا تبدیل شدن

به یون های +1 و +2 و +3 به آرایش گاز نجیب دوره قبلی می رسند. عناصر گروه 15 و16 و17 با گرفتن 3 یا 2

ویا 1 الکترون با تبدیل شدن به یونهای -3 و -2 و-1 به آرایش گاز نجیب هم دوره می رسند.

 عناصر واسطه معموال بدون هشت تایی شدن وبا تبدیل شدن به یون مثبت پایدار می شوند.

 بعضی ازفلزها ظرفیت های یونی ثابتی از خود نشان می دهند ولی بعضی ظرفیت های یونی گوناگونی دارند که دراین

موارد ظرفیت عنصر را با اعداد رومی در جلو نام عنصر می نویسند.

نام گذاری وفرمول نويسي تركیبات يوني:

1 -نشانه شیمیایی کاتیون را در سمت چپ ونشانه شیمیایی آنیون را درسمت راست می نویسیم

2 -ظرفیت آنیون را زیر وند کاتیون وظرفیت کاتیون را زیروند آنیون قرار داده در صورت امکان ساده کرده واز

نوشتن عدد 1 خودداری می کنیم

3 -در نامگذاری ابتدا نام کاتیون وسپس نام آنیون را می آوریم.

يون های چند اتمي: در بعضی از موارد مجموعه ای ازچند اتم به هم پیوسته دارای بار الکتریکی می باشند. این

گونه یون ها را یون های چند اتمی می گویند.

پیوند کواالنسی: پیوندی که در نتیجه اشتراك الکترون بین دو نافلز ویا هیدروژن بایک نافلز پدید می آید.

قواعد رسم ساختار لوئیس تركیبات كواالنسي

1 -محاسبه تعداد کل الکترون های الیه ظرفیت اتم های تشکیل دهنده ترکیب (ev)

بار الکتریکی با حفظ عالمت – مجموع شماره گروه عناصر تشکیل دهنده ترکیب )به روش قدیمی( = ev

2 -اتم مرکزی را نوشته واتم های جانبی را در اطراف آن قرار داده وبین اتم مرکزی وهریک از اتم های جانبی یک

جفت الکترون قرار می دهیم.

 اتمی که ظرفیت بیشتر و تعداد کمتری داشته باشدرا به عنوان اتم مرکزی در نظر می گیریم ) در کتاب اتم با

الکترونگاتیویته کمتر را مرکزی انتخاب کرده که مورد نقض زیادی دارد(

 اتم H هیچوقت مرکزی نیست.

3 -با توجه به تعداد کل الکترون های الیه ظرفیت ، ابتدا اتم های جانبی را هشت تایی می کنیم وسپس به سراغ اتم

مرکزی می رویم.

 در اطراف هیدروژن نباید بیش از یک جفت الکترون قرار گیرد.

4 -اگر اتم مرکزی هشت تایی نشد، در صورتی که اتم مرکزی یا جانبی شامل اتم های C ،O ، N ، S باشند، بین

آن ها بیش از یک جفت الکترون قرار می دهیم (پیوندهای دو گانه یا سه گانه)

5 -در انتها هر یک جفت الکترون پیوندی را با یک خط نشان می دهیم.(پیشنهاد کتاب)

آلوتروپ )دگرشكل( : به حالت های مختلف بلوری یا مولکولی برای یک عنصر آلوتروپ یا دگرشکل می گویند مانند آلوتروپهای

اکسیژن که عبارتند از اوزون و اکسیژن

طرز تهیه صنعتی اوزون: از تخلیه الکتریکی در اکسیژن

اتم اکسیژن بر خالف گازهای نجیب آرایش الکترونی ناپایداری

دارد به همین دلیل در طبیعت اکسیژن به حالت اتم دیده نمی شود وبیشتر به صورت مولکول دواتمی O2 O2 و مقدار کمتری به صورت سه اتمی O3 O 3 به نام اوزون دیده می شود.

اوزون فعالیت شیمیایی زیادی داشته و خاصیت گند زدایی دارد وبه همین خاطر از آن برای گند زدایی میوه ها

وسبزیجات استفاده می کنند

کربن در طبیعت به شکل های بلوری مختلفی دیده می شود که مهمترین آنها عبارتند از

گرافیت ، الماس و فولرن ها