ساختار اتم فصل اول علوی نیک عدد اتمی و عدد جرمی علوی نیک شیمی دهم

Transcript

1 شیمی دهم فصل اول ساختار اتم عدد اتمی و عدد جرمی در درون هسته هر اتم نوترون ها و پروتون ها قرار دارند در صورتی که اطراف اتم الکترون ها قرار گرفتند. )به نوترون ها و پروتون ها نوکلئون گفته میشود یعنی ذرات سازنده هسته( عدد اتمی به تعداد پروتون های 1 اتم گفته می شود که با حرف z در سمت چپ و پایین نوشته شده و عددی صحیح است. عدد جرمی در هر اتم تنها دو ذره P N, که درون هسته قرار دارند وزن دارند پس عدد جرمی که وزن اتم را نشان می دهد حاصل این 2 ذره است که در سمت چپ و باال و با حرف A نشان می دهند. عدد اتمی: تعداد P را نشان میدهد در یک اتم تعدادe را نشان میدهد نشان دهنده جایگاه و خانه مخصوص به هر اتم می باشد خواص شیمیایی یک اتم وابسته به آن است طوری که اگر تغییر کند کال ماهیت اتم تغییر کرده و 1 عنصر دیگر می شود در یک اتم باید توجه کنیم X در یک اتم اتمیسیته: تعداد اتم در مولکول را نشان می دهد. بار اتمیسیته عدد جرمی اتمی عدد... 1

2 شیمی دهم به دلیل آنکه تعداد الکترون و پروتون در اتم خنثی با هم برابر است و آنیون یعنی اتمی که الکترون دریافت کرده پس برای بدست آوردن تعداد الکترون آن باید تعداد الکترون گرفته شده را به عالوه ی تعداد الکترون اولیه )یا همان تعداد پروتون یا عدد اتمی( کرد. اما در کاتیون حاصل شود. یعنی اتم الکترون از دست داده پس باید الکترون های از دست رفته را از الکترون اولیه یا عدد اتمی کم کرد تا تعداد الکترون اولیه وقتی اتم به یون تبدیل می شود فقط تعداد الکترون ها تغییر می کند یعنی آیتم های ماند. پروتون نوترون عدد جرمی عدد اتمی و اندازه هسته ثابت می مثال + 3Li و 2He و - 1H در تعداد الکترون ها ثابت اما در باقی موارد متفاوت هستند. به جز اتم هیدروژن که نوترون ندارد در سایر اتم ها تعداد نوترون ها برابر یا بیش تر از پروتون هاست. 1. تعداد الکترون ها و پروتون های زیر را ذکر کنید 7N 3-1H H + 8O 2-11Al 3+...H 2 O, OH -, H 3 O + ایزوالکترون )هم الکترون( به اتم ها یا مولکول هایی که از نظر تعداد الکترون یکسان هستند هم الکترون یا ایزوالکترون گویند (هرگاه ذراتی در 1 یا چند + H تفاوت داشته باشند حتما ایزو الکترون هستند.) 2. تعداد الکترونهای زیر را ذکرکنید NH 3 NO + N 3 - (NH 3, NH 2 -, NH 4 + ) جرم اتمی در یک اتم وزن و جرم آن به تعداد پروتون ها و نوترون های آن اتم بستگی دارد یعنی در واقع به هسته ی آن اتم بستگی دارد و اگر حتی ده ها الکترون هم وجود داشته باشد تعداد الکترون ها تاثیری در جرم اتم ها ندارند. 2

3 شیمی دهم واحد کربنی)واحد جرم اتمی( برای یکسان کردن مقایسه جرم اتم ها الکترون پروتون و نوترون ها باید سنجه مناسب برای اندازه گیری وزن آنها را پیدا کرد. با توجه به اینکه جرم اتم ها و مولکول ها و ذرات سازنده ی آنها بسیار کم است از جرم نسبی استفاده میشود, در این راستا دانشمندان واحد مشخصی را برای جرم تعیین کردند بدین شیوه که یک اتم مرجع را انتخاب کرده سپس باقی اتم ها را نسبت به آن بسنجند که این اتم مرجع ابتدا H سپس O و در نهایت ایزوتوپ فراوان کربن یعنی کربنی که 6 پروتون و 6 نوترون داشته باشد قرار گرفت. سنجه مناسب: یک وزنه با جرم نسبی یک دوازدهم ایزوتوپ 12 کربن است که آن را amu میگویند. 1 مول )تعداد( 10) از هر چیز را گویند.( از اتم 6 12 C دقیقا برابر 12 گرم میشود. در این حال می گوییم هر 1 مول نوترون 1 گرم و هر 1 مول پروتون هم 1 گرم وزن دارد. در واقع 1/12 یک مول کربنی که 6 پروتون و 6 نوترون داشته باشد برابر 1 گرم است. به 1/12 یک اتم کربن ( با عدد جرمی ) 12 واحد جرم اتمی یا amu می گویند که اتم های دیگر را با آن سنجش می کنند. 1amu Nبرابر 1amu برابر P الکترون برابر 1/2000 amu 3

4 شیمی دهم 1amu برابر ) 23 10)1/6.022 گرم است که معادل ) 24-10)1.66 گرم می باشد )که به 1 دالتون مشهور است(. یک گرم برابر )amu 23 10)1.066 می باشد.... A A جرم هر اتم Z X معادل A amu است زیرا برابر پروتون ها و نوترون های اتم است و جرم هر پروتون و نوترون تقریبا برابر 1amu است. مثال 16 O هر اتم amu 16 جرم دارند.) زیرا 8 پروتون 8amu و 8 نوترون 8amu جرم دارند.( 10) )amu گرم است زیرا هر A A جرم هر مول اتم Z X برابر برابر 1 گرم است و ما در هر مول اتم A مول amu داریم که میشود A گرم پس در 16 O جرم یک مول می شود 16 گرم.... دانشمندان با دستگاه طیف سنج جرمی می توانند جرم ذرات را با دقت زیاد بسنجند حال به سوال زیر پاسخ دهید 4

5 1. واحد جرم اتمی چست و با چه چیز نشان می دهند شیمی دهم 1/11)2 جرم اتم- 14 C و mg 1/1)1 جرم اتم- 1 H وmg 1/16)1 جرم اتمی O 16 و amu 1/12)1 جرم اتم 12 C و amu 1. هر گرم معادل چند amu است 1)1 1/12) (10 23 ))2 1.66(10-24 ) )1.5 در یک اتم فرضی تعداد نوترون ها 2 برابر تعداد الکترون های آن است اگر با دریافت 2 الکترون به آرایش الکترونی جرمی آن کدام است 18Ar تبدیل شود عدد 21)1 51)1 12)2 18)1 6. اگر ++ Cd دارای 16 الکترون و 61 نوترون باشد عدد اتمی و عدد جرمی آن به ترتیب چند است ) ) ) )1 7. تفاوت تعداد پروتون ها و نوترون ها در کدام اتم برابر 1 است 3 7 Li) Al) Cr) Fe)1 8. کدام اتم 9 پروتون و 10 نوترون دارد 19 F)1 18 O)1 20 Ne)2 16 O)1 9. عدد جرمی عنصری برابر 19 است و تعداد الکترون و نوترون در آنیون 1 بار منفی آن برابر است عدد اتمی این عنصر کدام است 20)1 19)1 10)2 9)1 10. دو ذره ی -2 Y -3, 15 X تعداد الکترون و نوترون برابر دارند عدد جرمی Y کدام است 15)1 11)1 11)2 12)1 41 Sc, 39 K, 40 Ca یکسان است 11. کدام ویژگی زیر در گونه های 1( نوترون 1( عدد اتمی 1( عدد جرمی 2( الکترون 12. در گونه ی -3 Z 2-2Z X تعداد الکترون پروتون و نوترون کدام است 5

6 شیمی دهم 2Z-2-Z Z Z+3 )1 Z 2Z-2+3 Z )1 Z-2 2Z-2 Z-3 )2 2Z-2 Z 3 )1 11. الکترون نوترون و پروتون موارد زیر را بیابید 1 1 H X O X 18 O 1 3 T X 2-17 O T X O 1 2 D X 16 O D 16 O 1 1 H X 2- ایزوتوپ)هم مکان( خواص شیمیایی هر عنصر را تعداد پروتون ها تعیین می کند یعنی در جدول تناوبی جایگاه و خانه ی هر عنصر به تعداد پروتون ها یا عدد اتمی وابسته است بنابراین اگر 2 عنصر تعداد پروتون یکسان داشته باشند در یک خانه ی جدول قرار دارند و خواص شیمیایی یکسان دارند و هر دو از یک جنس و یک عنصر هستند. خواص فیزیکی هر عنصر به جرم و وزن آن یعنی عدد جرمی وابسته است. اگر 2 اتم دارای پروتون یکسان و عدد جرمی متفاوت باشند: 1 (تفاوت آن ها در تعداد نوترون هاست 2 (پروتون های آن ها یکسان 1 (چون تعدادP یکسان است ویژگی های شیمیایی یکسان دارند و در یک خانه ی جدول هستند و یک عنصر محسوب می شوند. 1 (تعدادP یکسان است اما عدد جرمی متفاوت است یعنی تعداد نوترون های آن ها متفاوت است. 5 (چون عدد جرمی متفاوت است اگر چه متعلق به یک عنصر هستند اما خواص فیزیکی آن ها با هم متفاوت است. اتم های یک عنصر که عدد اتمی یکسان و عدد جرمی متفاوت دارند ایزوتوپ گفته میشوند که از نظر خواص شیمیایی یکسان و از نظر خواص فیزیکی مانند دمای ذوب و جوش و... با هم متفاوت می باشند.... Z A Y اگر 2 اتم ایزوتوپ داشته باشیم: Z A X تشابه ایزوتوپ ها: هر آنچه به هر آنچه به

7 شیمی دهم تفاوت ایزو توپ ها: دسته های مختلف سواالت از ایزوتوپ ها: جرم میانگین: جرم نمونه طبیعی از یک ماده را جرم اتمی میانگین آن میگویند. )به جرم های زیر توجه کنید همه ی جرم ها دارای اعداد اعشاری است( A( جرم متوسط در یک عنصر ایزوتوپ های مختلف وجود دارد و ما جهت بیان جرم این عنصر باید جرم میانگین را با توجه به حضور هر ایزوتوپ درطبیعت بیان کنیم که به درصد فراوانی مشهور است (A در سواالت معنی جرمی که در طبیعت می باشد یافت می شود و... همه جرم میانگین است. در سری اول که درصد فراوانی بیان می شود از فرمول زیر جرم میانگین استفاده میشود: 7

8 a را شیمی دهم 1-A) چند عنصر با درصد فراوانی های مختلف می دهند و جرم میانگین را می خواهند که جرم ها یعنی A را و درصد فراوانی را یعنی جایگزین میکنیم و جرم میانگین را بدست می آوریم. که در مخرج مجموع a... ها را به عنوان کل درصد نوشته که برروی هم 100 می شود 2-A) دو عنصر می دهند و جرم میانگین را نیز می دهند و درصد فراوانی را از شما می خواهند که در این صورت ما 2 درصد فراوانی داریم که =100 1 a+a می شود و معادله را بر حسب 1 مجهول نوشته مثال a=100-a 1 پس به جای a 1 خودش را و به جایa عبارت a را قرار داده و هر دو مجهول را بدست می آوریم. در این حالت در حالتی که 2 درصد فراوانی یکسان باشند جرم میانگین دقیقا میانه دو عدد می باشد. در این حالت جرم میانگین نزدیک به درصد فراوانی بزرگتر می باشد. و یا ممکن است کهدر این حالت تعداد یکی از نوکلئون ها را بخواهند که در سواالت آمده آست A) یا شکل می دهند که در مخرج مقدار درصد کل تعداد شکل می شود جرم میانگین لیتیم در طبیعت چیست )با توجه به شکل زیر( می باشد اگر جرم میانگین برابر 61,5.15 مس دارای دو ایزوتوپ 65 Cu, 63 Cu باشد چند درصد ایزوتوپ سبکتر است 90)1 75)1 55)2 10)1 8

9 16. جرم اتمی بور 10,8109 شیمی دهم است. دو ایزوتوپ دارد با جرم های 10,0129 و 11,0091 درصد فراوانی سنگین تر کدام است 19,91)1 9,92)1 80,09)2 90,08)1 17. جرم میانگین کدام است 37 Cl 15,5)1 35 Cl 16)2 16,5)1 15,18)1 B( در سری دوم از ایزوتوپ پایدار سخن به میان می آید. همیشه نوترون بزرگتر یا مساوی پروتون است جز در هیدروژن. زمانی که نوترون خیلی بزرگتر از پروتون شود ایزومر پایداری خودش را از دست می دهد. وقتی نسبت نوترون ها به پروتون ها 1,5 برابر یا بزرگتر از این مقدار شود ایزوتوپ ناپایدار می شود و مقدار اضافی خود را به صورت پرتو خارج کرده تا به حالت پایدار برسد. بنابراین شرط پرتوزا بودن ایزوتوپ ها این است که نوترون ها 1,5 برابر پروتونها یا بزرگتر از این مقدار باشند که خاصیت پرتو زایی داشته باشند. به ایزوتوپ های ناپایدار و پرتوزا رادیو ایزوتوپ میگویند. مثال در ایزوتوپ های هیدروژن که در طبیعت یافت میشوند. e تعداد N تعداد P نام ایزوتوپ نمایش تعداد توضیح هیدروژن معمولی )پروتیم( 1 1 H نوترون ندارد پس سبک ترین عنصر و پاید هیدروژن سنگین )دوتریم( 1 2 H 1 2 D در طبیعت ناچیز است هیدروژن پرتوزا )تریتیم( 1 3 H 1 3 T ناپایدار پرتوزا در طبیعت ناچیز البته هیدروژن ایزوتوپ های بیشتری دارد که تنها سه مورد اول در طبیعت یافت میشوند. 9

10 شیمی دهم فراوانی هر ایزوتوپ نشان دهنده ی پایداری آن ایزوتوپ است هرچه پایداری ایزوتوپ بیشتر باشد فراوانی آن نیز بزرگتر است. )هسته هایی که بیشتر از 81 پروتون دارند ناپایدارند.( البته همیشه نسبت نوترون به پروتون یا قانون عدد اتمی صادق نیست مانند ایزوتوپ 6 14 C شناسایی و تخمین سن اشیای باستانی و عتیقه استفاده میشود. و 59 Fe که دارای خاصیت پرتوزایی است و از آن برای C( در سری سوم از سواالت با استفاده از ایزوتوپ های مختلف تعداد مولکول های قابل ساخت را می خواهند. 18. اگر A دارای 1 ایزوتوپ باشد چند حالت A 2 وجود دارد 8)1 6)1 1)2 2)1 19. اگر H 2 O به ترتیب 1 ایزوتوپ برای H و 2 ایزوتوپ برای O باشد چند نوع مولکول آب ساخته می شود... بررسی مولکول های با چند نوع اتم... 10

11 شیمی دهم 11

12 دهیم. شیمی دهم D( در سری چهارم باید بتوانیم جرم مولکول های یک ماده را در حالت های ایزوتوپی مختلف حساب کنیم و یک سری مقایسات بین آن ها انجام برای این کار باید یک سری ایزوتوپ ها را به خاطر بسپاریم: 6 14 C, H, O, N, 15 8 O, 16 1 D, 3 6 C, 12 6 C 1 T 8 O 7 N 20. یک مول مولکول آمونیاک چه جرمی دارد اگر N باالترین ایزوتوپ و تمامی هیدروژن ها سنگین باشند 21)1 21)1 17)2 15)1 سوال ژوراسیک 1 انواع مختلف مولکول های آب را با سه ایزوتوپ هیدروژن و سه ایزوتوپ معمول اکسیژن داریم به سواالت زیر پاسخ دهید: تعداد مولکول های ممکن آب جرم سبکترین مولکول آب جرم سنگین ترین مولکول آب تعداد مولکول های آبی که جرم آنها 19 است تعداد مولکول های آبی که ایزوتوپ های هیدروژن آن یکسان هستند تعداد مولکول های آبی که اختالف جرم هیدروژن های آن بیش از یک واحد است تعداد مولکول های آبی که قابلیت پرتوزایی دارند جرم سنگین ترین مولکول آبی که خاصیت پرتوزایی ندارد جرم سبکترین مولکول آبی که خاصیت پرتوزایی دارد تعداد مولکول های آبی که مجموع جرم هیدروژن های آن برابر 5 است

13 شیمی دهم... اما در حالت مقایسه باید سبکی و سنگینی در نظر گرفته شوند در سوال ژوراسیک باال جرم ایزوتوپ هایی که دارای هیدروژن یکسان هستند مقایسه کنید چگالی در نظر گرفته شود در هنگام اختالط دردو حالت تعداد ذرات و حجم بررسی شود

14 ابتدا با شیوه ی نمایش ذرات زیر اتمی آشنا شویم نوترون: پروتون: شیمی دهم مقدمه ای بر شیمی هسته ای الکترون: در این ذرات به جای عدد اتمی بار نسبی ذره و به جای عدد جرمی جرم ذره را قرار میدهند. انواع واکنش های هسته ای: میشود. 1( پرتوزایی: واکنشی که در آن هسته متالشی شده و با خروج پرتو های آلفا و بتا و گاما هسته تغییر کرده و هسته ی جدید )اتم جدید( ایجاد Po Pb + α 2( هم جوشی هسته ای: به یکدیگر پیوستن دو یا چند هسته و ایجاد اتم جدید یا بمباران یک هسته با ذرات مشخص و تغییر ماهیت اتم با تغییر ذرات درون هسته. 14 6C + 1 1H 14 7N پرتوزایی قبال در مورد هسته های پرتوزا صحبت شد و اینکه چه دسته ای از هسته ها به طور معمول پرتوزا هستند. اما این پرتوزایی به چه صورتی انجام میشود... 14

15 شیمی دهم 3 1H + 2 1H 4 2He + 1 0n + q هم جوشی هسته ای X 21. اگر از ذره ی دو ذره ی بتا تابیده شود ذره به... تبدیل می شود Y ) Y ) Y ) Y )1 22. تفاوت تعداد پروتون و نوترون اتمی برابر 6 و عدد جرمی آن 61 است عدد اتمی آن چند است 11 )1 15)1 29)2 21 )1 21. اگر تفاوت تعداد الکترون ها و نوترون ها در یون X برابر 7 باشد عدد اتمی چند است 51 )1 17 )1 11 )2 50 ) Na + )1 21. در کدام ذره تعداد پروتون ها با نوترون ها برابر است 3 7 Li)1 1 2 H + ) Fe 3+ ) X - )1 25. در کدام مورد تفاوت الکترون و پروتون ها بیشتر است X 2- ) X 2+ ) X 3- )1 26. اگر عنصری 12 الکترون داشته باشد و دارای 2 ایزوتوپ باشد ایزوتوپ سنگین تر 7 نوترون از پروتون بیشتر داشته باشد و ایزوتوپ سبکتر 5 نوترون از تعداد الکترون های یون 2+ آن بیشتر داشته باشد و نسبت سبک به سنگین برابر 6 به 1 باشد جرم میانگین کدام است 67,2)1 68 )1 68,8 )2 70 )1 27. اگر اتم X T2X چند است در حالت دو بار منفی تعداد الکترون به نوترونش 1 به 2 باشد و در این حالت یونی هم آرایش الکترونی با 36Kr باشد جرم مولی 101 )1 110 )1 111 )2 108 )1 28. اگر اتم X دو ایزوتوپ 1 و 2 داشته باشد و درصد فراوانی نیز بترتیب برابر 10 و 70 باشد و جرم میانگین این عنصر در طبیعت برابر 11,1 باشد و در ایزوتوپ اول تعداد الکترونها در حالت آنیون 1 بار منفی برابر 18 باشد نوترون های ایزوتوپ اول چند است 15)1 17)1 11)2 16)1 15

16 شیمی دهم 9 19 F - )4 29. تعداد الکترون ها و نوترون ها در کدام یک از ذرات کمترین اختالف را دارد Na + ) S 2- )2 3 7 Li + )1 10. اگر در اتم -2 X پروتون ها برابر 11 و نوترون های ایزوتوپهای مختلف به ترتیب X1 برابر الکترون های حالت یونی 69 )2 X2 یک واحد از پروتون ها بیشتر و X3 برابر الکترون های حالت اتمی و نسبت این سه ایزوتوپ نسبت به یکدیگر به ترتیب برابر 5a,4a,a باشد جرم میانگین کدام است 68 )1 68,6 )1 69,8 )1 (4 11. اگر به یک پروتون اضافه شود به کدام ذره ی زیر تبدیل میشود (3 (2 (1 H2O 12. با سه ایزوتوپ O ودو ایزوتوپ H چند نوع مولکول می توان ساخت 9 )1 6 )1 1 )2 2 )1 8 )2 11. اگر کلر دارای دو ایزوتوپ باشد و نیتروژن دارای سه ایزوتوپ باشد چند نوع NCl3 داریم 10 )1 12 )1 16 )1 11. با داشتن دو ایزوتوپ از اکسیژن با عدد جرمی 16 و 18 و با داشتن دو ایزوتوپ از هیدروژن با عدد جرمی 1 و 1 چند نوع مولکول آب میتوان داشت که جرم مولکولی تقریبی آن 20 باشد 1 )1 1 )1 2 )2 1 )1 18 )1 15 )1 10 )2 12 )1 15. با استفاده از ایزوتوپ های اکسیژن با اعداد جرمی 16 و 17 و تمام ایزوتوپ های طبیعی هیدروژن چند نوع ملکول آب اکسیژنه میتوان ساخت.16 است 15 )1 25 )1 نئون دارای 2 ایزوتوپ با جرم های 20 و 21 میباشد. اگر میانگین جرم اتمی نئون 20/2 باشد فراوانی نسبی ایزوتوپ سنگین تر چند درصد 20)2 10 )1 17. اتم 42X با عدد جرمی 81 به 41X با عدد جرمی 79 تبدیل شده.این اتم چه پرتوهایی را تابیده 1( آلفا 2( آلفا و بتا 1( بتا 1( آلفا و گاما 18. نسبت جرم اتمی عنصری با عدد جرمی 219 که دو ذره آلفا و شش ذره بتا تابش کرده باشد به جرم اتمی پرجرم ترین آب سنگین به چقدر است 10,25 )1 10,5 )1 11 )2 12 )1 19. عنصر X دارای دو ایزوتوپ X و X است اگر جرم میانگین برابر 11,5 باشد چند درصد ایزوتوپ سنگین تر است 20 )1 25 )1 15 )2 10 )1 16

17 شیمی دهم 10. اتمی با عدد اتمی 20 دارای سه ایزوتوپ است. درصد فراوانی ایزوتوپ دارای 21 نوترون 10 و درصد فراوانی ایزوتوپ با 22 نوترون 10 است. اگر جرم میانگین 12/2 باشد ایزوتوپ سوم چند نوترون دارد 21 )1 20 )1 11 )2 22 )1 75NA ) ,5 11. اتم Cl دارای دو ایزوتوپ با جرم های 17 و 15 است. در 0,1 مول از این ماده چند اتم Cl است NA )1 0.5NA )2 0.3NA )1 12. اگر بخواهیم سه عدد از سبک ترین آب ها را تهیه کنیم. با توجه به آن که می دانیم مجموع وزن این 1 گونه آب:) مولکول های متفاوت با جرم یکسان قابل قبول هستند( 60 )1 58 )1 56 )2 57 )1 1 O ایزوتوپ و H نیز 1 ایزوتوپ دارد مطلوب است 11. اتم ایکس دارای دو ایزوتوپ با عدد جرمی 10 و 11 می باشد. اگر جرم میانگین اتمی ایکس 10,75 باشد فراوانی نسبی ایزوتوپ سبک تر چقدر است 15 )1 10 )1 25 )2 20 )1 11. نسبت فراوانی دو ایزوتوپ 6/5 است.جرم میانگین 27,7 است و جرم فراوان تر 29 است. جرم دیگری چیست 26,17 )1 25,78 )1 26,11 )2 26 )1 15. اگر از اتمی با عدد اتمی 10 و عدد جرمی 70 دو ذره آلفا و دو ذره بتا تابیده شود عدد اتمی و جرمی آن به ترتیب کدام است 1( 26 و 60 1( 26 و 61 )2 28 و 62 1( 28 و )1 10 )1 8 )2 6 )1 16. اگر فرض کنیم کربن دارای دو ایزوتوپ 12 و 11 وکلر دارای دو ایزوتوپ 15 و 17 باشد چند مولکول کربن تتراکلرید میتوانیم داشته باشیم 17. اگر از اتمی با عدد اتمی 10 و عدد جرمی 70 دو ذره آلفا و دو ذره بتا تابیده شود عدد اتمی و جرمی آن به ترتیب کدام است 1( 26 و 60 1( 26 و 61 )2 28 و 62 1( 28 و یون x الکترون دارد. اگر اختالف پروتون و نوترون های آن 10 باشد عدد جرمی آن را مشخص کنید. 21 )1 58 )1 12 )2 12 )1 19. تعداد الکترون ها و نوترون های دو یون 2- X و + Y برابر است. اگر تعداد الکترون های یون اول برابر 15 و عدد جرمی آن 11 باشد عدد جرمی Y چقدر است 12 )1 11 )1 10 )2 28 )1 17

18 شیمی دهم 50. تعداد نوترون های یک اتم سه واحد از تعداد الکترون های آن اتم در یون 2 بار منفی بیشتر است. اگر عدد جرمی برابر 21 باشد. تعداد نوترون های این اتم چقدر است 10 )1 11 )1 11 )2 12 )1 51. دو ذره 1- X منفی با عدد جرمی 10 و -2 Y تعداد الکترون و نوترون برابر دارند. عدد جرمی Y کدام است 10 )1 12 )1 11 )2 29 )1 11 )1 18 )1 28 )2 21 ) عدد اتمی اتم خنثی با عدد جرمی 18 و 25 نوترون برابر با عدد اتمی اتم دیگر با 5 بار منفی است. تعداد الکترون های اتم دوم چند است تفاوت تعداد نوترون و الکترون در اتم Co است 11 )1 10 )1 18 )2 9 )1 تشکیل عناصر در جهان: 18

19 عنصرهای زمین و مشتری را با هم مقایسه کنید فراوانترین عنصر عنصر فلزی جنس سیاره عناصر مشترک در هر دو شیمی دهم زمین ژوپیتر)مشتری(... ندارد احتماال یک توده گازی دارد از خاک )سیلیسیم سازنده سنگ ها(... اختر شیمی : شاخه ای از علم شیمی که به دنبال بررسی و شناسایی عناصر در فضا و سیارات و ستاره ها است که با روش هایی خاص وجود عناصر و مولکول هایی را در جاهایی که دسترسی به آنها ممکن نیست اثبات کرده اند. این دانشمندان با بررسی عناصر متوجه شده اند که عناصر در جهان بصورت نا همگون توزیع شده اند و این نتایج به دانشمندان توان پیشگویی پیدایش جهان را داد و دلیل آن را بصورت زیر بیان میکنند: آغاز جهان مهبانگ )انفجار بزرگ( بود شد در آن انرژی عظیمی آزاد شد که شرایط مناسب برای ایجاد ذرات زیر اتمی الکترون و پروتون و نوترون ایجاد شد بعد از مهبانگ و ایجاد ذره های زیر اتمی عناصر ساده ی هیدروژن و هلیم در جهان ایجاد شدند با گذشت زمان و کاهش دما مجموعه های متراکم گازی ایجاد شد به نام سحابی که بعد ها منبعی برای پیدایش ستاره ها و کهکشان ها ستاره ها متولد میشوند و بعد از چندین میلیون سال نور افشانی و گرما بخشی پایداری خود را از دست میدهند و میمیرند مرگ ستاره با یک انفجار بزرگ همراه است که باعث میشود عناصر در محیط اطراف پراکنده شوند و ستاره به غول قرمز تبدیل میشود. درون ستاره ها مانند خورشید به دلیل دمای باال واکنش های هسته ای انجام میشود که باعث ایجاد عناصر سنگین تر میشود اینکه در چه سیاره ای چه عناصری وجود دارد وابسته به دما و اندازه ی ستاره است که هرچه دما بیشتر باشد عناصر سنگین تری ایجاد میشوند. )ستاره ها با انجام واکنش های هسته ای در واقعیت منبع تولید عناصر جهان هستند( )انفجار بزرگ: میلیاردها سال پیش در خالل تشکیل جهان انفجار بزرگی به نام مهبانگ صورت گرفت که طی انرژی بسیاری آزاد شد و ذرات زیر اتمی ایجاد شدند و سپس این ذره ها به یکدیگر متصل و اتم های هیدروژن و هلیم را ساختند( 19

20 شیمی دهم بدین ترتیب 92 عنصری که در طبیعت یافت میشوند ساخته میشود اما تا عنصر 118 شناخته شده که بقیه عناصر تحت شرایط سخت در آزمایشگاه ساخته میشوند.)یعنی 26 عنصر در آزمایشگاه ساخته شده( )هر چه دما بیشتر باشد هنگام ساخت عناصر میتوان عناصر سنگین تری بدست آورد( خورشید نزدیک ترین ستاره به زمین است که دمای سطح آن 6 هزار درجه سانتیگراد است و درون آن تا 10 میلیون درجه باال میرود. گرما و نور خورشید به دلیل واکنش های همجوشی هسته ای است که در هر ثانیه 700 میلیون تن هیدروژن به 695 میلیون تن هلیم تبدیل می شود با آزاد شدن مقدار زیادی انرژی آزاد میشود چنین نور خیره کننده و گرما بخشی دارد. در هر ثانیه 5 است میلیون تن از جرم خورشید کاسته شده و با محاسبه ای تقریبی میتوان گفت فاصله زمانی برای مرگ خورشید حدود 5 میلیارد سال تبدیل ماده و انرژی اگر در فرآیند هسته ای مشخصی 0,021 گرم هیدروژن به هلیم تبدیل شود مقدار انرژی حاصل چند ژول و چند کالری و چند کیلو ژول و چند کیلو کالری میباشد 20

21 شیمی دهم 55. برای ذوب شدن یک گرم آهن اگر مقدار 270 ژول انرژی الزم باشد با تبدیل گرم به هیدروژن چند تن آهن ذوب میشود.56 اگر انرژی حاصل از کاهش جرم خورشید را در یک سال در نظر بگیریم با اطالعات سوال قبل )برای ذوب هر گرم آهن 270 ژول انرژی الزم است( این انرژی جند تن آهن را ذوب میکند 57. اگر برای افزایش دمای هر گرم جیوه به ازای هر درجه سانتیگراد 5 انرژی تبدیل شود این انرژی دمای چتد کیلو گرم جیوه را به اندازه ده درجه افزایش میدهد ژول انرژی الزم باشد و در فرآیند هم جوشی هسته ای 12 میلی گرم ماده به 58. اگر ستاره ای به اندازه کیلوژول انرژی آزاد کند در هر ماه و هر سال چند تن از جرم آن کاسته میشود شود 59. برای مصرف سوخت یک کشتی اگر در هر روز 10 9 کیلوژول انرژی مصرف کند در یک سفر 100 روزه چند گرم ماده باید به انرژی تبدیل 21

22 92 عنصر طبیعی در 1 مرحله ی زیر ساخته شده اند اعداد اتمی 1 تا 1 اعداد اتمی 1 تا 26 اعداد اتمی سنگینتر با روش پراش اعداد اتمی سنگینتر با روش تسخیر نوترونی شیمی دهم شیوه ی ساخت عناصر آزمایشگاهی: تکنسیم: ایزوتوپ خاصی از )Technetium( Tc که اولین ایزوتوپ ساخته شده توسط بشر در رآکتور بود در تصویر برداری های پزشکی کاربرد فراوان دارد. مانند: عکس برداری از غده ی تیروئید زیرا اندازه ید و تکنسیم یکسان است و غده ی تیروئید اشتباها آن را جذب کرده و تکنسیم با تولید پرتو امکان عکس برداری یا بررسی اندازه تیروئید را میدهید. 22

23 شیمی دهم 98 42Mo + 1 0n 99 42Mo 99 43Tc + 0-1β... اگر چه این عنصر در آزمایشگاه و تحت شرایط پیچیده تولید میشود اما ما براحتی آن را در دسترس داریم با قیمت مناسب. )البته در مقدار مورد نیاز و کم تولید میشود( تمامی تکنسیم مورد نیاز باید در یک واکنشگاه یا رآکتور هسته ای ساخته شود و بصورت طبیعی موجود نیست و از آنجاییکه ماندگاری آن کم است نمیتوانیم مقدار زیادی تولید کرده و نگهداری کنیم و دایما باید در حال ساخت تکنسیم تازه برای استفاده های روزمره پزشکی باشیم. 59 Fe رادیو ایزوتوپ ها اگرچه بسیار خطرناک هستند اما دانش و علم آنها را مهار و به خدمت خود درآورده و در کاربردهای پزشکی, کشاورزی, تولید انرژی و... کاربرد دارند رادیوایزوتوپ خاص آهن بدلیل کاربرد یون های آن در هموگلوبین برای عکس یرداری از گردش خون استفاده میشود. رآکتور تولید انرژی ایزوتوپ U غنی در سلول های سوخت رآکتور استفاده میشود اما درصد آن در اورانیم طبیعی کمتر از 7 است که باید درصد آن افزایش یابد. سازی ایزوتوپی: یعنی طی فرآیندی مقدار یک ایزوتوپ خاص را افزایش دهیم که در ایران برای این ایزوتوپ تا 20 غنی سازی شده است. 23

24 شیمی دهم گاز رادون Rn در اعماق زمین در اثر واکنش های هسته ای ایجاد میشود که خاصیت پرتوزایی دارد. سنگین ترین گاز نجیب موجود در طبیعت است بی رنگ و بی بو و بی مزه و بدلیل دما و فشار باال از منافذ سنگ ها و پوسته زمین وارد منازل ما شده و ایجاد سرطان های ریوی میکند. این گاز به مرور از سنگ های گرانیت آزاد میشود. توده ی سرطانی: یاخته هایی هستند که رشد غیر عادی و سریع دارند 24

25 شیمی دهم تشخیص: با تزریق گلوکوز حاوی اتم پرتوزا به بدن بیمار گلوکز با مقدار زیاد جذب توده ی سرطانی میشود و با جذب و تشخیص پرتو های تابیده توسط حسگرها و گیرنده های امواج رادیو اکتیو میتوان وجود توده و بیماری را تشخیص داد. سحابی بوم رنگ سردترین مکان شناخته شده در جهان هستی است که با دمای حدود 0 کلوین یا 272- درجه ی سلسیوس حدود 5000 سال نوری از زمین فاصله دارد و در صورت فلکی سنتا روس )قنطورس( قرار گرفته. دو فضا پیمای وویجر 1 و 2 در منظومه ی شمسی فرستاده شدند و ماموریت آنها گذر از کنار سیارات مشتری و زحل و اورانوس و نپتون و تهیه ی شناسنامه ی فیزیکی و شیمیایی آنها و ارسال آن برای ما بود. شناسنامه ی فیزیکی و شیمیایی یعنی سازنده و... وویجر 1 نوع عناصر سازنده ترکیب شیمیایی عناصر در اتمسفر ظاهر فیزیکی درصد مواد از منظومه ی شمسی خارج شده و آخرین عکس از فاصله ی 7 میلیارد کیلومتری زمین بوده. عبدالرحمن صوفی: ستاره شناس ایرانی که اولین بار اطالعاتی در باره ی کهکشان آندرومیا )نزدیکترین همسایه به منظومه خورشیدی( ارایه داد و عالوه برآن گزارشات معتبری درباره موقعیت, رنگ, اندازه و صورت های فلکی ارایه کرده. فرآیند غنی سازی اورانیم یکی از فرآیندهای مهم در چرخه ی تولید سوخت هسته ای است میشود نام ایران در فهرست ده گانه ی کشور های هسته ای جهان ثبت شده و با گسترش این قسمتی از انرژی الکتریکی مورد نیاز کشور فراهم روش معمول غنی سازی اورانیوم سانتریفیوژ گار است که در این روش UF6 )اورانیوم هگزا فلوراید- کیک زرد( در یک محفظه ی استوانه ای با سرعت باال در شرایط گریز از مرکز قرار گرفته که باعث جدا شدن ایزوتوپ های سنگینتر از اورانیم 215 می شود پسماند های رآکتور های اتمی هنوز حاوی مواد پرتوزا و خطرناک هستند و دفع آن ها از مسایل مهم پیش رو است. هر رادیو دارو دارای دو جز است جز شیمیایی که جذب محل هدف می شود و جز رادیو ایزوتوپی که توسط تابش ان شناسایی میشود دود سیگار و قلیان مقدار زیادی مواد رتوزا دارد به همین دلیل اکثر کسانی که دچار سرطان ریه میشوند سیگاری هستند 60. در موارد زیر کدام عبارت صحیح و کدام عبارت غلط است آخرین تصویر وویجر از 7 میلیون کیلومتری بود تعداد ذرات بنیادی اتم را از روی نماد شیمایی میتوان بدست آورد تکنسیم نخستین عنصر ساخت بشر بوده فراوانی ایزوتوپ اورانیم با جرم 217 فقط % 7 است 25

26 آ دن یکی از فراوان ترین پرتوزا های اطراف ما رادون است از کربن با جرم 11 برای تعیین قدمت عتیقه ها استفاده می شود شیمی دهم پسماند های رآکتورها خاصیت پرتوزایی خود را از دست دادا ند اما از نظر شیمیایی خطرناک هستند ایزوتوپ طبیعی پایداری بیشتری نسبت به ایزوتوپ مصنوعی دارد وظیفه وویجر ها تهیه ی عکس هایی از سطح ماه و زحل بود وویجر ها برای شناسایی کهکشان های همسایه ارسال شدند رومیا نزدیک ترین کهکشان به ما است شناسنانه ی فیزیکی و شیمیایی سیارات یعنی بررسی ترکب ها و درصد آنها در سطح سیاره نور ساطع شده از ستاره ها بیانگر وجود عناصر ویژه ای در آن هاست سیاره مشتری مانند زمین دارای عناصر آهن و اکسیژن است سیاره ی زحل از زمین بزرگتر و توده ای متشکل از سیلیسیم و برخی گازهاست علم اختر شیمی به بررسی مولکول های بین ستاره ای میپردازد نه مولکول های سازنده یک سیاره خواص شیمیایی اتم ها به عدد اتمی وابسته است همه ی اتم های یک عنصر دارای خواص شیمیایی یکسان هستند همه ی اتم های یک عنصر دارای خواص یکسان هستند ایزوتوپ پایدار دارای ببیشترین نیمه عمر است ایزوتوپی که کمترین نیمه عمر را دارد بیشترین فراوانی را نیز دارد جرم اتیم میانگین همان است که در طبیعت از برآیند ایزوتوپ ها حاصل میشود و در جدول نوشته می شود جرم میانگین همیشه به جرم ایزوتوپ با فراوانی بیشتر نزدیک تر است فراوانی 6 Li فقط %6 و ایزوتوپ با جرم 7 برابر %91 است برخی فضا پیما ها با خود طیف سنج جرمی حمل میکنند و از آن برای شناسایی عناصر در نقاط گوناگون فضا بهره میگیرند دانشمندان با استفاده از دستگاهی به نام طیف سنج جرمی, جرم اتم ها را با دقت زیاد اندازه گیری می کنند اگر یک مول دانه ی برف در سطح ایران ببارد به ارتفاع قله ی دنا ) 1500 متر( همه ی کشور را می پوشاند بیشتر بدانیم موازنه واکنش هسته ای: در موازنه کردن واکنش هسته ای باید به دو نکته زیر توجه کرد: 1( موازنه عدد جرمی در دو طرف واکنش.)...( 2( موازنه عدد اتمی در دو طرف واکنش.)...( Po Pb + X Po Pb + X Cs Ba + X 26

27 شیمی دهم 78 33As 0-1β + X 0 1n 1 1p + 0-1β 14 6C 0-1β + X 40 19K 0-1β + X 97 40Zr 0-1β + X 37 18Ar + 0-1e 37 17Cl حذف بتا:... مانند: الکترون گیری: در این فرآیند یک الکترون به هسته افزوده میشود و یک پروتون را به نوترون تبدیل میکند Fe + 0-1e Mn 20. ذره تابیده شده را تشخیص دهید 27

28 شیمی دهم شکل زیر را توضیح دهید 28

29 شیمی دهم طبقه بندی عنصرها: طبقه بندی کردن یکی از مهارت های پایه در یادگیری مفاهیم علمی استکه بررسی و تحلیل ها را آسانتر میکند در واقع با استفاده از طبقه بندی یافته ها و داده ها را به شیوه ی مناسبی قابل دسترس میکنیم. شیمی دان ها 118 عنصر شناخته شده دارند و بر اساس معیاری که اولین بار پایه گذلر آن مندلیف بود در جدول کنار یکدیگر می چینیم. در واقع مندلیف بزرگترین پیشرفت در دسته بندی عناصر را ایجاد کرد )یک معلم شیمی روسی( وی به روند تناوبی عناصر به شیوه ای که امروزه میشناسیم پی برد. جدول دوره ای عناصر: در این جدول خواص شیمیایی عنصرهایی که در یک گروه قرار دارند بسیار مشابه است )خواص شمیایی عناصری که در یک دوره از جدول قرار دارند متفاوت است( و با حرکت از چپ جدول به راست آن خواص عناصر بصورت تناوبی تکرار می شود که چنین جدولی را جدول تناوبی میگویند. در این جدول هر عنصر با نماد ویژه یک یا دو حرفی نشان داده میشود و حرف اول هر عنصر با حروف بزرگ آورده میشود. در این جدول عناصر بر اساس افزایش عدد اتمی چیده می شوند و از عدد اتمی 1 تا عدد اتمی 118 آورده شده اند بنابراین هر خانه متعلق به یک عنصر مخصوص است. دوره: ردیف های افقی جدول را میگویند که براساس افزایش عدد اتمی چیده شده است 29

30 گروه: شیمی دهم ستون های عمودی جدول را می گویند که شامل عناصر با خواص مشابه است جدول تناوبی دارای هفت دوره و 18 گروه میباشد. موقعیت یا مکان هر عنصر در جدول تناوبی شماره ی گروه و دوره را نشان میدهد. بررسی جزیی تناوب ها: تناوب اول. کوتاهترین تناوب با 2 عنصر یکی در گروه 1 )هیدروژن( و دیگری در گروه 18 )هلیم یک گاز نجیب( که هر دو به صورت گازی یافت میشوند. الیه الکترونی آن 1=n میباشد که فقط 1s را دارد و 2 الکترون جای می گیرد. تنها تناوبی است که در آن فلز یافت نمیشود و گروههای 2 تا 7 اصلی حاوی عنصر نیستند. هر دو عنصر آن در گروه های اصلی هستن و جز عناصر واسطه قرارا ندارند. تناوب دوم. تناوبی با 2=n که در آن اوربیتال های 2s,2p پر میشوند و مجموعا 8 عنصر دارد. همه ی عناصر آن جز عناصر اصلی هستند. تناوبی است با کمترین تعداد فلزات و در این تناوب خصلت های نافلزی غالب و فلزی حداقل است. در کل در این تناوب 2 فلز و 1 شبه فلز و 5 نافلز وجود دارد که 1 عنصر گازی در آن یافت میشود. 1 عنصر جامد و 1 عنصر گاز است. 30

31 شیمی دهم تناوب سوم. تناوبی با 3=n با ظرفیت 8 عنصر. همه عناصر از گروه های اصلی هستند. 1 فلز 1 شبه فلز و 1 نافلز که در آنها یافت میشود. دو نافلز گازی و 2 نافلز جامد و بقیه جامد هستند. تناوب چهارم. 18 عنصر دارد که 8 تا اصلی و 10 تا واسطه میباشد. حاوی 2 شبه فلز و 1 نافلز است که 1 عنصر مایع و یک عنصر گازی در آن وجود دارد. در این تناوب اولین بار زیر الیه ی d پر میشود و در این تناوب هر سه حالت ماده یافت میشوند. تناوب پنجم. 18 عنصرداردکه 8 تا اصلی و 10 تا واسطه میباشد. حاوی 2 شبه فلز و 2 نافلز است که 1 عنصرگازی در آن وجود دارد که آن هم گاز نجیب است. در این تناوب فقط حالت های جامد و گاز دیده میشود. تناوب ششم. 12 عنصرداردکه 8 تا اصلی و 10 تا واسطه و 11 واسطه داخلی دارد. تناوب کاملی است که 2 شبه فلز دارد و دارای کمترین نافلزات است. اولین بار زیر الیه ی f پر میشود. در این تناوب فقط دو نافلز داریم که گاز نجیب آن به حالت گاز و ید بصورت جامد است. در این تناوب النتانیدها ظاهر میشوند. در این تناوب هر سه حالت ماده یافت میشود به دلیل حضور جیوه مایع. تناوب هفتم

32 حل مسئله شیمی دهم هم ارزی هم ارزی: در هر هم ارزی دو کسر می توان تصور کرد که کمیت های مربوطه را به یکدیگر ربط می دهد مانند کمیت های زیر: هم ارزی متر و سانتی متر هم ارزی کیلو گرم و گرم هم ارزی مول و تعداد ذرات هم ارزی مول و گرم.60 به سواالت زیر پاسخ دهید S=32( )H=1, O=16, C=12, N=14, 9 گرم آب چند مول آب است 18 گرم اکسیژن چند مول است نیم مول دی اکسید گوگرد )SO2( چند گرم است 7/5 گرم آمونیاک چند مول است )...( 2 مول اسید سولفوریک چند گرم است )...( 32

33 2 مول اسید سولفوریک چند مولکول و چند اتم است شیمی دهم 17 گرم آمونیک چند مولکول و چند اتم است ,022 اتم هیدروژن چند مول اتم هیدروژن و چند مول مولکول هیدروژن است 33

34 شیمی دهم انواع تابش: پرتوهای غیر الکترو مغناطیس: پرتو های الکترو مغناطیس: نور جزیی از امواج الکترومغناطیس است و همه ی این امواج از فوتون تشکیل شده اند و تفاوت آن ها در انرژی و طول موج آن هاست. هر چه طول موج کمتر انرژی بیشتر است. X طول موج: امواج رادیویی ریزموج ها فروسرخ نور مریی فرابنفش گاما X انرژی: امواج رادیویی ریزموجها فروسرخ نورمریی فرابنفش گاما نفوذپذیری:... نور مریی انرژی: قرمز نارنجی زرد سبز آبی نیلی بنفش طول موج: قرمز نارنجی زرد سبز آبی نیلی بنفش نفوذپذیری:... کمترین انرژی و بیشترین طول موج مربوط به موج های رادیویی است. بیشترین انرژی و کمترین طول موج مربوط به پرتو گاماست. در نور مریی کمترین طول موج )100( و بیشترین انرژی مربوط به رنگ بنفش است. در نور مریی بیشترین طول موج )700( وکمترین انرژی مربوط به رنگ قرمز است. 34

35 شیمی دهم نور خورشید: اگر چه نور خورشید سفید دیده میشود اما شامل گستره ی وسیعی از تابش های الکترومغناطیس متفاوت است. نور های که مخلوطی از چند تابش و طول موج هستند هنگام عبور از منشور به اجزا سازنده تقسیم میشوند طول موج های کوتاه تر که انرژی بیشتری دارند و هنگام عیور از منشور به مقدار بیشتری شکسته می شوند. نور خورشید هنگام عبور از منشور)قطره های آبی که پس از بارندگی هنوز در هوا باقی مانده اند( تجزیه شده و رنگین کمان را ایجاد می کند. این گستره شامل بینهایت از طول موج های مختلف است که در رنگ های گستره ی مریی قابل مشاهده است. گستره ی مریی: بخش کوچکی از تابش های الکترو مغناطیس که شامل نور های ( قرمز نارنجی زرد سبز آبی نیلی بنفش ) می باشد گستره ی مریی میگویند. هر چه تابش ها طول موج کوتاه تری داشته باشند هنگام برخورد با سطح انرژی بیشتری آزاد میکنند و دما باالتر میرود و جسم داغ تر می شود. هرچه جسم تابنده دمای بیشتری داشته باشد و پرتو های با طول موج کوتاه تر بتاباند رنگش به آبی و هرچه طول موج بزرگتر رنگ به قرمز نزدیک تر است. در ستاره ها اگر رنگ ستاره آبی بود با استدالل باال یعنی دمای سطح آن بیشتر و تابش ها طول موج کوتاه تر دارند و اگر رنگ ستاره قرمز باشد تابش ها با طول موج بلندتر و دمای سطح آن کمتر است خورشید و دیگر اجرام آسمانی خیلی از ما دور هستند و شناسایی آن ها بطور مستقیم ممکن نیست و شعله ها نیز بسیار داغ هستند مانند شعله استیلن و نمیتوان دمای آن را بصورت مستقیم حساب کرد. نور رابط بین ما و جهان هستی است و بوسیله ی آن میتوان ستاره های دوردست و آغاز آفرینش را در ک کرد و رازهای خلقت را شناسایی کرد و در واقع نور را میتوان قفل صندوقچه ی رازهای جهان دانست. نور امکان اندازه گیری دمای خورشید و اجسام داغ را فراهم میکند. نوری که از ستاره یا سیاره ای به ما میرسد نشان میدهد که آن از چه چیزی ساخته شده اند. دانشمندان با دستگاهی به نام طیف سنج می توانند پرتو های گسیل شده از مواد گوناگون را شناسایی کنند. امروزه تعریف دقیقی برای نور نداریم زیرا جسم یا مدلی شناخته شده شبیه آن نداریم اما بطور کلی میتوان گفت نور کوچکترین مقدار انرژی است که جابه جا می شود. امروزه با استفاده از دوربین های حساس به پرتو های مختلف )گاما و ایکس و...( تصاویری از خورشید تهیه کرده و اطالعاتی از ویژگی های خورشید بدست آورده اند. کنترل تلویزیون اشعه بنفشی صادر میکند از جنس پرتو های الکترو مغناطیس که پرتو ساطع شده هنگام روشن کردن با تعویض کانال متفاوت است اما این پرتو ها با چشم دیده نمی شود ولی با نمایشگر موبایل قابل مشاهده است. 35

36 نشر نور و طیف نوری شیمی دهم با مجاورت نمک فلزات یا خود فلزات با شعله رنگ شعله تغییر میکند مثال رنگ شعله فلز سدیم و ترکیبات آن به رنگ زرد در حالی که برای مس و ترکیبات آن سبز رنگ است. پس با استفاده از رنگ شعله میتوان به وجود عناصری پی برد و در آتش بازی جرقه ها و شعله های با رنگ های مختلف حاصل بکاربردن عناصر مختلفی است که هرکدام مسئول رنگی در شعله هستند. انواع طیف ها:... نشر: به فرآیندی که یک ماده با جذب انرژی از خود پرتو های الکترومغناطیس تابش کند نشر می گویند. جذب: ماده با دریافت پرتو های الکترومغناطیس مقداری را جذب و بقیه را منتشر میکند در یافت رتو های منتشر شده را طیف جذبی میگویند. اگر نمک فلزات یا فلزات را روی شعله قرار دهیم رنگ هایی را به شعله می دهد که مخصوص همان نمک است و به صورت انحصاری و تکرار پذیر عمل می کند. حال اگر این نورها را از منشور بگذرانیم در طول موج های خاصی امواجی دیده میشوند که از تجزیه ی نورها حاصل شده که این تفکیک نور برای هر عنصر شکل منحصر به فردی دارد که نقش اثر انگشت برای هر عنصر را ایفا میکند و با شیوه تفکیک می توان به عنصر اولیه پی برد زیرا هیچ دو عنصری نیستند که طیف آنها در طول موج های یکسان باشد. این طیف را طیف نشری خطی می گویند. اگر نمکی را نشناسیم که مربوط به کدام فلز است با گرفتن طیف نشری خطی آن و مقایسه با داده های قبلی می توان آن فلز را شناسایی کرد. هر فلز طیف نشری خطی خود را دارد که همانند اثر انگشت برای آن فلز استفاده می شود یا به عبارتی همانند بارکد روی اجناس است که با بررسی بارکد به نوع جنس پی میبریم و ما هم با بررسی طیف خطی نشری به نوع عنصر پی میبریم. 36

37 شیمی دهم نور حاصل در شعله و طیف نشری ناشی از الکترون هایی است که انرژی جذب کرده و حال که به حالت پایدار می خواهند تبدیل شوند طول موجی را از خود منتشر می کنند. 61. طیف خطی نشری عنصری بصورت زیر است بر اساس اطالعات زیر کدام عنصر است مدل اتمی بور بور توانست با ارتباط بین طیف نشری خطی هیدروژن و با ساختار اتم مدل اتمی جدیدی را بیان دارد. وی با توجه به اینکه اتم هیدروژن تنها یک الکترون دارد با بررسی طیف خطی نشری آن که چهار رنگ در ناحیه ی مریی دارد و با باور اینکه بررسی تعداد و جایگاه این خطوط اطالعات ارزشمندی را حاصل میکند توانست مدلی برای اتم هیدروژن ازائه دهد. در این مدل او فرض کرده الکترون انرژی معینی دارد که مدارهای مشخصی برای حرکت الکترون در اطراف هسته ی اتم وجود دارد که وقتی ماده در اثر تابش یا شعله این انرژی را جذب می کند الکترون ها این انرژی را جذب کرده و به مدارهای باالتر می روند و سپس در اثر نشر این انرژی دوباره کم انرژی شده و دوباره به مدار اولیه ی خود باز می گردند. مدل بور توانست بخوبی طیف هیدروژن را توضیح دهد اما در توجیه طیف دیگر عناصر ناتوان بود.... مدل اتمی بور اگر چه عمر زیادی نداشت اما گام مهمی برای شناخت ساختار اتم و توسعه نگرش دانشمندان بود. دانشمندان بدنبال توجیه و علت طیف های خطی نشری بودند که توانستند مدل الیه ای برای اتم ارایه دهند. اجزا مدل اتمی الیه ای )کواتنومی( 1. اتم کروی و هسته در وسط کره و الکترون ها در اطراف.2 الیه های مسیر الکترون در اتم کروی است و الکترون به دور هسته حرکت میکنند. 1. الیه های الکترونی را با n نمایش میدهند که هرچه از هسته دور میشوند عدد آن بزرگتر می شود. 37

38 شیمی دهم 1. بطور کلی تا 7=n وجود دارد. )n عدد کوانتومی اصلی نام دارد ) 5. انرژی این الکترون با فاصله آن از هسته و الیه ای که در آن است ارتباط مستقیم دارد. هرچه الکترون در الیه ی با n کوچکتر باشد انرژی کمتر در نتیجه پایداری بیشتر دارد. هرچه n کوچکتر باشد فاصله ی الیه ها بزرگتر است و جابجایی الکترون در الیه ها سختتر می شود این الکترون می تواند فقط در فاصله های معین و ثابت )در یکی از این الیه ها(پیرامون هسته حرکت کند. در واقع الکترون می تواند تنها مقادیر معینی انرژی را بپذیرد. این الکترون معموال در پایین ترین الیه ممکن )نزدیک ترین مدار به هسته( قرار داردکه الکترون در این الیه انرژی و آرایش ویژه خود را.8 دارد. به این موقعیت حالت پایه می گویند. 9. با دادن مقدار معین انرژی الکترون از حالت پایه به حالت بر انگیخته وارد می شود. در واقع این انرژی داد و ستد شده بصورت کوانتومی یا پلکانی یا پیمانه ای بصورت بسته های معینی میباشد. که هرچه انرژی جذب شده بیشتر باشد الکترون به الیه ی باالتری میرود. 10. الکترون در حالت بر انگیخته ناپایدار است و اتم بدلیل ناپایداری و پر انرژی بودن, مقدار انرژی دریافتی جهت رسیدن به این حالت را عینا پس داده و به حالت پایه باز می گردد این انرژی به صورت فوتون با طول موج مشخص نشر می شود )که همان تابش های الکترو مغناطیس هستند(. 11. در انتقال های الکترونی در n های باالتر تبادل انرژی کمتر بدلیل نزدیکی الیه ها به یکدیگر. الکترون برای جابجا شدن از یک الیه به الیه دیگر باید مقدار کامال مشخصی انرژی دریافت کند. این مقدار انرژی دقیقا برابر با اختالف انرژی این دو سطح است و مقدار الزم برای جهش الکترون بین این دو تراز کوانتیده است و کوانتوم نامیده می شود. بنابراین مدل اتمی الیه ای یک مدل اتمی کوانتیده است و نشان می دهد که انرژی الکترون در اتم کوانتیده است و نمی تواند هر مقداری را داشته باشد بلکه در مقدار های مشخص جای می گیرد. 38

39 شیمی دهم اما انرژی ساطع شده در 2 انتقال یکسان در 2 اتم متفاوت بدلیل وجود تعداد پروتون های مختلف متفاوت است. زیرا انرژی الیه ها و الکترون های درون آن بدلیل وجود عدد اتمی های مختلف متفاوت است و برای هر اتم ویژه خود آن اتم است. انرژی ساطع شده از هر الکترون در هنگام جابه جایی از حالت برانگیخته به حالت پایدار به صورت 1 فوتون آزاد می شود زیرا ساده ترین راه از دست دادن انرژی تاباندن نور میباشد. الکترون زمان زیادی در حالت برانگیخته باقی نمی ماند چون اتم در حالت برانگیخته پر انرژی و ناپایدار است و به حالت پایدار می رسد. یا تمام انرژی گرفته شده را به صورت یکجا ساطع می کند. یا در مراحل مختلف انرژی گرفته شده را به صورت جزیی ساطع می کند که مجموع این مراحل با مقدارکل انرژی گرفته شده ممکن است الکترون در حالت بر انگیخته به 1 برود و در حالت بازگشت یا مستقیما به 1 بازگردد یا به صورت مرحله به مرحله به 1 برسد یعنی برود 2 بعد به 1 وارد شود یا هر شیوه ی دیگری. در رویت انرژی ساطع شده: 1. یا انرژی ساطع شده از انتقالی بین 2 الیه با تفاوت انرژی خیلی زیاد است که طول موج کوتاه و در ناحیه ی فرابنفش قرار می گیرد و دیده نمیشود. یا طول موج بین 100 تا 700 است که دیده میشود. یا انتقال بین دو الیه با تفاوت انرژی خیلی کم است که طول موج آن بلند میشود و در ناحیه ی فرو سرخ قرار گرفته و دیده نمی شود..2.1 هنگامی که الکترون به تراز بینهایت= n اتفاق می افتد. برانگیخته شود عمال از جاذبه هسته خارج شده و اتم الکترون خود را از دست داده است و فرآیند یونش 39

40 شیمی دهم بررسی طیف خطی نشری هیدروژن:... 40

41 عددهای کوانتومی شیمی دهم برای دانش در مورد خواص فیزیکی و شیمیایی اتم ها بهتر است که نوع چینش آن ها را مورد بررسی قرار دهیم. آنگونه که بیان شد الکترون ها در الیه های الکترونی قرار میگیرند که هر الیه را با n نمایش میدادیم اما خود این الیه ها نیز به اجزا کوچکتری به نام زیر الیه تقسیم میشوند. زیرالیه s )کروی شکل( )یک تکه( زیرالیه p )دمبلی شکل( )دارای سه بخش( زیرالیه d )دارای پنج بخش( زیرالیه f )دارای هفت بخش( به هریک از این بخش ها اوربیتال گفته میشود که در واقع جایگاه اصلی الکترون در آنجاست. در هر اوربیتال بطور کلی دو الکترون جای میگیرد. اوربیتال چیست بر اساس اصل عدم قطعیت هایزنبرگ نمی توان مسیر الکترون یا چگونگی حرکت آن یا مکان دقیق آن را یافت اما میتوان فضایی را مشخص کرد که در این سطوح با احتمال حضور الکترون صحبت می شود به چنین فضایی اوربیتال گفته می شود که حداقل 90 درصد حضور الکترون در فضای اوربیتالی مخصوص به خودش است. 41

42 شیمی دهم دهد. در نظریه ی کوانتومی هر الکترون شماره شناسایی دارد که از 1 عدد ساخته می شود که موقعیت دقیق هر الکترون را در فضای اطراف هسته نشان می عدد کوانتومی اصلی )n( عدد کوانتومی فرعی )l( عدد کوانتومی مغناطیسی ( l m( عدد کوانتومی مغناطیسی اسپین ( s m( عدد کوانتومی اصلی گفته شد که اطراف هسته الیه هایی وجود دارد که الکترون ها در آن ها هستند و شماره ی این الیه ها را با n نشان می دهند. در کل هفت الیه وجود دارد. که هرچه عدد n کوچکتر باشد الیه ی الکترونی به هسته نزدیک تر است که هرچه فاصله از هسته کمتر باشد انرژی کمتر و پایدارتر است. و اندازه ی الیه را نیز نشان می دهد که هر چه n بزرگتر باشد الیه بزرگتر است. = اندازه = انرژی = پایداری = تعداد الکترون = فاصله از هسته = تعداد زیر الیه و اوربیتال عدد n شماره ی n e تئوری eواقعی 2 Q P O N M L K نام گنجایش واقعی الیه ها از 1 به بعد همان 12 است و ظرفیت تئوریک آنها هرگز دیده نشده است. هر کدام این الیه ها خود به قسمت های کوچکتری به نام زیر الیه تقسیم می شوند. عدد کوانتومی اصلی تعداد زیرالیه عدد کوانتومی زیرالیه ها نام زیر الیه ها ظرفیت هر زیر الیه 1=n 2=n 3=n 4=n 42

43 شیمی دهم 5=n 6=n 7=n چگونگی تشخیص تعداد زیر الیه در هر الیه بسیار ساده است: تعداد اوربیتال در هر زیر الیه تعداد الکترون در هر زیر الیه تعداد اوربیتال و الکترون در هر الیه تعداد زیر الیه ی هر الیه ی اصلی = عدد الیه ی اصلی... تعداد اوربیتال هر زیر الیه = 1+2l... تعداد الکترون هر زیر الیه = (1+2l)2... تعداد اوربیتال هر الیه = n 2 تعداد الکترون هر الیه= 2n

44 شیمی دهم عدد کوانتومی اصلی تعداد زیرالیه و l آنها اوربیتال زیر الیه (1+2l) حداکثر الکترون زیر الیه تعداد اوربیتال الیه n 2 تعداد الکترون الیه 2n 2 1=n 2=n 3=n 4=n 5=n 6=n 7=n هر زیر الیه را با nl نمایش میدهند که جنس زیر الیه و الیه ی مربوط به آن را نمایش می دهد 3s مربوط به الیه ی سوم 4p مربوط به الیه ی چهارم 6p مربوط به الیه ی ششم اولین جایی)الیه ای( که هر زیر الیه برای اولین بار ظاهر می شود برابر با )شماره یl+1 ( است. عدد l 0 1 به صورت الیه ی نام s p 1 2 1s 2p 44

45 شیمی دهم 2 d 1 3d 1 f 1 4f پس به عنوان مثال ما قبل از الیه ی سوم اوربیتال های d را نداریم و اولین d در الیه ی سوم ظاهر می شود. 62. زیر الیه ای 7 اوربیتال دارد اولین الیه ای که ظاهر می شود کجاست و در کل در این الیه مجموع l ها چند است 45

46 شیمی دهم 61. الیه ای که مجموع l های آن برابر 1 است. نسبت اوربیتال های با l برابر یک به l برابر 2 چند است 61. زیر الیه ای در حالت نیمه پر 5 الکترون می گیرد اولین بار در کدام الیه ظاهر می شود اصل آفبا آفبا به معنای الفبا اما الفبای پرکردن زیر الیه ها می باشد و نشان می دهد که زیر الیه ها به چه صورت پر میشوند. برای پر کردن زیرالیه ها الکترون ها همیشه وارد اوربیتالی می شوند که دارای کمترین انرژی باشد و پر کردن اوربیتال ها از کمترین انرژی به بیشترین انرژی پیش می رویم. کمترین انرژی همیشه به کمترین نشان دهنده ی کمترین انرژی است در واقعn+l l برابر وجود داشته باشد کمترین n تعلق ندارد و اگر چند زیرالیه با n نشان دهنده ی اوریتال های کم انرژی تر هستند که اگر این عدد برای چند زیر الیه یکسان باشد زیر الیه ای که n کوچکتر دارد کم انرژی تر است که روند انرژی و پر شدن را در تصویر زیر مشاهده میکنید: 46

47 شیمی دهم ترتیب پر شدن زیر الیه ها ns/(n-2)f/(n-1)d/np در ترتیب پر شدن اوربیتال ها از این روش هم میتوان استفاده کرد که زیرالیه ای اول پر میشود که مجموع (n+l) کوچکترین عدد شود. d از الیه ی چهارم به بعد پر میشود و f از الیه ی ششم به بعد پر میشود.... 2He = 1s 2 10Ne = 18Ar = 36Kr = 54Xe = 86Rn = 3Li برای آنکه آرایش الکترونی را سریعتر بنویسیم از آرایش گاز های نجیب استفاده می کنیم. به چنین آرایش نوشتنی فشرده می گویند. رسم 65. انواع آرایش های زیر را بنویسید 9F 17Cl 20Ca 23V 19K 66. انواع آرایش های زیر را بنویسید 47

48 شیمی دهم 25Mn 30Zn روش آفنا آرایش اغلب اتم ها را بدرستی پیش گویی میکند اما در برخی موارد نارسایی هایی دارد که در این موارد روش های طیف سنجی آرایش اتم را بدقت و درستی بیان میکند بررسی آرایش های غیر عادی آرایش بدست آمده برای حفظ پایداری آرایش مورد انتظار ns 1 /(n-1)d 5 ns 2 /(n-1)d 4 ns 1 /(n-1)d 10 ns 2 /(n-1)d 9 24Cr 29Cu 42Mo 47Ag 66. آرایش های زیر را بنویسید 46Pd 5s 2 /4d 8... استثناء رسم آرایش یون ها: در اتم خنثی تعداد الکترون و پروتون با هم برابر است. یون های منفی: تعداد بار منفی را به تعداد الکترون ها اضافه می کنیم بعد زیر الیه ها را به ترتیب از کم انرژی به پر انرژی پر میکنیم. یون های مثبت: حالت اول Z کوچکتر و مساوی با 20 یعنی سه دوره ی اول (1,2,3=n) در این زمان اوربیتال های f,d وجود ندارد در این حالت همانند یون های منفی عمل کرده که با کاهش به تعداد بار مثبت تعداد الکترون گونه را یافته و سپس آرایش را رسم کرده و زیر الیه ها را از کم انرژی به پر انرژی پر می کنیم. حالت دوم Z بزرگتر از 20 باشد برای تناوب های بزرگتر و مساوی 1 که در این زمان اوربیتال های f,d شروع به پر شدن می کنند. در این زمان: 1. آرایش اتم اولیه را مینویسیم. 19K + 2. بعد الکترون را از بزرگترین زیر الیه ی با بیشترین انرژی بر می داریم. 67. آرایش ذرات زیر را بنویسید 9F - 11Na + 48

49 شیمی دهم 26Fe 26Fe + 26Fe 2+ 26Fe 3+ 26Fe 6+ 26Fe آرایش الکترونی 26Fe را نوشته و به سواالت زیر پاسخگو باشید... در الیه ی سوم آن چند الکترون وجود دارد در آخرین زیرالیه ی آن چند الکترون وجود دارد در الیه ی سوم آن چند اوربیتال وجود دارد دارای چند اوربیتال حاوی الکترون است دارای چند اوربیتال پر است دارای چند زیرالیه ی پر است دارای چند الیه ی الکترونی پر است نسبت اوربیتال های نیمه پر آن به اوربیتال های نیمه پر یون +2 Fe چند است نسبت الکترون های با 1=l به 1=l در +2 Fe چند است کل الکترون های با,Fe,l=2,l=0 Fe +2,Fe + را بنویسید نسبت الکترون ها ی 1=l به الکترون های با 0=l در +2 Fe نسبت به Fe را بنویسید + Fe کدام است نسبت الکترون های موجود در الیه ی سوم و چهارم به الکترون های با 1,0=l در 19 K نسبت اوربیتال های پر در 8O به اوربیتال های نیمه پر در +3 Fe کدام است 49

50 شیمی دهم نسبت زیر الیه های پر نشده در الیه ی چهارم 26Fe به تعداد الکترون های تک + Fe 26 کدام است 69. در هر یک از عناصر زیر به سواالت مورد نظر پاسخ گو باشید. 1. تعداد الکترون ها در بیرونی ترین زیر الیه. 2. تعداد الکترون ها در زیر الیه ای که عدد L بزرگتری دارد. 1. تعداد اوربیتال های پر و نیمه پر در بیرونی ترین الیه. 1. تعداد اوربیتال های پر و نیمه پر در آخرین زیرالیه ای که الکترون وارد آن میشود. 5. تعداد اوربیتال های پر و نیمه پر. 6. تعداد زیر الیه های نیمه پر اتم. 7. تعداد الکترون های تک اتم. 8. تعداد الکترون های ظرفیت اتم. 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 50

51 شیمی دهم 29Cu 30Zn eظرفیت آرایش نماد عنصر عدد اتمی الیه ی ظرفیت: 51

52 شیمی دهم نور زرد المپ هایی که در خیابان ها است بدلیل وجود بخار سدیم در آن هاست از المپ نئون که رنگی سرخ دارد در تابلو های تبلیغاتی استفاده می شود. در سال 1868 ستاره شناسان با بررسی طیف نشری هنگام خورشید گرفتگی متوجه یک سری خطوط نشری شدند که با هیچ عنصری سازگاری نداشت که در نهاین منجر به کشف هلیم شد)از هلیوس به معنای خورشید آمده(. در سال 1891 رامسی اسکاتلندی با حذف نیتروژن و اکسیژن هوا توانست آرگون را به عنوان اولین گاز نجیب کشف کند و در سال بعد گاز واکنش ناپذیری را درون نمونه های معدنی اورانیم کشف کرد که طیف آن همانند خطوط هلیم بود که در 1868 مشاهده شده بود و اینگونه هلیم نیز کشف شد. خطوط طیف خطی نشری لیتم بصورت زیر است )نیلی آبی نارنجی قرمز(. طیف خطی نشری هیدروژن از چهار رنگ قرمز و سبز و آبی و بنفش ساخته شده با تعیین دقیق نوارهای طیف خط نشری میتوان به نوع ارایش الکترون ها پی برد از روی شکل اوربیتال موارد زیر قابل بررسی نیست فاصله ی دقیق الکترون تا هسته. چگونگی حرکت الکترون در اوربیتال مسیر حرکت الکترون 52