بسم اهلل الرحمن الرحیم فصل 3 شیمی چهارم دبیرستان)اسیدها و بازها( )ویژه ی کنکورسراسری سال 1397 ( درسنامه ای کامل شامل بررسی خط به خط کتاب درسی بررسی تصاویر نمودارها شکل ها تمارین وسواالت کنکور و... گردآوری و تنظیم : علی کریمی مدرس شیمی کنکورشهرستان های استان تهران آدرس کانال آموزش شیمی در تلگرام: ChemistryAliKarimi @ لطفا این جزوه را بدون تغییر در محتوا و به صورت هدیه در فضای مجازی نشر دهید تا کنکوری های 97 از آن بهره مندشوند. سپاس با آرزوی پیروزی و شادی برای شما در پناه کهف الحصین پدرمهربان و رفیق مونس امام مهدی)سالم اهلل علیه( باشید.یاعلی)س( 1
1 4 6 8 اسیدها و بازها)ویژه ی کنکورسراسری( نمونه هایی از مواد اسیدی و بازی : کودهای شیمیایی نمک های اسیدی خنثی یا بازی هستند. 2 تنظیم میزان اسیدی بودن شوینده ها ضروری است. 3 اغلب داروها ترکیب های شیمیایی با خاصیت اسیدی یا بازی هستند. مواد مورد استفاده برای نظافت آشپزخانه حمام و دستشویی شامل اسید یا باز است. 5 برای کاهش میزان اسیدی بودن خاک به آن آهک می افزایند. آهک خاصیت بازی دارد. اغلب میوه ها دارای اسیدند و ph آنها کمتر از 7 است. 7 زندگی بسیاری از آبزیان به میزان ph آب وابسته است. فاضالب های صنعتی شامل یون فلزهای واسطه اند. از این رو با ورود به محیط زیست ph محیط را کاهش می دهند و به محیط خاصیت اسیدی می دهند. نکته : شیمی دان ها مدت ها پیش از آنکه ساختار اسیدها و بازها شناخته شوند با ویژگی های هر کدام و واکنش میان آنها آشنا بودند و مشاهده های زیادی را در تاریخ علم تجربی ثبت کرده اند. اما توجیه رفتار اسیدها و بازها همچنین مشاهده های یادداشت شده به ارائۀ یک نظریه نیاز داشت. چند تن از شیمی دان ها برای تعریف اسید و باز و توجیه رفتار آنها تعریف ها و ایده هایی را مطرح کردند. این ایده ها با گذر زمان اصالح شدند تا اینکه سوانت آرنیوس و سپس مطرح کردند که به نظریه های اسید و باز معروف شدند. نکته : سوانت آرنیوس معتقد بود که اسیدها و بازها هنگام حل شدن در آب به نام یون ها را پدید می آورند. این ایدۀ آرنیوس در زمان خود یک مولکول ها نمی توانند به توماس لوری به همراه یوهانس برونستد ایده های کامل تری به طورجزئی یا کامل تفکیک می شوند و ذره های بارداری ایدۀ انقالبی بود. به طوری که اغلب شیمی دان ها بر این باور بودند که یون های مثبت و منفی شکسته شوند. به همین دلیل با دادن کرسی استادی به وی مخالفت کردند. اما شیمی دان های جوان در پژوهش های خود به نتایجی دست یافتند که با نظریه آرنیوس همخوانی داشت. این روند ادامه یافت تا اینکه در سال 1903 میالدی جایزۀ نوبل شیمی به وی اهدا شد. سوانت آرنیوس شیمی دان سوئدی طی پژوهش هایی که روی رسانایی الکتریکی و برقکافت ترکیب های محلول در آب انجام می داد به نظریه ای برای اسیدها و بازها دست یافت. نکته : آرنیوس اسید را ماده ای تعریف کرد که در آب)نه در هر محیطی( حل می شود و + یون هیدروژن )aq(( H( یا پروتون پدید می آورد. از نگاه آرنیوس گاز هیدروژن کلرید)) HCl)g ( اسید است زیرا به هنگام حل شدن در آب یون های پدید می آورد. محلول آبی حاصل که این یون ها را دارد هیدروکلریک اسید نامیده می شود. - + هیدروژن)) aq ( H( وکلرید)) aq ( )Cl تذکر : الکل ها ( متانول اتانول و... ) به صورت کامال مولکولی در آب حل می شوند و به هنگام حل شدن در آب یون هیدروژن تولید نمی کنند. پس اسید آرنیوس نیستند. فنول اسید آرنیوس است. نکته : مطابق نظریۀ آرنیوس باز ماده ای است که به هنگام حل شدن در آب یون - هیدروکسید)) aq ( )OH پدید می آورد. برای مثال از دید آرنیوس NaOH یک باز است زیرا براثر حل شدن این ترکیب یونی در آب یون های سازندۀ آن از هم جدا می شود و یون های هیدروکسید را در آب آزاد می کند. 2
نکته : فنول) OH C( 6 H 5 و متیل سالیسیالت) C( 8 H 8 O 3 نمی توانند در آب یون هیدروکسید تولیدکنند. پس باز آرنیوس نیستند. سوال : با توجه به واکنش های زیر مشخص کنید که هر یک از اکسیدهای BaO K 2 O N 2 O 5 و SO 3 اسیدآرنیوس هستند یا باز آرنیوس چرا سوال نکته : نظریۀ آرنیوس تنها در حالت محلول آن هم هنگامی قابل کاربرد است که از آب به عنوان حل ال استفاده شود. درواقع تعریف آرنیوس برای اسیدها و بازها به موادی محدود می شود که در اثر حل شدن در آب به ترتیب یون هیدرونیوم و یون هیدروکسید پدید می آورند. : هر یک از محلول های آبی Li 2 O و CO 2 چه خاصیتی دارند توضیح دهید. 3
نکته + O H + 3 پروتون نام دارد. این یون در آب به صورت )aq( H یافت می شود و به یون هیدرونیوم معروف است. : یون )aq( سوال : آمفوتر چیست یک مثال بزنید. به موادی که هردوخاصیت اسیدی و بازی را از خود نشان می دهند آمفوتر می گویند. آلومینیم اکسید)) s ( )Al 2 O 3 در آب انحالل پذیر نیست ولی طی یک واکنش شیمیایی هم در اسیدها و هم در بازها حل می شود. نکته : یوهان س برونستد و توماس لوری به طور مستقل تعریف تازه و فراگیرتری از اسید و باز ارائه کردند. برطبق نظریۀ آنها اسید ماده ای است که بتواند یک یون هیدروژن یا پروتون به مادۀ دیگری بدهد در حالی که باز ماده ای است که می تواند یون هیدروژن یا پروتون را از مادۀ دیگری بپذیرد. به عبارت دیگر مطابق این تعریف هر واکنشی که شامل انتقال اسید لوری برونستد دهندۀ پروتون و باز لوری برونستد پذیرندۀ پروتون است. + پروتون) H( از یک ماده به مادۀ دیگری باشد یک واکنش اسید باز خواهد بود. سوال : باز مزدوج چیست یک اسید با از دست دادن پروتون به یک باز تبدیل می شودکه به باز حاصل در سمت راست معادله بازمزدوج می گویند. سوال : اسید مزدوج چیست یک باز با گرفتن پروتون به یک اسید تبدیل می شود که به اسید حاصل در سمت راست معادله اسید مزدوج می گویند. در این واکنش ها اسید با از دست دادن پروتون به یک باز مزدوج تبدیل می شود که به آن دو جفت اسید باز مزدوج می گویند. 4
نکته : واکنش گاز آمونیاک با گاز هیدروژن کلرید این واکنش به تولید جامد یونی و سفیدرنگ آمونیوم کلرید می انجامد. سوال : یون اکسید در آب به سرعت به یون های هیدروکسید تبدیل می شود. در این واکنش اسید و باز لوری برونستد را مشخص کنید. سوال : در هر یک از واکنش های زیر اسید باز اسیدمزدوج و بازمزدوج را مشخص کنید. سوال : جدول زیر را کامل کنید. نکته : سالیسیلیک اسید) )C 7 H 6 O 3 آسپرین) )C 9 H 8 O 4 و ایبوبروفن) )C 13 H 18 O 2 اسید هستند. 5
سوال : معادلۀ یونش جزئی آب را درنظر بگیرید: الف( به این یا واکنش خود یونش آب گفته می شود. آیا می توان این واکنش را مثالی از واکنش های اسید باز دانست چرا ب( این واکنش کدام یک از نتیجه گیری های زیر را تأیید می کند پاسخ خود را شرح دهید. * آب همواره اسید لوری برونستد است. * آب همواره باز لوری برونستد است. * آب هم اسید و هم باز است. در واقع * آب نه اسید و نه باز است. آب ماده ای آمفوتر است. جواب : آب هم اسید و هم باز است. در واقع آب ماده ای آمفوتر است. نکته : اغلب فلزها با محلول اسیدها واکنش می دهند و گاز هیدروژن آزاد می کنند. سرعت این واکنش ها به غلظت یون های هیدرونیوم موجود در محلول بستگی دارد. هرچه غلظت یون هیدرونیوم بیشتر باشد سرعت واکنش نیز بیشتر خواهد بود. برای نمونه هرگاه دو قطعۀ یکسان از نوار منیزیم را در حجم های مساوی از محلول 0/1 موالر استیک اسید و هیدروکلریک اسید بیندازیم در دمای اتاق ضمن انجام واکنش نکته : واکنش فلز) به جز گاز هیدروژن آزاد می شود. Pd Pt فلز جانشین پروتون در اسید می شود. Au )Cu Ag Hg با اسید که در آن گاز هیدروژن تولید می شود از نوع جابه جایی یگانه است و گازهیدروژن + ترکیب یونی اسید + فلز سوال : شکل الف واکنش نوار منیزیم با محلول اسید قوی هیدروکلریک اسید و شکل ب واکنش نوار منیزیم با محلول اسید ضعیف استیک اسید را در دما و غلظت یکسان نشان می دهد. غلظت یون هیدرونیوم در کدام محلول بیشتر است چرا آیا سرعت این دو واکنش یکسان است چرا الف ب 6
سوال : یونش چیست به فرایندی که در آن یک ترکیب مولکولی به یون های با بار مخالف تبدیل می شود یونش می گویند. مانند هیدروژن کلرید نکته : همه ی مولکول های اسید قوی در آب یونیده می شوند و به یون های هیدرونیوم و بازمزدوج تبدیل می شوند. غلظت یون هیدرونیوم در محلول اسیدهای قوی زیاد است. نکته : اسیدها را بر مبنای میزان یونشی که به هنگام حل شدن در آب دارند دسته بندی می کنند. سوال : اسیدهای قوی را تعریف کنید. اسیدهای قوی اسیدهایی هستند که بر اثر حل شدن در آب تقریبا به طور کامل یونش می یابند. اسیدهای قوی : 4 HClO 3 HNO 3 H 2 SO 4 HCl HBr HI HClO نکته : اسیدهای ضعیف در آب به طور جزئی یونیده می شوند و همواره اندک یون های حاصل از یونش آنها با مولکول های یونیده نشده -1 در تعادل اند. برای مثال در محلول 1/0 mol.l هیدروفلوئوریک اسید) HF ( در دمای اتاق از هر 1000 مولکول 24 مولکول آن یونیده می شود. درواقع 976 مولکول به صورت یونیده نشده در آب باقی می ماند. 7
نکته : اگر -1 نسبت تعداد مولکول های یونیده شده به تعداد کل مولکول های حل شده را درجه ی یونش بنامیم این نسبت برای محلول 1/0 mol.l هیدروفلوئوریک اسید) HF ( در دمای اتاق در شرایط معین همواره ثابت خواهد بود.درجۀ یونش را با نماد α )آلفا( نشان می دهند و اغلب به صورت درصد گزارش می کنند. نکته : درصدیونش ( α% ) برای محلول 1- mol.l 1/0 هیدروفلوئوریک اسید 2/4 درصد است. این موضوع نشان می دهد که واکنش یونش مولکول های هیدروفلوئوریک اسید و واکنش ترکیب شدن یون فلوئورید با یون هیدرونیوم هم زمان و با سرعت یکسانی انجام می شود. )این تعادل در سمت چپ قرار دارد.( K a ثابت تعادل واکنش یاد شده است و ثابت یونش هیدروفلوئوریک نکته : در شرایط یکسان هرچه ثابت یونش اسیدی) a K( است و غلظت یون هیدرونیوم بیشتر است و برعکس. -4-1 اسید گفته می شود. مقدار K a برای HF در 25 برابر با 10 mol.l 5/9 است. بزرگ تر باشد آن اسید قوی تر است. هر چه K a بیشتر باشد قدرت اسیدی بیشتر 8
سوال : در هر مورد کدام اسید قوی تر است چرا الف( هیدروفلوئوریک اسید) HF ( یا هیدروسیانیک اسید) HCN ( جواب : هیدروفلوئوریک اسید) HF ( چون K a بزرگتری دارد. ب( هیپوبرمو اسید) HOBr ( یا هیپوکلرو اسید) HOCl ( جواب : هیپوکلرو اسید) HOCl ( چون K a بزرگتری دارد. سوال : اسیدتک پروتون دار چیست به اسیدی که قادر است پس از حل شدن در آب تنها یک پروتون به مولکول آب بدهد اسید تک پروتون دار می گویند. مانند هیدروفلوئوریک اسید نکته : برخی اسیدها از دست دادن هر پروتون طی یک مانند سولفوریک اسید و فسفریک اسید به ترتیب می توانند دو و سه پروتون به آب بدهند. در این گونه اسیدها مرحلۀ تعادلی انجام می شود. برای مثال فسفریک اسید طی سه مرحلۀ زیر یونیده می شود. 9
سراسری ریاضی 93 خارج کشور سوال : کاربردهای فسفریک اسید) H( 3 PO 4 را بنویسید. 6 مورد فسفریک اسید کاربرد دارد و در از جمله پرمصرف ترین مواد شیمیایی در صنعت است. این اسید به عنوان مادۀ افزودنی در نوشابه های گازدار تولید کودهای شیمیایی پاک کننده های صابونی و غیرصابونی تصفیۀ آب خوراک دام و داروسازی به کار می رود. نکته : سولفورواسید) )H 2 SO 3 و کربنیک اسید) H (اسیدهای 2 CO 3 شهرت یافته اند. این دو اسید ناپایدارند و تاکنون به صورت خالص جدا به ترتیب با نمادهای )aq( SO 2 و) aq ( CO 2 نمایش داد. دو پروتون دار نام آشنایی هستند که بیشتر به واسطۀ نمک هایشان نشده اند. از این رو به جای این فرمول های شیمیایی بهتر است آنها را نکته : حتی در خالص ترین نمونۀ آب مقادیر بسیار کمی یون های )aq( H 3 O + و - )aq( OH وجود دارد که حاصل خود یونش مولکول های آب هستند. ثابت تعادل این واکنش به صورت زیر نوشته می شود: در این معادله ثابت یونش آب است. مقدار K w به دما بستگی دارد و در دمای معین مقدار ثابتی است. به طوری که در دمای اتاق مقدار K w برابر با K w تاثیری بر مقدار K w ندارد. به عبارت دیگر K w 14-2 -2 10 mol L. 1/0 است. درواقع هرگونه تغییری در غلظت یون مقدار ثابتی است که غلظت این دو یون را به هم مرتبط می کند. این رابطه نشان می دهد که + در دمای ثابت هرچه غلظت یون )aq( H 3 O در یک محلول آبی افزایش یابد غلظت یون )aq( OH - باید کاهش بیابد. در محلول های آبی و در دمای معین به شرط داشتن غلظت یکی از این دو یون می توان غلظت یون دیگر را از رابطۀ یاد شده به دست آورد. 10
سوال : برای آب خالص در دمای اتاق غلظت یون های های )aq( H 3 O + و - )aq( OH با هم مساوی و برابر با است. چرا سوال : غلظت یون هیدرونیوم در یک نمونه آب در 25 برابر است. غلظت یون )aq( OHرا - در این نمونه آب محاسبه کنید. در این دما K w است. 11
سوال : از بررسی داده های نمودار زیر چه نتایجی به دست می آورید توضیح دهید. نکته : در اواخر سدۀ نوزدهم برخی از صاحبان صنایع شیمیایی جهت بهینه سازی شرایط تخمیر در کارخانه های خود به شدت به دانستن مقدار و شیوۀ کنترل میزان اسیدی بودن محیط فعالیت مخمرها نیازمند شدند زیرا به علت تغییر غلظت یون هیدرونیوم در طول فرایند تخمیر میزان اسیدی بودن این محیط پیوسته تغییر می کرد. سور ن سور ن س ن در تالش برای حل این مشکل اسیدی معیاری برای اندازه گیری میزان بودن محلول ها یافت. این معیار میزان اسیدی بودن یک محلول را با یک عدد ساده بیان می کند. پی اچ نامی بود که سور ن س ن بر این مقیاس نهاد. مقیاس ph در دمای اتاق گستره ای یا از صفر تا حداکثر 14 را در برمی گیرد. ph آب خالص و محلول های خنثی 7 است درحالی که ph محلول های اسیدی کمتر از 7 و ph محلول های بازی بیشتر از 7 است. به این ترتیب با اندازه گیری ph میزان اسیدی بودن و به عبارت درست تر غلظت یون + )aq( H 3 O در یک محلول آبی مشخص می شود. 12
است. ph این نمونه را حساب کنید. سوال : در نمونه ای از عصارۀ گوجه فرنگی غلظت یون هیدرونیوم برابر با سوال : ph نمونه ای از یک شیر ترش شده برابر با 2/7 است. غلظت یون هیدرونیوم را دراین نمونه به دست آورید. 13
سراسری ریاضی 91 سراسری ریاضی 92 سراسری ریاضی 92 14
سراسری ریاضی 94 خارج کشور سراسری ریاضی 95 داخل کشور روش های اندازه گیری ph را نام ببرید. 1 ph سنج های دیجیتالی 2 شناساگرها نکته : روش بسیار دقیقی برای اندازه گیری غلظت یون هیدرونیوم موجود در یک محلول وجود دارد که به کمک ph سنج های دیجیتال انجام می گیرد. این ph سنج ها با تقویت ولتاژ کوچکی که با وارد کردن الکترود دستگاه درون محلول ایجاد می شود و با نمایش نتیجه روی صفحۀ نمایشگر مقدار ph آن محلول را مشخص می کنند. سوال : شکل زیر یک ph سنج دیجیتالی را نشان می دهد. محلول درون بشر اسیدی یا قلیایی است چرا 15
سوال : شناساگر چیست مثال بزنید. دسته ای از ترکیب های رنگی محلول در آب هستند که می توانند در ph های مختلف رنگ های گوناگونی داشته باشند. با کمک محلول این مواد رنگی که شناساگرهای اسید باز نامیده شده اند می توان ph تقریبی یک محلول را اندازه گرفت یا تغییرات ph در آن را آشکار کرد. مثال : آب کلم سرخ متیل سرخ فنول فتالئین نکته : آب کلم سرخ به عنوان یک شناساگر اسید باز عمل می کند. محلول های نشان داده شده از چپ به راست ph های 10 7 4 1 و 13 دارند. نکته ی مهم : متیل سرخ در محلول اسیدی به رنگ سرخ و در محلول خنثی به رنگ زرد و در محلول بازی به رنگ زرد است و فنول فتالئین در محلول اسیدی بی رنگ و در محلول خنثی بی رنگ و در محلول بازی به رنگ ارغوانی است. شناساگر کاغذ لیتموس)تورنسل( در محلول اسیدی به رنگ سرخ و در محلول بازی به رنگ آبی است. نکته : شکل زیر نوار کاغذی سیر شده با متیل سرخ را نشان می دهد. این شناساگر در محیط های اسیدی به رنگ سرخ و در محلول های بازی به رنگ زرد درمی آید. سراسری تجربی 92 خارج کشور محاسبۀ ph محلول اسیدهای قوی : برای محاسبۀ ph یک محلول اسیدی قوی کافی است که غلظت یون )aq( H 3 O + را از غلظت اسید محاسبه کرد و در معادلۀ ph قرار داد. سوال : ph محلول داده شده را حساب کنید. سوال : 16
سراسری ریاضی 95 داخل کشور نکته : هیدروفلوئوریک اسید یک اسید ضعیف است و مولکول های یونیده نشدۀ HF(aq) غلظت این یون را می به محض حل شدن در آب به حالت تعادل می رسد. تعادلی که میان + + - با یون های )aq( F و )aq( H 3 O برقرار می شود. در این تعادل غلظت یون )aq( H 3 O بسیار اندک است. توان به کمک درصد یونش و از روی غلظت اسید به دست آورد. محاسبۀ ph محلول اسیدهای ضعیف : 1 محاسبه ی غلظت یون هیدرونیوم از طریق ضرب مقدارغلظت مولی اسیدضعیف در درصدیونش 2 قراردادن غلظت یون هیدرونیوم در 17
ph محلول زیر را حساب کنید. سوال : نکته : آزمایش نشان می دهد که خود یونش آب فرایندی گرماگیر است از این رو با تغییردما مقدار K w تغییر می کند. سوال : مقدار K w برای آب خالص در حال جوش به کدام یک نزدیک تر است چرا سوال : غلظت یون هیدرونیوم در آب خالص در دمای 100 بیشتر از دمای 25 است. با این وجود آب جوش همچنان خنثی است. چرا توضیح دهید. راه های شناسایی هیدروژن اسیدی : 18
سراسری ریاضی 94 سراسری ریاضی 94 خارج کشور نکته : کربوکسیلیک اسیدها دسته ای از ترکیب های آلی هستند که یک یا چند گروه عاملی اسیدی یا کربوکسیل ) COOH ) دارند. نکته : متانوییک اسید) HCOOH ( ساده ترین کربوکسیلیک اسید و اتانوییک اسید) COOH )CH 3 آشناترین آنهاست. نکته : متانوییک اسید یکی از موادی است که بر اثر گزش مورچه وارد بدن شده باعث سوزش و خارش در محل گزیدگی می شود. این اسید درسال 1670 کشف شد و چون از تقطیر مورچۀ سرخ به دست می آمد نام فورمیک اسید یا جوهر مورچه بر آن نهادند. در زبان التین به مورچه فورمیکا می گویند. نکته : کربوکسیلیک اسیدهای سبک)حداکثر با پنج اتم کربن( در آب محلول اند ولی با افزایش طول زنجیر کربنی از انحالل پذیری آنها در آب کاسته می شود به طوری که بسیاری از آنها در عمل در آب نامحلول هستند. اسیدهای کربوکسیلیک را با افزودن پسوند اوییک اسید به نام زنجیر کربنی آنها نام گذاری می کنند. 19
1 اسیدها و بازها)ویژه ی کنکورسراسری( نکته : اگر یک مشخص می شود. کربوکسیلیک اسید بیش از یک گروه کربوکسیل داشته باشد پیش از پسوند اوییک اسید تعداد این گروه ها با عددهای یونانی نکته : کربوکسیلیک اسیدها اسیدهای ضعیفی هستند و براثر حل شدن در آب تعدادی ازمولکول های آنها پروتون اسیدی خود را به مولکول های آب می دهند و به سرعت به حالت تعادل می رسند. نکته : نکته : ریواس و اسفناج دارای اگزالیک اسیدند. این اسید آلی دو پروتون دار به جوهر ترشک معروف است. نمک های آن اگزاالت نام دارد. کلسیم اگزاالت یکی از سازنده های اصلی سنگ های کلیه است. سوال : مقادیر K a برای برخی کربوکسیلیک اسیدها در جدول زیر داده شده است. به پرسش های مطرح شده پاسخ دهید. در این مجموعه قوی ترین اسید و ضعیف ترین اسید کدام اند چرا 20
2 با نوشتن فرمول شیمیایی باز مزدوج هریک از این اسیدها ستون چهارم این جدول را کامل کنید. 3 اگر قدرت یک اسید معیاری برای تعیین میزان پایداری باز مزدوج آن در نظرگرفته شود در این صورت باز مزدوج کدام اسید از همه پایدارتر است ناپایدارترین باز مزدوج کدام است راهنمایی: پایداری به این معنا که آنیون حاصل از یونش اسید قوی تر تمایل کمتری برای پس گرفتن پروتون از خود نشان می دهد. در واقع این آنیون تمایل بیشتری برای باقی ماندن به صورت یون آب پوشیده دارد. 4 تأثیر افزایش تعداد اتم های کلر بر قدرت اسیدی اتانوییک اسید را توجیه کنید. 5 با توجه به داده های این جدول آیا می توانید مقدار پاسخ خود را شرح دهید. K a را برای تری فلوئورواتانوییک اسید) COOH )CF 3 به طور تقریبی پیش بینی کنید سراسری ریاضی 92 خارج کشور تذکر : با حذف پسوند ییک اسید از نام اسیدهای آلی و افزودن پسوند آت باز مزدوج حاصل از تفکیک یونی آنها را نام گذاری می کنند. برای مثال نکته ی مهم : یون اتانوآت باز مزدوج اتانوییک اسید است. اتانوییک اسید) COOH )CH 3 یون اتانوآت) - COO )CH 3 بنزوییک اسید یک کربوکسیلیک اسید آروماتیک است که در تمشک و پوستۀ برخی درختان یافت می شود. از این اسید و برخی نمک های آن به عنوان محافظ مواد غذایی و ضد اکسایش در نوشابه ها سس ها و آب میوه ها استفاده می شود. 21
سراسری تجربی 95 خارج کشور نکته : همانند اسیدها در آب تفکیک و یا یونیده می شوند. قدرت بازها نیز به میزان تفکیک و یا یونش آنها در آب بستگی دارد. برخی به طور کامل و برخی دیگر به طور جزئی نکته : محلول آبی آمونیاک و همۀ بازهای آلی که به مقدار اندکی در آب یونیده می شوند از جمله بازهای ضعیف به شمار می آیند. بازهای ضعیف طی یک واکنش تعادلی با آب یون های هیدروکسید تولید می کنند. مقدار K b را ثابت یونش باز می گویند. سراسری ریاضی 93 22
سراسری تجربی 95 داخل کشور سوال : آمین چیست آمین ها را چگونه به دست می آورند آمین ها دسته ای از ترکیب های آلی هستند که شباهت بسیاری به آمونیاک دارند. آمین ها را از آمونیاک و با جایگزین کردن یک دو یا سه اتم هیدروژن آن با گروه آلکیل به دست می آورند. نکته : آمین ها بازهای ضعیفی هستند و با پذیرفتن یک پروتون به یون آلکیل آمونیوم تبدیل می شوند. نکته : برای بازها نیز در دما و غلظت یکسان هرچه مقدار K b بزرگ تر باشد باز قوی تراست و یون بیشتری در حالت محلول تولید می شود. 23
سوال : با توجه به داده های جدول زیرکدام یک از جفت آمین های داده شده باز ضعیف تری است از این مقایسه ها چه نتیجه ای می گیرید سراسری ریاضی 93 خارج کشور نکته : بازهای معروفی مانند NaOH و KOH بسیار قوی هستند. Ba)OH( 2 و Ca)OH( 2 نیز با آنکه انحالل پذیری کمی دارند باز قوی به شمارمی آیند زیرا بر اثر انحالل مقدارکافی یون هیدروکسید در محلول آزاد می کنند. بازهای قوی : محاسبۀ ph محلول بازهای قوی : همانند اسیدهای قوی ph محلول آبی بازهای قوی را نیز می توان از روی غلظت باز تعیین کرد. 24
سراسری تجربی 94 خارج کشور نکته : همان طوری که از نام آمینواسید برمی آید این ترکیب های آلی هم یک گروه بازی) NH 2 ) و هم یک گروه اسیدی) COOH ) دارند به عبارت دیگر می توانند هم با اسیدها و هم با بازها وارد واکنش شوند)آمینو اسیدها آمفوترند(. این ترکیب ها در زیست شیمی اهمیت بسیاری دارند و واحدهای سازندۀ پلیمرهای طبیعی مهمی به نام پروتئین ها به شمار می آیند. نکته : حدود 20 آمینواسید طبیعی وجود دارد. این آمینواسیدها تنها در گروه R با هم تفاوت دارند. بدن نیمی از این آمینواسیدها را می سازد و نیمی دیگر را از طریق مصرف مواد غذایی مناسب تأمین می کند. 25
سوال : علت نامگذاری آمینو اسیدهای طبیعی به آلفا آمینواسیدها چیست در همۀ آمینو اسیدهای طبیعی گروه آمین) NH 2 ) روی همان کربنی قرار دارد که گروه کربوکسیل) COOH ) می گیرد. آلفا آمینواسید نامی است که به همین دلیل به این ترکیب ها اطالق می شود. نکته ی مهم : فرمول همگانی آلفا آمینواسیدها را می توان به صورت زیر نشان داد: سراسری تجربی 92 سراسری تجربی 94 سراسری ریاضی 94 26
سراسری تجربی 95 داخل کشور سوال مهم : جدول زیر برخی ویژگی های یک آمین )با جرم مولی نزدیک به هم( را نشان می دهد. گلی سین )آمینواتانوییک اسید( در مقایسه با یک کربوکسیلیک اسید و تفاوت در نقطۀ ذوب و انحالل پذیری گلی سین را با دو مادۀ دیگر توجیه کنید. 27
سوال : نمک چیست نمک ها نکته : ترکیب های یونی هستند که در آنها کاتیون ها و آنیون ها با آرایشی منظم کنار هم چیده شده اند. بسیاری از نمک ها در آب حل شده و یون های سازندۀ آنها به صورت آبپوشیده در سرتاسر محلول پخش می شوند. سوال : شکل زیر ph محلول نمک های سدیم کلرید آمونیوم کلرید و سدیم ا ستات را در دما و غلظت یکسان نشان می دهد. الف اسیدی بازی یا خنثی بودن محلول هر یک از این نمک ها را مشخص کنید. ب تفاوت ph محلول شمارۀ )2( با محلول شمارۀ )1( را به کدام یون نسبت می دهید نکته : در محلول آبی آمونیوم کلرید یون های - - + )aq( NH 4 و )aq( Cl وجود دارند. )aq( Cl باز مزدوج پایدار می باشد از این رو به صورت آبپوشیده در محلول می ماند این درحالی است که + )aq( NH 4 اسید مزدوج اسید قوی HCl)aq( بوده و بازضعیف )aq( NH 3 بوده و ناپایدار است و در واکنش با آب یون هیدرونیوم تولید می کند. پ چنان که بدانید واکنش یون ها با آب موجب تغییرpH محلول می شود با نوشتن معادلۀ واکنش تعادلی یون آمونیوم با آب علت اسیدی شدن محلول شمارۀ )2( را توضیح دهید. ت تفاوت ph محلول شمارۀ )3( با محلول شمارۀ )1( را به کدام یون نسبت می دهید معادلۀ واکنش تعادلی آن را با آب بنویسید. 28
سوال : آبکافت چیست به واکنش یون ها با آب آبکافت می گویند. نکته : برخی یون ها آبکافت می شوند و ph آب را تغییر می دهند. در واقع هنگامی که فقط آنیون نمک آبکافت می شود محلول بازی خواهد شد. هنگامی که فقط کاتیون آبکافت می شود محلول اسیدی و نکته : یک نمک بسته به یون های سازنده اش می تواند اسیدی بازی یا خنثی باشد. در واقع اگر کاتیون یا آنیون یک نمک به یک باز قوی یا یک اسید قوی تعل ق داشته باشد آبکافت نمی شود. برای مثال نمک KI هنگام حل شدن در آب PH آب را تغییر نمی دهد زیرا یون های یدید و پتاسیم به ترتیب به اسید قوی HI و باز قوی KOH اسیدهای قوی : 4 HClO 3 HNO 3 H 2 SO 4 HCl HBr HI HClO تعلق دارند. بازهای قوی : LiOH Ba(OH) 2 Sr(OH) 2 Ca(OH) 2 CsOH RbOH KOH NaOH سوال مهم : نمک های زیر را در سه دستۀ خنثی اسیدی و بازی طبقه بندی کنید. سراسری ریاضی 91 خارج کشور سراسری تجربی 91 خارج کشور 29
نکته : صابون از گرم کردن را نشان می دهد. استرهای طبیعی )چربی یا روغن( با با باز قوی سدیم هیدروکسید به دست می آید. شکل زیر ساختار یک نمونه صابون جامد نکته : صابون های جامد را با فرمول همگانی RCOONa نمایش می دهند که در آن R سوال : با افزودن چند قطره 14 تا 18 کربن دارد. فنول فتالئین به محلول آب صابون رنگ آن ارغوانی می شود. دلیل این تغییر رنگ را توضیح دهید. نکته : استرها را می توان در آزمایشگاه و صنعت از واکنش کربوکسیلیک اسید با الکل تهیه کرد. نکته : اگر به جای اتم هیدروژن گروه کربوکسیل آلکیل قرار گیرد استر تولید می شود مانند: متیل اتانوات )متیل استات( سوال : طعم آناناس به طورعمده به دلیل وجود اتیل بوتانوات در آن است. نام الکل و کربوکسیلیک اسید سازندۀ این استر را بنویسید. 30
نکته : از واکنش الکل اتانول با استیک اسید استری به نام اتیل استات به دست می آید که به عنوان حل ال در صنایع و چسب و رنگ کاربرد دارد. سوال : ساختار استر اتیل استات را رسم کنید. سراسری ریاضی خارج کشور 92 سراسری ریاضی 92 سراسری ریاضی 94 سراسری تجربی 93 خارج کشور 31
سراسری تجربی 95 داخل کشور نکته : طعم یک مادۀ غذایی و میوه از کنار هم قرار گرفتن شمار زیادی از ترکیب های شیمیایی ایجاد می شود. برای مثال پرتقال دارای 250 نوع مادۀ شیمیایی است که با هم طعم آن را می سازند. استرها از ترکیب های اصلی سازندۀ طعم و بوی موادغذایی هستند. شیمی دان ها با شناسایی اجزای سازندۀ طعم های گوناگون آنها را در آزمایشگاه سنتز می کنند. 32
7 اسیدها و بازها)ویژه ی کنکورسراسری( نکته : افزودن اسید یا باز به آب خالص غلظت یون هیدرونیوم را تغییر می دهد. به طوری که با افزودن اسیدقوی ph آب کاهش و با افزودن اندکی باز قوی ph آن افزایش می یابد. نکته : گلبول های قرمز در بازه ی کوچکی از ph کارایی دارند. خون مایعی حیاتی و معجونی از مواد شیمیایی گوناگون است. اسیدها و بازها ازجمله مواد مهم این معجون به شمار می روند. به طوری که برای ادامۀ زندگی تنظیم ph خون اهمیت ویژه ای دارد. نکته : ph خون سالم دربازۀ 45/ 7/35 است. کاهش ph به 6/8 یا افزایش آن به 7/8 سبب مرگ انسان می شود. نکته : مصرف انواع نوشیدنی ها خوراکی ها داروها و... که خواص اسیدی یا بازی دارند تغییر آشکاری بر ph خون پدید نمی آورد و بدن با یک روند منظم و دقیق از تغییر شدید ph خون جلوگیری می کند. 33
سوال : محلول بافر چیست شیمی دان ها با انجام آزمایش های گوناگون دریافته اند که در آزمایشگاه می توان محلول هایی تهیه کرد که در برابر تغییرPH مقاومت می کنند. به طوری که با افزودن اندکی اسید قوی یا باز قوی به آنها ph تغییر آشکاری نخواهد کرد. این نوع محلول ها محلول بافر نام دارند. نکته : نمونه ای کاربردی از محلول های بافر را می توان با افزودن مول های برابر از سدیم استات و استیک اسید به حجم معینی از آب خالص تهیه کرد. نکته : یون های استات از انحالل سدیم استات جامد در آب تولید می شوند که باز مزدوج اسید ضعیف استیک اسید هستند. در این سامانه تعادل روبه رو برقرار است: افزودن اندکی یون هیدرونیوم )اسید قوی( به این سامانه تعادل را در جهت مصرف این یون تا حد امکان یعنی در جهت برگشت جابه جا می کند. به طوری که تعادلی سبب می شود نسبت به حالت آغازی تغییر چندانی نمی کند. همچنین افزودن اندکی یون هیدروکسید )باز قوی( به این سامانۀ کاهش یابد. در نتیجه تعادل در جهت رفت جابه جا می شود و باز هم تغییر آشکاری نخواهد کرد. 34
سوال : سامانۀ بافری چیست سامانه ای محتوی محلول هایی که در برابر تغییرpH مقاومت می کنند سامانۀ بافری نام دارد. نکته : در سامانۀ بافری غلظت اسید ضعیف و باز مزدوج برخالف یون های هیدرونیم و هیدروکسید بسیار زیاد است. سوال : خون انسان دارای سامانۀ بافری زیر است: الف( مصرف غذاهای اسیدی چه اثری بر این تعادل دارد چرا ب( ph خون در اثر مصرف غذاهای اسیدی چه تغییری می کند توضیح دهید. پ( اگر نفس خود را برای مدت کوتاهی در سینه نگهدارید ph خون شما اندکی کاهش می یابد چرا سراسری ریاضی 95 داخل کشور سراسری ریاضی 95 خارج کشور 35
7 اسیدها و بازها)ویژه ی کنکورسراسری( نکته : خاک های کشاورزی مواد معدنی گوناگونی دارند. همچنین نوع و مقدار مواد معدنی آنها با یکدیگر تفاوت دارند. از این رو میزان اسیدی بودن آنها نیز متفاوت است. برای نمونه خاک هایی که آهک زیادی دارند بازی هستند ph اغلب خاک های کشاورزی 6/5 است و در بازۀ 5/ بیشتر گیاهان نیز در این خاک ها بهتر رشد می کنند در حالی که برخی گیاهان مانند گل آزالیا بلوب ری )نوعی تمشک( و گیاهان مخروط دار در خاک های اسیدی) 5/5 = 4/5 )ph بهترین رشد را دارند. نکته : تغییر ph خاک به معنای تغییر میزان اسیدی بودن آن است. برای نمونه اگر ph یک نمونه خاک میزان اسیدی بودن آن ده برابر افزایش می یابد. نکته : افزایش کودها بارش باران های اسیدی از 6/5 به 5/5 کاهش یابد ورود آالینده های SO 2 و NO X به هواکره سبب کاهش ph خاک می شود. نکته : میزان اسیدی بودن خاک تأثیر مستقیمی بر رشد گیاهان دارد زیرا مواد معدنی در دسترس گیاه با تغییر میزان اسیدی بودن خاک 3+ تغییر می کند. برای نمونه در خاک های اسیدی تر برخی نمک های آلومینیم به حالت محلول در می آیند و غلظت یون Al در خاک افزایش می یابد. این افزایش از یک سو گیاه را مسموم می کند و مانع از رشد آن می شود از سوی دیگر با نشت کردن در منابع گوناگون آب آن را آلوده می کند و به محیط زیست آسیب می زند. 36
سراسری تجربی 95 خارج کشور سراسری ریاضی 95 خارج کشور نکته : شیمی به کشاورزان کمک می کند تا بتوانند با کنترل ph خاک با تکیه بر این دانش می توان نکته : با تنظیم ph خاک باغچه می توان فراورده های مرغوب تر و بیشتری تولید کنند. همچنین کودهای شیمیایی مناسبی تولید کرد تا در آمایش زمین مورد استفاده قرارگیرد. هم زمان گل گیاه ادریسی را به رنگ های آبی و صورتی پرورش داد. گل ادریسی در خاک اسیدی) PH>7 ( به رنگ آبی و در خاک بازی) PH<7 ( به رنگ صورتی شکوفا می شود. سوال : نوعی فاضالب صنعتی به یک زمین کشاورزی راه یافته است. بررسی ها نشان می دهد که این فاضالب حاوی به طور عمده 3+ Fe )یون فریک یا آهن) III (( است. الف ph خاک این زمین چه تغییری می کند توضیح دهید. یون فلزهای واسطه و ب برای رفع این مشکل چه پیشنهادی دارید توضیح دهید. برای رعایت اصل امانتداری : دانلود سواالت کنکور های 91 تا 94 تجربی و ریاضی از سایت www.chemyazd.com دانلود سواالت کنکور های 95 تجربی داخل و ریاضی داخل از سایت سازمان سنجش دانلود سواالت کنکور های 91 تجربی خارج و ریاضی خارج از سایت www.riazisara.ir دانلود سواالت کنکور های 92 تجربی خارج و ریاضی خارج از سایت www.chemyazd.com دانلود سواالت کنکور های 93 تا 95 تجربی خارج و ریاضی خارج از سایت سازمان سنجش 37