v\:* {behavior:url(#default#VML);}
o\:* {behavior:url(#default#VML);}
w\:* {behavior:url(#default#VML);}
.shape {behavior:url(#default#VML);}
خلاصه مطالب
شیمی سال اول دبیرستان
سال تحصیلی 93 - 92
بخش اول : آب مایعی کمیاب در عین فراوانی
حدود 75 در صد سطح کره ی زمین را آب پوشانده است
منابع آب در طبیعت عبارتند از : 1- آب های شور (6/97 درصد) 2- آب های شیرین (4/2 درصد)
منابع مهم آب های شور ، دریاها و اقیانوسهامی باشند. ومهمترین منابع آب های شیرین ، یخ های قطبی و یخچالهای طبیعی هستند (9/1 درصد)
*. با توجه به اینکه سرعت ذوب شدن یخ های قطبی و یخچالهای طبیعی بسیار آهسته مــــی باشد برای تامین نیازهای مختلف نمـی توان استفاده چندانی از آن ها به عمل آورد.
منابع جزئی دیگر آب های شیرین عبارتند از :
1- آب های زیر زمینی 2- آب رودخانه ها ، دریاچه ها و آبگیرها 3-رطوبت و آب موجود در خاک 4- بخار آب موجود در هوا (مجموعا 5/0 درصد)
نکته : عواملی که باعث پراکندگی غیر یکنواخت منابع آب شیرین در طبیعت شده است عبارتند از :
1 – موقعیت جغرافیایی 2- شرایط آب و هوایی 3- میزان بارش
-----------------------------------------------------------------------------------
چرخه ی آب : به توزیع متناسب آب که با به چرخش در آمدن آب در بین منابع آبی انجام می گیرد ، چرخه ی آب می گویند .
فرآیند چرخه ی آب :
1- تبخیر آب اقیانوسها ،دریاها و . . . براثر تابش خورشید
2- جا به جایی بخار آب به وسیله باد و جریان های آب و هوایی
3- تبدیل بخار آب به ابر در اثر سرد شدن و بارش به صورت برف و باران
4- حرکت آب باران و برف (ذوب شده ) در سطح زمین و تشکیل جویبارها ورودخانه ها و ورود به دریاها و اقیانوسها
---------------------------------------------------------------------------------
1
انواع مصارف آب : 1- آشکار 2- نهان
*. به مصارف مشهود و قابل اندازه گیری آب که برای مواردی همچون خوردن و شستشو استفاده می شود مصرف آشکار
می گویند .
*. به مصارفی از آب که از دید ما پنهان بوده و به صورت غیر مستقیم برای تهیه مواد مختلف استفاده می شود مصرف نهان
می گویند
*. براساس تحقیقات انجام گرفته در کشورهای پیشرفته میانگین مصرف نهان برای هر فرد 20 برابر مصرف آشکار آن است.
مهمترین موارد مصرف نهان آب عبارتند از :
1- آبیاری کشتزارها و تهیه و تولید مواد غذایی 2- تامین انرزی (برق و سوخت ) 3- صنایع و معادن
4- امور بازرگانی و خدمات
----------------------------------------------------------------------------------
ویژگیهای باور نکرنی(غیر عادی) آب :
1- تنها ماده ای است که در طبیعت به هر سه حالت جامد،مایع و گاز یافت می شود .
2- چگالی حالت جامد آن کمتر از حالت مایع آن است .
3- ظرفیت گرمایی بالایی دارد .
4- گرمای تبخیر آن بالا است .
5- کشش سطحی آب بالا می باشد
تعریف چگالی : نسبت جرم یک جسم به حجم آن را چگالی می گویند جرم ( m )
= d (چگالی )
حجم (v )
در این رابطه یکای جرم (گرم) ، یکای حجم (میلی لیتر یا سانتی متر مکعب ) و یکای چگالی( گرم بر میلی لیتر یا گرم بر سانتی متر مکعب ) می باشد.
چند نکته : 1- چگالی هر ماده به دمای آن بستگی دارد چون با تغییر دما حجم ماده (بخصوص گازها) تغییر کرده و چگالی نیز تغییر خواهد کرد .
2 – آب در دمایc ˚ 4 دارای کمترین حجم و بیشترین چگالی بوده ، به همین دلیل در اعماق دریاچه ها دمای آب از c ˚ 4 پایین تر نخواهد بود.و لذا منطقه ی گرمتری برای زندگی آبزیان در سطح زیرین دریاچه ها فراهم می شود
3 – در دماهای بالاتر ازc ˚ 4 با افزایش دما حجم آب افزایش و با کاهش دما حجم آن کاهش می یابد .
*. بنابر این : تغییر غیر عادی حــجم آب درفاصله دمای بین 4 تا 0 درجه سانتی گراد رخ مـی دهد یعنی باکاهش دمای آب و تبدیل شدن آن به یخ حجمش افزایش یافته و چگالی آن کاهش می یابد .( به عبارت دیگر حجمی از یخ که هم حجم آب اولیه است جرم کمتری دارد و لذا چگالی یخ کمتر از آب است ) .
4- کمتـر بودن چگالی یخ نسبت به آب سبب مـی شود آب از قسمت سطـحی خود یخ زده و همچون عایقی مانع از رسیدن سرما به بخش های پایین تر و یخ زدن لایه های زیرین شده و آبزیان می توانند در نقاط پایین که گرم تر است زنده بمانند .
تعریف ظرفیت گرمایی : مقدار گرمایی است که دمای یک جسم راc˚ 1 افزایش می دهد .
q (گرمای مبادله شده بر حسب ژول J )
= ظرفیت گرمایی( c ˚J )
θ∆ تغییرات دما برحسب c˚
2
تعریف ظرفیت گرمایی ویژه : مقدار گرمایی است که دمای 1 گرم از یک ماده راc˚ 1 افزایش می دهد .
q (گرمای مبادله شده برحسب ژولJ )
= C ظرفیت گرماییویژه( c ˚gJ )
تغییرات دما بر حسبc˚θ∆m جرم برحسب گرم g
*. فرمول فوق را می توان به صورت :θ∆c m = q نیز نوشت .
مثال : مقدار گرمای لازم برای افزایش دمای 4g آلومینیوم به اندازه ی 2 درجه سانتی گراد چقدر است ؟
(c ˚g / j 897/0 = ظرفیت گرمایی ویژه Al)
7/176J = 2 × 897/0 × 4 = qθ∆ .C . m = q
تمرین: ظرفیت گرمایی ویژه ی آلومینیوم 2 برابر آهن است . اگر با مقداری گرما بتوانیم دمای 10g آهن را از c ˚ 8بهc ˚ 16 افزایش دهیم با همین مقدار گرما دمای 10g آلومینیوم چند درجه سانتی گراد می توانیم بالا ببریم ؟
*. یکی از ویژگیهای غیر عادی آب بالا بودن ظرفیت گرمایی ویژه ی آن است یعنی نسبت به بسیاری از مواد دیگر گرمای بیشتری لازم است تا دماییک گرم از آن به اندازه ی 1 درجه سلسیوس افزایش یابد به عنوان مثال ظرفیت گرمایی ویژه چند ماده به صورت زیر است :
آلومینیوم : 897/0 مس : 385/0 اتانول :469/2 آهن : 449/0 و آب : 185/4 ( c-1˚ J.g-1 .)
نکته : ظرفیت گرمایی ویژه ی زیاد آب سبب می شود مقدار زیاد آب موجود در سطح زمین مانند یک ترموستات (دماپای ) عمل کرده ودر طول روز گرمای خورشید را گرفته و در شب آنرا آزاد می کند از این رو تغییرات دمایی کره زمین کم تر بوده و دما متعادل است .به عنوان مثال اختلاف دمای شب و روز در شهرهای ساحلی بسیار کمتر از شهرهای کویری است.
*. یکی دیگر از ویژگیهای غیر عادی آب گرمای تبخیر زیاد آن است . یعنی برای تبدیل آب به بخار باید گرمای بیشتری مصرف شود به عنوان مثال گرمای تبخیر : 1 گرم آب J 2260 ، 1 گرم الکل J 860 و 1 گرم کلروفرم J 250 می باشد .
بنابر این : وقتی در کنار یک منبع آب مثل استخر ، آبشار ، فواره آب و . . . قرار مـــی گیریم احساس خنکی می کنیم و یا پس از عرق کردن بدن ما خنک می شود ( دلیل ؟)
نکته : هر چقدر گرمای تبخیر مایعی بالا تر باشد به این معنی است که نیروی جاذبه بین مولکولی در مایع قوی تر است . ( هر چقدر نیروی جاذبه بیندر مایعی قوی تر باشد دمای جوش بالاتری خواهد داشت )
3
*. ازدیگر ویژگیهای غیر عادی آب بالا بودن میزان کشش سطحی آن نسبت به مایعات دیگر مــی باشد . بنابر این اجسام سبک و پهن را به راحتی می توان برروی آب قرار داد بدون آنکه جسم به درون آب فرو برود ( مثل راه رفتن برخی حشره ها روی آب ) (دلیل؟)
نکته :هر چقدر دمای آب افزایش یابد میزان کشش سطحی آن کاهش می یابد وبه همین دلیل آب گرم پاک کننده بهتری است زیرا به دلیل کشش سطحی کمتری که دارد آسانتر در منافذ و شکاف های ریز نفوذ کرده و خیس کننده بهتری خواهد بود .
مروری بر آموخته های گذشته
تعریف عنصر : به ماده ای می گویند که ذرات سازنده ی آن اتم یا مولکولهایی هستند که از یک نوع اتم ساخته شده باشند. مثل: آهن ،اکسیژن و ...
تعریف ترکیب : به موادی می گویند که از اتصال اتمهای دو یا چند عنصر مختلف بوجود آمده باشند . مثل : آب که از دو عنصر هیدرروژن و اکسیژن تشکیل شده است .
تعریف مولکول : به ساده ترین واحد سازنده یک ماده که برخی از ویژگیهای آنرا حفظ کرده باشد مولکول می گویند .
تعریف اتم : به کوچکترین ذرات سازنده ماده می گویند که به اجزاء کوچکتری تجزیه نمی شوند .
تعریف ماده خالص : به موادی می گویند که ازاتمها یا مولکولهای یکسان ساخته شده باشند
*. عناصر و ترکیب ها جزء مواد خالص می باشند ( به عنوان مثال آب درون یک لیوان ویا یک میخ آهنی هر کدام یک ماده خالص محسوب می شوند
تعریف ماده ناخالص (مخلوط) : به موادی می گویند که ازمخلوط عنصرهایا مولکولهای مختلف (بیش از یک نوع عنصر یا مولکول) تشکیل شده باشد ( مثل : مخلوط چند فلز(آلیاژ ) ، مخلوط آب و نمک و . . .
*. مواد ناخالص (مخلوط) به دو دسته تقسیم می شوند : 1- همگن ( محلول ) 2- ناهمگن
در مخلوط های همگن (محلول) ماده حل شونده به طور یکنواخت در حلال پراکنده می شود مثل محلول آب و الکل ولی در مخلوطهای ناهمگن اینگونه نیست مثل مخلوط آب و نفت
تعریف پیوند شیمیایی : آنچه که باعث می شود دویا چند اتم به هم متصل شده و باعث تشکیل عنصر ،مولکول و یا ترکیب می شود .
*. انواع پیوندهای شیمیایی : 1- یونی 2- کووالانسی 3- داتیو 4- فلزی
نمادهای شیمیایی : در زبان شیمی برای نشان دادن هر عنصر از یک نماد شیمیایی استفاده می شود . در واقع نمادهای شیمیایی ، حرفهایاین زبان هستند . اغلب ، نمادهای شیمیایی یک حرفی یا دو حرفی هستند ( اگر نماد عنصری یک حرفی باشد با حرف بزرگ و اگر دو حرفی باشد حرف اول را بزرگ و حرف دوم را کوچک می نویسند .
-----------------------------------------------------------------------------------
4
فهرستی از نام و نماد شیمیایی تعدادی از عناصر
نام
نماد
نام
نماد
نام
نماد
نام
نماد
نام
نماد
لیتیوم
Li
استرانسیم
Sr
نقره
Ag
هیدروژن
H
هلیوم
He
سدیم
Na
باریم
Ba
کادمیم
Cd
کربن
C
نئون
Ne
پتاسیم
K
کروم
Cr
پلاتین
Pt
سیلسیوم
Si
آرگون
Ar
روبیدیم
Rb
منگنز
Mn
طلا
Au
نیتروژن
N
کریپتون
Kr
سزیم
Cs
آهن
Fe
جیوه
Hg
فسفر
P
زنون
Xe
فرانسیم
Fr
کبالت
Co
بور
B
فلوئور
F
رادون
Rn
بریلیم
Be
نیکل
Ni
آلومینیوم
Al
کلر
Cl
منیزیم
Mg
مس
Cu
قلع
Sn
برم
Br
کلسیم
Ca
روی
Zn
سرب
Pb
ید
I
فرمول شیمیایی : در زبان شیمی برای نشان دادن ترکیب ها ، از فرمول شیمیایی استفاده می شود . در واقع فرمولهای شیمیایی کلمه های این زبانهستند .
همانطور که از به هم پیوستن حرف ها ،کلمه ها به دست می آیند ، در زبان علم شیمی نیز از به هم پیوستن نمادهای شیمیایی ، فرمول شیمیایی بدستمی آید .
نکته : فرمول شیمیایی یک ماده ، نوع اتم(عنصر) و تعداد هر یک از آنها را در یک مولکول یا یک واحد سازنده آن ماده مشخص می کند.
به عنوان مثال فرمول شیمیایی سولفوریک اسید H2SO4 می باشد . این فرمول نشان می دهد که هر مولکول سولفوریک اسید شامل 2 اتم هیدروژن1 اتم گوگرد و 4 اتم اکسیژن ( مجموعا 7 اتم) می باشد .
واکنش شیمیایی: به طور کلی واکنش شیمیایی عبارت است از شکسته شدن پیوندهای شیمیایی و تشکیل پیوند های جدید به طوری که آرایش اتم ها در مولکولها در میان مواد واکنش دهنده تغییر نموده و مواد تازه ای ( با خواص جدید ) به نام فراورده (ها) تولید می شود .
معادله شیمیایی : در زبان شیمی برای بیان چگونگی انجام واکنش های شیمیایی از معادله شیمیایی استفاده می شود . در واقع معادله های شیمیاییجمله ها یا عبارت های این زبان هستند .
*. بنابر این معادله شیمیایی ، آنچه را که در یک واکنش شیمیایی روی می دهد را به طور خلاصه نشان می دهد .
*. معادله شیمیایی از دو بخش اصلی تشکیل می شود : 1- مواد واکنش دهنده (در سمت چپ) 2- فرآورده (در سمت راست ) نوشته می شود .
فرآورده (ها) → واکنش دهنده (ها)
5
*. معادله ی شیمیایی به دو صورت نوشته می شود : 1- معادله ی نوشتاری : یعنی فقط نام واکنش دهنده ها و فرآورده ها را مشخص کرده و اطلاعات بیشتری را در اختیار قرار نمی دهد . 2- معادله نمادی : در این روش نمادها و فرمول های شیمیایی مواد شرکت کننده در واکنش نوشته شده و و حالت فیزیکی مواد نیز باید مشخص شود .
تذکر :برای انجام بسیاری از واکنشها شرایطی لازم است که باید مشخص شود (بالای → ) مانند : گرما ، فشار، دما ، کاتالیزگر و . . .
نمادهای زیر را به خاطر بسپارید .
S : جامد ، L : مایع ، g : گاز ، aq : محلول آبی ، ∆ : گرما ، 20atm : فشار ، c ˚500 : دما ، Pd : کاتالیزگر
مثال: معادله شیمیایی نوشتاری و نمادی سوختن گاز متان که منجر به تولید گاز کربن د ی اکسید و بخار آب می شود :
معادله نوشتاری : انرژی + بخار آب + کربن دی اکسید → گاز اکسیژن + گاز متان
معادله نمادی : CH4 (g) + 2O 2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (g) + q
---------------------------------------------------------------------------------
نکته مهم : در معادله های شیمیایی تعداد ی از عنصر ها به صورت مولکول های دو اتمی می باشند که عبارتند از :
H2 , N2 , O2 , F2 , Cl2 , Br2 , I2
در حالی که بیشتر عنصر ها به صورت اتمهای منفرد هستند ( مثل Na ,Fe , P , S , … )
مثال: Na (s) +2 H2O (L) 2NaOH (aq) + H 2 (g)2
معادله موازنه شده : اگر در یک واکنش شیمیایی تعداد هر نوع اتم در دو طرف واکنش برابر باشد به آن معادله موازنه شده
می گویند .
چند نکته :
1- اگر واکنشی موازنه نباشد با گذاشتن ضریب عددی (غیر کسری ) مناسب مقابل مواد موجود در واکنش تعداد هر اتم را برابر می سازیم .
2- برای اینکه تعداد هر اتم را در هر طرف واکنش مشخص کنیم ، ضریب هر ماده را در زیروند مربوط به هر اتم ضرب می کنیم .
3- ضرایبی که مقابل مواد قرار می دهیم باید ساده ترین نسبت اعداد صحیح بوده و از نوشتن عدد 1 هم خودداری می کنیم .
مثال : واکنش زیر را موازنه می کنیم :
KClO3KCl + O 2
با گذاشتن ضریب 2 برای KClO3 و KCl و ضریب 3 برای O 2 تعداد هر اتم موازنه می شود پس خواهیم داشت :
2KClO 3 2KCl + 3O 2
6
تمرین : هر یک از واکنش های زیر را موازنه کنید :
الف ) CH3OH + O2 CO 2 + H2O
ب) C6H6 + O2 CO2 + H2O
ج) Al(OH)3 + HCl AlCl3 + H2O
د) Fe + O2 Fe2O3
یاد آوری خواص الکتریکی ماده
در ساختار یک اتم دو قسمت اصلی وجود دارد : 1- هسته 2- فضای اطراف هسته
در هسته اتم دو ذره به نام های پروتون (با بار + ) و نوترون (بدون بار ) قرار گرفته و در فضای اطراف هسته ذراتی به نام الکترون (با بار -) قرار دارندکه در مدارهایی در اطراف هسته اتم به دور آن می چرخند.
چند نکته :
1- به الکترون ،پروتون و نوترون ذرات زیر اتمی می گویند .
2- پروتونها و نوترونها ذرات نسبتا سنگینی بوده و جرم اتم را تشکیل می دهند (جرم الکترونها ناچیز است )
3- هسته اتم دارای بار مثبت می باشد (چون پروتونها که بار مثبت دارند ) را در خود جای داده است .
4- اتم ها در حالت عادی خنثی هستند ( زیرا تعداد الکترونها و پروتونهای آنها برابر است
تعریف عدد اتمی : به تعداد پروتونهای هسته هر اتم می گویند و آنرا با علامت Z نمایش می دهند .
تعریف عدد جرمی : به مجموع پروتونها و نوترونهای هسته هراتم می گویند و آنرا با علامت A نشان می دهند .
یعنی :A= Z + n
تعریف ایزوتوپ : به اتم های یک عنصر که عدد اتمی (پروتون ) یکسان ولی عدد جرمی و نوترون های متفاوت داشته باشند می گویند .
نکته : برای مشخص کردن نماد ایزوتوپ یک عنصر عدد اتمی آنرادر گوشه پایین سمت چپ نماد شیمیایی عنصر و عدد جرمی را در گوشه ی بالای سمت چپ نماد شیمیایی قرار می دهند .
A
نماد عنصر
Z
-----------------------------------------------------------------------------------
مثال : نماد ایزوتوپ آهن با 26 پروتون و عدد جرمی 56 را بنویسید : 56
Fe
26
تمرین ایزوتوپی از مس دارای عدد جرمی 63 و تعداد نوترونهای 34 می باشد نماد ایزوتوپی آنرا بنویسید :
7
تعریف پیوند کووالانسی : نوعی پیوند شیمیایی بوده و نیرویی قوی است که اتم ها را کنار یکدیگر نگه می دارد .
*. برای تشکیل پیوند کووالانسی بین دو اتم باید نیروهای جاذبه بر نیروهای دافعه بین آنها غلبه کند.
*. برای تشکیل پیوند کووالانسی ، اتمها الکترون های لایه آخر خود را به اشتراک می گذارند.
*. پیوند کووالانسی بین دو اتم ممکن است یگانه ( -)، دوگانه( =)و یا سه گانه (≡ )باشد .
تعریف والانس (ظرفیت ): به تعداد پیوند های کووالانسی که یک اتم می تواند با اتم های دیگر تشکیل دهد را والانس (ظرفیت) اتم می گویند.
*. پیوند کووالانسی را با یک خط (- ) میان دو اتم مشخص می کنند .
مثال : والانس (ظرفیت) اتم هایی که با علامت * مشخص شده اند را معین کنید .
O =*C=O ظرفیت کربن برابر 4 می باشد
H
H – N* - H ظرفیت نیتروژن برابر 3 می باشد
----------------------------------------------------------------------------------
تعریف مولکول قطبی : به مولکولی می گویند که دارای یک سر (قطب) مثبت و یک سر (قطب) منفی باشد . مثل مولکول آب
سوال : آزمایشی را شرح دهید که نشان دهد ملکول آب قطبی است ؟
نکته :
1- یک مولکول قطبی در مجموع از نظر الکتریکی خنثی است ، یعنی تعداد الکترون ها و پروتون های اتم های تشکیل دهنده آن مولکول برابر است.
با توجه به اینکه مولکول آب قطبی بوده (سمت اکسیژن دارای بار منفی و سمت هیدروژن ها دارای بار مثبت است ) شواهد نشان می دهد که مولکول آب شکل خمیده (V شکل ) دارد . یعنی مولکول آب را به صورت O نشان می دهند و نمی توان آنرا به صورتH – O – H نشان داد H H
توجیه برخی ویژگیهای غیر عادی آب
به دلیل وجود نیروهای جاذبه بین مولکولی ، مولکول های یک ماده کنار یکدیگر قرار می گیرند . چون مولکول های آب قطبی هستند سر مثبت هر مولکول آب سر منفی مولکول دیگر را جذب نموده و لذا مولکول ها کنار یکدیگر قرار می گیرند.
*. پیوند هیدروژنی: نوعی نیروی جاذبه بین مولکولی قوی است که در بین مولکول هایی مثل H2O بوجود آمده و آنها را محکم کنار یکدیگرنگه می دارد .
تذکر : علاوه بر H2O در مولکول هایی مثل HF ، NH3، الکل ها و . . . نیز پیوند هیدروژنی برقرار می شود .
-----------------------------------------------------------------------------------
8
وجود پیوند هیدروژنی دربین مولکول های آب ، سبب می شود این ماده ویژگیهای غیر عادی از خود نشان دهد که به توجیه هر یک از آنها می پردازیم
الف) زیاد بودن ظرفیت گرمایی ویژه آب : به علت وجود پیوند هیدروژنی بین مولکول های آب ، گرمای زیادی لازم است تا جنب و جوش مولکول های آنرا بیشتر نموده و دمای آنرا افزایش دهد .
ب) زیاد بودن گرمای تبخیر آب :به علت وجود پیوند هیدروژنی میان مولکول های آب ، گرمای فراوانی لازم است تا بتواند آب را از حالت مایعبه بخار تبدیل کند .
ج) زیاد بودن کشش سطحی آب : وجود نیروهای جاذبه قوی (پیوند هیدروژنی ) میان مولکول های آب ،سبب می شود که پیوستگی مولکول های آب به یکدیگر در تمام قسمت های آن از جمله در سطح آن افزایش یابد . به همین علت مولکول های سطحی قادرند اجسام سبک را روی خود نگاه دارند .
د) افزایش حجم آب هنگام یخ زدن ( بین دمای c ˚ 0 تا c ˚ 4 ) : هنگام تبدیل آب به یخ هر مولکول آب به چهار مولکول دیگر ( از طریق پیوند هیدروژنی ) به صورت چهاروجهی منتظم متصل شده و با ایجاد آرایش شش گوشی یک شبکه فضایی توخالی را به وجود می آورندکه وجود این فضاهای خالی و عدم امکان جا به شدن مولکول های آب در یخ سبب می شود که حجم توده یخ نسبت به آب افزایش یابد )
9
تعریف یون:اگر اتم ها در شرایطی قرار بگیرند که یک یا چند الکترون از دست بدهند و یا بگیرند به ذرات بار داری تبدیل می شوند که به آن یون می گویند .
تعریف کاتیون : هر گاه اتمی یک یا چند الکترون از دست بدهد به یون مثبت تبدیل می شود که به آن کاتیون می گویند.
مثال : ا الکترون می دهد
Na+11→Na11
یون سدیم اتم سدیم
2 الکترون می دهد
Ca2+20→Ca20
یون کلسیم اتم کلسیم
تعریف آنیون :هر گاه اتمی یک یا چند الکترون بگیرد به یون منفی تبدیل می شود که آنیون نامیده می شود .
1 الکترون می گیرد
Cl - →Cl
یون کلرید اتم کلر
3 الکترون می گیرد
P 3-→P
یون فسفید اتم فسفر
تذکر : همانطور که می دانید اتم ها در حالت عادی ، تعداد پروتون ها و الکترون های برابری دارند. و هنگامی که الکترون از دست می دهند پروتون های آنها در مقایسه با الکترون ها بیشتر می شود لذا بار مثبت پیدا می کنند. ولی موقعی که الکترون می گیرند تعداد الکترونها ی آنها بیشتر از پروتون ها می شود لذا بار منفی پیدا می کنند.
مثال : در هر یک از گونه های زیر تعداد الکترون ،پروتون ، نوترون ، عدد اتمی و عدد جرمی را مشخص کنید.
14 56
N 3-(ب Fe 3+ (الف
7 26
A= 14 , Z=7 , n= 7 , P+ =7, e- = 10 n= 30 , P+ =26 , e- =23A = 56 , Z = 26 ,
تعریف پیوند یونی : به نیروی جاذبه ی قوی که از کنار هم قرار گرفتن یون های مثبت و منفی بوجود می آید پیوند یونی
می گویند .
مثال : Na + + Cl -→NaCl
سدیم کلرید یون کلرید یون سدیم
ترکیب یونی : به ترکیباتی می گویند که بین اجزای سازنده آنها پیوند یونی وجود داشته باشد .
مثل : NaCl , MgO , Ca F2 و . . .
-----------------------------------------------------------------------------------10
ویژگی های ترکیبات یونی :
1-در یک ترکیب یونی مجموع بارهای مثبت و منفی با هم برابر است به همین دلیل یک ترکیب یونی از نظر بار الکتریکی خنثی می باشد .
2– ترکیبات یونی در حالت جامد رسانای برق نبوده ولی در حالت مایع و محلول برق را عبور می دهند .
3-در اثر وارد شدن ضربه به آنها می شکنند
4– به علت داشتن پیوند یونی قوی ،استحکام زیادی داشته ،دمای ذوب و جوش بالایی دارند.
5– همگی آن ها در حالت عادی جامد می باشند .
6 – در ترکیبات یونی مولکول مجزا وجود ندارد ، بلکه هر یون به وسیله تعدادی یون با بار مخالف احاطه شده (عدد کئوردیناسیون) و باعث ایجاد شبکه بلوری منظم می شود .
-----------------------------------------------------------------------------------
نکته :
1- یون مثبت موجود در ترکیبات یونی فلز و یون منفی آنها نافلز می باشد .
2- هنگام تبدیل فلز به یون مثبت ، اندازه (شعاع ) یون آن کوچکتر از اندازه ی اتم آن خواهد شد . (دلیل ؟)
+ +
Na+Na
3- هنگام تبدیل نافلز به یون منفی ، اندازه (شعاع) یون آن بزرگتر از اندازه ی اتم آن خواهد شد . (دلیل؟ )
+ +
Cl -Cl
11
*. آنیونها و کاتیونها ممکن است به صورت تک اتمی و یا چند اتمی باشند
در جدول زیر فهرستی از نام وفرمول شیمیایی برخی از کاتیونها و آنیونها آمده است :
نام
سدیم
پتاسیم
منیزیم
روی
آلومینیوم
نقره
آمونیوم
هیدروژن
آهن(II)
آهن(III)
فرمول
Na+
K +
Mg 2+
Zn 2+
Al 3+
Ag +
NH4 +
H +
Fe 2+
Fe 3+
نام
کلرید
اکسید
سولفید
نیترید
نیترات
سولفات
کربنات
سولفیت
فسفات
کلرات
فرمول
Cl -
O 2-
S 2-
N 3-
NO3-
SO42-
CO32-
SO32-
PO43-
ClO3-
*. قواعد نوشتن فرمول شیمیایی ترکیبات یونی:
1 – ابتدا نماد کاتیون و سپس نماد آنیون را می نویسیم .
2 – عدد مربوط به بار آنیون را به صورت زیروند کاتیون و عدد مربوط به بار کاتیون را به صورت زیروند آنیون قرار می دهیم .
3 - در صورت امکان اعداد به دست آمده را ساده می کنیم .
تذکر : در یک ترکیب یونی کاتیونها و آنیونها باید کمترین تعداد را داشته باشند و مجموع بار الکتریکی کل ترکیب باید برابر صفر باشد .
*. روش نامگذاری ترکیبات یونی
برای نامگذاری ترکیبات یونی ابتدا نام کاتیون و سپس نام آنیون را ذکر می کنیم .(یونهای تک اتمی با پسوند " ید" بیان می شوند
مثال : فرمول شیمیایی ترکیبات زیر را بنویسید :
آلومینیوم اکسید Al2O3 : ، پتاسیم سولفات : K2 SO4 ،
کلسیم نیترید : Ca3 N2 ، آهن(II) فسفات:Fe3 (PO4) 2
مثال : نام شیمیایی ترکیبات زیر را بنویسد:
NH4Cl : آمونیوم کلرید ، Fe2O3 : آهن (III) اکسید
ZnCl2 : روی کلرید ، Al2(CO3)3 : آلومینیوم کربنات
تمرین : فرمول شیمیایی و یا نام شیمیایی هر یک از ترکیبات زیر را بنویسید :
الف ) آلومینیوم کلرات ، پتاسیم کربنات ، سدیم سولفات ، منیزیم سولفید ، نقره نیترید
ب) Mg (NO3) 2 , Fe SO4 , Al2 S3 , Zn SO3 , HCl
-------------------------------------------------------------------------
12
آب به عنوان حلال
تعریف حلال : به ماده ای می گویند که بتواند ماده (مواد) دیگر را در خود حل کند .
مثال : آب (فراوانترین حلال) ، هگزان ، اتانول ، استون
تعریف محلول : اگر ماده حل شونده به طور یکسان و یکنواخت در داخل حلال پخش شود به نحوی که اجزاء آنها قابل تشخیص نباشد به آن محلول می گویند. مثل محلول آب و نمک
*. هر محلول از دو قسمت اصلی تشکیل می شود : 1- حلال 2- حل شونده (که ممکن است یک یا چند ماده باشد )
نکته : 1- هر ماده ای که هنگام تشکیل محلول تغییر حالت بدهد حل شونده است
2 – هر ماده ای که مقدار آن در محلول کمتر باشد حل شونده است
تمرین : سه محلول را نام برده و در هر کدام حلال و حل شونده را مشخص کنید :
چگونگی انحلال مواد یونی (مثل نمک طعام ) در آب :
وقتی مقداری از یک ترکیب یونی نمک خوراکی (حل شونده) را درون حلال (آب) بریزیم یون مثبت شبکه بلور نمک از طرف قطب منفی مولکولهایآب و یون منفی آن از طرف قطب مثبت مولکولهای آب مورد حمله قرار گرفته ، در نتیجه پیوندهای میان یونهای مثبت و منفی ضعیف شده و بلورنمک فرو می ریزد و هر یک از یونها به وسیله تعدادی از مولکول های آب احاطه می شوند (آب پوشیده می شوند)
علت رسانایی محلول ترکیبات یونی :
از آنجا که در اثر حل شدن یک ترکیب یونی در آب یونها در درون محلول رها شده و پراکنده می شوند لذا وقتی در میدان الکتریکی قرار می گیرند جریان الکتریسیته را هدایت می کنند .
تذکر : رسانایی الکتریکی محلول ترکیبات یونی در مقایسه با رسانایی فلزها بسیار کمتر است .
-----------------------------------------------------------------------------------13
سوال : چرا آب خالص رسانایی الکتریکی ندارد ؟
انحلال پذیری مواد جامد در آب
تعریف انحلال پذیری (قابلیت حل شدن ) : بیشترین مقدار ماده ای که در یک دمای معین می توان در مقدار معینی آب حل کرد را انحلال پذیری یا قابلیت حل شدن آن ماده می نامند.
*تذکر: این مقدار را برحسب گرم جسم حل شونده در 100 گرم آب بیان می کنند .
نکته مهم : انحلال پذیری اغلب مواد جامد باافزایش دما ، بیشتر می شود .
منحنی انحلال پذیری : نموداری است که رابطه بین انحلال پذیری یک ماده را با دما نشان می دهد .
-----------------------------------------------------------------------------------
نکته : در منحنی انحلال پذیری ، هر مادهای که شیب منحنی مربوط به آن بیشتر باشد .با افزایش دما انحلال پذیری آن به مقدار بیشتری افزایش می یابد.
انواع محلول ها از نظر انحلال پذیری :
1 –محلول سیر شده : محلولی است که نمی تواند حل شونده بیشتری را در دمای مورد نظر در خود حل کند .
2 – محلول سیر نشده : محلولی است که می تواند حل شونده بیشتری را در خود حل کند .
3 –محلول فراسیر شده : محلولی است که مقدار ماده حل شونده در آن بیشتر از مقدار آن در محلول سیر شده (در آن دما) می باشد
*. به بیان دیگر محلول فرا سیر شده بیش از اندازه ، ماده حل شده دارد که با اندکی تکان دادن یا ضربه زدن ، ماده حل شده اضافی آن جدا می شود .
-----------------------------------------------------------------------------------
14
سوال : چگونه می توان یک محلول فراسیر شده تهیه کرد ؟
فکر کنید : در اطراف چشمه های آب گرم رسوبهایی مشاهده می شود ، علت چیست ؟
-----------------------------------------------------------------------------------
نکته مهم : در یک دمای معین هر نقطه روی منحنی انحلال پذیری ،نشان دهنده ی محلول سیر شده ، هر نقطه زیر منحنی انحلال پذیری ، نمایانگر محلول سیر نشده و هر نقطه بالای منحنی انحلال پذیری ، بیانگر محلول فرا سیر شده است
به عنوان مثال در شکل زیر نقطه A نشانگر محلول سیر شده ، نقطه B بیانگر محلول سیر نشده و نقطه C محلول فرا سیر شده را در دما ی معینی نشان می دهد .
انحلال پذیری
C
A
B
دما
تمرین : با توجه به شکل صفحه 10 به پرسش های 1تا 3 پاسخ دهید :
1-الف- چند گرم پتاسیم نیترات KNO3 در دمای c ˚ 60 در 100g آب حل می شود ؟
ب- چند گرم پتاسیم کلرید KCl در همین دما در 100g آب حل می شود ؟
--------------------------------------------------------------------------------
2-الف- فرض کنید 20g KNO3 را در دمای c ˚ 40 به 100g آب افزوده و یک محلول سیر نشده تهیه کرده اید در این دما چند گرم دیگر پتاسیم نیترات باید به این محلول اضافه کنید تا یک محلول سیر شده به دست آید ؟
ب- حداقل چند گرم آب c ˚ 40 لازم است تا 20g پتاسیم نیترات را در خود حل کند ؟
15
3-الف- فرض کنید 120g KNO3 را به 100g آب اضافه نموده و محلول را حرارت داده ایم تا پتاسیم نیترات به طور کامل در آب حل شود سپس محلول را تا دمای c ˚ 50 سرد کرده ایم تا بدین ترتیب یک محلول فرا سیر شده بدست آید اگر به این محلول ضربه بزنیم چند گرم پتاسیم نیتراترسوب خواهد کرد ؟
ب- حداقل چند گرم آب c ˚ 50 را باید به 100g آب اولیه اضافه کنیم تا همه KNO3 را در را در خود حل کند ؟
4- اگر در دما ی c ˚ 35 ، 70 g CaCl2 در 280 g آب حل شده باشد قابلیت انحلال پذیری CaCl2 را محاسبه کنید .
5- اگر قابلیت انحلال پذیری نمکی در دمای c ˚ 45 ،195g باشد در 1560 g از این محلول چند گرم نمک حل شده است ؟
6- انحلال پذیری نمکی در دمای c ˚ 10 و c ˚ 50 به ترتیب برابر 20g و 60g می باشد ، اگر 80g محلول سیر شده ای از این نمک را در دمای c ˚ 50 داشته باشیم و دمای محلول را به c ˚ 10 برسانیم چند گرم رسوب تولید خواهد کرد ؟
7- انحلال پذیری نمکی در دمای c ˚ 20 تا c ˚ 50 به ترتیب برابر 60g و 80g است . اگر 40g محلول سیر شده این نمک را در دمای
c˚ 20 داشته باشیم و دمای محلول را به c ˚ 50 برسانیم ، چند گرم دیگر از آن نمک می تواند در محلول حل شود ؟
-----------------------------------------------------------------------------------
16
انحلال پذیری گازها در آب
*. با افزایش دما انحلال پذیری گازها در آب کاهش می یابد. (برخلاف مواد جامد )
*. در دمای ثابت ، با افزایش فشار انحلال پذیری گازها در آب افزایش می یابد .
بنابراین : انحلال پذیری گازها با دما رابطه معکوس و با فشار رابطه مستقیم دارد .
انحلال
انحلال
پذیری
پذیری
دما ( c ˚ ) فشار (atm )
راههای تامین اکسیژن مورد نیاز آبزیان :
1– فتوسنتز (توسط گیاهان سبزو پلانکتونها)
2- برخورد جریان آب با هوا
3- تماس مولکولهای هوا با سطح آرام آب
4 – برخورد موجهای خروشان دریا به ساحل و حل کردن هوا در آن
-----------------------------------------------------------------------------------
تعریف مواد زیست تخریب پذیر : به موادی می گویند که توسط باکتریهای هوازی به مواد ساده تر تبدیل می شوند (مثل فضولات و مواد جامد حاصل از جانوران بزرگتر )
-----------------------------------------------------------------------------------
عواملی که باعث کاهش اکسیژن حل شده در آب می شوند عبارتند از : 1- افزایش دمای آب باعث افزایش دمای بدن ماهیها شده و سرعت واکنشهای سوخت و ساز آنها بیشتر شده و فعالیت آنها افزایش یافته و اکسیژن بیشتری را مصرف نموده و در نتیجه اکسیژن آب کاهش می یابد .
2 – ورود فاضلابهای خانگی و صنعتی به درون آب باعث افزایش باکتریهای هوازی شده و اکسیژن بیشتری را مصرف نموده و در نتیجه میزان اکسیژن آب کاهش می یابد .
-----------------------------------------------------------------------------------
تعریف آلودگی گرمایی : نوعی آلودگی است که در اثر فعالیتهای انسانی و دستکاری انسان در آب های طبیعی (مثل خنک کردن دستگاههای تبادگر گرمایی در نیروگاهها ) دمای آب رودخانه ها و دریاچه ها افزایش یافته و موجب اختلال در توازن فعالیتهای بسیاری از آبزیان می شود .
----------------------------------------------------------------------------------
تعریف DO ( Dissolved Oxygen ) : به حداقل غلظت اکسیژن محلول در آب که برای زندگی آبزیان مورد نیاز است را DO می نامند.
*. واحد (یکای ) DO بر حسب ppm (parts per million ) می باشد .
*. میزان DO مورد نیاز آبزیان به بستگی به نوع جانور دارد به عنوان مثال ماهی قزل آلا و شاه ماهی به DO وبیشتر و گربه ماهی و ماهی کپور به DO کمتری نیاز دارند .
17
شکل
----------------------------------------------------------------------------------
سوال : اگر دمای آب رودخانه ای افزایش یابد کدامیک از ماهیهای زیر مجبور به مهاجرت می شوند .
گربه ماهی یا ماهی قزل آلا ؟ چرا ؟
----------------------------------------------------------------------------------
تذکر : میزان اکسیژن حل شده و مورد نیاز برای آبزیان را معمولا در 1000g آب در نظر می گیرند . و میزان مناسب DO آبزیان نباید از 0/004gاکسیژن در 1000g آب (4ppm ) کمتر باشد .
مثال : آب رودخانه ای دارای 0/003g اکسیژن در 1000g آب می باشد. مقدار عددی DO را برای آن بدست آورید .
0/003g x اکسیژن
DO = =DO=3ppmDO = p 1000000 1000gآب
تمرین : اگر مقدار DO در یک نمونه آب برابر 15ppm باشد در 1000g از این آب چند گرم اکسیژن حل شده است ؟
تمرین : اگر در 20kgاز آب یک دریاچه مقدار 0/5g اکسیژن حل شده باشد DO آن چند ppm خواهد بود ؟
آلاینده های اسیدی و تغییر PH آب
اسید ها : ترش مزه هستند و در اول فرمول شیمیایی آنها یک یا چند اتم H (هیدروژن) وجود دارد مثل :
HCl (هیدروکلریک اسید یا جوهر نمک) ، H2SO4 (سولفوریک اسید ) ،H2CO3 (کربنیک اسید )
بازها : مزه تلخ داشته و در آخر فرمول شیمیایی آنها یک یا چند OH (هیدروکسید) وجود دارد مثل :
NaOH (سدیم هیدروکسید یا سود سوزآور) ، Ca (OH)2 ( کلسیم هیدروکسید یا آب آهک)
18
مواد خنثی : موادی هستند که نه خاصیت اسیدی و نه خاصیت بازی داشته باشند . مثل آب مقطر ، سدیم کلرید ، شکر
مواد آمفوتر : موادی هستند که در بعضی از واکنشها خاصیت اسیدی و در بعضی از واکنشها خاصیت بازی را دارند .
تعریف PH :مقیاسی است که میزان اسیدی یا بازی محلولها را اندازه گیری می کند.
نکته :PH محلولها در دمای معمولی بین گستره 0 تا 14 می باشد ( PH محلولهای اسیدی کمتر از 7 ، محلولهای بازی بیشتر از 7 و محلولهای خنثی برابر 7 است )
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
PH>7PH=7PH
بازی خنثی اسیدی
تعریف شناساگر : موادی هستند که برای شناسایی اسیدها و بازها مورد استفاده قرار می گیرند .
سه شناساگر معروف عبارتند از : 1- لیتموس (تورنسل ) 2- فنول فتالئین 3- متیل نارنجی (متیل اورانژ )
تغییر رنگ شناساگرها در اسیدها و بازها :
شناساگر لیتموس در اسیدها به رنگ قرمز و در بازها آبی خواهد بود
شناساگر فنول فتالئین در اسیدها بیرنگ و در بازها ارغوانی است
شناساگر متیل نارنجی در اسید ها قرمز و در بازها زرد خواهد
تعریف اسید و باز از نظر دانشمندان
1 – برونستد و لوری : اسید ماده ای است که H+ می دهد و باز ماده ای است که H+ می گیرد .
2 – آرنیوس: اسید ماده ای است که در محلولهای آبی H+ آزاد می کند و باز ماده ای است که در محلولهای OH- آزاد
می کند .
3 – لوئیس : اسید ماده ای است که جفت الکترون خود را در اختیار اوربیتال خالی باز قرار می دهد .
تمرین : چند ماده ی اسیدی و چند ماده بازی را نام ببرید که به طور روزانه با آنها سروکار داریم و برای هر کدام یک کاربرد بنویسید .
*. PH آب آشامیدنی سالم بین 5/6 تا 5/8 است
*. PH مناسب برای زندگی آبزیان (ماهیها) بین 5 تا 9 است (بسیاری از ماهیهای صید شده توسط ماهیگیران ، در آبهای دارای PH بین 5/6 تا 2/8 زندگی می کنند )
*. ورود فاضلابهای صنعتی و پسابهای اسیدی بعضی کارخانجات PH آب را کاهش داده و زندگی آبزیان را به خطر می اندازند .
19
چگونگی تشکیل باران اسیدی :
در اثر بارندگی مقداری از گاز CO2 (کربن دی اکسید ) موجود در هوا ، در آب باران حل شده و اسیدی به نام کربنیک اسید
( H2CO3 ) را بوجود می آوردکه به آن باران اسیدی می گویند
معادله واکنش تشکیل باران اسیدی : CO2 + H2O → H2CO3
کاتیونهای مفید برای بدن : پتاسیم K ، منیزیم Mg ، کلسیم Ca و آهن Fe
کاتیونهای فلزات سنگین که باعث آلودگی آب می شوند :
1- جیوه Hg2+
2- سرب Pb2+
3- کادمیم Cd2+
اثرات زیان آور کاتیونهای سنگین : این کاتیونها به پروتئینهای بدن می چسبندو مانع از اعمال زیستی آنها شده و به سیستم عصبی، کبد ، کلیه و دیگر اندامهای بدن آسیب می رسانند .
ضریب خطر : معیاری است که سازمان جهانی حفاظت از محیط زیست برای سنجش میزان کاتیونهای فلزات سنگین اعلام کرده است .
مقدار یون موجود
فرمول محاسبه ضریب خطر: = ضریب خطر
مقدار مجاز اعلام شده توسط سازمان جهانی حفاظت از محیط زیست
تذکر : مقدار مجاز ضریب خطر برای یونهای سنگین حداکثر 1 می باشد ( مقادیر بیشتر از 1 خطر ناک و مقادیر کمتر از 1 مجاز می باشد )
مثال : اگر مقدار موجود یون Hg2+ در آب رودخانه ای 0/001 ppm و مقدار مجاز اعلام شده برای آبزیان 0/041 ppm باشد ضریب خطر آن را بدست اورید
0/001
= 0/002 ppm= ضریب خطر
0/041
--------------------------------------------------------------------------------فرآیندهای تصفیه ی طبیعی آب :
1 – جدا شدن تقریبا کامل مواد حل شده در آب به هنگام تشکیل برف و باران
2 – تجزیه برخی از مواد محلول و شناور در آب به مواد ساده تر توسط باکتریها
3 – جدا شدن مواد معلق موجود در آب هنگام عبور از میان سنگریزه ها و ماسه های موجود در دل زمین
20
عواملی که باعث می شود فرآیندهای طبیعی تصفیه ی آب نتوانند جوابگوی نیازهای موجود باشند :
1- افزایش بیش از حد جمعیت
2 – زیاد شدن کارخانه ها و کارگاهها و . . .
3 - رعایت نکردن اصول محافظت از محیط زیست توسط انسان
فرآیند آلوده شدن طبیعی آب :
با کاهش PH آب و اسیدی شدن آن (باران اسیدی ) سنگهای زیر زمینی اندکی در آب حل شده و یونهایی مانند : Mg2+ ، Ca2+ و Fe2+ وارد آبهای طبیعی شده و آلودگی طبیعی آب ایجاد می شود .
تعریف آب سخت : به آبی می گویند که دارای مقدار قابل ملاحظه ای از یونهای Mg2+ ، Ca2+ و Fe2+ باشد .
-----------------------------------------------------------------------------------
مشکلات آب سخت :
1- صابون در آب سخت کف نمی کند
2- ایجاد سنگ کلیه و مثانه
3 – ایجاد رسوب در لوله های آب گرم ، آبگرمکن ،کتری و سماور و . . .
انواع سختی آب : 1- سختی موقت 2- سختی دائم
تعریف سختی موقت : وجود کلسیم هیدروژن کربنات( منیزیم هیدرروژن کربنات) محلول در اب را سختی موقت می گویند .
معادله واکنش تشکیل سختی موقت آب :
Ca(HCO3)2 محلول →H2CO3 + CaCO3 نا محلول
کلسیم هیدروژن کربنات CO2 محلول در آب کلسیم کربنات (سنگ آهک)
(عامل سختی موقت )
نرم کردن آب : به روشهایی که به وسیله آن یونهای ایجاد کننده سختی آب را از بین می برند نرم کردن آب می گویند .
روش از بین بردن سختی موقت آب ( نرم کردن آب ) : به وسیله گرم کردن می توان سختی موقت آب را از بین برد .
معادله واکنش از بین بردن سختی موقت آب : حرارت
Ca(HCO3)2→ CaCO3 + CO2 + H2O
استالاکتیت و استالاگمیت : از تجزیه ی آهسته ی کلسیم هیدروژن کربنات محلول در آب باران در زیر سنگ های آهکی ، طی چند قرن ، ستونهای آهکی استالاکتیت واستالاگمیت ایجاد می شود .
تعریف سختی دائم : اگر مقدار یونهای Mg2+ ، Ca2+ و Fe2+ به مقدار قابل توجهی ( زیاد) باشد که با گرم کردن سختی آن از بین نرود به چنین سختی ، سختی دائم می گویند .
روش نرم کردن آب های دارای سختی دائم : افزودن بلورهای سودرختشویی( Na2CO3 .10 H2O ) باعث رسوب یونهای سخت کننده از جمله Ca2+ می شود .
-----------------------------------------------------------------------------------
21
معادله واکنش آن به صورت زیر است :
Ca2+ + CO32-→ CaCO3
کلسیم کربنات (رسوب) یونهای کربنات یونهای کلسیم
ناشی از سدیم کربنات ناشی از آب سخت
بیشتر بدانید : در مناطقی که آب آنها سخت است برای از بین بردن سختی آب از دستگاه تبادلگر یونی استفاده می شود .ماده اصلی موجود در این دستگاه در ساختار خود کاتیونهای Na+ دارد و با عبور دادن آب سخت از روی آن ماده ، کاتیونهای Ca2+وMg2+ جای Na+ را می گیرند و آنرا به جای خود وارد آب می کنند بدین ترتیب آب سخت حاوی یونهای Ca2+و Mg2+
از یک سو وارد دستگاه می شود و از سوی دیگر آب نرم دارای یونهای Na+ خارج شده و به مصرف می شود .
مراحل تصفیه ی آب شهری (به ترتیب ) :
1 - صاف کردن
2 – کلرزنی مقدماتی
3 – لخته سازی و ته نشینی
4 – ته نشینی در حوضچه های آرامش
5 – گذراندن از صافی شنی
6 – کلرزنی (گندزدایی) پایانی
22
*. در تصفیه ی آب شهری هریک از کارهای زیر به چه منظور انجام می گیرد :
الف- کلرزنی ؟ برای از بین بردن میکروبهای بیماری زا
ب- افزودن یونهای Al3+ و Fe 3+ ؟ برای لخته سازی و ته نشین شدن گل و لای و ذرات ریز معلق در آب (کلوئید)
ج- ته نشینی در حوضچه های آرامش ؟ ایجاد فرصت بیشتر برای ته نشینی و ازبین رفتن باکتریها بر اثر تابش نورخورشید
د – افزودن کات کبود ؟ برای جلوگیری از رشد جلبکها
ی- افزودن یون فلوئورید(F- ) ؟ برای استحکام استخوانها و جلوگیری از پوسیدگی دندانها و پوکی استخوان
*. مراحل تصفیه ی فاضلاب شهری :
1 – صاف کردن و جداکردن شن و ماسه و آشغالها 2- ته نشینی اولیه به منظور رسوب مواد جامد (به صورت لجن)
3 – هوادهی به منظور تجزیه مواد به وسیله باکتریهای هوازی 4- ته نشینی نهایی برای جداشدن لجن از آب
5 – گندزدایی کردن با کلر 6 – تنظیم PH و حذف یونهای خطر ناک
7 – ورود به رودخانه یا دریا و یا استفاده برای آبیاری
شکل
پایان فصل اول
-----------------------------------------------------------------------------------23 Normal 0 false false false EN-US X-NONE AR-SA /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-qformat:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:14.0pt; font-family:"Times New Roman","serif"; mso-bidi-font-family:"B Mitra"; mso-bidi-language:FA;} table.MsoTableGrid {mso-style-name:"Table Grid"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-priority:59; mso-style-unhide:no; border:solid black 1.0pt; mso-border-themecolor:text1; mso-border-alt:solid black .5pt; mso-border-themecolor:text1; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh:.5pt solid black; mso-border-insideh-themecolor:text1; mso-border-insidev:.5pt solid black; mso-border-insidev-themecolor:text1; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:14.0pt; font-family:"Times New Roman","serif"; mso-bidi-font-family:"B Mitra"; mso-bidi-language:FA;}
خلاصه مطالب
شیمی سال اول دبیرستان
سال تحصیلی 93 - 92
بخش اول : آب مایعی کمیاب در عین فراوانی
حدود 75 در صد سطح کره ی زمین را آب پوشانده است
منابع آب در طبیعت عبارتند از : 1- آب های شور (6/97 درصد) 2- آب های شیرین (4/2 درصد)
منابع مهم آب های شور ، دریاها و اقیانوسهامی باشند. ومهمترین منابع آب های شیرین ، یخ های قطبی و یخچالهای طبیعی هستند (9/1 درصد)
*. با توجه به اینکه سرعت ذوب شدن یخ های قطبی و یخچالهای طبیعی بسیار آهسته مــــی باشد برای تامین نیازهای مختلف نمـی توان استفاده چندانی از آن ها به عمل آورد.
منابع جزئی دیگر آب های شیرین عبارتند از :
1- آب های زیر زمینی 2- آب رودخانه ها ، دریاچه ها و آبگیرها 3-رطوبت و آب موجود در خاک 4- بخار آب موجود در هوا (مجموعا 5/0 درصد)
نکته : عواملی که باعث پراکندگی غیر یکنواخت منابع آب شیرین در طبیعت شده است عبارتند از :
1 – موقعیت جغرافیایی 2- شرایط آب و هوایی 3- میزان بارش
-----------------------------------------------------------------------------------
چرخه ی آب : به توزیع متناسب آب که با به چرخش در آمدن آب در بین منابع آبی انجام می گیرد ، چرخه ی آب می گویند .
فرآیند چرخه ی آب :
1- تبخیر آب اقیانوسها ،دریاها و . . . براثر تابش خورشید
2- جا به جایی بخار آب به وسیله باد و جریان های آب و هوایی
3- تبدیل بخار آب به ابر در اثر سرد شدن و بارش به صورت برف و باران
4- حرکت آب باران و برف (ذوب شده ) در سطح زمین و تشکیل جویبارها ورودخانه ها و ورود به دریاها و اقیانوسها
---------------------------------------------------------------------------------
1
انواع مصارف آب : 1- آشکار 2- نهان
*. به مصارف مشهود و قابل اندازه گیری آب که برای مواردی همچون خوردن و شستشو استفاده می شود مصرف آشکار
می گویند .
*. به مصارفی از آب که از دید ما پنهان بوده و به صورت غیر مستقیم برای تهیه مواد مختلف استفاده می شود مصرف نهان
می گویند
*. براساس تحقیقات انجام گرفته در کشورهای پیشرفته میانگین مصرف نهان برای هر فرد 20 برابر مصرف آشکار آن است.
مهمترین موارد مصرف نهان آب عبارتند از :
1- آبیاری کشتزارها و تهیه و تولید مواد غذایی 2- تامین انرزی (برق و سوخت ) 3- صنایع و معادن
4- امور بازرگانی و خدمات
----------------------------------------------------------------------------------
ویژگیهای باور نکرنی(غیر عادی) آب :
1- تنها ماده ای است که در طبیعت به هر سه حالت جامد،مایع و گاز یافت می شود .
2- چگالی حالت جامد آن کمتر از حالت مایع آن است .
3- ظرفیت گرمایی بالایی دارد .
4- گرمای تبخیر آن بالا است .
5- کشش سطحی آب بالا می باشد
تعریف چگالی : نسبت جرم یک جسم به حجم آن را چگالی می گویند جرم ( m )
= d (چگالی )
حجم (v )
در این رابطه یکای جرم (گرم) ، یکای حجم (میلی لیتر یا سانتی متر مکعب ) و یکای چگالی( گرم بر میلی لیتر یا گرم بر سانتی متر مکعب ) می باشد.
چند نکته : 1- چگالی هر ماده به دمای آن بستگی دارد چون با تغییر دما حجم ماده (بخصوص گازها) تغییر کرده و چگالی نیز تغییر خواهد کرد .
2 – آب در دمایc ˚ 4 دارای کمترین حجم و بیشترین چگالی بوده ، به همین دلیل در اعماق دریاچه ها دمای آب از c ˚ 4 پایین تر نخواهد بود.و لذا منطقه ی گرمتری برای زندگی آبزیان در سطح زیرین دریاچه ها فراهم می شود
3 – در دماهای بالاتر ازc ˚ 4 با افزایش دما حجم آب افزایش و با کاهش دما حجم آن کاهش می یابد .
*. بنابر این : تغییر غیر عادی حــجم آب درفاصله دمای بین 4 تا 0 درجه سانتی گراد رخ مـی دهد یعنی باکاهش دمای آب و تبدیل شدن آن به یخ حجمش افزایش یافته و چگالی آن کاهش می یابد .( به عبارت دیگر حجمی از یخ که هم حجم آب اولیه است جرم کمتری دارد و لذا چگالی یخ کمتر از آب است ) .
4- کمتـر بودن چگالی یخ نسبت به آب سبب مـی شود آب از قسمت سطـحی خود یخ زده و همچون عایقی مانع از رسیدن سرما به بخش های پایین تر و یخ زدن لایه های زیرین شده و آبزیان می توانند در نقاط پایین که گرم تر است زنده بمانند .
تعریف ظرفیت گرمایی : مقدار گرمایی است که دمای یک جسم راc˚ 1 افزایش می دهد .
q (گرمای مبادله شده بر حسب ژول J )
= ظرفیت گرمایی( c ˚J )
θ∆ تغییرات دما برحسب c˚
2
تعریف ظرفیت گرمایی ویژه : مقدار گرمایی است که دمای 1 گرم از یک ماده راc˚ 1 افزایش می دهد .
q (گرمای مبادله شده برحسب ژولJ )
= C ظرفیت گرماییویژه( c ˚gJ )
تغییرات دما بر حسبc˚θ∆m جرم برحسب گرم g
*. فرمول فوق را می توان به صورت :θ∆c m = q نیز نوشت .
مثال : مقدار گرمای لازم برای افزایش دمای 4g آلومینیوم به اندازه ی 2 درجه سانتی گراد چقدر است ؟
(c ˚g / j 897/0 = ظرفیت گرمایی ویژه Al)
7/176J = 2 × 897/0 × 4 = qθ∆ .C . m = q
تمرین: ظرفیت گرمایی ویژه ی آلومینیوم 2 برابر آهن است . اگر با مقداری گرما بتوانیم دمای 10g آهن را از c ˚ 8بهc ˚ 16 افزایش دهیم با همین مقدار گرما دمای 10g آلومینیوم چند درجه سانتی گراد می توانیم بالا ببریم ؟
*. یکی از ویژگیهای غیر عادی آب بالا بودن ظرفیت گرمایی ویژه ی آن است یعنی نسبت به بسیاری از مواد دیگر گرمای بیشتری لازم است تا دماییک گرم از آن به اندازه ی 1 درجه سلسیوس افزایش یابد به عنوان مثال ظرفیت گرمایی ویژه چند ماده به صورت زیر است :
آلومینیوم : 897/0 مس : 385/0 اتانول :469/2 آهن : 449/0 و آب : 185/4 ( c-1˚ J.g-1 .)
نکته : ظرفیت گرمایی ویژه ی زیاد آب سبب می شود مقدار زیاد آب موجود در سطح زمین مانند یک ترموستات (دماپای ) عمل کرده ودر طول روز گرمای خورشید را گرفته و در شب آنرا آزاد می کند از این رو تغییرات دمایی کره زمین کم تر بوده و دما متعادل است .به عنوان مثال اختلاف دمای شب و روز در شهرهای ساحلی بسیار کمتر از شهرهای کویری است.
*. یکی دیگر از ویژگیهای غیر عادی آب گرمای تبخیر زیاد آن است . یعنی برای تبدیل آب به بخار باید گرمای بیشتری مصرف شود به عنوان مثال گرمای تبخیر : 1 گرم آب J 2260 ، 1 گرم الکل J 860 و 1 گرم کلروفرم J 250 می باشد .
بنابر این : وقتی در کنار یک منبع آب مثل استخر ، آبشار ، فواره آب و . . . قرار مـــی گیریم احساس خنکی می کنیم و یا پس از عرق کردن بدن ما خنک می شود ( دلیل ؟)
نکته : هر چقدر گرمای تبخیر مایعی بالا تر باشد به این معنی است که نیروی جاذبه بین مولکولی در مایع قوی تر است . ( هر چقدر نیروی جاذبه بیندر مایعی قوی تر باشد دمای جوش بالاتری خواهد داشت )
3
*. ازدیگر ویژگیهای غیر عادی آب بالا بودن میزان کشش سطحی آن نسبت به مایعات دیگر مــی باشد . بنابر این اجسام سبک و پهن را به راحتی می توان برروی آب قرار داد بدون آنکه جسم به درون آب فرو برود ( مثل راه رفتن برخی حشره ها روی آب ) (دلیل؟)
نکته :هر چقدر دمای آب افزایش یابد میزان کشش سطحی آن کاهش می یابد وبه همین دلیل آب گرم پاک کننده بهتری است زیرا به دلیل کشش سطحی کمتری که دارد آسانتر در منافذ و شکاف های ریز نفوذ کرده و خیس کننده بهتری خواهد بود .
مروری بر آموخته های گذشته
تعریف عنصر : به ماده ای می گویند که ذرات سازنده ی آن اتم یا مولکولهایی هستند که از یک نوع اتم ساخته شده باشند. مثل: آهن ،اکسیژن و ...
تعریف ترکیب : به موادی می گویند که از اتصال اتمهای دو یا چند عنصر مختلف بوجود آمده باشند . مثل : آب که از دو عنصر هیدرروژن و اکسیژن تشکیل شده است .
تعریف مولکول : به ساده ترین واحد سازنده یک ماده که برخی از ویژگیهای آنرا حفظ کرده باشد مولکول می گویند .
تعریف اتم : به کوچکترین ذرات سازنده ماده می گویند که به اجزاء کوچکتری تجزیه نمی شوند .
تعریف ماده خالص : به موادی می گویند که ازاتمها یا مولکولهای یکسان ساخته شده باشند
*. عناصر و ترکیب ها جزء مواد خالص می باشند ( به عنوان مثال آب درون یک لیوان ویا یک میخ آهنی هر کدام یک ماده خالص محسوب می شوند
تعریف ماده ناخالص (مخلوط) : به موادی می گویند که ازمخلوط عنصرهایا مولکولهای مختلف (بیش از یک نوع عنصر یا مولکول) تشکیل شده باشد ( مثل : مخلوط چند فلز(آلیاژ ) ، مخلوط آب و نمک و . . .
*. مواد ناخالص (مخلوط) به دو دسته تقسیم می شوند : 1- همگن ( محلول ) 2- ناهمگن
در مخلوط های همگن (محلول) ماده حل شونده به طور یکنواخت در حلال پراکنده می شود مثل محلول آب و الکل ولی در مخلوطهای ناهمگن اینگونه نیست مثل مخلوط آب و نفت
تعریف پیوند شیمیایی : آنچه که باعث می شود دویا چند اتم به هم متصل شده و باعث تشکیل عنصر ،مولکول و یا ترکیب می شود .
*. انواع پیوندهای شیمیایی : 1- یونی 2- کووالانسی 3- داتیو 4- فلزی
نمادهای شیمیایی : در زبان شیمی برای نشان دادن هر عنصر از یک نماد شیمیایی استفاده می شود . در واقع نمادهای شیمیایی ، حرفهایاین زبان هستند . اغلب ، نمادهای شیمیایی یک حرفی یا دو حرفی هستند ( اگر نماد عنصری یک حرفی باشد با حرف بزرگ و اگر دو حرفی باشد حرف اول را بزرگ و حرف دوم را کوچک می نویسند .
-----------------------------------------------------------------------------------
4
فهرستی از نام و نماد شیمیایی تعدادی از عناصر
نام
نماد
نام
نماد
نام
نماد
نام
نماد
نام
نماد
لیتیوم
Li
استرانسیم
Sr
نقره
Ag
هیدروژن
H
هلیوم
He
سدیم
Na
باریم
Ba
کادمیم
Cd
کربن
C
نئون
Ne
پتاسیم
K
کروم
Cr
پلاتین
Pt
سیلسیوم
Si
آرگون
Ar
روبیدیم
Rb
منگنز
Mn
طلا
Au
نیتروژن
N
کریپتون
Kr
سزیم
Cs
آهن
Fe
جیوه
Hg
فسفر
P
زنون
Xe
فرانسیم
Fr
کبالت
Co
بور
B
فلوئور
F
رادون
Rn
بریلیم
Be
نیکل
Ni
آلومینیوم
Al
کلر
Cl
منیزیم
Mg
مس
Cu
قلع
Sn
برم
Br
کلسیم
Ca
روی
Zn
سرب
Pb
ید
I
فرمول شیمیایی : در زبان شیمی برای نشان دادن ترکیب ها ، از فرمول شیمیایی استفاده می شود . در واقع فرمولهای شیمیایی کلمه های این زبانهستند .
همانطور که از به هم پیوستن حرف ها ،کلمه ها به دست می آیند ، در زبان علم شیمی نیز از به هم پیوستن نمادهای شیمیایی ، فرمول شیمیایی بدستمی آید .
نکته : فرمول شیمیایی یک ماده ، نوع اتم(عنصر) و تعداد هر یک از آنها را در یک مولکول یا یک واحد سازنده آن ماده مشخص می کند.
به عنوان مثال فرمول شیمیایی سولفوریک اسید H2SO4 می باشد . این فرمول نشان می دهد که هر مولکول سولفوریک اسید شامل 2 اتم هیدروژن1 اتم گوگرد و 4 اتم اکسیژن ( مجموعا 7 اتم) می باشد .
واکنش شیمیایی: به طور کلی واکنش شیمیایی عبارت است از شکسته شدن پیوندهای شیمیایی و تشکیل پیوند های جدید به طوری که آرایش اتم ها در مولکولها در میان مواد واکنش دهنده تغییر نموده و مواد تازه ای ( با خواص جدید ) به نام فراورده (ها) تولید می شود .
معادله شیمیایی : در زبان شیمی برای بیان چگونگی انجام واکنش های شیمیایی از معادله شیمیایی استفاده می شود . در واقع معادله های شیمیاییجمله ها یا عبارت های این زبان هستند .
*. بنابر این معادله شیمیایی ، آنچه را که در یک واکنش شیمیایی روی می دهد را به طور خلاصه نشان می دهد .
*. معادله شیمیایی از دو بخش اصلی تشکیل می شود : 1- مواد واکنش دهنده (در سمت چپ) 2- فرآورده (در سمت راست ) نوشته می شود .
فرآورده (ها) → واکنش دهنده (ها)
5
*. معادله ی شیمیایی به دو صورت نوشته می شود : 1- معادله ی نوشتاری : یعنی فقط نام واکنش دهنده ها و فرآورده ها را مشخص کرده و اطلاعات بیشتری را در اختیار قرار نمی دهد . 2- معادله نمادی : در این روش نمادها و فرمول های شیمیایی مواد شرکت کننده در واکنش نوشته شده و و حالت فیزیکی مواد نیز باید مشخص شود .
تذکر :برای انجام بسیاری از واکنشها شرایطی لازم است که باید مشخص شود (بالای → ) مانند : گرما ، فشار، دما ، کاتالیزگر و . . .
نمادهای زیر را به خاطر بسپارید .
S : جامد ، L : مایع ، g : گاز ، aq : محلول آبی ، ∆ : گرما ، 20atm : فشار ، c ˚500 : دما ، Pd : کاتالیزگر
مثال: معادله شیمیایی نوشتاری و نمادی سوختن گاز متان که منجر به تولید گاز کربن د ی اکسید و بخار آب می شود :
معادله نوشتاری : انرژی + بخار آب + کربن دی اکسید → گاز اکسیژن + گاز متان
معادله نمادی : CH4 (g) + 2O 2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (g) + q
---------------------------------------------------------------------------------
نکته مهم : در معادله های شیمیایی تعداد ی از عنصر ها به صورت مولکول های دو اتمی می باشند که عبارتند از :
H2 , N2 , O2 , F2 , Cl2 , Br2 , I2
در حالی که بیشتر عنصر ها به صورت اتمهای منفرد هستند ( مثل Na ,Fe , P , S , … )
مثال: Na (s) +2 H2O (L) 2NaOH (aq) + H 2 (g)2
معادله موازنه شده : اگر در یک واکنش شیمیایی تعداد هر نوع اتم در دو طرف واکنش برابر باشد به آن معادله موازنه شده
می گویند .
چند نکته :
1- اگر واکنشی موازنه نباشد با گذاشتن ضریب عددی (غیر کسری ) مناسب مقابل مواد موجود در واکنش تعداد هر اتم را برابر می سازیم .
2- برای اینکه تعداد هر اتم را در هر طرف واکنش مشخص کنیم ، ضریب هر ماده را در زیروند مربوط به هر اتم ضرب می کنیم .
3- ضرایبی که مقابل مواد قرار می دهیم باید ساده ترین نسبت اعداد صحیح بوده و از نوشتن عدد 1 هم خودداری می کنیم .
مثال : واکنش زیر را موازنه می کنیم :
KClO3KCl + O 2
با گذاشتن ضریب 2 برای KClO3 و KCl و ضریب 3 برای O 2 تعداد هر اتم موازنه می شود پس خواهیم داشت :
2KClO 3 2KCl + 3O 2
6
تمرین : هر یک از واکنش های زیر را موازنه کنید :
الف ) CH3OH + O2 CO 2 + H2O
ب) C6H6 + O2 CO2 + H2O
ج) Al(OH)3 + HCl AlCl3 + H2O
د) Fe + O2 Fe2O3
یاد آوری خواص الکتریکی ماده
در ساختار یک اتم دو قسمت اصلی وجود دارد : 1- هسته 2- فضای اطراف هسته
در هسته اتم دو ذره به نام های پروتون (با بار + ) و نوترون (بدون بار ) قرار گرفته و در فضای اطراف هسته ذراتی به نام الکترون (با بار -) قرار دارندکه در مدارهایی در اطراف هسته اتم به دور آن می چرخند.
چند نکته :
1- به الکترون ،پروتون و نوترون ذرات زیر اتمی می گویند .
2- پروتونها و نوترونها ذرات نسبتا سنگینی بوده و جرم اتم را تشکیل می دهند (جرم الکترونها ناچیز است )
3- هسته اتم دارای بار مثبت می باشد (چون پروتونها که بار مثبت دارند ) را در خود جای داده است .
4- اتم ها در حالت عادی خنثی هستند ( زیرا تعداد الکترونها و پروتونهای آنها برابر است
تعریف عدد اتمی : به تعداد پروتونهای هسته هر اتم می گویند و آنرا با علامت Z نمایش می دهند .
تعریف عدد جرمی : به مجموع پروتونها و نوترونهای هسته هراتم می گویند و آنرا با علامت A نشان می دهند .
یعنی :A= Z + n
تعریف ایزوتوپ : به اتم های یک عنصر که عدد اتمی (پروتون ) یکسان ولی عدد جرمی و نوترون های متفاوت داشته باشند می گویند .
نکته : برای مشخص کردن نماد ایزوتوپ یک عنصر عدد اتمی آنرادر گوشه پایین سمت چپ نماد شیمیایی عنصر و عدد جرمی را در گوشه ی بالای سمت چپ نماد شیمیایی قرار می دهند .
A
نماد عنصر
Z
-----------------------------------------------------------------------------------
مثال : نماد ایزوتوپ آهن با 26 پروتون و عدد جرمی 56 را بنویسید : 56
Fe
26
تمرین ایزوتوپی از مس دارای عدد جرمی 63 و تعداد نوترونهای 34 می باشد نماد ایزوتوپی آنرا بنویسید :
7
تعریف پیوند کووالانسی : نوعی پیوند شیمیایی بوده و نیرویی قوی است که اتم ها را کنار یکدیگر نگه می دارد .
*. برای تشکیل پیوند کووالانسی بین دو اتم باید نیروهای جاذبه بر نیروهای دافعه بین آنها غلبه کند.
*. برای تشکیل پیوند کووالانسی ، اتمها الکترون های لایه آخر خود را به اشتراک می گذارند.
*. پیوند کووالانسی بین دو اتم ممکن است یگانه ( -)، دوگانه( =)و یا سه گانه (≡ )باشد .
تعریف والانس (ظرفیت ): به تعداد پیوند های کووالانسی که یک اتم می تواند با اتم های دیگر تشکیل دهد را والانس (ظرفیت) اتم می گویند.
*. پیوند کووالانسی را با یک خط (- ) میان دو اتم مشخص می کنند .
مثال : والانس (ظرفیت) اتم هایی که با علامت * مشخص شده اند را معین کنید .
O =*C=O ظرفیت کربن برابر 4 می باشد
H
H – N* - H ظرفیت نیتروژن برابر 3 می باشد
----------------------------------------------------------------------------------
تعریف مولکول قطبی : به مولکولی می گویند که دارای یک سر (قطب) مثبت و یک سر (قطب) منفی باشد . مثل مولکول آب
سوال : آزمایشی را شرح دهید که نشان دهد ملکول آب قطبی است ؟
نکته :
1- یک مولکول قطبی در مجموع از نظر الکتریکی خنثی است ، یعنی تعداد الکترون ها و پروتون های اتم های تشکیل دهنده آن مولکول برابر است.
با توجه به اینکه مولکول آب قطبی بوده (سمت اکسیژن دارای بار منفی و سمت هیدروژن ها دارای بار مثبت است ) شواهد نشان می دهد که مولکول آب شکل خمیده (V شکل ) دارد . یعنی مولکول آب را به صورت O نشان می دهند و نمی توان آنرا به صورتH – O – H نشان داد H H
توجیه برخی ویژگیهای غیر عادی آب
به دلیل وجود نیروهای جاذبه بین مولکولی ، مولکول های یک ماده کنار یکدیگر قرار می گیرند . چون مولکول های آب قطبی هستند سر مثبت هر مولکول آب سر منفی مولکول دیگر را جذب نموده و لذا مولکول ها کنار یکدیگر قرار می گیرند.
*. پیوند هیدروژنی: نوعی نیروی جاذبه بین مولکولی قوی است که در بین مولکول هایی مثل H2O بوجود آمده و آنها را محکم کنار یکدیگرنگه می دارد .
تذکر : علاوه بر H2O در مولکول هایی مثل HF ، NH3، الکل ها و . . . نیز پیوند هیدروژنی برقرار می شود .
-----------------------------------------------------------------------------------
8
وجود پیوند هیدروژنی دربین مولکول های آب ، سبب می شود این ماده ویژگیهای غیر عادی از خود نشان دهد که به توجیه هر یک از آنها می پردازیم
الف) زیاد بودن ظرفیت گرمایی ویژه آب : به علت وجود پیوند هیدروژنی بین مولکول های آب ، گرمای زیادی لازم است تا جنب و جوش مولکول های آنرا بیشتر نموده و دمای آنرا افزایش دهد .
ب) زیاد بودن گرمای تبخیر آب :به علت وجود پیوند هیدروژنی میان مولکول های آب ، گرمای فراوانی لازم است تا بتواند آب را از حالت مایعبه بخار تبدیل کند .
ج) زیاد بودن کشش سطحی آب : وجود نیروهای جاذبه قوی (پیوند هیدروژنی ) میان مولکول های آب ،سبب می شود که پیوستگی مولکول های آب به یکدیگر در تمام قسمت های آن از جمله در سطح آن افزایش یابد . به همین علت مولکول های سطحی قادرند اجسام سبک را روی خود نگاه دارند .
د) افزایش حجم آب هنگام یخ زدن ( بین دمای c ˚ 0 تا c ˚ 4 ) : هنگام تبدیل آب به یخ هر مولکول آب به چهار مولکول دیگر ( از طریق پیوند هیدروژنی ) به صورت چهاروجهی منتظم متصل شده و با ایجاد آرایش شش گوشی یک شبکه فضایی توخالی را به وجود می آورندکه وجود این فضاهای خالی و عدم امکان جا به شدن مولکول های آب در یخ سبب می شود که حجم توده یخ نسبت به آب افزایش یابد )
9
تعریف یون:اگر اتم ها در شرایطی قرار بگیرند که یک یا چند الکترون از دست بدهند و یا بگیرند به ذرات بار داری تبدیل می شوند که به آن یون می گویند .
تعریف کاتیون : هر گاه اتمی یک یا چند الکترون از دست بدهد به یون مثبت تبدیل می شود که به آن کاتیون می گویند.
مثال : ا الکترون می دهد
Na+11→Na11
یون سدیم اتم سدیم
2 الکترون می دهد
Ca2+20→Ca20
یون کلسیم اتم کلسیم
تعریف آنیون :هر گاه اتمی یک یا چند الکترون بگیرد به یون منفی تبدیل می شود که آنیون نامیده می شود .
1 الکترون می گیرد
Cl - →Cl
یون کلرید اتم کلر
3 الکترون می گیرد
P 3-→P
یون فسفید اتم فسفر
تذکر : همانطور که می دانید اتم ها در حالت عادی ، تعداد پروتون ها و الکترون های برابری دارند. و هنگامی که الکترون از دست می دهند پروتون های آنها در مقایسه با الکترون ها بیشتر می شود لذا بار مثبت پیدا می کنند. ولی موقعی که الکترون می گیرند تعداد الکترونها ی آنها بیشتر از پروتون ها می شود لذا بار منفی پیدا می کنند.
مثال : در هر یک از گونه های زیر تعداد الکترون ،پروتون ، نوترون ، عدد اتمی و عدد جرمی را مشخص کنید.
14 56
N 3-(ب Fe 3+ (الف
7 26
A= 14 , Z=7 , n= 7 , P+ =7, e- = 10 n= 30 , P+ =26 , e- =23A = 56 , Z = 26 ,
تعریف پیوند یونی : به نیروی جاذبه ی قوی که از کنار هم قرار گرفتن یون های مثبت و منفی بوجود می آید پیوند یونی
می گویند .
مثال : Na + + Cl -→NaCl
سدیم کلرید یون کلرید یون سدیم
ترکیب یونی : به ترکیباتی می گویند که بین اجزای سازنده آنها پیوند یونی وجود داشته باشد .
مثل : NaCl , MgO , Ca F2 و . . .
-----------------------------------------------------------------------------------10
ویژگی های ترکیبات یونی :
1-در یک ترکیب یونی مجموع بارهای مثبت و منفی با هم برابر است به همین دلیل یک ترکیب یونی از نظر بار الکتریکی خنثی می باشد .
2– ترکیبات یونی در حالت جامد رسانای برق نبوده ولی در حالت مایع و محلول برق را عبور می دهند .
3-در اثر وارد شدن ضربه به آنها می شکنند
4– به علت داشتن پیوند یونی قوی ،استحکام زیادی داشته ،دمای ذوب و جوش بالایی دارند.
5– همگی آن ها در حالت عادی جامد می باشند .
6 – در ترکیبات یونی مولکول مجزا وجود ندارد ، بلکه هر یون به وسیله تعدادی یون با بار مخالف احاطه شده (عدد کئوردیناسیون) و باعث ایجاد شبکه بلوری منظم می شود .
-----------------------------------------------------------------------------------
نکته :
1- یون مثبت موجود در ترکیبات یونی فلز و یون منفی آنها نافلز می باشد .
2- هنگام تبدیل فلز به یون مثبت ، اندازه (شعاع ) یون آن کوچکتر از اندازه ی اتم آن خواهد شد . (دلیل ؟)
+ +
Na+Na
3- هنگام تبدیل نافلز به یون منفی ، اندازه (شعاع) یون آن بزرگتر از اندازه ی اتم آن خواهد شد . (دلیل؟ )
+ +
Cl -Cl
11
*. آنیونها و کاتیونها ممکن است به صورت تک اتمی و یا چند اتمی باشند
در جدول زیر فهرستی از نام وفرمول شیمیایی برخی از کاتیونها و آنیونها آمده است :
نام
سدیم
پتاسیم
منیزیم
روی
آلومینیوم
نقره
آمونیوم
هیدروژن
آهن(II)
آهن(III)
فرمول
Na+
K +
Mg 2+
Zn 2+
Al 3+
Ag +
NH4 +
H +
Fe 2+
Fe 3+
نام
کلرید
اکسید
سولفید
نیترید
نیترات
سولفات
کربنات
سولفیت
فسفات
کلرات
فرمول
Cl -
O 2-
S 2-
N 3-
NO3-
SO42-
CO32-
SO32-
PO43-
ClO3-
*. قواعد نوشتن فرمول شیمیایی ترکیبات یونی:
1 – ابتدا نماد کاتیون و سپس نماد آنیون را می نویسیم .
2 – عدد مربوط به بار آنیون را به صورت زیروند کاتیون و عدد مربوط به بار کاتیون را به صورت زیروند آنیون قرار می دهیم .
3 - در صورت امکان اعداد به دست آمده را ساده می کنیم .
تذکر : در یک ترکیب یونی کاتیونها و آنیونها باید کمترین تعداد را داشته باشند و مجموع بار الکتریکی کل ترکیب باید برابر صفر باشد .
*. روش نامگذاری ترکیبات یونی
برای نامگذاری ترکیبات یونی ابتدا نام کاتیون و سپس نام آنیون را ذکر می کنیم .(یونهای تک اتمی با پسوند " ید" بیان می شوند
مثال : فرمول شیمیایی ترکیبات زیر را بنویسید :
آلومینیوم اکسید Al2O3 : ، پتاسیم سولفات : K2 SO4 ،
کلسیم نیترید : Ca3 N2 ، آهن(II) فسفات:Fe3 (PO4) 2
مثال : نام شیمیایی ترکیبات زیر را بنویسد:
NH4Cl : آمونیوم کلرید ، Fe2O3 : آهن (III) اکسید
ZnCl2 : روی کلرید ، Al2(CO3)3 : آلومینیوم کربنات
تمرین : فرمول شیمیایی و یا نام شیمیایی هر یک از ترکیبات زیر را بنویسید :
الف ) آلومینیوم کلرات ، پتاسیم کربنات ، سدیم سولفات ، منیزیم سولفید ، نقره نیترید
ب) Mg (NO3) 2 , Fe SO4 , Al2 S3 , Zn SO3 , HCl
-------------------------------------------------------------------------
12
آب به عنوان حلال
تعریف حلال : به ماده ای می گویند که بتواند ماده (مواد) دیگر را در خود حل کند .
مثال : آب (فراوانترین حلال) ، هگزان ، اتانول ، استون
تعریف محلول : اگر ماده حل شونده به طور یکسان و یکنواخت در داخل حلال پخش شود به نحوی که اجزاء آنها قابل تشخیص نباشد به آن محلول می گویند. مثل محلول آب و نمک
*. هر محلول از دو قسمت اصلی تشکیل می شود : 1- حلال 2- حل شونده (که ممکن است یک یا چند ماده باشد )
نکته : 1- هر ماده ای که هنگام تشکیل محلول تغییر حالت بدهد حل شونده است
2 – هر ماده ای که مقدار آن در محلول کمتر باشد حل شونده است
تمرین : سه محلول را نام برده و در هر کدام حلال و حل شونده را مشخص کنید :
چگونگی انحلال مواد یونی (مثل نمک طعام ) در آب :
وقتی مقداری از یک ترکیب یونی نمک خوراکی (حل شونده) را درون حلال (آب) بریزیم یون مثبت شبکه بلور نمک از طرف قطب منفی مولکولهایآب و یون منفی آن از طرف قطب مثبت مولکولهای آب مورد حمله قرار گرفته ، در نتیجه پیوندهای میان یونهای مثبت و منفی ضعیف شده و بلورنمک فرو می ریزد و هر یک از یونها به وسیله تعدادی از مولکول های آب احاطه می شوند (آب پوشیده می شوند)
علت رسانایی محلول ترکیبات یونی :
از آنجا که در اثر حل شدن یک ترکیب یونی در آب یونها در درون محلول رها شده و پراکنده می شوند لذا وقتی در میدان الکتریکی قرار می گیرند جریان الکتریسیته را هدایت می کنند .
تذکر : رسانایی الکتریکی محلول ترکیبات یونی در مقایسه با رسانایی فلزها بسیار کمتر است .
-----------------------------------------------------------------------------------13
سوال : چرا آب خالص رسانایی الکتریکی ندارد ؟
انحلال پذیری مواد جامد در آب
تعریف انحلال پذیری (قابلیت حل شدن ) : بیشترین مقدار ماده ای که در یک دمای معین می توان در مقدار معینی آب حل کرد را انحلال پذیری یا قابلیت حل شدن آن ماده می نامند.
*تذکر: این مقدار را برحسب گرم جسم حل شونده در 100 گرم آب بیان می کنند .
نکته مهم : انحلال پذیری اغلب مواد جامد باافزایش دما ، بیشتر می شود .
منحنی انحلال پذیری : نموداری است که رابطه بین انحلال پذیری یک ماده را با دما نشان می دهد .
-----------------------------------------------------------------------------------
نکته : در منحنی انحلال پذیری ، هر مادهای که شیب منحنی مربوط به آن بیشتر باشد .با افزایش دما انحلال پذیری آن به مقدار بیشتری افزایش می یابد.
انواع محلول ها از نظر انحلال پذیری :
1 –محلول سیر شده : محلولی است که نمی تواند حل شونده بیشتری را در دمای مورد نظر در خود حل کند .
2 – محلول سیر نشده : محلولی است که می تواند حل شونده بیشتری را در خود حل کند .
3 –محلول فراسیر شده : محلولی است که مقدار ماده حل شونده در آن بیشتر از مقدار آن در محلول سیر شده (در آن دما) می باشد
*. به بیان دیگر محلول فرا سیر شده بیش از اندازه ، ماده حل شده دارد که با اندکی تکان دادن یا ضربه زدن ، ماده حل شده اضافی آن جدا می شود .
-----------------------------------------------------------------------------------
14
سوال : چگونه می توان یک محلول فراسیر شده تهیه کرد ؟
فکر کنید : در اطراف چشمه های آب گرم رسوبهایی مشاهده می شود ، علت چیست ؟
-----------------------------------------------------------------------------------
نکته مهم : در یک دمای معین هر نقطه روی منحنی انحلال پذیری ،نشان دهنده ی محلول سیر شده ، هر نقطه زیر منحنی انحلال پذیری ، نمایانگر محلول سیر نشده و هر نقطه بالای منحنی انحلال پذیری ، بیانگر محلول فرا سیر شده است
به عنوان مثال در شکل زیر نقطه A نشانگر محلول سیر شده ، نقطه B بیانگر محلول سیر نشده و نقطه C محلول فرا سیر شده را در دما ی معینی نشان می دهد .
انحلال پذیری
C
A
B
دما
تمرین : با توجه به شکل صفحه 10 به پرسش های 1تا 3 پاسخ دهید :
1-الف- چند گرم پتاسیم نیترات KNO3 در دمای c ˚ 60 در 100g آب حل می شود ؟
ب- چند گرم پتاسیم کلرید KCl در همین دما در 100g آب حل می شود ؟
--------------------------------------------------------------------------------
2-الف- فرض کنید 20g KNO3 را در دمای c ˚ 40 به 100g آب افزوده و یک محلول سیر نشده تهیه کرده اید در این دما چند گرم دیگر پتاسیم نیترات باید به این محلول اضافه کنید تا یک محلول سیر شده به دست آید ؟
ب- حداقل چند گرم آب c ˚ 40 لازم است تا 20g پتاسیم نیترات را در خود حل کند ؟
15
3-الف- فرض کنید 120g KNO3 را به 100g آب اضافه نموده و محلول را حرارت داده ایم تا پتاسیم نیترات به طور کامل در آب حل شود سپس محلول را تا دمای c ˚ 50 سرد کرده ایم تا بدین ترتیب یک محلول فرا سیر شده بدست آید اگر به این محلول ضربه بزنیم چند گرم پتاسیم نیتراترسوب خواهد کرد ؟
ب- حداقل چند گرم آب c ˚ 50 را باید به 100g آب اولیه اضافه کنیم تا همه KNO3 را در را در خود حل کند ؟
4- اگر در دما ی c ˚ 35 ، 70 g CaCl2 در 280 g آب حل شده باشد قابلیت انحلال پذیری CaCl2 را محاسبه کنید .
5- اگر قابلیت انحلال پذیری نمکی در دمای c ˚ 45 ،195g باشد در 1560 g از این محلول چند گرم نمک حل شده است ؟
6- انحلال پذیری نمکی در دمای c ˚ 10 و c ˚ 50 به ترتیب برابر 20g و 60g می باشد ، اگر 80g محلول سیر شده ای از این نمک را در دمای c ˚ 50 داشته باشیم و دمای محلول را به c ˚ 10 برسانیم چند گرم رسوب تولید خواهد کرد ؟
7- انحلال پذیری نمکی در دمای c ˚ 20 تا c ˚ 50 به ترتیب برابر 60g و 80g است . اگر 40g محلول سیر شده این نمک را در دمای
c˚ 20 داشته باشیم و دمای محلول را به c ˚ 50 برسانیم ، چند گرم دیگر از آن نمک می تواند در محلول حل شود ؟
-----------------------------------------------------------------------------------
16
انحلال پذیری گازها در آب
*. با افزایش دما انحلال پذیری گازها در آب کاهش می یابد. (برخلاف مواد جامد )
*. در دمای ثابت ، با افزایش فشار انحلال پذیری گازها در آب افزایش می یابد .
بنابراین : انحلال پذیری گازها با دما رابطه معکوس و با فشار رابطه مستقیم دارد .
انحلال
انحلال
پذیری
پذیری
دما ( c ˚ ) فشار (atm )
راههای تامین اکسیژن مورد نیاز آبزیان :
1– فتوسنتز (توسط گیاهان سبزو پلانکتونها)
2- برخورد جریان آب با هوا
3- تماس مولکولهای هوا با سطح آرام آب
4 – برخورد موجهای خروشان دریا به ساحل و حل کردن هوا در آن
-----------------------------------------------------------------------------------
تعریف مواد زیست تخریب پذیر : به موادی می گویند که توسط باکتریهای هوازی به مواد ساده تر تبدیل می شوند (مثل فضولات و مواد جامد حاصل از جانوران بزرگتر )
-----------------------------------------------------------------------------------
عواملی که باعث کاهش اکسیژن حل شده در آب می شوند عبارتند از : 1- افزایش دمای آب باعث افزایش دمای بدن ماهیها شده و سرعت واکنشهای سوخت و ساز آنها بیشتر شده و فعالیت آنها افزایش یافته و اکسیژن بیشتری را مصرف نموده و در نتیجه اکسیژن آب کاهش می یابد .
2 – ورود فاضلابهای خانگی و صنعتی به درون آب باعث افزایش باکتریهای هوازی شده و اکسیژن بیشتری را مصرف نموده و در نتیجه میزان اکسیژن آب کاهش می یابد .
-----------------------------------------------------------------------------------
تعریف آلودگی گرمایی : نوعی آلودگی است که در اثر فعالیتهای انسانی و دستکاری انسان در آب های طبیعی (مثل خنک کردن دستگاههای تبادگر گرمایی در نیروگاهها ) دمای آب رودخانه ها و دریاچه ها افزایش یافته و موجب اختلال در توازن فعالیتهای بسیاری از آبزیان می شود .
----------------------------------------------------------------------------------
تعریف DO ( Dissolved Oxygen ) : به حداقل غلظت اکسیژن محلول در آب که برای زندگی آبزیان مورد نیاز است را DO می نامند.
*. واحد (یکای ) DO بر حسب ppm (parts per million ) می باشد .
*. میزان DO مورد نیاز آبزیان به بستگی به نوع جانور دارد به عنوان مثال ماهی قزل آلا و شاه ماهی به DO وبیشتر و گربه ماهی و ماهی کپور به DO کمتری نیاز دارند .
17
شکل
----------------------------------------------------------------------------------
سوال : اگر دمای آب رودخانه ای افزایش یابد کدامیک از ماهیهای زیر مجبور به مهاجرت می شوند .
گربه ماهی یا ماهی قزل آلا ؟ چرا ؟
----------------------------------------------------------------------------------
تذکر : میزان اکسیژن حل شده و مورد نیاز برای آبزیان را معمولا در 1000g آب در نظر می گیرند . و میزان مناسب DO آبزیان نباید از 0/004gاکسیژن در 1000g آب (4ppm ) کمتر باشد .
مثال : آب رودخانه ای دارای 0/003g اکسیژن در 1000g آب می باشد. مقدار عددی DO را برای آن بدست آورید .
0/003g x اکسیژن
DO = =DO=3ppmDO = p 1000000 1000gآب
تمرین : اگر مقدار DO در یک نمونه آب برابر 15ppm باشد در 1000g از این آب چند گرم اکسیژن حل شده است ؟
تمرین : اگر در 20kgاز آب یک دریاچه مقدار 0/5g اکسیژن حل شده باشد DO آن چند ppm خواهد بود ؟
آلاینده های اسیدی و تغییر PH آب
اسید ها : ترش مزه هستند و در اول فرمول شیمیایی آنها یک یا چند اتم H (هیدروژن) وجود دارد مثل :
HCl (هیدروکلریک اسید یا جوهر نمک) ، H2SO4 (سولفوریک اسید ) ،H2CO3 (کربنیک اسید )
بازها : مزه تلخ داشته و در آخر فرمول شیمیایی آنها یک یا چند OH (هیدروکسید) وجود دارد مثل :
NaOH (سدیم هیدروکسید یا سود سوزآور) ، Ca (OH)2 ( کلسیم هیدروکسید یا آب آهک)
18
مواد خنثی : موادی هستند که نه خاصیت اسیدی و نه خاصیت بازی داشته باشند . مثل آب مقطر ، سدیم کلرید ، شکر
مواد آمفوتر : موادی هستند که در بعضی از واکنشها خاصیت اسیدی و در بعضی از واکنشها خاصیت بازی را دارند .
تعریف PH :مقیاسی است که میزان اسیدی یا بازی محلولها را اندازه گیری می کند.
نکته :PH محلولها در دمای معمولی بین گستره 0 تا 14 می باشد ( PH محلولهای اسیدی کمتر از 7 ، محلولهای بازی بیشتر از 7 و محلولهای خنثی برابر 7 است )
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
PH>7PH=7PH
بازی خنثی اسیدی
تعریف شناساگر : موادی هستند که برای شناسایی اسیدها و بازها مورد استفاده قرار می گیرند .
سه شناساگر معروف عبارتند از : 1- لیتموس (تورنسل ) 2- فنول فتالئین 3- متیل نارنجی (متیل اورانژ )
تغییر رنگ شناساگرها در اسیدها و بازها :
شناساگر لیتموس در اسیدها به رنگ قرمز و در بازها آبی خواهد بود
شناساگر فنول فتالئین در اسیدها بیرنگ و در بازها ارغوانی است
شناساگر متیل نارنجی در اسید ها قرمز و در بازها زرد خواهد
تعریف اسید و باز از نظر دانشمندان
1 – برونستد و لوری : اسید ماده ای است که H+ می دهد و باز ماده ای است که H+ می گیرد .
2 – آرنیوس: اسید ماده ای است که در محلولهای آبی H+ آزاد می کند و باز ماده ای است که در محلولهای OH- آزاد
می کند .
3 – لوئیس : اسید ماده ای است که جفت الکترون خود را در اختیار اوربیتال خالی باز قرار می دهد .
تمرین : چند ماده ی اسیدی و چند ماده بازی را نام ببرید که به طور روزانه با آنها سروکار داریم و برای هر کدام یک کاربرد بنویسید .
*. PH آب آشامیدنی سالم بین 5/6 تا 5/8 است
*. PH مناسب برای زندگی آبزیان (ماهیها) بین 5 تا 9 است (بسیاری از ماهیهای صید شده توسط ماهیگیران ، در آبهای دارای PH بین 5/6 تا 2/8 زندگی می کنند )
*. ورود فاضلابهای صنعتی و پسابهای اسیدی بعضی کارخانجات PH آب را کاهش داده و زندگی آبزیان را به خطر می اندازند .
19
چگونگی تشکیل باران اسیدی :
در اثر بارندگی مقداری از گاز CO2 (کربن دی اکسید ) موجود در هوا ، در آب باران حل شده و اسیدی به نام کربنیک اسید
( H2CO3 ) را بوجود می آوردکه به آن باران اسیدی می گویند
معادله واکنش تشکیل باران اسیدی : CO2 + H2O → H2CO3
کاتیونهای مفید برای بدن : پتاسیم K ، منیزیم Mg ، کلسیم Ca و آهن Fe
کاتیونهای فلزات سنگین که باعث آلودگی آب می شوند :
1- جیوه Hg2+
2- سرب Pb2+
3- کادمیم Cd2+
اثرات زیان آور کاتیونهای سنگین : این کاتیونها به پروتئینهای بدن می چسبندو مانع از اعمال زیستی آنها شده و به سیستم عصبی، کبد ، کلیه و دیگر اندامهای بدن آسیب می رسانند .
ضریب خطر : معیاری است که سازمان جهانی حفاظت از محیط زیست برای سنجش میزان کاتیونهای فلزات سنگین اعلام کرده است .
مقدار یون موجود
فرمول محاسبه ضریب خطر: = ضریب خطر
مقدار مجاز اعلام شده توسط سازمان جهانی حفاظت از محیط زیست
تذکر : مقدار مجاز ضریب خطر برای یونهای سنگین حداکثر 1 می باشد ( مقادیر بیشتر از 1 خطر ناک و مقادیر کمتر از 1 مجاز می باشد )
مثال : اگر مقدار موجود یون Hg2+ در آب رودخانه ای 0/001 ppm و مقدار مجاز اعلام شده برای آبزیان 0/041 ppm باشد ضریب خطر آن را بدست اورید
0/001
= 0/002 ppm= ضریب خطر
0/041
--------------------------------------------------------------------------------فرآیندهای تصفیه ی طبیعی آب :
1 – جدا شدن تقریبا کامل مواد حل شده در آب به هنگام تشکیل برف و باران
2 – تجزیه برخی از مواد محلول و شناور در آب به مواد ساده تر توسط باکتریها
3 – جدا شدن مواد معلق موجود در آب هنگام عبور از میان سنگریزه ها و ماسه های موجود در دل زمین
20
عواملی که باعث می شود فرآیندهای طبیعی تصفیه ی آب نتوانند جوابگوی نیازهای موجود باشند :
1- افزایش بیش از حد جمعیت
2 – زیاد شدن کارخانه ها و کارگاهها و . . .
3 - رعایت نکردن اصول محافظت از محیط زیست توسط انسان
فرآیند آلوده شدن طبیعی آب :
با کاهش PH آب و اسیدی شدن آن (باران اسیدی ) سنگهای زیر زمینی اندکی در آب حل شده و یونهایی مانند : Mg2+ ، Ca2+ و Fe2+ وارد آبهای طبیعی شده و آلودگی طبیعی آب ایجاد می شود .
تعریف آب سخت : به آبی می گویند که دارای مقدار قابل ملاحظه ای از یونهای Mg2+ ، Ca2+ و Fe2+ باشد .
-----------------------------------------------------------------------------------
مشکلات آب سخت :
1- صابون در آب سخت کف نمی کند
2- ایجاد سنگ کلیه و مثانه
3 – ایجاد رسوب در لوله های آب گرم ، آبگرمکن ،کتری و سماور و . . .
انواع سختی آب : 1- سختی موقت 2- سختی دائم
تعریف سختی موقت : وجود کلسیم هیدروژن کربنات( منیزیم هیدرروژن کربنات) محلول در اب را سختی موقت می گویند .
معادله واکنش تشکیل سختی موقت آب :
Ca(HCO3)2 محلول →H2CO3 + CaCO3 نا محلول
کلسیم هیدروژن کربنات CO2 محلول در آب کلسیم کربنات (سنگ آهک)
(عامل سختی موقت )
نرم کردن آب : به روشهایی که به وسیله آن یونهای ایجاد کننده سختی آب را از بین می برند نرم کردن آب می گویند .
روش از بین بردن سختی موقت آب ( نرم کردن آب ) : به وسیله گرم کردن می توان سختی موقت آب را از بین برد .
معادله واکنش از بین بردن سختی موقت آب : حرارت
Ca(HCO3)2→ CaCO3 + CO2 + H2O
استالاکتیت و استالاگمیت : از تجزیه ی آهسته ی کلسیم هیدروژن کربنات محلول در آب باران در زیر سنگ های آهکی ، طی چند قرن ، ستونهای آهکی استالاکتیت واستالاگمیت ایجاد می شود .
تعریف سختی دائم : اگر مقدار یونهای Mg2+ ، Ca2+ و Fe2+ به مقدار قابل توجهی ( زیاد) باشد که با گرم کردن سختی آن از بین نرود به چنین سختی ، سختی دائم می گویند .
روش نرم کردن آب های دارای سختی دائم : افزودن بلورهای سودرختشویی( Na2CO3 .10 H2O ) باعث رسوب یونهای سخت کننده از جمله Ca2+ می شود .
-----------------------------------------------------------------------------------
21
معادله واکنش آن به صورت زیر است :
Ca2+ + CO32-→ CaCO3
کلسیم کربنات (رسوب) یونهای کربنات یونهای کلسیم
ناشی از سدیم کربنات ناشی از آب سخت
بیشتر بدانید : در مناطقی که آب آنها سخت است برای از بین بردن سختی آب از دستگاه تبادلگر یونی استفاده می شود .ماده اصلی موجود در این دستگاه در ساختار خود کاتیونهای Na+ دارد و با عبور دادن آب سخت از روی آن ماده ، کاتیونهای Ca2+وMg2+ جای Na+ را می گیرند و آنرا به جای خود وارد آب می کنند بدین ترتیب آب سخت حاوی یونهای Ca2+و Mg2+
از یک سو وارد دستگاه می شود و از سوی دیگر آب نرم دارای یونهای Na+ خارج شده و به مصرف می شود .
مراحل تصفیه ی آب شهری (به ترتیب ) :
1 - صاف کردن
2 – کلرزنی مقدماتی
3 – لخته سازی و ته نشینی
4 – ته نشینی در حوضچه های آرامش
5 – گذراندن از صافی شنی
6 – کلرزنی (گندزدایی) پایانی
22
*. در تصفیه ی آب شهری هریک از کارهای زیر به چه منظور انجام می گیرد :
الف- کلرزنی ؟ برای از بین بردن میکروبهای بیماری زا
ب- افزودن یونهای Al3+ و Fe 3+ ؟ برای لخته سازی و ته نشین شدن گل و لای و ذرات ریز معلق در آب (کلوئید)
ج- ته نشینی در حوضچه های آرامش ؟ ایجاد فرصت بیشتر برای ته نشینی و ازبین رفتن باکتریها بر اثر تابش نورخورشید
د – افزودن کات کبود ؟ برای جلوگیری از رشد جلبکها
ی- افزودن یون فلوئورید(F- ) ؟ برای استحکام استخوانها و جلوگیری از پوسیدگی دندانها و پوکی استخوان
*. مراحل تصفیه ی فاضلاب شهری :
1 – صاف کردن و جداکردن شن و ماسه و آشغالها 2- ته نشینی اولیه به منظور رسوب مواد جامد (به صورت لجن)
3 – هوادهی به منظور تجزیه مواد به وسیله باکتریهای هوازی 4- ته نشینی نهایی برای جداشدن لجن از آب
5 – گندزدایی کردن با کلر 6 – تنظیم PH و حذف یونهای خطر ناک
7 – ورود به رودخانه یا دریا و یا استفاده برای آبیاری
شکل
پایان فصل اول
-----------------------------------------------------------------------------------23 Normal 0 false false false EN-US X-NONE AR-SA /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-qformat:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:14.0pt; font-family:"Times New Roman","serif"; mso-bidi-font-family:"B Mitra"; mso-bidi-language:FA;} table.MsoTableGrid {mso-style-name:"Table Grid"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-priority:59; mso-style-unhide:no; border:solid black 1.0pt; mso-border-themecolor:text1; mso-border-alt:solid black .5pt; mso-border-themecolor:text1; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh:.5pt solid black; mso-border-insideh-themecolor:text1; mso-border-insidev:.5pt solid black; mso-border-insidev-themecolor:text1; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:14.0pt; font-family:"Times New Roman","serif"; mso-bidi-font-family:"B Mitra"; mso-bidi-language:FA;}
+ نوشته شده در چهارشنبه بیست و چهارم مهر ۱۳۹۲ ساعت 18:34 توسط as
|