شیمی عمومی ۲

شیمی عمومی ۲

اسلاید 1: شیمی عمومی 2نام درس :شیمی عمومی 2تعداد واحد :3منبع :انتشارات پیام نور، تهران، 1368.مترجم :دکتر اعظم رحيمیتهیه کننده :علی لطفیانی

اسلاید 2: اهداف فصل اول:بررسی فرایندها به هنگام حل شدن یک اسید در آبتعریف اسید وباز طبق نظریه لوری –برونستدمفهوم خود یونش آبمفهوم PHاسیدهاوبازهای متداولمفهوم عبارت ثابت تفکیک اسیدمفهوم ثابت تفکیک بازارتباط قدرت اسیدی با ماهیت پیوند مفهوم اسید وباز طبق نظریه لویس

اسلاید 3: فصل اول: 1.اسیدهاوبازهاطبقه بندی:اسیدها مزه‌ای ترش دارند0می توانند فلزات فعالی چون روی را حل کنند0لیتموس(تورنسل) در تماس با اسیدها قرمز می‌شود0

اسلاید 4: بازها مزه تلخ ویژه‌ای دارند0در اثر تماس با بازها احساس لیزی می شود0بازها موجب آبی شدن رنگ لیتموس می شوند0با بسیاری از نمکهای فلزات واکنش داده ورسوب تولید می‌کنند.

اسلاید 5: پس:باید مشخصه ذاتی مشترکی بین اعضای هر طبقه وجود داشته باشد0نظر لاوازیه:لاوازيه اسیدها را مواد حاوی اکسیژن (به معنای تشکیل دهنده اسید) دانست0اما هيدروكلريك اسيد اكسيژن ندارد و هيدروژن عنصری است كه در همه اسيدها موجود است .

اسلاید 6: نظر آرنیوس:محلولهای آبی اسیدها وبازها هر دو رسانای جریان الکتریکی اند0آرنیوس برای توجیه رسانش الکتریکی وجود یونها را مطرح ساخت0اسیدها موادی هستند که در محلولهای آبی یونهای+H تشکیل می دهند0بازها موادی هستند که در محلولهای آبی یونهای -OHتولید می کنند0

اسلاید 7: درک خواص اسیدی وبازی مواد بر اساس ساختار ونوع پیوند مواد ، کار را آسانتر میکند0خواص عمومی اسیدهاوبازها به این واقعیت که آب حلالی است که در آن این خواص مشاهده می شود،بستگی تنگاتنگ دارد0

اسلاید 8: آب ومحلولهای اسیدی:بررسی خواص هیدروکلریک اسید:این اسید یک ماده گازی است که در اثر واکنش هیدروژن با کلر تولید می شود0درفشار یک اتمسفر در84- درجه سلسیوس مایع می شود0

اسلاید 9: کار کردن با HClمایع سخت ونامطلوب است0HClمایع رسانای بسیار ضعیف الکتریسته است0محلول HClخشک در بنزن رسانای الکتریسته نیست0افزودن فلز فعالی چون روی به محلول HCl در بنزن هیچ شاهدی دال بر واکنش شیمیایی به دست نمی دهد0HCl در آب بسیار انحلال پذیر است که می توان آنرا به وسیله فواره هیدروژن کلرید نشان داد0

اسلاید 10: مولاریته محلول هیدروژن کلرید 12 مولار است که در تمرین 1-1 محاسبه شده است0روی با محلول آبی HClواکنش داده وگاز هیدروژن تولید می کند0محلول آبي HCl رساناي بسيار خوب الكتريسيته است و اين مشاهده نظر آرنيوس در مورد توليد مقادير اضافي H+ در آب را تاييد مي‌كند .

اسلاید 11: تمرین 1-1 :با استفاده از داده های موجود بر شیشه هیدرو‌کلریک اسید تجارتی(درصد وزنیHCl37 درصدوچگالی19/1 گرم بر میلی لیتر) ، مولاریته محلول را حساب کنید0

اسلاید 12: برای درک ماهیت محلولهای اسیدی بهتر است نظری دقیقتر به چگونگی واکنش یک ماده نظیر HClبا آب و تشکیل یونها بیفکنیم 0

اسلاید 13: ماهیت پرتون آبپوشیده:آب مایعی قطبی است وجذب هیدروژن جزئا مثبت انتهای مولکول قطبیHClمی شود و بصورت زیر با یون هیدروژن پیوند کوالانسی تشکیل می دهد0

اسلاید 14: جداسازي نمك‌هايي به شكل [H3O+]Cl- و [H3O+]ClO4- كه يك يون H3O+ در شبكه جامد دارند ، نشان مي‌دهد كه قسمتي از يون‌هاي H+ بايد به صورت يون‌هاي هيدرونيم ، H3O+ وجود داشته باشند. شواهد تجربي وجود گونه‌هاي H5O2+ و H9O4+ را علاوه بر هيدرونيم براي پروتون در آب تاييد مي‌كند .

اسلاید 15: هیچ گونه منفردی نمی تواند شکل پروتون را در محلول آبی نشان دهد، بنابراین بهتر است پروتون آبدار شده را بصورت H+(aq) نشان داد0

اسلاید 16: نظریه اسید و باز لوری-برونستد:اسیدها وبازها را می توان بر اساس توانایی در انتقال پروتون توصیف کرد0اسیدها موادی هستند که پروتون می دهند مانند HCl بازها موادی هستند که توانایی پذیرش پروتون را دارند مانند OH-

اسلاید 17: مثال:به واکنش انتقال پروتون در دو جهت توجه کنید:اسید 1 باز 2 اسید 2 باز 1

اسلاید 18: گونه های اسیدوباز مزدوج:این مثال نشان می دهد که هر اسیدی همراه با خود باز مزدوجی داردکه در اثر از دست دادن یک پروتون از اسید تشکیل می شود،مانند دو گونه اسیدوبازمزدوج

اسلاید 19: قدرت نسبی اسیدوبازمزدوج:یک ماده هر چه آسانتر یک پروتون از دست دهد،بازمزدوج آن سختتریک پروتون را خواهد گرفت0 هرچه یک اسید قویتر باشد،بازمزدوج آن ضعیفتر است وهر چه یک اسید ضعیفتر باشد بازمزدوج آن قویتر است0

اسلاید 20: تمرین 1-2 :هیدروسیانیک اسید توسط واکنش زیر در آب یونیده می شود،HCN(aq) ↔H(aq)+CN(aq)ولی میزان یونش آن کمتر از HFبا همان غلظت است0 بازمزدوج HCNچیست؟در مقایسه با F- بازی ضعیفتر یا قویتر است؟

اسلاید 21: حل:بازمزدوج HCN,CN-است0 یونی که بعد از دادن پروتون به حلال باقی می ماند ،چون HCN<HFپس CN->F-است0

اسلاید 22: تفکیک آب و مقیاس PHآب در حضور HClبعنوان پذیرنده پروتون ودر حضور بعنوان دهنده پروتون عمل می کند0آب در مقابل خود نیز می تواند بعنوان پروتون دهنده یا پذیرنده عمل کند0 H2O+ H2O=H3O++OH-

اسلاید 23: این واکنش خود یونش آب نامیده می شود که می‌توان آنرا بطور ساده بصورت زیر نوشت:عبارت ثابت تعادل برای واکنش خود یونش آب به ترتیب زیر نوشته می شود0

اسلاید 24: با قرار دادن در رابطه ثابت تعادل خواهیم داشت:K(تعادل)х 5505=[H+][OH-] یاKw=[H+] [OH-]

اسلاید 25: Kw ثابت حاصلضرب یونی آب نامیده می‌شودودر25 درجه سانتیگراد برابراست0محلولی که در آن [H+] =[OH-] خنثی نامیده می شود0 در محلول اسیدی [H+] >[OH-] ودر محلولهای بازی [OH-] > [H+]0

اسلاید 26: تمرین 1-3 :مقدار [H+] و[OH-] رادر یک محلول خنثی در 25 درجه سانتیگراد محاسبه کنید0Kw=[H+] [OH-][H+]= [OH-] [H+]²=[H+]= [OH-]=

اسلاید 27: تمرین 1-4 :غلظت H+ در محلولی که در آن [OH-] برابر 0.01است چند است؟ Kw=[H+] [OH-] =[H+] х0.01[H+] =

اسلاید 28: PH[H+] محلولهای آبی اغلب بر حسب PH بیان می‌شود0 PHبه صورت منهای لگاریتم در پایه 10 غلظت یون هیدروژن بیان می شود0PH=-log[H+] =log1 ∕ [H+]مثلاPHیک محلول خنثی برابر است با :PH=-log[H+]=-log( )=-(0+ (-7))=7

اسلاید 29: در محلولهای اسیدی PH<7 در محلولهای خنثی PH=7 در محلولهای بازیPH>7

اسلاید 30: تمرین 1-5 :PHمحلولی که در آن [H+]= را حساب کنید0حل:PH=-log [H+]=-log( )=-[0.699+(-6)]= 5.3

اسلاید 31: تمرین 1-6 :PHنمونه ای از آب سیب تازه تهیه شده برابر 76/3 است [H+]را محاسبه کنید0حل:PH=-log [H+]=3.76log [H+]=-3.76

اسلاید 32: ساده ترین راه بدست اوردن آنتی لوگ نوشتن logبصورت یک عدد صحیح ویک کسر اعشاری مثبت است:log [H+]=-3.76=-4+0.24=log0.0001+log1.7=log1.7х0.0001[H+]=1.7х10-4

اسلاید 33: شناساگرها:یکی از ساده ترین راههای تخمین کمی PHاستفاده از یک شناساگر است0شناساگر یک ماده رنگی است که می‌تواند به شکل اسیدی(رنگ اسيد) یا بازی(رنگ باز) موجودیت یابد0

اسلاید 34: مثال:

اسلاید 35: مقیاسهای POH,PKمنفی لوگ یک راه ساده برای بیان بزرگی اعدادی است که خیلی کوچکند0POH=-log[OH-]PK=-log K

اسلاید 36: اسیدهاوبازهای قوی:اسید قوی ماده‌ای است که جهت تشکیل یونH+ با آب بطور کامل واکنش می‌دهد0اسیدهای قوی مانند:

اسلاید 37: بازهای قوی پروتون پذیرهای پر قدرتی هستند 0متداولترین بازهای قوی عبارتند از KOH,NaOHهیدروکسیدها و اکسیدهای فلزات 1Aهیدروکسیدها و اکسیدهای فلزات 2A (بجزBe )انحلال‌پذيري هيدروكسيدهاي گروه 2Aمحدود است .

اسلاید 38: تمرین 1-7 :PHمحلول 01/0 مولار چه مقدار است؟حل: یک باز قوی است وهر دو یون OH-تولید می کند0

اسلاید 39: اسیدهای ضعیف:اسید ضعیف ماده ای است که بطور جزیی جهت تشکیل یون H+با آب واکنش می‌د‌هد0میزان یونش اسید ضعیف در آب را می‌توان توسط ثابت تعادل Kaبیان کرد0

اسلاید 40: HA(aq) ↔ H(aq) + A(aq)Ka=ثابت تفکیک اسید

اسلاید 41: با استفاده از Kaمحاسبه غلظت H+در محلولی از یک اسید ضعیف امکانپذیر است0مثلا[H+] در محلول 1/0 مولار اسید استیک بصورت زیر محاسبه می شود:قدم اول:نوشتن معادله

اسلاید 42: قدم دوم:بیان غلظتهای آغازی وتعادلی HA ↔ H+ + A-:آغازی0.1 0 0 :تعادلی0.1-x x xتعداد مولهای تفکیک شده در لیتر است0x

اسلاید 43: قدم سوم:نوشتن عبارت ثابت تعادلقدم چهارم:جایگزینی غلظتهای تعاذلی ومقدار ثابت تعادل در عبارت ثابت تعادل

اسلاید 44: معادله درجه دوم:

اسلاید 45: تمرین 1-8 :PHمحلول 2/0 مولار HCNرا حساب کنید0H2CO3 -HCN ↔ H+ + CN:آغازی0.2 0 0 :تعادلی0.2-x x x

اسلاید 46:

اسلاید 47: مقایسه رسانایی HCL,HFرسانایی ویژه اسید قوی با غلظت اسید افزایش می یابد0رسانایی ویژه HFبسیار کمتر از HClاست ،چون تنها تعدادی از مولکولهای HFیونیده می شوند،تغییرات آن نسبت به غلظت غیر خطی است زیرا کسری از مولکولها که یونیده می شوند با تغییر غلظت تغییر می کنند0

اسلاید 48: اسیدهای چند پروتونیاین اسیدها قادراندبیش از یک پروتون در اختیار آب بگذارند ماننداز دست دادن پروتون دوم مشکلتر از اول است تقریبا تمام H+از اولین یونش حاصل می شود0

اسلاید 49: رابطه بین ثابتهای تفکیک متوالی و ثابت تعادل واکنش کلی بصورت زیر است:

اسلاید 50: تمرین 1-10 :انحلال پذیری CO2 در آب خالص بصورت تحت فشار یک اتمسفر ودمای 25 درجه سانتیگراد برابر0037/0 است0 PHمحلول 0037/0مولار چیست؟ :آغازی0.0037 0 0 :تعادلی0.0037-x x x

اسلاید 51:

اسلاید 52: بازهای ضعیف:متداولترین باز ضعیف آمونیاک است که قادر است پروتون را از آب جدا کرده ویونهای OH-تولید کند0

اسلاید 53: مثال:واکنش تفکیک ورابطه ثابت تعادل باز ضعیف هیروکسیل آمین را بنویسید0 حل:

اسلاید 54: رابطه بین Ka,Kb

اسلاید 55: تمرین 1-12 :ثابت تفکیک باز، Kb ، را برای یو ن فلوئورید محاسبه کنید0

اسلاید 56: خواص اسیدوبازمحلول نمکها:وقتی Naclدر آب حل می شود بطور کامل یونیده می گرددو یونهای تشکیل می شوند0پس باحل شدن Naclدر آب تغییری در PHآب حاصل نمیشود0

اسلاید 57: باحل شدن در آب ،یونهایایجاد می شود0 یون Cl-تغییری در PHآب نمی دهدولی NH+4اسید ضعیف است وآب را قدری اسیدی می کند0

اسلاید 58: تمرین 1-13 :پیش بینی کنید در اثر حل شدن نمک در آب ،محلول بدست آمده اسیدی است یا بازی؟حل:اين محلول بازي است

اسلاید 59: خصوصیت اسیدوبازوساختارشیمیایی:اثر قطبیت پیوندوقتی ماده HXپروتونی را به حلالی منتقل می کند،گسیختگی یونی پیوند روی می دهد که در صورت قطبیده بودن پیوندH---Xاین واکنش ساده تر خواهد بود0

اسلاید 60: اثر استحکام پیوند:پیوندهای خیلی قوی در مقایسه با پیوندهای ضعیف سختتر یونیده می شوند0 به عنوان مثال گر چه پیوند HFاز بقیه هیدروژن هالیدها قطبی تر است،استحکام پیوند مانع از تفکیک زیاد پروتون شده وHFبصورت اسیدی ضعیف عمل می کند0

اسلاید 61: هیدوکسیدها:هر گاه فلزی مانند Na,K,Mgبیک گروه OH- متصل باشند در این صورت زوج الکترون فلزبه اکسیژن منتقل شده ویون OH- زوج مشترک باهیدروژن راجذب نمی کندوبرای هیدروژن OH-تمایلی برای آزاد ساختن H+وجود ندارد. در نتیجه این ترکیبها رفتار بازی دارند.

اسلاید 62: هیدروکسی اسیدها:اسیدهای متداول که یک یا چند پیوند O---Hواتمهای اکسیژن انتهایی دارند اکسی اسید نامیده می شوند0 با افزایش الکترونگاتیوی و عدد اکسایش اتم کربن مرکزی و افزایش تعداد اتمهای اکسیژن انتهایی ،خواص اسیدی اکسی اسید افزایش می یابد0 عدد اکسایش کلر+1 +3 +5 بارقراردادی کلر0 +1 +2

اسلاید 63: هر گاه اتم مرکزی با الکترونگاتیوی متوسط باشد،پیوند آن با اکسیژن خصوصیت کوالانسی دارد0 مانند:اورتو بوریک اسیدB(OH)3هیپو یدو اسیدIOHاورتو سیلسیلیک اسیدSi(OH)4

اسلاید 64: نظریه لویس در مورد اسیدها و بازها:لویس تعریفی برای اسیدهاوبازها ارائه دادکه بر زوج الکترون مشترک تاکید دارد0 اسید بعنوان پذیرنده زوج الکترون وباز دهنده زوج الکترون تعریف می‌شود0

اسلاید 65: هیدرولیز یونهای فلزی:فرایند آبپوشی یک برهمکنش اسیوباز لویس است که در آنیون فلز بعنوان اسید لویس ومولکولهای آب بعنوان باز لویس عمل می کند0 با بر همکنش آب ویون مثبت فلز چگالی الکترون از اکسیژن کشیده شده و پیوند O---Hقطبیده می شودو یون فلز آبپوشیده بعنوان منبعی از پروتون عمل می کند:

اسلاید 66:

اسلاید 67: اهداف فصل دوم:مفهوم اثر یون مشترک افزوده شده بر PHبررسی غلظت هریک از گونه های موجود در محلولچگونگی ساختن یک محلول بافر باPHمعینتعیین PHدر هر نقطه از جمله هم ارزی تعیین Kspبا استفاده از داده های انحلال پذیریاثر PHبر تعادل انحلال پذیریچگونگی اثر تشکیل کمپلکس بر انحلال پذیریتعریف رفتار آمفوتری

اسلاید 68: فصل دوم: تعادلهای آبیآب مهمترین حلال موجود بر روی کره زمین اهمیت حیاتی دارد و این اهمیت مهم بدلیل فراوانی آن وهم بدلیل توانایی استثنایی آن در حل کردن مواد گوناگون است0 دراین فصل تعادلهای آبی همگن وناهمگن را بررسی خواهیم کرد0

اسلاید 69: 2-1 اثر یون مشترکبا تفکیک اسید استیک در محلول آبی یون استات تولید میشود0 حال تعادلهایی را بررسی می کنیم که محلول شامل هر دو گونه استات واسید استیک یعنی یون مشترک استات است0

اسلاید 70: تمرین 2-1 :فرض کنید 1/0 مول سدیم استات را به یک لیتر محلول 1/0 مولار اسید استیک افزوده ایم0 ثابت تعادل اسید است 0 PHمحلول حاصل چند است؟0.1 0 0.1 :آغازی0.1-X X 0.1+X :تعادلی

اسلاید 71:

اسلاید 72: تمرین 2-2 :غلظت یون فلوئورید و PHمحلولی حاوی 1/0 مول HClو 2/0 مول HFدر لیتر محلول را حساب کنید0.2 0.1 0 :آغازی0.2+X 0.1+X X : تعادلی

اسلاید 73:

اسلاید 74: با تفکیک محلول آمونیاک یون آمونیوم تولید می شود0 بررسی تعادلهای مربوط به محلولهای حاوی آمونیاک و آمونیوم (یون مشترک آمونیوم) نیز بهمین ترتیب امکانپذیر است0

اسلاید 75: ایجاد یون مشترک باافزودن اسید و باز:با افزودن باز NaOHبه محلول اسید استیک یون مشترک استات ایجاد می شود0ثابت تعادل عکس Kb بسیار بزرگ است ودر نتیجه واکنش تا مصرف کامل OHافزوده شده ادامه می‌یابد0

اسلاید 76: مثال:یک لیتر محلولی را در نظر بگیرید که در آغازحاوي 2/0 مول اسید استیک بوده و به آن 1/0 مول NaOHاضافه شود 0مانند تمرين 2-1 حل مي‌شود. 74/4=pH

اسلاید 77: تمرین 2-3 :PHمحلولی را که از مخلوط کردن 6/0 محلول 1/0 مولار با 4/0 مول NaOH 1/0مولار حاصل می شود محاسبه کنید 0

اسلاید 78:

اسلاید 79: آغازی :0.04 0.02 0تعادلی :0.04-X 0.02+X X

اسلاید 80:

اسلاید 81: محلولهای بافر:محلولهای آبی که در مقابل تغییر PHمقاومت می‌‌کنند مانند خون انسان،آب دریاو غیره به محلولهای بافر معروفند0 معمولاً بافرها متضمن دو گونه اسیدو باز مزدوج اند مانند استات-اسید استیک یا آمونیاک-آمونیوم

اسلاید 82: معادله هندرسان-بالش:

اسلاید 83: تمرین 2-4 :PHمخلوط بافر متشکل از غلظتهای برابر چیست؟

اسلاید 84: تمرین 2-5 :(الف)PHیک محلول آبی آمونیاک چگونه تحت تاثیر کلرید آمونیوم قرار می گیرد؟(ب)چه غلظتی از کلرید آمونیوم برای تغییر PHمحلول 1/0 مولار آمونیاک به حدود 9 لازم است؟

اسلاید 85: حل:یون آمونیوم تعادل را بسمت چپ جابجا می کند،OH-را کم وبدینوسیله PHرا پایین می آورد0

اسلاید 86: افزایش اسیدوباز به بافر:هرگاه به یک لیتر محلول مولار HClمقدار 01/0 مول NaOHاضافه کنیم، PHمحلول چقدر است؟

اسلاید 87: تمرین 2-6 :پس از افزودن 02/0 مول NaOHبه یک لیتر بافر استات با غلظتهای 1/0 مولار نسبت به استات و اسید استیک (PH=4.74)تغییرPHچند است؟

اسلاید 88: تیتراسیونروشی که توسط آن محلولی با غلظت مشخص (استاندارد) به محلولی دیگر (مجهول)اضافه می شود تا واکنش شیمیایی بطور کامل بین دو ماده انجام گیرد و از روی حجم و غلظت محلول استاندارد و حجم محلول مجهول غلظت آن تعیین گردد تیتراسیون نامیده می شود0

اسلاید 89: به نقطه ای که در آن مقادیر هم ارز مواد با هم ترکیب می شوند،نقطه هم ارزی می گویند0برای تعیین نقطه پایان واکنش از شناساگر استفاده می شود0

اسلاید 90: تمرین 2-7 :چه حجمی از محلول 5/0 مولار سدیم کلرید برای واکنش کامل با 2/0 مول از نیترات سرب لازم است؟حل:

اسلاید 91:

اسلاید 92: منحنی تیتراسیونیک نمودار تغییر PHبصورت تابعی از حجم محلول استاندارد افزوده شده منحنی تیتراسیون نامیده می شود0

اسلاید 93: تمرین 2-9 :PH50 میلی لیتر محلول 1/0 مولار HClپس از افزودن 9/49 میلی لیتر محلول 1/0 مولار NaOHچند است؟

اسلاید 94: مثال:PH50 میلی لیتر محلول 1/0 مولار HCL پس از افزودن 50 میلی لیتر محلول 1/0 مولار NaOHچند است؟حل:اسیدوباز خنثی شده اند0PHمحلول خنثی 7است0

اسلاید 95: با استفاده از اعداد بدست آمده نمودار تغییرات PH محلول اسید قوی پس از افزودن باز قوی را رسم کنید0آیا می توانیدمنحنی تیتراسیون محلول باز قوی توسط اسید قوی را رسم کنید0

اسلاید 96: تیتراسیونهای مربوط به اسیدوبازضعیفتیتراسیون اسید ضعیف توسط محلول باز قوی منحنی تیتراسیونی بدست می دهد که در ظاخر نظیر تیتراسیون اسید ضعیف باباز قوی است،ولی سه اختلاف عمده بین آنها مشاهده می شود0

اسلاید 97: تمرین 2-10 PH 50 میلی لیتر محلول اسید استیک 1/0 مولار پس از افزودن 30 میلی لیتر محلول 1/0 مولار NaOHچند است؟

اسلاید 98: حل:

اسلاید 99: مثال:PH 50 میلی لیتر محلول اسید استیک 1/0 مولار پس از افزودن 50 میلی لیتر محلول 1/0 مولار NaOHچند است؟0.05 0 0:آغازی0.05-X X X:تعادلی

اسلاید 100:

اسلاید 101: مثال:PH50 میلی لیتر محلول اسید استیک 1/0 مولار پس از افزودن 60 میلی لیتر محلول 1/0 مولار NaOHچند است؟حل: اسید خنثی شده و NaOHاضافی در محیط موجود است0

اسلاید 102: نمودار تغییرات PH در تیتراسیون اسید استیک 1/0 مولار با سود 1/0 مولار را رسم كرده و به گستره تغییر PH، PHنقطه هم ارزی و PHدر شروع تیتراسیون توجه کنید.

اسلاید 103: تعادلهای انحلال پذیری یا تعادلهای ناهمگندر این بخش تعادلهای مربوطه به انحلال یا رسوب کردن نمکهای جزئا محلول (تعادلهای ناهمگن)را بررسی می کنیم0 بعنوان مثال تعادل مربوط به محلول اشباع شده ای از سولفات باریم در تماس با جامد سولفات باریم را در نظر بگیرید0

اسلاید 104:

اسلاید 105: تمرین2-11 :عبارت حاصل ضرب انحلال را برای بنویسید0

اسلاید 106: انحلال پذیری کمیتی از ماده است که در مقدار معینی ازآب حل می شود0 اغلب بصورت گرم ماده حل شده در 100 گرم آب یا بر حسب مولاریته بیان می شود0

اسلاید 107: تمرین 2-12 :باریم سولفات جامد را بمدت چند روز در آب قرار داده ایم 0 بعد از چند روز مقدار در مولار تثبیت شد0 Ksp برای چند است؟

اسلاید 108: حل:اگر Sمولار حل شود:

اسلاید 109: تمرین 2-13 :Kspبرای برابر است0 انحلال پذیری فلوئورید کلسیم جامد در آب بر حسب گرم در لیتر حساب کنید0 S S 2S+0.01(Mنمک حل): درتعادل

اسلاید 110:

اسلاید 111: معیارهایی برای انحلال پذیری یا تشکیل رسوب:وقتی محلول نمکهای حاوی مخلوط می شوند،در صورتیکه حاصلضرب غلظتهای یونی بزرگتر از Kspباشد،رسوب تشکیل می‌شود0پس روابط ممکن بین Q,Kspبترتیب زیر خلاصه میشود:

اسلاید 112: Q>Kspرسوب تشکیل می شود0Q=Kspمحلول اشباع در آستانه تشکیل رسوبQ<Kspرسوب تشکیل نشده نمک موجود حل می شود0

اسلاید 113: تمرین 2-15 :اگر 1/0 لیتر نیترات سرب 003/0 مولار به 4/0 لیتر از محلول سدیم سولفات 005/0 مولار اضافه شود،آیا رسوبی تشکیل خواهد شد؟

اسلاید 114: چون Q>Ksp،رسوب تشکیل می شود0

اسلاید 115: انحلال پذیری و PHانحلال پذیری هر ماده ای که آنیون آن بازی است تحت تاثیر PHمحلول قرار می گیرد0مثال:Kspبرای برابر است0 انحلال پذیری آن در محلولی با PHبرابر 9 چند است؟

اسلاید 116: حل:

اسلاید 117: نمکهایی نظیر و غیره نیز بعلت واکنش آنیون آنها با تحت تاثیر PHمحلول قرار می گیرد0

اسلاید 118: رسوبگیری سولفیدها نیز تاثیر PHبر انحلال پذیري را نشان می دهد0 غلظت در حالت اشباع 1/0 است0

اسلاید 119: تغییرPHسبب تغییر می شود که آن هم بر رسبوگیری سولفیدها موثر است 0Qدر مقایسه با Kspتعیین می کند که رسوب تشکیل شده یا نمک حل شده است0

اسلاید 120: اثر تشکیل کمپلکس بر انحلال پذیریحضور آمونیاک بر روی رسوب AgCL با تشکیل کمپلکس انحلال پذیری را افزایش می دهد0 با تشکیل کمپلکس انحلال پذیری بطرف راست جابجا می شود0

اسلاید 121: آمفوتریبسیاری از هیدروکسیدها و اکسیدها که در آب خنثی نا محلولند در محیطهای قویا اسیدی یا بازی حل می شوند0 این مواد را آمفوتر می گویند0محیط بازیمحیط اسیدی

اسلاید 122: بسیاری از هیدروکسیدهای فلزی مانند،در محلولهای اسیدی حل می شوند،اما با باز اضافی واکنش نمی دهند0 این هیدروکسیدها آمفوتر نیستند0

اسلاید 123: تمرین2-16 :معادله یونی موازنه شده بین و محلولهای آبی NaOHکه موجب حل شدن می گردد را بنویسید0

اسلاید 124: اهداف فصل سوم:تشخیص واکنشهای اکسایش –کاهشی و شناسایی اکسنده –کاهندهکامل و موازنه کردن معادله های اکسایشی-کاهشیرسم نمودار پیلهای ولتایی و الکترولیتیمحاسبه emfتولید شده توسط پیل ولتاییاستفاده از معادله نرنست برای محاسبه emfدر شرایط غیر استانداردتوصیف باتری انباره سربی و پیل خشک

اسلاید 125: فصل سوم : الکتروشیمیدر بسیاری از فرایندهای شیمیایی از الکتریسته استفاده می شودو از برخی فرایندهای جهت تولید الکتریسته می توان استفاده کرد0بنابراین ،بررسی دقیق الکتروشیمی که با روابط موجود بین الکتریسته و واکنشهای شیمیایی سر و کار دارد،ضروری است0

اسلاید 126: واکنشهایی در کانون الکتروشیمی واقع می شوند که در آنهاالکترونها از یک ماده به یک ماده دیگر انتقال می‌یابند0 این واکنشها به واکنشهای اکسایش-کاهش معروف اند0

اسلاید 127: واکنشهای اکسایش -کاهشاگر ماده ای الکترون بدست آورد،کاهیده می شود. ماده دیگر که الکترون از دست می دهد، اکسید می شود0 افزایش عدد اکسایش را اکسایش و کاهش عدد اکسایش را کاهش می گویند0 آهن اکسیده می شود همزمان 2H+کاهیده می شود0

اسلاید 128: نیم واکنشهاساده تر است اکسایش و کاهش را بصورت فرایند های جدا از هم بررسی کنیم0نیم واکنش اکسایش:نیم واکنش کاهش:باید تعداد الکترونها در دو نیم واکنش برابر بوده و نیم واکنشها موازنه شوند تا واکنش کلی بدست آید0

اسلاید 129: موازنه واکنشها با استفاده از نیم واکنشها در محیط اسیدیمعادله زیر را موازنه کنید:

اسلاید 130: موازنه نیم واکنش اکسایش در محیط اسیدیابتدا تعداد کربن موازنه می شود:سپس تعداداکسیژن و بعد تعداد هیدروژن با استفاده از در دو طرف معادله0بعد موازنه بار با افزودن تعداد الکترون بطرف مناسب صورت می گیرد0

اسلاید 131: به این ترتیب نیم واکنش اکسایش موازنه شد :

اسلاید 132: موازنه نیم واکنش کاهشتعداد اکسیژن با 4 آب در طرف دوم موازنه می‌شود:

اسلاید 133: تعداد هیدروژن با 8H+در طرف راست موازنه می شود:موازنه بار با افزودن 5eبطرف چپ صورت می گیرد:

اسلاید 134: به این ترتیب نیم واکنش کاهش نیز موازنه شد0 با برابر کردن تعداد الکترونها و جمع دو نیم واکنش وساه کردن ضرایب معادله موازنه شده واکنش بدست می آید0

اسلاید 135: بدست آوردن معادله موازنه شده اکسایشی-کاهشی

اسلاید 136: تمرین 3-1 :معادله زیر را در محیط بازی کامل و موازنه کنید0 موازنه نیم واکنش کاهش:

اسلاید 137: با فرض محلول اسیدی:با افزودن 4OH-به دو طرف معادله و ساده کردن تعداد مولکولهای آب:

اسلاید 138: پس:

اسلاید 139: موازنه نیم واکنش اکسایش

اسلاید 140:

اسلاید 141: 3-2پیلهای ولتایی انرژی آزاد شده در هر واکنش اکسایشی –کاهشی را می توان برای انجام کار الکتریکی مورد استفاده قرار داد0 این کار از طریق پیل ولتایی انجام می شود 0انتقال الکترون از طریق یک مسیر خارجی صورت می گیرد0

اسلاید 142: شکل اجزاء یک پیل ولتایی

اسلاید 143: دو فلز جامدی که بوسیله مدار خارجی به یکدیگر متصل شده اند ،الکترود نامیده می شوند0الکترودی که در آن اکسایش صورت می گیرد آند و الکترودی که در آن کاهش رخ می دهد کاتد نامیده می شود0

اسلاید 144: الکترون در آند آزاد می شود ،بدین ترتیب آند منفی و کاتد مثبت است0پل نمکی حاوی الکترولیتی است که با پیشرفت واکنش بار موجود در محفظه های کاتد و آند را خنثی می کند0

اسلاید 145: تمرین 3-2 :واکنش اکسایش –کاهش زیر خودبخود انجام می گیرد:پیل ولتایی،واکنش آندی،جهت جریان الکترونهاوعلامت الکترودها را مشخص کنید0

اسلاید 146: حل:نیم واکنش کاهش درکاتد:محفظه کاتدی حاوی یونهای ویک میله پلاتینی برای انتقال الکترونهاواکنش اکسایش در آند:

اسلاید 147: محفظه آندی حاوی یونهای وبلورهای ویک میله پلاتینی برای انتقال الکترونها ولت سنج و سیمهای اتصال خارجی و پل نمکیجریان الکترونها در مدار خارجی از آند به کاتدعلامت الکترونها:آند منفی و کاتد مثبت

اسلاید 148: پیلemfپیل ولتایی دارای یک ”نیروی محرکه“یا“فشار الکتریکی“ است که الکترونها را به درون مدار خارجی می راند و به اختصار emfنامیده می شود0emf بر حسب ولت اندازه گیری می شود0یک ولت emf لازم برای دادن انرژی یک ژول به یک کولن الکتریسته است0

اسلاید 149: به منظور تکرار پذیری آزمایشها شرایط استاندارد تعریف می شود 0 شرایط استاندارد غلظت یک مولار برای محلولها و فشار یک اتمسفر برای واکنش دهنده های گازی است0

اسلاید 150: mf e استاندارد را با نماد نشان می دهند0 به عنوان مثال: ولت

اسلاید 151: پتانسیل الکترود استانداردmf eپیل را می توان بصورت مجموع دو پتانسیل نیم پیل در نظر گرفت0

اسلاید 152: به عنوان مثال،پیل حاصل از نیم پیلهای روی و هیدروژن را در نظر بگیرید0 :آند:کاتد

اسلاید 153: اندازه گیری مستقیم کاهش یا اکسایش بطور مجزا مقدور نیست ولی اگر برای نیم پیل هیدروژن پتانسیل الکترود استاندارد صفر ولت در نظر بگیریم،

اسلاید 154: تمرین3-3 :با مراجعه به پیل مس-روی::کاتد:آند

اسلاید 155: با مرتب کردن این پتانسیلهای استاندارد بر حسب نیم واکنشهای کاهش (بنابه قرارداد)می توان جدول پتانسیلهای الکترود استاندارد را بدست آوردودر حل مسائل از آن استفاده کرد0

اسلاید 156: با نگاهی به جدول پتانسیلها موارد زیر روشن می شود:می توان مثبت تر بودن برای نیم واکنش کاهش را نشانه تمایل بیشتر به کاهش نسبت به دانست0گونه ای که تمایل بیشتر به کاهش دارد سبب می شود گونه دیگر اکسید شودودر نتیجه اکسنده قویتری محسوب می شود 0 قویترین عامل اکسنده در جدول است0

اسلاید 157: پتانسیل کاهش منفی نشان می دهد که کاهش گونه مشکلتر از انجام می گیرد0 یون مشکلتر از همه کاهیده می شود در نتیجه ضعيف‌ترين عامل اکسنده (قویترین عامل کاهنده)است0با استفاده از پتانسیلهای الکترودی استاندارد می توان پیش بینی های لازم در مورد انجام پذیری واکنشهای تجربه نشده را انجام داد و به این هدف دیرینه علم شیمی دست یافت0

اسلاید 158: تمرین 3-4 :با استفاده از پتانسیلهای الکترود استاندارد، emfاستاندارد را برای پیلی محاسبه کنید که واکنش آن در زیر آمده است0حل:

اسلاید 159: خودبخودی بودن ودامنه واکنشهای اکسایشی-کاهشیemfمثبت نشان می دهدکه فرایند خود بخودی است0

اسلاید 160: و تغییر انرژی آزادemfمی دانید که تغییر انرژی آزاد منفی نیز نشانه ای از خودبخود بودن فرایند است0 بنابراین انتظار می رودرابطه زیربین emfپیل و وجود داشته باشد0nتعداد مولهای الکترون مبادله شده در واکنش وfکولنهای الکتریسته همراه با یک مول الکترون است0

اسلاید 161: تمرین3-6 :با استفاده ا پتانسیلهای الکترود استاندارد موجود در جدول،تغییر انرژی آزاد استاندارد را برای واکنش زیر محاسبه کنید0

اسلاید 162: حل:

اسلاید 163: و ثابت تعادلemfباتوجه به رابطه بين و ثابت تعادل ورابطه بین می توان رابطه بین وثابت تعادل را بدست آورد0

اسلاید 164:

اسلاید 165: تمرین 3-7 :با استفاده از پتانسیلهای الکترود،ثابت تعادل واکنش زیر رادر 25 در جه سانتیگراد محاسبه کنید0

اسلاید 166: حل:

اسلاید 167: وغلظتemfمثال:در یک پیل روی-مس پتانسیل استاندارد پیل 1/1 ولت است 0 در صورتی که باشد، emfپیل را محاسبه کنید0حل:Qخارج قسمت واکنش است0

اسلاید 168:

اسلاید 169: تمرین 3-8 :emfتولید شده توسط پیل زیر باغلظتهای داده شده رامحاسبه کنید0

اسلاید 170:

اسلاید 171: پیلهای ولتایی تجارتیاین پیلها منابع انرژی ساده ای هستند که حسن اصلی آنها در قابل حمل بودن آنهاست0پیلهای تجارتی باید فاقد پل نمکی بوده ،بهم فشردگی و سختی لازم برای قابلیت حمل را داشته باشند0

اسلاید 172: باتری انباره سربیدر اتومبیلها مورد استفاده قرار می گیرد0شش پیل دو ولتی دارد 0آند از سرب وکاتد از سرب دیوکسید تشکیل شده که یک شبکه فلزی را پر کرده است0هردو الکترود در اسید سولفوریک فرو رفته اند0

اسلاید 173: واکنشهای الکترودی در حین تخلیه(واکنش عکس در حین شارژ): آند: كاتد

اسلاید 174: پیل خشکنوع اسیدی پیل خشک شامل محفظهای از روی است که با خمیر مرطوبی از با کربن در تماس است0واکنشهای الکترودی درحین تخلیه به قرارزیرند::آند:کاتد

اسلاید 175: در نوع قلیایی به جای از استفاده می شود0 نوع قلیایی عمر طولانی تری دارد0

اسلاید 176: پیلهای سوختنیاز آنجا که واکنش احتراق هیدروژن واکنش اکسایشی-کاهشی است،در صورت طراحی یک پیل مناسب می توان از چنین واکنشی برای تولید مستقیم جریان الکتریکی استفاده کرد که مقرون به صرفه است 0

اسلاید 177: :آند:کاتد

اسلاید 178: شکل پیل سوختنی

اسلاید 179: 3-6 الکترولیز پیلهای سوختنیدر مقابل پیلهای ولتایی که الکتریسته تولید می کنند،پیلهای الکترولیتی وجود دارند که با استفاده از الکتریسته گونه های شیمیایی بدست می دهند0

اسلاید 180: الکترونها از باتری وارد الکترود منفی (کاتد)می شوند که در آنجا کاتیونها بار خود را از دست می دهندو کاهش انجام می گیرد0 در الکترود مثبت (آند)آنیونها الکترون از دست می دهند و اکسید می شوند0پتانسیل پیل الکترولیتی منفی است که نشانه غیر خودبخودی بودن واکنش است0 این پتانسیل را می توان از مجموع پتانسیلهای دو نیم پیل بدست آورد0

اسلاید 181: در الکترولیز محلولها علاوه بر گونه های شیمیایی آب نیز در اکسایش –کاهش شرکت می کند::آند:کاتد

اسلاید 182: تمرین 3-9 :الکترولیز محلولهای آبی NaClرا توضیح دهید0پتانسیل پیل را حساب کنید0:کاتد:آنداز واکنشهای کاهش آب ویون سدیم،کاهش آب راحتتر انجام می شود0از واکنشهای اکسایش آب ویون کلرید،با توجه به مقداری که برای اضافه ولتاژاکسیژن(حدود4/0 ولت)لازم است،

اسلاید 183: در صورتیکه غلظت یون کلرید کم نباشد،اکسایش کلر راحتتر انجام می شود0:آند:کاتد

اسلاید 184: تمرین 3-10 :علت اینکه در اثر الکترولیز محلول در آب، تولید می شودرا شرح دهید0 حداقلemfلازم برای این فرایند در شرایط استاندارد چیست؟حل:در کاتد می توانیم کاهش را پیش بینی کنیم:

اسلاید 185: کاهش یون مس آسانتر روی می دهد0در آند نیز مانندمحلول NaCl بعلت اضافه ولتاژ برای تشکیل اکسیژن ،معمولا کلرید تشکیل می شود0

اسلاید 186: جنبه های کمی الکترولیزمیزان پیشرفت واکنش شیمیایی در یک پیل الکترولیتی نسبت مستقیم بامقدارالکتریسته ای دارد که از داخل پیل عبور می کند0برای تولید یک مول فلز از مول الکترون لازم است0بار یک مول الکترون 96500 کولن یا یک فاراده است و کولنها برابر آمپرهادرثانیه است0

اسلاید 187: تمرین3-11 :مقدار آلومنیوم تولید شده توسط الکترولیز مذاب در00/1 ساعت با جریان0/10 آمپر چند گرم است؟

اسلاید 188: اهداف فصل چهارم:تشخیص یک عنصر بر اساس موقعیت آن در جدول تناوبیتوضیح درباره اختلافهای ساختاری بین عناصر فلزی و غیر فلزیبیان مفهوم انیدرید بازی و انیدرید اسیدیپیش بینی الکترونگاتیوی نسبی و خصوصیت فلزیتشخیص حالت اکسایش ماکسیمم و مینیمم هر عنصر غیر فلزیمتداولترین شکل مولکول هر عنصر غیر فلزی

اسلاید 189: فرمول فلوئوریدها،اکسی فلوئوریدهاواکسیدهای گزنونساختارهای الکترونی و هندسی ترکیبهای شناخته شده گزنونخواص شیمیایی و فیزیکی هیدروژن پراکسیدوروش تهیهفرمول اکسیدهای متداول گوگردروش تهیه فسفر عنصری از کانه های آنفرمول و ساختار هالیدها واکسیدهای پایدار فسفرشرح واکنش تراکمی

اسلاید 190: فصل چهارم: شیمی عناصر غیر فلزیدر درس شیمی عمومی 1 و فصول قبلی اصولی چون قواعد تشکیل پیوند،قوانین ترمودینامیک،ساختمان پیلهای الکترو شیمیایی،اسیدو باز و تعادلعای آبی مورد بحث قرار گرفت در خلال توضیح این اصول خواص فیزیکی و شیمیایی بسیاری از مواد توصیف شدند0

اسلاید 191: با وجود این،ممکن است هنوز پیش بینی مشخصات فیزیکی وشیمیایی مواد بر اساس اصول شیمیایی و واقعیتهای پراکنده ای که با آن آشنا شده اید،مشکل بنظر برسد0 نکته مهم دیگر اینکه برای درک و بخاطر سپردن بسیاری از واقعیتهای شیمی زمینه لازم دارید0

اسلاید 192: بنابراین،بررسی شیمی توصیفی عناصر غیر فلزی ضروری بنظرمی رسد ودرک شما را از اصولی که یاد گرفته اید عمیق تر می کند0در اینجا به ذکر مثالهای فصل بسنده می شود0

اسلاید 193: مقایسه فلزات باغیرفلزاتخواص مشخصه عناصر فلزی وغیرفلزی

اسلاید 194: بجز گازهای نجیب در سایر غیر فلزات ،تعداد اتمهایی که پیوند محکمی با یکدیگر دارند عموما 4 یا کمتر است0

اسلاید 195: اکسیدهای عناصر غیر فلزی عموما ترکیبهای کووالانسی هستند که در اب محلولهای اسیدی تشکیل می دهند0

اسلاید 196: بسیاری از مطالب در صورتی به آسانی و روشنی بخاطر سپرده می شوند که روند های تناوبی موجود در خواص شیمیایی و فیزیکی را بخاطر بسپارید0

اسلاید 197:

اسلاید 198: ساختار کلریدهای را رسم کنید0 می دانید ازت قادر به تشکیل نیست چون برای تشکیل پیوند اوربیتالهای d قابل دسترس ندارند0

اسلاید 199: تشکیل پیوند توسط همپوشانی جانبی اوربیتالهای Pبین دواتم کربن امکانپذیر است ولی باافزایش فاصله بین هسته ها در مورد سیلسیم اوربیتالهای P همپوشانی موثری ندارند0در نتیجه سیلسیم فقط بشکل بلوری شبه الماس وجود داردو ساختاری شبیه گرافیت ندارد0

اسلاید 200: در دی اکسید کربن ،کربن بااکسیژن پیوندهای دو گانه تشکیل می دهد0 در مقابل فاقد پیوند دو گانه بوده و چهار اتم اکسیژن به هر اتم سیلسیم پیوند شده اند وساختاری شبیه الماس تشکیل داده اند0

اسلاید 201: عناصر گازی نجیباولین ترکیب گاز نجیب توسط بارتلت در سال1962 تهیه شد0 کار بارتلت مربوط به زنون وترکیب آن بافلوئور بود0 زنون بعلت انرژی یونش کمتر از بقیه واکنش پذیرتر است0 سه فلوئورید ساده از واکنش مستقیم عناصر ساخته می شوند0

اسلاید 202: تمرین4-1ساختا هندسی و الکترونی را توصیف کنید0حل: 42 = 6 + ( 7 ) 4+ 812جفت دور اتم Fو 3 جفت دور اتم Oبه اضافه 5 جفت پیوندی ویک جفت غیر پیوندی روی اتم مرکزی Xeیعنی 6 جفت دور اتم Xeآرایش Xe-Oنسبت به Xe-Fبه حجم بیشتری نیاز داردپس نسبت به زوج غیر مشترک ترانس است0

اسلاید 203: هالوژنهاآرایش دارند0 حالت اکسایش 1- تا7+ دارند0خواص هالوژنها بر حسب عدد اتمی از یک روند تناوبی پیروی می کند0الکترونگاتیوی هالوژنها از عناصر همدوره خود بیشتر است و بصورت مولکو لهای دو اتمی وجود دارند0

اسلاید 204: در عمل مولکول فلوئور از طریق اکسایش الکترولیتی محلولی ازKFدر HFبی آب تهیه می شود0کلر از الکترولیز سدیم مذاب یا محلول در آب تهیه می شود-روش صنعتی تولید برم ویداکسایش یون برمید یا یدید محلول در آب توسط کلر است0

اسلاید 205: هالید های هیدروژنتمام هالوژنها با هیدروژن ،مولکولهای دو اتمی پایداری تشکیل می دهند0نقاط ذوب و جوش HFبعلت وجود پیوندهای هیدروژنی بالاست0هیدروژن هالیدها در آب بسیار انحلال پذیر ندو تولید می کنند0مهمترین روش تهیه هالیدهای هیدروژن واکنش نمک هالید با اسید قوی است0

اسلاید 206: تمرین4-2معادله موازنه شده تشکیل HBr,HFرا از واکنش نمک سدیم مناسب با فسفریک اسید بنویسید0

اسلاید 207: در اثر هیدرو لیز برخی از هالیدهای فلزی یا غیر فلزی نیز هالید های هیدروژن تشکیل می شوند0هیدروفلوئوریک اسید به آسانی با که سازنده اصلی شیشه است ترکیب می شود0

اسلاید 208: ترکیبهای بین هالوژنیساده ترین ترکیب بین هالوژنی است وترکیبهای بین هالوژنی بالاترفرمولهایی بصورت دارندکه در آن Xکلر، برم یا ید و فلو ئور است0ترکیبهای بین هالوژنی بسیار واکنش پذیرند و به عنوان عامل فلوئوردار کننده فعال عمل می کنند0

اسلاید 209: اکسی اسیدهاواکسی آنیونهااز کلر ،برم و ید اکسی اسیدهای هالو هیپو اسید،هالو اسید،هالیک اسیدوپر هالیک اسید با اعداد اکسایش هالوژن 1+،3+،5+و7+ وجود دارند0 فلوئور یک اکسی اسید HFOتشکیل می دهد0 بافرمول پاراپریدیک اسید جداسازی می شود0

اسلاید 210: یدیک اسید را می توان پس از اکسید کردن ید با یک عامل اکسنده مثل نیتریک اسید،بصورت بلورهای بیرنگ جداسازی کرد0

اسلاید 211: پتانسیلهای کاهش استاندارد برای گونه های اکسی کلر در محلول اسید بصورت زیر است:برای موازنه می توانید از استفاده کنیدو نیم واکنشهای کاهش را بنویسید0

اسلاید 212: عناصر گروه6Aعناصر گروه شامل اکسیژن،گوگرد،سلنیم،تلور و پولونیوم است0 آرایش الکترونی خارجی دارند0با در یافت 2 الکترون حالت اکسایش 2- حاصل می شود0 با وجود این، بجز اکسیژن در حالات اکسایش 6+ یافت می شوند0 6A

اسلاید 213: اکسیژناکسیژن بعد از فلوئور الکترونگاتیوترین عنصر است ودر حالت اکسایش منفی یافت می شود0روش آزمایشگاهی متداول برای تهیه اکسیژن تجزیه گرمایی پتاسیم کلرات با بعنوان کاتالیزور است0

اسلاید 214: اکسیژن فعال است وبا عناصر مختلف ترکیب می شود وبترتیب اکسید،پروکسید و سوپر اکسید تشکیل می دهد0پتاسیم سوپر اکسید بعنوان منبع اکسیژن در ماسکها مصرف دارد0

اسلاید 215: یک فرایند صنعتی برای تولید آب اکسیژنه الکترولیز محلول ابی 50 درصد سولفوریک اسید است0:کاتد:آندتقطیر محلول اسیدی یون پر سولفات منجر به تشکیل آب اکسیژنه می شود0

اسلاید 216: هیدروژن پر اکسید غلیظ ماده ای واکنش پذیر و خطر ناک بوده،چون تجزیه آن به آب و اکسیژن گرمازاست0هیدروژن پر اکسید می تواند بعنوان عامل اکسنده یا کاهنده عمل کند0

اسلاید 217: گوگرد،سلنیم و تلورگوگرد در حالت عنصری در کانسارهای بزرگ زیر زمینی یافت می شودکه منبع اصلی این عنصر است و توسط فرایند فراش استخراج می شود0 منبع دیگر کانیهای سولفید و سولفات است0 سلنیم و تلور در کانیهای کمیاب وجود دارد0

اسلاید 218: سلنیم ته نشین شده در لجن آندی حاصل از الکترولیز مس در گرما با اسید سولفوریک غلیظ ترکیب می شود و به دیو کسید تبدیل می شود0 آنگاه در یک فرایند اکسایش –کاهش یا گوگرد دیوکسید به Se تبدیل می شود0

اسلاید 219:

اسلاید 220: اکسیدها وترکیبهاگوگرد دیوکسید از گرم کردن جیوه با سولفوریک اسید غلیظ توسط پریستیلی بدست آمد0در ازمایشگاه از واکنش اسید قوی با نمک سولفیت لدست می اید0

اسلاید 221: در ساخت سولفوریک اسید ابتدا با سوزاندن گوگرد بدست می آید0 سپس با استفاده از کاتالیزور پلاتین یا به اکسید می شود0 تری اکسید گوگرد در اسید سولفوریک حل می شود0 آنگاه پیرو سولفوریک اسید تشکیل شده به آب افزوده می شودو اسید سولفوریک تشکیل می شود0

اسلاید 222:

اسلاید 223: یون تیو سولفات با یون سولفات ارتباط داردودر اثر جوشاندن محلول قلیایی با گوگرد تشکیل می شود0سلنیم و تلور در اثر سوختن عنصر مربوط درهوا به دیوکسید تبدیل می شوند0

اسلاید 224: سلنیم دیو کسید در اب حل می شود ولی تلور دیو کسید در آب حل نمی شود0منبع آزمایشگاهی متداول تولید سولفید هیدروژن ،واکنش تیو استامید با اب است0

اسلاید 225: عناصر گروه5Aعناصر گروه A5 عبارتند از:ازت،فسفر،آرسنیک،آنتیموان و بیسموتآرایش دارند0تشکیل حالت اکسایش 3- با افزایش سه الکترون حاصل می شود0عدد اکسایش می تواند از 3- تا5+ تغییر کند0

اسلاید 226: ازتازت سازنده اتمسفر زمین است0 ازت واکنش ناپذیر است0فرایندها بر روش تجاری موجود برای تثبیت ازت است0

اسلاید 227: وقتی فلزات فعال در هوا می سوزند،واکنش با نیتروژن صورت می گیرد ونیترید تشکیل می شود0نیترید که به این ترتیب تشکیل می شود ،باز برونستد قوی است0

اسلاید 228: درآزمایشگاه آمونیاک رااز اثر سود بریک نمک آمونیوم تهیه می کنند0هیدرازین جیوه II رابه عنصر آزاد کاهش می دهد0هیدروکسیل آمین هیبریدی بین هیدرازین و هیدروژن پر اکسید است0

اسلاید 229: تمرین4-3 هیرو کسیل آمین در محیط آبی اسیدی،مس II را به فلز آزاد کاهش می دهد0 محصول اکسایش است0 معادله واکنش را بنویسید0

اسلاید 230: ترکیبهای اکسی ازتآمونیاک را می توان توسط اکسایش در دمای بالا ودر حضور پلاتین به نیتریک اسید تبدیل کرد0در آزمایشگاه می توان نیتریک اكسید را توسط کاهش اسید نیتریک رقیق با مس یا آهن بعنوان عامل کاهنده تهیه کرد:

اسلاید 231: فسفرآرایش الکترونی است0 حالت اکسایش آن 3- تا5+ تغییر می کند و بیشتر در حالتهای اکسایش مثبت یافت می شود0فسفر در صنعت از طریق کاهش فسفات با کک در حضور تهیه می شود0

اسلاید 232: فسفر تولید شده شامل چهار وجهی است0 زوایای پیوند 60 درجه در مولکول بطور غیر عادی کوچک است 0 زوج الکترونها نزدیک ودافعه الکترون-الکترون زیاد است0 این واقعیت با واکنش پذیری زیاد فسفر سفید مطابقت دارد0

اسلاید 233: با گرم کردن فسفر سفید در غیاب هوا تا400 درجه به چند شکلی پایداری تبدیل می شودکه به فسفر قرمز معروف است0

اسلاید 234: هالیدهای فسفرفسفر تری هالیدها هرمی شکل اند0کاهش قطبیت پیوند به این شکل است:مولکولهای ساختار دو هرمی مثلثی دارند0

اسلاید 235: در حالت بخار به آسانی تفکیک می شود0فسفر هالیدها با آب هیدرولیز می شوند0

اسلاید 236: ترکیبهای اکسی فسفردر اثر اکسید شدم فسفر به دست می آید0 در اکسید فسفر III و اکسید فسفر IV اتمهای اکسیژن بر یالهای چهار وجهی بین دو اتم فسفر و بصورت اکسیژن انتهایی قرار می گیرند0

اسلاید 237: اسید فسفریک اسیدی ضعیف و سه پروتونی و اسید فسفرو دو پروتونی است0 می توانید ساختار این اکسی اسیدهای فسفر را رسم کنید؟یکی از مشخصات فسفریک اسیدواسید فسفروتمایل آنها به شرکت در واکنشهای تراکمی است که با حذف آب بین دو مولکول و تشکیل مولکول بزرگتر انجام می گیرد0

اسلاید 238: در اثر تراکم بیشتر ،فسفاتهایی تشکیل می شود که فرمول ساده آنها است:سه اسید همه فسفری دارند که حالت اکسایش فسفر در آنها 5+ است و اورتو،پیرو ومتا فسفریک اسید نامیده می شوند0 مهمترین کاربرد فسفریک اسید ونمکهای آن در شوینده ها و کود های شیمیایی است0

اسلاید 239: آرسنیک،آنتیموان و بیسموتاین عناصر از نظر شیمیایی شبیه فسفرند0 هردو هالیدهایی با فرمول تشکیل می دهند0محصول سوختنی آرسنیک در اکسیژن است و را می توان از اکسایش عامل اکسنده قوی مثل اسید نیتریک بدست آورد0

اسلاید 240: منطقی تر است بیسموت را یک فلز در نظر بگیریم که معمولا در حالت اکسایش 3+ دیده می شود و اکسید متداول آن است که در اسید حل می شود و آن را در اکسیدهای بازی طبقه بندی می کنند0

اسلاید 241: کربن،سیلسیم و بورکربن ترکیبهای زیادی با هیدروژن می سازد0 شیمی این مواد مطالب شیمی آلی و بیوشیمی را تشکیل می دهد0اکسیدهای مهمترین ترکیبهای معدنی کربن اند0 مهمترین ترکیب سیلسیم سیلیکاتها هستند که می توان فرض کرد از سیلیس مشتق شده اند 0

اسلاید 242: بور تنها عنصر غیر فلزی گروه A3 است0 آرایش الکترونی داشته ودر ترکیب خود باوالانس 3 ظاهر می شود0 در ترکیبات بور تنها 6الکترون در لایه والانس وجود دارد 0 در نتیجه هالیدهای بور از اسیدهای لویس قوی هستند0

اسلاید 243: نمکهای یون بعنوان عامل کاهنده کاربرد دارند زیرا هیدروژنهای آن هیبریدی اند0

اسلاید 244: اکسید مهم بور است0 اسید بوریک را می توان بصورت نوشت که اسید ضعیفی است0 در اثر گرم کردن تا 100 درجه سلسیوس به متابوریک اسید تبدیل می شود0

اسلاید 245: گرم کردن متا بوریک اسید موجب از دست رفتن آب بیشتر می شود0 تترابوریک اسید نامیده می شود0 نمک سدیم آن بوراکس نام دارد0

اسلاید 246: اهداف فصل پنجمتوصیف ساختار الکترونی ونحوه تشکیل پیوند در فلزاتتوصیف خواص فلزات قلیاییمقایسه فلزات واسطه سری اول ،دوم و سوم از نظر آرایش الکترونی اندازه و خواص شیمیایی

اسلاید 247: رنگهای مختلف وانادیم وعلت مشاهده این رنگهافرمول شیمیایی کانه های اصلی آهن و روش تولید آهن از این کانه هامعرفی فلزات مسکوک و علت ارزشمندی آنها

اسلاید 248: فصل 5 شیمی فلزات 1در اینجا خواص فیزیکی را به مدلی برای پیوند فلزی ارتباط داده و سرانجام فلزات قلیایی ،قلیایی خاکی و واسطه را با چند مثال مورد بررسی قرار می دهیم0

اسلاید 249: خواص فیزیکی وساختار الکترونی فلزاتفلزات خواص مشابهی دارند0 علاوه بر جلای ویژه ،مهمترین مشخصه فلزات رسانایی بالای الکتریکی و گرمایی آنهاست0 عبور جریان الکتریکی از فلزات بدون جابجا شدن اتمهای فلز ودر اثر جریان یافتن الکترونها صورت می گیرد0

اسلاید 250: رنگ فلزاتی مثل طلا و مس بعلت جذب نور در ناحیه پرانرژی طیف مرئی است0بیشتر فلزات چکش خوارو مفتول شدنی هستند0 این خواص نشان می دهد که اتمهای شبکه فلزی نسبت به یکدیگر لیز می خورند0 جامدات یونی وکووالانسی چنین مشخصه ای ندارند وبر عکس شکننده اند0

اسلاید 251: فلزات ساختارهای جامدی تشکیل می دهند که در آنها اتمها بصورت گویهای انباشته نزدیک آرایش یافته اند0 هیچ کدام از اتمهای فلز الکترونهای والانس کافی ندارند تا با هر کدام از این همسایه ها پیوند زوج الکترونی مستقر تشکیل دهد0

اسلاید 252: مثلا منیزیم فقط 2 الکترون والانس دارد در حالیکه با 12 اتم منیزیم احاطه شده است0 اشتراک الکترونهای پیوندی با تمام همسایه سبب می شود الکترونها بتوانند از یک ناحیه به ناحیه دیگر حرکت کنندو غیر مستقر باشند0 این امر وقتی روی می دهد که اوربیتالهای اتمی تک اتم بتوانند با اوربیتالهای اتمی چند اتم بر همکنش داشته باشند0

اسلاید 253: همپوشانی اوربیتالهای اتمی می تواند به تشکیل اوربیتالهای مولکولی منجر شود0 تعداد اوربیتالهای مولکولی تشکیل شده برابر با تعداد اوربیتالهای اتمی است که همپوشانی کرده اند0 بنابراین تعداد اوربیتالهای مولکولی بسیار زیاد اند0

اسلاید 254: اختلاف انرژی بین این تعداد زیاد این اوربیتالها بقدری کم است که می توان فرض کرد نواری پیوسته از حالات انرژی مجاز را تشکیل داده اند0 الکترونهای موجود این نوار را پر نمی کنند0پر شدن ناکامل ترازهای انرژی مجاز به خواص مشخصه فلزی یعنی جلای فلزی ،رسانایی الکتریکی و گرمایی منجر می شود0

اسلاید 255: در فلزات واسطه که اوربیتالهای d,P,Sمی توانند همپوشانی کنند ،ساختار نوار بسیار پیچیده است0 ولی در تمام این عناصر خواص مشخصه فلزی یافت می شود0خواص فیزیکی فلزات به ساختار شبکه فلزی ،وجود بی نظمیها یا نقص های شبکه و قدرت پیوند بین اتمهای فلز بستگی دارد0

اسلاید 256: وقتی شش الکترون به ازا ی هر اتم موجود باشد ،نصف اوربیتالهای مولکولی پر می شود و بر همکنش پیوندی بین اتمها ماکسیمم است0

اسلاید 257: شکل5-2

اسلاید 258: فلزات قلیاییآرایش الکترونی خارجی دارند0 این الکترون به اسانی جدا می شود،بنابراین انرژی یونش و الکترونگاتیوی این عناصر پایین است واز بالا به پایین با افزایش اندازه اتمی کاهش می یابد0 این عناصر واکنش پذیرترین عناصر بوده ودر حالت اکسایش 1+ یافت می شوند0 ترکیب ها و هیدرید های آنها یونی است0

اسلاید 259: لیتیم علی رغم داشتن انرژی یونش کمتر نسبت به سزیم ،آسانتر از منیزیم الکترون از دست می دهد0 علت اندازه کوچک آن است كه نزدیک شدن مولکولهای آب را امکان پذیر می سازد0واکنش آب با فلزات قلیایی شدید وگرمازاست وهیدروژن حاصل در هوا می سوزد0

اسلاید 260: چون قویترین عوامل کاهنده اند،فلزات آزاد را نمی توان از طریق کاهش تهیه کردومعمولا با الکترولیز نمکهای مذاب تهیه می شوند0چون تنها یک الکترون متحرک به ازای هر اتم دارند،پیوندهای فلزی در این عناصر ضعیف اندوبا افزایش عدد اتمی پیوند ضعیفتر می شود0

اسلاید 261: از خواص جالب فلزات قلیایی انحلال پذیری آنها در آمونیاک مایع و تشکیل محلولهای بشدت آبی است که در اثر تشکیل یونهای مثبت و پیوستن الکترونهای تفکیک شده به مولکولهای حلال آمونیاک حاصل می شود0

اسلاید 262: تمرین5-1معادله موازنه شده ای برای واکنش پتاسیم با یخ بنویسید0حل:

اسلاید 263: فلزات قلیایی خاکی(عناصرگروه ) این عناصر آرایش الکترونی دارند0 2الکترون از دست می دهند0 خواص مشخصه فلزی دارندو عوامل کاهنده قوی هستند 0 بار موثر هسته این عناصر بزرگتر از عناصر 1A است0 در نتیجه اندازه کوچکتر وانرژی اولین یونش بیشتری دارند0

اسلاید 264: ترکیبات این عناصر بجز بریلیم یونی هستند0 علت کاهش خاصیت فلزی بریلیم این است که الکترونهای خارجی به هسته نزدیکتر اند ومحکمتر نگه داشته شده اند،این رفتار در الکترونگاتیوی و انرژی یونش بیشتر بریلیم منعکس است0

اسلاید 265: هر گونه محلولی از یونهای خودبخود به یونهای وفلز کلسیم تسهیم نامناسب می شود0 شیمی محلولی فلزات قلیایی شیمی حالت اکسایش 2+ است0آبپوشی کاتیون دو بارمثبت پایداری اضافی به آن می دهدتا بر انرژی یونش دوم فائق آید0

اسلاید 266: فلزات قلیایی خاکی از الکترولیز ترکیبهای مذاب آنها تهیه می شوند0 این فلزات بعنوان فلزات ساختاری مصرف می شوند0هیدریدهای یونی هستندو در اثر واکنش با آب هیدروژن آزاد می کنند0

اسلاید 267: اکسیدها ی این عناصر سخت ودر آب نامحلول وبه استثنای BeOبازی هستند0 اکسیدهای بازی در آب تشکیل هیدروکسید می دهند که آنها نیز انحلال پذیری کمی دارند0

اسلاید 268: BeO اکسید آمفوتری است وهردو خاصیت اسیدی وبازی را نشان می دهد0در اسید:در باز:رفتا آمفوتری BeO بعلت کوچکی والکترونگاتیوی زیاد آن است0

اسلاید 269: Beعلاوه برخاصیت آمفوتری از خود رفتار غیر فلزی نیز نشان می دهد0 نقاط ذوب و جوش وگرمای تبخیر بالا دربریلیم حاکی از این است که پیوند کووالانسی در حالت مایع نیز حفظ می شود0 کلرید بریلیم جامدمتشکل از پیوندهای کووالانسی است و نقطه ذوب پایینی دارد 0 کلرید بریلیم مایع رسانای الکتریسته نیست0

اسلاید 270: تمرین 5-2مقایسه خواص بریلیم با منیزیم:الف)خصوصیت فلزی0 خاصیت فلزی بریلیم کمتر ازمنیزیم است،چون الکترونهای خارجی در بریلیم به هسته نزدیکتر و محکمتر نگه داشته شده اند0ب)اندازه اتمی0 اندازه اتمی بریلیم کوچکتر از منیزیم است چون عدد کوانتومی اصلی بریلیم کوچکتر است0

اسلاید 271: ج)تعداد الکترونهای لایه خارجی0 تعداد این الکترونها برای هر دوعنصر برابر دو است0 چون هردو به یک گروه تعلق دارند0د)انرژی اولین یونش0 انرژی یونش بریلیم بیشتر از منیزیم است چون بریلیم کوچکتر است0

اسلاید 272: فلزات واسطهاین عناصر فلزاتی سخت بانقاط ذوب و جوش بالا هستند0 باافزایش عدد اتمی در یک دوره اندازه اتمها کوچکتر می شود که بدلیل افزایش بار هسته است0 اتمهای موجود در سری دوم بزرگتر از سری اول هستند 0 اما اتمهای سری سوم بزرگتر ازسری دوم نیستند0

اسلاید 273: علت این است که فلزات واسطه داخلی بعد از Laداخل می شوند0 کاهش اندازه پیوسته ای از Laتا Luوجود دارد که علت آن افزایش بار هسته است که“انقباض لانتانیدی“را تولید می کند0

اسلاید 274: ساختار یونهای فلزات واسطهدر اوربیتال 4sاندکی پایدار تر از 3dاست0 در انرژی اوربیتال 3d زیر 4s واقع می شودوبرای اعداد اتمی بالاتر در آنجا باقی می ماند0

اسلاید 275: وقتی فلزات واسطه 3d باعناصر الکترونگاتیو ترکیب می شود ،پایینترین حالت اکسایش در انها به استثنای مس و چند ترکیب نادر، 2+ است که با از دست دادن 2 الکترون s همراه است0

اسلاید 276: حالات اکسایش بالاتر باازدست دادن الکترونهای بیشتری ازd صورت می گیردوبه ماکسیممی برابر الکترونهای زوج نشده موجود در اوربیتالهای d می رسد0

اسلاید 277: پتانسیلهای اکسایشنیروی محرکه برا ی تولید یونها باافزایش عدد اتمی کاهش می یابد زیرا الکترونها محکمتر نگهداشته شده اند0 عموما برداشتن 2الکترون وحفظ آرایش dاولیه راحت است ،ولی در مس دومین الکترون باید از اوربیتالهای پر برداشته شود0

اسلاید 278: عناصر اصلی که بدنبال سریهای واسطه می آیند با از دست دادن تمام الکترونهای خارج از لایه های پر ،عدد اکسایش ماکسیمم خود را بدست می آورند0

اسلاید 279: خواص شیمیایی گروهای Ti,Scگروه سه تایی Scآرایش دارد وتنها حالت اکسایش3+ نشان می دهد 0 بجای اینکه مشابه اکسیدی آمفوتری باشد ،اکسیدی بازی است زیرا بزرگتر از است0 در ترکیبات Tiحالت اکسایش پایینتر یونی وبازی است وحالت اکسایش 4+ بیشتر کووالانسی است0

اسلاید 280: گروه سه تایی Tiکه دارای آرایش است حالت اکسایش 2+،3+،4+دارند0 در Hf تنها حالت اکسایش 4+ است زیرا الکترونها از هسته دورترند و حالت اکسایش پایینتر اهمیت کمتری دارد0

اسلاید 281: گروه وانادیمآرایش الکترونی دارند0 حالت اکسایش 2+،3+،4+،5+ دارد ولی در عناصر سنگینتر حالت اکسایش 5+ مهم است0ترکیبات وانادیم (III) یونی ولی آمفوتر است وحالت اکسایش 4+ در مرز یونی وکووالانسی است0یونهای وانادیم نمونه های خوبی از رنگها را فراهم می آورد که مشخصه ترکیبهای فلزات واسطه است0

اسلاید 282: گروه کروم ویون کروماتاین عناصر نقاط ذوب و جوش بالایی دارندوفلزات سختی هستند، در مقابل خوردگی مقاوم اند زیرا فیلم اکسید تشکیل شده درسطح فلز از آن محافظت می کند0آلیاژها: وانادیم به فولاد مقاومت در برابر ضربه،استحکام کششی وقابلیت مفتول شدن می بخشد 0 کروم فولاد ضد زنگ را در مقابل خوردگی مقاوم می سازد0

اسلاید 283: مولیبدن به فولاد چقر مگی می بخشد0تنگستن در وسایل برش فولادی مورد استفاده قرار می گیرد چون در دمای بالا سختی خود را حفظ می کند 0 مصرف عمده منگنز در ساختن فولاد های چقرمه و سخت است0کروم (3) متداولترین حالت اکسایش کروم است0 کروم ( )عامل اکسنده خوبی است0

اسلاید 284: بترتيب اسیدی ،آمفوتر و بازی است0 یک آنیون متداول یون کرومات زرد است که در اسید یون دی کرومات تشکیل می دهد که عامل اکسنده قوی است0

اسلاید 285: گروه منگنز ویون پر منگناتبرای Mnحالت اکسایش 2+ تا 7+ شناخته شده است0 تمایل برای کسب حالتها ی اکسایش بالاتر کم است0 کانه طبیعی منگنز است0 بصورت سبزو بصورت ارغوانی وجود دارد0 عامل اکسنده قوی است0

اسلاید 286: دسته سه تایی آهن وفلزات پلاتینیآهن ،کبالت و نیکل شباهت افقی دارند واساسا حالتهای اکسایش 2+ و 3+ نشان می دهند(حالتهای اکسایش 3+ برای Niنادر است)0آهن فلزی ساختاري است ترکیبات آهن 2 سبز وآهن 3 آبپوشیده بنفش کمرنگ است0 ترکیبات کمپلکس هگزا سیانو فرات 2 و3 اهمیت دارند0

اسلاید 287: کبالت در محلول بصورت کاتیون 2+ وجود دارد زیرا اکسنده قوی است0فلزات پلاتینی سبک و سنگین نسبتا کمیاب و واکنش ناپذیراند0 حالت اکسایش 2+ ،3+ و4+ دارند0 در محلول یونهای کمپلکس هشت وجهی و مسطح مربعی تشکیل می دهند0

اسلاید 288: فلزات مسکوکمس، نقره وطلا دارای آرایش الکترونی هستند0 نقاط ذوب کمتری نسبت به فلزات واسطه قبل از خود دارند که بعلت کاهش الکترونهای زوج نشده است0

اسلاید 289: رسانای خوب الکتریسته وگرما هستند زیرا آرایش الکترونی آنها الکترون sرا متحرک می سازد0حالت اکسایش متداول مس،2+ ،1+ ،نقره1+ و طلا 3+ و1+ است0

اسلاید 290: تمرین 5-3ساده ترین فرمول برای ترکیبهای زیر را ارائه دهید:الف)منیزیم اکسید0 چون در گروه 2 واقع است باید تشکیل دهدکه با منیزیم اکسیدبدست آید0ب)دو برمید مختلف آهن 0 آهن می تواند تشکیل دهد0 برومیدهای آهن(2) و آهن(3) حاصل می شود0

اسلاید 291: ج)اسکاندیم هیدروکسید0 اسکاندیم یون تشکیل می دهد ودر اثر ترکیب با یون هیدرو کسید بصورت فرمول بندی می شود0

اسلاید 292: اهداف فصل ششم: توصیف شکلهای هندسی متداول کمپلکسهانامگذاری ترکیبهای کوئوردیناسیونتوصیف انواع متداول ایزومری و فرق بین ایزومر ساختاری و فضاییتعیین تعداد ایزومرهای فضایی ممکن با داشتن ترکیب یک کمپلکس

اسلاید 293: تشخیص کمپلکسهای بی اثر از تغییر پذیرتوصیف اهمیت سری طیف شیمیاییمفهوم عبارت انرژی پایداری میدان بلورطرحی برای نمایش ترازهای انرژی اوربیتال dدر یک کمپلکس چهار وجهی و مسطح مربعیاندازه گیری خواص مغناطیسی یک کمپلکس

اسلاید 294: فصل ششم: شیمی فلزات (2):ترکیبهای کوئوردیناسیونترکیبهایی که در آنها یک یون فلز توسط گروهی از آنیونها یا مولکولهای خنثی احاطه شده است مانند با عنوان ”ترکیبهای کوئوردیناسیون ”یا کمپلکسها شناخته می شوند0

اسلاید 295: ساختار کمپلکسهامولکولها یا یونهایی که یک یون فلز را در کمپلکس احاطه می کنند بعنوان لیگاند شناخته می شوند0 لیگاندها معمولا آنیونی یا مولکولهای قطبی هستند وحداقل یک زوج الکترون غیر مشترک دارند0

اسلاید 296: می توان پیوند بین فلز و لیگاند را نتیجه جاذبه الکتروستاتیک بین یونهای مثبت یا انتهای منفی دو قطبی دانست0 بنابراین،توانایی فلزات در تشکیل کمپلکسها با افزایش بار فلز و کاهش اندازه آن افزایش می یابد0 یونهای Na+ به آسانی کمپلکس تشکیل نمی دهند ولی یونهای فلزات واسطه به آسانی در تشکیل کمپلکسها شرکت می کنند0

اسلاید 297: انتظار داریم که (به شعاع 45/0 آنگستروم) آسانتراز (بشعاع 62/0آنگستروم)کمپلکس تشکیل دهد0 در حالیکه در مقایسه با کمپلکسهای پایدارتری تشکیل می دهد0 پس تشکیل پیوند را نمی توان تنها یونی دانست و آسانتر است پیوند کووالانسی در نظر بگیریم0

اسلاید 298: یونهای فلز که اوربیتالهای ظرفیتی خالی دارند می توانند مانند اسید لویس عمل کنند و لیگاندها که زوج الکترونهای آزاد دارند می توانند مانند بازهای لویس عمل نمایند0

اسلاید 299: یون فلز مرکزی و لیگاندهای متصل به آن ”فضای کوئوردیناسیون“ را می سازد که در نوشتن فرمول آن را بوسیله دو کروشه از گروهای موجود جدا می کنیم0

اسلاید 300: بار یک کمپلکس مجموع بارهای روی فلز مرکزی و لیگاندهای محیط برآن است0 در فرمول بار روی کمپلکس با تشخیص بار 2- برای سولفات امکانپذیر است و عدد اکسایش مس با توجه به بار یون کمپلکس تعیین می شود0X+4(0)=+2X=+2

اسلاید 301: تمرین 6-1 عدد اکسایش فلز مرکزی در چیست؟حل:گروه نیترات بار 1- دارد 0 لیگاندهای آمونیاک خنثی و بار کلر 1- است0X+5(0)+(-1)+2(-1)=0X=+3

اسلاید 302: تمرین 6-2 بادانستن اینکه یک یون کمپلکس دارای کروم (3) متصل به 4 مولکول آب و دو یون کلرید است ،فرمول آن را بنویسید0حل:+3+4(0)+2(-1)=+1

اسلاید 303: لیگاندهای متداول

اسلاید 304: لیگاندهای متداول

اسلاید 305: اعداد کوئوردیناسیون وشکل هندسیتعداد اتمهای دهنده به فلز به نام ”عدد کوئوردیناسیون“ معروف است0 در نقره عدد کوئوردیناسیون 2دارد ودر عدد کوئوردیناسیون کروم 6 است0 عدد کوئوردیناسیون کبالت (3)بطور ثابت 6 است در حالیکه عدد کوئوردیناسیون پلاتین (2)همواره 4 است0

اسلاید 306: عدد کوئوردیناسیون یک یون فلزی تحت تاثیر اندازه های نسبی یون فلز ولیگاندهای اطراف ان قرار می گیرد. هر چه لیگاندها بزرگتر باشند ،تعداد کمتری از آنها می توانند به فلز کوئوردیناسیون دهند0 مثلا تنها با چهار کلرید و باشش فلوئورید پیوند برقرار می کند0

اسلاید 307: کمپلکسهای شش کوئوردینانسی هشت وجهی ، کمپلکسهای چهار کوئوردینانسی چهار وجهی و مسطح مربعی وکمپلکسهای دو کوئوردینانسی خطی اند0

اسلاید 308:

اسلاید 309: NNNN

اسلاید 310: با نام ”لیگاندهای یک دندانه ای“معروف اند0 این لیگاندها یک اتم دهنده منفرد دارند0 برخی لیگاندها دو یا چند اتم دهنده دارند که می توانند بطور همزمان به یون فلزی کوئوردیناسیون دهند0 آنها را ”لیگاندهای چند دندانه ای“یا“عوامل کی لیت ساز“می نامند0 مثل اتیلن دی آمین

اسلاید 311: لیگاندهای کربناتو واکسالاتو دو دندانه ای و شش دندانه ای اند0این یون می تواند دور یونهای فلزی بپیچد و کمپلکسهای پایداری تشکیل دهد0

اسلاید 312: شکل:::::::::N..N..

اسلاید 313: نامگذاریبرای نامگذاری کمپلکسها به ذکر دو نمونه نامگذاری در زیر می پردازیم:K4Fe(CN)6[Co (NH3)5Cl]Cl2

اسلاید 314: تمرین 6-3نام ترکیبهای زیر را بنویسید:الف)ب)حل:(الف)نامگذاری را با 4 آب شروع می کنیم که بصورت تترا اکوا نوشته می شود0 دو یون کلرید با دی کلرو مشخص می شود0 حالت اکسایش کروم 3+ است،پس نام کمپلکس تترا آکوا دی کلرو کروم (3)کلرید است0X+4(0)+2(-1)+(-1)=0X=+3

اسلاید 315: حل:(ب) این کمپلکس چهار دارد که بصورت تترا سیانو مشخص می شود0 حالت اکسایش نیکل صفر است04(+1)+X+4(-1)=0X=0چون کمپلکس بصورت یک آنیون است خواهد بود:پتاسیم تترا سیانو نیکلات (0)

اسلاید 316: تمرین 6-4فرمول بیس (اتیلن دی آمین ) دی فلوئورو کبالت III پر کلرات را بنویسید0حل: کاتیون کمپلکس دو فلوئورید،بیس یا دو اتیلن دی آمین و یک کبالت با حالت اکسایش 3+ دارد0+3+2(0)+2(-1)=+1=بار روی کمپلکسآنیون پر کلرات یک بار منفی دارد بنابراین برای موازنه کمپلکس یک آنیون کافی است0

اسلاید 317: ایزومریترکیبهایی که مجموعه یکسانی از اتمها دارند که به صور مختلف آرایش یافته اند ،“ایزومرها“ نامیده می شود0

اسلاید 318: ایزومری فضای کوئوردیناسیونایزومرهای فضایی کوئوردیناسیون از نظر لیگاندهای تفاوت دارند که یا بطور مستقیم به فلز متصل اندیا در شبکه جامد خارج از فضای کوئوردیناسیون جای دارند،مانند ترکیب زیر که در سه شکل وجود دارد:

اسلاید 319: ایزومری اتصالاین نوع ایزومری وقتی ایجاد می شود که یک لیگاند ویژه بتواند به دوراه متفاوت به فلز کوئوردیناسیون دهد0 بعنوان مثال یون نیترو می تواند ازطریق یک اتم اکسیژن بصورت نیتریتو، یا از طریق اتم نیتروژن بصورت نیترو به فلز متصل شود0

اسلاید 320: ایزومرهای هندسیاین شکل ویژه ایزومری که در آن آرایش اتمهای دهنده متفاوت است به ”ایزومری سیس-ترانس“ یا هندسی معروف است0مانند:

اسلاید 321: تمرین 6-5چند ایزومر هندسی برای وجود دارد؟حل: چند هشت وجهی رسم کنید موقعیت یک کلرید را ثابت نگهدارید 0 فقط دو ایزومر هندسی بی نظیر وجود دارد : یکی با لیگاندهای کلرید مجاور(سیس) ویکی با لیگاندهای کلرید در دوطرف فلز(ترانس)

اسلاید 322: شکل تمرین 6-8ClN

اسلاید 323: ایزومر های نوریدو ایزومر نوری نسبت به یکدیگر تصاویر آینه ای غیر قابل انطباق هستند0 تفاوت آنها زمانی مشاهده می شود که در یک محیط کایرال قرار گیرند 0 بعنوان مثال در حضور یک آنزیم کایرال واکنش یکی از ایزومرها ممکن است کاتالیز شود ولی ایزومر دیگر واکنش نداده باقی بماند0

اسلاید 324: تمرین 6-6 آیا ایزومر سیس یا ترانس ایزومرهای نوری دارد؟حل: برای پاسخ به این سوال باید ایزومرهای سیس و ترانس وتصاویر آینه ای آنها را رسم کنید 0 تصویر آینه ای ایزومر ترانس با ایزومر اصلی یکسان است در نتیجه ایزومر ترانس ایزومر نوری ندارد0

اسلاید 325: ولی تصویر آینه ای ایزومر سیس بر ایزومر اصلی منطبق نمی شود، در نتیجه برای این کمپلکس ایزومر های نوری وجود دارد ،یکی صفحه نور قطبیده را به راست(راست بر) و دیگری صفحه نور قطبیده را به چپ می چرخاند(چپ بر)0

اسلاید 326: سرعت تبادل لیگاندبعضی از کمپلکسها با سرعت لیگاندهای خود را مبادله می کنند 0 بعنوان مثال هر گاه محلول آبی اسیدی شود،رنگ آبی روشن بسرعت باز می گردد0 کمپلکسهای فوق را که سرعت تبادل لیگاند در آنها زیاد است ”تغییر پذیر ”می نامند0

اسلاید 327: در مقابل تبادل لیگاند در کمپلکس کند است 0گرچه ثابت تعادل بزرگی دارد 0این نوع کمپلکسها که سرعت تبادل آهسته ای دارندبه ”بی اثر ” معروف اند0

اسلاید 328: ساختار وایزومری:نگرش تاریخیتاریخ یکی از اولین گزارشها درباره تهیه یک کمپلکس آمونیاک 1798 است0 شیمیدانی بنام تاسرت فرمول یک کمپلکس کبالت را بصورت نوشت که ترکیب مشابه نمکهای آبپوشیده است0

اسلاید 329: در بین مشاهداتی که هر نظریه موفقی در این زمینه باید بتواند آن را توجیه کند ،رسانایی الکتریکی و رفتار در برابر نیترات نقره بود 0 برای مثال،رسانایی مولی یک محلول مثل رسانایی مولی محلولی از است یعنی سه یون تولید می کند 0

اسلاید 330: تعداد یونهای کلرید آزاد توسط واکنش محلول با نیترات نقره تعیین شد و مشاهده گردید دو مول AgClبه ازای هر مول کمپلکس رسوب کرد0

اسلاید 331: اولین فرضیه اساسی ورنر درسال 1893 این بود که فلزات دو والانس اولیه و ثانویه دارند ،ما از آنها بعنوان عدد اکسایش وعدد کئوردیناسیون یاد می کنیم 0 ورمز والانس اولیه را سه و والانس ثانویه شش را برای کبالت (3) در نظر گرفت و فرمولبندی جدید را ارائه نمود و از روی تعداد ایزومرها شکل هندسی هشت وجهی را برای و بقیه در نظر گرفت0

اسلاید 332: تمرین 6-6 ساختار را مشخص کنید0حل: در مقایسه با کمپلکسهای آمونیاکی کبالت(3) ،می توان فرمول این ترکیب را بصورت نوشت0 شواهد تجربی نشان می دهد که مولکولهای آب بعنوان لیگاند به فلز متصل اند0

اسلاید 333: رفتار مغناطیسی ورنگنظریه ورنر باید بسط یابد تا بتوانیم آن را برای توجیه خواص دیگر نظیر رفتار مغناطیسی ورنگ فلزات واسطه بکار بریم0 این دو خاصیت نقش مهمی در تکامل مفاهیم مربوط به پیوند فلز- لیگاند بازی کرده اند0

اسلاید 334: رفتار مغناطیسیمواد حاوی الکترونهای زوج نشده ”پارامغناطیس“ هستند وبسوی میدان مغناطیسی کشیده می شوند0 مواد فاقد الکترونهای زوج نشده ”دیا مغناطیس“ هستند و توسط میدان مغناطیسی اندکی دفع می شوند0

اسلاید 335: در نتیجه یکی از راههای تعیین تعداد الکترونهای زوج نشده ،اندازه گیری اثر یک میدان مغناطیسی بر نمونه است0 مثلا در هیچ الکترون زوج نشده وجود ندارد ،اما در چهار الکترون زوج نشده موجود است0 =ممان مغناطیسی =تعداد الکترونهای زوج نشده

اسلاید 336: شکل

اسلاید 337: رنگیکی از مشخصات کمپلکسهای فلزات واسطه رنگ آنهاست0طیف مرئی طول موجهای 400 تا 800 نانومتر را شامل می شود0دایره رنگ رنگهایی را نشان می دهد که مکمل یکدیگرند0 رنگ مکمل رنگی است که پس از عبور نور سفید از محلول و جذب یک طول موج از ترکیب بقیه طول موجها حاصل می شود0

اسلاید 338: شکل800nm400nm430nm620nm580nm490nm560nm

اسلاید 339: جذب ماکسیمم در 510 نانومتر است 0 چون قویترین جذب نمونه در نواحی سبز وزرد طیف مرئی است0 این نمونه به رنگ مکمل یعنی ارغوانی دیده می شود0

اسلاید 340: شکل

اسلاید 341: نظریه میدان بلورگسترش اوربیتالهای dو موقعیت فضایی لیگاندها در یک کمپلکس هشت وجهی

اسلاید 342: در یون فلز مجزا پنج اوربیتال d از لحاظ انرژی معادل اند0 با نزدیک شدن لیگاندها به یون فلز ،اوربیتالهای که در امتداد x,y,z جهت یافته اند ،بیشتر توسط لیگاندها دفع می شوند،تا اوربیتالهای بین محوری xz,yz,xy. به این ترتیب یک شکافتگی بین اوربیتالهای dروی دهد0

اسلاید 343: شکل(x2-y2),z2xy,yz,zx

اسلاید 344: شکلانرژينور

اسلاید 345: شکافتگی اوربیتالهای dدر میدان بلور هشت وجهی با همان مرتبه بزرگی انرژی یک فوتون نور مرئی را دارد0 یون تنها یک الکترون 3dدارد 0 نور با طول موج 510 نانومتر موجب می شود الکترون d از مجموعه اوربیتالهای کم انرژی تر به مجموعه پر انرژی تر منتقل شود0 در نتیجه نظریه میدان بلور می تواند رنگ ارغوانی را توضیح دهد0

اسلاید 346: تمرین 6-9 یونهای در محیط های هشت وجهی قرار گرفته اند 0 کدامیک می توانند نور مرئی را جذب کنند و در نتیجه رنگی بنظر برسند؟حل: که آرایش [Ne]دارد و هیچ الکترون dخارجی ندارد بی رنگ است0

اسلاید 347: آرایش دارد0 در این مورد همه اوربیتالهای dپراند و محلی برای انتقال الکترون از اوربیتالهای کم انرژی به پرانرژی وجود ندارد0 بی رنگ است0 آرایش دارد0 در این مورد جایی برای انتقال الکترون وجود ندارد ،از اینرو کمپلکس رنکی است0

اسلاید 348: یک فهرست اختصاری از لیگاندهای متداول که بترتیب افزایش مرتب شده اند و به ”سری طیف شیمیایی ” معروف است در زیر آمده است:لیگاندهایی که در انتهای پایین واقع اند لیگاندهای میدان ضعیف و آن دسته که در انتهای بالایی واقع اند لیگاندهای میدان قوی می گویند0

اسلاید 349: شکل

اسلاید 350: انرژی شکافتگی میدان بلور بین اوربیتالهای کم انرژی تر وپرانرژی تر تقسیم می شود0 الکترونی که در یک اوربیتال کم انرژی تر مستقر می شود نسبت به انرژی متوسط بمقدار پایدار می گردد که به آن انرژی پایداری میدان بلور CFSEمی گویند0

اسلاید 351: شکل

اسلاید 352: بر اساس سری طیف شیمیایی یک لیگاند میدان قوی و یک لیگاند میدان ضعیف است 0 طبق نظریه میدان بلور دو کمپلکس آرایشهای الکترونی زیر را خواهند داشت:

اسلاید 353:

اسلاید 354: در کمپلکس شکافتگی کوچک و الکترونها طبق قاعده هوند پر می شوند0 تعداد الکترونهای زوج نشده زیاد است وکمپلکس اسپین بالا نامیده می شود0

اسلاید 355: در کمپلکس شکافتگی بزرگ والکترونها در اوربیتال پایینتر زوج می شوند 0 انرژی پایداری میدان بلور بیش از مقداری است که برای جبران انرژی زوج شدن اسپین نامساعد لازم است0 در این کمپلکس تعداد الکترونهای زوج نشده کم است و کمپلکس اسپین پایین پايين نامیده می شود0

اسلاید 356: تمرین 6-10 دزوکسی هموگلوبین ،یک کمپلکس آهن (II)آبی است و چهارالکترون زوج نشده دارد0 در اثر کوئوردیناسیون یک مولکول اکسیژن به دزو کسی هموگلوبین ،اکسی هموگلوبین تشکیل می شود که قرمز ودیامغناطیس است 0

اسلاید 357: با فرض اینکه نمودار شکافتگی اوربیتالهای d در میدان بلور هشت وجهی کاربرد داشته باشد ،رابطه بین رنگ وخواص مغناطیسی این کمپلکسها را توجیه کنید0

اسلاید 358: حل:دزوکسی هموگلوبین آبی بنظر میرسد چون نور نارنجی جذب می کند 0 این نوردر سمت کم انرژی طیف مرئی واقع است در نتیجه نباید بزرگ باشد 0 در مقابل ،اکسی هموگلو بین قرمز است زیرا نور سبز را جذب می کند0 این نور در انتهای پر انرژی طیف واقع است ،در نتیجه باید بزرگتر باشد 0

اسلاید 359: آرایش الکترونی آهن است0 نحوه پر شدن اوربیتالها در شکل نشان داده شده است 0 دزوکسی هموگلبین یک کمپلکس اسپین بالا واکسی هموگلوبین یک کمپلکس اسپین پایین است0

اسلاید 360: شکل

اسلاید 361: انرژی پایداری میدان بلور را می توان با بررسی آنتالپیهای آبپوشی یونهای فلزی دو والانسي عناصر واسطه مورد آزمایش قرار داد0 کمپلکسهای هگزا آکوای این یونها اسپین بالا بصورت هستند0 اگر اثرCFSEوجود نداشت، انتظار می رفت آبپوشی با شعاع یون بطور یکنواخت تغییر کند(نمودار خط در شکل)

اسلاید 362: چون شعاع یونی از چپ به راست بتدریج کاهش می یابد ،بر همکنش بین لیگاند و فلز باید بتدریج افزایش یابد که در مورد که CFSEندارند،مقادیر منطبق بر مقادیر پیش بینی شده اند0 برای سایر یونهای فلزات واسطه ،آنتالپیها بزرگتر از آن هستند که از ملاحظات شعاعی تنها پیش بینی می شود و با پایداری بیشتر ناشی از میدان بلور ارتباط دارند0

اسلاید 363: شکل

اسلاید 364: شکافتگی اوربیتالهای dدر یک میدان بلور چهار وجهی کوچک وبرعکس میدان بلور هشت وجهی است 0 مجموعه پایدارتر xz,yz,xy ناپایدارتر از یون مجزاست0 این کمپلکسها اسپین بالا هستند 0 کمپلکسهای مسطح مربعی ویژه یونها ی فلزی با آرایش بوده وتقریبا همیشه اسپین پایین هستند0

اسلاید 365: تمرین 6-11کمپلکسهای چهار کوئوردیناسی نیکل هر دو شکل هندسی مسطح مربعی و چهاروجهی دارند 0 کمپلکسهای چهار وجهی مانند پارا مغناطیس اند0 کمپلکسهای مسطح مربعی مانند دیا مغناطیس اند0 در هر مورد نشان دهید اوربیتالهای dدر نمودار شکافتگی میدان بلور چگونه پر می شوند0

اسلاید 366: حل:نیکل آرایش الکترونی دارد0 نحوه پر شدن اوربیتالها از الکترونهای dدر دو شکل هندسی زیر آمده است0xy,yz,zx(x2-y2),z2چهاروجهي(x2-y2)xyz2xz,yzمسطح مربعي