کاری ازمهدی مشتاقی،رجایی1،دوم تجربی

بشر با تلاش برای دستیابی به مواد جدید, با استفاده از مواد ألی (عمدتا هیدروکربنها) موجود در طبیعت به تولید مواد مصنوعی نایل شد. این مواد عمدتا شامل عنصر کربن , هیدروژن, اکسیژن, نیتروژن و گوگرد بوده و به نام مواد پلیمری معروف هستند. مواد پلیمری یا مصنوعی کاربردهای وسیعی , از جمله در ساخت وسایل خانگی , اسباب بازیها, بسته بندیها , کیف و چمدان , کفش , میز و صندلی , شلنگها و لوله های انتقال أب , مواد پوششی به عنوان رنگها برای حفاظت از خوردگی و زینتی , لاستیکهای اتومبیل و بالاخره به عنوان پلیمرهای مهندسی با استحکام بالا حتی در دماهای نسبتا بالا در ساخت اجزایی از ماشین آلات, دارند..

کاری ازآرمین بهروج ،رجایی1،دوم تجربی

شیمی یکی از علومی است که هموراه در زندگی بشر دخالت کامل داشته و وارد و به اندازه که تمدن کنونی بیشتر شود دخالت آن در شئون مختلف زندگی نیز زیادتر خواهد شد. ما در دنیایی زندگی می کنیم که پر از مواد شیمیایی گوناگون است. بعضی از این مواد مانند آب کاملاً برایمان آشنا است اما بسیاری مواد دیگر وجود دارند که چندان آشنا نیستند. واقعیت آن است که ما از هر لحاظ با مواد شیمیایی روبرو هستیم. لباسی که می پوشیم، غذایی که مصرف می کنیم، کاغذی که مطالب را روی آن می خوانیم همگی مواد شیمیایی به شمار می روند. علم شیمی از اجسام و خواص و ساختمان آنها و واکنشهایی که آنها را به اجسام دیگر تبدیل می نماید بحث می کند. طی هزاران سال، دانش شیمی تنها منحصر به تهیه اکسیرها، عطرها و جوهر های پاره ای از فلزات بود. یونانیان قرن پنجم که همواره در صدد پی بردن به رموز و اسرار طبیعت بودند آب را که مایه حیات سایر موجودات است عنصری ساده می پنداشتند حال آنکه آب ترکیبی از دو عنصر ساده اکسیژن و هیدروژن است

کاری ازمحمدعلی عاشری مدرسه رجایی1 دوم تجربی

اکسیژن یکی از عناصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آن O و عدد اتمی آن 8 می‌باشد. این ماده ، یک عنصر حیاتی بوده و همه جا چه در زمین و چه در کل جهان هستی یافت می‌شود. مولکول اکسیژن (O₂ )در زمین از نظر ترمو دینامیکی ، ناپایدار است، ولی توسط عمل فتوسنتز باکتریهای بی‌هوازی و در مرحله بعدی توسط عمل فتوسنتز گیاهان زمینی بوجود می‌آید.

تاریخچه

اکسیژن در سال 1771 توسط داروساز سوئدی "Karl Wilhelm Scheele" کشف شد، ولی این کشف خیلی سریع شناخته نشد و با اکتشاف مستقل "Joseph Priestley" بطور گسترده تری شناخته شد و توسط "Antoine Laurent lavoisier" در سال 1774 نام‌گذاری شد.

کاری از آرمین بهروج

اروین شرودینگر پس از محاسبه های فراوان به این نتیجه رسید که برای مشخص کردن هر اوربیتال اتم مانند جسم در فضا به سه عدد مانند طول ،عرض،ارتفاع نیاز است که شرودینگر از عددهای کوانتومی n،l،ml استفاده کرد.

تعریف اعداد کوانتومی در ادامه مطلب

نام و نام خانوادگی

محمدرضا علیزاده

نام دبیر:

جناب آقای سلامی

کلاس:

06

مدرسه:

ملاصدرا 1

آلودگی هوا

كارشناسان و مجامع زیست محیطی در عرصه های جهانی به این نتیجه رسیده اند كه در پیش گرفتن راه های موثر حمایت از محیط زیست و منابع طبیعی امری اجتناب ناپذیر و حیاتی است. رمز و كلید اصلی موفقیت در تثبیت اقلیم زمین ، كاهش مصرف سوخت های فسیلی است.

                                                             بنام یزدان پاک


مهدی مسعودی

دبیر : جناب سلامی

موضوع تحقیق :                   انرژی یونش

                                                        بنام یزدان پاک
مهدی مسعودی

دبیر: جناب سلامی

موضوع :                   طیف نشر خطی هیدروژن

                        بنام یزدان پاک

مهدی مسعودی

شیمی دوم

دبیر:جناب سلامی

موضوع:                                     انرژی یونش

                                        بنام یزدان پاک
مهدی مسعودی
شهید رجایی 1
دبیر:جناب سلامی
شیمی سال دوم

موضوع :                        فلزهای قلیایی خاکی

نام : جلال منصوری

مدرسه : رجایی 1 

کلاس : 2 تجربی

-------------------------------------------------------------------

انرژی هسته ای به طور کلی برای سلامت انسان ایمن و غیر زیان آور تشخیص داده شده است. اما وقتی اشکالی در تاسیسات هسته ای رخ دهد، می تواند موجب گسترش انتشار پرتوهای رادیواکتیو و به مخاطره افتادن سلامت انسانها شود و حتی یک نیروگاه هسته ای متوسط را به نامی مشهور و به یادماندنی مثل “چرنوبیل” تبدیل کند.
با این حال، انفجار در نیروگاه هسته ای چرنوبیل روسیه تفاوت های زیادی با حوادث اخیر نیروگاه هسته ای فوکوشیمای ژاپن دارد که در اثر زمین لرزه دچار مشکل شده است. تمام کارشناسان معتقدند که این دو حادثه به هیچ وجه دارای وضعیت مشابه نیستند.
انفجارهای هیدروژنی روزهای اخیر که در راکتورهای نیروگاه فوکوشیمای شماره یک رخ داد، باعث مجروح شدن ۱۱ نفر شد و صدمات زیادی به این راکتورها وارد کرد و این مسئله نگرانی از احتمال ذوب شدن این راکتورها و انتشار پرتوهای رادیواکتیو خطرناک را افزایش داده است.

نام : جلال منصوری 

مدرسه : رجایی 1 

کلاس : 2 تجربی

-------------------------------------------

جدول تناوبی عناصر شیمیایی نمایشی از عناصر شیمیایی است که براساس ساختار الکترونی مرتب شده است، بطوریکه بسیاری از خواص شیمیایی بصورت منظم در طول جدول تغییر نماید. جدول اولیه بدون اطلاع از ساختار داخلیاتمها ساخته شد: اگر عناصر را بر حسب جرم اتمی آنها مرتب نمائیم، و آنگاه نمودار خواص معین دیگر آنها را بر حسب جرم اتمی رسم نمائیم، میتوان نوسان یا تناوب این خواص را بصورت تابعی از جرم اتمی مشاهده نمود. اولین کسی که توانست این نظم را مشاهده نماید، یک شیمیدان آلمانی به نام Johann Wolfgang D?einer بود. او متوجه تعدادی تثلیث از عناصر مشابه شد: 

o

نام : جلال منصوری

مدرسه : رجایی 1 

کلاس : دوم تجربی

-----------------------------------

گاز های نجیب و کاربرد انها

کاربردهای هلیوم

زمانی بزرگترین کاربرد هلیوم پر کردن بالونهای سبکتر از هوا و سفینه ها بوده است. قدرت بالابری این عنصر نسبت به هیدروژن ۹۲% است. بدلیل آتشگیر نبودن، استفاده از این گاز بسیار سودمند بوده است. امروزه از این عنصر برای جوشکاری قوسی حفاظت شده و ایجاد انرژی اتمی برای منظورهای گوناگون نیز استفاده میشود.

جدول تناوبی به شکلی که امروزه در دسترس می باشد، از ابتدا به این صورت نبوده و طی سال های بسیاری گسترش یافته است.

گرچه منابع، دیمتری مندلیف را اولین دانشمندی معرفی کردند که عناصر را بر اساس وزن اتمی شان به صورت جدول مرتب کرد اما تا قبل از آنچه مندلیف ارایه کرده بود، تاریخچه ای در این مورد وجود دارد که در زیر خلاصه ای از آن آورده شده است.

در سال 1669 بازرگان آلمانی و کیمیاگر مبتدی به نام Hennig Brand تلاش کردند سنگ فیلسوف را کشف کنند، چیزی که ظاهرا می توانست فلزات را به طلای خالص تبدیل کند. او اولین نفری بود که فسفر را کشف کرد. در سال 1680 Robert Boyle، نیز فسفر را کشف کرد و این عنصر به عموم شناخته شد.

در سال 1809 ، حداقل 47 عنصر کشف شده بود که دانشمندان سعی می کردند آنها بر اساس مشخصاتشان دسته بندی کنند.

در سال 1863 شیمیدان انگلیسی John Newlands ، عنصر کشف شده را بر اساس مشخصاتشان به 11 گروه تقسیم کرد.

در سال 1869 شیمیدان روسی Dimitri Mendeleev، بر اساس وزن اتمی عناصر را رده بندی کرد. او کشف سایر عناصر را نیز پیش بینی کرد و فضایی را برای آنها در جدول تناوبی خود در نظر گرفت.

در سال 1886 فیزیکدان فرانسوی Antoine Bequerel ، اولین بار رادیو اکتیویته را کشف کرد. Marie  و  Pierre Curie روی تابش اورانیم و توریوم تحقیق کردند و در  ادامه رادیم و پولونیم را کشف کردند.

در سال 1894 Sir William Ramsay و Lord Rayleigh گازهای نجیب را کشف کردند که به عنوان گروه 0 به جدول تناوبی اضافه شدند.

در سال 1897 فیزیکدان انگلیسی J. J. Thomson اولین بار الکترون (ذره با بار منفی در یک اتم) را کشف کرد.

در سال 1913 Bohr کشف کرد که الکترون ها به دور یک هسته با انرژی های مختلف می چرخند که آنها را اربیتال نامید. تابش در حین حرکت آنها از یک اربیتال به اربیتال دیگر ساتع می شود.

و در سال 1945 Glenn Seaborg لانتانیدها و آکتنیدها (عدد اتمی > 92) را شناسایی کرد که معمولا در زیر جدول تناوبی گذاشته می شوند.

به نام خدا

سرفصل المپیاد شیمی در برخی کشورها همچون آمریکا، استرالیا و کانادا شباهت بسیار زیادی با سرفصلهای المپیاد شیمی ایران دارد و بارها دیده شده است که سوالات مشترکی بین این کشورها و ایران در دوره های مختلف المپیاد شیمی وجود داشته است. بنابراین یکی از منابع بسیار مفید برای آمادگی دانش پژوهان المپیادی، مطالعه تک تک تستهای این کشورها میباشد؛ چون علاوه بر تکرار عینی آنها، ایده های آنها نیز در آزمونهای ایران کاربرد زیادی دارد و باعث تقویت بنیه علمی و جهت دهی مناسب به مطالعه شیمیایی! دانش آموزان میشود.

کتابهای متعددی این سوالات را گردآوری کرده اند که موفقترین آنها دوره دو جلدی "شیمی در سپهر المپیاد" نوشته مرتضی خلینا میباشد. از نکات بارز این کتاب، ترجمه روان و طبقه بندی مناسب سوالات چند گزینه ای به همراه پاسخ تشریحی برای تمام آنها است.
سایت المپیادهای علمی ایران تصمیم گرفته است تا تمام سوالات این مجموعه از سال 1987 تا سال 2006 را به همراه پاسخ کلیدی در اختیار دانش آموزان ایرانی قرار دهد.

  دانلود سوالات المپیاد شیمی آمریکا، کانادا و استرالیا / فصل اول / ساختار اتم
  دانلود سوالات المپیاد شیمی آمریکا، کانادا و استرالیا / فصل دوم / خواص تناوبی
  دانلود سوالات المپیاد شیمی آمریکا، کانادا و استرالیا / فصل سوم / پیوندهای یونی
  دانلود سوالات المپیاد شیمی آمریکا، کانادا و استرالیا / فصل چهارم / پیوندهای کووالانسی
  دانلود سوالات المپیاد شیمی آمریکا، کانادا و استرالیا / فصل پنجم / کربن و ترکیبهای آلی

منبع : المپیادهای علمی ایران  آیریسک

مدل کوانتومی اتم

یکی از موضوعات مهم در شیمی موضوع مدل های اتمی است که از جمله انها می توان به مدل کوانتومی (شرودینگری) اشاره کرد که به توضیحاتی در مورد ان می پردازم
در قران کریم امده است
"و من کل شی خلقنا زوجین لعلکم تذکرون* و از هر چیزی جفتی را افریدیم شاید شما پند گیرید"
با وجود ذراتی کوچک و مخالف چون الکترون و پروتون بیش تر می توان به عمق این ایه پی برد.

مدل کوانتومی
در اطراف اتم لایه های الکترونی ( حداکثر 7 لایه ) وجود دارد و n در آن نشان دهنده لایه مورد نظر است ولایه 1 (نزدیک ترین لایه به هسته ) پایدارترین لایه و لایه 7 (دورترین لایه از هسته) پر انرژی ترین لایه است . هر یک از....

هیدروژن

هیدروژن سبک ترین عنصر شیمیایی بوده با معمول ترین ایزوتوپ آن که شامل تنها یک پروتون و الکترون است. 
 
  
خصوصیات قابل توجه

هیدروژن سبک ترین عنصر شیمیایی بوده با معمول ترین ایزوتوپ آن که شامل تنها یک پروتون و الکترون است. در شرایط فشار و دمای استاندارد هیدروژن یک گاز،H۲، دو اتمی با نقطه جوش ۲۰.۲۷° K و نقطه ذوب ۱۴.۰۲° K را میسازد. در صورتیکه این گاز تحت فشار فوق العاده بالایی، مانند شرایطی که در مرکز غولهای گازی وجود دارد، قرار گیرد مولکولها ماهیت خود را از دست داده و هیدروژن بصورت فلزی مایع در می آید. (رجوع شود به هیدروژن فلزی). اما در فشار های بسیار پایین مانند شرایطی که در فضا یافت می شود، به این علت که هیچ راهی برای ترکیب اتمهایش وجود ندارد، هیدروژن تمایل دارد تا بصورت اتم های مجزا در آمده ؛ ابرهای   تشکیل می شود که به شکل گیری ستارگان نیز مرتبط می باشد

این عنصر نقش بسیار حیاتی در تامین انرژی جهان از طریق واکنش پروتون-پروتون و چرخه کربن-نیتروژن به عهده دارد(اینها فرآیندهای هم جوشی هستهای هستند که با ترکیب دو اتم هیدروژن به یک اتم هلیم، مقدار بسیار عظیمی از انرژی آزاد می کنند.)

کاربردها

 
به مقدار بسیار زیادی هیدروژن در فرآیند هابر (Haber Process) صنعت نیاز می باشد، مقدار قابل توجهی در برای تولید آمونیاک، هیدروژنه کردن چربیها و روغنها، و تولید متانول. سایر مواردی که نیازمند هیدروژن است عبارتند از:

هیدرودیلکیلاسیون  (hydrodealkylation)، هیدرودیسولفوریزاسیون (hydrodesulfurization) و هیدروکرکینک (hydrocracking)

تولید اسید هیدروکلریک،جوشکاری،سوختهای موشک و احیاء سنگ معدن فلزی هیدروژن مایع در تحقیقات سرما شناسی مانند مطالعات ابررسانایی بکار می رود. تریتیوم که در رآکتورهای اتمی تولید می شود در ساخت بمبهای هیدروژنی مورد استفاده قرار می گیرد.

هیدروژن چهارده و نیم بار از هوا سبکتر است و سابقا بعنوان عامل بالا برنده در بالونها و کشتیهای هوایی مورد استفاده قرار می گرفت تا وقتیکه فاجعه هیندنبرگ ثابت کرد که استفاده از این گاز برای این منظور بسیار خطرناک است.

دوتریوم بعنوان یک کند کننده جهت کاهش حرکت نوترونها در فعالیت های هسته ای مورد استفاده قرار می گیرد، و ترکیبات دوتریوم در شیمی و زیست شناسی در مطالعاتتاثیرات ایزوتوپ، مورد استفاده وافع می شوند.

تریتیوم که یک ایزوتوپ طبقه بندی شده در علوم زیست شناسی است که بعنوان یک منبع تشعشع در رنگهای نورانی کاربرد دارد. هیدروژن می تواند در موتورهای درون سوز سوخته شود و در برهه کوتاهی اتومبیلهایی با سوخت هیدروژنی توسط شرکت Chrysler-BMW تولید شدند. پیل های سوختی هیدروژنی، بعنوان راه کاری برای تولید توان بالقوه ارزان و بدون آلودگی، مورد توجه قرار گرفته است.

تاریخچه

هیدروژن «فرانسه به معنی سازنده آب و واژه یونانی hudôr یعنی "آب" و gennen یعنی "تولید کننده") برای اولین بار در سال ۱۷۷۶ بوسیله هنری کاوندیش بعنوان یک ماده مستقل شناخته شده، آنتونی لاوازیه نام هیدروژن را برای این عنصر انتخاب کرد.

 
پیدایش
هیدروژن فراوانترین عنصر در جهان است بطوریکه ۷۵% جرم مواد طبیعی از این عنصر ساخته شده و بیش از ۹۰% اتمهای تشکیل دهنده آنها اتم های هیدروژن است.

این عنصر به مقدار زیاد و به وفور در ستارگان و سیارات غولهای گازی یافت می شود. به نسبت فراوانی زیاد آن در جاهای دیگر، هیدروژن در اتمسفر زمین بسیار رقیق است(۱ ppm برحسب حجم). متعارف ترین منبع برای این عنصر در زمین آب است که از دو قسمت هیدروژن و یک قسمت اکسیژن (H۲O) ساخته شده است.

منابع دیگر عبارتند از بیشترین اشکال مواد آلی که در اندام تمام موجودات زنده شناخته شده وجود دارند، زغال،سوخت فسیلی و گاز طبیعی. متان ( CH۴)، که یکی از محصولات فرعی فساد ترکیبات آلی است که اهمیت منابع آن رو به افزایش است.

هیدروژن از چندین راه مختلف بدست می آید، عبور بخار از روی کربن داغ، تجزیه هیدروکربن بوسیله حرارت، واکنش هیدروکسید سدیم یا پتاسیم بر آلومینیوم، الکترولیز آب یا از جابجائی آن در اسیدها توسط فلزات خاص.

 هیدروژن تجاری در حجمهای زیاد معمولا بوسیله تجزیه گاز طبیعی تولید می شود.

ترکیبات

هیدروژن سبک ترین گازها با اکثر عناصر ترکیب شده و ترکیبات مختلف را بوجود می آورد. هیدروژن دارای عدد اکترونگاتیویته ۲.۲ است پس هیدروژن هنگامی ترکیبات را می سازد که عناصر غیر فلزی تر و عناصر فلزی تری وجود داشته باشند. در این حالت(غیر فلزی) تشکیل دهنده ها هیدریدها نامیده می شوند، که هیدروژن یا بصورت یونهای H- یا بصورت حل شده در عنصر دیگر وجود خواهد داشت (مانند هیدرید پالادیوم). در حالت دوم (ترکیب با فلز) هیدروژن تمایل برای تشکیل پیوند کووالانسی دارد، چون یونهای H+ بصورت یک اتم عریان فاقد الکترون در می آیند بنابراین تمایل شدیدی به جذب الکترونها به سمت خود داردند. هر دوی اینها تولید اسید می کنند. لذا حتی در یک محلول اسیدی می توان یونهایی مثل H۳O+ را دید که گویی پروتونها به جایی محکم به چیزی چسبیده اند.

هیدروژن با اکسیژن ترکیب شده و تولید آب می کند، H۲O، که در این واکنش مقدار زیادی انرژی را بصورتی آزاد می کند که، باعث انفجار در هوا میگردد. به اکسید دوتریوم یا D۲O، که معمولا آب سنگین گفته می شود. همچنین هیدروژن با کربن یک سری ترکیبات گستردهای را بوجود می آورد. بخاطر ارتباط این ترکیبات با چیزهای زنده، این ترکیبات را ترکیبات آلی می نامند، و به مطالعه خصوصیات این ترکیبات شیمی آلی گفته می شود.

حالتها

در شرایط عادی گاز هیدروژن ترکیبی از دو نوع متمایز مولکول است که با هم از نظر جهت چرخش الکترونها و هسته تفاوت دارند. این دو شکل به نام ارتو- و پارا- هیدروژن معروفند. (این مورد با ایزوتوپها فرق می کند به پاراگراف بعد توجه کنید.) در شرایط استاندارد هیدروژن معمولی ترکیبی از ۲۵% شکل پاراو ۷۵% شکل ارتو است. شکل ارتو را نمی توان بصورت حالت خالص آن تهیه کرد. این دو مدل هیدروژن از نظر انرژی با هم متفاوتند که این مسئله موجب می گردد، تا خصوصیات فیزیکی آنها کمی متفاوت باشد. مثلا نقطه ذوب و جوش پاراهیدروژن تقریبا ۰.۱ K ° پائین تر از ارتوهیدروژن است.

ایزوتوپها

پروتیوم ، معمولی ترین ایزوتوپ هیدروژن فاقد نوترون است گرچه دو ایزوتوپ دیگر به نام دوتریوم دارای یک نوترون و تریتیوم رادیو اکتیویته دارای دو نوترون، وجود دارند. دو ایزوتوپ پایدار هیدروژن پروتیوم(H-۱) و دیتریوم(D ، H-۲) می باشند. دیتریوم شامل ۰.۰۱۸۴-۰.۰۰۸۲%درصد کل هیدروژن است «IUPAC)؛ نسبتهای دیتریوم به پروتیوم با توجه به استاندارد مرجع آب VSMOW اعلام میگردد. تریتیوم(T یا H-۳)، یک ایزوتوپ رادیواکتیو دارای یک پرتون و دو نوترون می باشد. هیدروژن تنها عنصری است که ایزوتوپ های آن اسمی مختلفی دارند.

هشدارها

هیدروژن گازی است با قدرت اشتعال فوق العاده زیاد. این گاز همچنین به شدت با کلر و فلوئور واکنش نشان می هد. D۲O، یا آب سنگین برای بسیاری از گونه های سمی است. اما مقدار قابل توجهی از آن برای کشتن انسان لازم است.

 شناخت عناصر و مهم تر از آن تسلط بر روی نوع دسته بندی و علم به مکان آنها در جدول تناوبی کمک می کند تا بتوان مشخصات و ویژگی های آنها را حدس زد و  به خوبی از آنها استفاده کرد .

 دسته بندی های کلی ای را برای جدول سحر آمیز مندلیف آورده اند که از جالب ترین دسته هایی که  نیز خواصی جالب دارند می توان به گروه 17 یا همان هالوژن ها اشاره کرد. ابتدا در این قسمت به  دسته بندی عناصر بر اساس آرایش الکترونی می پردازیم سپس به خواص عمومی هالوژنها اشاره می کنیم بعد از آن به سراغ آشنایی کامل از عناصر تشکیل دهنده ی این گروه می رویم.

 عناصر را می توان بر اساس آرایش الکترونی آنها طبقه بندی کرد:

1.گازهای نجیب: در جدول تناوبی ، گازهای نجیب در انتهای هر تناوب در گروه 0 (صفر) جای دارند. این عناصر گازهای بی رنگ، تک اتمی ، دیا مغناطیسی و از نظر شیمیایی غیر فعالند. بجز هلیم (که آرایش الکترونی 1s2 دارند) تمام گازهای نجیب آرایش الکترونی ns2np6 که نظمی بسیار پایدار است، دارند.

2. عناصر نماینده: این عناصر گروههای A جدول تناوبی را تشکیل می دهند و شامل فلزات و نافلزات هستند . خواص شیمیایی این عناصر بسیار متنوع است . بعضی از آنها دیامغناطیس و بعضی دیگر پارامغناطیس هستند. ولی ترکیبات این عناصر دیا مغناطیس و بی رنگ اند. پوسته های الکترونی درونی تمام این عناصر ، کامل یا پایدارند(ns2np6). اما بیرونی ترین پوسته در این عناصر ، از عنصری به عنصر بعدی در حال افزایش الکترون و پر شدن است. این پوسته بیرونی پوسته والانس و الکترونهای آن، الکترونهای والانس نامیده می شوند. تعداد الکترونهای والانس هر اتم ، برابر شماره گروه است که عنصر در آن قرار گرفته است. خواص شیمیایی این عناصر به الکترونهای والانس آنها بستگی دارد.

 3.عناصر واسطه: این عناصر در گروههای B جدول تناوبی دیده می شوند. از ویژگیهای این عناصر درون سازی آنهاست. یعنی الکترون متمایز کننده در آنها ، به روش نامگذاری، یک الکترون d درونی است. در عناصر واسطه ، الکترونهای دو پوسته ی آخری در واکنشهای شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. تمام این عناصر فلز بوده ، بیشتر آنها پارا مغناطیس اند و ترکیبات شدیداً رنگین و پارا مغناطیس به وجود می آورند.

4.عناصر واسطه درونی : این عناصر در پائین جدول تناوبی دیده می شوند، اما در واقع باید در تناوب های ششم و هفتم به دنبال عناصر گروه III B قرار گیرند. 14 عنصری که در تناوب ششم بعد از لانتان قرار دارند، سری لانتانید ها نامید می شوند. در تناوب هفتم ، دسته ای که به دنبال آکتینیم قرار می گیرند، سری آکتینیدها خوانده شده اند. در این دسته از عناصر، الکترون متمایز کننده از نوع f است و در پوسته فرعی f واقع در پوسته زیر ماقبل آخر قرار می گیرد. بنابر این، در شیمی این عناصر ممکن است سه پوسته بیرونی، دخالت داشته باشد. تمام عناصر واسطه درونی فلز هستند. این عناصر پارامغناطیس اند و ترکیبات آنها نیز رنگین و پارا مغناطیس است.

  فلزات و نافلزات:

 گروه های 1 IA)) ) و IIA) 2 ) جدول تناوبی ، فعالترین فلزات را در بر می گیرند. چون عناصر یک گروه دارای ویژگیهای یکسان می باشند، یک گروه را گاهی یک خانواده می نامند. بسیاری از گروه ها دارای نامهای خانوادگی اند. گروه1 به استثنای هیدروژن ، خانواده ی فلزات قلیایی نامیده می شود. گروه 2 را خانواده ی فلزات قلیایی خاکی می نامند.

 نا فلزات در سوی دیگر جدول ، در گروه هایVIA) 16 ، (VIIA) 17 و (VIIIA) 18 قرار گرفته اند . گروه (VIA) 16 را خانواده ی کالوژن می نامند. گروه (VIIA) 17 را به نام خانواده ی هالوژنها می شناسند. عناصر گروه (VIIIA) 18 ، گازهای نجیب نام دارند.

 به طور کلی ، فلزات ، سخت، درخشنده و رسانای خوب گرما و الکتریسیته اند. نافلزات و بالاخص هالوژنها در دمای  معمولی گاز یا جامدهای شکننده اند. اگر جامد باشند، سطح آنها تیره است و نارسانا به شمار می آیند.

  نافلزها:

 همانطور که گفته شد در گروه های چهارم، پنجم، ششم و هفتم (هالوژن ها) جدول تناوبی عناصری قرار دارند که اغلب خواص غیر فلزی دارند این عناصر یا گازی شکلند یا جامد که حالت شکننده دارند و هادی جریان برق و حرارت نیستند . غیر فلزها در ترکیب با فلزها اغلب پیوند یونی تشکیل می دهند و با یکدیگر الکترون به اشتراک می گذارند که به هر صورت به آرایش الکترونی گاز بی اثر دوره خود می رسند از گروه چهارم تا هفتم خواص غیرفلزی شدید دارند و با فلزات ترکیب شده تشکیل نمک می دهند به همین دلیل آنها را هالوژن (نمک زا) می گویند.

عناصر گروه هفتم (اصلی) هالوژنها:

 عناصر این گروه به ترتیب عبارتند از : فلوئور F ، کلر Cl، برم Br ، ید I  ، استانین At. شعاع اتمی این عناصر با افزایش عدد اتمی (از بالا به پائین) زیاد می شود انرژی یونیزاسیون کم شده الکترونگاتیوی نیز کم می شود نقاط ذوب و جوش بیشتر شده. پتانسیل اکسیداسیون آنها به ترتیب کاهش می یابد و هر کدام در لایه آخر 7 الکترون (s2p5) دارند، با فلزات میل ترکیبی شدید دارند و مولکول حاصل از آنها اغلب خصلت یونی دارد مانند NaF و KCl و BaI2 . با هیدروژن هالدیدئیدروژن می دهند که پس از حل شدن در آب محلول اسید به وجود می آورند مانند HCl و HI. از بالا به پائین خواص غیر فلزی ضعیف تر می شود غیر فلز بالاتر می تواند غیر فلز پائین تر را از نمکش بیرون کرده و هالوژن آزاد نماید . مثلاً:                     

                                      KCl +  Br --------> عملی نیست

  ولی از تأثیر کلر بر نمک Br، برم حاصل می شود: 

                                       2KBr + Cl₂ ----------->2 KCl + Br₂ 

 بنابراین از لحاظ فعالیت شیمیایی ترتیب زیر برقراراست:

 F_۲>Cl_۲>Br_۲>I_۲>As

 فلوئور و کلرگازی شکلند، برم مایع و ید جامد است که خیلی زود به حالت بخار در می آیند به همین دلیل آنها را به صورت  F₂, Cl₂,Br₂,I₂  نشان می دهند. 

 فلوئور در تمام ترکیبات یک ظرفیتی است ولی سایر هالوژنها می توانند ظرفیت های مختلف در ترکیبات داشته باشن زیرا در فلوئور فقط یک الکترون منفرد در اوربیتال 2p وجود دارد و به هیچ وجه نمی تواند حالت برانگیخته پیدا کند ولی در سایر هالوژنها ، الکترونها حالت برانگیخته پیدا می کنند و الکترونهای منفرد زیاد تر ایجاد می گردد. مثلاً: اتم کلر 17Cl در ترکیب با فلوئور 9F  ممکن است CLF و ClF3 و ClF5 و ClF7 بدهد در هر ترکیب حالت برانگیخته الکترونها را در اوربیتال 3d می توان توجیه کرد.

 هالوژنها چون میل ترکیبی زیادی با عناصر دیگری دارند در طبیعت به حالت آزاد وجود ندارد ولی به صورت ترکیب فراوان هستند این عناصر اغلب سمی و خطرناکند در حالیکه ترکیبات آنها بسیار مفید و با ارزش هستند و کاربرد آنها در صنایع مختلف زیاد است مانند گاز فریون CF2Cl2 که در یخسازی به کار می رود پی وی سی  و د.د.ت (دی کلر ـ دی فنیل تری کلرواتان)، کلروفرم ، .... سایر ترکیبات فلوئور برم و ید که در انواع داروها و ترکیبات مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

 برای تهیه ی هالوژنها از نمک های آنها استفاده می کنند فقط فلوئور را از الکترولیز KHF2 یا (KF.HF)  بدست می آورند. بقیه هالیدها با اسید سولفوریک و دی اکسید منگنز هالوژن می دهند مثلاً: طرز تهیه ید از یدید سدیم:

 2NaI + H₂SO₄ + MnO₂ -------> MnSO₄ + 2NaHSO₄ + I₂ + 2H₂O

از تاثیر گاز کلر بر یدیدها نیز می توان ید بدست آورد یا از تاثیر گاز کلر بر برمیدها برم حاصل می شود. فلوئور اکسید کننده ایست شدید و کلر نیز اکسید کننده است برم و ید هم خاصیت اکسید کنندگی و هم خاصیت احیا کنندگی دارند مثال:

 2KI + Cl₂ ------> 2KCl + I₂

3I₂ + 2Al ------> 2AlI₃

 که در اولی ید اکسید شده و در دومی ید احیاء شده است.

 یدومتری:

 به واکنش هایی که در آن ید اکسید می گردد یعنی از محلول یدیدها ید آزاد می گردد یدومتری گویند.

 2KI + H₂O₂ + H₂SO₄ -------> I₂ + K₂SO₄ + H₂O 

تذکر: ارزش حجمی آب اکسیژنه (پر اکسید هیدروژن) از رابطه a=N.Ev  بدست می آید که a ارزش حجمی N نرمالیته  Ev ای کی والان حجمی معادل 6/5 است.

  ئیدراسیدها (هالیدها هیدروژن):

 هالیدهای ئیدروژن به ترتیب عبارتند از HF و HCl و HBr و HI که برای تهیه ی آنها از تاثیر اسید سولفوریک بر هالیدهای فلزی استفاده می کنند. 

این مواد در آب حل شده تولید اسید می نمایند. فلوئوریدئیدرژن به علت داشتن پیوند ئیدروژنی استثنائاً نقطه ی جوش بالاتر دارد و در حالت عادی مایع است بقیه هالیدهای ئیدروژن با افزایش جرم مولکولی نقطه ی جوش بالاتر دارند به همین دلیل فلوئورید ئیدرژن به صورت H2F2  و همین ها به صورت زیروند 3 تا آخر وجود دارد. 

ئیدرواسید ها بر اغلب فلزات، ا کسیدها، بازها، کربناتها اثر کرده و نمک می دهند.

اسید فلوئوریدریک بر شیشه اثر می کند یعنی سیلیس SiO2 را در خود حل می نماید.

اکسی اسیدهای هالوژنه:

 غیر از فلوئور، هالوژنها اکسی اسید (اسید اکسیژن دار) نیز تولید می کنند مانند KClO4 پر کلرات پتاسیم NaIO3 یدات سدیم NaBrO هیپو برومیت سدیم. هرچه تعداد اکسیژن در اکسی اسیدهای هالوژن بیشتر باشد، خاصیت اسیدی آن زیاد تر است زیرا اکسیژن از هالوژن الکترونگاتیوتر می باشد و زوج الکترونهای مشترک بین Cl و O را به طرف خود می کشد در نتیجه خروج الکترون مشترک بین H و O متوجه اکسیژن پیوندی هیدروژن و اکسیژن کاسته می گردد و پروتون (+H) آسانتر آزاد می گردد.

 بنابر این از لحاظ اسیدی می توان گفت که:

 HClO₄ > HClO₃ > HClO₂ > HClO

عدد اکسیداسیون کلر در این ترکیبات به ترتیب 1،3،5،7 است و نمکهای این اسیدها به ترتیب هیپوکلریتها، کلریتها، کلراتها و پر کلراتها می باشند.

 طرز تشخیص هالیدهای محلول (آنیون هالید X-):

 برای تشخیص یون فلوئور از یون Ca²⁺ و برای تشخیص یون کلرید از یون Ag⁺ استفاده می کنند:

 Ca²⁺ + 2F^- -----> CaF₂

Ag⁺ + Cl^- -------> AgCl

 (یدیدها با کلرید و برمیدها با کلر. برم می دهند که قبلا گفته شد)

 تذکر :

۱.  اسیدهای هالوژنه با افزایش جرم مولکولی خاصیت اسیدی بیشتری پیدا می کنند و درجه تفکیک یونی آنها زیادتر است یعنی:

HI > HBr > HCl > HF

 2. هالوژنها در آب حل می شوند و محلول رنگی بوجود می آورند (ید در حلالهای آلی حل می شود)

 رنگ محلول بستگی به نوع هالوژن و نوع حلال دارد مثلا در تترا کلرید کربن ید بنفش، برم قرمز و کلر زرد می شود.

 3. جدول مشخصات هالوژنها نشان می دهد که با کاهش عدد اتمی از ید تا کلر بر مقدار انرژی الکترون خواهی افزوده می شود ولی در مورد فلوئور از انرژی الکترون خواهی کاسته می گردد(به علت کوچک بودن حجم آن)

 4. استاتین آخرین عنصر گروه هفتم از بمباران کردن بیسموت با اشعه آلفا بدست می آید که ایزوتوپهای زیادی دارد.

نمايي از عنصر هليم



هلیم عنصری گازی است که در سال 1868 توسط Edward Frankland شیمیست انگلیسی کشف گردید . خواص فیزیکی هلیم : بی بو، بی رنگ ،گاز ساکن ، تک اتمی که تحت ولتاژبالا رنگ روشن دارد واز گازهای نجیب است. هلیم دومین فراوانی را بعد از هیدروژن دارد.هلیم در فندک و بالونهای هوا استفاده می شود واز هیدروژن سنگینتر است و به مراتب ایمن تر ،چون هلیم آتش نمی گیرد.

 

.هلیم به مقدار کمی در خاک وجود دارد هنگامی که تشکیلات زمین در مدت طولانی در اثر مشتعل شدن فاسد شوند .جدایش آن توسط گدازش هوا اقتصادی و معمول نیست.روش ارزانتر و آسانتر ،جداسازی از گازهای طبیعی است.


عنصر هليم در طبيعت



در حقیقت همه گازهای طبیعی محتوی مقدار کمی هلیم هستند. این عنصر در اثر فرایند گرم شدن ستارگان و واکنشهای مهم ترکیبات پروتون - پروتون و سیکلهای کربنی که علت انرژی خورشیدی و ستاره ای هستند حاصل می شود.
در اثر همجوشی هیدروژن با هلیم انرژی بمبهای هیدروژنی تامین می شود. هلیمی که در اتمسفر وجود دارد حدود 1 قسمت از 200000 قسمتی است که برای فساد و تجزیه کانیهای مختلف رادیواکتیو لازم است.
عنصر هلیم دارای پایینترین نقطه ذوب در بین عناصر دیگر است و استفاده عمده ای در تحقیقات برودتی دارد زیرا نقطه ذوب آن به صفر مطلق نزدیک است. همچنین هلیم عنصر حیاتی در مطالعه فوق رساناها می باشد.
هلیم دارای خصوصیات عجیبی است. تنها عنصری است که در درجه حرارت پایین متبلور نمی شود. هلیم مایع دارای فشار صفر مطلق است اما وقتی فشار بالا می رود به آسانی متبلورمی شود. ایزوتوپهای هلیم به صورت جامد ناپایدارند و این ایزوتوپها می توانند توسط اعمال فشار 30 درصدی تغییر حاصل کنند و به حالت پایدار درایند.
گرمای ویژه هلیم گازی به صورت غیر عادی بالا است. چگالی هلیم گازی در حالت نقطه جوش عادی بالاست. زمانی که ظرفیت یا والانس عنصر هلیم صفر است این عنصر میلی به ترکیب شدن با عناصر دیگر ندارد.
7 تا ایزوتوپ هیدروژن تاحالا شناخته شده است: هلیم مایع He-4 به صورتهای He-4I و He-4II است.
از این عنصر برای جوشکاری الکتریکی استفاده می شود. به عنوان خنک کننده برای راکتورهای هسته ای استفاده می شود. مخلوط گازهای هلیم و اکسیژن به عنوان گاز مصنوعی اتمسفر و برای پایین آوردن فشار استفاده می شود. گاز هلیم برای پر شدن بالون استفاده می شود. کاربرد دیگر این گاز برای سوختهای هسته ای فشار مایع است.
هلیم مایع برای رزونانس مغناطیسی MRI برای توسعه پزشکی و تجهیزات آن کاربرد دارد. همچنین کاربرد دیگر هلیم برای پر کردن بالن های هوایی است.


سطوح انرژي عنصر هليم



اثرات هليم در سلامتي انسان
گاز هليم نيز با تنفس، جذب بدن انسان ميشود. بر اثر تنفس گاز هليم عوارضي از قبيل سرگيجه، کسالت، سردرد و خفگي بروز ميکند. در صورتي که مايع هليم بر روي پوست بريزد، عوارض پوستي مانند يخزدگي بروز ميکند. در صورتي که مايع هليم وارد چشم شود، يخزدگي روي مي دهد. خطر تنفس: در محوطه هاي بسته مقدار زياد هليم باعث کاهش ميزان اکسيژن محيط شده و سبب خفگي شده است. محتواي اکسيژن موجود در يک محيط را قبل از ورود به آن بررسي کنيد.



خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر هلیم :

عدد اتمی: 2
جرم اتمی: 4.002
نقطه ذوب : C°272-
نقطه جوش: C°283 -
ظرفیت: 2
رنگ: بیرنگ
حالت استاندارد: گاز
نام گروه: گاز نجیب
انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 2372
شکل الکترونی: 1s2
دانسیته: 0.178
گرمای فروپاشی : Kj/mol 2.1
گرمای تبخیر : Kj/mol 20.71
گرمای ویژه: J/g Ko 5193
دوره تناوبی:1
شماره سطح انرژی : 1
انرژی اولیه : 2
درجه اشتعال : در حالت گازی غیر قابل اشتعال
شماره ایزوتوپ : 2
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
He-3 پایدار
He-4 پایدار

موارد استفاده : در وسایل برودتی و بالونهای هوایی کوچک
منابع : گاز طبیعی و هوا

شیمی یکی از علومی است که هموراه در زندگی بشر دخالت کامل داشته و وارد و به اندازه که تمدن کنونی بیشتر شود دخالت آن در شئون مختلف زندگی نیز زیادتر خواهد شد. ما در دنیایی زندگی می کنیم که پر از مواد شیمیایی گوناگون است. بعضی از این مواد مانند آب کاملاً برایمان آشنا است اما بسیاری مواد دیگر وجود دارند که چندان آشنا نیستند.


واقعیت آن است که ما از هر لحاظ با مواد شیمیایی روبرو هستیم. لباسی که می پوشیم، غذایی که مصرف می کنیم، کاغذی که مطالب را روی آن می خوانیم همگی مواد شیمیایی به شمار می روند.


علم شیمی از اجسام و خواص و ساختمان آنها و واکنشهایی که آنها را به اجسام دیگر تبدیل می نماید بحث می کند. طی هزاران سال، دانش شیمی تنها منحصر به تهیه اکسیرها، عطرها و جوهر های پاره ای از فلزات بود. یونانیان قرن پنجم که همواره در صدد پی بردن به رموز و اسرار طبیعت بودند آب را که مایه حیات سایر موجودات است عنصری ساده می پنداشتند حال آنکه آب ترکیبی از دو عنصر ساده اکسیژن و هیدروژن است.

 
فکر اولیه وجود عناصر ساده ابتدا از امپدوکل و سپس از ارسطو می باشد. ارسطو معتقد بود که چهار عنصر آب، هوا، خاک و آتش مظهر خواص اصلی از قبیل رنگ، استحکام و حالت اجسام می باشند و از ترکیب آنها مواد گوناگون به وجود می آید.

 
شیمی در طول تاریخ طولانی و تکاملی خود دورانهای گوناگونی را پشت سر گذاشته که می توان آن را به سه بخش عمده تقسیم کرد:


 دوران باستان که هنوز شیمی به صورت یک علم مشخص درنیامده بود. دوران کیمیاگری از آستانه پیدایش مسیحیت تا سالهای ۱۷۰۰ میلادی و دوران شیمی جدید.

 

در سراسر دوران تاریک قرون وسطی دانش شیمی نیز همچون دیگر رشته های علوم پیشرفت قابل ملاحظه ای ننمود. کشف الکل و جوهر گوگرد به وسیله کیمیاگر ایرانی محمد زکریای رازی و کشف فسفر در سال ۱۶۷۵ میلادی توسط براند آلمانی از آثار دوره کیمیاگری است. کیمیاگری تنها در اواخر قرن هفدهم و اوایل قرن هجدهم بود که به صورت دانشی حقیقی و واقعی به نام شیمی در آمد. رابرت بویل انگلیسی نخستین کسی بود که دلیرانه با نظرات و عقاید قدما درباره وجود عناصر چهارگانه و تبدیل فلزات مخالفت نمود. به عقیده بویل عنصر جسمی است غیرقابل تجزیه و از ترکیب آنها اجسام مختلف پدید می آید. نظریات بویل در کتاب شیمیدانان شکاک کم و بیش یادآور نگرش ابن سینا در کتاب «ابطال کیمیا» است که در شش قرن پیش از آن به رشته تحریر درآورد. ژوزف بلاک شیمیست اسکاتلندی در سال ۱۷۵۷ گاز کربنیک را به دست آورد و آن را هوای ثابت نامید. ژوزف پریستلی انگلیسی در سال ۱۷۷۴ گاز اکسیژن را ضمن حرارت دادن اکسید قرمز جیوه برای نخستین بار تهیه کرد.

 
هنری کاواندیش دانشمند انگلیسی نیز در سال ۱۷۶۶ هیدروژن خالص را کشف نمود و خواص آن را معلوم و مشخص نمود. برگمان شیمیست سوئدی این نظر را ارائه کرد که هوا مخلوطی از سه گاز است. هوای معیوب (ازت)، هوای خالص (اکسیژن) و اسید هوایی (گاز کربنیک) بالاخره شارک گیوم سئل شیمیست دیگر سوئدی درباره بی اکسید منگنز مطالعاتی کرد و همین موضوع راهنمای او برای تهیه اکسیژن گردید. لاووازیه که در حقیقت بنیانگذار شیمی جدید محسوب می شود گامهای بلندی در راه آزمایش و پژوهش علمی برداشت. کشف گازهای اکسیژن و هیدروژن به لاووازیه این امکان را داد که به تفسیر علمی درستی برای پدیده سوخت و ارتباط آن با هوا نائل آید. لاووازیه ثابت نمود که عمل سوختن ترکیب جسم است با اکسیژن و در این مورد یکی از قوانین اصلی شیمی یعنی اصل بقاء ماده را به شرح زیر وضع کرد:

 
هیچ چیز از بین نمی رود و هیچ چیز خلق نمی شود. در تمام واکنشهای شیمیایی مجموع وزنهای مواد پیش از فعل و انفعال شیمیایی مساوی وزنهای مواد به دست آمده است.

 
در آغاز قرن هجدهم یعنی در سال ۱۸۰۰ میلادی ولتا فیزیکدان انگلیسی نخستین پیل را کشف کرد و از آن پس الکتروشیمی در دسترس جهانیان قرار گرفت. دیوی انگلیسی از تجزیه الکتریکی پتاس مذاب فلز پتاسیم و سپس از سود گداخته فلز سدیم را به دست آورد. او با تجزیه الکتریکی ثابت کرد که برخلاف عقیده لاووازیه که اکسیژن را عامل ترشی می نامید تمام اسیدها اکسیژن ندارند. همچنین وهلر آلمانی در آغاز این قرن با استفاده از پتاسیم موفق به کشف آلومینیوم گردید و از آن پس عناصر یکی پس از دیگری پیدا شدند. در اواخر نوزدهم دیمتری مندلیف شیمیست نابغه روس با تنظیم جدول تناوبی معروف خود عده زیادی از عناصر را از خاصیت تکرار اتمها پیش بینی کرد و با کشف آنها شیمی در ردیف علوم مدرن و درجه اول قرار گرفت. بالاخره در حدود سال ۱۷۶۰ برتلو شیمیست بزرگ فرانسوی توانست از ترکیب مستقیم کربن و هیدروژن استیلن را تهیه نماید. شیمی جدید به عنوان یک علم نظام یافت طی ۲۰۰ سال گذشته شکل گرفت و از همان آغاز به کلی از شیوه های کیمیاگری دور شد. از آغازقرن نوزدهم تا کشف و نوآوری در علم شیمی و کاربردهای آن در تکنولوژی و زندگی با سرعت هرچه تمامتر ادامه دارد.