ضیا محبی

کلاس 05

تجزیه عنصری

در شناسایی ترکیبات آلی شیمیدان کمتر به یک جسم خالص برخورد می کند بلکه اکثرا جسم با محصولات فرعی و مواد اولیه مخلوط است.گرچه با وجود روش های جدید تفکیک بخصوص روشهای کروماتوگرافی جدا کردن ترکیب خالص از گذشته آسانتر است با این حال نباید اهمیت روشهای کلاسیک را نادیده گرفت.  
 
  
  
● مقدمه

▪ تفکیک مخلوط تر کیبات آلی:

در شناسایی ترکیبات آلی شیمیدان کمتر به یک جسم خالص برخورد می کند بلکه اکثرا جسم با محصولات فرعی و مواد اولیه مخلوط است.گرچه با وجود روش های جدید تفکیک بخصوص روشهای کروماتوگرافی جدا کردن ترکیب خالص از گذشته آسانتر است با این حال نباید اهمیت روشهای کلاسیک را نادیده گرفت.

اساس کلی روشهای که اغلب برای جدا کردن مخلوط های آلی به کارمی رود استفاده از قطبیتی است که در اجزای یک مخلوط وجود دارد یا در آن ایجاد می شود.این اختلاف تقریبا در تمام روشهای تفکیک از جمله تقطیر -تبلور مجدد-استخراج و کروماتوگرافی به کار می آید.بزرگترین قطبیتی که تفکیک را ساده تر می کند اختلافی است که در قطیبت نمکها و مواد آلی غیر قطبی وجود دارد.هر گاه یک یا چند جزاز یک مخلوط قابل تفکیک به نمکهای مربوط باشند به سهولت می توان آن اجزا را به کمک استخراج یا تقطیر به طور کامل از اجزای غیر قطبی جدا کرد.

تجزیه کیفی آلی به روش کلاسیک:

این تجزیه شامل ۶ مرحله ی اساسی است که در زیر آرده شده است:

۱) آزمایش مقدماتی خواص فیزیکی و شیمیایی

۲) اندازه گیری ثابت های فیزیکی

۳) تجزیه عنصری

۴) آزمایشهای مربوط به حلالیت

۵) آزمایشهای مربوط به گروه بندی(فعالیت عوامل مختلف غیر از واکنشهای اسیدو باز)

۶) تهیه مشتق ها

این روش بسیار با ارزش است.با این روش معمولا می توان یک ترکیب آلی شناخته شده را نسبت به یک ترکیب معدنی با اطمینان بیشتری تشخیص داد.

در ادامه به شرح مورد سوم(تجزیه عنصری) می پردازیم.

● تجزیه عنصری

عناصر متداول موجوددرترکیبات آلی کر بن هیدروژن واکسیژن می باشد گاهی عناصر دیگری نظیر نیتروژن- گوگرد-اکسیژن و هالوژن هاهم درآنها یافت می شوند .

برای اکسیژن آزمایش ساده ای وجود نداردو عناصر دیگر با پیوند کوالانسی در اتصال هستندو بنابراین با آزمایش های یونی معمولی مستقیما جواب نمی دهند.ولی اگر جسم آلی مجهول با سدیم مذاب ذوب شود در اگثر موارد طوری ترکیب می شود که NوSوXآن به یونهای CNوSوCNSوXتبدیل می شود.پس از آنکه سدیم اضافی دقیقا از بین برده شد محلول آبی را که محتوی این یونهاست به روش معمولی معدنی تجزیه می کنند.توضیح کامل تری در این مورد وجود دارد که در زیر به آن می پردازیم.

● کربن هیدروژن واکسیژن

برای اثبات وجود کربن و هیدروژن نمونه رابا پودر خشک مس(II) اکسید حرارت داده که منجر به ایجاد کربن دی اکسید وآب می شود . حضور کربن در نمونه با عبور دادن گاز های ایجاد شده از درون محلول با ریم یا کلسیم هیدروکسید مشخص نمی شود که دراین صورت رسوب کربنات مربوطه حاصل می شود . هیدروژن را می توان با ایجاد قطره های آب متراکم شده روی قسمت بالایی لوله تشخیص داد . هیچ آزمایش کیفی برای اثبات وجود اکسیژن در ترکیبات آلی وجود ندارد برای تعیین اکسیژن باید تجزیه کمی صورت بگیرد .دراین روش اگر اگر مجموع درصد تمام عناصر تشکیل دهنده ترکیب کمتر آن تا ۱۰۰ مربوط به در صداکسیژن است .

● نیتروژن گوگرد و هالوژن ها

تشخیص کیفی این عناصر در ترکیبات آلی مشکل تراز آنها در ترکیبات معدنی است . زیرا اکثر ترکیبات آلی در حالت محلول درآب به مقدار قابل ملاحظه ای یونیزه نمی گردند.از آنجا که آزمایشهای تجزیه کیفی براساس واکنش های یونی می باشند انها را نمی توان مستقیما برای ترکیبات آلی به کار گرفت.به عنوان مثال سدیم کلرید یا سدیم برمید با محلول آبی نقره نیترات به مقدار قابل توجهی رسوب هالید های نقره را ایجاد می نمایند در حالیکه کربن تترا کلرید -برومو بنزن و اغلب هالیدهای آلی در هنگام واکنش با محلول آبی نقره نیرات رسوب هالید نقره را ایجاد نمی نمایند زیرا در آنها به میزان یون هالید در محلول تولید نمی شود.

در این حالت برای تشخیص کیفی لازم است که ابتدا عناصر نیتروژن-گوگرد-و هالوژن ها را به ترکیبات یونیزه شونده تبدیل نمود.یکی از متداول ترین این روش هاجهت انجام این تبدیل ذوب کردن نمونه با فلز سدیم است که با انجام آن عناصر ذکر شده به ترکیبات سدیم سیانید-سدیم سولفیدو سدیم هالید تبدیل می شوند.سپس آنیون های حاصل را می توان توسط آزمایش های معمول معدنی شناسایی نمود.واکنش ذوب با سدیم به صورت زیر می باشد:

در مواردی که سدیم به مقدار کافی به کار برده نشود و ماده مورد نظر دارای گوگرد ونیتروژن (هردو)باشد گاهی تفکیک به خوبی صورت نمی گیرد واین دو عنصر به صورت ترکیب NaSCN ظاهر می گردند.برای شناسایی این ترکیب از کلرو فرمیک۱۰درصد استفاده می شود.

● تجزیه کیفی مواد آلی به روش ذوب قلیایی جهت تشخیص نیتروژن، گوگرد و هالوژنها

برای تشخیص این عناصر در ترکیبات آلی ابتدا باید آنها را به ترکیبات معدنی یونیزه تبدیل کرد سپس شناسایی نمود. این تبدیل ممکن است به روشهای مختلف صورت گیرد ولی بهترین روش ذوب ترکیبات با فلز سدیم است. در این روش سیانید سدیم (NaCN)، سولفید سدیم (Na۲S) و هالید سدیم (NaX) تشکیل میشود که به آسانی قابل تشخیص هستند.

معمولا سدیم به مقدار اضافی به کار برده میشود. در غیر اینصورت اگر گوگرد و نیتروژن هردو وجود داشته باشند. احتمالا تیوسیانات سدیم (NaSCN) تشکیل میشود. در این صورت در تشخیص نیتروژن به جای آبی پروس رنگ قرمز مشاهده میشود زیرا بجای یون (CN-)، یون (SCN-) خواهیم داشت. اما با سدیم اضافی تیوسیانات تشکیل شده تجزیه میشود و جواب درست به دست می آید.

مخلوط حاصل آب اضافه کرده مخلوط قلیایی را صاف نموده و سپس به آن (FeSO۴) اضافه کنید در این صورت فروسیانید سدیم تشکیل میشود.

وقتی محلولهای قلیایی نمکهای فروی بالا جوشانده میشود بر اثر اکسیژن هوا کمی یون فریک تشکیل میشود. (بر اثر سولفوریک اسید رقیق هیدروکسیدهای فرو و فریک تشکیل شده حل میشوند) فروسیانیدها با نمک فریک تشکیل فروسیانید فریک (آبی پروس) میدهند.

برای اسیدی کردن محیط نباید از (HCl) استفاده کرد زیرا به علت تشکیل (FeCl۶) رنگ زرد در محیط ایجاد میشود و به جای آبی پروس رنگ سبز ظاهر میشود. به همین دلیل کلرید فریک نیز نباید اضافه شود. همانطوری که قبلا ذکر شده است بر اثر اکسیداسیون به وسیله هوا در محیطهای قلیایی گرم به مقدار کافی یونهای فریک تشکیل میشود بنابراین نیازی به افزایش یون فریک نیست، افزایش مقدار کمی محلول رقیق فلوئورید پتاسیم ممکن است به تشکیل آبی پروس در محلول که به آسانی قابل صاف شدن است کمک نماید (Fe۳+ با F- تولید FeF۶۳- میکند که پایدار است و باعث خارج شدن Fe۳+ از محیط عمل میشود).

گوگرد به صورت یون سولفید را میتوان به وسیله استات سرب و استیک اسید و یا به وسیله پلمبیت سدیم (محلول قلیایی استات سرب) به صورت رسوب سولفید سرب (PbS) سیاه رنگ تشخیص داد.

برای تشخیص یونهای هالوژن (Cl, Br, I) از اثر محلول نیترات نقره در محیط اسید نیتریکی استفاده میشود در این صورت هالید نقره به صورت رسوب حاصل میشود.

● بخش عملی (ذوب قلیایی)

احتیاط: (به هنگام کار عینک محافظ فراموش نشود) در یک لوله آزمایش کاملا خشک (حدود ۱۵۰ در ۱۲ میلیمتر غیر پیرکس) یک تکه سدیم کوچک تمیز به ابعاد تقریبی ۴ میلیمتر بیندازید (سدیم را به وسیله کاردک تمیز و خشک بردارید) و لوله را با گیره بگیرید و ته لوله را با شعله کوتاه به ملایمت حرارت دهید تا سدیم در داخل لوله ذوب شده و به صورت دود سفید در آید و بخارات تا ارتفاع حدود ۲ سانتی متر بالا رود، سپس لوله را از شعله دور کرده و به آن چند ذره جسم جامد (حدود ۲۰ میلی گرم) یا حدود سه قطره مایع مورد آزمایش (ترجیحا طی چند نوبت) طوری اضافه کنید که مستقیما در ته لوله و بر روی دود سفید سدیم ریخته شود (دقت کنید ممکن است انفجار کوچکی رخ دهد بنابر این این آزمایش را حتما زیر هود و تحت نظر مربی آزمایشگاه انجام دهید) و بعد بتدریج لوله را تا سرخ شدن گرم کنید (احتیاط: موقع حرارت دادن، دهانه لوله را به طرف خود یا فرد دیگری نگیرید) سپس لوله داغ را داخل یک بشر کوچک حاوی ۱۰ میلی لیتر آب مقطر وارد کنید تا بشکند. مخلوط را تا جوش حرارت داده و سپس صاف کنید محلول صاف شده باید زلال و قلیایی باشد. در صورتیکه تیره باشد، احتمالا تجزیه ناقص بوده و ذوب قلیایی باید دوباره تکرار شود.

روش دیگر استفاده از لوله آزمایش پیرکس است. در این روش مطابق بالا عمل کنید اما پس از ذوب قلیایی اجازه دهید لوله سرد شود و سپس ۳ الی ۴ میلی لیتر متانول به آن اضافه کنید تا سدیم اضافی را تجزیه کند سپس بر روی آن آب مقطر بریزید تا نصف لوله پر شود و برای چند دقیقه به ملایمت بجوشانید. سپس مخلوط را صاف نموده و بر روی محلول آزمایشات زیر را انجام دهید.

● شناسایی نیتروژن

حدود ۱ میلی لیتر محلول صاف شده را در یک لوله آزمایش ریخته و به آن کمی سولفات فرو اضافه کنید و محلول را به آرامی و همراه با تکان دادن تا نقطه جوش حرارت دهید و سپس بدون سرد نمودن محلول را با اسید سولفوریک رقیق اسیدی کنید(PH=۱۳) رسوب یا رنگ آبی پروس دلیل بر وجود نیتروژن است. افزودن ۱ میلی لیتر محلول ۵% فلوئورید پتاسیم برای تشکیل آبی پروس مفید است.

● شناسایی گوگرد

الف) استفاده از استات سرب: در حدود ۱ میلی لیتر محلول زیر صافی را در یک لوله آزمایش ریخته و با استیک اسید اسیدی کنید. حال به محلول حاصل چند قطره استات سرب اضافه کنید. ایجاد رسوب سیاه رنگ سولفید سرب دلیل بر وجود گوگرد در ماده آلی است.

ب) استفاده از پلمبیت سدیم: ابتدا محلول پلمبیت سدیم را به این صورت تهیه کنید. به چند قطره محلول استات یا نیترات سرب قطره قطره محلول سود ۱۰% اضافه کنید تا ابتدا رسوب سفید تشکیل شده سپس در زیادی سود حل شود و محلول زلالی به دست آید. در حدود ۱ میلی لیتر محلول زیر صافی را در یک لوله آزمایش ریخته و حدود یک میلی لیتر محلول پلمبیت سدیم به آن اضافه کنید. تشکیل رسوب سیاه رنگ PbS نشانه وجود گوگرد در جسم مورد آزمایش است.

● شناسایی هالوژنها

▪ آزمایش نیترات نقره

اگر در ساختمان ماده آلی نیتروژن یا گوگرد حضور داشته باشد با افزایش نیترات نقره به محلول اسیدی تهیه شده از ذوب قلیایی علاوه بر هالید نقره، رسوب سفید AgCN یا رسوب Ag۲S نیز تشکیل میشود که مزاحم عمل تشخیص هالوژنها هستند بنابراین قبل از رسوب دادن AgX باید گوگرد و نیتروژن را از محیط عمل خارج سازید، بدین طریق که به آن اسید نیتریک غلیظ افزوده و محلول حاصل را بجوشانید تا بر اثر تبخیر حجم آن به نصف تقلیل داده شود، سپس آنرا سرد کرده و با حجم مساوی آب مقطر رقیق کنید. سپس بر روی آن آزمایشات زیر را انجام دهید، اگر گوگرد و ازت وجود نداشته باشد نیازی به عمل فوق نیست.

الف) اگر در جسم آلی یک نوع هالوژن وجود داشته باشد حدود ۲ میلی لیتر از محلول زیر صافی را در یک لوله آزمایش بریزید و با اسید نیتریک رقیق آنرا اسیدی کرده مقداری محلول نیترات نقره اضافه کنید، رسوب تشکیل شده مشخص کننده نوع هالوژن خواهد بود، مایع رویی را بر اثر سرازیر کردن جدا کنید و به رسوب محلول رقیق آمونیاک اضافه نمائید اگر رسوب سفید بوده و به خوبی محلول در آمونیاک رقیق باشد نشانه کلر، و اگر زرد کمرنگ و به سختی محلول در آمونیاک باشد (کم محلول باشد) نشانه برم، اگر زرد پر رنگ و تقریبا نا محلول در آمونیاک باشد نشانه وجود ید در جسم آلی است.

ب) اگر مخلوط چند هالوژن وجود داشته باشد:

▪ شناسایی ید

۲ میلی لیتر از محلول زیر صافی را در یک لوله آزماش بریزید و با مقداری استیک اسید خالص (گلاسیال)، آنرا اسیدی کنید و سپس به آن حدود یک میلی لیتر تتراکلرید کربن بیفزائید و قطره قطره محلول نیتریت سدیم ضمن تکان دادن شدید لوله آزمایش اضافه کنید رنگ بنفش یا ارغوانی که در لایه آلی (CCl۴) تشکیل میشود نشانه حضور ید است.

پس از تشخیص ید از محلول همین لوله آزمایش برای تشخیص برم استفاده کنید. بدین طریق که مجددا مقداری محلول نیتریت سدیم افزوده و مقدار جزئی گرم کنید. بعد شدیدا تکان دهید و صبر کنید تا دو لایه از هم جدا شوند، لایه رویی را در لوله آزمایش تمیز دیگری بریزید و لایه بنفش رنگ تتراکلرید کربن را دور بریزید. به لایه رویی که در لوله آزمایش تمیز ریخته بودید یک میلی لیتر تترا کلرید کربن اضافه کنید و قطره قطره محلول ۲۰% نیتریت سدیم بیفزائید و در ضمن افزایش لوله را تکان دهید اگر باز هم لایه زیری رنگی شد محلول سدیم نیتریت بیشتری ریخته و پس از تکان دادن و سپس جدا شدن دو لایه لایه رویی را به لوله آزمایش دیگری منتقل کنید و لایه زیری را دور بریزید و بر روی لایه رویی این عمل را آنقدر تکرار کنید تا دیگر لایه رنگی ایجاد نشود، در این صورت دیگر در محلول شما ید وجود ندارد. حال بر روی این محلول آزمایش تشخیص برم انجام دهید. (توجه کنید که اگر در ابتدای آزمایش رنگ بنفش ظاهر نشود نشانه عدم حضور ید در محلول است و بنابر این نیازی به استخراج ید نیست و از همان ابتدا میتوان برای تشخیص برم عمل کرد).

ضیا محبی

کلاس 05

فرآیندهای ترمودینامیک

 یک حالت تعادل با مقادیر پارامترهای ماکروسکوپیک T ، V ، P مشخص می شود. مقادیر ماکروسکوپیک و روشهای اندازه گیری P و V نیاز به توضیحات اضافی ندارند. 
 
  
  
● مقدمه

یک حالت تعادل با مقادیر پارامترهای ماکروسکوپیک T ، V ، P مشخص می شود. مقادیر ماکروسکوپیک و روشهای اندازه گیری P و V نیاز به توضیحات اضافی ندارند.

یک گاز ایده آل می تواند به صورت گازی که از قانون بویل _ ماریوت بر طبق قاعده زیر تبعیت می کند، تعریف شود:

برای یک گاز با جرم ثابت ، فشار حاصل شده توسط حجم فقط بستگی به درجه حرارت دارد. می دانیم که درجه حرارت ثابت همان دمای ثابت است. بنابراین منظور ما با بیان درستی قانون بویل _ ماریوت برای تمامی دماهای ممکنه ، کاملا واضح است. در حالیکه خود دما هنوز تعیین نشده است. در نتیجه ما می توانیم قبل از تعریف نحوه اندازه گیری درجه حرارت ، ایده آل بودن یک گاز را بررسی کنیم.

اگر ایده آل بودن گاز مشخص شود، ما می توانیم بستگی دمایی ،PV را از فرمول مسلم فرض کنیم. بعد از این ، گاز ایده آل به عنوان جسم دماسنجی بکار برده می شود، در حالیکه درجه حرارت بر طبق رابطه قبل با در نظر گرفتن P به عنوان ویژگی دماسنجی مشخص می شود. این ویژگی که به این صورت تعریف می شود، درجه حرارت نامیده می شود و در ادامه به عنوان T معین می شود.

بنابراین می توان فرض کرد که سومین پارامتر ماکروسکوپیک T که یک حالت تعادل سیستم را مشخص می کند، تعریف شده است. ما یک فرآیند را تحول یا انتقال از یک حالت تعادل به حالت تعادل دیگر می نامیم. یعنی انتقال از برخی مقادیر ، ، مربوط به پارامترها ، به مقادیر دیگر ، ، . در این تعریف ضروری است که حالتهای اولیه و نهایی ، حالتهای تعادل باشند.

● انواع فرآیندها

۱) فرآیند ناترازمندی یا عدم تعادل

۲) فرآیند تعادلی

۳) فرآیند برگشت پذیر

۴) فرآیند برگشت ناپذیر

الف) فرآیندهای ناترازمندی یا عدم تعادل

فرض کنید برای مثال باید به یک حالتی با حجم متفاوت برسیم. واضح است که اگر تحول به آرامی انجام نشود، فشار به همراه دما برای مدت زیادی در این حجم ثابت نخواهد ماند. در حالت کلی ، صحبت درباره هر فشار و دمای معینی بی معنی خواهد بود، چون آنها در نقاط مختلف ، متفاوت خواهد بود. به علاوه ، توزیع فشار و دما در یک حجم فقط به حالتهایی اولیه و نهایی بستگی ندارد، بلکه به نحوه انجام این تحول نیز وابسته است. بنابراین حالتهای میانی در یک چنین فرایندی ، ناترازمند هستند. این فرآیند ، فرآیند ناترازمندی (فرآیند عدم تعادل) نامیده می شود.

ب) فرآیند تعادلی

یک تحول می تواند به طرق مختلفی تکامل یابد. یعنی بی نهایت آرام صورت گیرد. بعد از یک تغییر بسیار کوچک در پارامترها ، تغییر بعدی تا رسیدن سیستم به حالت تعادل صورت نمی گیرد، یعنی تمام پارامترها در سراسر سیستم ، با مقادیر ثابت فرض می شوند. بعد از آن مرحله بعدی صورت می گیرد و به همین ترتیب ادامه می یابد. بنابراین ، تمامی فرآیند شامل حالتهای تعادلی متوالی است. چنین فرایندی، فرآیند تعادلی نامیده می شود. در معادله حالت یک گاز ایده آل ، ، دو تا از پارامترها (هر کدام) می توانند به عنوان پارامترهای مستقل در نظر گرفته شوند و مشخص کننده فرآیند باشند. یک نمونه از این فرآیند در انتقال از حالت و به حالت و در نظر گرفته می شود. در هر نقطه از این فرآیند ، دما منحصرا از معادله حالت بدست می آید.

ج) فرآیندهای برگشت پذیر و برگشت ناپذیر

فرآیندی که در تحول برگشت از حالت نهایی به حالت اولیه توسط حالت میانی ، نظیر فرآیند جلو برنده ، انجام گیرد، فرآیند بازگشت پذیر نامیده می شود.

اگر فرآیند برگشت ، بوسیله همان حالت میانی غیر ممکن باشد، فرآیند بازگشت ناپذیر است.

واضح است که یک فرایند غیر تعادلی (ناتراز مندی) در حالت کلی نمی تواند برگشت پذیر باشد. از طرف دیگر ، یک فرآیند تعادلی همواره برگشت پذیر است. البته این به آن معنا نیست که مفهوم فرآیند برگشت پذیر ، معادل یک فرآیند بسیار آرام (کند) باشد. برخی فرآیندهای بی نهایت آرام غیر قابل برگشت (برگشت ناپذیر) هستند. برای مثال تغییر شکل مومسان (پلاستیکی) جامدات ممکن است به صورت بی نهایت آرام صورت گیرد، ولی با وجود این یک فرآیند برگشت ناپذیر است.

بنابراین از این پس فقط فرآیندهای برگشت پذیر را در نظر خواهیم گرفت. به مثالی در مورد انبساط همدما (تک دما) در یک گاز توجه کنید. گازی با حجم اولیه در ظرفی که با پیستونی مسدود شده است، قرار دارد. برای کنترل فشار پیستون روی آن دانه های شن و ماسه ریخته شده است. بعد از اینکه حجم گاز از به V افزایش یافت. انتقال بعدی دانه های شن و ماسه از روی پیستون متوقف می شود. گاز مراحل متوالی را طی کرده است که در هر کدام از مراحل مقادیر حجم و فشار معین بود، در حالی که درجه حرارت ثابت می ماند. کار انجام گرفته توسط گاز برابر بیرون راندن هوای اتمسفری از حجمی است که اکنون توسط گاز در داخل سیلندر اشغال شده است و پیستون به همراه شن تا ارتفاع مشخصی بالا برده شده است. دانه های شن که به منظور بالا بردن پیستون تا ارتفاعهای مختلف در آنجا قرار داده شده اند، برداشته می شوند.

حال بیایید به تدریج پیستون را با دانه های شن پر کنیم که قبلا به منظور بالا بردن پیستون برداشته شده بودند و آن را به ارتفاع اولیه برسانیم. این دانه های شن ، جرم پیستون را افزایش می دهند. در نتیجه ، فشار گاز افزایش می یابد و با شروع فشرده شدن ، حجم آن کاهش می یابد. کل فرآیند در جهت معکوس انجام می گیرد و دما به علت مبادله گرما با محیط پیرامون در یک مقدار ثابت باقی می ماند. فشار گاز مربوط به هر کدام از وضعیتهای سیلندر نظیر فرآیند انبساط گاز است. در نتیجه ، با کاهش حجم ، گاز موجود در سیلندر تمامی حالتهای فرآیند انبساط را طی می کند. ولی این بار نظم (ترتیب) در جهت عکس است.

وقتی که گاز تا حجم فشرده می شود، پیستون همه دانه های شن را که قبلا برداشته شده بود، حمل می کند. حال جرم پیستون به همراه شن برابر است. بنابراین کل سیستم به حالت اولیه برگشته است. انبساط و فشرده شدن (انقباض) گاز به صورت معکوش صورت می گیرد.

همچنین گاز می تواند به صورت بازگشت ناپذیر انبساط یابد، برای مثال با برداشتن سریع تمامی دانه های شن از روی پیستون ، وقتی که پیستون در پایین ترین موقعیت است. در این صورت جرم پیستون بدون شن به اندازه کافی سبک خواهد بود. تحت این شرایط ، پیستون با شتاب زیادی به سمت بالا حرکت خواهد کرد و در نتیجه حجم گاز افزایش خواهد یافت. در این حالت درجه حرارت تغییر می کند و در قسمتهای مختلف حجم سیلندر مقادیر متفاوتی را خواهد داشت و فقط حجم گاز مقدار معینی را دارا خواهد بود. حالت گاز موجود در سیلندر با هیچ یک از مقادیر P و V قابل توصیف نیست. بدین علت فرآیند نمی تواند با یک خط پیوسته نظیر فرآیندهای برگشت پذیر نمایش داده شود.

▪ نکته ۱

تمامی حالتهای میانی در یک فرآیند تعادلی ، حالتهای متعادل هستند. در حالیکه حالتهای میانی در یک فرآیند ناترازمند ، شامل حالتهای ناترازمندی هستند.

فرآیندهای تعادلی برگشت پذیر هستند، در حالیکه فرآیندهای ناترازمندی ، برگشت ناپذیر هستند.

یک فرایند بی نهایت آرام (کند) لزوما یک فرآیند تعادلی و برگشت پذیر نیست.

▪ نکته ۲

تغییر حالت در یک سیستم همواره با یک تحول به حالت غیر تعادلی یادآوری می شود. هر چه تغییر در سیستم سریع تر صورت گیرد، اهمیت انحراف از حالت غیر تعادلی بیشتر می شود. برای برگشت به حالت تعادل مقدار زمان زیادی لازم است. از این رو با تغییر حالت سیستم به صورت بسیار آرام ، ما سیستم را از حالت تعادل خارج نخواهیم کرد و از طرف دیگر ، با زمان دهی کافی به سیستم برای برگشت به حالت تعادل در هر مرحله میانی ، سیستم از حالت تعادل خارج نخواهد شد. در نتیجه سیستم حالتهای تعادلی متوالی را طی خواهد کرد.

تقریبی در نظر گرفتن این اظهارات و فرض کردن این که سیستم فقط یک رشته حالتهای نزدیک تعادلی و نه خود تعادلی را طی می کند، کاملا اشتباه است و در واقع خود حالت تعادل توسط افت و خیزهایی بوسیله حالتهای غیر تعادلی بدست می آید. بنابراین اگر حالتهای نزدیک تعادل با حالتهای تعادلی بوسیله مقدار کوچکی نسبت به حالتهای افت و خیز تفاوت داشته باشد، آنها به سادگی می توانند به عنوان حالتهای تعادلی در نظر گرفته شوند. این مطلب همواره می تواند حاصل شود، به شرطی که فرآیند به اندازه کافی آرام انجام گیرد.

ضیا محبی

کلاس 05

عناصر کمیاب و منابع آنها در روی زمین

عناصر کمیاب زمین، عنصرهای ۵۸ تا ۷۱جدول تناوبی را تشکیل میدهند و جزو عناصر واسطه داخلی می باشند.  
 
   
 
   
عناصر کمیاب زمین، عنصرهای ۵۸ تا ۷۱جدول تناوبی را تشکیل میدهند و جزو عناصر واسطه داخلی می باشند. وجه تسمیه لانتانیدها از عنصر ۵۷ جدول یعنی لانتان(La)گرفته شده است. باید توجه داشت که خواص شیمیایی این دسته از عناصر مشابه خواص لانتان می باشد. در واقع اطلاق نام عناصر نادر یا کمیاب، از آنجائیکه این عناصر نه کمیابند و نه به آن دسته از اکسیدهای خاکی مانند(اکسیدهای)آلومینیوم، زیرکونیوم و ایتریوم تعلق دارند، غلط مصطلح است. زمانی که نخستین اعضای این گروه برای اولین بار کشف شد، بصورت اکسید مجتمع گردیده بودند و از آنجایی که این اکسیدها تا اندازهای به اکسیدهای کلسیم، منیزیم و آلومینیوم که بعدها به آنها عنوان اکسیدهای خاکی اطلاق گردید شباهت دارند، لذا این عناصر به نام عناصر کمیاب معروف گردیدند. در هر صورت باید توجه داشت که سریوم در پوسته زمین بسیار فراوان تر از سرب بوده و نیز ایتریم از قلع بسیار فراوانتر است و حتی بایداذعان نمود که کمیاب ترین خاکهای کمیاب، به استثنای پرومتیم، بسیار از عناصر گروه پلاتین فراوانترند.

مهمترین کانی های عناصر کمیاب عبارتند ازمونازیت، زنوتیم، بستناسیت. معمولااین مواد بوسیله اعمال مکانیکی مانند شناورسازی و یا استفاده از روشهای مغناطیسی تغلیظ میشوند. سپس لانتانیدها در حالتیکه بصورت کانیهای فسفات یا سیلیکات می باشند، بوسیله اسید مورد شستشو قرار می گیرند. برخی از کانیها مانندکولومبوتانتالات ها با کربن حرارت داده شده و یا تحت تاثیر کاستیک قوی قبل از سنگ شویی قرار داده میشوند.

● منابع عناصر کمیاب در روی زمین :

کربناتیت ها بیشتر با سنگهای آذرین آلکالن در ریفت های داخل قاره ای وبه ندرت جزایر اقیانوسی ونقاط داغ داخل قاره گزارش شده اند . کربناتیت ها از دوره پر کامبرین تا عهد حاضر گزارش شده اند.مواد معدنی مهمی از کربناتیت ها بدست می آیند عبارت اند از نیوبیوم، آهن، آپاتیت، عناصر کمیاب، ورمیکولیت، استرانسیوم، باریم، زیرکون، اورانیوم، فلوریت و تیتان.

کربناتیت های حاوی عناصر کمیاب از نوع آهن دار هستند.این کربناتیت ها به ندرت یافت می شوند. کربناتیت های آپاتیت-مگنتیت اکثرا دارای مقدار کمی عناصر کمیاب هستند. دو کمپلکس کربناتیت کولا(Kola)در روسیه و مانت پاس(Mountain pass)در کالیفرنیا(آمریکا)ذخایر قابل توجهی از عناصر کمیاب دارند.

کانیهای مهمی که در این ذخایر یافت می شوند عبارتند:

▪ پیرو کلر (Ca.Na)۲(Nb.Ta)۲O۶(O.OH.F)

▪ بادالیت ZrO۲

▪ باستانسیت F.OH)(Ce.La)۲CO۳)

▪ مونازیت CePO۴

▪ پاریزیت Ca.La)۲(CO۳)۳F۲)

حدود ۱۳۰کانی مختلف تاکنون در کربناتیت ها تشخیص داده شده است.

عناصرکمیاب می تواند از سنگهای آذرین آلکالن حاصل شود(سمینوف وهمکاران ۱۹۷۲).عناصر کمیاب اکثرا در سنگهای آلکالن غنی از سدیم-پتاسیم اسیدی یافت می شود. نفلین سیانیت ها حاوی عناصر کمیاب می باشند.

پگماتیت هایی که در عمق۵/ ۳تا ۷ کیلومتری(عمق متوسط)از سطح زمین تشکیل شده اند به پگماتیت های حاوی عناصر کمیاب معروفند.بیشتر کانی های حاوی عناصر کمیاب به صورت پلاسر یافت می شوند.

کانی های زیر حاوی عناصر کمیاب می باشند :

▪ مونازیت Ce,La,Nd,Th)PO۴)

▪ زینوتیم YPO۴

▪ آلانیت (Ce,Ca,Y)۲(Al+۳,Fe+۳)۳O(SiO۴)(Si۲O۷)(OH)

▪ سریوپیرو کلر (Ce,Ca,Y)۲(Nb,Ta)۲O۶(OH,F)

▪ ایتروپیرو کلر Y,Na,Ca,Y)۱-۲(Nb,Ta,Ti)۲(O.OH)۷)

▪ لوپاریت Ca,Na,Ce)(Ti,Nb)O۸)

▪ گادولینیت Gadolinite)۲BeO.FeO.Y۲O۳.۲SiO۲)

▪ بستنا سیت Bastanasite)CeFCO۳)

▪ سامارسکیت Samarskite)(Ca,Fe,UO۲)۳O.Y۲O۳.۳(Nb,Ta)۲O۵)

▪ فرگوزنیت fergusonite)Y۲O۳.۳(Nb.Ta)۲O۵)

▪ اگزنیت Euxenite)Y۲(NbO۳)۳.Y۲(TiO۳)۳.۱ ۱/۲H۲O)

▪ ایتروفلوئوریت Yttrofluorite)۲YF۳۳CaF۳)

● زینوتیم( YPO۴):

زینوتیم یکی از کانی های کمیاب ایتریوم می باشد . Wakefielditeو chernovite-(Y)دیگر کانی های ایتریوم هستند هرچند به ترتیب وانادات وارسنات می باشند. اغلب اوقات اورانیوم وبرخی از عناصر کمیاب مانند ایربیوم، تریوم، ایتریوم، زیرکونیوم در این کانی یافت می شود. زینوتیم به مقدار کم رادیواکتیویته می باشد

● گادولینیت(Gadolinite):

فرمول شیمیایی ۲BeO.FeO.Y۲O۳.۲SiO۲

نام دیگر آن Yttrium Iron Beryllium Silicateاست. این کانی تاحدی کانی کمیاب است . شکل آن منشوری، مقطع عرضی بلورها به شکل الماس، ومعمولابه رنگ سبز وبادرخشندگی زیبا می باشد. این کانی حاوی دو عنصر ایتریوم(yttrium)وبریلیوم(beryllium)می باشد.اتریوم(yttrium)یک فلز کمیاب زمین است ودر صنعت مورد استفاده قرار می گیرد

● سامارسکیت(Samarskite):

نام دقیق آن smarskite-yاست این کانی در گرانیت پگماتیت ها در سنگهای آذرین درونی که آرام سردشده اند یافت می شود.سامارسکیت همراه کوارتز، فلدسپات، کلومبیت، تانتالیت، وبرخی ازعناصر کمیاب می باشد. رنگ آن مشکی مخملی تا قهوه ای تیره است.وکریستال های آن مات و رادیواکتیویته می باشدواغلب با لیمونیت(Limonit)پوشیده شده است.درکوهای ارال در روسیه، نروژ،سوئد، برزیل، امریکا یافت می شود

● ایتروفلوئوریت(Yttrofluorite):

این کانی حاوی فلرورید ومقدار قابل محسوس ایتریوم(Ytrium )می باشدویون های(Ca)در ساختار های فلورید جایگزین شده اند . این کانی در روسیه، امریکا، نروژ، ژاپن، مغولستان یافت می شود.

نام و نام خانوادگي:مير محمد مير باقري

مدرسه:شهيد حسن نصيري

كلاس:01

سختي موقت اب:بخشي از سختي اب است كه از وجود بي كربنات هاي كلسيم‌، منيزيم و آهن در آن ناشي ميشود وتنها با عمل جوشاندن مي توان آن را بر طرف كرد.

سختي دائم آب:به وجود نمك هايي غير از بي كربنات هاي فلز هاي موجود در آب مربوط است و با عمل جوشاندن آب از بين نمي رود، بلكه براي از بين بردن آن بايد از مواد شيميايي مناسب استفاده نمود.

مجموع سختي موقت ودائم را،سختي كل آب مي گويند.آبي كه سختي كل آن از 1 ميلي اكي والان كربنات كلسيم كمتر باشد، آب نرم (شيرين) محسوب مي شود.

سختي موقت آب: بخشي از سختي آب است كه از وجود بي كربنات هاي كلسيم، منيزيم، آهن در آن ناشي مي شود و تنها با عمل جوشاندن مي توان آن را بر طرف كرد.

سختي دائم آب: به وجود نمك هايي غير از بي كربنات فلزهاي موجود در آب مربوط است و با عمل جوشاندن آب از بين نمي رود،‌بلكه براي از بين بردن ان بايد از مواد شيميايي مناسب استفاده كرد.

مجموع سختي موقت و سختي دائم را، سختي كل آب مي گويند. آبي كه سختي كل آن از 1 ميلي اكي والان (واحدي است براي سنجيدن ميزان سختي آب) كربنات كلسيم كمتر باشد،‌آب نرم يا آب شيرين محسوب مي شود.

استالاگميت

به صورت سنگال هايي(كنكرسيون) در زير استالاكتيت ها ايجاد مي شوند كه قاعده آنها در كف غار و راس آنها به طرف سقف است. استالاگميت نوع ديگري از رسوبات ستوني شكل است كه بر كف غار هاي آهكي شكل مي گيرد و دليل بوجود آمدن آن چكيدن قطرات حاوي مقدار زيادي مواد معدني محلول و ته نشين شدن و رسوب كردن كلسيم كربنات است.

در هنگام بازديد از غارهاي حاوي استالاكتيت ها و استالاگميت ها از بازديد كنندگان درخواست مي شود به ديواره ها و سنگ ها دست نزنند. دليل اين موضوع به طور كلي ادامه داشتن رشد تشكيل سنگ ها و استالاكتيت هاست. از ان جا كه شكل گرفتن سنگ ها به دليل رسوب مواد معدني محلول در آب بر سنگ هاي قديمي مي باشد، لذا دست زدن به سنگ ها باعث تخريب بستر رسوب گذاري و از بين رفتن رشد طبيعي آن ها مي شود.
راه هاي زيادي براي بخاطر سپردن اين كه كدام يك از استالاكتيت يا استالاگميت بر سقف ها و كدام يك بر كف پديد مي آيند وجود دارد كه چند نمونه از آن ها در زير بيان شده است استالاكتيت (StalaCtite) داراي حرف C مي باشد كه از سقف (Ceiling) مي آيد. استالاگميت (StalaGmite) داراي حرف G مي باشد كه از زمين (Ground) مي آيد.

    +   ستون: حاصل رسيدن استالاكتيت و استالاگميت به يكديگر است.

    +   مرواريد غار: گلوله هاي سفيد آهكي و يا در آب هاي آشفته و منقلب به صورت لايه هاي هم مركز در اطراف يك واريزه در مي آيند.

◄  غارهاي يخي:

نوع ديگري از غار ها كه به غارهاي يخي موسوم هستند ، در زير رسوبات يخچالي به وجود مي آيند. در اين نوع غارها نيز اشكال يخي مثل استالاكتيت و استالاگميتها، زيبايي چشم گيري دارند.

◄  غار ماگمايي:

در اين نوع غارها سنگ هاي ذوب شده از آتشفشان انفجاري ، مثل يك رودخانه جريان مي يابد به تدريج سطح اين روانه سرد شده و بام سنگي ايجاد مي كند كه هنوز ماگماي گرم در زير آن جريان دارد. زماني كه انفجار پايان مي يابد غار به صورت لوله اي تو حالي باقي مي ماند. اين نوع غارها مي توانند به بزرگي چند تونل و يا به اندازه مجاري زهكشي باشند.

◄  غار دريايي:

در اثر برخورد مداوم امواج دريا به ديواره ي پرتگاه ساحلي غار دريايي تشكيل مي گردد. اين نوع غارها محلي براي زندگي ستاره هاي دريايي ،سيل ها و شيرهاي دريايي است.

◄  غار ماسه سنگي:

غارهاي كم عمقي در سطح پرتگاه ها هستند كه تحت تاثير باد و آب ايجاد مي گردند.

مهراب نظری

کلاس 05

دبیرستان شهید نصیری

استالاكتيت

اشكال مخروطي توپر يا متخلخل كه از سقف غار آويزان است. واژه استالاكتيت واژه اي يوناني است و برگرفته از مفهوم چكيدن و چكه كردن مي باشد. معناي لفظي اين واژه «آن چه كه ميچكد» مي باشد. استالاكتيت نوعي رسوبات استوانه اي يا مخروطي مي باشد كه بر سقف يا ديواره هاي غار هاي آهكي تشكيل مي شود و گاهي از آن با نام سنگ چكنده ياد مي كنند. استالاكتيت ها از ته نشين شدن كلسيم كربنات و ديگر مواد معدني، كه رسوبات آب هاي حاوي مواد معدني هستند تشكيل مي شوند. شكل مقابل اين رسوبات كه در زير استالاكتيت ها تشكيل مي شود استالگميت ناميده مي شود. در صورت وجود زمان كافي استالاگميت ها مي توانند به استالاكتيت ها رسيده، و تشكيل يك ستون دهند.

هر استالاكتيت ابتدا تنها با چكيدن قطرات آب هاي حاوي كلسيم كربنات از سقف بوجود مي آيد. هنگامي كه يك قطره مي چكد، حلقه اي بسيار نازك از كلسيت تشكيل مي دهد. با تداوم اين عمل هر قطره حلقه نازك ديگري از رسوبات كلسيت از خود بر جاي مي گذارد. سرانجام، اين حلقه ها يك حفره يا سوراخ بسيار باريك ايجاد مي كنند. اين سوراخ ها كه قطري حدود نيم ميليمتر دارند، ممكن است بسيار طولاني باشند اما بسيار نازك و ترد مي باشند. در صورتي كه به نحوي راه اين سوراخ بسته شود، قطرات آب از بالا به بيرون سر ريز شده، باعث ته نشين شدن مقدار بيشتري كلسيت و مخروطي تر كردن شكل استالاكتيت مي شوند. قطراتي كه از استالاكتيت مي چكند كلسيت بيشتري در پايين ته نشين مي كنند. اين ته نشين ها سر انجام استالاگميت هاي گرد يا مخروطي شكلي را پديد مي آورند. بر خلاف استالاكتيت ها استالاگميت ها هيچ گاه داراي سوراخي در داخل خود نمي باشند.
هر چند كه ادعا شده است بلند ترين استالاكتيت شناخته شده در جهان در تالار راريتيس واقع در برزيل قرار دارد و داراي بيست متر ارتفاع مي باشد، برخي از غار نوردان در هنگام جست و جو حتي با استالاكتيت هاي بلند تري هم مواجه شده اند.

استالاكتيت ها مي توانند بر روي سقف هاي بتني و ساختمان ها هم پديد آيند. هر چند كه در اين اماكن به نسبت محيط هاي ديگر استالاكتيت ها به مراتب سريع تر شكل مي گيرند. استالاكتيت ها حتي بوسيله گدازه هاي آتشفشاني هم شكل مي گيرند كه البته مكانيزم شكل گيري آن ها بسيار متفاوت است.

مهراب نظری

کلاس 05

دبیرستان شهید نصیری

تصفيه آب

.تصفیه آب (به انگلیسی: Water purification)‏، به فرآیندهایی گفته می‌شود که طی آن مواد شیمیایی نامطلوب، آلاینده‌های بیولوژیکی، جامدات معلق و گازها از آب آلوده حذف می‌شوند، تا قابل آشامیدن یا مصرف کشاورزی گردد. به طور کلی روش‌های مورد استفاده عبارتند از فرآیندهای فیزیکی مانند فیلتراسیون، ته‌نشینی، تقطیر و فرآیندهای زیستی مانند فیلترهای شنی و ماسه‌ای کند، کربن اکتیو (زغال فعال) و فرایندهای یمیایی ماننشد کلرزنی,اذن زنی، دفلوکولانت، استفاده از تابش الکترومغناطیسی مانند اشعه ماوراء بنفش

فرآیند تصفیه آب ممکن است به کاهش غلظت ذرات معلق یا ذرات محلول در آب از جمله ذرات معلق، انگل‌هاباکتری‌ها، جلبک‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌هاو طیف وسیعی از مواد محلول و ذرات معلق موجود در آب منجر شود.

روشهای تصفیه اب عبارتند از:

• تقطیر
• زلال سازی
• میکروفیلتراسیون MF
• اولترا فیلتراسیون UF
• اشعه ماوراء بنفش UV
• اسمز معکوس RO

ته نشینی

ته نشینی یکی از درجه های تصفیه است که در بسیاری از موارد قابل قبول نیست و به تصفیهء بیشتر نیاز است.ته نشینی فرآیندی زمان بر است و در برخی مواقع زمان مورد نیاز برای آن عملی نیست.زمان ته نشینی به عوامل بسیاری بستگی دارد مانند:

1.      وزن ذره

2.      شکل ذره

3.      اندازهء ذره

4.      گرانروی و / یا مقاومت اصطکاکی آب، که تابعی از دما است.

برای محاسبهء این زمان قانون استکس وجود دارد: V=2662*(S1-S2)*D^2/z V=سرعت ته نشینی(فوت بر ثانیه( S1=چگالی ذره (lb/ft3) S2=چگالی سیال(lb/ft3) D=قطر ذره(in) z=گران روی(سانتي پواز) در این رابطه فرض می شود که ذرات کروی هستند, تحت فشار مقاومت چسبناکی نیستند و بار الکتریکیندارند.و این قانون بدون این شرایط صحیح نیست.بیشتر ذرات جامد معلق کوچکتر از 0.1mm در سطح آب بار الکتریکی منفی دارند.این بار منجر به دفع شدن ذرات از یکدیگر و پایداری بیشتر آن ودر نتیجه بیشتر شده زمان ته نشینی می شود.معمولا برای خنثی سازی ذرات معلق و نتیجتا بهتر کردن ته نشینی از مواد شیمیایی استفاده می شود. به این مواد شیمیایی در فرآین تصفیه منعقد کننده گفته می شود.و به عمل خنثی سازی ذرات منعقد سازی گویند

.

نام:سامان غلام نیا

کلاس0.1

دبیرستان شهیدنصیری

عنوان:انرژی باد

باد هوای در حال حرکت است. باد به وسیلة گرمای غیر یکنواخت که سطح کرة زمین که حاصل عملکرد خورشید است، بوجود می‌آید. از آنجائیکه سطح زمین از سازنده‌های خشکی و آبی قنوعی تشکیل شده‌اند، اشعة خورشید را بطور غیریکنواخت جذب می‌کند. وقتی خورشید در طول روز می‌تابد...

نام:سهراب زمانی
مدرسه:ملاصدرا 1
کلاس:05
موضوع:سوختن هیدروکربن ها

سوختن هیدروکربن ها

هیدرو کربن ها ساده ترین ترکیبات آلی هستند .

کوچک ترین و ساده ترین عضو خانواده هیدرو کربن ها متان می باشد که تنها از یک اتم کربن و چهار اتم هیدروژن تشکیل شده است.

تمام ترکیبات آلی می توانند از هیدروکربن ها به وسیله جانشین شدن یک اتم هیدروژن با یک گروه عاملی مناسب تشکیل شوند.

جانشینی یک اتم هیدروژن توسط یک گروه OH در یک هیدروکربن، الکل را تشکیل می دهد. جایگزینی اتم هیدروژن در یک هیدروکربن توسط گروه COOH ،اسید کربوکسیلیک را پدید می آورد وغیره.

طبقه بندی هیدروکربن ها:

بااین که میلیون ها ترکیب آلی وجود دارد اما تقریبا غیر ممکن است که تک تک ترکیبات را به لحاظ فیزیکی مطالعه کنیم.

ترکیبات آلی را جهت مطالعه آسان تر، به گروه ها و زیر گروه های مختلف دسته بندی می کنند.این ترکیبات را می توان به دو دسته کلی تقسیم بندی کرد:

سوختن هیدروکربن ها:

متان، بنزن، شمع ( پارافین ) جزو هیدروکربن ها محسوب می شوند و زمانی که در اکسیژن سوزانده می شوند بخار آب و دی اکسید کربن را تولید می نمایند. شمعی را در درون یک استوانه حاوی اکسیژن قرار می دهیم. ابتدا شمع با روشنایی خوبی مطابق شکل زیر می سوزد.

به دنبال آن جداره داخلی ظرف حاوی گاز اکسیژن مه آلود می شود که این مسئله از به جا ماندن قطرات ریزآب روی جداره ناشی می شود. برای این که از تشکیل گاز دی اکسید کربن در استوانه مطمئن شویم، مقداری آب آهک به داخل استوانه روانه می کنیم. بعد از مدتی خواهیم دید آب آهک با گاز دی کسید کربن ترکیب شده و محلولی شیری رنگ را تولید کرده است. این محلول حضور گاز دی اکسید کربن را تایید می کند.

نام : سهاب زمانی
مدرسه:ملاصدرا
کلاس:05
موضوع:نظریه جنبشی گاز ها

نگاه اجمالی

در ترمودینامیک فقط با متغیرهای ماکروسکوپیک ، مانند فشار و دما و حجم سر و کار داریم. قوانین اصلی ترمودینامیک‌ها بر حسب چنین کمیتهایی بیان می‌شوند. ابدا درباره این امر که ماده از اتمها ساخته شده است صحبتی نمی‌کنند. لیکن مکانیک آماری ، که با همان حیطه‌ای از علم سر و کار دارد که ترمودینامیک از آن بحث می‌کند و وجود اتمها را از پیش مفروض می‌داند. قوانین اصلی مکانیک آماری حامی قوانین مکانیک‌اند که در حدود اتمهای تشکیل دهنده سیسنم بکار می‌روند. 

تاریخچه

نظریه جنبشی توسط رابرت بویل (Rabert Boyle) (1627 – 1691) ، دانیل برنولی (1700 – 1782) ، جیمز ژول (1818 – 1889) ، کرونیگ (1822 – 1874) ،رودولف کلاوسیوس (1822 – 1888) و کلرک ماکسول ( 1831 – 1879 ) و عده‌ای دیگر تکوین یافته است. در اینجا نظریه جنبشی را فقط در مورد گازها بکار می‌بریم، زیرا برهم کنش‌های بین اتمها ، در گازها به مراتب متغیرترند تا در مایعات. و این امر مشکلات ریاضی را خیلی آسانتر می‌کند.

در سطح دیگر می‌توان قوانین مکانیک را بطور آماری و با استفاده از روشهایی که صوری‌تر و انتزاعی‌تر از روشهای نظریه جنبشی هستند بکار برد. این رهیافت که توسط جی ویلارد گیبس (J.willard Gibbs) و لودویگ بولتز مانی (Ludwig Boltz manni) (1844 – 1906) و دیگران تکامل یافته است، مکانیک آماری نامیده می‌شود، که نظریه جنبشی را به عنوان یکی از شاخه‌های فرعی در بر می‌گیرد. با استفاده از این روشها می‌توان قوانین ترمودینامیک را به دست آورد. بدین ترتیب معلوم می‌شود که ترمودینامیک شاخه‌ای از علم مکانیک است. 

محاسبه فشار بر پایه نظریه جنبشی

فشار یک گاز ایده‌آل را با استفاده از نظریه جنبشی محاسبه می‌کنند. برای ساده کردن مطلب ، گازی را در یک ظرف مکعب شکل با دیواره‌های کاملا کشسان در نظر می‌گیریم. فرض می‌کنیم طول هر ضلع مکعب L باشد. سطحهای عمود بر محور X را که مساحت هر کدام e² است. A₁ و A₂ می‌نامیم. مولکولی را در نظر می‌گیریم که دارای سرعت V باشد. سرعت V را می‌توان در راستای یالهای مولفه‌های V_x و V_y و V_z تجزیه کرد.

اگر این ذره با A₁ برخورد کند در بازگشت مولفه X سرعت آن معکوس می شود. این برخورد اثری رو ی مولفه V_y و یا V_y ندارد در نتیجه متغیر اندازه حرکت عبارت خواهد بود :

که بر A₁ عمود است. بنابراین اندازه حرکتی e به A₁ داده می‌شود برابر با m V_x2 خواهد بود زیرا اندازه حرکت کل پایسته است.

زمان لازم برای طی کردن مکعب برابر خواهد بود با V_x/L. در A₂ دوباره مولفه y سرعت معکوس می‌شود و ذره به طرف A₁ باز می‌گردد. با این فرض که در این میان برخوردی صورت نمی‌گیرد مدت رفت و برگشت برابر با 2 e V_x خواهد بود. به طوری که آهنگ انتقال اندازه حرکت از ذره به A₁ عبارت است:


mV_x²/e = V_x/2e . 2 mV_x ، برای به دست آوردن نیروی کل وارد بر سطح A₁ ، یعنی آهنگ انتقال اندازه حرکتی از طرف تمام مولکولهای گاز به A₁ داده می‌شود.

تعبیر دما از دیدگاه نظریه جنبشی

با توجه به فرمول RT 2/3 = 1/2 MV² یعنی انرژی کل انتقال هر مول از مولکولهای یک گاز ایده‌آل ، با دما متناسب است. می‌توان گفت که این نتیجه با توجه به معادله بالا برای جور در آمدن نظریه جنبشی با معادله حالت یک گاز ایده‌آل لازم است. و یا اینکه می‌توان معادله بالا را به عنوان تعریفی از دما بر پایه نظریه جنبشی یا بر مبنای میکروسکوبیک در نظر گرفت. هر دو مورد بینشی از مفهوم دمای گاز به ما می‌دهد. دمای یک گاز مربوط است به انرژی جنبشی انتقال کل نسبت به مرکز جرم گاز اندازه گیری می‌شود. انرژی جنبشی مربوط به حرکت مرکز جرم گاز ربطی به دمای گاز ندارد.

حرکت کاتوره‌ای را به عنوان بخشی از تعریف آماری یک گاز ایده‌آل در نظر گرفت. V² را بر این اساس می‌توان محاسبه کرد. در یک توزیع کاتوره‌ای سرعتهای مولکولی ، مرکز جرم در حال سکون خواهد بود. بنابراین ما باید چارچوب مرجعی را بکار ببریم که در آن مرکز جرم گاز در حال سکون باشد. در چارچوبهای دیگر ، سرعت هر یک از مولکولها به اندازه U (سرعت مرکز جرم در آن چارچوب) از سرعت آنها در چارچوب مرکز جرم بیشتر است. در اینصورت حرکتها دیگر کتره‌ای نخواهد بود و برای V² مقادیر متفاوتی بدست می‌آید. پس دمای گاز داخل یک ظرف در یک قطار متحرک افزایش می‌یابد. می‌دانیم که M V² 1/2 میانگین انرژی جنبشی انتقالی هر مولکول است. این کمیت در یک دمای معین که در این مورد صفر درجه سلسیوس است، برای همه گازها مقدار تقریبا یکسانی دارد. پس نتیجه می‌گیریم که در دمای T ، نسبت جذر میانگین مربعی سرعتهای مولکولهای دو گاز مختلف مساوی است با ریشه دمای عکس نسبت به مربعهای آنها.

مسافت آزاد میانگین

در فاصله برخوردهای پی‌درپی ، هر مولکول از گاز با سرعت ثابتی در طول یک خط راست حرکت می‌کند. فاصله متوسط بین این برخوردهای پی‌درپی را مسافت آزاد میانگین می‌نامند. اگر مولکولها به شکل نقطه بودند، اصلا با هم برخورد نمی‌کردند. و مسافت آزاد میانگین بینهایت می‌شد. اما مولکولها نقطه‌ای نیستند و بدین جهت برخوردهایی روی می‌دهد. اگر تعداد مولکولها آنقدر زیاد بود که می‌توانستند فضایی را که در اختیار دارند کاملا پر کنند و دیگر جایی برای حرکت انتقالی آنها باقی نمی‌ماند. آن وقت مسافت آزاد میانگین صفر می‌شد.

بنابراین مسافت آزاد میانگین بستگی دارد به اندازه مولکولها و تعداد واحد آنها در واحد حجم. و به قطر d و مولکولهای گاز به صورت کروی هستند در این صورت مقطع برای برخورد برابر با лd² خواهد بود.

مولکولی با قطر 2d را در نظر می‌گیریم که با سرعت V در داخل گازی از ذرات نقطه‌ای هم ارز حرکت می‌کند. این مولکول در مدت t استوانه‌ای با سطح مقطع лd² و طول Vt را می‌روبد. اگر n_v تعداد مولکولها در واحد حجم باشد استوانه شامل (лd² Vt ) n_v ذره خواهد بود. مسافت آزاد میانگین ، L ، فاصله متوسط بین دو برخورد پی‌درپی است بنابراین ، L ، عبارت است از کل مسافتی که مولکول در مدت t می‌پیماید. (Vt) تقسیم بر تعداد برخوردهایی که در این مدت انجام می‌دهد. یعنی:

این میانگین بر مبنای تصویری است که در آن یک مولکول با هدفهای ساکن برخورد می‌کند. در واقع ، برخوردهای مولکول با هدف دمای متحرک انجام می‌گیرد در نتیجه تعداد برخورد دما از این مقدار بیشتر است. 

توزیع سرعتهای مولکولی

با توجه به سرعت جذر میانگین مربعی مولکولهای گاز ، اما گستره سرعتهای تک‌تک مولکولها بسیار وسیع است. بطوری که برای هر گازی منحنی‌‌ای از سرعتها مولکولی وجود دارد که به دما وابسته است. اگر سرعتهای تمام مولکولهای یک گاز یکسان باشند این وضعیت نمی‌تواند مدت زیاد دوام بیاورد. زیرا سرعتهای مولکولی به علت برخوردها تغییر خواهند کرد. با وجود این انتظار نداریم که سرعت تعداد زیادی از مولکولها بسیار کمتر از V‌_rms (یعنی نزدیک صفر) یا بسیار بیشتر از V_rms ، زیرا وجود چنین سرعتهایی مستلزم آن است که یک رشته برخوردهایی نامحتمل و موجی صورت بگیرد. مسئله محتملترین توزیع سرعتها در مورد تعداد زیادی از مولکولهای یک گاز را ابتدا کلوک ماکسول حل کرد. قانونی که او ارائه کرد در مورد نمونه‌ای از گاز که N مولکول را شامل می‌شد چنین است :

در این معادله N(V)dV تعداد مولکولهایی است که سرعت بین V و V+3v است، T دمای مطلق ، K ثابت بولتزمن ، m جرم هر مولکول است. تعداد کل مولکولهای گاز (N) را ، با جمع کردن (یعنی انتگرال‌گیری) تعداد موجود در هر بازه دیفرانسیلی سرعت از صفر تا بینهایت به دست می‌آید. واحد (N(V می‌تواند مثلا مولکول برا سانتیمتر بر ثانیه باشد. 

توزیع سرعتهای مولکولی در مایعات

توزیع سرعتهای مولکولی در مایعات شبیه گاز است. اما بعضی از مولکولهای مایع (آنهایی که سریعترند) می‌توانند در دماهایی کاملا پایینتر از نقطه جوش عادی از سطح مایع بگریزند. (یعنی تبخیر شوند). فقط این مولکولها هستند که می‌توانند بر جاذبه مولکولهای سطح فائق آیند. و در اثر تبخیر فرار کنند. بنابراین انرژی جنبشی میانگین مولکولهای باقیمانده نیز کاهش می‌یابد در نتیجه دمای مایع پایین می‌آید. این امر روشن می‌کند که چرا تبخیر فرایند سرمایشی است. 

مثال واقعی در مورد توزیع سرعتهای مولکولی

با توجه به فرمول N(V) = Σ410N(M/2πkT)^3/2 توزیع سرعتهای مولکولی هم به جرم مولکول و هم به دما بستگی دارد هرچه جرم کمتر باشد نسبت مولکولهای سریع در یک دمای معین بیشتر است. بنابراین احتمال اینکه هیدروژن در ارتفاعات زیاد از جو فرار کند بیشتر است، تا اکسیژن و ازت. کره ماه دارای جو رقیقی است. برای آنکه مولکولهای این جو احتمال زیادی برای فرار از کشش گرانشی ضعیف ماه ، حتی در دماهای پایین آنجا نداشته باشند، انتظار می‌رود که این مولکولها یا اتمها متعلق به عناصر سنگینتر باشند. طبق شواهدی ، در این جو گازهای بی اثر سنگین مانند کریپتون و گزنون وجود دارند که براثر واپاشی پرتوزا در تاریخ گذشته ماه تولید شده‌اند. فشار جو ماه در حدود 10 برابر فشار جو زمین است. 

توزیع ماکسولی

ماکسول قانون توزیع سرعتهای مولکولی را در سال 1859 میلادی به دست آورد. در آن زمان بررسی این قانون به کمک اندازه گیری مستقیم ممکن نبود و در حقیقت تا سال 1920 که اولین کوشش جدی در این راه توسط اشترن (Stern) به عمل آمد، هیچ اقدامی صورت نگرفته بود. افراد مختلفی تکنیکهای این کار را به سرعت بهبود بخشیدند. تا اینکه در سال 1955 یک بررسی تجربی بسیار دقیق در تائید این قانون (در مورد مولکولهای گاز توسط میلر (Miller) و کاش (Kusch) از دانشگاه کلمبیا صورت گرفت.

اسبابی که این دو نفر بکار بردند در مجموعه‌‌ای از آزمایشها مقداری تالیوم در کوره قرار می‌دادند و دیواره‌های کوره O را تا دمای یکنواخت 80±4K گرم کردند. در این دما تالیوم بخار می‌شود و با فشار 3.2x10^-3 میلیمتر جیوه ، کوره را پر می‌کند. بعضی از مولکولهای بخار تالیوم از شکاف s به فضای کاملا تخلیه شده خارج کوره فرار می‌کند و روی استوانه چرخان R می‌افتند در این صورت استوانه که طولش L است تعدادی شیار به صورت مورب تعبیه شده که فقط یکی از آنها را می‌توان دید. به ازای یک سرعت زاویه‌ای معین استوانه (W) فقط مولکولهایی که دارای سرعت کاملا مشخص V هستند می‌توانند بدون برخورد با دیواره‌ها از شیارها عبور کنند. سرعت V را می‌توان از رابطه زیر بدست آورد:

φ: تغییر مکان زاویه‌ای بین ورودی و خروجی یک شیار مورب است. استوانه چرخان یک سرعت گزین است، سرعت انتخاب شده با سرعت زاویه‌ای (قابل کنترل) W متناسب است. 

نقص توزیع سرعت ماکسولی با نظریه جنبشی

اگرچه توزیع ماکسولی سرعت برای گازها در شرایط عادی سازگاری بسیار خوبی با مشاهدات دارد. ولی در چگالیهای بالا ، که فرضهای اساسی نظریه جنبشی کلاسیک صادق نیستند. این سازگاری نیز به هم می‌خورد. در این شرایط باید از توزیعهای سرعت مبتنی بر اصول مکانیک کوانتومی ، یعنی توزیع فرمی - دیراک(Fermi Dirac) بوز – انیشتین (Bose Einstein) استفاده کرد. این توزیعهای کوانتمی در ناحیه کلاسیک (چگالی کم) با توزیع ماکسولی توافق نزدیک دارند و در جایی که توزیع کلاسیک با شکست مواجه می‌شود با نتایج تجربی سازگارند. بنابراین در کاربرد توزیع ماکسولی محدودیتهایی وجود دارد. همانگونه که در واقع برای هر نظریه‌ای چنین است.  

به نام خدا

نام و نام خانوادگی: امیرحسین ابوالحسنی

مدرسه:شهیدنصیری

کلاس:06{دوم ریاضی}

موضوع: با ارزشترین فلزات دنیا همراه با کاربردآن ها همراه با عکس

ویژگی‌های الکترون

پس از گسترش یافتن مکانیک کوانتوم به این حقیقت پی برده شد که الکترون‌های در حال گردش در اطراف هسته را نمی‌توان به طور کامل به شکل ذرات توصیف کرد بلکه می‌بایست با مفهوم دوگانگی موج-ذره توصیف شوند. از این نقطه نظر الکترون دارای ویژگی‌های زیر است: ویژگی‌های موج گون: ۱)چرخش الکترون‌ها پیرامون هسته نه به شکل چرخش سیارات پیرامون خورشید بلکه به شکل یک موج ایستاده می‌باشد. بنابراین پایین ترین انرژی که یک الکترون می‌تواند دارا باشد متناظر با بسامد اصلی یک موج ایستاده روی یک ریسمان است. انرژی‌های ممکن بالاتر متناظر با سایر هماهنگ‌های بسامد اصلی خواهد بود. ۲)الکترون‌ها در یک مکان نقطه‌ای تنها نیستند، اگرچه احتمال برهمکنش با الکترون در یک نقطه مشخص می‌تواند از روی تابع موج الکترون محاسبه شود. ویژگی‌های ذره گون: ۱)همواره شمار الکترون‌های در حال گردش پیرامون هسته عددی صحیحی است. ۲)الکترون‌ها بین اوربیتال‌ها جهش می‌کنند. در این جهش‌ها به نوعی رفتار ذره‌ای الکترون مشهود است. به عنوان مثال اگر یک تک فوتون الکترون‌ها را تحریک کند صرفاً یک الکترون در پاسخ به این فوتون در تراز انرژی خود تغییر صورت می‌دهد. ۳)الکترون‌ها خواص ذره گونی از قبیل این که هر حالت موجی همان بار الکتریکی ذره الکترون را دارد و یا این که هر حالت موجی دارای یک تک اسپین است.(اسپین رو به بالا یا پایین) را حفظ می‌کنند. بنابراین به رغم شباهت آشکار بحث ما با موضوع سیارات در حال گردش پیرامون خورشید، الکترون‌ها نمی‌توانند به سادگی به صورت ذراتی جامد توصیف شوند. به علاوه، اوربیتال‌های اتمی شباهت نزدیکی با مدارهای فضایی چرخش سیارات به دور خورشید ندارند. یک شباهت دقیق تر می‌تواند این باشد که یک جو بزرگ و غالباً عجیب (الکترون‌ها) سیاره‌ای نسبتاً کوچک (هسته اتم) را احاطه کرده است. اوربیتال‌های اتمی به طور دقیق شکل این «جو الکترونی»را توصیف می‌کنند به شرط آن که یک تک الکترون در اتم وجود داشته باشد. هنگامی که الکترون‌های بیش تر به یک اتم افزوده می‌شوند، الکترون‌های اضافه شده حجمی از فضا که پیرامون هسته است را چنان اشغال می‌کنند که مجموعه حاصل-که بعضی موارد «ابرالکترونی»نامیده می‌شود-شکل یک توزیع نسبتاً کروی را به خود می‌گیرد که الکترون‌ها می‌توانند در آن جا یافت شوند.

مهدیصابر صالحی

کلاس:06

مدرسه شهید نصیری

پیوند کوالانسی

فرهان پدیدار 

یک جفت الکترون مشترک بین دو هسته یک پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهند.

اطلاعات اولیه

میلیون‌ها ماده مرکب شناخته شده فقط از غیر فلزات ترکیب یافته‌اند. این مواد مرکب فقط شامل عناصری هستند که در هر اتم 4 ، 5 ، 6 یا 7 الکترون والانس دارند. بنابراین الکترون‌های والانس اتم‌های غیر فلزی ، آنقدر زیاد است که اتم‌ها نمی‌توانند با از دست دادن آنها ساختار یک گاز نجیب را به دست آورند. معمولا غیر فلزات با جفت کردن الکترون‌ها پیوند ایجاد می‌کنند و در این فرآیند به ساختار یک گاز نجیب می‌رسند.

استحکام پیوند کووالانسی

آنچه اتم‌های یک ملکول را به هم نگه می‌دارد، پیوند کووالانسی است، در تشکیل پیوند کووالانسی الکترون‌ها ، به جای آنکه از اتمی به اتم دیگر منتقل شوند، میان دو اتم به اشتراک گذاشته می‌شوند. استحکام پیوند کووالانسی ناشی از جاذبه متقابل دو هسته مثبت و ابر منفی الکترون‌های پیوندی است. یا به عبارت دیگر مربوط به آن است که هر دو هسته الکترونهای مشترکی را جذب می‌کنند.

نحوه تشکیل اوربیتال مولکولی

دو اوربیتال به نحوی همپوشانی می‌کنند که ابرهای الکترونی ، در ناحیه بین دو هسته ، یکدیگر را تقویت می‌کنند و احتمال یافتن الکترون در این ناحیه افزایش می‌یابد طبق اصل طرد پاولی دو الکترون این پیوند باید اسپین مخالف داشته باشند. در نتیجه تشکیل پیوند اوربیتال‌های اتمی به اوربیتال مولکولی تبدیل می‌شود.

انواع پیوند کووالانسی

پیوند یگانه کووالانسی

متشکل از یک جفت الکترون (دارای اسپین مخالف) است که اوربیتالی از هر دو اتم پیوند شده را اشغال می‌کند. ساده‌ترین نمونه اشتراک در مولکول‌های دو اتمی گازهایی از قبیل F₂ ، H₂ و Cl₂ دیده می‌شود. اتم هیدروژن فقط یک الکترون دارد هرگاه دو اتم هیدروژن تک الکترون‌های خود را به اشتراک بگذارند، یک جفت الکترون حاصل می‌شود.

این جفت الکترون پیوندی متعلق به کل مولکول هیدروژن است و به آرایش الکترونی پایدار گاز نجیب هلیم می‌رسد. هر الکترون هالوژن ، هفت الکترون والانس دارد. با تشکیل یک پیوند کووالانسی بین دو تا از این اتم‌ها ، هر اتم به آرایش الکترونی هشت تایی ، که ویژه گازهای نجیب است، می‌رسد.

پیوند چند گانه

بین دو اتم ، ممکن است بیش از یک پیوند کووالانسی تشکیل شود در این موارد گفته می‌شود که اتم‌ها با پیوند چند گانه به هم متصل‌اند. دو جفت الکترون مشترک را پیوند دو گانه و سه جفت الکترون مشترک را پیوند سه گانه می‌نامند. اغلب می‌توان تعداد پیوندهای جفت الکترونی را که یک اتم در یک مولکول بوجود می‌آورد از تعداد الکترون‌های مورد نیاز برای پر شدن پوسته والانس آن اتم ، پیش‌بینی کرد.

چون برای فلزات شماره گروه در جدول با تعداد الکترون‌های والانس برابر است، می‌توان پیش بینی کرد که عناصر گروه VIIA مثل Cl (با هفت الکترون والانس) ، برای رسیدن به هشت تای پایدار ، یک پیوند کووالانسی ، عناصر گروه VIA مثل O و S (با شش الکترون والانس) دو پیوند کووالانسی ، عناصر VA مثل N و P (با پنج الکترون والانس) سه پیوند کووالانسی و عناصر گروه IVA مثل C (با چهار الکترون والانس) چهار پیوند کووالانسی به وجود خواهند آورد.



عکس پیدا نشد

نماد ساختار مولکول

در ساختار اول ، جفت الکترون مشترک با دو نقطه و ساختار دوم با یک خط کوتاه نشان داده شده است.
مانند :

پیوند کوالانسی

فرهان پدیدار 

یک جفت الکترون مشترک بین دو هسته یک پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهند.

اطلاعات اولیه

میلیون‌ها ماده مرکب شناخته شده فقط از غیر فلزات ترکیب یافته‌اند. این مواد مرکب فقط شامل عناصری هستند که در هر اتم 4 ، 5 ، 6 یا 7 الکترون والانس دارند. بنابراین الکترون‌های والانس اتم‌های غیر فلزی ، آنقدر زیاد است که اتم‌ها نمی‌توانند با از دست دادن آنها ساختار یک گاز نجیب را به دست آورند. معمولا غیر فلزات با جفت کردن الکترون‌ها پیوند ایجاد می‌کنند و در این فرآیند به ساختار یک گاز نجیب می‌رسند.

استحکام پیوند کووالانسی

آنچه اتم‌های یک ملکول را به هم نگه می‌دارد، پیوند کووالانسی است، در تشکیل پیوند کووالانسی الکترون‌ها ، به جای آنکه از اتمی به اتم دیگر منتقل شوند، میان دو اتم به اشتراک گذاشته می‌شوند. استحکام پیوند کووالانسی ناشی از جاذبه متقابل دو هسته مثبت و ابر منفی الکترون‌های پیوندی است. یا به عبارت دیگر مربوط به آن است که هر دو هسته الکترونهای مشترکی را جذب می‌کنند.

نحوه تشکیل اوربیتال مولکولی

دو اوربیتال به نحوی همپوشانی می‌کنند که ابرهای الکترونی ، در ناحیه بین دو هسته ، یکدیگر را تقویت می‌کنند و احتمال یافتن الکترون در این ناحیه افزایش می‌یابد طبق اصل طرد پاولی دو الکترون این پیوند باید اسپین مخالف داشته باشند. در نتیجه تشکیل پیوند اوربیتال‌های اتمی به اوربیتال مولکولی تبدیل می‌شود.

انواع پیوند کووالانسی

پیوند یگانه کووالانسی

متشکل از یک جفت الکترون (دارای اسپین مخالف) است که اوربیتالی از هر دو اتم پیوند شده را اشغال می‌کند. ساده‌ترین نمونه اشتراک در مولکول‌های دو اتمی گازهایی از قبیل F₂ ، H₂ و Cl₂ دیده می‌شود. اتم هیدروژن فقط یک الکترون دارد هرگاه دو اتم هیدروژن تک الکترون‌های خود را به اشتراک بگذارند، یک جفت الکترون حاصل می‌شود.

این جفت الکترون پیوندی متعلق به کل مولکول هیدروژن است و به آرایش الکترونی پایدار گاز نجیب هلیم می‌رسد. هر الکترون هالوژن ، هفت الکترون والانس دارد. با تشکیل یک پیوند کووالانسی بین دو تا از این اتم‌ها ، هر اتم به آرایش الکترونی هشت تایی ، که ویژه گازهای نجیب است، می‌رسد.

پیوند چند گانه

بین دو اتم ، ممکن است بیش از یک پیوند کووالانسی تشکیل شود در این موارد گفته می‌شود که اتم‌ها با پیوند چند گانه به هم متصل‌اند. دو جفت الکترون مشترک را پیوند دو گانه و سه جفت الکترون مشترک را پیوند سه گانه می‌نامند. اغلب می‌توان تعداد پیوندهای جفت الکترونی را که یک اتم در یک مولکول بوجود می‌آورد از تعداد الکترون‌های مورد نیاز برای پر شدن پوسته والانس آن اتم ، پیش‌بینی کرد.

چون برای فلزات شماره گروه در جدول با تعداد الکترون‌های والانس برابر است، می‌توان پیش بینی کرد که عناصر گروه VIIA مثل Cl (با هفت الکترون والانس) ، برای رسیدن به هشت تای پایدار ، یک پیوند کووالانسی ، عناصر گروه VIA مثل O و S (با شش الکترون والانس) دو پیوند کووالانسی ، عناصر VA مثل N و P (با پنج الکترون والانس) سه پیوند کووالانسی و عناصر گروه IVA مثل C (با چهار الکترون والانس) چهار پیوند کووالانسی به وجود خواهند آورد.



عکس پیدا نشد

نماد ساختار مولکول

در ساختار اول ، جفت الکترون مشترک با دو نقطه و ساختار دوم با یک خط کوتاه نشان داده شده است.
مانند :

پیوند هیدروژنی

فرهان پدیدار

دانسیته آب تغییر دانسیته آب با دما كه این تغییر در 4 درجه به حداكثر مقدار خود می‌رسد در ناحیه‌هایی كه آب و هوای زمستانی دارند اهمیت فراوانی دارد با پائین آمدن دمای هوا لایه‌های متراكم‌تر آب در سطح دریاچه به كف آن جابجا می‌شوند و در این فرایند گردشی اكسیژن و مواد غذایی تقریبا بطور یكنواخت به تمام قسمتهای دریاچه می‌رسد. بعد از رسیدن به حالت پایدار دمای قسمت زیرین آب به 4 درجه می‌رسد و باعث می‌شود تا جانوران آبزی در زمستان به زندگی خود ادامه دهند. از طرف دیگر كم بودن دانسیته یخ نسبت به آب باعث شناور شدن یخ در سطح آب می‌شود. اگر یخ سنگین‌تر از آب بود آب كف دریاها و رودخانه‌ها یكپارچه منجمد می‌شد و عواقب خطرناكی برای آبزیان در پی داشت. كشش سطحی پیوند هیدروژنی بین مولكولهای آب باعث تشكیل غشای نسبتا محكمی در سطح آن می‌نمایند كه در نتیجه باعث می‌شود كه یك سوزن یا تیغ بر روی آب بماند یا برخی حشرات در سطح آب راه روند همچنین این خاصیت باعث بالا رفتن آب از لوله‌های موئین می‌شود. كشش سطحی آب با افزایش دما به دلیل كم شدن پیوندهای هیدروژنی كاهش می‌یابد. خاصیت تر كنندگی اگر نیروهای مابین مولكولی مایع كمتر از نیروی متقابل بین مایع و یك جسم جامد باشد مایع در سطح جامد پخش می‌شود كه خاصیت تر كنندگی نام دارد. ایجاد سطح مقعر بر آب موجود در لوله‌های نازك با توجه به پدیده تر كردن توجیه می‌شود. خاصیت تر كنندگی آب باعث استفاده از آن در شستشو می‌شود. دمای بالا و شوینده‌ها خاصیت تر كنندگی آب را بالا می‌برند. قطبیت قطبیت آب به دلیل اختلاف الكترونگاتیوی بین اتمهای اكسیژن و هیدروژن می‌باشد. استفاده از آب به عنوان حلال آب به دلیل ثابت دی‌الكتریك بالا و همچنین داشتن قطبیت تركیبات یونی را در خود حل می‌كند. ثابت دی‌الكتریك بالای آب باعث كاهش نیروی جاذبه میان یونها می‌شود. در نتیجه احتمال تركیب مجدد آنها و خارج شدن به صورت رسوب را كم می‌كند. آب از معدود مایعاتی است كه می‌تواند در دمای اتاق مقدار زیادی از تركیبات یونی را در خود حل كند. همچنین آب مواد مولكولی مانند متانول ، آمونیاك ، اوره و … را كه می توانند با آب پیوند هیدروژنی برقرار كنند هم در خود حل می‌كند.

عنصر های چهار گانه

مرتضی اکبری

ادامه مطلب یه مطلب روانشناسیه خیلیییی باحاله مال من درست درست در اومد واسه چند نفر هم که میشناختم امتحان کردم خیلیییییی درست بود اگه خواستین برین ببینین چهار عنصر طبیعت و انسان



1 - آتش

2 - خاك

3 - هوا

4 - آب



1. اولین عنصر آتش متولدین ماه فروردین- مرداد- آذر- جزء عنصر آتش می باشندافرادی پرشور.احساساتی. فعال.پر انرژی.و بسیار خلاق هستند آنها سرشار اززندگی با محبت و خونگرم بوده و تاثیر مستقیم و فوری بر روی محیط خوددارند. هنگامی كه دو نفر از این عنصر به یكدیگر ملحق شوند تركیبی مستحكمبوجود می آید.آنها برای یكدیگر به طرق گوناگون موجبات موقعیتهای مناسب ومهیجی را فراهم می آورند. گسترش ویژگی های افرادی كه در عنصر آتش قراردارند می تواند موجبات افراط و زیاده روی شده و مشكل آفرین گردد.این افراددارای طول موج احساسی یكسانی بوده و عشق برای آنان معنی بزرگی دارد آنهانیاز به دوستی و رابطه گرم و پر محبت دارند و غالبا بسیار مهربان هستند.

مجتبی مرادطلب

معادله شرودینگر، معادله ای است که چگونگی تغییر حالت کوانتومی یک سامانه فیزیکی با زمان را توصیف می کند. این معادله در اواخر سال 1925 فرمول بندی شد و در سال 1926 به وسیله فیزیکدان اتریشی اروین شرودینگر منتشر گردید. در مکانیک کلاسیک، معادله حرکت قانون دوم نیوتن است و فرمولبندی های معادل آن، معادله اویلر-لاگرانژ و معادله هامیلتون هستند. در همه این فرمول بندی ها، برای حل حرکت یک سیستم مکانیکی و پیشگویی ریاضی اینکه سامانه در هر زمان پس از شرایط و پیکربندی های اولیه سیستم چه حالتی خواهد داشت، استفاده می شوند. در مکانیک کوانتومی حالت آنالوگ قانون نیوتن معادله شرودینگر برای یک سامانه کوانتومی، معمولاً اتم ها، مولکولها، ذرات ریز اتمی (آزاد، بسته، موضعی) است. این معادله یک معادله جبری ساده نیست ولی (عموماً) یک معادله دیفرانسیل جزئی خطی است. معادله دیفرانسیل شامل تابع موج برای سیستم است. همچنین حالت کوانتومی یا بردار حالت نامیده می شود.