X
تبلیغات
شیمی
شیمی
برای استفاده دانش آموزان از درس شیمی ( توسط علی سعیدی نیا دبیر شیمی شهرستان دورود)
سه شنبه یازدهم فروردین 1388
چکیده فصل چهار شیمی پیش دانشگاهی ...  
الکتروشیمی : بخشی ازشیمی که درمورد تبدیل انرژی الکتریکی به

انرژی شیمیایی ویا تبدیل انرژی شیمیایی به الکتریکی بحث میکند.

اکسایش : گرفتن اکسیژن ویا ازدست دادن الکترون ویاازدست دادن

هیدروژن(نیم واکنش اکسایش نیم واکنشی است که در آن عمل

اکسایش رخ دهد )

کاهش : ازدست دادن  اکسیژن ویاگرفتن الکترون ویاگرفتن هیدروژن

( نیم واکنشی که در آن عمل کاهش رخ دهد نیم واکنش کاهش

گویند .)

 نکته1 : بطور کلی هرماده ای که کاهش یابد آن رااکسنده یاکاهیده

شده می نامند .وماده ی اکسایش یافته راکاهنده ویا اکسید شده می نامند .

عدداکسایش : تعدادالکترون هایی است که یک اتم در یک فرایند از

دست می دهد یا می گیرد .بافرض انتقال کامل ا لکترون ازیک اتم به اتم دیگر

 نکته 2 : برای محاسبه ی عدد اکسایش می توان پس از رسم ساختار

 لوویس الکترون های ظرفیتی نسبت داده شده رااز شماره گروه کم کرد .

الکل ها ترکیب های آلی هستند، که دارای گروه عاملی هیدروکسیل

(OH )هستند الکل ها سه دسته اند نوع اول ،   نوع دوم ، نوع سوم

الکل نوع سوم الکلی است که عامل الکلی به کربنی وصل است که آن

 کربن به سه کربن دیگر متصل باشد .(نوع دوم و اول یعنی چه؟)

الکل نوع اول دراثر اکسایش به آلدهید تبدیل می شود والکل نوع دوم

 دراثر اکسایش به کتون تبدیل می شود الکل نوع سوم درمقابل

اکسایش مقاومت می کند.

 

آلدهید وکتون :دودسته ازترکیب های مهم آلی هستند ، هر دو دارای

 گروه عاملی (C=O )گروه کربونیل هستند درآلدهیدها اتم هیدروژن به

 گروه کربونیل متصل است .آلدهیدها کاهنده تراز کتون ها هستند ،

 آلدهید ها دراثراکسایش به کربوکسیلیک اسید تبدیل می شوند

درصورتی که کتون ها دربرابر اکسایش مقاومت میکنند .

 

نامگذاری :   الکل ها(  نام آلکان + ال )   ، آلدهید ها (نام آلکان + آل )

، کتون (نام آلکان +ون )  ، اسیدآلی ( نام آلکان +اوییک اسید )

سلول الکتروشیمیایی : دستگاهی است که می تواند انرژی

شیمیایی واکنش ها را به انرژی الکتریکی( گالوانی یا ولتایی ) و  انرژی

 الکتریکی رابه انرژی شیمیایی تبدیل  کند ( ا لکترولیتی یا الکترولیز ).

نیم سلول یاالکترود : مجموعه ی رسانای الکترونی( تیغه ی فلزی)

  درتماس با رسانای یونی ( محلول الکترولیت آن )

پتانسیل الکترودی :اختلاف پتانسیل بین هررسانای الکترونی (تیغه ی

 فلزی ) ومحلول نمک آن (رسانای یونی) را پتانسیل الکترودی گویند وآن

 رابا علامت(  E0      ) نشان می دهند .

نکته 3 :  درسلول الکتروشیمایی آند (قطب منفی ) الکترودی که درآن

 عمل اکسایش وکاتد ( قطب مثبت ) الکترودی که درآن عمل کاهش

 روی می دهد .

الکترودی استاندارد هیدروژن ( SHE  )

(standard Hydrogen  Electrode)  : این الکترود تشکیل شده ازیک

الکترود پلاتینی که درون محلول اسیدی باPH=0) )[غلظت 1M ] قرار

دارد وگاز هیدروژن بافشار 1atm ازروی آن عبورداده می شود .پتانسیل

الکترودی آن بطور قرار دادی درهر دمایی  برابر صفر ( E0=0 )در نظرگرفته می شود .

نکته4 : علامت منفی روی صفحه ی نمایشگر ولت سنج ( دستگاهی

 که اختلاف پتانسیل بین دو الکترودرا مشخص می کند ) نشان می دهد

 که قطب های ناهم نام به یکدیگر وصل شده اند .( روش شناسایی آند وکاتد )

نیروی الکترو موتوری استاندارد  ( Electromotive force     )

 ( emf ) یا  (  E0سلول  ) یا ولتاژ سلول : اختلاف پتانسیل الکترودی

استاندارد دو نیم سلول یک سلول الکتروشیمیایی راگویند از رابطه ی زیر

 بدست می آید .(  E0cel = E0 c – E0    )

پل نمکی : رسانای یونی ویا(  دیواره ی متخلخلی از جنس سفال ،

 خاک چینی آزبست یاگرد فشرده ی شیشه ) است که با انتقال گونه

های باردار الکتریکی بین دو محلول الکترولیت مدار الکتریکی راکامل می

 کند .وباعث خنثی ماندن محلول ها ازنظر بار الکتر یکی می شود . 

سری الکتروشیمیایی  : مجموعه ای ازگونه های شیمیایی وعناصر،

  که به ترتیب افزایش پتانسیل کاهشی  ( E0   ) در یک ستون گردآوری

 شده اند راسری الکتروشیمیایی گویند .( واحد یایکای اختلاف پتانسیل

 ولت  V  است )

دانستن نکات زیر درمورد سری الکتروشیمیایی لازم است( مقایسه ی

 دو گونه دراین سری به صورت زیر است )

نکته 5 : گونه بالاتر :  E0   کوچک تری دارد – تمایل بیش تری برای

 ازدست دادن الکترون دارد  – اکسایش می یابد  – قطب منفی یاآند

سلول را تشکیل می دهد – کاهنده قوی تری است – اکسنده ی ضعیف

 تری است –باکارکردن سلول ازجرم آن کاسته می شودوبه تدریج لاغر

وخورده می شود- می تواند کاتیون پایین ترازخود رابکاهد    

نکته6 : گونه پایین تر  E0 بزرگ تری دارد – تمایل بیش تری برای

گرفتن  الکترون  دارد–کاهش  می یابد  – قطب مثبت ویا کاتد سلول را

 تشکیل می دهد– اکسنده ی قوی تری  است –کاهنده ی  ضعیف تری

است –باکارکردن سلول  برجرم آن افزوده  می شود وبه تدریج چاق می

شود-می تواند عناصر بالاتراز خود رااکسید کند  

نکته 7 : حرکت الکترون ها درسلول الکتروشیمیایی از  آند به کاتد ،  و از

 طریق مداربیرونی صورت می گیرد

 

نکته8 : آنیون هاازدرون پل نمکی به سمت آند وکاتیون هاازدرون پل

 نمکی به سمت کاتد حرکت می کنند .تا هم مدار الکتریکی کامل شود

 وهم محلول ها ازنظر الکتریکی خنثی بمانند.

چگونه می توان تشخیص داد که یک واکنش انجام پذیراست یا انجام

پذیرنیست ؟ برای این کار صرف نظرازانجام پذیربودن یانبودن واکنش نیم

واکنش های آندی وکاتدی آن رامی نویسیم  وبااستفاده ازپتانسیل

کاهشی استاندارد ،  E0  سلول مورد نظر را تعیین می کنیم اگرE0>0

باشد واکنش درجهت یاد شده انجام پذیر است درغیر این صورت آن

واکنش درجهت خواسته شده انجام پذیر نیست .( می تواند درجهت

عکس انجام گیرد )

نکته9 : درسلول های الکتروشیمیایی ،E0  سلول همواره مثبت

است .ولی دریک واکنش ممکن است مثبت ویا منفی باشد

سلول غلظتی : سلولی که اختلاف دو نیم سلول آن ،  درغلظت

محلول آن ها است . رابطه ی E0  سلول غلظتی :   

 

( در رابطه ی فوق غلظت محلول کمتر درصورت وغلظت محلول بیش تر

درمخرج کسر قرار می گیرد و n تعداد   الکترون مبادله شده است )

 

نکته 10: در سلول غلظتی الکترودی که محلول آن رقیق تر باشد آند

ومحلول غلیظ تر کاتد سلول راتشکیل میدهد .

نکته11 : سلول های گالوانی دو دسته اند : 1- نوع اول (باتمام شدن

واکنش دهنده ها ی موجود در آن ها غیرفعال می شوند وامکان شارژ یا

پر کردن دوباره ی آن هاوجود ندارد مانند باتری ها وسلول سوختی

- نوع دوم (مانندسلول های انباره ای یا باتری خودرو قابلیت شارژدارند

 ومی توان بارهااستفاده کرد) .

سلول سوختی : سلول گالوانی نوع اول هستند ، دراین دستگاه

واکنش شدیدی چون سوختن کاملا" کنترل می شود وانرژی گرمایی به

 انرژی الکتریکی تبدیل می شود .  برای تولید برق ازیک سوخت گا زی

 (هیدروژن ، متان ) استفاده می شود ، برای تأمین برق وآب آشامیدنی

 فضاپیماها ، بیمارستان ها ونیروی محرکه ی وسایل نقلیه استفاده می شود ،  

 خوردگی فلزها (زنگ زدگی) نوعی واکنش اکسایش وکاهش است

که دراثرترکیب اکسیژن بافلزها باعث ترد وخرد شدن وفروریختن فلزها

 می شود (عوامل خوردگی :آب،اکسیژن،محلول اسیدی ) (راه های

جلوگیری ازخوردگی آهن:استفاده ازرنگ،قیراندودکردن،استفاده ازروکش

 به ظروف فلزی-حفاظت کاتدی –گالوانیزه کردن وتبدیل به حلبی

 (اگرخراشی برسطح حلبی بیافتد ابتدا آهن خورده می شود ولی

درآهن سفید اول فلزروی خورده خواهدشد)

سلول الکترولیت (برقکافت ) دستگاهی که درآن انرژی الکتریکی به

انرژی شییمیایی تبدیل می شود به دوصورت انجام می گیرد

( مذاب ،محلول  )

 نکته12: رقابت کاتیون ها برای گرفتن الکترون براساس E0آن ها ست

 وانیون ها ( I->Br->Cl->OH->SO42->NO3->F (تمایل به اکسایش

 دارند . آبکاری (آب فلز کاری ) پوشاندن سطح یک جسم بالایه ی

نازکی ازیک فلزبه کمک یک سلول الکترولیتی ر ا آبکاری  گویند .

نکته 13:جسمی که قرار است آبکاری شود درکاتد (قطب منفی)

وجسمی که قراراست روکش شود درآند (قطب مثبت ) قرار می

دهند .محلول باید دارای  یون های فلزی باشد که قراراست روکش شود

 (درپالایش الکتریکی مس ، مس ناخالص درآند ومس خالص درکاتد قرار

 میگیرد محلول سولفوریک اسید ومسл سولفات استفاده می شود)

آلومینیم طبق روش هال ازسنگ معدنی به نام بوکسیت (آلومینای

ناخالص)درحضور کریولیت مذاب برفکافت می شود دراین دستگاه

 آندازجنس گرافیت وبد نه ی ظرف کاتداست قبل ازروش هال Alاز

AU,Ag گرانتر بود(دما  ذوب آلومینای  خالص2045وکریولیت960) 

آرزوی ما موفقیت شما دانش پژوهان عزیز است    سعیدی