دانلود مقاله شیمی عمومی

تعریف علم شیمی شیمی علمی است زنده و پویا که ویژگیهای کمی و کیفی ساختارمواد و چگونگی تغییر و تبدیلات آنها را بیان می کند.

دوره های تکاملی شیمی 1-دوره تجربی تا 600 سال پیش از میلاد، انسان به طور تجربی به ساخت ظروف سفالی و مسی و پختن نان و دارو می پرداخت بدون اینکه بدانند در فرایندهای فوق چه اتفاقاتی می افتد.

2-دوره فلسفه یونانی و استحاله اساس عملکرد یونانیان تلاش برای پیدا کردن اصولی بود که طبیعت را بهتر بشناسند.

در این راستا دو نظریه در آن زمان اهمیت داشت.

الف:نظریه تشکیلات چهار تائی بر اساس این نظریه کلیه مواد، به نسبتهای مختلف از چهار عنصر "آب، هوا، آتش و خاک" تشکیل شده اند.

ب:نظریه استحاله یونانیان عقیده داشتند که ماده از واحدهایی به نام اتم تشکیل شده اند که شکل اتمها در هر ماده با ماده دیگر متفاوت بوده و با تغییر دادن شکل اتمها می توان عنصری را به عنصر دیگر تبدیل کرد که به آن استحاله می گفتند برخی استحاله را بدون اعتقاد به وجود اتم قبول داشتند.

3-دوره کیمیاگری از300 سال پیش از میلاد تا سال1650 میلادی روش تجربی باستانیان و آیین فلسفی یونان درهم آمیخت و کارهای زیادی نظیر تقطیر،تبلور،تصعید صورت گرفت.در آن زمان عقیده بر این بود که فلزات در طبیعت همواره به یکدیگر تبدیل می شوند بخصوص فلزات سعی بررسیدن به کمال خود یعنی طلا را دارند و کلاً عامل این تغییرات را سنگ فلسفه می خواندند که بعدا"توسط اعراب اکسیر نامیده شد.

4-دوره فلوژیستون (Phlogiston) از سال 1650 تا 1790 میلادی عقیده بر این بود که مواد قابل احتراق دارای یک عنصر آتشین (فلوژیستون) می باشند که در پدیده احتراق به واسطه گری هوا از ماده خارج میشود.

مثلا" زغال که یک ماده قابل احتراق است مقدار زیادی فلوژیستون دارد که به هنگام سوختن زغال از آن خارج شده و خاکستر را به وجود می آورد که زغال بدون فلوژیستون است پس بر اساس این عقیده زغال عبارتست از"خاکستر+ فلوژیستون" مقدارزیادی فلوژیستون + خاکسترزغال رابطه سوختن زغال امروزه به این صورت نوشته می شود: گازهای اکسیژن دار+خاکستر اکسیژن هوا+زغال طبق نظریه فلوژیستون موادی که قابلیت احتراق آنها ناچیز است نظیر فلزات فلوژیستون آنها نیز کم است.وقتی فلزی در هوا بسوزد به calx [اکسید فلز] و مقدار کمی فلوژیستون تبدیل میشود.

مقدارکمی فلوژیستون + کالکس فلز فلز برعکس رابطه فوق برای بدست آوردن فلز خالص،کالکس را با زغال می گداختند و اعتقاد بر این بود که فلوژیستون زغال به کالکس که از این نظر فقیر بود منتقل می شود و لذا زغال به خاکستر وکالکس به فلزتبدیل می شود .خاکستر زغال + فلززغال+ کالکس فلز برطبق نظریه فلوژیستون ترکیب هر فلز عبارت بود از: "کالکس+ فلوژیستون" و اعتقاد بر این بود که تصعید موجب می شود که فلوژیستون از فلز خارج شود.همچنین عقیده داشتند که کربن غنی ازفلوژیستون است و میتواند بجای فلوژیستون با کالکس تولید فلز را بنماید.

فلوژیستون ‍[که توسط هوا خارج می گردد]+کالکس فلز گاز کربن مونواکساید + فلز کالکس + کربن 5-دوره شیمی نوین این دوره از سال 1790 و با قانون بقای جرم لاوازیه شروع شد و تاکنون در رشته های زیرین تکامل زیادی رخ داده است.

الف: شیمی آلی _ که شیمی ترکیبات کربن است و اصطلاح آلی نشأت گرفته از تصوری است که آن را برگرفته از منابع آلی گیاهی یا حیوانی می دانستند.

ب: شیمی معدنی _ که کلیه عناصر بجز کربن را شامل می شوند.

برخی از مواد مثل کربنات یا دی اکسید کربن را از قدیم جزء مواد معدنی می دانستند.

ج: شیمی تجزیه _ که علم شناسایی کیفی و کمی اجزاء سازنده مواد است.

ه: بیوشیمی _ که عبارتست از مطالعه شیمی سیستمهای زنده گیاهی و جانوری.

انواع ماده ماده ماده عبارتست از هر چیزی که فضا را اشغال کند و جرم داشته باشد .ماده همواره تمایل دارد که وضع خود را حفظ نماید یعنی اگر ساکن است ساکن بماند و اگر در حال حرکت یکنواختی است به حرکت خود ادامه دهد به این خاصیت ماده اینرسی [ ماند =inertia ] میگویند.اینرسی هر جسم بستگی تام به ماده پرکننده آن جسم دارد مثلاً اینرسی یک گوی آهنی خیلی بیشتر از اینرسی یک توپ است.

لذا نیروی لازم برای به حرکت در آوردن و یا متوقف کردن آنها نیز فرق می کند.

جرم هر جسم نیز عبارتست از مقدار ماده ای که در آن انباشته شده است.

پس هر چقدر اینرسی بیشتر باشد جرم نیز بیشتر خواهد بود.

وزن هر جسم با جرم آن فرق دارد زیرا وزن یک جسم از جنس نیرو است و عبارتست از برایند نیروهایی که از طرف زمین بر ذرات آن وارد می شود و بنابراین در نقاط مختلف زمین وزن اجسام متفاوت خواهد بود در حالی که جرم یک جسم عمدت‍اً ثابت است.

اگر شتاب جاذبه برجسم در نقطه ای از زمین g باشد وزن جسمی به جرم( m ) برابر است با: w = m .

g ماده به دو دسته خالص و مخلوط تقسیم می شود.

فرمی از ماده را که ترکیب ثابت و خواص مشخص داشته باشد جسم خالص یاpure substance می گویند و اکثراً کلمه pure را ذکر نمیکنند.نظیر اکسیژن، مس، آب، نمک طعام ...

مثلاً آب در هر حالتی از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن ساخته شده است.

اگر جسم خالصی بتواند به اجسام ساده تر از خود تبدیل شود به آن مرکب ( compound ) می گویند [مثل آب و نمک طعام] لکن اگر قابل تجزیه نباشد به آن عنصر ( element ) گفته می شود [نظیر اکسیژن و مس].

عناصر توسط نمادهای بین المللی مشخص می شوند.ممکن است نام عنصر از زبانی به زبان دیگر فرق کند مثلاً نیتروژن به زبان ایتالیایی AZOTO و به آلمانی اش تیکش توف ( stiekstoff ) گفته می شود.لکن نماد آن در هر دوزبان” N “ می باشد.

اگر دو یا چند عنصر و یا ترکیب با خواص مختلف به گونه ای با هم مخلوط شوند که هر یک از آنها آثار خود را حفظ نماید به این فرایند مخلوط ( mixture ) می گویند که ممکن است غیر یکنواخت (ناهمگن) و یا یکنواخت (همگن) باشند.مخلوط یکنواخت را solution میگویند [اگر چه برداشت ما از کلمه solution یک مایع است] به هر حال solutionمیتواند به سه حالت گاز [ مخلوط اکسیژن ، نیتروژن و........

در سولوشن هوا ] و یا جامد [مخلوط انواع چربیها در سولوشن موم] و یا مایع [مخلوط آب و شکر در سولوشن شربت]وجود داشته باشد.

به مخلوط همگن درآب، محلول مایی aqueous solution می گویند.

در مخلوط همگن مواد چنان یکدیگر را در بر می گیرند که در حال حاضر راهی وجود ندارد که بتوانیم با یک نگاه مخلوط همگن (solution) را از ماده مرکب (compound) تشخیص دهیم.

فرق مخلوط همگن و ناهمگن فرق مخلوط و مرکب 1-مخلوط را به هر نسبتی می توان تهیه کرد مثلاً اگر گوگرد و براده آهن را روی هم بریزیم مخلوطی به دست می آید که نه رنگ آهن را دارد و نه رنگ گوگرد را.

اگر براده آهن را بیشتر بریزیم مخلوط خاکستری می شود و اگر گوگرد زیادتری را استفاده کنیم مخلوط به رنگ زرد در می آید.

لکن در مرکب آب همواره باید دو مولکول هیدروژن و یک مولکول اکسیژن شرکت نماید.

2- خواص اجسام در مخلوط ثابت می ماند در حالیکه در مرکب از بین می رود.

مثلاً در مثال فوق اگر آهن ربایی به مخلوط نزدیک شود براده های آهن را از مخلوط به خود جذب می کند در حالیکه اگر 4 گرم از گوگرد را با7 گرم آهن حرارت بدهیم جسم مرکبی به دست می آید که نه خاصیت آهن را دارد و نه خاصیت گوگرد را.به طوریکه اگر آهن ربا را به آن نزدیک کنیم اتفاقی نمی افتد.

3-اجسام مخلوط را به آسانی به طرق مختلف فیزیکی می توان از مخلوط جدا کرد لکن مواد سازنده اجسام مرکب را به آسانی نمی توان از آن تفکیک نمود و روش های شیمیایی خاصی برای این کار لازم است.

ارقام با معنی significant figures در هر اندازه گیری، ارقام ارائه شده باید با صحت (Accuracy) و دقت (Precision) همراه باشد.

اگر وزن جسمی با ترازویی که دقت آن 0001/0 است برابر باشد با 2407/2 تمام ارقام این عدد "بامعنی "است این ترازو تا 4 رقم بعد از اعشار را اندازه می گیرد.

البته صحت آخرین عدد[7]با تردید تلقی می شود زیرا این ترازو، چهارمین رقم اعشاری را بین یک واحد بالاتر یا پائین تر از آن نشان می دهد .در واقع برای نشان دادن دقیق ترین وزن جسم فوق بایدعدد مربوطه را با ضریب دقت بنویسیم مثل [0001/0 + 2407/2].

با توجه به دقت ترازویمان، نه می توانیم جلو عدد 7 صفری بگذاریم و نه اگر بجای 7 صفر بود آن صفر را حذف کنیم.

عملیات ریاضی: برای نوشتن پاسخ جمع یا تفریق چند عدد باید تعداد عدد اعشاری را بر حسب کوچکترین عدد اعشاری داده مسأله انتخاب کرد مثلاً در مورد جمع 8/64 = 3/1+ 52/37 +017/26 پاسخ را تا یک رقم اعشاری می نویسیم [زیرا کوچکترین عدد اعشاری داده مسأله (3/1) دارای یک رقم اعشار است].

در ضرب و تقسیم هم به تعداد ارقام بامعنی که عدد با کمترین دقت موجود در مسأله دارد، ارقام پاسخ مسأله را تعیین می کنند.

مثلاً حجم مستطیل به ابعاد 221/6 و 2/5 سانتی متر پاسخ می شود 32 متر مربع زیرا ارقام با معنی کوچکترین عدد مسأله [2/5] دو رقم است.

قانون صفرها: 1-تمام اعداد صحیح غیر صفر با معنی هستند.

2-تمام صفرهایی که سمت چپ اولین عدد غیر صفر قرار دارند معنی دار نیستند زیرا صرفا ًبرای مشخص کردن محل ممیز به کار می روند مثلاً در شماره 0089/0 ، دو رقم 9و8 و در شماره 00567/0 سه رقم 5 و6 و 7 معنی دار هستند.

3-صفرهای بین دو عدد صحیح، بامعنی به شمار می آیند مثلاً در شماره 08/207 در واقع 5 رقم بامعنی داریم و در شماره 0401/ 0سه رقم با معنی.

4-تمام صفرهای انتهای ارقام دارای اعشار معنی دار هستند مثلاً شماره 070/34 دارای 5 رقم معنی دار است و 0670/0 دارای سه رقم معنی دار می باشد.

در مورد شماره /400 هم که به ندرت به این صورت مصرف می شود سه رقم معنی دار وجود دارد .

5-صفرهای سمت راست اعدادصحیح می توانند بامعنی و یا بدون معنی باشند.

برای حل این مشکل شماره مربوطه را به صورت توانی از 10 و یک رقم در سمت چپ ممیز نشان میدهند.

مثلاً شماره 600 بسته به اینکه 1 یا2 ویا3 رقم بامعنی داشته باشد به صورت 102 ×/6 یا 102 ×0/6 و یا 102 ×00/6 نوشته می شود .6- شمارهایی که قبل از ممیز چندین صفر دارند، تمامی ارقام قبل از ممیز آنها بامعنی هستند ولی چنانچه از ممیزاستفاده نشده باشد در این صورت صفرها بامعنی نخو اهند بود مثلاً/200 سه رقم با معنی داردو 200 یک رقم.

گرد کردن یا سرراست کردن اعداد اضافی ROUNDING OFF UNNECESSARY FIGURES برای سرراست کردن [گرد کردن] شماره ها، آن تعداد از اعداد با معنی که مورد نظرمان است، آنها را حفظ کرده بقیه را حذف می کنیم.

اگر عدد حذف شده 5 بوده و بعد از آن رقمی نباشد و یا فقط عدد صفر باشد، در آن صورت پس از حذف 5 ، چنانچه عدد ما قبل 5 [که اینک باقیمانده] فرد باشد، یک واحد به آن اضافه می گردد و اگر زوج باشد، تغییری در باقی مانده نمیدهد.

مثلاً وقتی دو رقم با معنی برای ما مطرح باشد دو شماره 750/4 و 850/4 هر دو به صورت سر راست 8/4 نوشته می شوند.

اگر رقم حذف شده بزرگتر از 5 باشد به رقم باقی مانده یک واحد اضافه می شود مثلاً برای شماره 5647/7 اگر 4 رقم با معنی در نظر باشد ، این شماره خواهد شد 565/7 و برای شماره 2501/6 تا دو رقم بامعنی این شماره می شود 3/6 و اگر رقم حذف شده کوچکتر از 5 باشد بدون تغییری در باقی مانده ارقام ناخواسته حذف می گردد.

مثلاً عدد 6247/ 3 با سه رقم بامعنی خواهد شد 62/3 .

محاسبات شیمیایی برای محاسبات شیمیایی ازضریب تبدیل به شرح زیر استفاده می شود.

برای نوشتن ضریب، کسری را می نویسیم که صورت و مخرج آن واحدهای معادل از یک مقیاس اند مثلاً یک متر که 100 سانتی متر است برحسب مورد 1 در صورت (و یا مخرج) و 100 در مخرج (یا صورت) نوشته می شود.

2- نشانه واحد هم به همراه عدد باید نوشته شود مثلاً: 3- طرح محاسبه را به صورت زیر نوشته اعداد را جایگزین می کنیم ضریب تبدیل× عدد داده مسأله= عددخواسته مسأله 4- نشانه واحدها طوری باید نوشته شود که جملگی از صورت و مخرج حذف شده و در پایان فقط یک نشانه باقی بماند [به استثنای محاسبات مربوط به نسبتها که دو