"آیا واقعا جفت الکترون غیر پیوندی فضای بیشتری را اشغال می کند؟"

با سلام خدمت همکار بسیار ارجمندم  سرکار خانم راستگو  ازلطف شما نسبت به خودم بسیار ممنونم راستش من سوال شمار در وبلاگتان دیده بودم اما به نظر من هر دو نظر یکسان بودند به عبارتی باهم مغایرتی نداشتند .

 اوربیتال های هیبریدی حاصل از sو p درحالت کلی  معادل ومتقارنند . اما  لزومی  هم ندارد که همیشه معادل ویکسان باشند .مثلا زمانی که دراطراف اتم مرکزی عناصر وعوامل مختلف و از جمله الکترون های نا پیوندی قرارمی گیرد این اوربیتال ها معادل نیستند .

مثلا در همین مولکول آب زاویه پیوندی( 104- 105 درجه) . با هیچیک از هیبرید ها  s وpویا زاویه اوربیتال های P همخوانی ندارد.ما بین زاویه هیبریدی sp₃ و P قراردارد. احتمال می رود که دواوربیتال پیوندی در آب تقریبا اوربیتال های چهاروجهی باشند .که خاصیت  P آن ها کمی بیشتر است که با تمایل زاویه پیوندی به کاهش به سوی 90 درجه (زاویه بین اوربیتالP) مطابقت دارد.

پس باید امکانات دیگر هیبرید شدن بغیر از هیبرید های sp و sp2 و sp3 را  مورد بررسی قرارداد.

از آنجایی که اوربیتال های هیبریدی٬ حاصل از ترکیب خطی توابع موجی اوربیتال های s وp می باشند .

محدودیتی از این نظر که  a وb باید مقادیری داشته باشند که خاصیت s  دقیقا 25% (sp3 ) ویا 33% ( sp2)   ویا 50 %  (sp ) باشد وجود ندارد .به عنوان مثال در اوربیتال های هیبریدی پیوندی آب سهم مشارکت اوربیتال ها 20% سهم اوربیتال  s  و 80%   سهم اوربیتال  p   می باشد.

در هیبرید شدن هایی که دارای اوربیتال های نا معادل هستند. معمولا می توان مجموعه اوربیتال های هیبریدی را به زیر مجموعه هایی از اوربیتال ها یی تقسیم کرد. که درهر زیر مجموعه اوربیتال های معادل هم قرار داشته باشند. در اوربیتال های هیبریدی نامعادل ممکن است  خاصیت sو p  کسری باشد .

رابطه بین هیبرید شدن وزاویه پیوند برای هیبرید های s-p  به شکل زیر است .

در این رابطه خاصیت sوp به صورت کسرهای اعشاری بیان می شود. مثلا برای هیبرید sp³     به صورت زیر می باشد.

درمولکول آب اوربیتال های پیوندی که حدواسط بین pخالص وهیبرید sp³ می باشد می توانیم چهار اوربیتال مربوط را به زیر مجموعه پیوندی ( زاویه5/ 104 ) و زیر مجموعه ناپیوندی ( زاویه نامشخص ) تقسیم کنیم .به کمک رابطه زیر سهم اوربیتال های به کار رفته در هیبریداوربیتال ها درمولکول آب  را در هر مجموعه می توان حساب کرد.

                                                                          80/0 =   p

نتیجه می شود که  ۸۰ ٪ خاصیت p و20% خاصیت s در اوربیتال ها ی هیبریدی وجود دارد.

به طور کلی در اینجا مجموعه سهم اوربیتال های  p روی هرچهار اوربیتال اکسیژ ن باید برابر 3 (    px+py+pz ) ومجموعه سهم اوربیتال s    یک باشد . اگر اوربیتال های پیوندی سهم بیشتری از p داشته باشند پس دو زوج تنها باید به طور نسبی سهم کمتری از p داشته باشند.

می توانیم زاویه بین محورهای دو زوج تنها را با روش مشابه محاسبه نماییم .

با این که در حال حاضر هیچ روشی برای اندازه گیری زاویه بین زوج های تنها در اختیار نداریم .اما قابل قبول است که این زوج ها زاویه بزرگتری از زاویه چهار وجهی باهم می سازند.در واقع دافعه بین زوج الکترون های نا پیوندی بیشتر از دافعه بین زوج الکترون های پیوندی باعث این امر می باشد. زیرا زوج تنها فقط توسط هسته خود جذب می شود و یک هسته اتم دیگر  در انتهای   دیگر زوج تنها وجود ندارد که بتواند ابر الکترونی را درناحیه بین دوهسته متمرکز کند بنابراین حجم زاویه ایی بزرگتری را اشغال می نماید. علاوه براین زوج تنها درصورتی که امکان داشته باشد به سمتی می روند که در آن بتوانند به

راحتی ترین نحو منبسط شود (نظیر هیبرید های sp³d ویا sp³d³)

منبع شیمی معدنی اصول ساختمان وفعالیت شیمیایی تالیف جیمس ئی یوئی جلداول

اقای:بهروز نجفی افشار عزیز جواب سوال شما در وبلاگ وجود دارد واکنش های حذفی http://kimiagari.blogfa.com/post-68.aspxرا ببینید

آقا مرتضی من اف هایم را چک نمی کنم اما این  دفعه دیدم مطلبی از شما وجود نداشت .

منتظر نظرات همکاران گرامی هستم

پاسخ به دوستان ۱۱

1- می خواستم بدونم که عدد آووگادرو چطوری بدست آمده است چرا ازبین این همه عدد این را انتخاب کرده است جواب را به ایمیلم ارسال کنید   توسط:خالد

N_Aعددي است كه باروشهاي بسياري ازجمله سنجش هاي حركت براوني ٬ با ر الكتريكي وشمارش ذرات α  تعيين شده است . درسال 1905 ويليام رامسي وفردريك سادي بااستفاده از راديم آزمايشي براي تعيين ثابت آووگادروابداع نمودند. اتم راديم پرتوزا براثر واپاشي يك ذره آلفاگسيل مي كند كه با به دست آوردن دوالكترون به اتم هليم تبديل مي شود . اگر حجم هليم توليد شده به ازاي مقدارمشخصي راديم واپاشي شده  را ٬ پس از مدت زماني جمع آوري واندازه گيري كنيم مقدار   N_A  را محاسبه كنيم.

روش ديگر ٬ بامتبلوركردن يك مول I₂ وسپس بابررسي آن به وسيله پراش اشعه X مي توان تعدادمولكول هاي يد را دربلور معين نمود . كه برابر عددآووگادرو مي باشد . ثابت آووگادرو را به راه هاي ديگري نظير پراگندگي نور وآزمايش قطره روغن ميليكان نيز مي توان اندازه گيري كرد.

  شيميدانان ثابت آووگادرو را طوري انتخاب نمودند كه جرم N_A اتم برحسب گرم معادل يك اتم برحسب واحدهاي جرم اتمي باشد .

درضمن من پاسخ سوالات را براي استفاده سايرين وهم چنين براي اظهار نظر همكاران واساتيد در وبلاگم پاسخ مي دهم . با عرض معذرت ازشما .

2 - با سلام.یک سوال دارم.چرا فرمول نمک طعام به صورت NaCl است و به صورت Na13Cl14 و یا Na14Cl13 و یا Na100Cl100 نیست در حالی که در یک بلور نمک طعام ممکن است بیش از 10 ها اتم از عناصر Na (سدیم) وCl (کلر) وجود داشته باشد. با تشکر فراوان     توسط:ابی

 به جزء جامدات مولكولي كه از تركيبات كووالانسي تشكيل شده اند ودرساختار آن هامولكول قابل تشخيص است وبين مولكول ها نيروهاي واندروالسي وجوددارد . درساير جامدات٬ مولكولي بطور مجزا وجود ندارد .دراين جامدات كوچكترين نسبت بين اتم ها درسلول واحد به عنوان مولكول در نظر گرفته مي شود .  مثلا درسيليس تمامي اتم هاي اكسيژن وسيليسم با پيوند كووالانسي به هم مرتبط هستند . و واحدي به فرمولSiO₂  قابل تشخيص نيست . اما از آنجايي كه دريك سلول واحد نسبت بين اتم هاي اكسيژن به سيليسم 2 به 1 است فرمول مولكولي به صورت SiO₂ درنظر گرفته مي شود .

 اين مطلب درمورد نمك طعام وساير جامدات يوني نيز همين گونه است .

 در جامدات فلزي كه فقط از يك نوع اتم تشكيل شده است به نوشتن علامت اختصاري فلز بسنده مي شود. براي تكميل مطلب به آدرس

 http://kimiagari.blogfa.com/post-2.aspx    مراجعه نماييد.

لطفا به پست  نمك طعام http://kimiagari.blogfa.com/post-57.aspx

 http://kimiagari.blogfa.com/post-41.aspx

 مراجعه كنيد.

 4- سلام دوست عزیز وبلاگ خیلی زیبایی دارید جدیدا در رابطه با پیوند کوالانسی تحقیق می کنم ممنون می شم اگر کمکم کنید  مخصوصا اگر وبلاگ یا سایت به من معرفی کنید  توسط:هانیه

درقسمت آرشيو موضوعي بر روي پيوند هاي شيميايي كليك كنيد . ويا به پستhttp://kimiagari.blogfa.com/post-56.aspx مراجعه نماييد .

     پاسخ به دوستان (10 )

۱-ا طلاعات خوب بود اما من بیشتر در مورد طیف سنج جرمی اطلات میخواستم  توسط :مریم

طیف بینی نشری    emissiom spectroscopy

 روشی از آنالیز شیمیایی  است که درآن اتم هادرترازهای برانگیخته نشده درشعله هایا قوس های الکتریکی به توسط طیف های نشری آ نهامورد بررسی قرار می گیرند.

 طیف بینی نشری  هم چنین برای بررسی ترازهای انرژی اتم ها درحالت های پایه وبرانگیخته به کار می رود.

طیف سنج جرمی    mass spectrum

طیف سنج جرمی فراوانی نسبی ایزوتوپ هاباسایر اجزای یونیده درطیف سنج جرمی بااندازه گیری جریان های یون مثبتی که به یک الکترومتر ثابت دارای میدان های مغناطیسی گوناگون برای کنترل وپتانسیل های شتابدهنده می رسند تعیین می شود قدرت تفکیک ممکن است 1 قسمت در 50000  قسمت ودقت بیشتر از 1 قسمت در 10⁶باشد.

درضمن به پست های زیر نیز مراجعه نمایید.

اصول طيف سنجي جرمي*http://kimiagari.blogfa.com/post-67.aspx
ساختاراتم*http://kimiagari.blogfa.com/post-15.aspx
ايزوتوپ وعدداتمي*http://kimiagari.blogfa.com/post-19.aspx
تئوري بور*http://kimiagari.blogfa.com/post-17.aspx
   (پاسخ به دوستان (6*http://kimiagari.blogfa.com/post-79.aspx
 (پاسخ به دوستان (7*http://kimiagari.blogfa.com/post-81.aspx

 ۲- ساختار الکترون نقطه ای و خطی عناصر سی ا 2 و اچ سی ان چیست؟ توسط زهرا

دوست عزیز  زهرا جان

من معنی ( سی ا 2) را نفهمیدم  . درضمن فکر می کنم منظورشما رسم دو نوع مولکول است نه عنصر  لطفا تمام ( سی ا 2) را با حروف فارسی بنویسید ویا کاملا به انگلیسی بنویسید . اگر منظور شما  از( اچ سی ان) مولکول  HCN  باشد. ساختار     H-C =N   و  ساختار نقطه ای (ساختار لوئیس )  آن به این صورت است.     :H:C :::N

مثال : درصد عناصر تشکیل دهنده ترکیبی به  جرم مولکولی 60گرم عبارت است از    40 % = C   و     3/53 % =O  وبقیه ازH می باشد . برای به دست آوردن  فرمول مولکولی آن  به ترتیب زیر باید عمل نمود.

1- درصد هر عنصر را بر جرم اتمی آن عنصر تقسیم می نمایید              3/3=12 ÷ 40        C 

                                                                                           3/3  = 16 ÷۵۳/۳    O

                                                                             6/6 = ( ۵۳/۳+40 )- 100 = H%

                                                                                              6/6 =   1 ÷ 6/6    H

2- اعداد به دست آمده را معمولا بر کوچکترین آن ها تقسیم می کنیم به طوری که کوچک ترین نسبت بین آن اعداد مشخص شود ودرضمن این نسبت ها باید اعداد صحیحی باشند وبه این ترتیب فرمول تجربی آن ترکیب به دست می آید      

                                                                                        1   =    3/3     ÷  3/3   O           

                                                                                         1   =   3/3     ÷  3/3     C          

                                                                                         2  =  3/3     ÷   6 /6    H    

                                                                      فرمول تجربی ترکیب                      CH2O

3- فرمول  تجربی را درn ضرب نموده ومساوی جرم مولکولی قرار می دهیم .

                                                                                                  60  =   CH2O) n )

                                                                                60  =  ( 16  +2  × 1  + 12) n

                                                                                                               2  =  n

 ۴- عدد به دست آمده را درفرمول تجربی ضرب می کنیم

                            فرمول مولکولی ترکیب                  CH2O) n    =      C2H4O2 )                   

برای به دست آوردن فرمول ساختاری به روش های مختلفی می توان عمل نمود مثلا به کمک خواص فیزیکی وشیمیایی وبه کمک بعضی ازمعرف های خاص ویا به کمک دیفراکسیون اشعه X می توان به  گروه های عاملی وساختار ترکیب برد.

۴- من دانشجوي سال اول شيمي محضم.تو درس آزمايشگاه براي نوشتن گزارش كار مشكل دارم ميخواستم يه كتاب در مورد آزمايشگاه شيمي عمومي1 معرفي كنيد كه بتونم واسه تئوري گزارش ازش كمك بگيرم . توسط زهره 

شما می توانید ازکتاب های شیمی عمومی  که دردسترس دارید  استفاده نمایید برای مثال کتاب های:

شیمی عمومی با نگرش کاربردی ( 3جلد )  تالیف اسمیت٬ اسموت٬ پرایس 

شیمی عمومی مورتیمر (2 جلد ) ترجمه احمدخواجه نصیر طوسی

 ازصاحب نظران واساتید عزیزی که از وبلاگ من دیدن می نمایند خواهشمندم با نظرات خود یاریم دهند.

آرایش الکترونی اتم ها

به کمک آرایش الکترونی یک اتم می توان  خواص فیزیکی وشیمیایی آن عنصررا پیش بینی نمود.

 الکترون هابه ترتیب افزایش انرژی دراوربیتال هاقرارمی گیرند.(طبق اصل آفبا = اصل بناگذاری ).

 دیاگرام زیراوربیتال ها رابه ترتیب انرژی نشان می دهد. هرچه الکترون به هسته نزدیک تر

می شود درسطح انرژی کمتری قرار می گیرد. به عبارتی برای جدا سازی آن ازاتم انرژی بیشتری

 نیاز است.( طبق تعریف مقدار انرژی اتم منفی است)

                                                                                                             هسته

انرژی یک اوربیتال تحت تاثیر عوامل زیر قرارمی گیرد.                                                

1- اثر بار هسته : باافزایش پروتون ( Z ) در هسته جاذبه بین الکترون وهسته افزایش می یابد .

2- اثر حائلی : الکترون های درونی که بین هسته والکترون های بیرونی قرار می گیرند به طور

 نسبی اثر جاذبه هسته بر روی این الکترون هارا کاهش می دهند. وهم چنین الکترون هایی که

در یک زیر لایه قرار می گیرند تا حدودی حایل یکدیگر بوده واز جاذبه هسته می کاهند به طور

کلی باتوجه به اثر حائلی ٬باری که هر اتم ازطرف هسته احساس می کند بار موثر هسته ( *Z)

می نامند. که مسلما همیشه کمتر از بار هسته ( Z ) می باشد.

 3- اثر الکترون اضافی : الکترون دوم انرژی اوربیتال را٬ افزایش می دهد به مثال زیر توجه نمایید.                                        انرژی اوربیتال      H=  -1311kj mol^-1               1s                                                         انرژی اوربیتال      He =  -2372 kj mol^-1          1s

                                                انرژی اوربیتال      He ⁺=  -5250 kj mol^-1         1s

4- اثر شکل اوربیتال :  قدرت نفوذ الکترون در اوربیتال       s > p > d > f می باشد . اوربیتال 

 s بعلت شکل کروی که دارد تا نزدیکی هسته می تواند نفوذ کند ودرنتیجه جاذبه هسته برروی

الکترون های این اوربیتال بیشتراست درحالی که سایر  اوربیتال ها دارای صفحه گرهی می باشند

که چگالی الکترون درآن صفر است والکترون هرگز به اندازه الکترون s نمی تواند به هسته

 نزدیک شود. درنتیجه این اثر٬ سطح انرژی اصلی  به دو یاچند زیر لایه (اوربیتال های d ٬ p ٬ f )

 شکافته می شود. مثلا لایه سوم( 3= n )  دارای زیر لایه های    3s  و 3p  و 3dمی باشد .

s که کروی است دارای فقط یک اوربیتال و p که دمبلی شکل است . درسه جهت محورمختصات

 گسترش می یابد .ودارای سه اوربیتال(   p_x ٬ p_y ٬ p_z )  می باشد.

d که دربین محورهای مختصات نیز نفوذ می کند دارای پنچ اوربیتال وبه همین ترتیب f دارای

 هفت اوربیتال می باشد.        

طبق اصل آفبا آرایش الکترونی اتم ها را به طریق زیر رسم می نماییم :

1- ازپایین ترین سطح انرژی الکترون ها را دراوربیتال ها قرار می دهیم . ₁H: 1s¹

2- طبق اصل طرد پائولی در هر اوربیتال دوالکترون بااسپین مخالف جای می گیرد.  ₂He:1s²  

طبق اصل پائولی تعداد اوربیتال ها درهر تراز اصلی از رابطه   (  n ²  ) که درآن  n  شماره تراز

 اصلی است به دست می آید.

3-  طبق اصل هوند اوربیتال های هم انرژی هنگامی زوج می شوند که هرکدام یک الکترون داشته

 باشند. 

   ₅B  :   1s²2s²2p_x¹ 

        ₆C :   1s²2s²2p_x¹2p_y¹      

  ₇N:      1s²2s²2p_x¹2p_y¹2p_z¹ 

    ₈O :  1s²2s²2p_x²2p_y¹2p_z¹

        ّ₉F:    1s²2s²2p_x²2p_y²2p_z¹  

   ₁₀Ne   :    1s²2s²2p_x²2p_y²2p_z²

                               تعداد الکترون دراوربیتال ² 3s   سطح انرژی اصلی                       

                                                          نوع اوربیتال    

 4- به طور کلی اوربیتال هایی ابتدا الکترون می پذیرند که مجموع شماره ترازاصلی و عدد

سمتی کوچکتری (   n+l  )   داشته باشند وچنانچه مجموع این دو عدد٬ در دو اوربیتال برابر

 باشد اوربیتالی ابتدا الکترون می پذیرد که شماره ترازاصلی انرژی درآن ( n ) کوچکترباشد. 

 مثال : 

                                                                     3s:      n+l   =  3+ 0= 3 

                                                                     3P:     n+l   =  3+ 1= 4 

                                                                     3d:     n+1   =  3+ 2= 5

                                                                       4s:     n+l   =  4+ 0= 4 

                                                                       4P:     n+l   =  4+ 1=5 

ترتیب پر شدن دراین چند اوربیتال به این ترتیب خواهد بود .

                                               4P  <------ 3d   < ------ 4s  <----- 3P   <----- 3s

اوربیتال ها را معمولا به شکل دایره ویا مربع نشان می دهند .حال اگر اوربیتال ها را به ترتیب

 پر شدن درکنار هم قرار دهیم.جدولی نظیر جدول زیر به وجود خواهد آمد. که همان جدول تناوبی

  عناصر است.

.

طبق این قاعده می توان آرایش الکترونی بیشتر اتم ها را درحالت پایه به دست آورد.ولی لازم به

 تذکر است این قاعده تقریبی بوده زیرا برمبنای فرضی استوارشده است که همیشه درست نیست. در

بعضی ازعناصر که عدداتمی بالایی دارند ترازهای فرعی به طور منظم پر نمی شوند.وچند مورد

استثنایی مشاهده می شود.

باکلیک دراینجا وانتخاب  عنصر مورد نظر خود به چگونگی آرایش الکترون ها درآن اتم دست

 خواهید یافت.

منابع :

http://www.chemguide.co.uk/atoms/properties/elstructs.html

شیمی عمومی  تالیف اسمیت اسموت پرایس

ساختار اتم هاومولکول ها  دکتر منصور عابدینی

  جایگاه الکترون                 

دریکی ازیادداشت های گذشته  در باره اعدادکوانتومی نوشته بودم بامروری برآن:

 سطوح انرژی دراتم کوانتومی (پله٬ پله ) است .هر الکترون ترازانرژی خاصی را اشغال می کند.موقعیت و  ویژگی های اوربیتالی که توسط هر الکترون اشغال می شودباچهار عددکوانتومی منحصر به فرد مشخص می شود.به عبارتی  دوالکترون دریک اتم حتما دریکی ازاعدادکوانتومی متفاوت خواهند بود. درواقع این اعداد حالت های متفاوت انرژی الکترون را به نمایش می گذارند.

n عددکوانتومی اصلی٬اندازه نسبی ابرالکترونی را نشان می دهند و بیانگر شماره لایه های  اصلی الکترونی است( 7-1). که درضمن همان شماره تناوب عنصر درجدول تناوبی نیزمی باشد. هرچه n بزرگتر باشد اندازه ابرالکترونی بیشتر والکترون ازهسته دورترخواهد بود .

بیشترین احتمال حضورالکترون درفضای اطراف هسته  را اوربیتال  می نامند.

هرتراز اصلی انرژی می تواندچند ترازفرعی انرژی نزدیک به هم داشته باشد (  s  ٬p ٬ d ٬ f) .

l عدد کوانتومی سمتی ٬ بیانگرنوع وشکل اوربیتال  می باشد. ومی تواند ازصفر تا   1- n تغییر کند .   

                            l=0                     l=1                 l=2                 l=3    عددسمتی

                              s                         p                     d                    f    نوع اوربیتال         

جهت گیری  اوربیتال هادرفضا درامتداد محور های مختصات٬ با عدد کوانتومی m معین می شود. 

(   p_x  ٬ p_y   ٬ p_z  ) ومی تواند اعداد صحیح از l - تا l+ راداشته باشد .

این حالات از حل معادلات پیچیده ریاضی حاصل شده است. باکلیک دراینجا می توانید باانتخاب یک اوربیتال شکل  ومختصات آن را ببینید.

اوربیتال هایی که همشکل وازنظر اندازه یکسان هستندو فقط جهت متفاوتی دارند هم انرژی بوده  و همتراز می نامند

عدد کوانتومی چهارم  s ٬ حرکت الکترون را به دورخودش (حرکت اسپینی)  توصیف می کند که درجهت عقربه ساعت ویا خلاف آن می باشد.حرکت الکترون به دورخودش میدان مغناطیسی ایجاد می کند . مقدار آن ½ + یا ½ - می باشد.  اگر جهت چرخش الکترونی به دورخودش عکس چرخش الکترونی دیگر باشد قطب های مغناطیسی آن دو وارونه خواهد بود به این طریق ربایش مغناطیسی بین آن دو این اجازه را می دهد که دوالکترون دریک ناحیه ازفضای اطراف هسته و دریک اوربیتال جای گیرند.  

در اینجا کلیک کنید وباانتخاب یک اوربیتال٬ اعداد کوانتومی آن را خواهید یافت . 

نظرات شما عزیزان راهگشای من است .  

اتم ها باهم ترکیب می شوند تااوربیتال های S وP  لایه ظرفیت خودراکامل کنند. وبه آرایش گازهای نادر دست یابند .( قاعده اکتت)

 لوئیس برای سهولت نشان دادن آرایش الکترونی اتم ها وتغییرآن دریک پیوند این گونه عمل نمود ٬ که الکترون های لایه ظرفیت هر اتم به شکل نقطه درچهارطرف علامت اختصاری آن اتم قرارداد . ( چهارگوشه به نشانه چهار اوربیتال لایه ظرفیت  S  و P ) 

هرخط دراطراف علامت اختصاری اتم نشانه دوالکترون است.

درپیوند یونی عنصر الکترونگاتیو ازعنصر الکتروپوزیتیو الکترون دریافت می کنند  ودرنتیجه این انتقال کامل الکترون٬ عنصر الکترونگاتیو که دارای بارمنفی شده (آنیون )٬ به آرایش الکترونی  گاز نادر هم دوره خود وعنصر الکتروپوزیتیو که دارای بار مثبت شده (کاتیون)٬ به آرایش الکترونی  گاز نادر قبل از خود دست می یابد.

 به کمک ساختار لوئیس انتقال الکترون  بین دواتم را٬ می توان به صورت زیر نشان داد.

 برای سهولت درنشان دادن انتقال الکترون دریک پیوند یونی می توان به شکل زیر از ساختار لوئیس ( مدل الکترون -نقطه ای) کمک گرفت.                   

درپیوند کووالانسی  اشتراک الکترون صورت می گیرد.  دراین گونه پیوند هراتم بااشتراک گذاشتن یک الکترون اوربیتال های لایه ظرفیت خودرا کامل می کند.به آرایش گاز نادر هم دوره خود می رسد٬ چون الکترون های اشتراکی متعلق به هر دواتم می باشند. به شکل های زیر توجه نمایید.

 ساختارلوئیس چند مولکول درزیر نشان داده شده است.                                                     

با کلیک دراینجا به یک نرم افزار برای تشکیل ساختار لوئیس مولکول ها دست می یابید.

منابع:

http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/ionic.html

http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/ionic.html

http://www.teachmetuition.co.uk/Chemistry/

Chemicalstructureandbonding/

worked_examples_on_ionic_bonding.htm

تمایل نسبی یک اتم به جذب جفت الکترون های پیوندی دریک مولکول پایدار را الکترونگاتیوی گویند.  راه های محاسبه الکترونگاتیوی که توسط پاولینگ انجام شد طبق معادله های زیر می باشد.

                                               D_AB  = 1/2 ( D_A-A+D_B-B)  +  23(X_A-X_B)²   

                                   و          _A  =  XA  125( الکترونخواهی - انرژی یونش )

که درآن X الکترونگاتیوی وD  انرژی تفکیک پیوند می باشد . 

الکترونگاتیوی یک اتم به دوعامل بستگی دارد :  

1- بارموثرهسته اتم   

2- فاصله الکترون هالایه ظرفیت ازهسته  (شعاع)

  هرچه بارموثرهسته بیشتر واندازه اتم کوچکتر باشد میزان جاذبه هسته برالکترون های لایه ظرفیت ودرنتیجه الکترونگاتیوی بیشتر می شود.

 بارموثر هسته باری است که هرالکترون باوجودالکترون های داخلی اتم که نقش حایل دارند٬ ازهسته احساس می کند بار موثرهسته کمتراز بار واقعی ( تعداد پروتون) آن است .

روبرت مولیگن نیز مقیاس دیگری برای محاسبه الکترونگاتیوی در سال 1934 وضع نمود.  

                                                                            2/ ( E_I -E_A )  = الکترونگاتیوی

الکترونخواهی E_A1

عبارت است ازانرژی مبادله شده به هنگام افزایش یک مول الکترون به یک مول اتم به حالت گاز .

 دربیشتر موارد با اضافه کردن اولین الکترون به اتم انرژی آزاد می شود .زیرا الکترون توسط هسته اتم جذب می شود بنابراین معمولا مقدار Δ E   منفی است  .درعناصر گروه  IIA که اوربیتال S پراست(پایداری نسبی دارد)  ویا گروه VA که ازآرایش الکترونی نسبتا پایدار (به علت تقارن کروی ) برخوردارهستند الکترونخواهی کاهش می یابد .

                  g)                   Δ E  =  E_A1 ) ^- یون    <--------      g )   +   e )  اتم

افزون بربارموثرهسته وشعاع اتم عوامل دیگری نیزبرالکترونخواهی اتم تاثیر می گذارند.وظاهرا نظمی  مشابه الکترونگاتیوی در روند تغییر الکترونخواهی به چشم نمی خورد . این بی نظمی حاصل از تغییر درانرژی زیرلایه ای است که الکترون به آن وارد می شود وهمچنین به دافعه بین الکترونی بستگی دارد.

انرژی یونش  E₁

مقدارانرژی مورد نیاز برای جدا کردن یک مول ازسست ترین الکترون ازاتم به حالت گاز . (نخستین یونش)                

                                               (g )⁺یون     +    g )   +      E₁  -------->     e )  اتم 

به نمودارها  وجدول توجه نمایید .به طور کلی می توان نتیجه گرفت روند تغییر الکترونگاتیوی والکترونخواهی وانرژی یونش درجدول تناوبی به این قرار است که دریک دوره تناوب ازچپ به راست افزایش ودریک گروه از بالا به پایین کاهش می یابد.

                                                             .

گازهای نادر گروه  (VIII A  ) به علت کامل بودن لایه ظرفیت درآنها تمایلی به گرفتن یا دادن الکترون ندارند. انرژی یونش زیاد و الکترونخواهی مثبت درآنها نشانه دشواری تشکیل یون با این اتم ها می باشد.   

باید توجه داشت الکترونخواهی وانرژی یونش ازخواص اتم های مجزا می باشد . وازجنس انرژی و با واحدهای انرژی بیان می شوند. اما الکترونگاتیوی چون مقایسه خاصیتی واحد٬ ازهرعنصر را نشان می دهد ( نسبی ) یک عدد بدون واحد است.

 ساختار بلور

تمام مواد جامد بلوری هستند .بلور به عنوان جسم سختی تعریف می شود که واحدهای تکراری دارد.آرایش این واحد ها با پیوند بین ذرات معین می شود .بنابراین پیوند در بلور تا حدی خواص بلور رامعین می کند.

 تبلور هرماده ٬ طبق آرایش خاصی صورت می گیرد .ساده ترین واحد تکراری دراین آرایش ٬  سلول واحد نامیده می شود.

 بین سلول واحد و شکل بلور رابطه ای وجوددارد بر اساس شکل های خارجی آنها به هفت دستگاه بلور طبقه بندی می شوند. گاهی بیش از یک نوع سلول واحد باشکل یکسان وجوددارد.مثال سه نمونه سلول واحد مکعبی٬ ساده مکعبی مرکز پر (bcc  ) ومکعبی مراکز وجوه پر ( fcc )  وجود دارد. شایان ذکر است که نام دیگر مکعبی مراکز وجوه پر(  fcc ) ٬ مکعبی فشرده (ccp )  می باشد. .به آرایش سلول های واحد ٬  که دریک آرایش هندسی معین بارها تکرار می شود ٬  شبکه فضایی می گویند . لازم به تذکر است که شبکه های فضایی وسلول های واحد هیچ گونه واقعیت فیزیکی ندارند. مدل های ذهنی هستند که به نمایش  ساختار بلور کمک می کنند. 

برای پی بردن به فشردگی  یک سلول واحد می توان تعداد اتم یا یونی راکه درهر سلول واحد وجود دارد محاسبه نمود .سهم هر سلول واحد از اتم یا یونی که درمیان سلول قرارمی گیرد چون با هیچ سلول دیگری مشترک نیست (  1 ) و سهم هرسلول ازاتم یا یونی که در وجوه آن قرارمی گیرد چون بایک سلول دیگر مشترک است (2/1)وسهم هرسلول از اتم یا یونی که درگوشه های سلول قرار دارد چون بین هشت سلول دیگر به طور مشترک قرارگرفته ( 8/1 ) باید درنظر گرفت.

باکلیک برروی هریک از شبکه های بلوری بهتر می توانید به این موضوع پی ببرید.  

شعاع اتمی

برای اینکه بتوانید واکنش پذیری یک جسم راپیشگویی نمایید اغلب لازم است اندازه اتم های آن جسم رابدانید. شعاع یک اتم بدون توجه به اتم های مجاورآن٬ شعاع اتمی نامیده می شود.

درجدول تناوبی عنصر ها٬ باافزایش عدد کوانتومی اصلی اندازه ابر الکترونی افزایش می یابد . بنابراین اندازه اتم ها درهرگروه ازبالا به پایین بیشتر می شود.

دریک تناوب عدد کوانتومی اصلی تمام اتم ها یکسان است٬ ولی به علت این که  بارمثبت هسته  هرعنصر نسبت به عنصر قبلی به اندازه یک پروتون افزایش یافته٬ درنتیجه ابرالکترونی بیرونی اندکی به سمت هسته کشیده می شود .ازاین رو اندازه اتم ها درطول یک تناوب از چپ به راست کاهش می یابد.

 به طور کلی شعاع اتمی عنصرها ازبالا به پایین درهرگروه افزایش٬ وازچپ به راست درهرتناوب کاهش می یابد.

اندازه اتم های بیشتر عنصر ها بااستفاده ازپراش پرتو ایکس معین می شود.الگوی پراش به دست آمده آرایش ٬ اندازه وفاصله اتم ها راآشکار می کند. دربلور اتم ها مقداری برهم کنش بین الکترون ها دراتم های مختلف صورت می گیرد٬ که اتم ها را به یکدیگر نزدیکتر می کند وسبب می شود که اندازه اتم کوچکتر باشد .در گاز های نجیب به علت کامل بودن لایه ظرفیت برهم کنش الکترونی وجود ندارد واتم ها ازیکدیگر فاصله دارند وشعاع اتمی بزرگتری دارند برای به دست آوردن شعاع اتمی دراین اتم ها به طریق برون یابی وباتوجه به نمودار تغییر  شعاع اتمی٬ دریک تناوب شعاع کووالانسی محاسبه می شود . 

شعاع اتمی معمولا برحسب پیکومتر(pm ) گزارش می شود. برای مشاهده چگونگی روند تغییر شعاع اتمی دراینجاکلیک کنید

هیبرید شدن اوربیتال های اتمی    

براساس نظریه پیوند ظرفیت ، هرپیوند کووالانسی ازاشتراک یک جفت الکترون بین دواتم حاصل می شود ، بنابراین شرط لازم تشکیل پیوند کووالانسی بین دواتم حداقل داشتن یک اوربیتال نیمه پر برای هر یک ازآن ها است .

هراتم به تعداد الکترون های جفت نشده خود پیوند کوالانسی تشکیل می دهند. اگر آرایش الکترونی  عناصر گروه  (۸-۳ )اصلی  جدول تناوبی که می توانند درپیوند کووالانسی شرکت  کنند ، رادرنظر بگیرید متوجه خواهید شد که اوربیتال نیمه پر به اندازه کافی ندارند. ویا انتظار دارید که (Be(  II A نتواند پیوند کوالانسی تشکیل دهد.درحالی که مولکول گازی F -Be-F دارای ساختار خطی وزاویه پیوندی  ۱۸۰ درجه می باشد  که بیانگر این مطلب است که بریلیم دارای دواوربیتال تک الکترونی بوده ودرپیوند کووالانسی با اتم فلوئور شرکت نموده است.

شیمیدانان تصور می کنند که یکی ازالکترون های اوربیتال 2s باکسب انرژی به تراز بالاتر 2p  برانگیخته می شود. به این ترتیب اتم بریلیم دارای  دو اوربیتال نیمه پرخواهد شد اما این دواوربیتال از نظر انرژی و پخش بارالکترونی یکسان نیستند اوربیتال 2sبه هسته نزدیک تر ودراطراف هسته به شکل کروی قرار گرفته  واوربیتال2p جهت دار ودرامتدادمحور x وازهسته دورتر می باشد.

شیمیدانان برای توجیه هم ارز بودن پیوندها نظریه هیبریدشدن اوربیتال ها را مطرح نموده اند.

آمیخته شدن دو و یا چند اوربیتال غیریکسان وتشکیل همان تعداد اوربیتال یکسان( ازنظر انرژی و پخش  بار الکترونی  )  راهیبریدشدن نامند .

هیبرید شدن اوربیتال ها بین انواع اوربیتال های  ( s، p ،d، f ) می تواند اتفاق افتد.

به کمک نظریه هیبرید شدن می توان به بررسی زاویه پیوند ها، مقایسه طول پیوند ها وتوجیه شکل مولکول ها  پرداخت.

باکلیک دراینجا می توانید چند نوع هیبرید شدن بین اوربیتال ها را مشاهده نمایید.

   جدول تناوبی عناصر  

اگرفهرست برنامه هابه شکل جدول باشد،می توانیدآنچه راکه می خواهید،بایک نگاه تشخیص دهید، تنظیم جدول روشی موثر برای نشان دادن مقدارزیادی اطلاعات مربوط به یکدیگر است.

پس از کشف عنصر هاوخواص آنها ،دانشمندان سعی کردند تا آنها را بر اساس نظم ویژه ای طبقه بندی کنند.

برای طبقه بندی عناصر به روش مدون ،کوشش های زیادی شد،ازجمله دسته بندی سه تایی دوبرینر، قانون اوکتاوهای نیولندز و جدول های مندلیف و میر را می توان نام برد .

مندلیف جدول تناوبی خودرابراساس جرم اتمی و خواص مشابه عناصرتنظیم کرد.ونتیجه گرفت که خواص عناصر تابعی از جرم اتمی آنهاست.

اما نواقص جدول مندلیف وکشف عدداتمی توسط موزلی نشان داد که خواص عناصر تابعی از عدداتمی عناصر است.جدول تناوبی جدید براساس عدداتمی مرتب گردید.

 جدول تناوبی جدید ارتباط تشابه خواص عناصر را با آرایش الکترونی آن ها نشان می دهد و جایگاه عنصر درجدول ساختارالکترونی آن را مشخص می کند.

عناصری که دریک گروه و زیرهم چیده شده اند خواص مشابه وآرایش الکترونی لایه ظرفیت یکسان داشته ، ودرنتیجه خواص فیزیکی و شیمیایی مشابه وترکیبات نظیرهم دارند.

از دوره دوم ( تناوب ) جدول ، از چپ به راست ازخصلت فلزی عنصرها کاسته شده و بر خصلت نافلزی افزوده می شود ودرانتها ، دوره به یک گاز نجیب ختم می شود.

باکلیک دراینجا ودانلود کردن برنامه ، به یک جدول تناوبی عناصر دست خواهید یافت ،که اطلاعات زیادی درمورد عناصر  به شما می دهد.  

این هم یک جدول تناوبی سرگرم کننده !!!  

           ايزوتوپ وعدداتمی

درسال ۱۹۱۳هنری موزلی ،دانشمند انگليسی ،پرتوهای X توليد شده ،درلامپ پرتو X را با آندهايی از فلزهای مختلف بررسی کرد .او دريافت، اين طول موج بستگی به عده پروتون های هسته اتم مورد آزمايش دارد و برای يک عنصر معين مقدار ثابتی است.

عده پروتونهای  اتم يک عنصر،عدد اتمی(Z ) آن عنصر ناميده می شود وچون يک اتم ازنظر بار الکتريکی خنثی می باشد، تعداد الکترون های يک اتم نيز برابر پروتونهای آن است. عده پروتونهای يک اتم هويت عنصر می باشد .

درهسته اتم نوترون نيز وجود دارد که تعداد آن درتعداد کمی ازاتم ها برابر پروتون ولی در اکثر اتم ها بيشتر از پروتونها می باشد و قسمت عمده جرم اتم به علت وجود نوترونهای آن است. اتمهای يک عنصرتعداد پروتون يکسان داشته اما دربعضی موارد تعداد نوترون برابری ندارند به اين گونه اتمها ايزوتوپ گفته می شود .يعنی ممکن است جرم همه ی اتمهای يک عنصر معين ،برابر نباشد.

مانند هيدوژن که دارای سه ايزوتوپ (پروتيم ، دوتريم ، تريتيم ) هست .

با کليک دراینجا ايزوتوپ های هيدروژن و جايگزينی  الکترون و پروتون و نوترون را در چند اتم مختلف مشاهده کنيد.

  اعداد کوانتومی       

راستی فکر می کنيد اتم چگونه ساختاری دارد؟ شايد به توان اتم را به يک پياز گرد با لايه های آبدار تشبيه کرد که وقتی يک لايه آن را جدا می کنيم لايه کوچکتری در زير آن ظاهر می شود و يا همانند زمين ،لايه ی مختلف هوا اطراف آنرا احاطه نموده اند.

بياييد به شهر خيالی اتم سفر کنيم .شهری با خيابانهای کروی تو درتو، که درآن ها سفينه هايی کوچک متحدالشکل با سرعتی بسيار زياد درحرکتند بدون آن که به هم برخورد نمايند و تمام فضا را اشغال نموده و از دور مانند يک مه غليظ  به چشم می خورند.برای عبور ازاين خيابانها ازآسانسور نوری استفاده می کنيم و پايين می رويم ازهفت خيابان می گذريم تا به مرکز شهر   ( هسته اتم) برسيم .درکره ی مرکزشهر نوترونها وپروتونها را می بينيم که مرتب و فشرده با نظم خاصی گرد هم نشسته و گرم و صميمی مشغول داد و ستد هستند

از آنها سراغ الکترون را می گيريم ،نوترونی پاسخ می دهد که: الکترون ها در اطراف ما در حرکتند و ما را پوشش می دهند خيابانها را نگاه کنيد همه جا هستند .

نوترون می پرسد : کد الکترونی ، اعداد کوانتومی اتمی که می خواهيد ملاقات کنيد چيست؟ می پرسيم : کد؟،اعدادکوانتومی ديگر چه هستند؟!

نوترون : همان طور که شما انسانها خيابانها و محله های شهر تان را نامگذاری و يا  شماره گذاری می کنيد ،الکترونها نيز درخيابان(لايه=n) و محله خاصی (تراز، شکل حرکت الکترونl) که دارای کد  و رمز مشخصی می باشد ،حرکت می کنند .

عدد کوانتومی اصلی n اطلاعاتی درباره ی اندازه ی نسبی و انرژی الکترون به ما می دهد .

اين لايه ها دارای تراز های مختلفی هستند که تعداد آنها به n  و شکل اين ترازها با عدد کوانتومی سمتی l مشخص می شود  و تنوع شکل آنها ازصفر تا ۱- n  است ،مثلا اگر۴ = n باشد در اين صورت ۳و۲و۱و۰ =l خواهد بود يعنی چهار شکل مختلف برای حرکت الکترون وجود دارد.

اعداد کوانتومی سمتی (l) محتمل ترين شکل توزيع الکترون را معرفی می کند و درباره شکل ويژه و احتمالی اوربيتا ل اطلاعاتی می دهد.

با سرعت زيادی که الکترون دارد نمی توان مکان دقيق آنرا مشخص نمود (اصل عدم قطعيت).

اوربيتال فضايی است که احتمال حضورالکترون درآن بيش از ۹۰٪می باشد.

هيچ يک از اين شکل ها معنای فيزيکی معينی ندارند و تنها نمودار توابع رياضی هستند که دانشمندان آن ها را از حل معادله های پيچيده بدست آورده اند.

همانطورکه در هرمحله تعدادی خانه وجود دارد در هر تراز فرعی نيز نسبت به جهت قرار گرفتن در فضا  تعدادی اوربيتال تشکيل می شود 

عدد کوانتومی مغناطيسی ( m) تعيين کننده ی جهت توزيع احتمال الکترون است و درباره  جهت گيری اوربيتال درفضا،اطلاعاتی دقيق تری می دهد. 

  شما جهت قرار گرفتن خانه خودرا باکلماتی نظير شمالی ،جنوبی ،غربی،شرقی معين می نماييد دراتم نيز برطبق محورهای مختصات x،y،z جهت گيری فضايی اوربيتال مشخص می شود .که بصورت زيروند اوربيتال نوشته می شود.

هراوربيتال حداکثربه دو الکترون تعلق دارد که دردو جهت مخالف به دور خود می چرخند(اسپين)تاجاذبه مغناطيسی دافعه الکترونی ازبين برده و مزاحم حضور هم نباشند .

الکترونهايی که دريک اوربيتال قرار می گيرند دقيقا هم تراز نبوده وبه مقدا جزيی ازلحاظ انرژی متفاوتند حرکت الکترون درجهت حرکت عقربه های ساعت ويا خلاف آن  ميدان مغناطيسی ايجاد می کند.

sعددکوانتومی چرخشی (اسپين الکترون)است.

هيچ دوالکترونی اعدادکوانتومی يکسانی ندارند وحداقل درحرکت اسپينی متفاوتند .حال متوجه می شويم که الکترونها که اينقدر باشتاب بدور خود و هسته اتم می چر خند چرا بهم برخورد نکرده يايکديگر را نمی رانند.

ازاتم خارج می شويم وبه آسمان می نگريم دردل  کهکشان نيز همين نظام رامشاهده می کنيم زمين همانند الکترون به دور خودمی چرخد وشب وروز را به وجود می آيندودرعين حال  به دور خورشيد می چرخد  تافصل هابه دنبال يکديگربيايند  وبروند وسالی ديگر برسد.همان نظم وحرکتی که دردل يک ذره ی بی نهايت کوچک وجود دارد دريکی از بزرگ ترين اجزای مجموعه هستی نيز ديده می شود .راستی فکر می کنيدچرا؟ 

   ساختار هسته

 ۱- لیپتونها :که الکترون مشهورترين آنها می باشد

واقعا ذرات بنيادی هستند.

 ۲ـ هادرونها :   هادرونها که ذرات کوچکتر ولی سنگينتراز لیپتونها می باشند ، شامل:

آـ  باريونها :متداولترين باريون  همان پروتونها و نوترونها هستند.

پروتونها و نوترونها بانيروی هسته ای درکنار يکديگر در حجم کوچک هسته قرار می گيرند .

 ب ـ مزون :مهمترين مزونها پيونها و کيونها می باشند.

ذراتی که درهسته اتم جای می گيرند  نوکلئون می ناميم .

درباره ساختار هسته اتم دانشمندان درموارد زير با هم توافق دارند که:

۱ ـ نوکلئونها ( پروتونهاونوترونها ) خاصيتی دارند که متناظر با چرخش اطراف يک محور است . برای مثال ، مشاهدات نشان می دهد پايداری هسته ايی  غيرعادی در حالتی به چشم می خورد که عده پروتونها و يا نوترونها درهسته اتمی برابر با اعداد جادويی : ۲و ۸ و ۲۰ و۲۸ و ۵۰ و۸۲ و ۱۲۶ باشد. اين اعداد دلالت بر لايه های درون هسته ای دارند.

۲ـ درهسته اتم ، الکترون وجود ندارد اما ازهسته گسيل می شود. 

بعضی از اتمها دارای هسته های ناپايدار هستند هسته اين اتمها دچار نوعی تلاشی هسته ای شده واز خود اشعه راديواکتيو ساطع می نمايند و مقدار جزيی از جرم آنها کاسته می شود  ولی انرژی زيادی حاصل می گردد که از رابطه انيشتن می توان آن را محاسبه نمود.                       E = mC²                

    اشعه راديواکتيو بطور عمده شامل:

  ۱ـ اشعه آلفا (α ) که همان هسته اتم هليم می باشد. برای مثال رادون ۲۲۶ در يک تلاشی هسته ايی تبديل به پولونيم ۸۴ و اشعه آلفا می شود .گسيل اشعه آلفا منجر به کاهش  ۲  واحد از عدد اتمی و4 واحد از عدد جرمی  می شود و در ميدان الکتريکی به طرف قطب منفی کشيده می شود.

۲ـ اشعه بتا (β) که همان الکترون می باشد نتيجه تبديل يک نوترون به يک پروتون می باشد عدد اتمی را يک واحد افزايش ولی عدد جرمی تغييری نمی نمايد.مثال، کربن ۱۴ درتبديل به نيتروژن  ۱۴  اشعه بتا ساطع می کند.درميدان الکتريکی به طرف قطب مثبت کشيده می شود

۳ـ اشعه گاما(γ) تابش الکترومغناطيسی با طول موج بسيار کوتاه می باشد که براثر تغيير انرژی درونی هسته صورت می گيرد مشابه با طيف خطی است که از گذار الکترون بين لايه های الکترونی حاصل می شود و تغييری در عدد اتمی وعدد جرمی ايجاد نمی شود .پس در ميدان الکتريکی منحرف نمی شود.

برای مشاهده اين رويداد دراینجا کليک کنيد.

                                 ساختار اتم  

تصوری که امروزه ازساختاراتم در ذهن ما می باشد نتيجه فرضيه ها وآزمايش هايی است که رادرفورد ويارانش ازجمله نيلز بور و هانس گايگر وارنست مارسدن انجام داده اند .

آنها ورقه بسيارنازکی از طلا رادرمعرض عبور اشعه آلفا ( ⁺He² )قراردادند . نتايج زيربه دست آمد.

۱ـ اکثر ذرات آلفا مستقيم ازورقه عبور نمود .آنها نتیجه گرفتند  که بايد بيشتر حجم اتم خالی باشد ۰ (شعاع اکثر اتم ها بين   ۵۰ و۲۵۰ پيکومتر  وشعاع هسته اتم ها بين  ^۳-۱۰ ×۱.۲ و

 ^۳ -۱۰ × ۷.۵ پيکومتر تغيير می کند  )

۲ـ تعدادکمی ازذرات بازوايای بزرگ منحرف شدند.نتيجه آن که بايد ازکنار ذره ايی بابار مثبت عبورکرده باشند.

۳ـ تعداداندکی درخلاف جهت وبه عقب بازگشتند .رادرفورد دراين باره توضيح داد که اتم دارای هسته  بسيار کوچکی است که  بيشترين جرم رادرخودجا داده است.

برای مشاهده آزمايش  رادرفورد در اينجا کليک  کنيد.

 اين مطلب مقدمه ايی برای شروع و ورود به بحث استوکيومتری کتاب شيمی سوم متوسطه می باشد .

.  استوکيومتری

                              ‍‍‍‍‍‍‍‍     

                                     CH₄    +  2O₂     --->     2H₂O   +  CO₂ 

یک مولکول کربن دی اکسید +دومولکول آب<---   دومولکول اکسیژن +    یک مولکول متان

             O 2          +          C  1                 <---                O 4            +        C 1

               H 4        +           O  2                  <---                                          H  4

                        وقتی همه علوم  به سوی كمال می روند مفاهيم آنها شكل رياضی می گيرد.

                                                 آلفرد نورث وايتهد

 بين تعداد اتم عنصر هايی كه يك ماده را می سازند ؛روابط كمی وجود دارد كه  اين روابط را با

 فرمول های شیمیایی نمایش می دهند.عنصرها؛به نسبت جرمي معين باهم وارد واكنش می شوند

و تركيب شيميايی رامی سازند.

پس دریک ترکیب خاص درصدعنصرهای سازنده آن معین وثابت است .

به کمک ترکیب درصد عنصرهای سازنده يك  ماده مركب شيميايی مي توان فرمول تجربی آن ماده

رابه دست آورد.

 فرمول تجربی هرماده شيميايی نسبت  اتمی عنصر های سازنده تركيب رانشان می دهد.بادردست

داشتن جرم مولكولی؛مي توان فرمول مولكولی تركيب راتعيين نمود.

يك مولكول درفرآيندهای فيزيكی وشيميايی به صورت يك واحد عمل می كند.

استوكيومتری يك تركيب شيميایی:

فرمول شيميايی؛ تركيب اتمی يك ماده خالص است كه به كمك نمادهای شيميايی نوشته می شود.

 درفرمول شيميايی برای نشان دادن نوع عنصرازنمادشيميايی وبرای مشخص كردن تعدادنسبی

عنصرهاازاعدادی به صورت زيرونداستفاده می شود.براي مثال: فرمول شيميايي سديم اكسيد

به صورت Na₂Oمی باشد؛كه نشان می دهد دربلوراين تركيب يونی به ازای هراتم اكسيژن

 دواتم سديم وجود دارد.اگردرفرمول شيميايی نمادعنصري زيروند نداشته باشد؛به اين معنی است

 كه تعداد آن عنصردرواحد مولكولی ماده ؛يك است.

 درتركيب هايی كه ساختار يك پارچه دارند؛ فرمول تجربی همان فرمول شيميايي ماده مي باشد

مانند تركيب هاي يونی NaCl ؛ فلزها   Feوياتركيب هاي كوالانسی نظيرالماس C ؛ به موارد

زير توجه كنيد.

الف:دراكثرتركيب های يونی؛ فرمول شيميايی ساده ترين نسبت بين يون های تشكيل دهنده ی بلور

 می باشد. زيرادربلوراين گونه مواد هيچ يونی به طورانحصاري به يون ديگر تعلق ندارد.

فكركنيد:

شكل مقابل بلور نمك طعام رانشان می دهد.

الف:به ازای هريون كلريد چند يون سديم وجوددارد؟                              ⁺ Na

ب: درمجموع اين قطعه بلورازنظربارچگونه  است؟                           

پ: چه فرمول شيميايی براي نمك طعام پيشنهاد می كنيد؟                                ^- Cl

 ب: الماس سخت ترين جامد می باشد كه درساختارآن اتم های كربن با پيوند كووالانسی به هم متصل شده اند.

ومولكول نامحدودوغول آسايی رامی سازند.

فکرکنید:

الف :بايك جمله كوتاه اين ساختارراتشريح كنيد.

ب:كوچك ترين ذره سازنده اين بلور چيست.

پ:به نظر شما فرمول شيميايی الماس راچگونه بايد نوشت؟

فعاليت:

قسمت عمده  ماسه  تركيبي به نام سيليسيم اكسيد می باشد دربلور اين تركيب شيميايی هر اتم

سيليسيم ازچهار جهت به چهار اتم اكسيژن وهراتم اكسيژن به دواتم سيليسيم طوری متصل شده اند

كه حلقه های شش گوشه به هم چسبيده ایی رابه وجود می آورند.    به وسيله ی موادی مانند خميربازی؛

مدلی برای نشان دادن ساختار بلور اين تركيب شيميايي بسازيد.

فرمول شيميايی ماسه به نظر شما چگونه بايد نوشته شود؟

پ: درساختاربلورفلزهانيزتعدادبی شماری اتم فلزی باپيوندی به نام پيوندفلزی به هم متصل شده اند.

دراين گونه مواردنيز نمادفلز به عنوان فرمول شيميايی عنصردرنظرگرفته می شود.مثال:فرمول شيميایي

 فلز آهن Fe  است.

 به طورخلاصه ساده ترين نسبت بين تعدادعنصرتركيب هايی نظيرتركيب های ذكر شده به عنوان فرمول

شيميايی شناخته می شود

فرمول شيميايی درتركيب های مولكولی چگونه است؟

تركيب های كوالانسی اغلب به صورت واحدهای جداازهم به نام مولكول وجوددارند.اين گونه مواد را

 تركيب های مولكولی نيزمي نامند.

فرمول شيميايی يك ماده مولكولی ؛تركيب يك مولكول رانشان می دهد به همين علت به آن فرمول

 مولكولی هم گفته می شود.

مثال:فرمول شيميايیH₂O  نشان می دهد كه يك مولكول آب ازدواتم هيدروژن ويك اتم اكسيژن

ساخته شده است.

درموردعنصرهايی كه ساختار مولكولی دارندباتوجه به تعداد اتم های عنصردريك مولكول؛

فرمول مولكولی نوشته می شود.فرمول شيميایی    P₄   نشان می دهد؛هرواحدمولكولی فسفرسفيد

ازچهاراتم فسفرتشكيل شده است.

فكركنيد:

باتوجه به شكل های زير فرمول مولكولی مواد را بنويسيد.

چون فرمول مولكولی؛ تركيب اتمی واقعی؛يك مولكول رانشان می دهد ؛نمی توان زيروندهارا

ساده نموده و فرمول ساده ترين نسبت بين اتم هارانوشت.دراكثر تركيب های مولكولی؛

فرمول مولكولی بافرمول تجربی متفاوت است.و دربعضی مواردچندتركيب شيميايی  كاملا

 متفاوت فرمول تجربی  يكساني دارند.

 مثال:به فرمول مولكولي تركيب های زير توجه نماييد؛بااين كه اين مواد خواصی كاملا

 متفاوت دارند اما فرمول تجربی(ساده ترين نسبت بين اتم درمولكول آنها)يكسان است. 

فرمول مولكولی            C₂H₂  اتین             C₄H₄ بوتادی ان                   C₆H₆  بنزن

فرمول تجربی                  CH                      CH                                   CH                 

چگونه دو ياچند مولكول ازيك تركيب شيميايی رانشان می دهند؟

اگر بخواهيم دريك فرآيند دو يا چند مولكول را نشان دهيم ؛بايدازروشی كه دررياضی به كارمی رود

 استفاده نماييم؛زيرا فرمول شيميايی ويا  فرمول مولكولی مقدارمعينی ازيك ماده را نشان می دهد

كه آن راواحدفرمولی  می نامند.

دررياضي برای نشان دادن دوعدد  A    آن رابه صورت   A2 نمايش می دهيم حال اگر بخواهيم سه

 مولكول سديم كلريد رانشان دهيم ؛می نويسيم       NaCL 3

خودرابيازماييد:

1-                 فرمول تجربی مواد زيرچگونه است؟

الف)        NaOH                                         ب)    H₂O₂

پ)  C₂H₄O₂                                             ت)    C₂H₄

ث)  NH₄)₂C₂O₄ )                                   ج)  Na₂S₄O₆

2-      ضرايب موجود درعبارت Ca3(PO4)2   چه معلوماتی دراختيار شما می گذارد.

۳-   به كمك نماد هاي شيميايی ؛چهار مولكول آمونيم سولفات رانشان دهيد. 

استوكيومتری يك واكنش شيميايی چگونه است؟

باتشكيل معادله  فرآيندشيميايی مي توان به روابط كمی ميان موادی كه درواكنش دخالت دارند

پی برد.يك معادله شيميايی كه توسط فرمول شيميايی مواد واكنش دهنده وفرآورده های يك واكنش

 نوشته می شود ؛تعداد نسبی مول هاي موادواكنش دهنده ها وفرآورده هارادرفرآيندشيميايی

 نشان می دهد.اين معادله هابراساس پايستگي جرم موازنه می شود.

يك معادله شيميايی موازنه شده ماراياری می دهد كه به پرسش هايی ازقبيل اين كه ؛ چند مول

 وياچندگرم واكنش دهنده لازم است تامقدارمعينی فرآورده تشكيل شود ؟پاسخ گوييم .

به مثال زيرتوجه كنيد:

                        2Na (s)           +                Cl2 (g)            →          2NaCl 

   دو مول سديم كلريد(جامد)                       يك مول كلر(گاز)     + دو مول سديم(جامد)

         2  مولكول    NaCL                          1 مولكول _۲ CL      + 2اتم  Na

                     ۱۱۷              =                    ۷۱          +     ۲ × ۲۳

 1ـ فرمول تجربی چيست؟وچه اطلاعاتی ازماده به مامی دهد؟

2ـ فرمول تجربی راچگونه می توان محاسبه نمود ؟

3ـ فرمول مولكولي چيست؟ وچه تفاوتی بافرمول تجربی دارد؟

4ـ رابطه فرمول تجربی بافرمول مولكولی چگونه است؟

5ـ فرمول شيميايي چيست؟

بطورخلاصه:

ـ استوکیومتری ترکیب : روابط کمی میان عنصرهای سازنده یک ماده مرکب می باشد.

ـ فرمول تجربی: ساده ترین نسبت اتمی عنصر های سازنده تركيب رانشان دهد.

ـ فرمول مولکولی : نوع عنصرها وتعداد اتم های یک واحد مولکولی درموادی که دارای

 مولکول هستند رانشان می دهد .

ـ فرمول شیمیایی : بیان کننده ترکیب ترکیب یک واحد فرمولی ازیک ماده مرکب برحسب

نمادهای شیمیایی است.

ـ  زیروندهای یک فرمول: عده نسبی اتم های هرعنصر موجود درماده مرکب رانشان می دهد 

ـ استوکیومتری واکنش: روابط کمی میان موادی که دریک واکنش شرکت می کنندرانشان می دهد .

ـ معادله شیمیایی: نمایش یک فرایند شیمیایی بافرمول شیمیایی موادی که درآن واکنش شرکت

نموده اند.