مهم (استوکیومتری)

[Sara12]

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


http://smileys.smileycentral.com/cat/3/3_3_101.gif

. 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.

[Sara12]

شكل مقابل بلور نمك طعام رانشان می دهد.
الف:به ازای هريون كلريد چند يون سديم وجوددارد؟ + Na
ب: درمجموع اين قطعه بلورازنظربارچگونه است؟ http://images.google.com/images?q=tbn:fY6dKg-TqTQJ:images.micron.com/images/education/salt/nacl.gif
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.


http://images.google.com/images?q=tbn:GtlM3TtyVTIJ:www.crystmol.com/structures/diamond.jpg

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: درساختاربلورفلزهانيزتعداد بی 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.

http://i1.tinypic.com/mw87yw.gif


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.

[Sara12]

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.


http://www.bbc.co.uk/scotland/education/bitesize/higher/img/chemistry/carbon/naming/fig14.gif

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.

[Sara12]

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.

[Sara12]

ک کاربرد مهم الکترونگاتیوی درتعیین عدداکسایش یک اتم در تركيبات كوالانسي است .
به طور كلي مي توان گفت عدداكسايش نشان مي دهد يك اتم درمقابل اتم هاي مجاور خود دريك تركيب داراي چه مقدار بار مثبت ويا منفي است .

درپيوند يوني الكترون به طور كامل از يك اتم به اتم ديگر منتقل مي شود وعدداكسايش يك اتم دراين گونه پيوند همان تعداد الكتروني است كه جا به جا شده است . مانند در

Na --------------> Na+ + e .

سديم داراي عدد اكسايش ( +1) است.

اما دريك پيوند كووالانسي كه اشتراك الكترون صورت مي گيردبه كمك الكترنگاتيوي اتم ها عدد اكسايش را تعيين مي كنند .اينگونه كه هر پيوند را به طورجداگانه درنظر گرفته وبه اتم الكترونگاتيوتر بارمنفي وبه اتم الكتروپوزتيو بار مثبت نسبت مي دهند(فرض مي شود كه انتقال كامل الكترون صورت گرفته است ) وبراي همه پيوند ها ي در مولكول به همين گونه عمل مي نمايند ودر پايان مجموع جبري بارهاي مثبت ومنفي برروي يك اتم را محاسبه نموده و حاصل آن را عدد اكسايش آن اتم قرار مي دهند.

طريق ديگر آن است كه درفرمول مولكولي تركيب

براي هيدرو‍ژن ويا فلزات گروه IA عدد اكسايش (1+) و براي اكسيژن عدد اكسايش ( 2- ) در نظر مي گيرند . البته هيدروژن در هيدريد ها داراي عددا كسايش (1-) است

وهم چنين اكسيژن در پراكسيدها (1-) ودر سوپر اكسيدها .(½- ) درنظر گرفته مي شود . اين اعداد به كمك الكترونگاتيوي اتم ها كاملا قابل درك است . به اين ترتيب فرمول شيميايي تبديل به يك معادله جبري ساده شده كه به راحتي مي توان عدداكسايش اتم مورد نظر را به دست آورد .

چون مجموع الكترون هاي گرفته شده وداده شده برابراست پس مجموع عدداكسايش اتم هاي مولكول صفر خواهد بود. اين معادله را مساوي صفر قرار مي دهند

به مثال زير توجه كنيد. H2SO4
0 = (2- ) 4 + ( ) + ( 1+ )2
6+ = S
عدد اكسايش يون هاي تك اتمي برابر بار يون است ودريون هاي چند اتمي مجموع جمع جبري عددهاي اكسايش اتم هاي شركت كننده در يون برابر
بار يون خواهد شد . به مثال زير توجه كنيد.
ويا در يون Cr 2O72-
2 - = ( 2- ) 7 + 2Cr
6+ = cr