تحقیق در مورد شیمی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 12 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

طبق تعریف ، تمام اوربیتالهایی که در یک مولکول در تشکیل پیوند و نهایتا تشکیل مولکول شرکت می‌کنند، دارای انرژی یکسانی می‌باشند. به این علت که اوربیتالهای اتمهای متفاوت باهم همپوشانی می‌کنند و مخلوط می‌شوند و به اصطلاح هیبرید گردیده و باعث ایجاد "اوربیتالهای هیبریدی" می‌شوند.

دید کلی

طبق قانون ، عناصر با تشکیل پیوند با یکدیگر با رسیدن به آرایش هشت تایی گاز نجیب بعد از خود به پایداری می‌رسند. اما ترکیباتی مهم وجود دارند که این قانون را مکررا نقض می‌کنند. در این ترکیبات اتمهایی وجود دارند که تعداد الکترون‌های لایه ظرفیت آنها بیشتر یا کمتر از هشت الکترون است.برای توجیه ارتباط بین آرایش الکترونی حالت اصلی یک اتم و خواص ساختمانی مشاهده شده ترکیبی که این اتم تشکیل می‌دهد، دانشمندان مفهوم هیبرید شدن را مطرح کرده‌اند. هیبرید شدن یک مفهوم نظری است که نواقص ساختمان لوئیس یعنی فقدان ارتباط بین ساختمان لوئیس و ساختار هندسی مولکول را برطرف می‌کند.

بررسی اوربیتالهای مولکول متان با استفاده از نظریه VSEPR

به استثنای مواردی بسیار معدود ، پیش بینی‌هایی که بر اساس نظریه دافعه جفت الکترونی به عمل آمده است، صحیح بوده و با واقعیت انطباق دارند. مثلا نظریه مزبور پیش بینی می‌کند که مولکول متان ، چهار وجهی است، زیرا اتم مرکزی C در پوسته والانس خود چهار جفت الکترون پیوندی دارد.شواهد تجربی بسیار ، درستی این پیش بینی را تائید کرده است. در مولکول متان چهار پیوند C-H از لحاظ طول پیوند و استحکام یکسانند و تمام زوایای پیوندی H-C-H زوایای چهار وجهی '28 ،˚109 است.

توجیه تشکیل پیوند چهار وجهی متان

طبق نظریه پیوند والانس ، هر پیوند کووالانسی ، متشکل از یک جفت الکترون (با اسپینهای مخالف) است که هر دو اتم در آن شرکت دارند. می‌توان تصور کرد پیوند کووالانسی وقتی بوجود می‌آید که یک اوربیتال (حاوی یک الکترون جفت نشده) از یک اتم با اوربیتالی (حاوی یک الکترون جفت نشده) از اتم دیگر همپوشانی می‌کند. اگر قرار باشد در این چهار چوب فکر کنیم، چگونه می‌توانیم تشکیل پیوند چهار وجهی متان توجه کنیم؟آرایش الکترونی حالت پایه کربن است که نشاندهنده تنها دو الکترون جفت نشده است. شاید این نوع آرایش ، این تصور غلط را ایجاد کند که اتم C ، با اتمهای H تنها دو پیوند کووالانسی بوجود می‌آورد، ولی اگر یکی از الکترونهای 2s به اوربیتال خالی 2p ، ارتقا داده شود، اتم برانگیخته کربن () چهار الکترون جفت نشده لازم برای تشکیل چهار پیوند C-H را تامین خواهد کرد. چگونه می‌توان بر پایه این حالت برانگیخته اتم کربن تشکیل پیوند را در توجیه کرد؟فرض می‌کنیم هر اوربیتال پیوندی مولکول ، نتیجه همپوشانی یک اوربیتال اتمی C و یک اوربیتال 1s اتم H است. چون چهار اوربیتال پیوندی چهار وجهی متان هم ارزند، پس چهار اوربیتال اتمی کربن که آنها را بوجود آورده‌اند، نیز باید دقیقا یکسان باشند و محورشان در امتدادی باشد که با یکدیگر زوایای '28،˚109 تشکیل دهد، اما اوربیتال 2s و اوربیتالهای 2p اتم کربن نه یکسان هستند و نه در امتداد گفته شده ، جهت گیری کرده‌اند. بنابراین نمی‌توانیم نحوه تشکیل پیوند را به این صورت ساده تجسم کنیم.

فرآیند هیبریداسیون

در مولکول‌هایی مانند که اتم مرکزی در حالت اصلی ، اوربیتال نیمه پر (الکترون فرد) برای ایجاد پیوند با اتم دیگر در اختیار ندارد، برای تشکیل پیوند باید ابتدا به صورت برانگیخته در آید. به عنوان مثال در حالت برانگیخته اتم یکی از الکترون‌های اوربیتال 2s به تراز بالاتر یعنی 2p انتقال می‌یابد. بنابراین دو الکترون جفت نشده‌ای برای تشکیل دو پیوند در اختیار قرار می‌گیرد. طبق بررسی‌های طیف سنجی هر دو پیوند از نظر طول ، استحکام و انرژی ، هم‌ارز می‌باشند.بنابراین بریلیم در حالت برانگیخته با کلر پیوند برقرار نکرده است، زیرا در این حالت یکی از پیوندها بین اوربیتال 2p کلر با اوربیتال 2s بریلیم و دیگری بین اوربیتال 2p اتم دیگر و اوربیتال 2p بریلیم ایجاد می‌شود و در این صورت پیوندها با هم ، هم‌ارز نخواهند بود. ساختمان این مولکول را می‌توان با این فرض توضیح داد که یک اوربیتال 2s و یک اوربیتال 2p اتم بریلیم با یکدیگر در آمیخته و به صورت دو اوربیتال هیبریدی درمی‌آیند که با یکدیگر هم ارز هستند.سپس اوربیتال 2p هر اتم کلر با هر کدام از این اوربیتال‌های هیبریدی همپوشانی کرده و مولکول کلرید بریلیم ایجاد می‌کنند.

انواع اوربیتال هیبریدی

اوربیتال هیبریدی sp

یک مجموعه اوربیتالهای هیبریدی sp (ناشی از یک اوربیتال s و یک اوربیتال p اتم مرکزی) را می‌توان برای توصیف نحوه تشکیل پیوند مولکولهای خطی که اتم مرکزیشان دو جفت الکترون پیوندی دارد (مثل یا ) بکار برد. تعداد اوربیتالهای هیبریدی در هر مورد برابر تعداد اوربیتالهای اتمی است که در ترکیب ریاضی برای بدست آوردن آن بکار گرفته شده است.

اوربیتال هیبریدی

درگیر شدن تمام اوربیتالهای پوسته والانس اتم مرکزی یک مولکول ، در تشکیل اوربیتالهای هیبریدی ضرورت ندارد. تنها آن تعداد از اوربیتالهای مزبور برای تشکیل اوربیتالهای هیبریدی مورد استفاده قرار می‌گیرد که تعداد پیوند لازم و نیز شکل هندسی مولکول را تامین کند. برای مثال توابع موجی سه اوربیتال هیبرید را می‌توان از ترکیب ریاضی توابع موجی یک اوربیتال s و دو اوربیتال p بدست آورد. یکی از سه اوربیتال p ، در این عمل شرکت نمی‌کند.محورهای سه اوربیتال هیبریدی در یک صفحه قرار دارند و به گونه‌ای به سه گوشه جهت گرفته‌اند که زوایای بین آنها ˚120 باشد. این مجموعه برای توصیف حالت پیوندی مولکولهای مثلثی مسطح که اتم مرکزی آنها سه جفت الکترون غیر پیوندی دارد (مانند ) بکار برده می‌شود.

اوربیتال هیبریدی

هیبریداسیون یک نوع مهم و متداول می‌باشد. این اوربیتال‌ها از هیبرید شدن یک اوربیتال s و 3 اوربیتال p تشکیل می‌شوند. هر 4 اوربیتال هیبریدی هم‌ارز بوده هر کدام ¼ خاصیت s و ¾ خصلت p دارند. اوربیتال‌های هیبریدی به سوی گوشه‌های یک چهار وجهی منتظم جهت گیری می‌کنند. شکل مولکول حاصل از اتم مرکزی دارای اوربیتال ، چهاروجهی بوده و تمام زوایا برابر با ´28 و ˚109 است.

اوربیتال هیبریدی با یک جفت الکترون غیر پیوندی: در مولکول‌هایی مانند می‌توان تصور کرد که اتم نیتروژن از اوربیتال‌های هیبریدی استفاده کرده است، که یکی از آنها توسط یک جفت الکترون غیر مشترک اشغال شده است. اتم‌های مولکول یک هرم مثلثی تشکیل می‌دهند. ولی آرایش 4 اوربیتال N تقریبا به صورت یک 4 وجهی است و زاویه پیوند برابر با ˚ 107 و ´3 می‌باشد.

تحقیق در مورد شیمی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 21 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

شیمی عمومی

دید کلی

شیمی را می‌توان به صورت علمی که با توصیف ویژگیها ، ترکیب و تبدیلات ماده سروکار دارد، تعریف کرد. اما این تعریف ، نارساست. این تعریف ، بیانگر روح شیمی نیست. شیمی همچون دیگر علوم ، سازمانی زنده و در حال رشد است، نه انباره‌ای از اطلاعات. علم ، خاصیت تکوین خودبخود دارد. ماهیت هر مفهوم تازه آن ، خود محرک مشاهده و آزمایشی جدید است که به بهبود بیش از پیش آن مفهوم و سرانجام به توسعه دیگر مفاهیم می‌انجامد.از آنجا که زمینه‌های علمی همپوشانی دارند، مرز متمایزی میان آنها نمی‌توان یافت و در نتیجه مفاهیم و روشهای علمی کاربرد همگانی پیدا می‌کنند. در پرتو این گونه رشد علمی ، دیگر تعجبی ندارد که یک پژوهش علمی معیقلمرو شیمی مفهومی متعارف

علم شیمی با ترکیب و ساختار مواد و نیروهایی که این ساختارها را بر پا نگه داشته است، سروکار دارد. خواص فیزیکی مواد از این رو مورد مطالعه قرار می‌گیرند که سرنخی از مشخصات ساختاری آنها را بدست می‌دهند و به عنوان مبنایی برای تعیین هویت و طبقه‌بندی بکار می‌روند و کاربردهای ممکن هر ماده بخصوص را مشخص می‌کنند. اما واکنشهای شیمیایی ، کانون علم شیمی هستند. توجه علم شیمی به هر گوشه قابل تصوری از این تغییر و تبدیلها کشیده می‌شود و شامل ملاحظاتی است از این قبیل:

شرح تفصیلی درباره چگونگی واکنشهای و سرعت پیشرفت آنها

شرایط لازم برای فراهم کردن تغییرات مطلوب و جلوگیری از تغییرات نامطلوب

تغییرات انرژی که با واکنشهای شیمیایی همراه است.

سنتز موادی که در طبیعت صورت می‌گیرد.

سنتز موادی که مشابه طبیعی ندارند.

روابط کمّی جرمی بین مواد در تغییرات شیمیایی.

ن ، بارها از مرزهای مصنوعپیدایش شیمی جدید

شیمی جدید که در اواخر سده هیجدهم ظاهر شده است، طی صدها سال ، توسعه یافته است. داستان توسعه شیمی را تقریبا به پنج دوره می‌توان تقسیم کرد:

فنون عملی

این فنون تا 600 سال قبل از میلاد مسیح رایج بوده است. تولید فلز از کانه‌ها ، سفالگری ، تخمیر ، پخت و پز ، تهیه رنگ و دارو فنونی باستانی است. شواهد باستان شناسی ثابت می‌کند که ساکنان مصر باستان و بین‌النهرین در این حرفه‌ها مهارت داشته‌اند. ولی چگونه و چه وقت این حرفه‌ها برای نخستین بار پیدا شده‌اند، معلوم نیست.در این دوره ، فنون مذکور که در واقع فرایندهای شیمیایی هستند، توسعه بسیار یافته‌اند. اما این توسعه و پیشرفت ، تجربی بوده است، بدین معنی که مبنای آن تنها تجربه عملی بوده، بدون آنکه تکیه گاهی بر اصول شیمیایی داشته باشد. فلزکاران مصری می‌دانستند که چگونه از گرم کردن کانه مالاشیت با زغال ، مس بدست آورند، ولی نمی‌دانستند و در صدد دانستن آن هم نبودند که چرا این فرایند موثر واقع می‌شود و آنچه در آتش صورت می‌گیرد، واقعا چیست؟

نظریه‌های یونانی

این نظریه‌ها از 600 تا 300 سال قبل از میلاد عنوان شدند. جنبه فلسفی یا جنبه نظری شیمی حدود 600 سال قبل از میلاد در یونان باستان آغاز شد. اساس علم یونانی ، جستجوی اصولی بود که از طریق آن ادراکی از طبیعت حاصل شود. دو نظریه یونانی در سده‌های واپسین اهمیت فراوان یافت:

این مفهوم که تمام مواد موجود در زمین ، ترکیبی از چهار عنصر (خاک ، باد ، آتش و آب) است، به نسبتهای گوناگون ، از اندیشه‌های فیلسوفان یونانی این دوره نشات یافته است.

این نظریه که ماده از آحاد مجزا و جدا از همی به نام اتم ترکیب یافته است، بوسیله لوسیپوس پیشنهاد شد و دموکرتیس آن را در سده پنجم ق.م. توسعه داد.نظریه افلاطون این بود که اتمهای یک عنصر از لحاظ شکل با اتمهای عنصر دیگر تفاوت دارد. علاوه بر این ، او باور داشت که اتم‌های یک عنصر می‌توانند با تغییر شکل به اتمهایی از نوع دیگر تغییر یابند یا استحاله پیدا کنند. مفهوم استحاله در نظریه‌های ارسطو نیز منعکس است.ارسطو (که به وجود اتمها معتقد نبود) می‌گفت که عناصر و بنابراین تمام مواد از ماده اولیه یکسانی ترکیب یافته‌اند و تفاوت آنها فقط از لحاظ صورتهایی است که این ماده اولیه به خود می‌گیرد. به نظر ارسطو ، صورت ماده نه تنها شکل ، بلکه کیفیتها (از لحاظ رنگ ، سختی و غیره) را نیز دربر می‌گیرد و همین صورت است که ماده‌ای را از ماده دیگر متمایز می‌کند. او می‌گفت که تغییر صورت پیوسته در طبیعت صورت می‌گیرد و تمام اشیای مادی (جاندار و بی جان) از صورتهای نابالغ به صورتهای بالغ رشد و تکامل می‌یابند.در سراسر قرون وسطی باور این بود که کانی‌ها رشد می‌کنند و هرگاه کانیها از معادن استخراج شوند، معادن بار دیگر از کانیها پر می‌شوند.

کیمیاگری

کیمیاگری از 300 سال قبل از میلاد تا حدود 1650 میلادی رایج بود. سنت فلسفی یونان باستان و تجارت صنعتگران مصر باستان در شهری که بوسیله اسکندر کبیر در 331 ق.م. بنا شد یعنی اسکندریه مصر ، با هم جمع شدند و حاصل آمیزش آنها ، کیمیاگری بود. کیمیاگران اولیه برای ابداع نظریه‌هایی درباره ماهیت ماده از روشهای مصری برای بکارگیری مواد استفاده می‌کردند.کیمیاگران باور داشتند که یک فلز می‌تواند با تغییر کیفیات (بویژه رنگ آن) تغییر پذیرد و چنین تغییراتی در طبیعت صورت می‌گیرد. فلزات می‌کوشند تا همچون طلا کامل شوند. همچنین آنها باور داشتند که این گونه تغییرات ممکن است بوسیله مقدار بسیار اندکی از یک عامل استحاله کننده قوی (که بعدا سنگ فیلسوفان نامیده شد) ایجاد شود.در سده هفتم میلادی ، مسلمانان مراکز تمدن هلنی (از جمله مصر در 640 میلادی) را تسخیر کردند و کیمیاگری بدست آنها افتاد. در سده‌های دوازدهم و سیزدهم ، کیمیاگری به تدریج به اروپا راه یافت و آثار عربی به لاتین برگردانده شد. کیمیاگری تا سده هفدهم دوام یافت. در این زمان نظریه‌ها و نگرشهای کیمیاگران بتدریج زیر سوال قرار می‌گرفت.کار رابرت بویل که اثر معروف خود به نام شیمیدان شکاک را در 1661 منتشر کرد، در این باره ارزشمند است. گرچه بویل باور داشت که استحاله فلزات پست به طلا امکان‌پذیر است، ولی او اندیشه کیمیاگری را مورد انتقاد شدید قرار داد. بویل باور داشت که نظریه شیمیایی باید حاصل شواهد تجربی باشد.

فلوژیستون

این نظریه از 1650 تا 1790 میلادی رواج داشت. تقریبا در سراسر سده هجدهم ، نظریه فلوژیستون نظریه‌ای مسلط در شیمی بود. این نظریه که بعدها معلوم شد نظریه‌ای نادرست است، در اصل کار "گئورک ارنست اشتال" بود. فلوژیستون «اصل آتش» ، جز تشکیل دهنده ماده‌ای دانسته می‌شد که متحمل سوختن می‌شود. چنین پنداشته می‌شد که یک جسم بر اثر سوختن ، فلوژیستون خود را از دست می‌دهد و به صورت ساده‌تری کاهیده می‌شود. باور این بود که نقش هوا در عمل سوختن ، انتقال فلوژیستون آزاد شده است.بنا به نظریه فلوژیستون چوب در اثر سوختن به خاکستر و فلوژیستون (که بوسیله هوا جدا می‌شود)تبدیل می‌گردد. طبق نظریه فلوژیستون ، چوب ، ماده مرکبی است که از خاکستر و فلوژیستون ترکیب یافته است. همچنین در مورد عمل تکلیس ، این نظریه عنوان می‌دارد که فلز ، ماده مرکبی است که از یک کالکس و فلوژستیون ترکیب یافته است.در نظریه فلوژیستون ، ذاتا" مشکلی است که هرگز توضیح کافی درباره آن داده نشد. وقتی چوب می‌سوزد، فرض بر این است که فلوژیستون از دست می‌دهد و نتیجه آن خاکستری است که وزن آن کمتر از قطعه چوب اصلی