ذره، عنصر و ترکیب:

ذره:

به کوچکترین جزء یک ماده که به صورت مستقل وجود دارد ذره می گوییم؛ مثلا اتم طلا کوچکترین ذره طلا و مولکول آب کوچکترین ذره آب است.

مولکول آب از اتم های اکسیژن و هیدروژن ساخته شده است، ولی ما اکسیژن و هیدروژن را کوچکترین ذرات آب در نظر نمی گیریم چون این عناصر در داخل آب به صورت مستقل وجود ندارند به همین دلیل کوچکترین ذره آب مولکول آب است.

نکته:

خواص و ویژگی های مواد به نوع ذرات سازنده آنها بستگی دارد. ذرات سازنده برخی از مواد اتم و ذرات سازنده برخی از مواد مولکول است. مولکول ها از اجتماع دو یا چند اتم مشابه یا مختلف به وجود می آیند.

انواع مواد:

1. خالص (عنصر)
2. ترکیب

عنصر:

به موادی که ذرات سازنده آنها فقط یک نوع اتم دارد عنصر می گویند. آهن و مس عنصر هستند چون ذرات سازنده آنها اتم های آهن و اتم های مس هستند. اکسیژن هم با وجود این که مولکول دارد ولی عنصر است چون مولکول های اکسیژن از دو اتم مشابه اکسیژن ساخته شده اند. مولکول گوگرد دارای 8 اتم است ولی گوگرد ترکیب نیست چون 8 اتم سازنده مولکول گوگرد مشابه هستند.

عنصرها به سه نوع فلزی، نافلزی و شبه فلزی تقسیم بندی می شوند:

عنصر فلزی مانند آهن

عنصر نافلزی مانند شیشه

عنصر شبه فلزی مانند سیلیسیم

فلز:

عناصر اتمی، چکش خوار، رسانا و دارای جلا و درخشندگی هستند که در ساختن اشیایی؛ مانند: خانه، پل، زیورآلات، ابزار، وسایل حمل و نقل و ... استفاده می شود.

نافلز:

عناصر مولکولی، شکننده، نارسانا و دارای سطح غیر شفاف هستند که همه ی گازهای موجود در هوای سالم از این عناصر تشکیل شده اند؛ مانند: فسفر، سیلسیم، کربن، گوگرد، فلوئور.

ترکیب:

موادی هستند که ذرات سازنده آنها مولکول است، ولی مولکول های آنها از دو یا چند اتم مختلف تشکیل شده اند؛ مثلا آب ترکیب است چون هر مولکول آب از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن ساخته شده است. شکل مقابل تفاوت عنصر و ترکیب را به شما نشان می دهد.

مواد مصنوعی:

مواد مصنوعی به موادی گفته می شود که به طور طبیعی در طبیعت وجود ندارند و ساخته دست بشر هستند مانند پلاستیک، کود شیمیایی و ... . هدف ما از ساخت مواد مصنوعی برطرف کردن نیاز ها، رفاه بیشتر، کاهش عیوب مواد مصرفی، از بین بردن کمبودها و ... است.

چند ویژگی فلز مس و چند کاربرد آن:

این ویژگیها برای برخی ابزار مفید و برای برخی دیگر مفید نیستند. مثلا چکش خواری مس برای تهیه سیم مفید است ولی چکش خواری برای تهیه چاقو از مس یک ویژگی مضر است چون چاقوی مسی خیلی زود کند می شود.

نکته:

1) کاربرد مواد به خواص و ویژگی های آن ماده بستگی دارد.

2) هر چه یک عنصر خواص و ویژگی های متنوع تری داشته باشد کاربرد های متنوع تری هم دارد یعنی تنوع در کاربرد به تنوع خواص و ویژگی های ماده بستگی دارد.

3) استخراج فلز مس با روش فلوتاسیون یا شناور سازی انجام می شود.

واکنش پذیری و علائم آن:

واکنش پذیری:

به میزان تمایل یک عنصر برای ترکیب شدن با عناصر یا ترکیبات دیگر واکنش پذیری می گویند. (به زبان خیلی ساده بیان کردیم) مثلا فلز سدیم خیلی سریع با اکسیژن ترکیب می شود ولی فلز آهن به کندی با اکسیژن ترکیب می شود به همین دلیل می گوییم سدیم از آهن واکنش پذیر تر است. یا مثلا گاز هلیم یا آرگون با هیچ عنصری ترکیب نمی شوند و می گوییم هلیم و آرگون واکنش پذیر نیستند و  ... .

در جدول تناوبی واکنش پذیری فلزات از بالا به پایین افزایش می یابد ولی واکنش پذیری فلزات از چپ به راست کاهش می یابد (تصویر زیر):

در هر گروه (ستون عمودی) هر چه عدد اتمی فلز افزایش یابد واکنش پذیری فلز زیاد می شود مثلا در گروه اول واکنش پذیری پتاسیم بیشتر از سدیم و سدیم بیشتر از لیتیم است.

در هر ردیف ( ردیف افقی) هر چه عدد اتمی فلز افزایش یابد واکنش پذیری فلز کم می شود؛ مثلا به ردیف سوم در تصویر بالا نگاه کنید. عدد اتمی مس بیشتر از عدد اتمی آهن است به همین دلیل واکنش پذیری مس از آهن کمتر است و مس دیر تر از آهن زنگ می زند.

عناصری که مدل اتمی آنها با هم شباهت هایی دارد از نظر خواص و ویژگی ها هم با هم مشابه هستند؛ مثلا کلر و فلوئور هر دو در مدار آخر خود 1 الکترون دارند و هر دو خاصیت میکروب کشی دارند.

علائم واکنش پذیری:

1- میزان تمایل ترکیب فلزات با اکسیژن:

یعنی هر چه تمایل فلزات برای ترکیب شدن با اکسیژن بیشتر باشد آن فلز واکنش پذیر تر است. آهن سریعتر از مس زنگ می زند چون تمایل بیشتری برای ترکیب شدن با اکسیژن دارد به همین دلیل می گوییم آهن از مس واکنش پذیر تر است.

2- سرعت و میزان تغییر رنگ محلول ها:

یعنی هر چه یک فلز سریعتر بتواند در اثر تغییر شیمیایی رنگ یک محلول را تغییر دهد آن فلز واکنش پذیر تر است. مثلا منیزیم سریعتر از آهن رنگ کات کبود را تغییر می دهد پس منیزیم از آهن واکنش پذیر تر است.

نیتروژن، چرخه و کاربردهای آن:

چرخه ی نیتروژن:

1) نیتروژن مولکولی موجود در هوا یک مولکول غیر فعال است و جاندارن نمی توانند از آن استفاده کنند.

2) در هنگام رعد و برق مقداری از نیتروژن مولکولی اکسید شده و همراه باران به صورت ترکیبات نیتراتی وارد خاک می شود که قابل استفاده گیاهان می باشد.

3) باکتری هایی با نام باکتری های تثبیت کننده نیتروژن در خاک وجود دارند که به صورت همزیست با ریشه برخی گیاهان خصوصا تیره نخود زندگی می کنند و می توانند نیتروژن موجود در هوا را تثبیت کرده و آن را در اختیار گیاه قرار دهند. یعنی این باکتریها می توانند نیتروژن مولکولی موجود در هوا را جذب کنند.

4) شخم زدن زمین های کشاورزی باعث ورود هوا به خاک می شود و این باکتریها از نیتروژن هوای موجود در خاک استفاده می کنند. به همین دلیل شخم زدن زمین های کشاورزی مقدار نیتروژن خاک را افزایش می دهد.

5) نیتروژن در ترکیباتی مانند آمینو اسید (اجزای سازنده پروتئین ها) و همچنین مولکول دی ان ای دیده می شود.

6) تجزیه کننده ها پیکر جانداران و یا مواد دفعی آنها را تجزیه کرده و نیتروژن آلی را به صورت نیتروژن معدنی به خاک اضافه می کنند. (منظور از نیتروژن آلی نیتروژن موجود در بدن جانداران است (

7) گروهی دیگر از باکتری ها وجود دارند که نیتروژن موجود در خاک را دوباره به نیتروژن مولکولی تبدیل کرده و به هوا بر می گردانند.

کاربردهای نیتروژن:

1) تولید آمونیاک برای تهیه کود های شیمیایی، مواد منفجره و ......

2) تولید سرمای شدید برای نگه داری مواد غذایی، سلول ها و بافتهای جانوری (نیتروژن مایع(

3) استفاده در صنایع مانند باد لاستیک خودرو

4) استفاده در سوخت راکت ها

5) خاموش کردن آتش و  ... .

مزایای استفاده از گاز نیتروژن در لاستیک ماشین:

استفاده از گاز نیتروژن به جای هوا در لاستیک خودرو مزایایی دارد از جمله: کاهش مصرف سوخت، افزایش دوام لاستیک خودرو، افزایش چسبندگی لاستیک به زمین، نرمی بیشتر لاستیک و سهولت استفاده از خودرو به دلیل عدم نیاز به تکرار تنظیم باد لاستیک ها  و ... .

چگونگی ترسیم مدل بور برای اتم ها:

به عنوان مثال می خواهیم مدل بور را برای عنصر نیتروژن به روش جدید رسم کنیم. مراحل رسم مدل را به ترتیب زیر انجام دهید:

1) ابتدا دو الکترون در مدار اول قرار دهید. در شکل زیر الکترون های شماره 1 و 2 :

2) در مدار دوم ابتدا 4 الکترون در چهار طرف مدار قرار دهید؛ الکترون های شماره 3، 4، 5 و 6 :

3) نیتروژن 1 الکترون دارد پس هنوز یک الکترون دیگر باقی مانده است. حالا الکترون هفتم را با یکی از الکترون های مدار دوم جفت کنید مانند شکل زیر:

برای این که مطلب را خوب یاد بگیرید دو مثل دیگر رسم می کنیم؛ مثلا می خواهیم با این روش مدل اتمی بور را برای بریلیم با عدد اتمی 9 رسم کنیم:

ابتدا دو الکترون در مدار اول قرار می دهیم. 1 الکترون دیگر باقی می ماند الکترون های شماره  3 مدار دوم رسم می کنیم حالا 3 الکترون باقی مانده است. این سه الکترون را به ترتیب با سه الکترون در مدار دوم جفت می کنیم مانند شکل زیر:

نکته:

در مدار دوم حد اکثر 8 الکترون جای می گیرد. ابتدا الکترون ها را یکی یکی در لایه دوم رسم می کنیم تا 4 طرف آن تکمیل شود و هر چه الکترون اضافی داشتیم را به ترتیب با الکترون های مدار دوم جفت می کنیم. اگر برای مدار دوم فقط دو یا سه الکترون داشتیم آنها را به صورت تکی تکی رسم می کنیم یعنی فقط زمانی الکترون های مدار دوم را جفت می کنیم که تعداد الکترون های مدار دوم بیشتر از 4 عدد باشد.

طبقه بندی عناصر:

ابتدا مدل اتمی بور را برای عناصر رسم می کنیم؛ سپس عناصری که در مدار آخرشان تعداد الکترون مساوی دارند را زیر هم ردیف می کنیم و با آنها چند ستون درست می کنیم ؛ مثلا عناصری که در مدار آخر یک الکترون دارند در ستون شماره یک قرار می گیرند)گروه یک). عناصری که در مدار آخر 2 الکترون دارند در ستون شماره 2 قرار می گیرند)گروه دو) و الی آخر یعنی عناصری که در مدار آخر 1 الکترون دارند در گروه شماره 1 و عناصری که در مدار آخر 8 الکترون دارند در گروه شماره 8 قرار می گیرند. مطابق شکل زیر:

تمام عناصری که دو مدار دارند در ردیف دوم (ردیف افقی) و تمام عناصری که سه مدار دارند در ردیف سوم (ردیف افقی) قرار می گیرند.

عناصری که در یک ستون قرار دارند خواص و ویژگی های نسبتا مشابهی دارند مثلا لیتیم و سدیم در ستون اول هستند هر دو فلز هستند، هر دو نرم هستند، هر دو با آب واکنش می دهند.

فلوئور و کلر در ستون هفتم قرار دارند، هر دو گاز هستند، هر دو خاصیت میکروب کشی دارند.

فایده ی طبقه بندی عناصر:

در جدول طبقه بندی عناصر عناصری که در یک ستون (گروه) قرار دارند خواص نسبتا مشابهی دارند و این به ما کمک می کند که اگر با خواص یک عنصر آشنا نباشیم فقط کافی است جای آن عنصر را در جدول بدانیم و با دانستن محل عنصر در جدول می توانیم خواص و ویژگیهای آن عنصر را حدس بزنیم یعنی به جای این که خواص تک تک عناصر را بدانیم فقط کافی است خواص و ویژگیهای هر گروه را بدانیم و از خواص گروه به خواص عناصر پی ببریم. از طرفی با رسم مدل اتمی بور می توانیم محل عنصر را در جدول مشخص کنیم و با دانستن محل عنصر خواص و ویژگی های آن را حدس بزنیم.

با کمک رسم مدل اتمی بور برای یک عنصر می توانیم از بسیاری از خواص و ویژگی های عنصر مطلع شویم.

برخی ویژگی های عنصر سدیم از عناصر گروه اول:

1) برای اینکه با اکسیژن ندهد،آن را درون نفت نگه می دارند.

2) با لیتیم در یک گروه قرار دارند،و خصوصیات مشترکی دارند. (با آب واکنش می دهد)

3) سدیم وقتی درخارج از نفت،درمجاورت هوا قرار گیرد، رنگ آن تیره می شود.

4) فلزی نرم،که با چاقو می توان برش داد.

نقش عناصر در بدن:

1- آهن:

عنصر آهن در ساختمان هموگلوبین دیده می شود. هموگلوبین پروتئینی است که در گلبولهای قرمز خون قرار دارد و وظیفه آن جا به جایی گاز های تنفسی است. کمبود آهن در بدن منجر به کم خونی می شود. (دقت کنید وقتی می گوییم کم خونی منظور مقدار خون نیست بلکه منظور کمبود آهن در خون است(.

2- سدیم و پتاسیم:

این دو عنصر برای فعالیت ماهیچه ها خصوصا ماهیچه های قلب ضروری هستند البته این عناصر برای فعالیت نورون ها )سلول های عصبی) هم لازمند.

3- ید:

این عنصر به صورت عمده در سوخت و ساز بدن نقش دارد خصوصا در فعالیت غده تیروئید. کسانی کمبود ید دارند به بیماری گواتر (بزرگ شدن غده تیروئید در ناحیه گردن) مبتلا می شوند.

4- کلسیم:

عنصر مهم سازنده استخوان ها است و مصرف آن خصوصا برای افراد در حال رشد بسیار لازم و ضروری است.

یکی از دلایلی که درصد عناصر در بدن ما با درصد عناصر در پوسته زمین متفاوت است این است که بدن ما بیشتر مواد مورد نیاز خود را از طریق غذا به دست می آورد و همانطور که می دانید منبع اصلی غذاهای ما مواد حاصل از فتوسنتز هستند که عمدتا از کربن دی اکسید و آب تولید می شوند. به همین دلیل درصد عناصری مانند کربن در بدن ما نسبت به کربن موجود در پوسته زمین بسیار بیشتر است.

گازهای اکسیژن و اوزون و کاربرد برخی مولکول ها:

گازهای اکسیژن و اوزون:

1- گاز اکسیژن (O₂):

الف) 21% حجم هوا را تشکیل می دهد.

ب) به صورت مولکول دو اتمی O₂ یافت می شود.

پ) در فرایند فتوسنتز تولید و در تنفس مصرف می شود.

ت) در ترکیبات سولفوریک اسید به کار می رود.

2- اوزون (O₃):

به صورت سه اتمی است، این گاز در لایه های بالایی زمین(استراتوسفر)وجود دارد،و از رسیدن پرتوهای فرابنفش خورشیدرا گرفته و به صورت لایه ی محافظ عمل می کند.

کاربرد برخی مولکول ها:

1- کاربرد آمونیاك:

تهیه کودهای شیمیایی و مواد منفجره

2- کاربرد فلوئور:

در خمیر دندان برای جلوگیری از پوسیدگی دندان استفاده می کنند.

3- کاربرد کلر:

الف) بعنوان گند زدا و میکروب کش به آب اضافه می شود.

ب) در تولید مواد و کودهای شیمایی برای کشاورزی کاربرد دارد.

پ) درتولید هیدروکلریک و اسید،کاربرد دارد.

ت) از مواد اصلی در تولید جرم گیر دستشویی کاربرد دارد.

4- سولفوریک اسید:

الف) سولفوریک اسید همان جوهر گوگرد است.

ب) واکنش سولفوریک اسید با آب بسیار خطرناک است به همین دلیل در هنگام رقیق کردن سولفوریک اسید از ریختن آب روی آن به شدت پرهیز کنید. برای این منظور باید اسید را با کمک پیپت به ارامی از لبه ظرف وارد آب کنید تا به آرامی با آب مخلوط شود.

پ) سولفوریک اسید در تهیه کود های شیمیایی، صنایع رنگرزی، استخراج فلزات، تصفیه پساب ها، تولید مواد منفجره مانند تی ان تی، به عنوان الکترولیت در باطری های سربی، جاذب آب در فرایند خشک کردن مواد غذایی، اصلاح خاک کشاورزی و ... مورد استفاده قرار می گیرد.

پلیمر و انواع آن:

پلیمر (بَسپار):

1) پلیمرها مولکول های بسیار درشتی هستند که از تجمع واحد های کوچکتر به وجود می آیند. به این واحد های کوچک مونومر گفته می شود) پلی یعنی زیاد و مر یعنی واحد). اصطلاحات دیگری هم وجود دارند از جمله دیمر یعنی دو واحدی،

تریمر یعنی سه واحدی، تترامر یعنی چهار واحدی و ... .

2) در یک پلیمر واحد های سازنده یعنی مونومرها می توانند یکسان یا متفاوت باشند.

3) پلیمر هایی که واحد های سازنده آنها یکسان است در طی فرایند پلیمریزاسیون (فرایند پلیمریزاسون را در فصل بعد می خوانید) محصول جانبی ندارند ولی پلیمر هایی که واحد های سازنده آنها یکسان نیست دارای محصولات جانبی مانند

مولکول آب هستند یعنی وقتی مونومرها به هم متصل می شوند یک مولکول آب هم تولید می شود. به گروه اول پلیمرهای افزایشی و به گروه دوم پلیمر های تراکمی می گویند.

4) پلیمر های مصنوعی دارای مزایایی هستند از جمله:

دچار خوردگی نمی شوند

شکل پذیر هستند )معنی پلاستیک(

سبک هستند

عایق حرارتی و الکتریکی هستند

نسبت به الیاف طبیعی ارزان تر هستند

5) پلیمر های مصنوعی دارای معایبی هستند از جمله:

به راحتی در طبیعت تجزیه نمی شوند

خیلی سریع آتش گرفته و در هنگام سوختن بخارات سمی بسیار خطرناکی ایجاد می کنند

کیفیت و خواص الیاف طبیعی را ندارند مثلا یک لباس نایلونی کیفیت یک لباس پشمی را ندارد

6) همه پلیمرها درشت مولکول هستند ولی همه درشت مولکول ها پلیمر نیستند.

انواع پلیمر:

1-  پلیمر طبیعی:

«پشم، پنبه، ابریشم» که از گیاهان و جانوران به دست می آید.

2- پلیمر مصنوعی:

«پلاستیک، نایلون، پلی اتین و ...» که از نفت ساخته شده است.

سلولز:

هر مولکول از تعداد بسیار زیادی اتم ساخته شده است و این مولکول سلول گیاهی درشت هستند.