X
تبلیغات
chamistry for life - فرمول شیمیایی


chamistry for life

 

فرمول شیمیایی و ترکیب یک مولکول

در مورد یک ماده شیمیایی ، فرمول ، مفسر ترکیب یک مولکول است و گاهی فرمول مولکولی نامیده می‌شود. مثلا فرمول H2O نشان می‌دهد که یک مولکول آب شامل دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن است.

فرمول مولکولهای دو و چند اتمی

در مولکولهای عناصر ، همه اتمها یکسان‌اند. تعدادی از عناصر در طبیعت به صورت مولکولهای دواتمی هستند. در این مولکولها دو اتم به یکدیگر متصل شده‌اند. عناصری که به صورت مولکولهای دو اتمی هستند عبارتند از :

I2 و Br2 و Cl2 و F2 و O2 و N2 و H2


به خاطر داشتن این نکته مهم است که این عناصر به این صورت وجود دارند، زیرا خواص شیمیایی و فیزیکی آنها منعکس کننده ساختار مولکولی آنهاست. مولکول بعضی از عناصر بیشتر از دو اتم دارد. مثلا مولکول گوگرد شامل هشت اتم و فرمول مولکولی آن S8 است فرمول مولکولی یک مولکول فسفر P4 است.

مولکولهای مواد مرکب و فرمول مولکولی آنها

مولکولهای مواد مرکب از دو یا چند عنصر ساخته شده‌اند. بعضی از این مولکولها دو اتمی هستند مانند H ، Cl و No . مولکولهای مواد مرکب دیگر پیچیده‌ترند. فرمول مولکولی یک ماده مرکب تنها عده و نوع اتمهای موجود در یک مولکول ماده مرکب را نشان می‌دهد. این فرمول به ما نمی‌گوید که این اتمها چگونه به یکدیگر متصل شده‌اند. مثلا فرمول NH3 تنها نشان می‌دهد که مولکول آمونیاک سه اتم هیدروژن و یک اتم نیتروژن دارد، اما فرمول ساختاری مولکول آمونیاک نشان می‌دهد که این اتمها چگونه به یکدیگر متصل شده‌اند.

فرمول ساختاری

در فرمول ساختاری برای نشان دادن هر اتم نماد جداگانه‌ای بکار می‌رود و خطها چگونگی اتصال این اتمها را مشخص می‌کنند. توجه داشته باشید که حتی فرمول ساختاری کمبودی دارد یعنی آرایش فضایی اتمهای یک مولکول را نشان نمی‌دهد.

فرمول مواد مرکب یونی

بلور سدیم کلراید از تعداد زیادی از این یونها ساخته شده که با جاذبه‌های مثبت - منفی به هم پیوسته‌اند. در این بلور به ازای هر یون کلرید ، Cl- ، یک یون سدیم Na+ وجود دارد و فرمول آن NaCl است. این فرمول مبین یک مولکول نیست و نشان نمی‌دهد که این یونها به صورت زوج هستند، چون نمی‌توان هیچ یونی را در بلور در نظر گرفت که بطور انحصاری متعلق به یون دیگر باشد. بنابراین این فرمول ساده‌ترین نسبت یونهایی را نشان می‌دهد که برای تولید بلور سدیم کلراید لازم است. پس فرمولهای مواد مرکب یونی از فرمول یونهای آن مواد به دست می‌آیند. مثلا فرمول باریم کلراید از فرمول یون باریم Ba2+ و فرمول یون کلرید Cl- حاصل می‌شود. چون یک بلور از لحاظ الکتریکی خنثی است، بار کلی همه یونهای مثبت باید برابر با بارکلی همه یونهای منفی باشد. بنابراین در باریم کلرید ، باید به ازای هر یون باریم دو یون کلرید وجود داشته باشد.. یعنی : Bacl2.

فرمول مولکولی شکلهای دیگر عناصر

بعضی از عناصر و مواد به شکلهایی وجود دارند که نه مولکولی و نه یونی است. در الماس ، تعدادزیادی اتمهای کربن در یک الگوی بلوری سه بعدی با شبکه ای از پیوندهای مشابه با پیوندهایی که در مولکولها یافت می شوند، به هم متصل شده اند. درواقع ، کل بلور الماس را می توان به صورت مولکول غول پیکر درنظر گرفت. بعضی از مواد مرکب مثلا سیلیسیم دی اکسید SiO2 ، شکلهایی مشابه با الماس دارند. فلزات ، ساختارهایی دارند که در آنها تعداد زیادی اتم با پیوندهایی به نام پیوندهای فلزی به هم متصل شده‌اند. این گونه شکلهای دیگر مواد دارای ساختارهای پیچیده‌تری هستند. در فرمول آنها ، زیروند اتمها ، ساده‌ترین عدد صحیحی است که نسبت درست اتمهای موجود در ماده مورد نظر را به دست می‌دهد.

اگر ماده مرکب از مولکولها ساخته شده باشد، فرمول مولکولی ، عده دقیق هر نوع اتم موجود در یک مولکول را بدست می‌دهد. اگر ماده مرکب از یونها ساخته شده باشد، فرمول با استفاده از ساده‌ترین نسبت عدد صحیح یونهای موجود در یک بلور ماده مرکب نوشته می‌شود. بعضی از عناصر و مواد نیز وجود دارند که نه مولکولی‌اند و نه یونی هستند؛ مثلا در الماس ، تعداد زیادی اتمهای کربن در یک الگوی بلوری سه‌بعدی ، با شبکه ای از پیوندهای مشابه با پیوندهایی که در مولکولها یافت می‌شوند، به هم متصل شده‌اند و همچنین فلزات ، ساختارهایی دارند که در آنها تعداد زیادی اتم با پیوندهایی به نام پیوندهای فلزی به هم متصل شده‌اند.

اصول استوکیومتری

اصول استوکیومتری درباره واکنشهای شیمیایی از معادلات شیمیایی واکنشها استخراج می‌شوند. معادلات شیمیایی نماینگر واکنشهای شیمیایی هستند با نمادها و فرمولهای عناصر و مواد مرکبی که در این واکنشها در گیرند. تفسیر استوکیومتری یک معادله شیمیایی بر مبنای مول استوار است.

مول

یک مول از یک عنصر شامل عدد آووگادرو اتم از آن عنصر است و جرمی با وزن اتمی آن عنصر بر حسب گرم دارد و مقدار عدد آووگادرو عبارت از:6,02 * 1023
یک مول از یک ماده مرکب شامل عدد آووگادرو و واحد فرمولی از آن ماده مرکب است و جرمی برابر با وزن فرمولی ( یا اگر ماده مرکب مولکولی است، برابر با وزن مولکولی ) آن ماده مرکب بر حسب گرم دارد. با تفسیر فرمولهای مرکب بر حسب مول ، ترکیب درصد مواد مرکب را می‌توان بدست آورد و دیگر مسائل استوکیومتری را حل کرد.

ترکیب درصد مواد مرکب

ترکیب درصد یک ماده مرکب از روی فرمول آن ماده مرکب به‌آسانی محاسبه می‌شود. زیروندهای فرمول ، عده مولهای هر عنصر در یک مول ماده مرکب را بدست می‌دهد. از این اطلاعات و از وزنهای اتمی عناصر ، می‌توانیم عده گرمهای هر عنصر موجود در یک مول ماده مرکب را بدست آوریم. درصد یک عنصر معین ، 100 برابر جرم آن عنصر تقسیم بر جرم مول ماده مرکب است. ترکیب درصد یک ماده مرکب در بسیاری مواقع بوسیله تجزیه شیمیایی معین می‌شود. سپس این داده‌ها می‌تواند برای یافتن فرمول تجربی یک ماده مرکب بکار آید.

فرمول تجربی و فرمول مولکولی

اگر ترکیب درصد یک ماده مرکب با آزمایش معین شود، یعنی تجزیه شیمیایی ، نسبتهای جرمی عناصری که یک ماده را می‌سازند، بدست دهد، فرمول تجربی یک ماده مرکب بدست می‌آید. فرمول تجربی ، نسبتهای اتمی یک ماده مرکب ، یعنی تعداد نسبی اتمهای گوناگونی که آن ماده مرکب را می‌سازند، مشخص می‌کند.

فرمول مولکولی ، ترکیب اتمی واقعی مولکول را بدست می‌دهد و می‌توان آنرا با استفاده از فرمول تجربی بدست آورد، در صورتی که وزن مولکولی ماده مرکب معلوم باشد. برای مثال ، فرمول مولکولی هیدروژن پراکسید ، H2O2 ، نشان می‌دهد که دو اتم هیدروژن و دو اتم اکسیژن در یک مولکول هیدروژن پراکسید وجود دارد. اما فرمول تجربی آن ، ساده‌ترین نسبت عدد صحیح یعنی HO می باشد و برای بعضی از مواد مرکب مولکولی ، فرمولهای مولکولی و تجربی یکسان‌اند نمونه‌هایی از این مواد عبارتند از: H2O -H2SO4 - CO2 - NH3 .

زیروندهای این فرمولها را نمی‌توان به هیچ نسبت ساده‌تری کاهش داد، اما برای بسیاری از مواد مرکب مولکولی فرمولهای مولکولی و تجربی متفاوت‌اند.

وزن مولکولی

وزن فرمولی یک ماده خالص ، مجموع وزنهای اتمی همه اتمهای موجود در فرمول آن ماده است. اگر فرمول مورد نظر ، مربوط به یک ماده مولکولی و بنابراین یک فرمول مولکولی باشد، وزن فرمولی مربوط به آن نیز ، وزن مولکولی نامیده می‌شود. وزن مولکولی مجموع وزنهای اتمی ، اتمهایی است که یک مولکول را می‌سازند، بنابراین وزن فرمولی H2O ، وزن مولکولی این ماده نیز هست.

 

 

معادلات شیمیایی

یک معادله شیمیایی را با استفاده از فرمولهای درست واکنش دهنده‌ها و محصول‌ها می‌نویسیم و با ضرایبی که عده واحدهای فرمولی را مشخص می‌کند، موازنه می‌کنیم. اگر پیش از یک فرمو.ل ضریبی نباشد، به منزله آن است که ضریب آن فرمول 1 است. ضرایب یک معادله شیمیایی موازنه شده برای بدست آوردن نسبت مولی میان هر دو ماده که در معادله نشان داده شده است، بکار می‌آید. این نسبتهای مولی ، اساس محاسبات استوکیومتری است. با استفاده از این نسبتها می‌توان کمیت نظری یک واکنش دهنده لازم برای واکنش و همچنین کمیت محصول بدست آمده را محاسبه کرد.

استوکیومتری واکنشها در محلول

بسیاری از واکنشها در محلول انجام می‌شوند. محاسبات استوکیومتری برای این گونه واکنشها بر مبنای حجمهای محلولهای بکار رفته و غلظت این محلولها صورت می گیرد. غلظت این محلول ‌، مقدار ماده حل شده در مقدار معینی حلال ، یا مقدار ماده حل شده موجود در مقدار معینی از محلول است. چند روش برای بیان غلظت محلولها بکار می‌رود؛ (مانند نرمالیته ، مولاریته ، مولالیته). مولاریته معمول‌ترین روشی است که برای مطالعه واکنشهای استوکیومتری انجام شده در محلولها بکار می‌رود و مولاریته M یک محلول ، عده مولهای ماده حل شده در یک لیتر محلول است، یعنی یک محلول M3 شامل 3 مول ماده حل شده در 1لیتر محلول است.

پیوند شیمیایی به نیروهایی که اتم‌ها یا مولکول‌ها را کنار هم نگه می‌دارد گفته می‌شود و دو دسته‌اند:

پیوندهای میان اتمی: پیوند کووالانسی - پیوند الکترووکوالانسی (پیوند یونی) - پیوند داتیو - پیوند فلزی

پیوندهای میان مولکولی: نیروی لاندن - نیروی واندروالسی - پیوند هیدروژنی

این پیوندها می‌تواند بین دو اتم یکسان یا دو اتم متفاوت باشد که در حالت اول مولکول را هم هسته و در حالت دوم آن را ناهم هسته می‌نامند. قدرت پیوند شیمیایی را الکترونگاتیوی (یا الکترونگاتیویته) تعیین می‌کند. تعداد پیوندهای شیمیایی در مولکول‌های مختلف متفاوت است و از یک پیوند در مولکول‌های ساده دو اتمی تا پیوندهای بسیار در ماکرومولکول‌ها را شامل می‌شود.[۱][۲]

پیوند کووالانسی

پیوندی را کووالانسی گویند که در آن اتم‌ها الکترون‌های منفرد خود را با هم به اشتراک بگذارند این پیوند بین نافلز و نافلز و همچنین گاهی بین فلز و نافلز هم به وجود می‌آید.

پیوند یونی

پیوند یونی با انتقال الکترون همراه است یعنی یکی از اتم‌های واکنش دهنده یک یا چند الکترون از دست می‌دهد و اتم دیگر یک یا چند الکترون می‌گیرد.

پیوند داتیو

به پیوند شیمیایی که در آن مانند کووالانسی یک جفت الکترون به اشتراک گذاشته شود اما هردو الکترون توسط یکی از اتم‌ها تامین شود، پیوند کووالانسی یک طرفه یا پیوند داتیو می‌گویند.

پیوند هیدروژنی

بین اتم‌های هیدروژن و اتم‌هایی که الکترونگاتیوی بالایی دارند برقرار می‌شود. این پیوندها می توانند بین ملکول‌های مختلف و یا بین اتم‌های مختلف یک ملکول (درون ملکولی) ایجاد شوند. پیوند هیدروژنی (5-30 kj/mol) از پیوند واندروالس مستحکمتر است اما از پیوندهای یونی و کووالانت ضعیفتر است. این نوع پیوند شیمیایی در هر دو نوع ملکول‌های غیر آلی (مانند آب) و آلی (مانند DNA) دیده می شود.

پیوند

این پیوند درون ترکیباتی دیده می‌شود که هم هیدروژن و هم عناصر با الکترونگاتیوی بالا (مانند:اکسیژن، نیتروژن، فلوئور) وجود داشته باشد.

نوشته شده در سه شنبه هفدهم اسفند 1389 ساعت 16:46 توسط کیمیا فرجوند و الناز فولادی فر|


مطالب پيشين
» تاریخچه ی شیمی
» شیمی
» لایه ی اوزون
» فرمول شیمیایی
» شیمی آلی
» آب و شیمی
» آزمایشگاه
» واکنش شیمیایی
» تازه های شیمی
» جدول تناوبی
قالب وبلاگ : پارس اسكين