اتم هاخود به خود بایکدیگر ترکیب می شوند .مولکول ها را می سازند .به عبارتی دیگر مولکول ها پایدارتر از اتم ها هستند. درهرفرایند خود بخودی انرژی آزاد گیبس منفی است ودرانجام آن دوعامل حداکثر بی نظمی وحداقل انرژی موثر هستند. ازآن جایی که درتشکیل مولکول ها ازاتم ها همیشه بی نظمی کاهش می یابد ? بی نظمی عامل مساعد نیست ودراین رابطه کاهش انرژی نقش موثر دارد. 

هراتم علاوه برانرژی های جنبشی مقداری انرژی پتانسیل نیز دارد ? که درمجموع محتوای انرژی آن اتم را تشکیل می دهند . انرژی پتانسیل یک اتم شامل دافعه های لایه های الکترونی ونیروی گریز از مرکز وجاذبه بین هسته - الکترون ها می باشد.  

 در اکثر ترکیبات ویون های چند اتمی ? پیوند کووالانسی وجوددارد . این پیوند بین دواتم نا فلز که اختلاف الکترونگاتیوی کمی دارند تشکیل می شود . وبا اشتراک الکترون بین دوعنصر ? لایه ظرفیت هر دواتم شرکت کننده در پیوند کامل می شود. 

ساده ترین مثال دراین رابطه تشکیل پیوند بین دواتم هیدروژن است .

هنگامی که دواتم درفاصله دوراز هم قراردارند اثری برهم نمی گذارند وجاذبه بین آن دو صفراست . اما هنگامی که به هم نزدیک می شوند جاذبه مغناطیسی حاصل از اسپین الکترونی بردافعه الکترونی غلبه نموده وآن دو رابه هم نزدیک می نماید .

قرارگرفتن الکترون بین دوهسته سبب جذب پروتون هامی شود وانرژی پتانسیل کاهش می یابد. هرچه این نیروی کولمبی بین دو ذره بیشتر? پیوند حاصل قوی تر وپایدارتر وانرژی کل سیستم کمترخواهدبود .

 براثرجاذبه هسته هراتم ? بر ابرالکترونی اتم دیگر? اتم ها رفته رفته به هم نزدیک می شوند وبه این ترتیب مرتبا انرژی پتانسیل دواتم کاهش یافته وبه یک مینیمم می رسد.( چاه پتانسیل) اما همزمان بانزدیک شدن هسته دواتم به یکدیگر دافعه بین هسته ها ( دافعه کولمبی )ازشدت وسرعت نزدیک شدن دواتم جلوگیری می نماید درمینیمم انرژی پتانسیل درواقع جاذبه ودافعه هابین دواتم به تعادل می رسند ? به طوری که اگردواتم ازهم دورشوند جاذبه آن هارا به هم نزدیک می نماید واگر دوهسته به هم نزدیک شوند دراین صورت دافعه بین انها به شدت انرژی پتانسیل را افزایش داده ودواتم اجبارا دریک فاصله مینیمم مناسب با حداقل انرژی پتانسیل درکنارهم قرارمی گیرند . دراین حالت احتمال حضور الکترون های پیوندی درفضای بین دوهسته بیشتر است . 

البته الکترونهای پیوندی ازفضای بین دوهسته نیز خارج می شود وبا سرعت زیادی که دارند ( درحدود یک صدم سرعت نور ) درداخل اتم ها ومولکول ها حرکت می نماید اما بیشتر اوقات خود را در فضای بین دوهسته (مثلا زمان 90% - 80 % ) سپری می کند. 

مفهوم پیوند شیمیایی راازنظر کیفی می توان تمرکز الکترون درفضای بین دو هسته دانست. البته الکترون می تواند بین بیش از دوهسته نیز قرار گیرد ( رزونانس ) 

وقتی دو یا چند اتم باپیوند کووالانسی به یکدیگر متصل می شوند ذره حاصل مولکول نامیده می شود . خطی فرضی ? که هسته دواتم را درپیوند به هم متصل می کند محور پیوند می نامند .

 فاصله بین دوهسته درامتداد محور پیوند طول پیوند نامیده می شود. این طول درواقع ثابت نیست .زیرا پیوند ها مانند یک فنر سفت بین دو هسته اتم قرارگرفته اند به طوری که اتم ها نسبت به هم درحال ارتعاش اند و پیوند مرتبا بلند وکوتاه می شود.  

انرژی پیوند به میزان برتری نیروی های جاذبه برنیروی دافعه بستگی دارد .انرژی که درهنگام تشکیل پیوند آزاد می گردد برابراست با مقدارانرژی لازم برای غلبه برجاذبه خالص است وبه صورت تغییر انتالپی استاندارد برای شکستن پیوند? دریک مول ازمولکول های گازی تعریف می شود. وفرایندی گرماگیر است پس همواره طبق قرارداد مثبت است. 

انرژی پیوند بستگی به شعاع اتم های شرکت کننده درپیوند والکترونگاتیوی آن ها دارد .هرچه طول پیوند کوتاه تر والکترونگاتیوی اتم ها بیشتر باشد انرژی پیوند بیشتر است . 


                                           

بیشتراطلاعات درباره مولکول ها ازطیف بینی زیر قرمز وریز موج به دست می آید

 آب حیاتی ترین سرمایه زندگی و بدون جایگزین می باشد . ماده ای است بی رنگ ، بی بو، بی طعم ، در حالت خالص دارای PH تقریباً 7 ، چگالی تقریباً 1g/cm ? در دمای 25 درجه سانتیگراد و فشار 1 اتمسفر ، در 100 درجه سانتیگراد به جوش می آید و در 4 درجه کاهش چگالی می دهد و در صفر درجه یخ می بندد.آب در کره زمین بطور مدام به صورت باران و تبخیر در جریان بوده و از یک چرخه بسته ای تبعیت می کند . مقدار آب از ابتدای تشکیل کره زمین تاکنون همواره ثابت بوده است .

 درهر مولکول آب یک اتم اکسیژن دو الکترون جفت نشده لایه ظرفیت خودرا با الکترون لایه ظرفیت دو اتم هیدروژن به اشتراک می گذارد . این اتم ها توسط پیوند کووالانس به هم متصل می شوند . فرمول شیمیایی مولکول آب H2O است . اتم های هیدروژن دارای بار مثبت دردو طرف اکسیژن با زاویه ای نزدیک به 105 درجه قرارگرفته اند. و در دو طرف دیگر دوجفت الکترون های نا پیوندی اکسیژن قرار دارند. این وضعیت حالتی قطبی به مولکول می دهد .به علت قطبی بودن ? مولکول ها می توانند مولکول های دیگر رابه سوی خود جذب نمایند. هرمولکول آب حداکثر به چهار مولکول آب دیگر توسط پیوند هیدورژنی متصل می شود . 

 


 پیوند هیدروژنی نیروی ضعیفی بین اتم H و اتم الکترونگاتیو مانند N ,O ,F ازمولکول دیگر می باشد.دراین ترکیب ها اتم الگترونگاتیو جاذبه شدیدی بر الکترون های پیوندی اعمال می کند درنتیجه هیدروژن متصل به آن ها بارجزیی مثبت ( + ?)واتم الکترونگاتیو بار جزیی منفی (- ? ) قابل ملاحظه ایی کسب می نماید . کاهش ابر الکترونی روی اتم هیدروژن سبب می شود که این اتم تمایل زیادی به جذب الکترون داشته باشد .ازطرفی افزایش تراکم ابر الکترونی روی عنصر الکترونگاتیو و وجود جفت الکترون های ناپیوندی روی آن سبب می شود که این اتم تمایل به دادن الکترون ناپیوندی خود داشته باشد .

ازاین رو هنگامی که این مولکول ها در کنار یکدیگر قرار می گیرند اتم هیدروژن یک مولکول جفت الکترون ناپیوندی مولکول دیگر را به سوی خود می کشد .جاذبه ایی به وجود می آید .( انتقال الکترون ویا اشتراک الکترون صورت نمی گیرد.)که به آن نیروی هیدروژنی می گویند.ترکیب هایی که بین مولکول های آن نیروی هیدروژنی وجود دارد? نسبت به ترکیب های مشابه خود خواص غیر عادی نشان می دهند.

مولکول های آب درحالت مایع درحال حرکت نامنظم هستند . به این ترتیب که مرتبا پیوند های هیدروژنی بین آن ها درحال تغییر وتبدیل می باشد. تعداد پیوند های هیدروژنی هر مولکول آب به دما بستگی دارد . انرژی جنبشی مولکول ها با افزایش دما افزایش می یابد .هرچه دما بیشتر شود ? ازتعداد پیوند های هیدروژنی نیز کاسته می شود. فقط درحالت جامد( یخ) که انرژی جنبشی مولکول ها به حداقل خود می رسد بین مولکولها ی آب چهار پیوند هیدروژنی وجود دارد. ومولکول ها درشبکه کریستالی ثابتی و به شکل تتراهدرال قرارمی گیرند .

تشکیل کشش سطحی- بین مولکول های آب به این مولکول خواص ویژه ایی می بخشد که آن را ازمولکول های مشابه متمایز می کند. بعضی از این خواص عبارتند از 

1- آب ظرفیت گرمایی بالایی دارد. به عبارتی دیگر می‌تواند گرمای زیادی را جذب کند یا از دست بدهد بدون اینکه درجه حرارت تغییر کند. هرچه نیروی بین مولکول های جسمی قویتر باشد جنب وجوش مولکول ها کمتر بوده وبرای افزایش دما به گرما ی بیشتری نیاز دارد. 
«ظرفیت گرمایی» یک جسم ، گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای آن به اندازه یک درجه سلسیوس است. 

«کشش سطحی » مقدار گرمای لازم برای افزایش دمای یک مول از یک ماده به اندازه یک درجه سلسیوس درفشار ثابت ویا درحجم ثابت است و یکای آن -1 C ْ-1 j.mol می باشد 

«ظرفیت گرمایی ویژه» گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای یک گرم از جسمی به اندازه ی یک درجه سلسیوس است.یکای ظرفیت گرمایی j . C-1 . g -1 و یا j g-? . K-? است.

 ( ?t تغییر دما × m جرم جسم ) / q مقدار گرمای مبادله شده = C ظرفیت گرمایی ویژه

  

2- آب گرمای نهان بالایی دارد. گرمای نهان? انرژیی است که مقدار معینی ( یک گرم ویا یک مول ) از جسم می گیرد . و بدون تغییر دما از حالتی به حالت دیگرتبدیل می شود . 

3-آب در حالت جامد کم چگالتر از مایع می‌باشد، به علت تشکیل حفره های توخالی در شبکه کریستالی یخ ? حجم درحالت جامد افزایش می یابد . به همین علت یخ سبکتر از آب درحالت مایع است . 

4- آب یک حلال مناسب نه تنها برای ترکیب های قطبی و یونی می باشد. بلکه بعضی مواد را به کمک پیوند هیدروژنی درخود حل می نماید .همچنین گازهایی نظیر اکسیژن و دی اکسید کربن نیزدرحفره های به وجودآمده درنتیجه پیوند هیدروژنی به دام می اندازد. ودرنتیجه اثر القایی درخود نگه می دارد .یکی از عللی که در دماهای پایین تر میزان انحلال گاز ها در آب افزایش می یابد.? همین علت است. 

5- آب دارای کشش سطحی است. نیروی هیدروژنی بین مولکول های آب درسطح مایع مانند یک پوسته نازک عمل می نمایند به طوری که این اجازه رابه آب می دهند که بتواند اجسام نازک مانند یک تیغ ریش تراشی ویاگرد موادی نظیر کربن ویا یک پشه را علیرغم جرم حجمی بیشتر درسطح خودنگه دارند. 

6- آب ویسکوزیته یا غلظت دارد. مقاومت بین لایه‌ها ی مایع را ویسکوزیته (گرانروی ) یا غلظت نامیده می‌شود . 

 آب خالص خنثی و PH آن برابر باهفت است . مولکول های آب به مقدار جزیی یونش می یابند ( تقریبا ازهر 555 میلیون مولکول دوعدد ودریک زمان بسیار کوتاه ) . اما از آنجا که تعداد مول هایعنی غلظت + OH - , H باهم برابر است . آب خالص خنثی خواهد ماند. لازم بتذکر است که یون + H به دلیل کوچکی بیش از حدو تراکم زیاد بار الکتریکی درآن جاذبه شدیدی برجفت الکترون ناپیوندی مولکول آب وارد می کند و در محلول آبی آبپوشیده می شود وبهمین علت حداقل بایک مولکول آب دیگر پیوندداده وبه صورت یون + H3O درمی آید . 

  معادله تفکیک یونی آب را غالبا به صورت زیر نشان می دهند .  

  ( H2O ( l ) + H2O ( l ) <=====> H3O+ ( aq ) + OH - (aq  

  

  14- 10 ×1 = [- KW = [H3O+].[OH  

شواهد نشان می دهد . که بابیش از یک مولکول آب می تواند پیوند هیدروژنی برقرار نموده و یون های +H5O2 و +H7O3 و +H9O4 را تشکیل دهد. 

   

   

باکلیک در اینجافلش زیبایی درمورد آب خواهید دید که اطلاعات خوبی درباره چگونگی تشکیل آب نحوه نمایش این مولکول و پیوند هیدروژنی و محاسبه PH ...... به شما می دهد .امیدوارم خوشتون بیاد

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 پوششی : 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( px ? py ? pz ) 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 : 1S2 2S2 2Px1 

  6C : 1S2  2S2  2Px1 2Py1  

  7N: 1S2  2S2   2Px1 2Py1 2Pz1 

  8O : 1S2 2S2 2Px2 2Py1 2Pz1

  ّ9F: 1S2 2S2 2Px2 2Py2 2Pz1  

  10Ne : 1S2 2S2 2Px2 2Py2 2Pz2

 

 


 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 در  اینجا 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

-دکتر منصور عابدینی

شیمی 3
سوالات امتحان نهایی شیمی دوازدهم
شیمی(3) و آزمایشگاه شهریور96
شیمی(3) و آزمایشگاه خرداد96
شیمی 3وازمایشگاه دی 95
شیمی(3) و آزمایشگاه شهریور 95
شیمی (3 ) وآزمایشگاه خرداد95
شیمی (3) و آزمایشگاه دی ماه 94
تکمیل شدن سطر هفتم جدول تناوبی عناصر (جدول مندلیف)
شیمی (3) و آزمایشگاه
شیمی 3 خرداد94 با کلید سوالات
شیمی (3)و آزمایشگاه دی ماه 1393 .اخرین امتحان در سال 93
شیمی (3) و آزمایشگاه شهریور 93
شیمی (3) و آزمایشگاه خرداد93
چرا شعاع اتمی گالیم از آلومینیوم کم تر است؟
[همه عناوین(173)][عناوین آرشیوشده]