مقاله کامل شيـمـي مـدرن

شيـمـي مـــدرن
تــرجمه : احمد رضا قلي زاده
نـوسينـدگان :
کــلارک متـکالف
جــان اي . ويليامز
جوزف اف . کاستکا
ساختمان اتم :
مدت ¾ قرن دانشمندان مشغول جمع آوري اطلاعات درباره ساختمان اتم بودند . مقداري از اين معلومات از بررسي خواص اجسام راديو اکتيو مانند اوارنيم حاصل شده بود . دستگاههاي پرشتاب کننده ذره ها , در طيف نگار جرمي و دستگاههاي اشعه ‌X و طيف نماها و مقدار زيادي دستگاههاي الکتروني ديگر , اطلاعات بيشتري به دانشمندان دادند , و با مجموعه آنها تئوري قابل فهم ساختمان اتمي عناصر را , بسط دادند .
همانطور که در 3§ از بخش يکم ديديم اين تئوري شامل توضيح مطلب مهم و قابل ملاحظه اي است که بوسيله يک مدل مطابق خواص معلوم عناصر بيان مي شود .
اين مدل ساختملن اتمي , در درس بعد از اين بخش و نيز در بخش چهارم بيان خواهد شد . شما همينطور که مي خوانيد متوجه باشيد که اين توضيحات بر مبناي بهترين توجيه حاصل از آزمايشهائي است که درباره ساختمان اتم بعمل آمده است . ممکن است در صورت لزوم آزمايشهاي بيشتري درباره تحقيق مدل اتمي عناصر بعمل آيد .
در زمان حاضر دانشمندان مشخص کرده اند که اتمها , ذره هاي ساده غير قابل تقسيم نيستند بلکه از چند جزء خيلي کوچکتر که بطور مفصلتري مرتب شده اند تشکيل شده اند .
يک اتم از دو قسمت اصلي تشکيل شده است . قسمت مرکزي که داراي بار الکتريکي مثبت است و به هسته مــوسـوم است . هسته بسيار کوچک و نسبتا سنگين است قطر هسته در حدود
13 – 10 سانتيمتر است . واحد مناسب تر براي بيان قطر اتم , آنگسترم o A است و يک آنگسترم برابر 8 – 10 سانتيمتر است . يعني o A 1 بهمان نسبت از cm 1 کوچکتر است که cm1 از 1000 کيلومتر کوچکتر مي باشد . پس قطر هسته در حدود o A 5 – 10 مي شود و در حدود يک صد هزارم قطر اتم است . سعني اتم در حدود 1 تا 5 آنگسترم قطر دارد . ريزه هاي بسيار کوچک با بارالکتريسيته منقيس و بنام اکترون دور هسته در نواحي بنام لايه ها يا سطحهاي انرژي حرکت مي کنند در حدود سال 1913 نيل بهر دانشمند دانمارکي ( 1855 تا 1962 ) حرکت الکترونها بدوهسته را با حرکت سيارات منظومه شمسي بدور خورشيد مقايسه کرد . هر چند امروزه بعقيده دانشمندان فيزيک و شيمي , مسير حرکت الکترونها بدور هسته, مانند مدار سيارات مشخص و معلوم نيست و بايد حرکت الکترونها را با حرکت نامنظم زنبوران عسل بدور کندويشان تشبيه کنيم . زيرا الکترونها گاهي به هسته نزديک و گاهي از آن دور مي شوند . پس بايد فضاي خالي نسبتا بزرگي را دور هسته اشغال کنند . بنابراين مي گوئيم يک ابر الکتروني دور هسته , تشکيل مي دهند که به اتم حجم مي دهد و اتمهاي ديکر را طرد مي کنند .
هر اتمي از نظر الکتريکي خنثي است زيرا بارالکتريکي مثبت هسته برابر بار الکتريکي منفي الکترونهاي لايه ها يا سطوح انرژي است .
اتم هيدروژن :
معروفترين نوع هيدروژن گاهي بنام پروتيوم خوانده مي شود . و داراي هسته اي شامل يک پروتون است و يک الکترون دور اين هسته در گردش است . اين الکترون
در داخلي ترين لايه , يا کمترين سطح انرژي که يک الکترون مي تواند داشته باشد , حرکت مي کند . اين لايه يا سطح انرژي , لايه K يا اولين سطح انرژي نام دارد . براي آنکه اندازه ها و فاصله هاي بين اجزاء اتم پروتيم بهتر فهميده شود . هسته ( يک پروتون ) را باندازه ته يک سنجاق 25/0 سانتيمتر نشان مي دهيم . باين مقياس الکترون که کمي از آن پروتون بزرگتر است , بايد دور هسته و بفاصله اي که بطور متوسط حدود 12 متر باشد , يعني در کره اي باين شعاع حرکت کند . اين الکترون با سرعت دور هسته مي چرخد و عملا چنين فضائي را اشغال مي کند .
عدد اتمي يک اتم , برابر عده پروتونهاي هسته آنست . يک عنصر شامل اتمهايي است که همه آنها داراي يک عده مساوي پروتون در هسته شان مي باشند . بنابراين همه شان داراي همان عدد اتمي هستند ( تمام اتمهاي طبيعي که برانگيخته نشده و خنثي هستند , داراي يک آرايش الکتروني مساوي دور هشته شان هستند . ) عنصر هيدروژن شامل اتمهائي است که در هسته شان يک پروتون دارند . بنابراين عدد اتمي آنها برابر 1 است . هر اتمي که داراي عدد اتمي 1 باشد داراي يک پروتون در هسته اش خواهد بود و اتم هيدروژن است .
علاوه بر پروتيوم که 985/99 درصد در هيدروژن طبيعي وجود دارد و نوع ديگر از هيدروژن مي شناسيم که يکي ازآنها دوتريوم است که به نسبت %15 0/0 در هيدروژن طبيعي موجود است و هسته آن داراي يک پروتون و يک نوترون است و يک الکترون در خارج از هسته آن حرکت مي کند . نوع سوم هيدروژن , تري تيم است که خاصيت راديواکتيوي دارد و مقدار آن در طبيعت بسيار کم است .
ولي مصنوعا باواکنش هاي هسته اي ساخته مي شود . هسته تري تيم داراي يک پروتون و دو نوترون است و يک الکترون دور آن در گردش است .
اين سه قسم اتم همه اتم هيدروژن هستند زيرا هسته آنها يک پروتون دارد و عدد اتمي آنها در هر حال برابر 1 است . با وجود اين چون عده نوترونهاي هسته آنها مختلف است , جرم اين اتمها متفاوت است .
اتمهاي يک عنصر که داراي جرمهاي مختلف هستند ايــزوتوپ يعني همخانه ناميده
مي شوند .
بيشتر عناصسر داري دو يا چند شکل ايزوتوپ هستند که ممکن است طبيعي باشند يا بطور مصنوعي تهيه شوند . با وجود آنکه ايزوتوپهاي عناصر داري جرم مختلف هستند در خواص شيميائي تفاوت زيادي ندارند .
هر يک از اقسام مختلف اتم که بوسيله ترکيب هسته هايش مشخص مي شود نو کليد مي نامند .
و نو کليدهائي که داراي عدد اتمي مساوي باشند ايزوتوپ ناميده مي شوند سه نوع ايزوتوپ هيدرژن نو کليدهاي پروتيم و دوتريم و تريتيم هستند .
علاوه برنامهائي که به نو کليدهاي هيدرژن داده شده است مي توان آنها را بوسيله عدد جرمي شان مشخص ساخت و عدد جرمي يک اتم برابر حاصل جمع پروتونها و نوترونهاي هسته آن است .
عدد جرمي پروتيم 1 است ( 1 پروتون + 0 نوترون ) در صورتيکه در هسته دو تريم برابر2 است ( 1 پروتون + 1 نوترون ) و در تريتيم 3 است ( 1 پروتون + 2
نوترون ) . گاهي اين ايزوتوپها را با اسم هيدرژن ي1 و هيدرژن 2 و هيدرژن 3 مشخص مي کنند .
قـانـون تنـاوبي بودن خواص عنـاصـر
1_ جدول تناوبي مندليف :
اگر قرار شود , خواص 104 عنصر شيميائي را براي کسب معلومات مختصري هم که باشد , در دانش شيمي بررسي کنيم , کار و تکليف مشکلي در پيش خواهيم داشت , اما اگر بعضي از عناصر خواص شبيه هم داشته باشند و بتوانيم آنها را با هم طبقه بندي کنيم , بخاطر سپردن خواص مشخص کننده هر طبقه زياد مشکل
نخواهد بود , حتي ممکن است بعضي تغيير ها را در خواص افراد هر طبقه بخاطر بسپاريم . مخصوصا اگر اين تغييرات بطور منظمي صورت گيرد . در طول اواخر قرن هيجدهم و اوايل قرن نوزدهم , شيمي دانان بعضي اجسام را بعنوان عنصر شيميائي مشخص کردند بعلاوه نشان داند که شباهتهائي بين خواص بعضي عناصر موجود است . از جمله کشف کردند که سديم و پتاسيم فلزهاي نقره فام نرمي هستند و دريافتند که کلسيم و باريم و استرونسيم فلزي را براههاي شيميائي مشابهي همانندي تشکيل مي دهند ؛ و کلروبرم و يد عناصر غير فلزي رنگين هستند . اما اين قبيل کشفيات
پراکنده براي طبقه بندي تمام عناصر معلوم در يک دستگاه واحد , زياد مفيد و اميد بخش نبود .
2_ اولين کوششها براي طبقه بندي عناصر :
در حدود سال 1800 شيمي دانان تعيين وزن اتمي دقيق بعضي عناصر را شروع کردند و بزودي کوششهائي براي طبقه بندي عناصر براين مبني بعمل آمد . در سال 1817 يوهان ولفگانگ دوبرينر
( 1849 _ 1780 ) ملاحظه کرد که وزن اتمي استرونسيم تقريبا برابر نصف مجموع وزن اتمي ها ي کلسيم و باريم است . و نيز بعدها مشاهده رد که وزن اتمي برم ميانگين وزن اتمي هاي کلرويد است .همنيطور وزن اتمي سلنيم با متوسط وطن اتمي هاي گوگرد و تلوريم تفاوت چنداني نداشت . دوبرينر اين دسته ها را 3 تائي يا ترياد ناميد .

فایل : 25 صفحه

فرمت : Word