نکات مهم فصل یک شیمی یازدهم
نکات مهم فصل یک شیمی یازدهم طور جامع و مفصل به مباحث مختلف پرداخته و نکات کلیدی مرتبط با کنکور و امتحانات را به طور کامل بررسی کرده است. در این جزوه، تلاش شده است تا با ارائه مطالب خارج از کتاب، درک دانش آموزان از موضوعاتی که در کتاب توضیحات کمتری دارند، افزایش یابد. این کار به یادگیری عمیق تر مباحث فصل اول شیمی یازدهم کمک خواهد کرد. همچنین، مطالب مربوط به شیمی آلی که در فصول دیگر کتاب وجود دارد، به طور کامل در این جزوه گردآوری و توضیح داده شده است.تا انتهای مقاله با کنکور آسان است همراه باشید.
نکات مهم فصل یک شیمی یازدهم : دسته بندی عناصر و ویژگی های آن ها
دسته بندی عناصر
عناصر جدول دوره ای بر اساس رفتارها و خواص آن ها به سه دسته اصلی تقسیم می شوند:
فلزات
فلزات بخش عمده ای از عناصر جدول دوره ای را تشکیل می دهند و به طور کلی در سمت چپ و مرکز جدول قرار دارند. این عناصر معمولاً دارای سطحی براق و صیقلی هستند و بیشتر آن ها در حالت جامد وجود دارند و ویژگی شکل پذیری دارند. هنگام واکنش با دیگر عناصر، فلزات تمایل به از دست دادن الکترون ها دارند. همچنین آن ها در برابر ضربه تغییر شکل می دهند اما خرد نمی شوند، که این ویژگی به نام چکش خواری و شکل پذیری شناخته می شود. مثال هایی از فلزات شامل سدیم (Na)، منیزیم (Mg)، آلومینیوم (Al)، قلع (Sn) و سرب (Pb) هستند. نکته قابل توجه این است که تمامی فلزات در حالت جامد و تک اتمی هستند، به جز جیوه (Hg) که تنها فلز مایع به حساب می آید.
نافلز
نافلزها عمدتاً در سمت راست و بالای جدول دوره ای قرار دارند. این عناصر در واکنش با دیگر اتم ها، تمایل به اشتراک گذاری یا دریافت الکترون ها دارند. سطح نافلزها در حالت جامد درخشان نیست و معمولاً کدر به نظر می رسند. همچنین، این عناصر عموماً قادر به عبور جریان برق و گرما نیستند، به جز کربن که در برخی اشکال خود می تواند الکتریسیته را هدایت کند. نافلزها معمولاً در اثر ضربه خرد می شوند و شکننده هستند. نمونه هایی از نافلزها شامل کربن (C)، فسفر (P)، گوگرد (S) و کلر (Cl) هستند.
شبه فلزات
شبه فلزات عناصری هستند که ویژگی های آن ها در مرز بین فلزات و نافلزها قرار دارد. خواص فیزیکی شبه فلزات بیشتر به فلزات شباهت دارد، اما رفتار شیمیایی آن ها مشابه نافلزهاست. این عناصر معمولاً رسانایی الکتریکی کمی دارند و به عنوان نیمه رسانا شناخته می شوند. آن ها در واکنش با دیگر اتم ها الکترون ها را به اشتراک می گذارند و معمولاً شکننده هستند. مثال هایی از شبه فلزات شامل سیلیکون (Si) و ژرمانیوم (Ge) می باشند.
خصلت فلزی و نافلزی
خصلت فلزی به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مربوط به فلزات اشاره دارد که در یک گروه از بالا به پایین افزایش می یابد. به این معنی که هر چه فلز تمایل بیشتری به از دست دادن الکترون های ظرفیتی خود داشته باشد، واکنش پذیری و خصلت فلزی آن بیشتر است. برای نمونه، در جدول تناوبی، فلزات به ترتیب زیر خصلت فلزی بیشتری دارند: فرانسیوم (Fr)، سزیم (Cs)، روبیدیم (Rb)، پتاسیم (K)، سدیم (Na) و لیتیم (Li).
خصلت نافلزی به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مرتبط با نافلزها اشاره دارد که در یک گروه از بالا به پایین کاهش می یابد. به عبارت دیگر، هر چه یک نافلز تمایل بیشتری برای گرفتن الکترون داشته باشد، واکنش پذیری و خصلت نافلزی آن بیشتر خواهد بود. برای مثال، در جدول تناوبی، واکنش پذیری نافلزات به ترتیب زیر است: فلور (F)، کلر (Cl)، برم (Br)، ید (I) و آستاتین (At).
شعاع اتمی
شعاع اتمی به فاصله ای اطلاق می شود که از هسته اتم تا لبه بیرونی الکترون ها است. به طور کلی، هر چه شعاع یک اتم بزرگتر باشد، اندازه آن نیز بزرگ تر است. در جدول دوره ای، شعاع اتمی در یک گروه از بالا به پایین افزایش می یابد، زیرا با اضافه شدن هر لایه جدید الکترونی، اندازه اتم افزایش می یابد. اما در یک دوره، شعاع اتمی از چپ به راست کاهش می یابد، زیرا تعداد لایه های الکترونی ثابت باقی می ماند و در عوض تعداد پروتون های هسته افزایش می یابد که باعث کشش بیشتر الکترون ها به هسته و کاهش شعاع اتم می شود. عنصر فرانسیوم (Fr) بیشترین و عنصر هیدروژن (H) کمترین شعاع اتمی را در جدول دارد.
فلزات واسطه
فلزات واسطه دسته ای از عناصر هستند که در مرکز جدول دوره ای قرار دارند و زیرلایه d آن ها در حال پر شدن است. این عناصر همگی فلز هستند و دارای رسانایی الکتریکی و گرمایی خوبی هستند. بیشتر فلزات واسطه در طبیعت به شکل ترکیب های یونی مانند اکسیدها و کربنات ها یافت می شوند. یون های این فلزات و ترکیبات یونی آن ها معمولاً رنگی هستند؛ برای مثال، یون مس II رنگ آبی دارد. مهم ترین فلزات واسطه، مربوط به دوره چهارم جدول دوره ای هستند که شماره اتمی آن ها بین ۲۱ تا ۳۰ قرار دارد.
مقایسه واکنش پذیری عناصر
واکنش پذیری هر عنصر به تمایل اتم آن به انجام واکنش شیمیایی اشاره دارد. هر چه واکنش پذیری اتم های یک عنصر بیشتر باشد، در شرایط مشابه تمایل آن ها برای انجام واکنش و تبدیل شدن به ترکیب بیشتر خواهد بود. به عبارتی، واکنش پذیری عنصر نشان دهنده قدرت آن در برقراری پیوندهای شیمیایی و تشکیل ترکیب های جدید است. این مبحث یکی از نکات مهم فصل یک شیمی یازدهم است.
آشنایی با نفت خام
نفت خام دارای دو نقش اصلی است:
- منبع تأمین انرژی: تقریباً نیمی از نفت استخراج شده از چاه ها به عنوان سوخت در وسایل نقلیه استفاده می شود و بخش عمده ای از نیمه دیگر آن برای تأمین گرما و انرژی الکتریکی مورد نیاز به کار می رود.
- ماده اولیه: نفت خام به عنوان ماده اولیه برای تولید بسیاری از محصولات مانند الیاف، پارچه، شوینده ها و غیره استفاده می شود. به طور روزانه، بیش از ۸۰ میلیون بشکه نفت خام در جهان به اشکال مختلف مصرف می شود که هر بشکه معادل ۱۵۹ لیتر است.
کربن
کربن به عنوان عنصر اصلی سازنده نفت خام و یکی از نکات مهم فصل یک شیمی یازدهم شناخته می شود. این عنصر در خانه شماره ۶ جدول دوره ای قرار دارد و ترکیب های شناخته شده آن بیشتر از ترکیب های دیگر عناصر جدول است. اتم کربن در دوره دوم و گروه ۱۴ جدول قرار دارد و در لایه ظرفیت خود ۴ الکترون دارد. این اتم می تواند با به اشتراک گذاشتن الکترون های خود و تشکیل چهار پیوند مشترک، به آرایش هشت تایی دست یابد.
آلکان ها
آلکان ها نوعی هیدروکربن هستند که در آن ها هر اتم کربن با چهار پیوند یگانه به اتم های دیگر متصل می شود. فرمول عمومی آلکان ها به صورت CnH2n+2 است و جرم مولی آن ها از رابطه ۱۴n+2 به دست می آید. این ترکیبات به دلیل وجود پیوندهای یگانه، تمایل کمی به واکنش نشان می دهند و به همین دلیل سیر شده محسوب می شوند. به علاوه، گشتاور دو قطبی این ترکیبات حدود صفر است و به همین دلیل ناقطبی بوده و در آب حل نمی شوند.
این ویژگی ها باعث می شود که آلکان ها برای حفاظت از فلزات استفاده شوند. به این صورت که فلزات را در آلکان های مایع قرار می دهند یا سطح آن ها را با آلکان ها پوشش می دهند تا از خوردگی جلوگیری شود.
نقطه جوش
به طور کلی، با افزایش تعداد اتم های کربن و جرم مولی، نیروی بین مولکولی که از نوع وان در والس است، قوی تر شده و نقطه جوش افزایش می یابد. هر چه نقطه جوش پایین تر باشد، میزان فرار بودن آلکان ها نیز بیشتر است؛ بنابراین با کاهش تعداد اتم های کربن، فرار بودن آلکان ها افزایش می یابد. همچنین، با افزایش تعداد اتم های کربن، گران روی آلکان ها نیز بیشتر می شود.
تقسیم بندی آلکان ها
آلکان ها بر اساس نحوه قرار گرفتن اتم های کربن به دو دسته تقسیم می شوند:
- آلکان های راست زنجیر: در این نوع، هر اتم کربن به یک یا دو اتم کربن دیگر متصل است.
- آلکان های شاخه دار: در این نوع، برخی از اتم های کربن به سه یا چهار اتم کربن دیگر متصل اند.
آلکیل ها
آلکیل ها گروهی جدید از ترکیبات هستند که با حذف یک اتم هیدروژن از فرمول آلکان ها به دست می آیند. ای مبحث یکی از مهم ترین نکات مهم فصل یک شیمی یازدهم به شمار می آید .فرمول این گروه به صورت CnH2n+1 است. مثال هایی از آلکیل ها شامل متیل (CH3) و اتیل (C2H5) می باشند.
آلکن ها
آلکن ها دسته ای از هیدروکربن ها هستند که در ساختار خود دارای پیوند دوگانه بین اتم های کربن (C=C) می باشند. فرمول کلی این ترکیبات به صورت C(n)H(2n) است و جرم مولی آن ها با استفاده از فرمول 14n محاسبه می شود. ساده ترین آلکن، با n=2، اتن (C₂H₄) نام دارد.
گاز اتن به طور طبیعی در بسیاری از گیاهان وجود دارد. میوه هایی مانند موز و گوجه فرنگی به هنگام رسیدن، گاز اتن آزاد می کنند که باعث تسریع در فرآیند رسیدن میوه های نارس می شود. به همین دلیل، در کشاورزی از اتن به عنوان ماده ای “عمل آورنده” استفاده می شود.
الف) واکنش آلکن ها با آب: در این نوع واکنش، الکل تولید می شود. به عنوان مثال، با وارد کردن گاز اتن به مخلوط آب و اسید در شرایط مناسب، اتانول (الکل دو کربنه) به صورت صنعتی تولید می شود.
ب) واکنش آلکن ها با برم مایع: در این واکنش، پیوند دوگانه بین کربن ها شکسته شده و دو پیوند جدید بین اتم های کربن و برم (Br) ایجاد می شود. برای مثال، واکنش برم مایع با گاز اتن منجر به تولید ترکیب 2،1-دی برومو اتان می شود.
پ) پلیمر شدن آلکن ها: این واکنش ها که در فصل سوم مورد بررسی قرار می گیرند، برای تولید انواع لاستیک ها، پلاستیک ها و الیاف به کار می روند.
ت) واکنش آلکن با گاز هیدروژن: در این واکنش، آلکن ها با گاز هیدروژن (H₂) و در حضور کاتالیزگر نیکل (Ni) واکنش می دهند و به آلکان تبدیل می شوند.
آلکین ها
آلکین ها هیدروکربن های سیرنشده ای هستند که در ساختار خود یک پیوند سه گانه بین کربن ها (C≡C) دارند. فرمول عمومی این ترکیبات به صورت C(n)H(2n-2) است. ساده ترین آلکین، اتین (C₂H₂) نام دارد و برای نام گذاری سایر آلکین ها از روش مشابه نام گذاری آلکن ها استفاده می شود، با این تفاوت که به جای پسوند «ن»، از پسوند «ین» استفاده می شود.
آلکین ها نسبت به آلکان های هم کربن، چهار اتم هیدروژن کمتر و نسبت به آلکن های هم کربن، دو اتم هیدروژن کمتر دارند، به همین دلیل سیرنشده محسوب می شوند. همچنین، این ترکیبات به دلیل داشتن پیوندهای سه گانه، واکنش پذیری بیشتری نسبت به آلکن ها دارند.
هیدروکربن های حلقوی
ترکیبات آلی متعددی وجود دارند که با اتصال سه اتم کربن، ساختار حلقوی ایجاد می کنند. هیدروکربن های حلقوی می توانند سیرشده یا سیرنشده باشند. به عنوان مثال، سیکلو آلکان ها سیرشده و ترکیبات آروماتیک سیرنشده هستند.
نفت
پس از جدا کردن نمک ها، اسیدها و آب، نفت خام پالایش می شود. این فرآیند از تقطیر جزء به جزء استفاده می کند. در این روش، نفت خام را در محفظه بزرگ گرما می دهند و به برج تقطیر هدایت می کنند. در برج تقطیر، دما از پایین به بالا کاهش می یابد. هنگامیکه نفت خام داغ وارد قسمت پایین برج می شود، مولکول های سبک تر (مانند مواد پتروشیمیایی) به سوی بالای برج حرکت می کنند. این مولکول ها در حین حرکت به سمت بالا سرد شده و به مایع تبدیل می شوند و در سینی های موجود در فاصله های مختلف برج جمع آوری می شوند. به این ترتیب، مخلوط هایی با نقطه جوش نزدیک به هم از نفت خام جدا می شوند، مانند بنزین، خوراک پتروشیمی، نفت سفید، گازوییل و نفت کوره.
مقایسه اندازه مولکول ها
به طور کلی، اندازه مولکول ها به این ترتیب است: نفت کوره > گازوییل > نفت سفید > بنزین و خوراک پتروشیمی.
