علوم تجربی نهم؛ فصل اول
انواع مواد: خالص، مخلوط
مواد خالص: عنصر ، ترکیب
از طرف دیگر مواد ممکن است طبیعی یا مصنوعی باشند.
ٔتقسیم بندی دیگر مواد: فلز ، نافلز
فلزها:
در دنیای امروز فلزها نقش مهمی در زندگی روزانه دارند. از فلزها در ساخت خانه، پل، زیورآالت، ابزار، وسایل حمل و نقل و... استفاده میشود.
آهن، آلومینیوم ، طلا ، مس
مس از فلزهای پرکاربرد در زندگی است.
مس اولین فلز استخراج شده از سنگ معدن است.
فلز مس از طریق ذوب سنگ معدن آن در دمای بالا به دست میآید و نقش مهمی در صنعت کشور دارد.
ویژگی های فلز مس:
فلز مس به علت رسانایی الکتریکی زیاد، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت مفتول شدن، کاربرد
گستردهای در زندگی امروز دارد.
نمونه هایی از کاربردهای فلز مس: استفاده از ظروف مسی برای پختن غذا و سیمهای مسی در سیمکشی ساختمان و ...
فلزها واکنش پذیری یکسانی ندارند.
آهن با اکسیژن به کندی واکنش میدهد و به زنگ آهن تبدیل میشود.
فلز مس نیز با اکسیژن به کندی ترکیب و به مس اکسید تبدیل میشود.
(زنگ آهن) آهن اکسید → گاز اکسیژن + فلز آهن
معادله نوشتاری واکنش مس با اکسیژن:
مس اکسید → گاز اکسیژن + فلز مس
اگر یک تکه نوار منیزیم را روی شعله چراغ بگیرید، به سرعت میسوزد و نور خیره کننده ای تولید میکند.
نور خیره کننده و گرما + منیزیم اکسید → گاز اکسیژن + فلز منیزیم
طلا برخلاف این سه فلز با اکسیژن ترکیب نمیشود.
آزمایش:
واکنش کات کبود با تیغهٔ منیزیم، تیغهٔ آهن، تیغه روی
در سه بشر محلول آب و کات کبود می ریزیم؛
سرعت تغییر رنگ در سه بشر را با هم مقایسه میکنیم.
کدام فلز واکنش پذیرتر است؟
ظروف مسی زودتر زنگ میزند یا ظروف آهنی؟ چرا؟
نافلزها:
هوا یک مخلوط گازی و همگن است.
مهمترین اجزای تشکیل دهنده هوا، گازهای نیتروژن، اکسیژن، آرگون و کربن دی اکسید میباشد.
اکسیژن در هوا به صورت مولکول دو اتمی و به حالت دیگری به نام گاز اوزون با فرمول O3 در لایه های بالایی زمین وجود دارد.
گاز اوزون از رسیدن پرتوهای پرانرژی و خطرناک فرابنفش به زمین جلوگیری میکند و به صورت یک محافظ عمل میکند.
کاربرد های هنصر اکسیژن:
۱) تنفس جانداران بهصورت گاز O2 نقش ۲) صنعت
اکسیژن در ساختار بسیاری از ترکیبها وجود دارد. یکی از این ترکیبها، سولفوریک اسید با فرمول H2SO4 است.
در فرمول شیمیایی سولفوریک اسید علاوه بر عنصرهای H و O ، عنصر گوگرد با نشانهٔ شیمیایی S شرکت دارد.
گوگرد جامدی زردرنگ است و در دهانهٔ آتشفشانهای خاموش یا نیمه فعال یافت میشود.
نیتروژن در هوا به صورت گاز دو اتمی نیتروژن N2 یافت میشود.
چرخهٔ نیتروژن در طبیعت:
تجزیهٔ مولکولهای دو اتمی نیتروژن (N2) هوا در اثر رعد و برق، نفوذ اتم های نیتروژن در خاک به همراه قطرات باران، تشکیل نیترات در خاک با ترکیب اتمهای نیتروژن با مواد معدنی و آلی، جذی نیترات به پیکر گیاهان، ورود نیترات به پیکر جانداران، مرگ و میر جانداران و تجزیه نیترات و تبدیل آن به مولکلهای دو اتمی نیتروژن، ورود گاز نیتروژن به هوا و تکرار چرخه.
برای آنکه بدن ما بتواند نیتروژن را جذب کند، لازم است پیوند میان اتمها شکسته شده و دو اتم تشکیل دهندهٔ مولکولهای نیروژن از هم جدا شوند. از آنجا که پیوند میان دو اتم نیتروژن بسیار محکم و ناگسستنی است و بدن ما انرژی لازم برای جداکردن این دو اتم را ندارد، نمیتواند از نیتروژن موجود در هوا به عنوان منبعی برای تامین این عنصر استفاده کند. اینجاست که طبیعت به کمک انسانها میآید.
هنگام وقوع توفانهای شدید، رعد و برق، انرژی الکتریکی لازم برای جدا کردن اتمهای نیتروژن از همدیگر را فراهم میکند. اتمهای نیتروژن موجود در هوا همراه با قطرات باران در زمین نفوذ کرده و با مواد معدنی موجود در خاک ترکیب میشوند.
ترکیب نیتروژن با مواد معدنی منجر به تشکیل نیترات در خاک میشود که به عنوان نوعی کود برای افزایش حاصلخیزی خاک مورد استفاده قرار میگیرد. نیترات که نوعی نمک معدنی یا آلی حاوی نیتروژن است توسط گیاهانی که در خاک رشد میکند جذب میشود. به این ترتیب با خوردن این گیاهان یا حیوانات گیاهخوار، نیتروژن به شکلی که برای ما قابل استفاده است وارد بدن میشود.
بخش عمدهٔ گاز نیتروژن به عنوان ماده اولیه برای تولید آمونیاک به کار میرود.
گاز آمونیاک → گاز هیدروژن + گاز نیتروژن
آمونیاک برای تولید کودهای شیمیایی و مواد منفجره کاربرد دارد.
فسفر و کربن هر دو نافلزند و در صنعت کاربرد وسیعی دارند.
فلوئور را به خمیردندان میافزایند تا از پوسیدگی دندان جلوگیری شود.
فلوئور در مدار آخر خود 7 الکترون دارد.کلر Cl نیز از نظر تعداد الکترون مدار آخر مشابه فلوئور است.
طبقه بندی عنصرها
عنصرهایی که در یک طبقه قرار میگیرند، خواص نسبتا مشابهی دارند. یکی از ویژگیهایی که میتوان براساس آن عنصرها را طبقه بندی کرد، تعداد الکترونهای مدار آخر اتم آنهاست. در این طبقه بندی عنصرهایی که تعداد الکترون مدار آخر اتم آنها برابر است، در یک ستون قرار میگیرند.
آرایش الکترونی عنصرهای 17Cl ،12Mg و 14Si را سم کنید و بنویسید که هر یک از آنها به کدام ستون جدول تعلق دارند.
سدیم فلزی جامد است که با آب و اکسیژن به شدت واکنش میدهد و از اینرو بسیار واکنش پذیر است.
الیاف طبیعی و مصنوعی:
در مولکول این موادی مانند اکسیژن O2 ، آمونیاک NH3 و سولفوریک اسید H2SO4 تعداد اتمها محدود است. به طوری که این مولکولها به مولکولهای کوچک مشهورند، اما در موادی مانند سلولز هر مولکول از تعداد بسیار زیادی اتم ساخته شده است. این مولکولها درشت اند. پلیمرها دسته ای از مواد هستند که مولکولهایی درشت دارند. هر پلیمر از زنجیرهای بلندی تشکیل شده است که از اتصال تعداد زیادی مولکول کوچک به یکدیگر به دست میآید.
انواع پلیمرها: طبیعی مصنوعی.
پلیمرهای طبیعی مانند؛ پشم، ابریشم و پنبه کهاز گیاهان یا جانوران به دست میآیند و از آنها در تهیه پارچه استفاده میشود.
پلیمرهای مصنوعی مانند؛ پلاستیک ها ، لاستیک ها ، چسب ها ، رنگ ها ، فوم ها ، کامپوزیت ها.
افزایش روزافزون جمعیت، تقاضا برای مصرف پلیمرها نیز افزایش یافت. پلیمرهای طبیعی به تنهایی نتوانست پاسخگوی این نیاز باشد. به طوری که به تهیه و کارگیری وسایل از آنها پرهزینه شد.
در چنین شرایطی تولید پلیمرهای مصنوعی از نفت مورد توجه شیمیدانها و متخصصان قرار گرفت.
پلاستیک در ساخت قطعات خودرو، مصالح ساختمانی، مواد
بسته بندی، بطری و وسایل شخصی، به کار میرود.
پلیمرهای مصنوعی کاربردهای گوناگون و گستردهای در زندگی دارند.