بارگذاری مجدد فیلم های آموزشی

فیلم های آموزشی این وبلاگ ،مجددا در دسترس قرار گرفت .

برای دریافت کلیک کنید 

استخراج آهن با کبریت

کاربرد آهن از تمامی فلزات بیشتر است و ۹۵ درصد فلزات تولید شده در سراسر جهان را تشکیل می‌دهد. قیمت ارزان و مقاومت بالای ترکیب آن استفاده از آنرا بخصوص در اتومبیلها ، بدنه کشتی‌های بزرگ و ساختمانها اجتناب ناپذیر می‌کند. فولاد معروفترین آلیاز آهن است و تعدادی از گونه های آهن به شرح زیر می باشد:

– آهن خام که دارای ۵%-۴% کربن و مقادیر متفاوتی ناخالصی از قبیل گوگرد ، سیلیکون و فسفر است و اهمیت آن فقط به این علت است که در مرحله میانی مسیر سنگ آهن تا چدن و فولاد قرار دارد.

– چدن، شامل ۵/۳%-۲% کربن و مقدار کمی منگنز می‌باشد. ناخالصی‌های موجود در آهن خام مثل گوگرد و فسفر که خصوصیات آنرا تحت تاثیر منفی قرار می‌دهد، در چدن تا حد قابل قبولی کاهش می‌یابند. نقطه ذوب چدن بین k ۱۴۷۰-۱۴۲۰ می‌باشد که از هر دو ترکیب اصلی آن کمتر است و آنرا به اولین محصول ذوب شده پس از گرم شدن همزمان کربن و آهن تبدیل می‌کند. چدن بسیار محکم ، سخت و شکننده می‌باشد. چدن مورد استفاده حتی چدن گرمای سفید موجب شکستن اجسام می‌شود.

– فولاد کربن شامل ۵/۱% – ۵/۰% کربن و مقادیر کم منگنز ، گوگرد ، فسفر و سیلیکون است.

– آهن ورزیده ( آهن نرم) دارای کمتر از ۵/۰% کربن می‌باشد و محصولی محکم و چکش‌خوار است، اما به اندازه آهن خام گدازپذیر نیست. حاوی مقادیر بسیار کمی کربن است ( چند دهم درصد). اگر یک لبه آن تیز شود، به‌سرعت تیزی خود را از دست می‌دهد.

– فولادهای آلیاژ حاوی مقادیر متفاوتی کربن بعلاوه فلزات دیگر مانند کروم،وانادیوم،نیکل،تنگستن و … می باشد.

– اکسیدهای آهن برای ساخت ذخیره مغناطیسی در کامپیوتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها اغلب با ترکیبات دیگری مخلوط شده و خصوصیات مغناطیسی خود را بصورت محلول هم حفظ می‌کنند.

آهن فلزی است که در سطح جهان بیشترین مصرف سالانه را در بین صنایع گوناگون دارد . در کشور ما نیز مصرف آهن بسیار زیاد است. همان طور که می دانید آهن اغلب در طبیعت به شکل اکسید یافت می شود.

اکنون می خواهیم ببینیم چگونه می توان فلز آهن را از اکسید آن جدا کرد ؟ برای انجام این کار می توان از واکنش اکسید آهن (III)    

Fe₂O_{3 با فلز سدیم یا عنصر کربن بهره جست .}

واکنش پذیری هر عنصر به معنای تمایل اتم آن به انجام واکنش شیمیایی است. هرچه واکنش پذیری اتم های عنصری بیشتر باشد، در شرایط یکسان تمایل آن برای تبدیل شدن به ترکیب بیشتر است. هرچه فلز فعال تر باشد، میل بیشتری به ایجاد ترکیب دارد و ترکیب هایش پایدارتر از خودش است. به دیگر سخن هرچه واکنش پذیری فلزی بیشتر باشد، استخراج آن فلز دشوار تر است.

واکنش پذیری فلز سدیم یا عنصر کربن از آهن بیشتر است بنابراین این دو ماده تمایل دارند تا جای آهن را در ترکیبات آن بگیرند و در این مورد به جای اتم های آهن با اکسیژن واکنش دهند .به این ترتیب فلز آهن آزاد شده و اصطلاحا احیاء می شود و می توان آن را استخراج کرد.

از آنجا که دسترسی به کربن آسان تر است و صرفه اقتصادی بیشتری دارد ، در فولاد مبارکه نیز همانند همه ی شرکت های فولاد جهان ، برای استخراج اهن از کربن استفاده می شود .

در این آزمایش آهن اکسید را با کربن موجود در سر چوب کبریت به فلز آهن کاهش داده و آن را استخراج می کنند .

این آزمایش استخراج در مقیاس کوچک است. این آزمایش برای نمایش سری فعالیت های عناصر مناسب است.این آزمایش حتی به صورت فردی توسط دانش آموزان قابل انجام است. آزمایش می تواند راحت و سریع انجام شود به شرط آن که وسایل و مواد شیمیایی درآزمایشگاه در دسترس باشد.

با توجه به خواص مغناطیسی آهن شما به راحتی می توانید آهنربا را در زیر ظرف پلاستیکی حرکت دهید برخی از ذره ها کوچک به همراه آهنربا به یک سمت ظرف حرکت خواهند کرد . آهنربا را مستقیماً در داخل ذرهها قرار ندهید. مگر اینکه قبلاً دور آهنربا را با فیلم نازک بپوشانید چون جدا کردن ذرات از آهنربا دشوار خواهد بود.

معادله ساده برای واکنش به صورت

(2Fe 2O 3(s) + 3C(s) → 4Fe(l) + 3CO 2(g

می باشد.این واکنش نشان می دهد تمایل عنصر کربن  بیشتر از آهن برای واکنش با اکسیژن می باشد .بنابراین کربن جای آهن را در ترکیب می گیرد و آهن احیاء می شود .

سدیم کربنات در این واکنش نقش گدازآور را دارد و باعث کاهش نقطه ذوب آهن و اکسید آن می شود . با سوزاندن چوب کبریت ها کربن( زغال ) مورد نیاز برای استخراج آهن تامین می شود و شعله چوب کبریت ها گرمای مورد نیاز برای فرآیند احیای  آهن را فراهم می کند .

در این آزمایش از خاصیت مغناطیسی آهن (خاصیت فیزیکی )برای جداسازی آن استفاده می کنیم و با حرکت دادن آهن ربا در زیر طرف پلاستیکی ، آهن را از بقیه مواد جدا می کنیم .

دانلود فیلم 

استخراج آهن با کبریت

هلال های متفاوت از ماه

یکی از زیباترین پدیده های عالم هستی ، هلال های متفاوت ماه در شب های مختلف می باشد : ماه گاهی چهره پنهان کرده و سپس به مرور نقاب از رخ برداشته و بدری تمام می شود و آنگاه دوباره به آرامی خود را قایم کرده و ناپدید می شود .ما گاهی نیمه تاریک، گاه نیمه روشن و در برخی شب ها، آن را به صورت هلال های باریک تا گسترده مشاهده می کنیم.

می دانیم به خاطر یکسان بودن مدت زمان حرکت وضعی و انتقالی ماه ، همواره نیمی از ماه روشن و نیمه دیگر تاریک است .اما به چه دلیل ، ما زمینی هاآن را به شکل های مختلف می بینیم ؟

پاسخ این است که نیمه های تاریک و روشن بر اساس وضعیت ماه و خورشید ثابت است ولی، از سطح زمین، زاویه دید تغییر می کند چون، ماه به دور زمین می گردد.

برای نمایش واقعیت تغییر زاویه دید، از یک سیب سرخ یا یک توپ یا هرجسم کروی می توان استفاده کرد. نیمی از این جسم را روشن و نیم دیگر را تیره می کنیم. آن را در فاصله های مساوی روی یک دایره نسبت به مرکز قرار می دهیم و در هر مرحله ( از A تا H )عکس می گیریم. برای جابجایی

دوربین، آن را فقط در مرکز دایره به دور خود می چرخانیم تا از محل جابه جا نشود.

همواره نیمی از ماه تاریک و نیمی از آن روشن است؛ پس چرا هر شب، شکل های مختلفی از آن را مشاهده می کنیم؟

چون ماه به دور زمین می گردد، زاویه دید ما هر شب نسبت به بخش روشن آن تغییر می کند. اگر ماه از خود نور داشت، هلال های مختلف تشکیل نمی داد.

آیا در موقعیت E، کل ماه را مشاهده می کنیم؟ این وضعیت با کدام شب ماه قمری منطبق است؟

ما در حالت E یا شب بدر که همزمان با شب چهاردهم ماه قمری است، کل ماه را مشاهده نمی کنیم، بلکه نیمی از آن را می بینیم.

 

در فیلم های زیر ، علت ایجاد هلال های متفاوت ماه را مشاهده می کنیم 

دریافت

اقیانوسی از هوا

فشار نیرویی است که بر سطح اجسام وارد می شود ؛ این نیرو، می تواند نیروی وزن باشد ،حتی نیروی وزن مولکول های هوا !!!اگر یک جسم را درنظر بگیریم نیروی وزن تمامی مولکول های هوا که شامل ستونی از مولکول ها ، چه آنان که با سطح جسم در تماسند و چه مولکول های که بر روی مولکول های در تماس با سطح قرار دارندتا انتهای هواکره ، بر سطح جسم وارد می شود . به این ترتیب نیروی وزن ستون ذرات هواکره بر سطح جسم وارد می شود . این فشار بسیار زیاد است این فشار در سطح آبها و دریاهای آزاد در حدود ۱ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است.؛ یعنی هوا بر هر بند انگشت بدن انسان یک کیلوگرم فشار وارد می کند . با این حساب فشار وارد بر کل سطح بدن یک انسان معمولی شاید بیشتر از 500 کیلوگرم باشد ؛ یعنی ما توسط اقیانوسی از هوا احاطه شده ایم ! اما چرا فشاری به این بزرگی را احساس نمی کنیم ؟ زیرا ما درون بدن خود فشاری به نام فشار خون داریم که توسط سیالات درون بدن و عملکرد قلب ایجاد می شود . این فشار در جهت مخالف فشار هوا وارد شده و فشار هوا را خنثی می کند بنابراین ما فشار هوا را احساس نمی کنیم.

ابتدا یک لیوان را از آب لبریز کرده و بر روی دهانه ی آن یک ورقه ی کاغذ را قرار داده و سپس لیوان را به همرا کاغذ به آرامی  واژگون  می کنیم.آنگاه  مشاهده می کنیم که کاغذ نمی افتد و آب نمی ریزد که این دلیل بر قویتر بودن فشار هوا نسبت به جاذبه ی زمین است.

همچنین جیوه  از لوله باریک فشارسنج به پایین نمی آید، تا به درون ظرف پر از جیوه بریزد. زیرا هوا به سطح جیوه ی موجود در ظرف بزرگ، فشار وارد می کند در حالی که به سطح جیوه ی موجود در     لوله ی باریک، فشاری وارد نمی شود( خلا است). در نتیجه همین فشار یک طرفه مانع از پایین آمدن جیوه ی از لوله ی باریک می شود.

 

دریافت فیلم آزمایش 

مقداری آب جوش درون یک بطری پلاستیکی بریزید و در آن را ببندید ، سپس با احتیاط تکان دهید.در بطری را باز کنید و آب جوش را بیرون بریزید و بلافاصله در بطری را محکم ببندید. مشاهده می کنید بعد از خارج کردن آب داغ با بستن در بطری هوای محبوس شروع به سرد شدن کرده و منقبض می شود. انقباض هوای داخل بطری باعث کاهش فشار درون بطری می شود و فشار هوای بیرون باعث مچاله شدن بطری می شود.این مچاله شدن تا همدما شدن هوای داخل بطری با هوای بیرون ادامه خواهد داشت. باسرد شدن بطری بخار آب درون بطری تبدیل به آب مایع شده وحجم درون ظرف بسیار کم میشود در نتیجه فشار هوای بیرون قوطی را مچاله میکند .آب جوش داخل بطری، هوای داخل بطری را گرم کرده و دمای آن را بالا می برد و در نتیجه منبسط می شود

 

دریافت فیلم آزمایش 

 

از این بالاتر ،اگر هوای درون یک تانکر بزرگ را نیز تخلیه کنیم ، فشار هوای بیرون باعث مچاله شدن این تانکر غول پیکر می شود

این آزمایش ها نشان دهنده فشار هوا می باشد.

 

دریافت فیلم آزمایش 

 

 یکی از آزمایش های جالبی که به خوبی فشار هوا و قدرت آن را نشان می دهد، نیم کره های ماگدبورگ هستند.

نیمکره‌های ماگدبورگ یک وسیله آزمایشی برای نشان دادن میزان قدرت فشار هوا است که به وسیله دانشمند و مخترع آلمانی اُتو فون گریک در سال ۱۶۵۶ و در شهر ماگدبورگ آلمان ساخته شد. این وسیله از دو نیم کره تو خالی از جنس مس به قطر ۵۰ سانتیمتر (۲۰ اینچ) تشکیل شده بود که برای نشان دادن فشاراعمال شده از جانب اتمسفر بر سطوح مختلف (رو به داخل) استفاده ساخته شد.

فون گریک برای اثبات اهمیت این تعادل، خود یک دستگاه پمپ تخلیه هوا ابداع کرد، سپس هوای درون کره متشکل از دو نیم کره را تخلیه و به این ترتیب، فشار هوا فقط از جانب بیرون و رو به داخل بر آن‌ها وارد شد که فشاری برابر با وزن یک کامیون ۳ تنی (۲۰۰۰۰ نیوتن) ایجاد می‌کرد. برای نشان دادن قدرت این فشار، وی در یک آزمایش چند مرد قوی هیکل را انتخاب کرد تا این دو نیمکره را در جهات مخالف بکشند. اما آنها نتوانستند آن دو را که تنها به وسیله خلأ هوا به هم چسبیده بودند از هم جدا کنند.

 

دریافت فیلم آزمایش 

 

رسوب شناور

هدف:

نشان دادن یک واکنش جا به جایی دوگانه با استفاده از ماده های ساده.

„در یک استوانه مدرج 250 میلی لیتری، 200 mL آب و سه قاشق پودرلباسشویی دستی (به رنگ سفید و دارای سدیم کربنات) بریزید و هم بزنید.

در یک بشر، سه قاشق مس ( II ) سولفات را در 10 mL آب گرم حل کنید.

با استفاده از یک سرنگ، همه محلول مس ( II )سولفات رابردارید. سر سرنگ را به طور کامل وارد محلول کنید.

با فشار دادن پیستون، مس ( II ) سولفات را به آرامی درونمحلول بیفزایید و همزمان از کنار به استوانه مدرج نگاهکنید.

جواب مورد انتظار:

با اضافه کردن مس سولفات به مخلوط پودر لباسشویی در آب، رسوب آبی رنگ تشکیل می شود که به دلیل وجود کف، شناور باقی می ماند.

 

در این فیلم واکنش جابجایی دوگانه بین سدیم کربنات و مس سولفات را مشاهده می نمایید

دریافت

 

سدیم کربنات برای از بین بردن سختی آب ، به پودر لباسشویی اضافه می شود .یونهای سدیم جایگزین یون های کلسیم که عامل سختی موقت آب است ، می شوند و کلسیم به صورت کلسیم کربنات رسوب داده می شود.

با اضافه کردن سدیم کربنات به آب، محیط بازی می شود.

با توجه به بازی بودن محیط گاهی محصول واکنش به صورت 2Cu (OH)2 CO3Cu نیز نمایش داده می شود , و به آن مالاکیت گفته می شود. این سنگ معدن به عنوان رنگ دانه سبز یا سنگ های سبز در تزئینات کاربرد

دارد.

در تهیه مالاکیت بر اساس تحقیقات انجام شده ، محلول مس سولفات باید به محلول سدیم کربنات

( اضافه شود و نسبت مولی بیش از 1:10 باشد)

محلول های رنگی

شناساگرها موادی هستند که رنگ ان ها در محیط اسیدی و بازی با هم متفاوت است و به این خاطر توانایی نشان دادن خاصیت اسیدی یا بازی یک محلول را دارند. در حقیقت ، شناساگرها ترکیبهایی هستند که میتوانند به دو فرم مولکولی و یونی در محلول اسیدی و بازی موجود باشند ؛ مثلا در محلول اسیدی به طور عمده به صورت مولکولی و در محلول بازی به طور عمده به صورت یونی وجود دارند . از طرفی رنگ فرم مولکولی چنین ذره هایی با رنگ فرم مولکولی انها متفاوت است و این سبب تشخیص اسیدی یا بازی بودن محلول می شود.البته یک شناساگر می تواند در محیط های اسیدی و یا بازی با قدرت متفاوت نیز رنگ های متفاوتی داشته باشد که از این مساله می توان برای تشخیص قدرت اسیدی و بازی نیز به طور تقریبی استفاده کرد .

شناساگرها اکثرا مولکول های بزرگ اسید یا باز ضعیف آلی هستند. همه رنگ ها در محیط های اسیدی و بازی تغییر رنگ نمی دهند. اما این ترکیبات سریع به تعادل می رسند. اگر شناساگر اسید ضعیف باشد، تعادل زیر برقرار می شود:

 

فرم اسیدی HIn و فرم بازی این ترکیب )- In ( رنگ متفاوتی دارد. با افزایش + H به محیط )اسیدی(، طبق اصل لوشاتلیه تعادل به سمت چپ جابجا شود و غلظت HIn افزایش می یابد. هرگاه غلظت یک گونه ده برابر غلظت گونه دیگر باشد. محیط به رنگ، گونه غالب دیده می شود. بنابراین در محیط اسیدی، محیط به رنگ HIn می باشد 

 با افزایش باز به محیط، غلظت اچ مثبت کاهش می یابد .طبق اصل لوشاتولیه ، تعادل به سمت راست جابجا می شود و رنگ محیط را تغییر می دهد. در نتیجه غلظت هر دو گونه در محیط، رنگ مخلوط دو گونه دیده می شود.

 

 کلم قرمز دارای رنگ دانه های پلی فنلی است که به آن آنتوسیانیدین گفته می شود.

 

 

آنتوسیانیدین در برگ های پاییزی، گل زرد، توت فرنگی، انگور، زرشک و کلم قرمز وجود دارد. تا کنون حدود504 نوع آنتوسیانیدین در گیاهان مختلف شناخته شده است. یکی از مهمترین عملکرد آنتوسیانیدین ها درناحیه مرئی، جهت توجه حشرات و پرندگان به گل و گیاهان و در نتیجه پراکندگی دانه های آن هاست )گردهافشانی(. پارامترهای مؤثر بر رنگ آنتوسیانیدین ها به ترکیب آن ها با گلیکوزیدها، ماهیت، نوع و تعداد قندباندی شده به آن، شرایط شیمیایی و فیزیکی محیط دارد.

کلم قرمز یک شناساگر اسید و باز است و در محیط های با PH مختلف رنگ این معرف متفاوت است.

 

 

دریافت

 

در این فیلم ، پس از تهیه عصاره ی کلم قرمز و رقیق سازی آن ، تغییر رنگ این شناساگر طبیعی در محلول های اسیدی و بازی مختلف مشاهده می شود 

 

پوسته تخمۀ آفتاب گردان سیاه رنگ(خام)، پوست بادمجان و گیاه گلگاوزبان نیز می تواند همانند کلم قرمز،به عنوان شناساگر اسید و باز استفاده شود.

به جای معرف کلم قرمز، از زرد چوبه یا ریشه چغندر و یا گل سرخ استفاده کنید.

 

 

محلول نمکی حساس

برخی از واکنش های شیمیایی برگشت پذیرند ؛ یعنی همانگونه که واکنش دهنده ها به فرآورده ها تبدیل می شوند ، فرآورده ها نیز می توانند به واکنش دهنده ها تبدیل شوند . اگر واکنش برگشت نیز همزمان با واکنش رفت و با سرعت یکسان انجام شود آنگاه با یک واکنش تعادلی روبرو خواهیم بود .

بر تعادل های شیمیایی اصلی به نام اصل لوشاتولیه حاکم است : اگر بر یک تعادل شیمیایی تغییری اعمال شود ، سامانه در جهت مقابله با آن تغییر عکس العمل نشان داده و سعی می کند تغییر اعمال شده را خنثی کند. مثلا اگر غلظت یکی از موارد موجود در تعادل را افزایش دهیم ، عکس العمل سامانه در جهت کاهش غلطت گونه مورد نظر خواهد بود تا با مصرف آن گونه ، غلظت ان را کاهش داده و دوباره تقریبا آن را به غلظت اولیه باز گرداند. به این ترتیب یک تعادل جدید ایجاد خواهد شد .

انحلال نمک خوراکی در آب نیز نمونه ای از یک تعادل می باشد . با انحلال نمک در آب ، شبکه بلوری نمک از هم فرو می پاشد و یون های سدیم و کلرید از شبکه جدا شده و به صورت آبپوشیده درمی آیند . البته سرانجام پس از حل شدن تعداد مشخصی از یون های سدیم و کلرید درآب ، توانایی آب برای حل کردن این یون ها متوقف می شود . به این شکل یک محلول سیر شده از نمک خوراکی درآب ایجاد می شود و یون های محلول در آب به حالت تعادل می رسند .

حال اگر غلظت یکی از این یونها ( مثلا یون کلرید ) را با افزودن ماده ای مانند هیدرژن کلرید به محلول افزایش دهیم باعث ایجاد یک تغییر در سامانه شده ایم ؛ بنابراین سامانه شروع به عکس العمل در برابر تغییر اعمال شده می نماید و در صدد برمی آید تا غلظت یون کلرید را کاهش داده و ان را از سامانه خارج کند . البته از آنجا که یون کلرید به تنهایی از سامانه خارج نمی شود ، این یون ، یون سدیم موجود در سامانه را جذب کرده و هر دو یون به شکل نمک سدیم کلرید از سامانه خارج می شوند و به این ترتیب مقداری از سدیم کلرید حل شده دوباره رسوب می کند . این پدیده به عنوان اثر یون مشترک شناخته می شود .در این آزمایش یون کلرید که در نمک خوراکی و هیدروژن کلرید ( هیدروکلریک اسید ) مشترک بوده باعث رسوب مجدد سدیم کلرید حل شده می شود 

 

دریافت
 

در این فیلم با افزودن هیدروکلریک اسید به محلول سیر شده سدیم کلرید ، نمک سدیم کلرید رسوب می کند

 

 

 

دریافت
 

در این فیلم با افزودن پتاسیم کلرات به محلول سیر شده پتاسیم کلرید ، کریستال های پتاسیم کلرید رسوب می کنند 

مسیرهای رنگی

بعد از کشف الکتریسیته ساکن و نیز جریان الکتریکی که از درون سیم ( جامد ) می گذرذ ؛برای دانشمندان این سوال پیش آمده بود که آیا جریان الکتریسیته از محلول نیز عبور می کند ؟

مایکل فارادی  دانشمند معروف انگلیسی با عبور جریان الکتریسیته از محلول یک ترکیب شیمیایی فلز دار ( ترکیب یونی که کاتیون آن از فلز تشکیل شده است ) به وقوع یک واکنش شیمیایی پی برد . واکنشی که به ان الکترولیز یا برقکافت می گویند . واکنشی که در ان جریان الکتریسیته باعث شکسته شدن(کافتن ) پیوند بین ذره های ترکیب فلز دار می شد .برای توجیه پدیده برقکافت ذره بنیادی به نام الکترون معرفی شد .

جوزف تامسون نیز به پیروی از مایکل فارادی عبور جریان الکتریسیته از هوا و خلاء را بررسی کرد و لوله پرتو کاتدی را ساخت . تمام این آزمایش ها منجر به شناخت ویژگی های الکترون شد .

اما به آزمایش برقکافت یا الکترولیز برگردیم . درون سیم حرکت مستقل الکترون ها باعث جریان الکتریسیته می شود اما درون محلول ها دیگر الکترون ها نمی توانند به صورت مستقل حرکت کنند بلکه جابجایی الکترون ها به صورت غیر مستقیم توسط یون های درون محلول انجام می شود. الکترون ها از منبع تولید الکترون ( قطب منفی باطری ) به حرکت درمی آیند و در طول سیم به صورت مستقل جابجا می شوند تا به الکترود منفی قرار داده شده درون محلول می رسند . از این به بعد دیگر الکترون ها نمی توانند به صورت مستقل حرکت کنند . شبیه اسبی تیزرو که در بیابان به تاخت امده اما با رسیدن به یک جوی آب از رفتن باز می ایستد .

در این هنگام یون ها وارد عمل می شوند : یون مثبت یا همان کاتیون به سمت الکترود منفی رفته و الکترون منتظر بر روی الکترود را به سمت خود جذب می کند ؛همچون پدری مهربان و تنومند که درون رودخانه ای ایستاده و فرزند خردسالش را که کنار رودخانه ایستاده است در آغوش می گیرد .به این ترتیب محلول یک الکترون از مدار تحویل می گیرد .

اما محلول -هم چون شخصی که در صدد جبران کار نیک کسی برآید- در صدد برمی آید تا الکترون تحویل گرفته از مدار را جبران کند ؛ به همین دلیل یون های منفی موجود در محلول ( آنیون ها ) به سمت قطب مثبت می روند و به مدار یک الکترون تحویل می دهند تا الکترون تحول گرفته شده از مدار جبران شود ؛ یعنی یک الکترون از مدار در الکترود منفی تحویل گرفته می شود و یک الکترون در الکترود مثبت به مدار تحویل داده می شود و این یعنی جابجایی غیر مستقیم الکترون درون محلول 

به این ترتیب جریان برق باعث جابجایی یون ها می شود : یون های مثبت به سمت الکترود منفی می روند بنابراین الکترود منفی دوستدار کاتیون است و به همین علت کاتد نامیده می شود ؛ یون های منفی نیز به سمت الکترود مثبت می روند بنابراین الکترود مثبت دوستدار آنیون است و به همین سبب آند نامیده می شود .

و به این شکل جریان برق باعث جدا شدن یا همان کافتن یون ها شده است بنابراین این پدیده برقکافت نامیده می شود .

در هنگام جدا شدن و حرکت یون ها هر یون می تواند رنگ ویژه خود را به نمایش بگذارد 

در آزمایش مورد بررسی با عبور جریان الکتریسیته از محلول سبز رنگ مس کرومات یون های مس به سمت الکترود منفی و یون های کرومات به سمت الکترود مثبت حرکت می کنند . با جدا شدن این یون ها از هم هر یون رنگ ویژه خود را به نمایش می گذارد : یون های مس باعث تشکیل نوار و مسیر  آبی رنگ و یون های کرومات باعث تشکیل نوار و مسیر  نارنجی  رنگ بر روی کاغذ صافی می شوند.

اگر به جای محلول مس (II) کرومات از محلول ید در الکل استفاده می شد ، مسیرهای رنگی تشکیل نمی شد زیرا انحلال ید در الکل مولکولی است بنابراین یونی تشکیل نمی شود که به سمت الکترودها حرکت کند. 

 

 

دریافت
 

در این فیلم عبور جریان الکتریسیته از طریق پل نمکی مس کرومات امونیاکی نشان داده شده است

 

اگر نمک مس (II) کرومات سبز رنگ در آزمایشگاه موجود نباشد، نمک مس (II) سولفات و پتاسیم کرومات را در آب به نسبت مولی 4 به 1 حل نمایید پس از حدود نیم ساعت محلول سبز رنگ مورد نظر تهیه می شود.

 

دریافت
 

در این فیلم نیز عبور جریان الکتریسیته از پتاسیم پرمنگنات و نیز مس کرومات به همراه طرز تهیه مس کرومات نمایش داده شده است 

 

بازی دما با انحلال پذیری

انحلال یکی از پدیده های بسیاری مهم در عالم طبیعت است . بسیاری از یون های مورد نیاز بدن از طریق انحلال در آب تامین می شوند . گازهای مورد نیاز جاندران آبزی از طریق انحلال در آب تامین می شوند .

یک فرآیند انحلال را می توان شامل سه مرحله در نظر گرفت که همزمان انجام می شوند :

 1- جدا شدن ذره های حل شونده از یکدیگر

 2- جدا شدن ذره های حلال از یکدیگر

 3 - برقراری جاذبه بین ذ ره های حل شونده و حلال .

مرحله اول و دوم فرآیند انحلال ( جدا شدن ذره ها ) گرماگیر است اما مرحله سوم ( برقراری جاذبه بین حلال و حل شونده ) گرماده است . این که کل فرآیند انحلال گرماده یا گرماگیر باشد به میزان گرمای لازم برای انجام مراحل اول و دوم و میزان گرمای آزاد شده در مرحله سوم دارد .

اگر گرمای گرفته شده در مرحله اول و دوم از گرمای آزاد شده در مرحله سوم انحلال بیشتر باشد فرآیند انحلال در مجموع گرما گیر خواهد بود ؛ اما اگر گرمای آزاد شده در مرحله سوم از گرمای گرفته شده در مرحله اول و دوم بیشتر باشد فرآیند انحلال گرماده می باشد.

اگر انحلال یک ماده در آب گرما گیر باشد ( مانند انحلال شکر ، نمک خوراکی ، آمونیوم نیترات و پتاسیم نیترات در آب ) با حل کردن آن ماده در آب ، دمای محلول  کاهش می یابد زیرا گرمای مورد نیاز برای فرآیند انحلال از آب گرفته می شود . از طرفی چنانچه دمای آب را افزایش دهیم انحلال پذیری این مواد در آب افزایش می یابد زیرا با افزایش دما ، گرمای مورد نیاز برای فرآیند انحلال تامین می شود.

اگر انحلال یک ماده در آب گرماده باشد ( مانند انحلال کلسیم استات ،اسیدها و بازها در آب ) با حل کردن آن ماده در آب ، دمای محلول افزایش می یابد که به خاطر گرمای آزاد شده در فرآیند انحلال است . از طرفی اگر دمای آب را افزایش دهیم انحلال پذیری این مواد در آب کاهش می یابد و مقداری از مواد حل شده به صورت رسوب از محلول خارج می شوند ؛ زیرا برای انجام این انحلال نیاز به خروج گرما از سامانه محلول می باشد و با افزایش دما برای خروج گرما از سامانه محدودیت ایجاد می کنیم بنابراین میزان انحلال پذیری کاهش می یابد

 

 

دریافت
 

در این فیلم با اثر انحلال برخی مواد بر دمای محلول آشنا می شویم

 

اگر انحلال یک ماده در آب گرما گیر باشد ( مانند انحلال شکر ، نمک خوراکی ، آمونیوم نیترات و پتاسیم نیترات در آب ) با حل کردن آن ماده در آب ، دمای محلول  کاهش می یابد زیرا گرمای مورد نیاز برای فرآیند انحلال از آب گرفته می شود . از طرفی چنانچه دمای آب را افزایش دهیم انحلال پذیری این مواد در آب افزایش می یابد زیرا با افزایش دما ، گرمای مورد نیاز برای فرآیند انحلال تامین می شود.

 

دریافت
 

در این فیلم با افزایش دما ، انحلال پذیری پتاسیم نیترات در آب افزایش می یابد و باقی مانده رسوب دوباره در آب حل می شود

 

اگر انحلال یک ماده در آب گرماده باشد ( مانند انحلال کلسیم استات ،اسیدها و بازها در آب ) با حل کردن آن ماده در آب ، دمای محلول افزایش می یابد که به خاطر گرمای آزاد شده در فرآیند انحلال است . از طرفی اگر دمای آب را افزایش دهیم انحلال پذیری این مواد در آب کاهش می یابد و مقداری از مواد حل شده به صورت رسوب از محلول خارج می شوند ؛ زیرا برای انجام این انحلال نیاز به خروج گرما از سامانه محلول می باشد و با افزایش دما برای خروج گرما از سامانه محدودیت ایجاد می کنیم بنابراین میزان انحلال پذیری کاهش می یابد.

 

دریافت
مدت زمان: 2 دقیقه 34 ثانیه 

در این فیلم انحلال کلسیم کلرید در آب ( مشابه کلسیم استات )که مثالی از فرآیندهای انحلال گرماده است نشان داده شده است 

جوشاندن آب بدون گرما

آب در فشار یک اتمسفر در دمای 100 درجه سانتی گراد به جوش می آید . جوشیدن زمانی اتفاق می افتد که فشار بخار مایع با فشار هوا برابر شود .مولکول های مایع در هر دمایی تبخیر می شوند این مولکول های مایع بخار شده بر سطح مایع ، دیواره ظرف و مولکول های هوا فشار وارد می کنند به این فشار ایجاد شده فشار بخار مایع می گویند .

تا زمانی که فشار هوای بالای سطح مایع از فشار بخار مایع بیشتر باشد مایع نمی جوشد . برای جوشاندن یک مایع دو راه در پیش رو داریم : یا با استفاده از گرما جنبش مولکول های مایع را افزایش داده و فشار بخار مایع را افزایش دهیم تا آن را به فشار هوا برسانیم و یا اینکه فشار هوا را کاهش دهیم . با کاهش فشار هوا ، به تدریج فشار هوا به فشار بخار مایع نزدیک شده و جوشیدن در دمای معمولی و بدون گرما اتفاق می افتد !!!

برای کاهش فشار هوا می توانیم از قانون بویل استفاده کرده و با افزایش حجم هوای روی یک مایع ، فشار هوای وارد بر مایع را کاهش دهیم و به این شکل شرایط را برای جوشیدن مایع فراهم کنیم .

برای افزایش نقطه جوش آب نیز دو راه در پیش داریم : یا فشار هوا را افزایش دهیم تا دمای بیشتری برای رسیدن فشار بخار مایع به فشار هوا لازم باشد و یا اینکه فشار بخار مایع را کاهش دهیم . برای کاهش فشار بخار مایع ، می توانیم از یک حل شوند غیر فرار مانند نمک خوراکی یا اتیلن گلیکول استفاده کنیم . حل شونده غیر فرار مانع از تبخیر مولکول های حلال (مایع ) می شود و به این ترتیب فشار بخار مایع را کاهش می دهد .بنابراین برای رساندن فشار بخار مایع به فشار هوا به گرمای بیشتری نیاز خواهد بود .

در آزمایش « جوشاندن آب بدون گرما » با کشیدن پیستون سرنگ به سمت پایین ، حجم هوای بالای سطح مایع افزایش می یابد ؛ بنابراین طبق قانون بویل فشار هوای بالای مایع کاهش یافته و به فشار بخار مایع نزدیک می شود و مایع درون سرنگ بدون افزایش دما به جوش می آید .

اگر از محلول آب نمک درون سرنگ استفاده کنیم جوشاندن مایع کمی سخت تر می شود زیرا نمک باعث کاهش فشار بخار مایع می شود بنابراین باید فشار هوا را با کشیدن بیشتر پیستون به مقدار بیشتری کاهش دهیم تا فشار هوا به فشار بخار مایع برسد.

 

دریافت
 

در این فیلم جوشاندن آب درون سرنگ بدون گرما را مشاهده می کنید

 

سوال:

بدنه سرنگ را، پیش و بعد از کشیدن پیستون ، لمس کنید. آیا دمای سرنگ تغییر محسوسی کرده است؟

خیر

چه تفاوتی بین فشار درون سرنگ و فشار هوای بیرون، هنگام کشیدن پیستون ایجاد می شود؟

فشار هوای درون سرنگ کم تر از فشار هوای بیرون سرنگ خواهد بود.

 

نقطه جوش به دمایی گفته می شود که درآن فشار هوای بالای مایع برابر با فشار بخار مایع است. مشاهدات

 

خود را با توجه به این نکته توضیح دهید.

فشار هوای داخل سرنگ کاهش می یابد، در نتیجه آب سریع به جوش می آید.

 

علت تفاوت تغییرات مشاهده شده با افزایش نمک به آب چیست؟

با افزایش نمک، نقطه جوش افزایش می یابد. بنابراین جوشیدن آب مانند حالت اول نیست و 

 

بسیار سخت تر صورت می گیرد.