آزمایشگاه علوم تجربی دهم و یازدهم

بررسی کتاب جدید علوم آزمایشگاه سال دهم

آزمایشگاه علوم تجربی دهم و یازدهم

بررسی کتاب جدید علوم آزمایشگاه سال دهم

تدریس خصوصی آنلاین شیمی
کنکوری-تقویتی
مدرس : رسول طاهری(مدیر وبلاگ)
کارشناسی ارشد شیمی
بیش از شانزده سال سابقه تدریس
09163914299

۴ مطلب در خرداد ۱۳۹۶ ثبت شده است

۳۰خرداد

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 

 

رسول طاهری
۲۴خرداد

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 

رسول طاهری
۰۵خرداد

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.

رسول طاهری
۰۱خرداد

جهت یابی، در زندگی روزمره ضروری به نظر می رسد. گاه در خیابان قدم می زنید و تصمیم می گیرید که مسیر خود را عوض کنید. در صورتی که جهت یابی را انجام ندهید، ممکن است دچار مشکل شوید. این مشکل بیش تر در محیط های نا آشنا اتفاق می افتد. اگر سفری به شهرها و کشورهای دیگر داشته باشید، جهت یابی به شما کمک می کند که کم تر دچار دردسر شوید. بشر از همان ابتدا، با روش های ساده جهت یابی را آغاز کرد و به تدریج با افزایش دانش و بینش، توانست راههای متعددی را به راه های جهت یابی اضافه کند. امروزه، جهت یابی در روز و شب به کمک روش های ساده مانند به کارگیری ساعت( و نجومی )مانند استفاده از ماه و خورشید( و پیشرفته ) GPS  صورت می گیرد. یکی از این روش ها، جهت یابی با کمک ساعت عقربه دار است.

در یک روز آفتابی، ساعت عقربه دار را در دست بگیرید. عقربه ساعت شمار آن را به سمت خورشید بگیرید، به طوری که سایه عقربه در زیر آن تشکیل شود. زاویه کوچک تر بین عقربه ساعت شمار و عدد 12 را در نظر بگیرید و نیمساز آن را رسم کنید. امتداد این نیمساز، جهت جنوب جغرافیایی را نشان می دهد.ادامه نیمساز، در جهت مخالف، سمت شمال را نشانمی دهد. غرب و شرق نیز مشخص می شود.

 

دریافت
 

در این فیلم جهت یابی با استفاده از ساعت عقربه دار نمایش داده شده است 

رسول طاهری