آَشنایی با علم شیمی

عبارت است از شناسايي خواص اجسام و اثر متقابل آنها بر يکديگر و تهيه مواد مورد نياز بشر از طريق تجزيه يا ترکيب اجسام.
ماده و انواع مختلف آن: ماده به صورت اجسام مختلف به ابعاد و حالات متفاوت ديده مي شود ماده با جرم ويژه اش مشخص مي شود و در بعضي ثوابت خيلي غليظ و متراکم است در صورتي که در جاهاي ديگر بسيار رقيق است مثلاً در ستاره سيريوس جرم ويژه حدود 61000gr/ml است ( براي يک اتم در ميلي ليتر) در صورتي که در فضاي بين ستارگان بسيار رقيق و با جرم ويژه است 10-22 gr / ml

ماده و انرژي :

هر جزء از ماده در زمين تحت تأثير قوه ثقل واقع شده که به طرف مرکز زمين متوجه است که مقدار اين جاذبه وزن آن جزء از ماده را مشخص مي سازد.
انرژي نيز جرم دارد و اشعه هاي نوراني هم به مناسبت جرم خود تحت تأثير جاز به ثقل قرار مي گيرند. طبق رابطه انيشتين بين جرم و انرژي رابطه اي برقرار است:
E = m c2
m = جرم ( گرم)
c = سرعت نور ( سانتي متر در ثانيه )
با توجه به اين رابطه هر چيزي که به حالت سکون داراي جرم باشد ماده است و مقداري انرژي جنبشي نياز دارد تا آن را به حرکت درآورد يعني با حرکت ماده اي به اندازه انرژي E بر مقدار آن افزوده مي شود. چون براي يک جسم مادي مقدور نيست که داراي سرعت نور باشد به همين جهت فرض مي شود که نور از يک مجموعه انرژي به نام فوتون که با سرعت نور حرکت مي کنند و در حالت سکون جرمي ندارند تشکيل شده است.

اجسام و خواص آنها :

اجسام به دو دسته همگن و ناهمگن تقسيم مي شوند

اجسام همگن :

اجسامي که از يک فاز يعني از يک قسمت مادي که خواص يکنواخت و وجه هاي مشترک واضح دارند درست شده اند برخي مواد همگن نيز از دو يا چند جسم تشکيل شده اند که مي توان آنها را به طريق فيزيکي مانند تقطير يا تبلور از هم جدا نمود.

اجسام ناهمگن :

اجسامي که از چند فاز تشکيل شده اند و هر فاز نيز جسمي همگن است.

محلول هاي حقيقي :

در اجسام همگن که از دو يا چند جسم تشکيل شده اند نسبت اجزاء تشکيل دهنده آنها مي تواند متغير باشد و تغيير تدريي خواص را به وجود آورند. پس محلول ها اجسام همگن با ترکيب شيميايي متغير هستند.

اجسام خالص :

مواد همگني که خواص و ترکيبات شيميايي ثابتي دارند که آنها را از م حلول متمايز مي کند و دو دسته هستند.
1 – عناصري که قابل تجزيه به مواد شيميايي ديگر نيستند
2 – اجسام مرکب تشکيل شده از دو يا چند عنصر متفاوت با نسبت وزني ثابت

خواص فيزيکي :

خواص چون دماي گداز، دماي جوش ، شکل بلورها، رنگ اجسام و ... که مي توان بدون در نظر گرفتن ترکيب شيميايي جسم آنها را توصيف کرد. خواص فيزيکي ديگري چون سختي، هدايت الکتريکي و گرمايي، ثابت دي الکتريک، قابليت تراکم و
خواص مکانيکي ديگر در صنايع و مهندسي اهميت دارند.

خواص شيميايي :

عبارت است از رفتار و خاصيت جسم در مجاورت اجسام ديگر، قابليت پايداري جسن در شرايط متغير، برخورد مولکول ها با هم، چگونگي تبديل اجسام اوليه به فرآورده ها و ...

عناصر شيميايي :

دسته ويژه اي از اجسام هستند که نمي توان آنها را با واکنش هاي شيميايي معمولي به اجسام ساده تر تجزيه کرد. اتم هاي هر عنصر داراي بار هسته اي متساوي که مضربي از بار پروتوني
1.6 × 10-19
کولن يا
4.8 × 10-10
واحد الکترواستاتيک است مي باشند.
در هسته هر اتم پروتون و نوترون ها قرار دارند که عده پروتون ها برابر است با عدد اتمي عنصر و نوترون ها که داراي بار الکتريکي نيستند و جرم آنها تقريباً مساوي پروتون است.

ايزوتوپ :

هسته هايي که داراي تعداد پروتون هاي مساوي باشند.
اولين اجسامي که به عنوان عنصر شناخته شدند عناصري مانند مس، نقره، طلا، پلاتين، گوگرد و آهن بودند که در طبيعت به حالت عنصر يافت مي شوند. با وجود متغير بودن خواص فيزيکي و شيميايي عناصر با استفاده از قانون تناوبي بودن خواص عناصر و اين که خواص عناصر تابع دوره اي از عدد اتمي مي باشد مي توان به بررسي عناصر پرداخت.
بر اين اساس عناصر مشابه را به صورت ستوني در جدول تناوبي مي نويسند که با دانستن محل يک عنصر در جدول مي توان فلز، نيم فلز يا نافلز بودن آن و با توجه به اين که در جدول تناوبي عناصر بر طبق ساده ترين آرايش الکتروني قرار گرفته اند مي توان اطلاعاتي در مورد ساختمان الکتروني عناصر و در نتيجه خصوصياتي مانند انرژي يونيزاسيون، اندازه اتم، نقطه ذوب و جوش، اعداد اکسيداسيون، پتانسيل اکسيداسيون، هدايت الکتريکي و خواص مغناطيسي که همگي بستگي مستقيم به ساختمان الکتروني دارند به دست آورد.

نظريه اتمي و چگونگي پيدايش آن :

اتميسم فلاسفه يوناني اتم هاي نامرئي را به عنوان اجزاء سازنده و دائمي جهان مادي پذيرفته بودند و تغييرات را از روي جنبش اتم ها تعبيرمي نمودند.
آنها معتقد بودند که در اجسام ثابت اتم ها مي توانند به هم بسته شده و توده مقاومي را تشکيل مي دهند يا اتم هاي مايع بايد نرمش داشته باشند تا بتوانند بر روي يکديگر جاري شود يا اين که مزه تند بعضي اجسام شيميايي بايد به علت لبه هاي تيز آن ها باشد.
اما يوناني ها اين عقايد را با آزمايش و تجربه علمي تأکيد نکرده بودند و بيشتر از احتمالات بودند.
پايه هاي منطقي نظريه اتمي در قرن نوزدهم توسط دالتن گيلساک و آووگادرو استوار شد. دالتن اصولي را در مورد طبيعت اتم ها پيشنهاد کرد که در آن اصول، وزن مهمترين خاصيت اتمي به شمار مي آمد. او عنوان کرد که اتم ها غير قابل تقسيم مي باشند و اتم هاي عناصر مختلف بايد اوزان مختلف داشته باشند و وقتي که اتم ها با هم ترکيب مي شوند بايد نسبت آنها اعداد ساده باشد – گر چه اين اصول کاملاً درست نيستند اما امروزه نقش مهمي در گستره نظريه اتمي دارند.

قوانين شيميايي :

(رابطه عددي 2/3 , 2 / 1 ,3 / 1 است)

برزليوس :

اگر دو عنصر پيش از يک ترکيب توليد کنند و گر وزن يک عنصر را ثابت فرض کنيم وزن عنصر دوم مضربي است از کمترين مقداري که در اين ترکيبات شرکت مي کنند. که از اين قانون نسبت بين اوزان مختلف يک عنصر در دو ترکيب مختلف به دست مي آيد مثلاً نسبت اوزان اکسيژن با 2 گرم هيدروژن و توليد H2O يا 1 / 2 H2 O2 مي باشد.

آووگا درو :

در فشار و حرارت مساوي حجم هاي مساوي از هر گاز داراي تعداد مساوي ذرات هستند.
بنابراين مي توان گفت که کوچکترين واحد يک عنصر که در فعل و انفعالات شيميايي شرکت مي کند اتم دالتن نيست بلکه مجموعه اي از چند اتم است که به هم پيوستن و کوچکترين واحد آن عنصر را تشکيل داده اند.
يک مولکول ئيدروژن + يک مولکول کلر : 2 مولکول اسيد کلريدريک
منبع: http://www2.irib.ir