خرید ودانلود فایل تحقیق شیمی عمومی

این فایل در ۱۲صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

از آنجا که زمينههاي علمي همپوشاني دارند، مرز متمايزي ميان آنها نميتوان يافت و در نتيجه مفاهيم و روشهاي علمي کاربرد همگاني پيدا ميکنند. در پرتو اين گونه رشد علمي ، ديگر تعجبي ندارد که يک پژوهش علمي معيقلمرو شيمي مفهومي متعارف

علم شيمي با ترکيب و ساختار مواد و نيروهايي که اين ساختارها را بر پا نگه داشته است، سروکار دارد. خواص فيزيکي مواد از اين رو مورد مطالعه قرار ميگيرند که سرنخي از مشخصات ساختاري آنها را بدست ميدهند و به عنوان مبنايي براي تعيين هويت و طبقهبندي بکار ميروند و کاربردهاي ممکن هر ماده بخصوص را مشخص ميکنند. اما واکنشهاي شيميايي ، کانون علم شيمي هستند. توجه علم شيمي به هر گوشه قابل تصوري از اين تغيير و تبديلها کشيده ميشود و شامل ملاحظاتي است از اين قبيل:

• شرح تفصيلي درباره چگونگي واکنشهاي و سرعت پيشرفت آنها

• شرايط لازم براي فراهم کردن تغييرات مطلوب و جلوگيري از تغييرات نامطلوب

• تغييرات انرژي که با واکنشهاي شيميايي همراه است.

• سنتز موادي که در طبيعت صورت ميگيرد.

• سنتز موادي که مشابه طبيعي ندارند.

• روابط کمّي جرمي بين مواد در تغييرات شيميايي.

ن ، بارها از مرزهاي مصنوعپيدايش شيمي جديد

شيمي جديد که در اواخر سده هيجدهم ظاهر شده است، طي صدها سال ، توسعه يافته است. داستان توسعه شيمي را تقريبا به پنج دوره ميتوان تقسيم کرد:

فنون عملي

اين فنون تا ۶۰۰ سال قبل از ميلاد مسيح رايج بوده است. توليد فلز از کانهها ، سفالگري ، تخمير ، پخت و پز ، تهيه رنگ و دارو فنوني باستاني است. شواهد باستان شناسي ثابت ميکند که ساکنان مصر باستان و بينالنهرين در اين حرفهها مهارت داشتهاند. ولي چگونه و چه وقت اين حرفهها براي نخستين بار پيدا شدهاند، معلوم نيست.

در اين دوره ، فنون مذکور که در واقع فرايندهاي شيميايي هستند، توسعه بسيار يافتهاند. اما اين توسعه و پيشرفت ، تجربي بوده است، بدين معني که مبناي آن تنها تجربه عملي بوده، بدون آنکه تکيه گاهي بر اصول شيميايي داشته باشد. فلزکاران مصري ميدانستند که چگونه از گرم کردن کانه مالاشيت با زغال ، مس بدست آورند، ولي نميدانستند و در صدد دانستن آن هم نبودند که چرا اين فرايند موثر واقع ميشود و آنچه در آتش صورت ميگيرد، واقعا چيست؟

نظريههاي يوناني

اين نظريهها از ۶۰۰ تا ۳۰۰ سال قبل از ميلاد عنوان شدند. جنبه فلسفي يا جنبه نظري شيمي حدود ۶۰۰ سال قبل از ميلاد در يونان باستان آغاز شد. اساس علم يوناني ، جستجوي اصولي بود که از طريق آن ادراکي از طبيعت حاصل شود. دو نظريه يوناني در سدههاي واپسين اهميت فراوان يافت:

• اين مفهوم که تمام مواد موجود در زمين ، ترکيبي از چهار عنصر (خاک ، باد ، آتش و آب) است، به نسبتهاي گوناگون ، از انديشههاي فيلسوفان يوناني اين دوره نشات يافته است.

• اين نظريه که ماده از آحاد مجزا و جدا از همي به نام اتم ترکيب يافته است، بوسيله لوسيپوس پيشنهاد شد و دموکرتيس آن را در سده پنجم ق.م. توسعه داد.

نظريه افلاطون اين بود که اتمهاي يک عنصر از لحاظ شکل با اتمهاي عنصر ديگر تفاوت دارد. علاوه بر اين ، او باور داشت که اتمهاي يک عنصر ميتوانند با تغيير شکل به اتمهايي از نوع ديگر تغيير يابند يا استحاله پيدا کنند. مفهوم استحاله در نظريههاي ارسطو نيز منعکس است.

ارسطو (که به وجود اتمها معتقد نبود) ميگفت که عناصر و بنابراين تمام مواد از ماده اوليه يکساني ترکيب يافتهاند و تفاوت آنها فقط از لحاظ صورتهايي است که اين ماده اوليه به خود ميگيرد. به نظر ارسطو ، صورت ماده نه تنها شکل ، بلکه کيفيتها (از لحاظ رنگ ، سختي و غيره) را نيز دربر ميگيرد و همين صورت است که مادهاي را از ماده ديگر متمايز ميکند. او ميگفت که تغيير صورت پيوسته در طبيعت صورت ميگيرد و تمام اشياي مادي (جاندار و بي جان) از صورتهاي نابالغ به صورتهاي بالغ رشد و تکامل مييابند.

در سراسر قرون وسطي باور اين بود که کانيها رشد ميکنند و هرگاه کانيها از معادن استخراج شوند، معادن بار ديگر از کانيها پر ميشوند.

کيمياگري

کيمياگري از ۳۰۰ سال قبل از ميلاد تا حدود ۱۶۵۰ ميلادي رايج بود. سنت فلسفي يونان باستان و تجارت صنعتگران مصر باستان در شهري که بوسيله اسکندر کبير در ۳۳۱ ق.م. بنا شد يعني اسکندريه مصر ، با هم جمع شدند و حاصل آميزش آنها ، کيمياگري بود. کيمياگران اوليه براي ابداع نظريههايي درباره ماهيت ماده از روشهاي مصري براي بکارگيري مواد استفاده ميکردند.

کيمياگران باور داشتند که يک فلز ميتواند با تغيير کيفيات (بويژه رنگ آن) تغيير پذيرد و چنين تغييراتي در طبيعت صورت ميگيرد. فلزات ميکوشند تا همچون طلا کامل شوند. همچنين آنها باور داشتند که اين گونه تغييرات ممکن است بوسيله مقدار بسيار اندکي از يک عامل استحاله کننده قوي (که بعدا سنگ فيلسوفان ناميده شد) ايجاد شود.

در سده هفتم ميلادي ، مسلمانان مراکز تمدن هلني (از جمله مصر در ۶۴۰ ميلادي) را تسخير کردند و کيمياگري بدست آنها افتاد. در سدههاي دوازدهم و سيزدهم ، کيمياگري به تدريج به اروپا راه يافت و آثار عربي به لاتين برگردانده شد. کيمياگري تا سده هفدهم دوام يافت. در اين زمان نظريهها و نگرشهاي کيمياگران بتدريج زير سوال قرار ميگرفت.

کار رابرت بويل که اثر معروف خود به نام شيميدان شکاک را در ۱۶۶۱ منتشر کرد، در اين باره ارزشمند است. گرچه بويل باور داشت که استحاله فلزات پست به طلا امکانپذير است، ولي او انديشه کيمياگري را مورد انتقاد شديد قرار داد. بويل باور داشت که نظريه شيميايي بايد حاصل شواهد تجربي باشد.

فلوژيستون

اين نظريه از ۱۶۵۰ تا ۱۷۹۰ ميلادي رواج داشت. تقريبا در سراسر سده هجدهم ، نظريه فلوژيستون نظريهاي مسلط در شيمي بود. اين نظريه که بعدها معلوم شد نظريهاي نادرست است، در اصل کار “گئورک ارنست اشتال” بود. فلوژيستون «اصل آتش» ، جز تشکيل دهنده مادهاي دانسته ميشد که متحمل سوختن ميشود. چنين پنداشته ميشد که يک جسم بر اثر سوختن ، فلوژيستون خود را از دست ميدهد و به صورت سادهتري کاهيده ميشود. باور اين بود که نقش هوا در عمل سوختن ، انتقال فلوژيستون آزاد شده است.

بنا به نظريه فلوژيستون چوب در اثر سوختن به خاکستر و فلوژيستون (که بوسيله هوا جدا ميشود)تبديل ميگردد. طبق نظريه فلوژيستون ، چوب ، ماده مرکبي است که از خاکستر و فلوژيستون ترکيب يافته است. همچنين در مورد عمل تکليس ، اين نظريه عنوان ميدارد که فلز ، ماده مرکبي است که از يک کالکس و فلوژستيون ترکيب يافته است.

در نظريه فلوژيستون ، ذاتا” مشکلي است که هرگز توضيح کافي درباره آن داده نشد. وقتي چوب ميسوزد، فرض بر اين است که فلوژيستون از دست ميدهد و نتيجه آن خاکستري است که وزن آن کمتر از قطعه چوب اصلي است. اما در عمل تکليس ، از دست رفتن فلوژيستون با افزايش وزن همراه است، چون کالکس يا اکسيد فلزي ، وزنش بيشتر از فلز اصلي است. طرفداران نظريه فلوژيستون اين مشکل را تشخيص داده بودند، ليکن تقريبا در سراسر سده هيجدهم ، اهميت توزين و اندازه گيري دانسته نشد. ي شيمي جديد

کار آنتوان لاوازيه در اواخر سده هيجدهم را معمولا آغاز شيمي جديد ميدانند. “لاوازيه” ، با تعمق کافي ، دستاندرکار براندازي نظريه فلوژيستون شد و انقلابي در شيمي پديد آورد. او که ترازوي شيميايي بسيار استفاده ميکرد، با تکيه بر نتايج آزمايشهاي کمي ، به توضيح تعدادي از پديدههاي شيميايي دست يافت.

قانون پايستاري جرم ميگويد که در جريان يک واکنش شيميايي تغيير محسوسي در جرم صورت نميگيرد. به گفته ديگر ، جرم کل تمام موادي که در واکنش شيميايي وارد ميشوند، برابر جرم تمام محصولات واکنش است. اين قانون ، توسط لاوازيه به وضوح بيان شد. براي لاوازيه نظريه فلوژيستون امري ناممکن بود.

اقداماتي که دانشمندان از سالهاي ۱۹۷۰ به بعد به عمل آوردهاند، با استفاده از کتاب لاوازيه با عنوان « رسالهاي مقدماتي درباره شيمي» که در سال ۱۷۸۹ منتشر شد، بيان شده است. آنچه در دو سده پس از لاوازيه درباره شيمي دانسته شده، بسيار بيشتر از بيست سده پيش از اوست. علم شيمي از آن زمان به بعد ، تدريجا در پنج شاخه اصلي بسط يافت. (البته اين تقسيمات اختياري است و به طبقه بندي آنها انتقادهايي وارد است.)

طبقهبندي شيمي

• شيمي آلي : شيمي ترکيبات کربن است.

• شيمي معدني : شيمي تمامي عناصر به جز کربن. البته بعضي از ترکيبات ساده کربن مانند کربناتها و بطور سنتي در زمره ترکيبات معدني طبقه بندي ميشوند، زيرا از منابع معدني بدست ميآيند.

• شيمي تجزيه : تشخيص اجزاي تشکيل دهنده مواد ، هم از لحاظ کيفي و هم از لحاظ کمي.

• شيمي فيزيک : مطالعه اصول فيزيکي که زمينه درک ساختار ماده و تبديلات شيميايي است.

• زيست شيمي : شيمي سيستمهاي زنده اعم از گياهي و حيواني

و پرداخته ذهن بشر بگذرد.

شيمي آلي

تاريخچه

واژه غلط انداز ” آلي ” باقيمانده از روزگاري است که ترکيبهاي شيميايي را ، بسته به اين که از چه محلي منشاء گرفته باشند، به دو طبقه غير آلي و آلي تقسيم ميکردند. ترکيبهاي غير آلي ، ترکيبهايي بودند که از مواد معدني بدست ميآمدند. ترکيبات آلي ، ترکيبهايي بودند که از منابع گياهي يا حيواني ، يعني از مواد توليد شده به وسيله ارگانيسمهاي زنده بدست ميآمدند.

در حقيقت تا حدود سال ۱۹۵۰، بسياري از شيميدانها تصور ميکردند که ترکيبات آلي بايد در ارگانيسم هاي زنده بوجود آيند و در نتيجه ، هرگز نميتوان آنها را از مواد غير آلي تهيه کرد. ترکيبهايي که از منابع آلي بدست مي آمدند، يک چيز مشترک داشتند: همه آنها داراي عنصر کربن بودند. حتي بعد از آن که روشن شد اين ترکيبها الزاما نبايد از منابع زنده به دست آيند، بلکه ميتوان آنها را در آزمايشگاه نيز تهيه کرد.

بهتر آن ديدند که براي توصيف آنها و ترکيبهايي مانند آنها ، همچنان از واژه آلي استفاده کنند. تقسيم ترکيبها به غير آلي و آلي تا به امروز همچنان محفوظ مانده است.

منابع مواد آلي

امروزه گرچه هنوز مناسبتر است که بعضي از ترکيبهاي کربن را از منابع گياهي و حيواني استخراج کنند، ولي بيشتر آنها را ميسازند. اين ترکيبها را گاهي از اجسام غير آلي مانند کربناتها و سيانيدها ميسازند، ولي اغلب آنها را از ساير ترکيبهاي آلي بدست ميآورند. دو منبع بزرگ مواد آلي وجود دارد که ترکيبهاي آلي ساده از آن بدست ميآيند:

نفت و زغال سنگ؛ (هر دو منبع به معني قديمي خود ، آلياند، زيرا فرآورده هاي تجزيه و فساد گياهان و جانوران به شمار مي آيند).

اين ترکيبهاي ساده بعنوان مواد ساختماني اوليه مورد استفاده قرار ميگيرند و با کمک آنها ميتوان ترکيبهايي بزرگتر و پيچيدهتر را تهيه کرد. با نفت و زغال سنگ بعنوان سوختهاي فسيلي ، باقيمانده از هزاران سال و تجديد نشدني ، آشنا هستيم. اين منابع ، بويژه نفت ، بمنظور تامين نيازهاي پيوسته رو به افزايش ما به انرژي ، با سرعتي نگرانکننده مصرف ميشوند.

امروزه ، کمتر از ده درصد نفت مصرفي در تهيه مواد شيميايي ، بکار گرفته ميشود. بيشتر آن براي تامين انرژي بسادگي سوزانده ميشود. خوشبختانه ، منابع ديگر انرژي ، مانند خورشيدي ، زمين گرمايي ، باد ، امواج ، جزر و مد ، انرژي هستهاي نيز وجود دارد.

زيست توده

چگونه و در کجا ميتوانيم منبع ديگري از مواد اوليه آلي پيدا کنيم؛ بي شک بايد به جايي روي آوريم که مبدا اوليه سوختهاي فسيلي است، يعني زيست توده biomass ، ولي اين بار بطور مستقيم و بدون دخالت هزاران سال. زيست توده ، تجديد شدني است، براحتي مورد استفاده قرار ميگيرد و ميتواند تا موقعي که بر روي اين سياره زندگي ميکنيم، تداوم داشته باشد.

در ضمن عقيده بر اين است که نفت خيلي گرانبهاتر از آن است که سوزانده شود.

ويژگي ترکيبات کربن

براستي چه ويژگي خاصي در ترکيبهاي کربن وجود دارد که لازم است آنها را از ترکيبهاي يکصد و چند عنصر ديگر جدول تناوبي جدا کنيم؟ دست کم ، بخشي از پاسخ چنين است: ترکيبهاي بسيار زيادي از کربن وجود دارد و مولکول آنها ميتواند بسيار بزرگ و بسيار پيچيده باشد. شمار ترکيبهاي کربندار ، چندين برابر ترکيبهايي است که کربن ندارند. اين ترکيبهاي آلي را به خانواده هايي تقسيم ميکنند که معمولا در ترکيبهاي غيرآلي ، همانندي برايشان وجود ندارد.

بعضي از مولکولهاي شناخته شده آلي ، هزاران اتم دارند و آرايش اتمها در مولکولهاي نسبتا کوچک ممکن است بسيار پيچيده باشد. يکي از دشواريهاي اساسي شيمي آلي ، يافتن چگونگي آرايش اتمها در مولکولها ، يعني تعيين ساختار اين ترکيبهاست.

واکنشها در شيمي آلي

راههاي زيادي براي خرد کردن مولکولهاي پيچيده يا نوآرايي آنها بمنظور تشکيل مولکولهاي تازه وجود دارد. راههاي زيادي براي افزودن اتمهاي ديگر به اين مولکولها يا جانشين کردن اتمهاي تازه به جاي اتمهاي پيشين وجود دارد. بخشي ار شيمي آلي صرف دانستن اين مطلب ميشود که اين واکنشها چه واکنشهايي هستند، چگونه انجام ميشوند و چگونه ميتوان از آنها در سنتز ترکيبهاي مورد نياز استفاده کرد.

گستره اتصال اتمهاي کربن در ترکيبات کربن

اتمهاي کربن ميتوانند به يکديگر متصل شوند. گستره اتصال آنها به هم ، به اندازهاي است که براي اتمهاي هيچ يک از عناصر ديگر ممکن نيست. اتمهاي کربن ميتوانند زنجيرهايي به طول هزارها اتم ، يا حلقههايي با ابعاد گوناگون تشکيل دهند. اين زنجيرها ممکن است شاخهدار و داراي پيوندهاي عرضي باشند. به اتمهاي کربن در اين زنجيرها و حلقه ها ، اتمهاي ديگري بويژه هيدروژن ، همچنين فلوئور ، کلر ، برم ، يد ، اکسيژن ، نيتروژن ، گوگرد ، فسفر و ساير اتمها متصل ميشوند. سلولز ، کلروفيل و اکسي توسين مثالهايي از اين دستند.

هر آرايش متفاوتي از اتمها با يک ترکيب معين تطبيق ميکند و هر ترکيب داراي مجموعه اي از ويژگيهاي شيميايي و فيزيکي مخصوص به خود است. شگفتانگيز نيست که امروزه بيش از ده ميليون ترکيب کربن ميشناسيم و اين که بر اين تعداد ، همه ساله نيم ميليون افزوده ميشود. همچنين شگفت انگيز نيست که مطالعه و بررسي شيمي آنها به تخصصي ويژه نياز دارد.

تکنولوژي و شيمي آلي

شيمي آلي ، زمينهاي است که از ديدگاه تکنولوژي اهميتي فوقالعاده دارد. شيمي آلي شيمي رنگ و دارو ، کاغذ و مرکب ، رنگينه ها و پلاستيکها ، بنزين و لاستيک چرخ است. شيمي آلي ، شيمي غذايي است که ميخوريم و لباسي است که ميپوشيم.

زيست شناسي و شيمي آلي

شيمي آلي در زيست شناسي و پزشکي نقش اساسي برعهده دارد. گذشته از آن ، ارگانيسم هاي زنده ، بيشتر از ترکيبهاي آلي ساخته شده اند. مولکولهاي “زيست شناسي مولکولي” همان مولکولهاي آلي هستند. زيست شناسي در سطح مولکولي ، همان شيمي آلي است.

عصر کربن

اگر بگوييم که در عصر کربن زندگي مي کنيم، دور از حقيقت نيست. هر روز ، روزنامهها توجه ما را به ترکيبهاي کربن جلب ميکنند: کلسترولو چربيهاي سيرنشده چند عاملي ، هورمونهاي رشد و استروئيدها ، حشره کشها و فرومونها ، عوامل سرطانزا و عوامل شيميدرماني ، DNA و ژنها. بر سر نفت ، جنگها در گرفته است.

دو فاجعه اسفانگيز ما را تهديد ميکنند، هر دو از تجمع ترکيبهاي کربن در اتمسفر ناشي ميشوند: از بين رفتن لايه اوزون که بيشتر ناشي از کلرو فلوئورو کربنهاست و اثر گلخانهاي از متان ، کلروفلوئوروکربنها و بيش از همه ، دياکسيد کربن سرچشمه ميگيرد. شايد کنايه بر همين مطلب است که نشريه علوم ، براي سال ۱۹۹۰، بعنوان مولکول سال ، الماس را که يکي از شکلهاي آلوتروپي کربن است، برگزيده.

خبر ديگر ، کشف آلوتروپ جديد کربن C60 (باک منيستر فولرن) است که چنين هيجاني در جهان شيمي از زمان ” ککوله ” تاکنون ديده نشده بود.

شيمي معدني

نگاه کلي

در شيمي معدني در مورد گستره وسيعي از موضوعات از جمله : ساختمان اتمي ، کريستالوگرافي ، انواع پيوندهاي شيميايي اعم از پيوندهاي کووالانسي ، يوني ، هيدروژني و … ، ترکيبات کوئورديناسيون و نظريههاي مربوطه از جمله نظريه ميدان بلور و نظريه اوربيتال مولکولي ، واکنشهاي اسيد و باز ، سراميکها ، تقارن مولکولي و انواع بخشهاي زيرطبقه الکتروشيمي ( الکتروليز ، باطري ، خوردگي ، نيمه رسانايي و غيره ) بحث ميشود.

در باب اهميت شيمي معدني ، “ساندرسن” چنين نوشته است:

« در واقع بيشترين مباحث علم شيمي را دانش اتمها تشکيل ميدهد و کليه خواص مواد و ترکيبات ، بهناچار ناشي از نوع اتمها و روشي است که با توجه به آن ، اتمها به يکديگر ميپيوندند و مجموعه تشکيل ميدهند و از طرف ديگر کليه تغييرات شيميايي متضمن بازآرايي مجدد اتمهاست. در اين حال ، شيمي معدني تنها بخشي از علم شيمي است که با توجه به آن ميتوان به صورتي ويژه ، در باب مغايرتهاي موجود در ميان کليه انواع اتمها بررسي نمود. »

طبقهبندي مواد معدني

در يک مفهوم گسترده ، مواد معدني را ميتوان در چهار طبقه تقسيم بندي نمود: عناصر ، ترکيبات يوني ، ترکيبات مولکولي و جامدات شبکهاي يا بسپارها.

• عناصر : عناصر داراي ساختارها و خواص بسيار متفاوت هستند، بنابراين ميتوانند به يکي از صورتهاي زير باشند:

۱٫ گازهاي اتمي (Kr , Ar) و يا گازهاي مولکولي ( )

۲٫ جامدات مولکولي ( )

۳٫ مولکولها و يا جامدات شبکهاي گسترش يافته ( الماس ، گرافيت )

۴٫ فلزات جامد (Co , W) و يا مايع (Hg , Ca)

• ترکيبات يوني : اين ترکيبات در دما و فشار استاندارد همواره جامدند و عبارتند از:

۱٫ ترکيبات يوني ساده ، مانند NaCl که در آب يا ديگر حلالهاي قطبي محلولاند.

۲٫ اکسيدهاي يوني که در آب غير محلولاند، مانند ( ) و اکسيدهاي مختلط همچون اسپنيل ( ) ، سيليکاتهاي مختلف مانند و …

۳٫ ديگر هاليدهاي دوتايي ، کاربيدها ، سولفيدها و مواد مشابه. چند مثال عبارتست از: BN , GaAs , SiC , AgCl.

۴٫ ترکيباتي که داراي يونهاي چند اتمي ( بهاصطلاح کمپلکس ) ميباشند، همچون .

• ترکيبات مولکولي : اين ترکيبات ممکن است جامد ، مايع و يا گاز باشند و مثالهاي زير را دربر ميگيرند:

۱٫ ترکيبات دوتايي ساده همچون .

۲٫ ترکيبات پيچيده فلزدار همچون .

۳٫ ترکيبات آلي فلزي که مشخصا پيوندهاي فلز به کربن دارند، مانند .

• جامدات شبکهاي يا بسپارها : نمونههاي اين مواد شامل بسپارهاي متعدد و متنوع معدني و ابررساناها ميباشد. فرمول نمونهاي از ترکيبات اخير است.

خرید و دانلود

با قیمت 4,500 تومان