دنیای شیمی و مهندسی مدرن

🔥واکنش های گرماده🔥

🔹واکنش سوختن
🔹واکنش اکسایش
🔹واکنش اسید و بازها با همدیگر
🔹انحلال اسید یا باز در آب
🔹انحلال اکسیدهای فلزی در آب که باز تولید می کند.
🔹انحلال اکسیدهای نافلزی که اسید تولید می کند.
🔹انحلال اکثر گازها در آب
🔹انحلال موادی که پیوند هیدروژنی در آب تشکیل می دهند.
🔹میعان (تبدیل گاز به مایع)
🔹انجماد (تبدیل مایع به جامد)
🔹چگالش (تبدیل گاز به جامد)

💢استثناها💢

🔸سوختن گاز N2 گرماگیر است.
🔸شکر با وجود پیوند هیدروژنی، ولی انحلال گرماگیر در آب دار

⚜ اصطلاح حلال و حل شونده فقط در موارد زیر به کار می رود:

۱- محلول های آبی: آب حلال است

۲- محلولهای جامد در مایع و گاز در مایع: جزء مایع حلال است

۳- محلولهای مایع در مایع ( غیر آبی ) که یک مایع به وضوح بیشتر از دیگری باشد: جزء بیشتر حلال است

۴- در مورد محلولهای جامد در جامد (مثل آلیاژها) و گاز در گاز (مثل هوا): جزء بیشتر حلال است

۵- در غیر این صورت معمولاً از لفظ حلال و حل شونده استفاده نمی کنیم و فقط درصدها و یا نسبتها را بیان می کنیم.

وقتی اسم حلال را به کار می بریم که یه جزء غالبی وجود داشته باشد که بتواند ذرات آن جزء دیگر را احاطه کند( حلال پوشی) . اگر استون و کربن تترا کلرید با نسبت های نزدیک داشته باشیم هیچکدام حلال نیستند. فقط می توانیم بگوییم هر دو در هم حل می شوند.

در ترکیبات الی بحث حلال پوشی مثل اب پوشی نیست گاهی یک مولکول الکل با یک مولکول اب باهم هم فاز می شوند نیازی نیست چند اب دور یک الکل باشد.

در کتاب شیمی عمومی سیلبربرگ نوشته شده اغلب محلول را به صورت انحلال یک ماده در ماده دیگر در نظر می گیریم حل شونده در حلال حل می شود معمولا حلال جزیی است که در محلول فراوانی بیشتری دارد با وجود این بعضا مواد در یکدیگر امتزاج پذیرند یعنی به هر نسبتی در هم حل می شوند لذا یکی را حلال و دیگری حل شونده نامیدن مفهومی ندارد

در کتاب شیمی عمومی دکتر پارسافر در محلولهای مایع جزیی را که فراوانی بیشتر دارد حلال گرفته است و میزان وفور یک ماده با غلظت آنرا با واحدهای غلظت مانند کسر مولی -  مولاریته- مولالیته-درصد جرمی مشخص می شود.

حجم مولی اب خالص در دما وفشار ثابت معین است ولی در محلولها حجم مولی اب علاوه بر دما وفشار به غلظت حل شونده مثلا اتانول هم وابسته است. بغیر از کسر مولی حدود 05/0 الکل که حجم مولی آب از ۱۸ میلی لیتر بر مول کمی بیشتر می شود در بقیه موارد کسر مولی الکل هرچه بیشتر شود حجم مولی اب کمتر از ۱۸ می شود.

انحلال الکل در آب را از منظر آنتالپی و آنتروپی چگونه تفسیر می کنید؟

 در محلول اب والکل جاذبه ها بیشتر می شود وحجم محلول نهایی از مجموع حجم حلال وحل شونده کمتر است مثلااگر ۵۰ میلی لیتر اب و ۵۰ میلی لیتر الکل را به هم بیافزاییم  حجم محلول حاصل  ۹۵ میلی لیتر می شود ولی حجم محلول از حجم تک تک اجزاء خالص بیشتر است.

در انحلال الکل در آب جاذبه اجزاء در حالت محلول قویتر از حالت خالص آنها بوده و عمل انحلال گرما ده است.اما با وچود جاذبه قویتر سرعت تبخیر سطحی محلول نسبت به آب خالص  کم نمی شود چون الکل از اب فرار تر است .

در هنگام جوشیدن محلول آب و الکل ،در بخار خارج شده کسر مولی الکل بیشتر از اب است. الکل واب در دمای حدود ۸۰ درجه به جوش می آیند

گفتیم درانحلال الکل در آب جاذبه مولکول های آب و الکل بیشتر می شود ولی بی نظمی کل سیستم بیشتر میشود چون مولکولها درمحلول در حجم بزگتری از اجزاء خالص پخش شده اند. 

یک دلیل دیگر مبنی بر افزایش بی نظمی اینست که اگر انحلال الکل در اب با کاهش بی نظمی همراه باشد نباید انحلال به هر مقداری انجام می شد وتعادلی می شد. پس چون انحلال کامل انجام شده است پس بی نظمی زیاد می شود.

انحلال اتانول در آب گرماده است چون پیوند هیدروژنی مخلوط اب والکل محکمتر از حالت خالص ان هاست. اکسیژن الکل به خاطر دهندگی گروه اتیل منفی تراست  و هیدروژن اب مثبت تر است پس اکسیژن الکل با هیدروژن اب پیوند هیدروژنی قویتری می دهد.

⚜ به  طرق زیر می توان حلال را از حل شونده تشخیص داد :

1- اگرحالت فیزیکی حلال وحل شونده یکسان است در این حالت هر کدام تعداد مول یا کسر مولی بزرگتری دارد حلال است.

مثلا در هوا می توان نیتروژن را حلال در نظر گرفت چون بخش اعظم هوا یعنی حدود 80% هوا نیتروژن است .

در مورد آلیاژ طلا چون طلا بیشتر از مس و سایر عناصر در الیاژ وجود دارد طلا حلال و بقیه حل شونده هستند.

در محلول آب و الکل اگر مقدار مولهای آب بیشتر از الکل باشد یا مساوی باشد آب حلال است (در صورت هم اندازه بودن دو ماده ، آن ماده ای را که از اهمیت و شهرت بیشتری برخوردار است، حلال می نامیم.)

ولی اگر مول آب اندک و الکل بیشتر باشد می توان الکل را حلال به حساب آورد.

 

2-اگر حل شونده وحلال دوحالت فیزیکی مختلف دارند در این صورت ان جزیی که تعیین کننده فاز محلول است حلال می باشد ودر این موارد معمولا حل شونده تغییر فاز می دهد. مثال  آب نمک – نوشابه گازدار – اب قند

در این مورد دیگرحتما نیازی نیست که مقدار حلال بیشتر از حل شونده باشد. مهم تغییر فاز حل شونده به فاز حلال است . 

و گاهی اصولا اطلاق نام حلال و حل شونده به اجزای یک محلول (مثلاً محلول های گازی) چندان اهمیتی ندارد.

☑️ جمع بندی طلایی از چند نیم واکنش که اکثر بچه ها در تشخیص آنها اشتباه می کنند و به جای هم استفاده می کنند:

〰 نیم واکنش کاهش آب در کاتد فرآیند برقکافت آب:
H₂O + 4e → H₂ + 2OH⁻

➰نیم واکنش کاهش اکسیژن در کاتد سلول سوختی:
O₂ + 4H⁺ + 4e → 2H₂O

➰ نیم واکنش کاهش اکسیژن در فرآیند خوردگی آهن :
O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH⁻

〰 نیم واکنش کاهش اکسیژن در فرآیند خوردگی آهن در محیط اسیدی:
O₂ + 4H⁺ + 4e → 2H₂O

〰 نیم واکنش کاهش یون هیدروژن در نیم سلول SHE زمانی که در نقش کاتد است:
2H⁺ + 2e → H₂

➰نیم واکنش اکسایش گاز هیدروژن در الکترود SHE زمانی که در نقش آند است:
H₂ → 2H⁺ + 2e

➰نیم واکنش اکسایش گاز هیدروژن در آند سلول سوختی:
H₂ → 2H⁺ + 2e

〰نیم واکنش اکسایش آب در آند فرآیند برقکافت آب:
2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

☑️اینا را یاد نگرفته سر امتحان و کنکور نرو

⚗@shimi95_IR

🔴 هیدرازین مایعی بسیار سمی و ناپایدار به طرز خطرناکی است که کمی بوی آمونیاک می دهد - احتمالاً به این دلیل که از دو مولکول آمونیاک به هم پیوسته ساخته شده است (با از دست دادن H2). فرمول آن N2H4 است.

چگونه ساخته می شود؟
این اولین بار در سال 1889 توسط شیمیدان آلمانی تئودور کورتیوس ساخته شد ، اما روش او نسبتاً ناکارآمد بود. امروزه ، روشهای مختلفی برای تولید صنعتی هیدرازین استفاده می شود ، از جمله فرآیند اولین-راشیگ که توسط یک شیمی دان آلمانی دیگر ، فردریش راشیگ ساخته شده است. در این فرآیند ، هیپوکلریت سدیم (ماده فعال در سفید کننده) با آمونیاک در دمای 5 درجه سانتیگراد مخلوط شده و کلرامین و هیدروکسید سدیم ایجاد می کند. سپس این مخلوط تحت فشار و در دمای 130 درجه سانتیگراد به سرعت به آمونیاک بی آب اضافه می شود تا هیدرازین و آب ، به علاوه نمک به عنوان ماده زائد تولید شود.

NaOCl + NH3 -> NH2Cl + NaOH

NH2Cl + NaOH + NH3 -> N2H4 + H2O + NaCl

چه چیز خاصی در مورد هیدرازین وجود دارد؟
این دو خاصیت اصلی دارد که آن را مفید می کند. اول ، این یک عامل کاهنده قوی است که اغلب تنها محصولات جانبی آن آب و ازت هستند. به همین ترتیب از آن برای کاهش اکسیدهای پلوتونیوم موجود در زباله های هسته ای به فلز Pu استفاده می شود و برای جلوگیری از خوردگی / اکسید شدن لوله ها به سیستم های خنک کننده آب نیروگاه ها اضافه می شود. این کار را با مهار اکسیژن محلول ، که در غیر این صورت به فلز حمله می کند ، انجام می دهد.

N2H4 + O2 -> N2 + 2H2O.

این ماده همچنین به عنوان پیش ماده برخی سنتزهای آلی و در کاربردهای متنوع مانند سلولهای سوختی ، کاتالیزور برای پلیمریزاسیون ، شار لحیم کاری و مایع در حال تولید عکاسی استفاده می شود. همچنین برای ساخت برخی از پیش سازهای مورد نیاز در واکنش پلیمریزاسیون که الیاف اسپندکس (Lycra) را تولید می کند ، مورد استفاده قرار می گیرد ، چیزی که افراد ورزشی ، گلم راکرها و ابرقهرمانان wannabe باید قدردان آن باشند.



تقدیم به نگاه زیبای دانشجویان عزیزم🌺

👈لایک  و فوروارد به دوستان یادت نره

⚗ @shimi95_IR