به نام خدا
جزوه علوم تجربی
پایه هشتم
دوره اول متوسطه
(1402)
تالیف :
راحله رحیمی
فصل اول
مخلوط و جداسازی مواد
ماده چیست هر چیزی که در اطراف ما وجود دارد و دارای جرم و حجم می‌باشد ماده نامیده می‌شود.
در علم شیمی مواد به دو دسته خالص و ناخالص تقسیم می‌شوند.
الف) خالص : موادی هستند که ذرات تشکیل دهنده آنها از یک نوع ماده تشکیل شده باشد مثل آهن، طلا ،آب مقطر، کربن، دی اکسید کربن، نمک ،شکرو....
نکته : وقتی می‌گوییم ماده‌ای خالص است منظور این است که از یک نوع ماده تشکیل شده است برای مثال آب از یک نوع ماده (مولکول آب )تشکیل شده است که شامل اتم هیدروژن و اکسیژن است ولی طلا از یک نوع ماده که شامل اتم طلا می‌باشد تشکیل شده است
ب) ناخالص : موادی هستند که ذرات تشکیل دهنده آنها از دو یا چند ماده تشکیل شده باشد مانند آجیل، شربت، هوا ،آب نمک و.....
نکته: نام دیگر مواد ناخالص مخلوط می‌باشد برای مثال وقتی می‌گوییم آب نمک ناخالص(مخلوط) می‌باشد یعنی از دو نوع ماده تشکیل شده است آب و نمک
بنابراین مواد را به صورت زیر می‌توان نمایش داد:
عنصر : آهن . طلا .نقره .کربن . اکسیژن
خالص
مواد ترکیب : آب . الکل . نمک . کربن دی اکسید
همگن : آب و نمک . آب و شکر
ناخالص
ناهمگن : آب و خاک . آب و روغن
تفاوت مخلوط همگن و ناهمگن چیست؟
- یکی از تفاوت‌های مخلوط همگن و ناهمگن در پخش شدن مواد در یکدیگر است. در همگن مواد به صورت یکنواخت و در ناهمگن به صورت غیر یکنواخت پخش می‌شوند. مثل آب و نمک (همگن )و آب و روغن
( ناهمگن).
- تفاوت دیگر مخلوط همگن و ناهمگن در شفاف و کدر بودن مخلوط و تشخیص اجزای مخلوط است وقتی نمک در آب حل می‌شود مخلوط شفاف بوده و دیگر اثری از نمک نیست یعنی اجزای مخلوط قابل تشخیص نیست ولی وقتی روغن در آب می‌ریزیم اولاً مخلوط کدر است و ثانیاً ذرات روغن قابل تشخیص است.
بیشتر موادی که ما در زندگی با آنها سر و کار داریم آمیخته‌ای از دو یا چند ماده‌اند که به آنها مخلوط گفته می‌شود.
ویژگی‌های مخلوط:
- هر جز یا ماده پس از مخلوط شدن همچنان ویژگی‌های قبلی خود را حفظ می‌کند زیرا اجزا یک مخلوط به طور فیزیکی با هم مخلوط می شوند.
- اجزا یک مخلوط را می‌توان با روش های فیزیکی از هم جدا کرد .
- مقدار هر جز یا ماده را می‌توان در مخلوط به اندازه ی مورد نظر تعیین نموده یا تغییر داد.
انواع مخلوط های نا همگن :
- سوسپانسیون (تعلیقه)
به مخلوط ناهمگن جامد در مایع که ذرات جامد به صورت معلق در مایع پراکنده اند و پس از مدتی ته نشین می شوند .مانند دوغ ،شربت خاکشیر، شربت آنتی بیوتیک
- کلوئید ها :
مخلوط هایی هستند ناهمگن که بر خلاف محلول ها ظاهری کدر یا مات دارند .
شیر ، سس مایونز، کف،مه، مواد آرایشی، یاقوت ،
فیروزه و چسب ها نمونه ای از کلوئید ها هستند .
ویژگی کلوئیدها
- ظاهر کدر یا مات دارند
- مسیر عبور نور از میان کلوئید ها قابل دیدن است
- ذره های تشکیل دهنده کلوئیدها با گذشت زمان ته نشین نمی شود .
- ذره های سازنده کلوئید ها را نمی‌توان با عبور از صافی جدا کرد.
نکته : به مخلوط های مایع کلوئیدی امولسیون گفته می شود : مانند رو غن در آب ، نفت در آب .....
مخلوط های همگن (محلول ها)
محلول حداقل از دو جز حل شونده و حلال تشکیل شده است . حلال ماده ای است که معمولا جز بیشتری از محلول را تشکیل می‌دهد و حل شونده را در خود حل می‌کند. برای نمونه در محلول آب و نمک ، نمک حل شونده و آب حلال است . برای تهیه محلول می‌توان نسبت های مختلفی از حل شونده و حلال را با هم مخلوط کرد .محلول های مایع در مایع هر کدام که بیشتر باشد حلال و دیگری حل شونده به حساب می آید فقط در صورتی که میزان دو حلال و حل شونده یکی باشد جزئی حلال است که متداول تر است برای مثال در محلول ۵۰ سی سی آب و ۵۰ سی سی استون آب حلال است .
نکته : حالت های فیزیکی محلول ها می‌تواند متفاوت باشد به جدول زیر توجه کنید :
|
انواع مخلوط همگن (محلول ) |
|
|
حل شونده حلال |
مانند |
|
جامد در جامد |
آلیاژ فولاد (آهن و کربن ) |
|
مایع در جامد |
ملغمه ی دندان سازی (جیوه در نقره ) |
|
گاز در جامد |
هیدروژن در پالادیوم |
|
جامد در مایع |
قند در آب |
|
مایع در مایع |
الکل در آب |
|
گاز در مایع |
نوشابه ی گاز دار (کربن مونوکسید در آب ) |
|
جامد در گاز |
بخار نفتالن در هوا |
|
مایع در گاز |
بخار آب در هوا |
|
گاز در گاز |
هوا ( گاز های حل شده در نیتروژن ) |
عوامل موثر در سرعت حل شدن جامد در مایع
- دمای انحلال : در دمای بیشتر حل شونده ی بیشتری را می‌توان حل کرد .
- خرد کردن : هر چه حل شونده ریز تر باشد سریع تر در حلال حل می‌شود.
- هم زدن : باعث افزایش سرعت حل شدن حل شونده میگردد.
محلول سیر شده چیست ؟ به محلولی که دیگر نتواند حل شونده بیشتری را در خود حل کند محلول سیر شده می‌گویند مثلا اگر در ۱۰۰ سی سی آب در دمای ۲۰ درجه ۳۸ گرم نمک خوراکی حل کنیم محلول سیر شده بدست می آید ولی اگر بیشتر از ۳۸ گرم نمک بریزیم اضافی نمک در ته ظرف ته نشین می‌شود.
عوامل موثر بر انحلال پذیری گازها:
- در گازها هر چه دمای حلال پایین تر باشد گاز بیشتری حل می‌شود به همین دلیل آب سرد نسبت به آب گرم اکسیژن بیشتری دارد.
- با افزایش فشار سطح مایع می‌توان گاز بیشتری حل نمود به همین دلیل در کارخانه های نوشابه سازی گاز کربن دی اکسید را با فشار در محلول نوشابه ی سرد حل میکنند.
- تکان دادن و هم زدن محلول سبب خروج گاز حل شده میگردد.برای مثال با تکان دادن نوشابه مقدار زیادی از گاز آن خارج میگردد.
راه های جدا سازی اجزای مخلوط
- استفاده از خاصیت مغناطیسی: مثل جدا کردن براده های آهن از گوگرد
- استفاده از قیف جدا کننده یا دکانتور : برای جدا کردن اجزای مخلوط ناهمگن مایع در مایع مثل نفت از آب و روغن از آب
- صاف کردن :استفاده از صافی هنگامی میسر است که اجزای مخلوط ناهمگن اندازه های متفاوت داشته باشند مثل جدا کردن برنج از آب با استفاده از آب کش یا جدا کردن آب و خاک با استفاده از کاغذ صافی
- سر ریز کردن :برای جدا سازی اجزای مخلوط های ناهمگنی که چگالی متفاوت داشته باشند مثل آب و روغن
- تبخیر حلال : در این روش می‌توان محلول های جامد در مایع را جدا کرد که حلال با حرارت تبخیر شده و حل شونده در ته ظرف باقی میماند
- تقطیر : به تبخیر یا میعان متوالی و پشت سر هم تقطیر می‌گویند با استفاده از دستگاه تقطیر می‌توان محلول های مایع در مایع که نقطه جوش متفاوت دارند را از هم جدا کرد مانند محلول آب و الکل
- برای جداسازی چربی از شیر ا دستگاه سانتریفیوژ می‌توان استفاده کرد .
- جدا کردن ماسه از نمک : می‌توان از روش انحلال پذیری استفاده کرد این مخلوط را در آب می‌ریزیم نمک در آب حل و از ماسه جدا می‌شود.
- استفاده از دستگاه دیالیز که مانند صافی عمل می‌کند و ناخالصی ها را از خون شخص جدا می‌کند.
مواد از نظر میزان اسیدی و بازی بودن تقسیم می‌شوند
- اسیدها
- بازها
- مواد خنثی
ویژگی اسیدها چیست ؟
- ترش مزه اند
- خاصیت خورندگی دارند (اگر با پوست دست برخورد کنند باعث سوزش می‌شوند)
- الکترولیت اند .(رسانای جریان برق هستند)
- با فلزات واکنش می‌دهند.مثل سرکه ، آب لیمو، جوهر نمک و شیر
ویژگی باز ها چیست ؟
- تلخ مزه اند .
- آغشته شدن دست با آن ها خاصیت صابونی ایجاد می‌کند.
- الکترولیت اند .مانند جوش شیرین ،وایتکس و صابون
شناساگرها
برای شناسایی اسید ها و بازها می‌توانیم از شناساگر استفاده کنیم. شناساگرها موادی هستند که در بازها یک رنگ ودر اسیدها رنگ دیگری هستند .یکی از این شناساگرها کاغذ PH می باشد که از ۰ تا ۱۴ شماره گذاری شده است .
عدد ۷ نشان دهنده‌ی ماده ی خنثی ، کمتر از ۷ ماده اسیدی و بیشتر از ۷ ماده بازی (قلیایی) می باشد .این شناساگر در مواد اسیدی به رنگ قرمز، در بازها به رنگ آبی تیره یا بنفش درمی آیند ولی در مواد خنثی تغییر رنگ نمی‌دهد.
فصل دوم
تغییر های شیمیایی در خدمت مردم
مواد محیط اطراف ما پیوسته در حال تغییرند بعضی از این تغییرات فیزیکی و بعضی شیمیایی اند .
تغییرات فیزیکی : در این نوع تغییرات فقط شکل و حالت ماده عوض می‌شود ماده به ماده جدید تبدیل نمی‌شود مثل ذوب شدن بستنی
تغییرات شیمیایی: در این نوع تغییر ات نوع مولکول و ماهیت ماده عوض می‌شود م ماده ی جدید با خواص جدید بوجود می آید مثل زرد شدن برگ درختان ، زنگ زدن فلزات، سوختن و...در این نوع تغییر نوع مولکول ها عوض می‌شود ولی در نوع اتم ها تغییری ایجاد نمی شود .
نکته : تغییرات فیزیکی و شیمیایی می‌توانند مفید یا مضر باشند.
مفید : بریدن چوب . ذوب فلزات . بارش باران و برف
فیزیکی
تغییرات مضر :زلزله . شکستن شیشه . پاره شدن لباس
 |
مفید : هضم شدن غذا . ساختن دارو . پختن
شیمیایی
مضر : فاسد شدن غذا . کپک زدن میوه .
نکته :تغییرات همیشه با کاهش یا افزایش انرژی همراهند یعنی بعضی از تغییرات انرژی از دست می دهند و بعضی انرژی میگیرند.
انرژی می دهند (گرماده ) انجماد . میعان
فیزیکی
تغییرات انرژی میگیرند (گرما گیر ) ذوب . تبخیر
|
انرژی می دهند (گرماده ) سوختن مواد سوختنی
شیمیایی
انرژی میگیرند (گرما گیر ) پختن غذا
نکته :آیا تغییرات شیمیایی نشانه هایی دارند ؟ بله
- تغییر در رنگ، بو و مزه
- تشکیل گاز
- تشکیل رسوب( جامد (
- تولید یا گرفتن گرما
عوامل موثر بر سرعت واکنش ها
- حالت فیزیکی
- غلظت
- دما
- نور
- رطوبت
- کاتالیزور
۱_ حالت فیزیکی : به عنوان مثال هنگامی که دو یا چند ماده را به حالت گاز یا محلول در آب با یکدیگر مخلوط کنیم واکنش با سرعت بیشتری انجام می‌شود اما اگر آن ها را به صورت دو ماده‌ی جامد یا مخلوط نشدنی در کنار هم قرار دهیم شرایط برای انجام واکنش فراهم نمی‌شود یا واکنش به کندی پیش می‌رود. در صورتیکه نتوانیم ماده جامد را به حالت مایع یا گاز درآورده می‌توانیم با خرد کردن ماده جامد سطح تماس را افزایش دهیم در نتیجه سرعت واکنش زیاد می‌شود.
۲_ غلظت: افزایش غلظت مواد واکنش دهنده باعث افزایش تعدادذره های برخورد کننده با یکدیگر و افزایش سرعت واکنش می گردد .
۳_دما : دما نیز یکی از مهمترین عامل های موثر بر سرعت واکنش ها است معمولا با افزایش دما سرعت واکنش ها افزایش می یابد .
۴_ نور : نور از انرژی هایی است که می‌تواند باعث تغییر در مواد شود نگهداری بعضی از داروها در شیشه های قهوه‌ای رنگ یا اینکه روی بسیاری از موا نوشته شده دور از نور نگهداری شود به همین دلیل است .
۵_ رطوبت : بسیاری از مواد در رطوبت دچار واکنش شیمیایی می‌شوند مثلا آهن در رطوبت سریع زنگ می‌زند به همین دلیل روی بسیاری از مواد نوشته شده دور از رطوبت نگهداری شود .
۶_ کاتالیزگر: موادی هستند که سرعت تغییرات شیمیایی را زیاد میکنند اما خود دست نخورده باقی می مانند برای مثال کاتالیزور سوختن قند خاک مرطوب باغچه است .
کاتالیزگرها در بدن ما هم وجود دارند که به آن ها آنزیم گفته می‌شود .آنزیم ها سرعت واکنش های شیمیایی در بدن مارا افزایش می‌دهند ولی خود دست نخورده باقی می مانند.
مواد سوختنی
به آن دسته از مواد که می‌سوزند و تولید نور وگرما میکنند مواد سوختنی می گوییم . مانند بنزین ،نفت ،گازوئیل، زغال سنگ و....
شرط لازم برای سوختن
وجود ماده سوختنی،وجود گرما ، وجود اکسیژن
برای شروع سوختن به گرما نیاز داریم ، این انرژی گرمایی اولیه که به انرژی فعالسازی هم معروف است می‌تواند با شعله کبریت یا جرقه فراهم شود .
سه راه خاموش کردن آتش
- سرد کردن یعنی حذف گرما
- خفه کردن یعنی حذف اکسیژن
- دور کردن یا حذف ماده سوختنی
آتش خاموش کن ها
یکی از متداول ترین آش خاموش کن ها ،کپسول های حاوی کربن دی اکسید است که برای خاموش کردن هر نوع آتش می باشد . اگر روی بنزین یا نفت در حال سوختن آب بریزیم علاوه بر اینکه کمکی به خاموش کردن آتش نکرده ایم بلکه باعث گسترش آن هم می شویم چون چگالی نفت و بنزین از آب کمتر است و روی آب می آید و با دریافت اکسیژن به سوختن بهتر خود ادامه می دهد . هم چنین ردی آتش های حاصل از برق نیز نباید آب پاشید ، زیرا برق از آبی که خالص نیست عبور می‌کند و می‌تواند باعث گسترش آتش سوزی با برق گرفتگی می‌شود.
هیدروکربن ها
هیدروکربن ها ترکیباتی هستند که شامل هیدروژن و کربن اند
موادی مثل نفت ،بنزین ، گاز و پارافين جزء هیدروکربن ها به حساب می آیند . شمع نیز از پارافين ساخته شده است و نوعی هیدروکربن است .وقتی هیدروکربن ها می سوزند یعنی با اکسیژن ترکیب می شوند گاز کربن دی اکسید و بخار آب به عنوان فرآورده ی اصلی واکنش به همراه نور و گرما تولید می کنند.برای مثال وقتی ما غذا میخوریم انرژی بدست می آوریم این انرژی چگونه ایجاد می شود؟ با سوختن غذا در بدن ما انرژی ایجاد می‌شود همراه با این انرژی کربن دی اکسید و بخار آب نیز تولید می شود که ما کربن دی اکسید تولید شده را به همراه بازدم از بدن خود خارج میکنیم .
راه شناسایی گاز کربن دی اکسید
آب آهک معرف گاز کربن دی اکسید است چنانچه این گاز را درون آب آهک بدمیم مخلوط بی رنگ ،کدر و یا شیری رنگ می شود و این نشان دهنده ی وجود این گاز در تنفس ما می باشد .
اجزای یک تغییر شیمیایی
در هر تغییر شیمیایی ماده یا مواد تازه ای تشکیل می شود به این مواد جدید محصول یا فرآورده ی واکنش شیمیایی می گویند .
به موادی که آغاز کننده ی تغییر شیمیایی هستند ،واکنش گرها یا واکنش دهنده ها گفته می شود.
گرما
شمع(هیدروکربن)+گاز اکسیژن گاز کربن دی اکسید + بخار آب + گرما و نور
 |
جوش شیرین+اسید های موجود در قرص جوشان نمک + کربن دی اکسید
به معادله های بالا معادلات نوشتاری واکنش ها می گوییم
کربن مونوکسید
اگر ماده سوختنی که نوعی هیدروکربن است با اکسیژن کافی بسوزد گاز کربن دی اکسید تولید خواهد شد و چنان چه اکسیژن هوا کافی نباشد گاز مونوکسید کربن تولید خواهد شد . این گاز بی بو ، بی رنگ ، بسیار سمی و کشنده است و تنفس چند دقیقه ای این گاز با مسمومیت ، از حال رفتن و حتی مرگ فرد همراه است .
راهنمای استفاده از انرژی شیمیایی مواد
- سوختن : سوختن یک تغییر شیمیایی است که باعث می شود انرژی شیمیایی مواد به صورت نور و گرما آزاد شود به دو دلیل باید سوختن مواد را کنترل کنیم :اولا بتوانیم از انرژی شیمیایی مواد به درستی استفاده کنیم ثانیا اگر کنترل نکنیم باعث خسارت جانی و مالی می شود.
- باتری میوه ای : با استفاده از یک لیموترش و دو تیغه ی مسی و آهنی می توان یک باتری ساخت به طوری که یک لامپ LED کوچک را با آن روشن کرد . یک لیموترش بزرگ را مقداری فشار می دهیم تا کمی نرم شود و اسید آن آزاد شود سپس در یک طرف آن تیغه ی آهنی ودر طرف دیگر آن تیغه ی مسی را فرو میکنیم حال اگر به این دو تیغه سیمی وصل کرده و به لامپ LED کوچکی بزنیم رو شن خواهد شد .
- ایجاد تغییر شیمیایی و تولید حرکت : در اثر انداختن قرص جوشان در آب گاز کربن دی اکسید تولید می شود مقدار گاز تولید شده بسیار زیاد است و اگر این آزمایش در ظرف در بسته انجام شود باعث ایجاد حرکت می شود .