آموزش فصل دوم شیمی دهم جلسه 3

آموزش جلسه 3 فصل 2 شیمی دهم به‌صورت تست‌بیس، همراه با تدریس ویدیویی «دکتر متین هوشیار» را، در این پست از رپیتیچ ببینید.

موضوعات مطرح شده‌ در جلسه دوم، گستره زیادی داشتند. سه تا از موضوعات مهمی که در جلسه قبل مطرح شد، از این قرار است:

• ترکیب فلزها و نافلزها با اکسیژن
• قانون پایستگی جرم در واکنش‌های شیمیایی
• موازنه

در سومین قسمت از فصل دو شیمی ده، به بررسی اوزون می‌پردازیم.

خب، اول از همه بریم که ویدیوی آموزشی این بخش رو ببینیم.

آموزش ویدیویی فصل دوم شیمی دهم جلسه 3

در این قسمت، بخشی از «آموزش جلسه سوم فصل دوم شیمی دهم» را به‌صورت ویدیویی می‌توانید ببینید. مدرس این قسمت، آقای دکتر متین هوشیار، رتبه 127 کنکور تجربی هستند.

 

 

در ابتدا با شیمی سبز و راهکارهای آن برای حفاظت از هواکره آشنا می‌شویم. پس از آن مطالبی را درباره اوزون و نقش‌های متفاوت آن می‌خوانیم. مطلب آخر به بررسی رفتار گازها و شرایط استاندارد اختصاص دارد.

شیمی سبز؛ جلسه 3 فصل 2 شیمی دهم

شیمی سبز شاخه‌ای از شیمی است که در آن، شیمی‌دان‌ها در جستجوی فرایندها و فراورده‌های خاص هستند. به کمک این علم می‌توان کیفیت زندگی را با بهره‌گیری از منابع طبیعی افزایش داد و هم‌زمان از طبیعت محافظت کرد. در این راستا باید تولید و مصرف مواد شیمیایی را که ردپاهای سنگینی روی کره زمین برجای می‌گذارند، کاهش داد یا متوقف کرد.

یکی از اقدامات خوب در این زمینه، می‌تواند تولید خودرو و سوخت با کیفیت بسیار خوب باشد.

تولید سوخت سبز

سوخت سبر، سوختی است که در ساختار خود افزون بر کربن و هیدروژن، اکسیژن نیز دارد. این سوخت از پسماندهای گیاهی مانند شاخ و برگ گیاه سویا، نیشکر و دانه‌های روغنی به‌دست می‌آید. این مواد زیست تخریب‌پذیرند، از این رو به‌وسیله جانداران ذره‌بینی به مواد ساده‌تر تجزیه می‌شوند.

اتانول و روغن‌های گیاهی نمونه‌هایی از این نوع سوخت‌ها هستند. مزارع سویا در کشور استرالیا، برای تولید سوخت سبز زیر کشت می‌روند.

تبدیل CO₂ به مواد معدنی

برای این منظور CO₂ تولید شده‌ در نیروگاه‌ها و مراکز صنعتی را با منیزیم اکسید یا کلسیم اکسید واکنش می‌دهند.

CO₂(g) + CaO(s) → CaCO₃(s)

CO₂(g) + MgO(s) → MgCO₃(s)

تولید پلاستیک‌های سبز

پلاستیک‌های سبز (زیست تخریب پذیر)، پلیمرهایی هستند که بر پایه مواد گیاهی مانند نشاسته ساخته‌ می‌شوند. بنابراین در ساختار آنها، اکسیژن نیز وجود دارد.

این پلاستیک‌ها در مدت زمان نسبتا کوتاهی تجزیه می‌شوند و به طبیعت باز می‌گردند.

دفن کردن‌ کربن دی اکسید

کربن دی اکسید را به جای رها کردن‌ در هواکره، می‌توان در مکان‌های عمیق و امن در زیر زمین ذخیره و نگهداری کرد.

از مکان‌های مناسب برای دفن این گاز، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سنگ‌های متخلخل در زیر زمین
• میدان‌های قدیمی گاز
• و چاه‌های قدیمی نفت که خالی از این مواد هستند.

شما چه راهکارهای دیگری برای محافظت از هواکره پیشنهاد می‌دهید؟

توسعه پایدار

برای رسیدن‌ به هر هدفی، راه‌های متفاوتی وجود دارد. مثلا برای تامین گرما، می‌توان از سوخت‌های گوناگونی استفاده کرد. عمده‌ترین سوخت‌هایی که برای این منظور کاربرد دارند، موارد زیر هستند:

• بنزین
• زغال سنگ
• هیدروژن
• گاز طبیعی

تولید، حمل و نگهداری هیدروژن بسیار پرهزینه است. با این حال به نسبت سه سوخت دیگر، آلاینده‌های کمتری ایجاد می‌کند.

در اکثر کارخانه‌ها قیمت تمام شده‌ یک کالا، با حساب کردن‌ کل هزینه‌های تولید و سود شرکت مشخص می‌شود. به عبارت دیگر برای تعیین قیمت تمام شده‌، تنها ملاحظات اقتصادی لحاظ می‌شود. این در صورتی است که تولید هر کالایی، یک سری هزینه‌ها و تبعات پنهانی نیز دارد. اگر کالایی استانداردها و موارد بهداشتی را رعایت نکند، در نهایت سلامت شهروندان را به خطر می‌اندازد.

تجربه متعدد چنین مواردی، بحث توسعه پایدار را پیش می‌کشد. اگر کارخانه‌ها کالاهایی را تولید کنند که قیمت تمام شده‌ آنها برای کشور کاهش یابد، این توسعه سبب رشد واقعی کشور می‌شود. این امر در دراز مدت، سبب حفظ یا کاهش مصرف منابع طبیعی می‌گردد.

توسعه پایدار یعنی اینکه در تولید هر فراورده، همه هزینه‌های اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی آن در نظر گرفته‌ شود.

اوزون، دگر شکلی از اکسیژن در هواکره

طبق بررسی‌ها، عنصر اکسیژن به شکل دیگری نیز در هواکره یافت می‌شود که به اوزون شهرت دارد. اوزون، گازی با مولکول‌های سه اتمی است که در لایه‌های بالایی هواکره (استراتوسفر) قرار دارد. این گاز مانند پوششی کره زمین را احاطه کرده‌، هرچند که مقدار آن در هواکره ناچیز است.

از گاز اوزون برای گندزدایی میوه‌ها، سبزیحات و از بین بردن‌ جانداران ذره‌بینی درون آب استفاده می‌شود.

اصطلاح لایه اوزون، به منطقه مشخصی از استراتوسفر می‌گویند که بیشترین مقدار اوزون در آن محدوده قرار دارد.

مولکول‌های اوزون مانع ورود بخش عمده‌ای از تابش فرابنفش خورشید به سطح زمین می‌شوند. با این کار، موجودات زنده از آثار زیانبار این تابش در امان می‌مانند.

آلوتروپ چیست؟

به هر یک از شکل‌های مولکولی یا بلوری یک عنصر، آلوتروپ یا دگر شکل می‌گویند. به عنوان مثال اوزون، یکی از آلوتروپ‌های اکسیژن است.

نقش اوزون در برابر تابش فرابنفش

در مولکول اوزون، سه پیوند اشتراکی وجود دارد. هنگامی که تابش پرانرژی فرابنفش به آن می‌رسد، پیوند اشتراکی بین دوتا از اتم‌های اکسیژن می‌شکند. در اثر آن، مولکول اوزون به یک اتم اکسیژن و یک مولکول اکسیژن تبدیل می‌شود.

ذره‌های تولید شده‌ می‌توانند دوباره در واکنش با یکدیگر، مولکول اوزون را تولید کنند. در این واکنش، مقداری انرژی به شکل تابش فروسرخ آزاد می‌شود.

با تکرار پیوسته‌ این دو واکنش، لایه اوزون بخش قابل توجهی از تابش فرابنفش را جذب می‌کند. تابش‌های کم انرژی‌تر فروسرخ، به زمین گسیل می‌شوند.

مجموعه واکنش‌های لایه اوزون را می‌توان با معادله زیر نمایش داد:

شیمی‌دان‌ها به واکنش در جهت (1)، واکنش رفت و به واکنش در جهت (2)، واکنش برگشت می‌گویند. می‌بینیم که واکنش تبدیل اوزون به اکسیژن، برگشت‌پذیر است.

دو نقش متفاوت اوزون

جالب است بدانید که اوزون، در لایه تروپوسفر نیز یافت می‌شود. از آنجا که اوزون از اکسیژن واکنش پذیرتر است، این ماده، آلاینده‌ای سمی و خطرناک به شمار می‌آید. وجود آن در هوایی که تنفس می‌کنیم، سبب سوزش چشمان و آسیب دیدن‌ ریه‌ها می‌شود.

اوزون در تروپوسفر نقشی زیانبار و مضر دارد. با این حال در استراتوسفر، نقش مفید و محافظتی اوزون، آشکار است.

اوزون تروپوسفری از کجا می‌آید؟

گاز نیتروژن به عنوان اصلی‌ترین جزء سازنده هواکره شناخته می‌شود. این گاز واکنش‌پذیری بسیار کمی دارد و به طور معمول، با اکسیژن واکنش نمی‌دهد. تنها هنگام رعد و برق، این دو گاز در هوا ترکیب شده‌ و به اکسیدهای نیتروژن تبدیل می‌شوند.

N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g)

2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g)

جایی که رعد و برق ایحاد می‌شود، دما به اندازه‌ای بالاست که اکسیدهای نیتروژن تشکیل می‌شوند.

در هوای آلوده‌ شهرهای صنعتی و بزرگ، مقدار قابل توجهی اکسیدهای نیتروژن وجود دارد. در واقع این گازها از واکنش گازهای نیتروژن و اکسیژن درون موتور خودرو در دمای بالا به وجود می‌آیند. گاز نیتروژن دی‌اکسید، به رنگ قهوه‌ای است. از این‌رو، هوای آلوده‌ کلانشهرها اغلب به رنگ قهوه‌ای روشن دیده‌ می‌شود. در این هوای آلوده‌ و در حضور نور خورشید، واکنش زیر رخ می‌دهد و مقداری گاز اوزون تولید می‌گردد. این اوزون، همان اوزون تروپوسفری است.

برای شناخت بهتر هواکره و یافتن‌ راه حل‌های مناسب برای محافظت از آن چه راهکاری وجود دارد؟ باید رفتار و ویژگی‌های ذره‌های سازنده هواکره و واکنش میان آنها را به خوبی مطالعه کرد.

رفتار گازها

پخش شدن‌ بوی نان تازه، گلاب و دود اسپند در فضای خانه نشانگر چیست؟ نشان می‌دهد که مولکول‌های یک ماده گازی در هوا منتشر شده‌ و به یاخته‌های بویایی ما رسیده‌ است. ماده به حالت گاز شکل و حجم معینی ندارد، بلکه به شکل ظرف محتوی آن در می‌آید و همه فضای ظرف را اشغال می‌کند. از این‌رو، حجم یک نمونه گاز با حجم ظرف محتوی آن برابر است.

گاز، بر خلاف جامد و مایع تراکم‌پذیر است. اگر به یک نمونه گاز درون سرنگ یا سیلندری با پیستون روان، فشار وارد کنیم، گاز فشرده‌تر و حجم آن کمتر می‌شود.

گاز بر اثر فشار متراکم می‌شود. در صورتی که فشار کاهش یابد، فاصله بین مولکول‌های آن افزایش می‌یابد.

قرار دادن‌ بادکنک‌های پر شده‌ از هوا، درون نیتروژن مایع سبب می‌شود که حجم آنها به شدت کاهش یابد. دلیل آن، فشاری است که نیتروژن مایع بر مولکول‌های هوا وارد می‌کند. در نتیجه، آنها متراکم شده‌ و فاصله میان‌شان کاهش پیدا می‌کند.

برای توصیف یک نمونه گاز افزون بر مقدار، باید دما و فشار آن نیز مشخص باشد. مثلا 0.2 مول گاز اکسیژن در دما و فشار اتاق مثالی از یک نمونه گاز است.

شرایط استاندارد STP

با تغییر مقدار، دما و فشار، حجم گاز تغییر می‌کند. برای یافتن‌ رابطه بین حجم و مقدار یک نمونه گاز، باید دما و فشار ثابت باشد. شیمی‌دان‌ها دمای صفر درجه سلسیوس و فشار یک اتمسفر را به عنوان شرایط استاندارد (STP) در نظر می‌گیرند. حجم چند نمونه گاز در شرایط STP را می‌توانید در جدول پایین مشاهده کنید.

مطابق داده‌های جدول در این شرایط با افزایش شمار مول‌های هر گاز، حجم آن افزایش می‌یابد. از این‌رو حجم یک نمونه گاز با شمار مول‌های آن رابطه‌ای مستقیم دارد. طبق این رابطه حجم یک مول گاز در STP برابر با 22.4 لیتر است. می‌توان این گونه گفت که حجم مولی گازها در STP برابر با 22.4 لیتر است.

قانون آووگادرو

در دما و فشار یکسان، حجم یک مول از گازهای گوناگون با هم برابر است. این بیان نخستین بار توسط آووگادرو در سال 1811 ارائه شد. بعدها این جمله، به قانون آووگادرو مشهور شد.

 

 

برای دسترسی به دیگر درس‌های فصل 2 شیمی 10، روی لینک های زیر کلیک کنید:

• فیلم و جزوه جلسه یک فصل دو شیمی ده
• فیلم و جزوه جلسه دو فصل دو شیمی ده
• فیلم و جزوه جلسه چهار فصل دو شیمی ده