شیمی کمی به دلیل اینکه چقدر مبتنی بر ریاضی است می تواند ترسناک به نظر برسد. اما آنقدرها هم که به نظر می رسد ترسناک نیست و آمادگی خوب به شما کمک می کند! تجدید نظر در شیمی کمی برای شیمی GCSE به شما کمک می کند تا با مفاهیم کلیدی آشنا شوید و دانش موجود خود را تقویت کنید. همچنین به شما امکان می دهد تا ایده های اساسی موضوع را هضم کنید، از جمله استوکیومتری و اینکه چگونه می توان مواد را بر حسب مول تعیین کرد.

شیمی کمی به طور خلاصه

زمانی که به چه چیزی فکر می کنید شیمی کمی است و چگونه استفاده می شود، پاسخ در نام است: برای محاسبه (کمیت) مقدار مواد شیمیایی یا مواد در یک نمونه استفاده می شود. برای تسلط واقعی بر این موضوع، ابتدا باید مطمئن شوید که اصول اولیه را مشخص کرده اید تا بدانید چگونه جرم را محاسبه کنید:

• شماره انبوه یک عنصر در بالای نماد شیمیایی نشان داده شده است و تعداد کل پروتون ها و نوترون های یک اتم را نشان می دهد.
• جرم اتمی نسبی میانگین جرم اتم یک عنصر در مقایسه با جرم اتم کربن 12 (12000) است.
• جرم مولکولی نسبی را می توان با جمع کردن تمام جرم های اتمی نسبی همه اتم های یک عنصر با هم محاسبه کرد. محاسبه این به شما این امکان را می دهد که تعیین کنید از چه توده ای از واکنش دهنده ها استفاده کنید و چه جرمی از محصولات تشکیل می شود.
• قانون تبدیل جرم می گوید که جرم کل واکنش دهنده ها و جرم کل محصولات در یک واکنش شیمیایی یکسان خواهد بود، زیرا هیچ اتمی در این فرآیند از بین نمی رود یا ایجاد نمی شود – در عوض، آنها فقط به محصولات جدید تبدیل می شوند.
• مول یک واحد علمی است که برای اندازه گیری چیزهایی مانند اتم ها و مولکول ها استفاده می شود. شما می توانید مول یک اتم را با یادآوری اینکه یک مول دارای جرمی بر حسب گرم است که برابر با جرم اتمی نسبی است، محاسبه کنید. یا جرم مولکولی نسبی مثلا:
  • جرم اتمی نسبی اکسیژن 16 است، بنابراین یک مول اکسیژن اتم ها وزن 16 گرم
  • جرم مولکولی نسبی اکسیژن 32 است، بنابراین یک مول اکسیژن گاز وزن 32 گرم
• استوکیومتری اساساً رابطه کمی بین واکنش دهنده ها و محصولات موجود در a را تعیین می کند شیمیایی مجددآعمل. در یونانی، به معنای واقعی کلمه به این معنی است اندازه گیری عناصر، و شامل درک روابط بین واکنش دهنده ها و محصولات و همچنین چگونگی تعادل معادلات است.

هنگام بازنگری در شیمی کمی، همچنین باید به انواع مختلف واکنش‌هایی که بین عناصر مختلف رخ می‌دهد توجه کنید تا بتوانید پیش‌بینی‌هایی را در مورد محصولاتی که می‌توانند تشکیل شوند و نسبت واکنش‌دهنده‌ها ایجاد کنید.

واکنش های شیمیایی تحت پارامترها و محدودیت های خاصی رخ می دهد. واکنش‌های شیمیایی قابل پیش‌بینی هستند و می‌توان آن‌ها را برای دستیابی به نتایج خاص به دلیل شناخته شده هدایت کرد قوانین ترکیبات شیمیاییمانند قانون نسبت های معین، قانون بقای جرم و قانون آووگادرو.

واکنش های فلزات

شما می‌توانید واکنش‌های شیمیایی فلزات با مواد دیگر را بر اساس مکان و طبقه‌بندی آن‌ها در آن پیش‌بینی کنید جدول تناوبی عناصر. گروه‌بندی‌ها در اینجا سرنخ‌های مهمی در مورد واکنش‌پذیری و وابستگی بین عناصر ارائه می‌دهند. به عنوان مثال، ستون اول گروه فلزات قلیایی است که بسیار واکنش پذیر هستند.

فلزات قلیایی به شکل عنصری در طبیعت وجود ندارند زیرا می توانند به راحتی با سایر مواد واکنش دهند. به عنوان مثال، سدیم عنصری زمانی که خیس می شود و هیدروژن را به شدت از آب خارج می کند، به شدت انفجاری می شود. این واکنش گرمازا باعث اکسیداسیون سریع هیدروژن آزاد شده و در نتیجه شعله انفجاری می شود.

فلزات بر اساس واکنش پذیری به چهار دسته طبقه بندی می شوند. اینجا هستند چهار دسته از فلزات:

فلزات کلاس I: واکنش پذیرترین فلزات در گروه های IA و IIA در جدول تناوبی قرار دارند. آنها در پوسته زمین به وفور یافت می شوند، جایی که به صورت ترکیبی و معدنی وجود دارند. اشکال عنصری خالص آن‌ها فقط در آزمایشگاه‌ها موجود است، جایی که در انبار مخصوص نگهداری می‌شوند تا از واکنش آنها با مواد دیگر جلوگیری شود.

گروه IA

• لیتیوم (Li)
• سدیم (Na)
• روبیدیم (Rb)
• سزیم (Cs)

گروه IIA

• کلسیم (Ca)
• استرانسیوم (Sr)
• باریم (Ba)

فلزات کلاس دوم: اینها فلزات کمی کمتر فعال هستند که می توانند به طور طبیعی در اشکال عنصری خود وجود داشته باشند. آنها به راحتی با اسیدها و اکسیژن واکنش نشان می دهند، اما به اندازه کافی پایدار هستند تا به عنوان عناصر وجود داشته باشند. فلزات کلاس II عبارتند از:

• منیزیم (Mg)
• آلومینیوم (Al)
• روی (روی)
• منگنز (Mn)

فلزات کلاس III: اینها به عنوان فلزات ساختاری شناخته می شوند زیرا معمولاً در سازه های سازه ای مانند ساختمان ها، ماشین ها، وسایل نقلیه، سلاح ها، شبکه های الکتریکی و الکترونیک استفاده می شوند:

• کروم (کروم)
• آهن (آهن)
• قلع (Sn)
• سرب (Pb)
• مس (مس)

فلزات کلاس IV: این فلزات از زمان های قدیم معمولاً در ساخت سکه استفاده می شده اند – به همین دلیل است که آنها را به عنوان فلزات سکه نیز می شناسند. آنها فلزات گرانبهای کمیاب در نظر گرفته می شوند زیرا براق هستند و با گذشت زمان کدر نمی شوند. این فلزات برای ضرب سکه ایده آل هستند زیرا با اکثر مواد حتی در دماهای بالا واکنش نشان نمی دهند:

• نقره (Ag)
• طلا (Au)
• پلاتین (Pt)
• جیوه (Hg)

شما می توانید ترکیباتی را که می توان تشکیل داد و همچنین نسبت واکنش دهنده ها را بر اساس واکنش پذیری این فلزات پیش بینی کرد. فلزی با واکنش پذیری بالاتر تقریباً همیشه جایگزین فلز در ترکیبی می شود که واکنش پذیری کمتری دارد. اگر برعکس باشد، هیچ واکنشی رخ نخواهد داد. در اینجا یک مثال است:

1. CuSO₄ + روی → ZnSO4 + مس
2. MgSO₄ +Zn → بدون واکنش

در مثال اول، روی جایگزین مس شد زیرا روی واکنش پذیرتر از مس است. در همین حال در مثال دوم هیچ واکنشی رخ نداد زیرا روی کمتر از منیزیم واکنش پذیر است.

راهنمای بازنگری مفید شیمی GCSE در مورد فلزات:

اسیدها، قلیایی ها و نمک ها

واکنش‌های اسید و باز، به‌ویژه واکنش‌های معدنی، از نظر سرعت واکنش، انرژی درگیر، محصولات جانبی و نسبت جرم واکنش‌دهنده‌ها از ساده‌ترین و آسان‌ترین پیش‌بینی‌ها هستند.

نمک ها محصولات جانبی اصلی واکنش های اسید-باز هستند. به عنوان مثال، هنگامی که محلول قلیایی هیدروکسید سدیم با محلول اسید هیدروکلریک واکنش می دهد، کلرید سدیم تولید می شود. در اینجا واکنش شیمیایی متعادل است:

NaOH + HCl → H₂O و NaCl

همانطور که می بینید، یک واکنش کاملا متعادل اسید و باز محلول نمک تولید می کند. سطح pH این محلول در pH 7 خنثی است. با این حال، اگر باز یا واکنش دهنده اسیدی نسبت بیشتری در شروع داشته باشند، محلول نهایی می تواند اسیدی یا بازی باشد. خنثی سازی می تواند حاصل شود اگر نسبت مولی صحیح را بدانید.

همچنین می‌توان آن را به‌طور تجربی از طریق یک فرآیند تیتراسیون به دست آورد (در مورد آنچه در زیر آمده است)، که در آن یک قطره آهسته از غلظت شناخته‌شده اسید اجازه داده می‌شود تا با غلظت نامعلومی از محلول پایه مخلوط شود، یا برعکس، تا زمانی که سطح pH خنثی به دست آید. . برای این کار می توانید از کاغذ تورنسل، متیل اورنج یا PH متر استفاده کنید. با این حال، شما باید کنترل دقیقی بر عوامل محیطی مانند دما و رطوبت اتاق داشته باشید.

راهنمای بازنگری مفید شیمی GCSE در مورد اسیدها و قلیاها:

روشهای تحلیل کمی

چندین روش تحلیلی در شیمی کمی استفاده می شود. به طور کلی، این روش ها را می توان به دو دسته تقسیم کرد: روش های فیزیکی و روش های شیمیایی. روش های فیزیکی برای تعیین کمیت خواص فیزیکی، به عنوان مثال، چگالی، نیروی الکتروموتور یا جذب نور استفاده می شود. روش های فیزیکی عبارتند از:

• تجزیه و تحلیل عناصر کمیاب
• طیف‌سنجی انتشار اتمی (AES)
• طیف سنجی اشعه ایکس پراکنده انرژی (EDS)

روش های شیمیایی کمی برای واکنش های شیمیایی استفاده می شود تا بتوانند مواردی مانند اکسیداسیون، بارش و خنثی سازی را اندازه گیری کنند. روش های شیمیایی عبارتند از:

تیتراژها

یکی از روش های تحلیلی کمی برای تعیین غلظت محلول، روش است روش تیتراسیون. این یک روش تجربی و بسیار دقیق برای تجزیه و تحلیل واکنش های اسید-باز است. راه اندازی اولیه آزمایشگاهی شامل یک بوته، یک پایه حلقه با گیره و یک است تنگ مخروطی ازمایشگاه.

محلول با غلظت مشخصی از اسید، باز یا هر ماده شیمیایی دیگر در آن موجود است بورت. در همین حال، محلول دیگر با غلظت نامعلوم در فلاسک موجود است. یک قطره آهسته از محلول اول به محلول دوم اضافه می شود تا زمانی که خنثی سازی حاصل شود. جدای از واکنش‌های اسید-باز، تیتراسیون در واکنش‌های کمپلکس، ردوکس و رسوب نیز اعمال می‌شود.

همانطور که از نامش پیداست، تیتراسیون بارش هنگامی که سطح معینی از واکنش شیمیایی به دست می آید، شامل تشکیل رسوبات می شود. به عنوان مثال، یکی از برنامه های پیشگام تیتراسیون بارش توسعه یافته، تجزیه و تحلیل K بود₂CO₃ و ک₂بنابراین₄ در پتاس تجزیه و تحلیل شامل نیترات کلسیم (Ca (NO₃)₂) به عنوان تیترانی که CaCO را تشکیل می دهد₃ و CaSO₄ به عنوان رسوبات تیتراسیون زمانی به پایان می رسد که با افزودن تیتر بیشتر، رسوب بیشتری تولید نشود.

نمونه سوالات GCSE در مورد تیتراسیون

الکترولیز

الکترولیز یک فرآیند الکتروشیمیایی است که هم در تحقیقات آزمایشگاهی و هم در فرآیندهای صنعتی استفاده می شود. این یک جریان الکتریکی مستقیم یا DC را برای ایجاد یک واکنش شیمیایی اجرا می کند. الکترولیز در آبکاری، جداسازی عناصر از منابع طبیعی و برای تجزیه و تحلیل مواد ژنتیکی استفاده می شود.

راه اندازی اولیه برای الکترولیز شامل موارد زیر است:

• منبع تغذیه DC: این می تواند از یک باتری، یک مبدل یا یک ژنراتور باشد
• آند: این الکترودی است که الکترون ها از آن جریان می یابند و یون های دارای بار منفی روی آن جمع می شوند
• کاتد: این الکترودی است که الکترون ها به سمت آن جریان می یابند و یون های دارای بار مثبت روی آن جمع می شوند
• الکترولیت: این محلول شیمیایی است که الکترودها در آن غوطه ور می شوند و الکترون ها در آن جریان دارند. به عنوان پل بین الکترودها عمل می کند
• ظرف: این باید چیزی باشد که قوی و غیر واکنشی یا بی اثر باشد

یک فرآیند الکترولیز ساده می تواند آب را به هیدروژن و اکسیژن تقسیم کند. در شرایط عادی، آب پایدار است، اما هنگامی که جریانی از آب عبور می‌کند که مقداری یون نمک در آن وجود دارد، واکنش شیمیایی متعادل به این صورت است:

2 ساعت₂O (l) -> 2H₂ (g) + O₂(g)

همانطور که می بینید، به ازای هر دو مولکول آب، چهار مولکول هیدروژن و دو مولکول اکسیژن آزاد می شود.

راهنمای بازنگری مفید شیمی GCSE در مورد الکترولیز:

هنگام تجدید نظر برای شیمی GCSE، باید موضوعاتی را که هنوز برای شما آشنا نیستند، اولویت بندی کنید. با پاسخ دادن به نمونه سوالاتی که در این مقاله قرار داده ایم، مهارت های خود را تقویت کنید، و با آرزوی موفقیت!