2. پیش گفتار عنوان درس : شیمی عمومی 1
کتاب مرجع : جلد اول شیمی عمومی نوشته چارز مورتیمر ترجمه دکترعیسی یاوری
تعداد واحد : 3 واحد تئوری
ساعات تدریس : 3 ساعت در هفته
مباحث : براساس سرفصل شورای عالی
برنامه ریزی

5. ارزشیابی ارزشیابی شامل 5 بخش می باشد :
الف) بخش اول (20% نمره) معادل 1/3 ترم هفته های 3-4
ب) بخش دوم (25% نمره) معادل 2/3 ترم هفته های 7-8
ج) بخش سوم (25% نمره) پایان ترم
د) بخش چهارم تمرینهای مطرح شده (15% نمره) یک هفته پس از طراحی سوا ل
هـ) بخش پنجم پرسش کلاسی (15% نمره) هرجلسه از مطالب جلسه قبل
امتحانات بصورت تستی و تشریحی انجام می گردد

6. معرفی کتاب مرجع
بخش اول : شیمی در اندازه های بزرگ (ماکرو شیمی) شامل فصلهای 1 و 3 و 4 و 5 کتاب
بخش دوم : شیمی اتمها و مولکولها (میکرو شیمی) شامل فصلهای 2، 6، 7، 8 و 9 کتاب
بخش سوم : کاربر میکروشیمی در ماکرو شیمی شامل فصهای 10، 11، 12، 13، 14 و 15 کتاب

7. استوکيومتری در واکنشهای شيميايی
پیش گفتار و
برخی از تعاریف اولیه
استوکيومتری در واکنشهای شيميايی
استوکيومتری واکنشها در محلول
اندازه گيری
شيمی گرمايی
استوکيومتری

8. مطالب این جلسه مروری بر مطالب گذشته مثل: تعاریف اولیه تاریخچه علم شیمی
تقسیم بندی مواد
جهان اطراف ما
مواد خواص و حالتهای آنها

9. برخی از تعاريف

10. تعریف علوم تجربی مجموعه دانش بشری پیرامون
طبیعت و جهان فیزیکی را علم گویند.
اساس علوم تجربی مشاهده می باشد.

11. مشاهدات را می تواند تفسیر کند
ویژگیهای علوم تجربی
قابل آزمایش است
تکرار پذیر است
مشاهدات را می تواند تفسیر کند
قابلیت پیش بینی دارد

12. مراحل روش علمی

13. تعریف علم شیمی علم مطالعه مواد شامل تغییرات و خواص آن، اندازه گیری،
جداسازی و شناسایی آن را شیمی نامند

14. تاريخچه

15. تاریخچه علم شیمی

16. 1200 BC
4000 BC

17. “Atom” means indivisible.
Democritus
Suggested that matter could be cut until it reached a point where no further division could be made.
“Atom” means indivisible.
~400 BC

19. Alchemy

20. Robert Boyle
Developed the “scientific method” where experiments were devised to test theories.
1st true “chemist”
Defined an ‘element’ as something unable to be broken down into simpler substances.
~1660

21. Antoine Laurent Lavoisier
~1770
Developed the Law of Conservation of Mass
Developed the theory of combustion.
Determined the composition of water.

22. Law of Definite Proportions
Joseph Proust
Found that a given compound always contains exactly the same proportion of elements by mass
Law of Definite Proportions

23. تقسیم بندی علم شیمی
شیمی آلی
شیمی معدنی
شیمی تجزیه
شیمی فیزیک
بیوشیمی

25. جهان اطراف ما ENERGY The ability to do work! Can be quantified.
Is conserved.
Anything that has mass has energy!!!
MATTER
Anything that has mass and occupies space.
Is conserved and can be quantified.
Anything that has energy!!!
Classification!!

26. مواد Chemical Properties
Can only be observed when a substance undergoes a chemical change.
Combustibility
Acidity
Oxidizing Power
Reactivity
Physical Properties
Can be observed or measured without changing the substances into another substance.
Melt Boil Pt.
Density
Solubility

27. خواص فیزيکی Extensive Properties
Measures “How Much” sample is present.
Example:
Mass, Size, Volume
Intensive Properties
Not dependent on size of sample.
Example:
Physical State, color, M.P., B.P., Density(r), Reactivity, Solubility.

30. تقسیم بندی مواد Matter خالص : موادی که از یک نوع مولکول ساخته شده اند
O2 H2O CO2
مخلوط: موادی که از دو یا چند نوع مولکول ساخته شده اند
NaCl aq

41. اندازه گيری

42. مطالب این جلسه اندازه گیری دقت و صحت ضریب تبدیل سیستم بین المللی یکاها
اجزاء و اضعاف
اعداد علمی
ضرب و تقسیم اعداد علمی
جمع و تفریق اعداد علمی
ارقام با معنی
اندازه گیری با ارقام با معنی
محاسبات با ارقام با معنی
دقت و صحت
معیار اندازه گیری دقت و صحت
ضریب تبدیل

44. سیستم بین المللی یکاها

45. اجزاء واحدهای SI

47. اعداد علمی تعداد اتمهای موجود در 12 گرم کربن:
602,200,000,000,000,000,000,000
6.022 x 1023
جرم یک اتم کربن:
1.99 x 10-23
N x 10n
Nیک عدد صحیح است
و مقدار آن همیشه بین 1 و 10 است
n یک عدد طبیعی است
و میتواند مثبت یا منفی باشد

48. Scientific Notation جمع و تفریق اعداد علمی 568.762 0.00000772
move decimal left
move decimal right
n > 0
n < 0
= x 102
= 7.72 x 10-6
جمع و تفریق اعداد علمی
Write each quantity with the same exponent n
Combine N1 and N2
The exponent, n, remains the same
4.31 x x 103 =
4.31 x x 104 =
4.70 x 104

49. Scientific Notation ضرب اعداد علمی تقسیم اعداد علمی
(4.0 x 10-5) x (7.0 x 103) =
(4.0 x 7.0) x (10-5+3) =
28 x 10-2 =
2.8 x 10-1
Multiply N1 and N2
Add exponents n1 and n2
تقسیم اعداد علمی
8.5 x 104 ÷ 5.0 x 109 =
(8.5 ÷ 5.0) x =
1.7 x 10-5
Divide N1 and N2
Subtract exponents n1 and n2

50. Significant Figures یا ارقام بامعنی
دقت یک اندازه گیری را با تعداد ارقام بکار رفته برای ثبت آن نشان می دهند.
ارقام مربوط به یک اندازه گیری صحیح را ارقام با معنی می نامند.
ارقام با معنی همیشه شامل تمامی ارقامی است که با قطعیت معلوم هستند به اضافه یک رقم تخمینی.

53. اندازه گیری و اعداد بامعنی

55. روش بدست آوردن تعداد ارقام با معنی
1- صفرهایی که برای تعیین محل اعشاری بکار می روند بامعنی نیستند.
0.0025
2- مقادیر معین مثل اعدادی که از تعاریف بدست می آیند همیشه بامعنی هستند

56. نمایش روند بدست آوردن ارقام با معنی
ارزیابی ارقام با معنی یک عدد
عدد از تعریف حاصل شده یا از اندازه گیری
تعداد ارقام با معنی بی نهایت
آیا عدد دارای اعشاری می باشد
آیا صفر هایی وجود دارند که محل اعشار را نشان دهند
همه اعداد غیر از صفرها معنی دارند
همه اعداد معنی دارند
آیا سمت راست عدد صفر وجود دارد
تعریف
اندازه گیری

57. در هر یک از اعداد زیر چند رقم بامعنی وجود دارد؟
24 mL
2 significant figures
3001 g
4 significant figures m3
3 significant figures
6.4 x 104 molecules
2 significant figures
560 kg
2 significant figures

58. محاسبات در ارقام بامعنی
جمع و تفریق
ابتدا حاصل جمع یا تفریق محاسبه و
سپس عدد بدست آمده متناسب با کمترین دقت از اعداد اولیه گرد می شود
89.332
1.1 +
90.432
یک رقم بعد از اعشار
تا یک رقم بعد از اعشار باید گرد شود
کمترین دقت دو رقم بعد از اعشار
3.70
0.7867
تا دورقم بعد از اعشار گرد شود

59. محاسبات در ارقام بامعنی
ضرب و تقسیم
ابتدا حاصل ضرب یا تقسیم محاسبه شده و سپس عدد بدست آمده متناسب با کمترین ارقام با معنی گرد شود
4.51 x =
= 16.5
3 sig figs
round to
3 sig figs
6.8 ÷ =
= 0.061
2 sig figs
round to
2 sig figs

60. گرد کردن ارقم با معنی تمرین :
میانگین سه بار اندازه گیری طول یک پاره خط را بدست آورید
6.64, و 6.70 3
= = 6.67
= 7
Because 3 is an exact number

61. صحت و دقت اندازه گیری

63. تمرین
سه دانشجو در پنج بار اندازه گیری جرم 98/0 سانتی متر مکعب آب مقطر در دمای 25 درجه سانتی گراد اعداد زیر را بدست آورده اند. این سه دانشجو را از نظر دقت و صحت رتبه بندی نمایید.
شماره اندازه گیری
دانشجو الف
دانشجو ب
دانشجو ج 1 90
110
100 2 85
117
105 3
119 95 4
115
108 5

64. ضریب تبدیل Conversion Factor
Place conversion factors in grid such that the units cancel! = =
Conversion
factors = =

65. تمرینهای پایانی
7،8،9،10،11،12،14،16،18،24

66. استوکيومتری

67. مطالب این جلسه مروری بر برخی از تعاریف استوکیومتری در مولکولها
درصد اجزا در ترکیب
فرمول تجربی
استوکیومتری در واکنشهای شیمیایی
تعاریف
واکنشگرهای محدود کننده
درصد بازده
استوکیومتری در واکنشهای محلول
غلظتها
رقیق سازی
محلولهای تجاری

68. Stoichiometry Stoicheion = element Metron = determination
شاخه ای از علم شیمی است که با رابطه های کمی بین عناصر و ترکیبات درگیر در واکنشهای شیمیایی سروکار دارد.

69. وزن فرمولی یا وزن مولکولی Mx=∑وزنهای اتمی عناصر سازنده عدد آوگادرو مول
فرمول مولکولی
فرمول ساختاری
یون
فرمول تجربی
وزن فرمولی یا وزن مولکولی
Mx=∑وزنهای اتمی عناصر سازنده
عدد آوگادرو
602,204,500,000,000,000,000,000 or 6.022x1023
مول

70. قوانین مورد استفاده قانون بقای جرم Law of mass Conservation
قانون نسبتهای معین
Law of definite Proportions
قانون نسبتهای چند گانه
Law of multiple Proportions

73. مثالها وزن مولکولی مولکول زیر را بدست آورید NH3 N = 14.01g/mol
H = 1.008g/mol
Molar Mass of NH3 = g
وزن مولکولی مولکولهای زیر را بدست آورید
Na2SO3 and Ca3(PO4)2 ·H2O

74. 3/67 گرم NH3 چند مول است؟
جرم 157/0 مول از Na2SO4 چند گرم است؟
جرم 1010×00/5اتم Fe چند گرم است؟

75. درصد اجزاء در ترکیب

77. Percent Composition
گلوکز دارای فرمول مولکولی C6H12O6 می باشد درصد عناصر سازنده آنرا مشخص کنید؟
جرم مولکولی گلوکز
C=6*12.0=72.0 g
H=12*1.0=12.0 g
O=6*16.0=96.0 g
180.0g/mol
%C=72.0/180.0*100=40.0%
%H= %
%O= %

79. Empirical/Molecular Formula
نیکوتین ترکیبی شامل کربن، هیدروژن و نیتروژن است. اگر نمونه ای به وزن 50/2 گرم نیکوتین در مجاورت اکسیژن سوزانده شود 78/6 گرم CO2 94/1 گرم H2O و 432/0 گرم N2 بدست می آید. درصد اجزاء نیکوتین را بدست آورید.
? g C = 6.78 g CO2
12 g C ≈ 44.0 g CO2
? g C = 6.78 g CO2 (12.0 g C/44.0g CO2)=1.85g C
? g H = 1.94 g H2O (2.02 g H/18.0g H2O)=0.218g H
N2= =0.43 g
درصد کربن 1. 85/2.50*100=74%
درصد هیدروژن .218/2.50*100=8.72%
درصد نیتروژن .43/2.50*100=17.2%

80. ?mol C=1.85g(1mol C/12.0 g C)=0.154 mol
? mol H=0.218 g(1mol H/1.01 g H)=0.216 mol
? mol N=.432 g(1mol N/14.0 g N)=0.031 mol
Mol N= 0.031/0.031=1.00
Mol H=0.216/0.031=6.97
Mol C=0.154/.031=4.97

81. تمرینهای پایانی
12،14،22،28،34،37،40،42،46،48،50،52،54،56،58،60،62،64،66،68،70

82. استوکيومتری در واکنشهای شيميايی

83. Mg → MgO

84. مواد محصول→مواد واکنش دهنده یا مواد اولیه
واکنشهای شیمیایی
واکنش شیمیایی : در زبان شیمی حروف را عناصر، واژه ها را فرمولهای شیمیایی و جملات را واکنشهای شیمیایی بیان می کنند. یک واکنش شیمیایی (معادله شیمیایی) نشانگر فرمول مواد واکنش دهنده و محصول می باشد.
معادله شیمیایی دارای اجزاء زیر می باشد:
واکنش دهنده ها
محصولات
A+B→C+D
مواد محصول→مواد واکنش دهنده یا مواد اولیه

85. انواع واکنشهای شیمیایی
واکنشهای ساده :
ترکیب : احتراق (واکنش احتراق کامل و واکنش احتراق ناقص) سوختن گلوگز
C6H12O6+O2→CO2+H2O
تجزیه: الکترولیز آب
H2O→H2+O2
جانشینی ساده :
CaCO3+HPO42-→CaHPO4+CO32-
جانشینی دوگانه : واکنش اسید و باز
HCl + NaOH → NaCl + H2O

86. موازنه شیمیایی
نوشتن واکنش کامل
موازنه جرم بر اساس قانون پایستگی جرم

88. مثالها برای واکنش احتراق 00/5 مول اتان چند مول اکسیژن لازم است؟
00/5 مول اتان = ؟ مول اکسیژن
7 O2(g) + 2 C2H6(g) → 4 CO2(g) + 6 H2O(g)
7 mol O2 = 2 mol C2H6

89. با توجه به واکنش به سوالها پاسخ دهید
الف) برای واکنش 0/25 گرم از دی اکسید منگنز چند گرم اسید لازم است؟
ب) در این واکنش چند گرم گاز کلر آزاد می شود؟

94. با توجه به واکنش به سوالها پاسخ دهید
در واکنش 00/4 مول آهن و 00/5 مول آب چند مول گاز هیدروژن تولید می شود؟

95. درصد بازده
همیشه مقدار واقعی محصول بدست آمده از یک واکنش شیمیایی و یا فیزیکی (مثل جداکردن پروتئینها) کمتر از مقدار محاسبه شده است. این امر می تواند دلایل متفاوتی داشته باشد.
به همین دلیل کارایی هر واکنش را عموماٌ با درصد بازده مشخص مشخص می کنند
= درصد بازده
مقدار واقعی
100
مقدار محاسبه شده

96. استوکيومتری واکنشها در محلول

97. محلول چیست هرمخلوط همگن را محلول گویند.
محلول از دوجزء ساخته شده است : حلال و حل شونده
برای نشان دادن مقدار حل شونده در حلال از غلظت استفاده می شود، به عبارت دیگر غلظت نشانگر مقدار حل شونده و حلال است.

99. انواع محلول الف) محلول جامد در جامد مثل آلیاژها
ب) محلول گاز در گاز مثل هوا
ج) محلول گاز در مایع
د) محلول مایع در مایع
و) جامد در مایع

100. انواع غلظت

101. انواع غلظت وزنی - حجمی
غلظت گرمی : مقدار گرم جسم حل شونده در یک لیتر محلول
غلظت مولی : مقدار مول جسم حل شونده در یک لیتر محلول
غلظت اکی والانی یا نرمالیته : مقدار اکی والان جسم حل شونده در یک لیتر محلول

102. مثال
جرم سود لازم برای تهیه 250/0 لیتر محلول 300/0 مولار آن چقدر است؟

103. مثال
الف) در 0/25 میلی لیتر محلول نیترات نقره 600/0 مولار چند مول از آن وجود دارد؟
ب) چه حجمی از این محلول حاوی 0500/0 مول از ان است؟

104. رقیق سازی

107. مثال
الف) برای تهیه 500 میلی لیتر محلول اسید کلرید ریک 00/3 مولار باید چه حجمی اسید 0/12 مولار بکار رود؟

108. غلظت محلولهای تجاری
عموما محلولهای تجارتی دارای مشخصاتی مثل درصد خلوص (a) و دانسیته (d) می باشند که به کمک آنها می توان غلظتهای سه گانه را محاسبه نمود

109. تمرین
غلظتهای گرمی، مولی و نرمالیته اسیدهای تجاری زیر را به کمک اطلاعات روی ظرف آنها بدست آورید؟
الف) اسید سولفوریک تجارتی
ب) اسید نیتریک تجارتی
ج) اسید کلرید ریک تجارتی
د) اسید پرکلریک تجارتی

110. واکنش در محلولها

112. خنثی شدن اسید و باز
یکی از مشهور ترین واکنشهای جانشینی دوگانه واکنش بین یک اسید و یک باز است. دراین نوع واکنش یک نمک و آب تولید می گردد.

113. مثال
مثال 4-12 کتاب
مثال 4-13 کتاب
مثال 4-14 کتاب

114. مثال

115. تمرینهای پایانی
6و8و10و12و14و16و18و20و22و24و25و26و27و28و29و30و31و32و33و34و35و36و37و38و39و40و41و42و43و44و45و46و48و49و50و51و52و53و54و55و56

116. شيمی گرمايی

117. مطالب این جلسه مروری بر مطالب گذشته مثل: تعاریف اولیه
اندازه گیری دما و گرما و رابطه آن با انرژی
گرما سنجی
انواع واکنشها از نظر گرمایی
قانون هس
انواع آنتالپی ها و روش استفاده از آنها برای اندازه گیری آنتالپی واکنش

121. Heat vs. Temperature Heat A form of energy;
The amount of energy (potential or kinetic) an object possesses
Flow of energy from a “warm” to “cold” body
Temperature
Measure of the amount of heat energy
Something “hot” has more energy than your hand– feel heat energy flowing to your hand
Something “cold” has less Heat energy-feel heat flowing from your hand!

122. روش اندازه گیری دما

123. انواع انرژی Potential Energy Stored energy Kinetic Energy
Energy of motion

160. Given by D - the bond dissociation energy
Bond Energies
Given by D - the bond dissociation energy
D = energy required to break a bond in a gas phase
molecule under standard conditions
D can be derived from DHrxn for atomization
e.g. CH4 (g) ® C (g) H (g)
DHrxn = kJ = 4 * D(C-H)
D(C-H) = 416 kJ per mole of C-H bonds
D (C-H) (kJ/mol) varies slightly among compounds :
CH C2H C3H
C2H C2H C6H

161. Bond Energies BOND D (kJ/mol) (Bond Energy) H—H 436 C—C 347 C=C 611
D is similar for same bond in different molecules
Average values over many compounds are tabulated
Bond energy depends on bond order
BOND D (kJ/mol) (Bond Energy)
H—H 436
C—C 347
C=C 611
CºC
N—N 159
NºN 946
see table 9.5 for Dissociation Energies of other bonds.
The GREATER the number of bonds (bond order) the
HIGHER the bond dissociation energy

162. H—H + Cl—Cl ----> 2 H—Cl
Using Bond Energies
Estimate the energy of the reaction
H—H + Cl—Cl ----> 2 H—Cl
Net energy = DHrxn
= energy required to break bonds
- energy evolved when bonds are made

163. Sum of H-H + Cl-Cl bond energies = 436 kJ + 243 kJ = +679 kJ
Estimating DHrxn for H—H + Cl—Cl ® 2 H—Cl
H—H = 436 kJ/mol
Cl—Cl = 243 kJ/mol
H—Cl = 431 kJ/mol
Sum of H-H + Cl-Cl bond energies = kJ kJ = +679 kJ
2 mol H-Cl bond energies = 862 kJ
Net = DH = kJ kJ = -183 kJ
THEREFORE, DHf for H-Cl is ? ? ?

164. EXAMPLE 2: Estimate the energy of the reaction
2 H—O—O—H ----> O=O H—O—H
Which is larger: energy req’d to break bonds . . .
or energy evolved on making bonds?
Is the reaction exo- or endothermic?
Energy for bond breaking:
4 mol O—H bonds = 4 (464 kJ)
2 mol O—O bonds = 2 (138 kJ)
TOTAL = 2132 kJ
Energy from bond making :
1 mol O=O bonds = 498 kJ
4 mol O—H bonds = 4 (464 kJ)
TOTAL = kJ

165. Net energy = +2132 kJ - 2354 kJ = - 222 kJ
2 H—O—O—H >
O=O + 2 H—O—H
Net energy = kJ kJ = kJ
The reaction is exothermic!
More energy is evolved on making bonds than is expended in breaking bonds.

166. Enthalpies of Reaction from Bond Energies
REACTANTS
Gaseous
Atoms
PRODUCTS
ENDOTHERMIC
PRODUCTS
REACTANTS
EXOTHERMIC
Gaseous
Atoms
Bond Breaking costs more
than is gained by Bond Making
Bond Making releases more E
than required for Bond Breaking

167. تمرینهای پایانی
4و20و24و26و28و30و32و34و36و38و40و42و44و46و48و50و52و54و56و58و60