جمع بندی فصل دوم- شیمی دوازدهم - خلاصه نکات -نوید آرمات

سلام دوستان عزیز 

در این مطلب می خواهیم به خلاصه نکات و حفظیات فصل دوم شیمی دوازدهم مطابق با بودجه بندی آزمون 1 دی که برای پاسخگویی به سوالات آزمون باید به آن‌ها مسلط باشید، بپردازیم.

بودجه بندی فصل دوم شیمی 3 در کنکور سال های اخیر

الکتروشیمی

مبنای تولید انرژی الکتریکی در الکتروشیمی، واکنش هایی هسند که با داد و ستد الکترون همراه هستند. 

دو رکن اساسی فناوری های پیشرفته برای افزایش سطح رفاه و آسایش جامعه به صورت زیر هستند:

1- دستیابی به مواد مناسب              2- تامین انرژی

الکتروشیمی شاخه ای از علم شیمی می باشد که موجب بهبود خواص مواد و تامین انرژی می گردد.

واکنش هایی که با مبادله ی الکترون بین گونه های واکنش دهنده همراه باشد را واکنش های اکسایش و کاهش می نامند.

مرور اکسایش و کاهش

هر یک از فرآیندهای گرفتن و از دست دادن الکترون با یک نیم واکنش نشان داده می شود. بنابراین هر واکنش اکسایش – کاهش شامل دو نیم واکنش (نیم واکنش اکسایش و نیم واکنش کاهش است).

نکته: اغلب فلزها در واکنش با نافلزها تمایل دارند اکسایش یابند و به کاتیون تبدیل شوند. نافلزها نیز تمایل به کاهش دارند و به آنیون تبدیل می شوند. بنابراین فلزها اغلب کاهنده و نافلزها اغلب اکسنده هستند.

سلول گالوانی

اگر به جای داد و ستد الکترون بین واکنش دهنده ها، بتوان الکترون ها را از طریق یک مدار بیرونی هدایت و جابه جا کرد، می توان بخشی از انرژی در واکنش اکسایش _ کاهش را به انرژی الکتریکی تبدیل کرد.

به مجموعه ای که شامل یک تیغه ی فلزی M  (الکترود) در محلولی از کاتیون های M(n+) (محلول الکترولیت) قرار داده شده است، نیم سلول می گویند. 

نکته: اگر در یک نیم سلول، غلظت کاتیون در محلول الکترولیت M (یک مول بر لیتر) باشد، نیم سلول استاندارد نامیده می شود.

توصیحات سلول گالوانی

 سلول گالوانی نوعی سلول الکتروشیمیایی  است که انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. در این نوع سلول ها:

1- الکترودی که نیم واکنش اکسایش در آن صورت می گیرد، آند نامیده می شود.

2- الکترودی که نیم واکنش کاهش در آن صورت می گیرد، کاتد نامیده می شود.

3- جهت حرکت الکترون ها در مدار بیرونی از آند به کاتد است.

4- کاتد قطب مثبت و آند قطب منفی سلول است.

5- الکترولیت های دو نیم سلول توسط یک دیواره ی متخلخل از یکدیگر جدا شده اند.

6- از طریق دیواره ی متخلخل کاتیون ها به سمت کاتد و آنیون ها به سمت آند حرکت می کنند تا حالت خنثی در هر دو نیم سلول حفظ شود.

7- فلز فعال تر آند است.

توجه: در این واکنش به ازای هر مول فلز 2 مول الکترون مبادله می شود.

emf

همانطور که می دانید، اختلاف پتانسیل تولید شده در یک سلول استاندارد را نیروی الکتروموتوری سلول می گویند و با emf نشان می دهند که با استفاده از رابطه ی زیر به دست می آید:

ویژگی های سلول سوختی

1- نوعی سلول گالوانی است که می تواند انرژی شیمیایی واکنش اکسایش _ کاهش مربوط به سوختن گازی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند.

2- کارایی بیشتری از موتورهای درون سوز دارد. مثلا سوزاندن هیدروژن در یک موتور درون سوز، بازدهی حدود 20 درصد دارد، در حالی که اکسایش هیدروژن در سلول سوختی بازده را تا 3 برابر (حدود 60 درصد) افزایش می دهد.

3- دوستدار محیط زیست و منبع انرژی سبز به شمار می آید و ردپای کربن دی اکسید را کاهش می دهد.

تبدیل انرژی شیمیایی موجود در یک سوخت به انرژی الکتریکی قابل استفاده در یک نیروگاه حرارتی، شامل 5 مرحله ی زیر است:

تبدیل انرژی شیمیایی موجود در یک سوخت به انرژی الکتریکی قابل استفاده در یک سلول سوختی، شامل 2 مرحله است:

هر سلول سوختی سه جز اصلی دارد:

1) الکترود آند       2) الکترود کاتد           3) یک غشاء 

عدد اکسایش

 عدد اکسایش یک اتم در ترکیب برابر با تعداد بارهای مثبت یا منفی است که به آن اتم نسبت داده می شود.

نکات مهم برای بدست آوردن عدد اکسایش:

1- عدد اکسایش یک یون تک اتمی برابر بار یون است. مانند +Na که برابر 1+ است.

2- عدد اکسایش عنصر به حالت آزاد صفر است. (Fe,O2,Cu,H2)

3- عدد اکسایش هیدروژن در ترکیب ها 1+ است بجز در هیدرید های فلزی (AlH3,CaH2, NaH)                                

4- عدد اکسایش اکسیژن در ترکیب ها 2- است، بجز در OF2 که 2+ و در پراکسیدها مانند (Na2O2,H2O2) که 1- است.  

6- مجموع عدد اکسایش اتم های سازنده یک مولکول برابر صفر است.

7- مجموع عدد اکسایش اتم های سازنده ی یک یون چند اتمی برابر بار یون است.

8- عدد اکسایش فلزهای قلیایی در ترکیب ها 1+ و قلیایی خاکی 2+ است.

9- عدد اکسایش می تواند برای یک اتم در ترکیبات گوناگون متفاوت باشد. 

مثالی برای عدد اکسایش:

سلول الکترولیتی

در این نوع سلول های الکتروشیمیایی با اعمال یک ولتاژ بیرونی و عبور جریان الکتریکی از درون محلول الکترولیت می توان یک واکنش شیمیایی را در خلاف جهت طبیعی آن پیش راند.

ویژگی های سلول الکترو شیمیایی

1- دو الکترود در یک الکترولیت قرار دارند، الکترودهای بی اثری که اغلب گرافیتی هستند.

2- انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی تبدیل می شود.

3- اکسایش در آند و کاهش در کاتد انجام می شود. 

4- جهت حرکت الکترون ها در مدار بیرونی از آند به کاتد است.

5- در الکترولیت (محلول یونی یا ترکیب یونی مذاب)، کاتیون ها به سمت کاتد و آنیون ها به سمت آند حرکت می کنند.

6- سطح انرژی فرآورده ها از واکنش دهنده ها بالاتر است.

7- قطب مثبت باتری به آند و قطب منفی به کاتد متصل است. (در سلول گالوانی، کاتد به قطب مثبت و آند به قطب منفی متصل است.)

برقکافت آب، راهی برای تولید هیدروژن

در اطراف آند محیط اسیدی و در اطراف کاتد محیط بازی می شود. 

برقکافت NaCl و تهیه ی فلز سدیم

در صنعت فلز سدیم را از برقکافت سدیم کلرید مذاب در یک سلول الکترولیتی به نام سلول دانز که به شکل زیر است، تهیه می کنند. 

خوردگی آهن

به ترد شدن، خرد شدن و فروریختن فلز ها بر اثر واکنش اکسایش – کاهش خوردگی گفته می شود.

• هنگامی که فلزها در هوا قرار می گیرند، اغلب اکسایش یافته و به شکل اکسید در می آیند. در برخی فلزها مانند آهن با ادامه اکسایش، لایه ای ترد و شکننده تشکیل می شود که به تدریج فرو می ریزد. به این حالت خوردگی گویند.

فداکاری فلزها 

یکی از راه های محافظت آهن از خوردگی، جلوگیری از رسیدن اکسیژن و رطوبت به آن است، که به روش های زیر می توان آن را انجام داد.

1) استفاده از رنگ (رنگ کردن) 

2) پوساندن سطح آهن با مواد نفتی مانند و قیر(قیر اندود کردن) 

3) پوشاندن سطح آهن با فلز دیگری مانند قلع (Sn) یا روی (Zn) که در برابر خوردگی مقاوم است. (روکش کردن)

•راه دیگر برای جلوگیری از زنگ زدن آهن که به طور گسترده در صنعت کاربرد دارد. اتصال آهن به یک فلز مانند منیزیم یا روی است.

آبکاری

پوشاندن یک فلز با لایه ی نازکی از یک فلز ارزشمند و مقاوم در برابر خوردگی، به کمک یک سلول الکترولیتی را آبکاری می گویند. 

فرایند هال:

آلومینیم کاهنده تر از آهن است و سریع تر اکسید می شود. اما آلومینیوم برخلاف آن خورده نمی شود.

آلومینیم در طبیعت مانند دیگر فلزهای فعال به حالت آزاد وجود ندارد و به شکل ترکیب یافت می شود. به همین دلیل این فلز تنها از برقکافت نمک های مذاب آن به دست می آید.

تست 1:

تست 2:

تست 3:

تست 4:

لینک مطالب گذشته:

جمع بندی فصل اول- شیمی دوازدهم - خلاصه نکات - سیده محدثه حسینی

دوستان عزیز می توانید برای دسترسی به نسخه کامل خلاصه نکات به همراه پاسخ فایل پی دی اف زیر را دانلود کنید!

فراموش نکنید اگر سوالی در رابطه با این مبحث داشتید می توانید به راحتی در کامنت ها سوال خود را برای ما بنویسید.

با آرزوی موفقیت و کامیابی