بخش اول – ماده و تغييرات آن

تغيير و انواع آن:

مي دانيد كه ذوب شدن يخ يعني تبديل يخ جامد به آب مايع نمونه اي از تغيير در حالت ماده است اين تغيير، از آب در حالت جامد (يخ) آغاز به آب در حالت مايع پايان مي يابد.
در تصوير زير، شيوه ي قرارگرفتن مولكول هاي آب در دو حالت جامد و مايع چه تفاوت هايي با هم دارند؟

درك وقوع يك تغيير هميشه به اين سادگي نيست ممكن است با تغييرويژگي هاي ديگري از ماده همراه باشد. به اين ويژگي ها خواص ماده گفته مي شود.
خواص ماده بر دو نوعند. خواص فيزيكي و خواص شيميايي.

  خواص فيزيكي و تغيير فيزيكي:

هنگامي كه يك ورق كاغذ پاره مي شود تنها ابعاد آن (يكي از خواص فيزيكي آن ورقه ي كاغذي) تغيير مي كند. در اين هنگام مي گوئيم كه ورقه ي كاغذ تغيير فيزيكي كرده است. در اين تغيير،جنس ورقه تغييري نمي كند. يعني كاغذ به ماده ي ديگري تبديل نمي شود.

فكر كنيد : صفحه ۳
در اين متن به چند خاصيت فيزيكي گوگرد اشاره شده است،‌با كشيدن خط زير هر خاصيت آن ها را مشخص كنيد:
«گوگرد جامد شكننده زردرنگي است كه در دماي 119ºC ‌ذوب مي شود و در دماي 445ºC به جوش مي آيد. اين نافلز جريان برق را از خود عبور نمي دهد و در آب حل نمي شود» .

فكر كنيد : صفحه ۴
آيا مي توان تغيير فيزيكي را به تغيير در شيوه ي قرارگرفتن ذره هاي سازنده يك ماده در كنار هم نسبت دارد؟
بله ، چون در تغيير فيزيكي خود ذرات هيچ تغيري نمي كند، بلكه جنبش و سرعت آن ها نسبت به همديگر تغيير مي كند.  

  خواص شيميايي و تغيير شيميايي:

 با پاره شدن ورقه ي كاغذ جنس آن تغيير نمي كند ولي با سوزاندن آن، كاغذ به ماده ي تازه اي تبديل مي شود كه ديگر كاغذ خواص اوليه را ندارد. در اين حالت كاغذ دچار يك تغيير شيميايي شده است. تغييري كه طي آن از يك يا چند ماده، ماده يا مواد شيميايي تازه اي بوجود مي آيد.

  فكر كنيد : صفحه ۶
1 – كداميك از واژه هاي زير براي بيان تغيير فيزيكي و كداميك براي معرفي تغيير شيميايي بكار مي روند.

خردكردن ، ساييدن ، ذوب شدن ، تبخير شدن ، آسياب كردن----> تغيير فيزيكي
فاسد شدن ، زنگ زدن، سوزاندن ----> تغيير شيميايي  

  2- براي شمع سه خاصيت فيزيكي و يك خاصيت شيميايي مثال بزنيد.

خاصيت شيميايي :‌به آساني مي سوزد خاصيت فيزيكي: جامد است – براثر گرما ذوب مي شود – رنگ آن معمولاً سفيد مايل به زرد است.  

  3- آيا مي توان تغيير شيميايي را به تغيير در ساختار ذره هاي سازنده ي ماده نسبت داد ؟ با توجه به شكل زير پا سخ خود را توضيح دهيد

بله،‌چون مولكول هاي سه اتمي گاز NO₂ قهوه اي رنگ وقتي سرد مي شود به مولكول هاي چهار اتمي N₂O₄  که بي رنگ است تبديل مي شود پس چون ساختار مولكولي عوض شده تغيير شيميايي است.  

  - نشانه هاي تغيير شيميايي را نام ببرید .

۱ - یک رنگ جدید ظاهر می شود .

۲ - ماده ی جامدی تشکیل می شود .

۳ - نور یا گرما آزاد می شود .

۴ - حباب های گاز تشکیل می شود .

- آزمون شیمیایی چیست ؟  

با اجراي يك آزمون ساده و به كمك نشانه هاي شيميايي مي توان برخي مواد را شناسايي كرد، براي نمونه با برخي آزمايشها مي توان (آزمايش ص 7 كتاب) به وجود مس، نشاسته و كربن  دي اكسيد پي برد. به اين آزمايش هاي ساده آزمون شيميايي مي گويند.

 

فكر كنيد : صفحه ۹
معلوم كنيد كه در هر مورد تغيير توضيح داده شده فيزيكي يا شيميايي است؟ آيا با اطلاعات داده شده مي توان به اين پرسش پاسخ داد؟ چرا؟

1- يك مايع بي رنگ بر اثر گرم شدن به مرور ناپديد مي شود.
فيزيكي : چون تبخير شده است.

2 – يك مايع سرد مي شود و جامدي در ظرف ته نشين مي شود.
فيزيكي :‌چون وقتي سرد مي شود مقداري از مواد محلول آن رسوب مي كند.

3 – يك ماده ي جامد آبي رنگ در آب حل مي شود و آب را به رنگ آبي درمي آورد.
فيزيكي : چون ماده در آب حل شده است.

4 – يك ماده جامد گرم  مي شود و بوي تندي به مشام مي رسد.
اطلاعات كامل نيست. زيرا ممكن است اين مايع وقتي به بخار تبديل مي شود بوي تند و تيز داشته باشد يا ممكن است اين مايع بر اثر گرما با يك ماده ديگر واكنش شيميايي انجام داده باشد و بوي تند و تيز ايجاد كند.  

  اجزاي يك تغيير شيميايي:

در هر تغيير شيميايي ماده يا مواد تازه اي بوجود مي آيد. به اين ماده يا مواد جديد فرآورده هاي تغيير شيميايي مي گويند . هنگامي كه مقداري گوگرد و آهن با يكديگر واكنش نشان مي دهند آهن سولفيد بدست مي آيد. آهن سولفيد فرآورده اين تغيير شيميايي است. موادي كه آغاز كننده تغيير شيميايي هستند. واكنش دهنده ها يا واكنش گرها گفته مي شوند. در مثال ياد شده آهن و گوگرد واكنش دهنده هستند.

با كمك يك معادله نوشتاري مي توان رابطه ي ميان واكنش دهنده ها و فرآورده ها در يك تغيير شيميايي را نشان داد. براي نمونه به معادله ي نوشتاري واكنش ميان آهن و گوگرد توجه كنيد:
آهن سولفید <------------------------- گوگرد  +  آهن

( فرآورده )                                     ( واکنش گرها ) 

فکر کنید : صفحه ۱۰

- در هر مورد برای هر تغییر شیمیایی معرفی شده واکنش دهنده ها و فرآورده ها را

مشخص کنید و سپس معادله ی نوشتاری واکنش انجام شده را بنویسید .

۱ - از تجزیه ی آب به کمک جریان برق گازهای اکسیژن و هیدروژن به دست می آید .

      هیدروژن  +  اکسیژن <----------------------------- آب

         ( فرآورده ها )                                           ( واکنش گر)

۲ - آهن بر اثر مجاورت با اکسیژن هوا زنگ می زند و به زنگ آهن یا اکسید آهن تبدیل می شود .

 اکسید آهن  <-------------------- اکسیژن  +  آهن

 ( فرآورده )                                      ( واکنش گرها )  

نظریه های مختلف درباره ی سوختن مواد :  

۱ - نظریه آمپدوکلس :

  « همه ی مواد از چهار عنصر - خاک ، هوا ، آتش و آب - تشکیل شده اند . اگر در ماده ای عنصر آتش وجود داشته باشد این ماده

خواهد سوخت . مانند چوب ، روغن ، نفت و...

و هر ماده ای که عنصر آتش نداشته باشد نمی سوزد . مانند

سنگ ، آهن و ... »

۲ - نظریه جورج اشتال :

« هر ماده ای که فلوژیستون داشته باشد می سوزد ، هنگامی که

همه ی فلوژیستون موجود در ماده مصرف می شود یا زمانی که هوا با فلوژیستون آزاد شده پر می شود ، سوختن متوقف

می شود . »

۳ - نظریه آنتوان لاوازیه :

« اکسیژن موجود در هوا با مواد شیمیایی واکنش می دهد و ضمن ترکیب شدن با آن ها باعث سوخته شدن آن ها می شود . » 

می شوند سوخت می گویند . مانند : نفت - بنزین - گازوئیل - زغال سنگ و گاز شهری . 

- سه شرط لازم برای ایجاد آتش کدامند ؟

۱ -سوخت         ۲ - گرما         ۳ - اکسیژن  

- به چه تغییراتی گرماده و به چه تغییراتی گرماگیر می گویند ؟

   مثال بزنید .

به تغییراتی که با آزاد کردن انرژی به صورت گرما همراه اند تغییرات گرماده گفته می شود .

مانند : سوختن شمع یا نفت - زنگ زدن آهن - انفجار مواد منفجره - انجماد آب - میعان بخار آب - چگالش ( تشکیل برف ) .

به تغییراتی که با گرفتن انرژی به صورت گرما انجام می گیرند تغییرات گرماگیر می گویند .

مانند : پختن غذا - ذوب شدن یخ - تبخیر آب - تصعید یخ .

- انرژی شیمیایی چیست ؟

به انژی ذخیره شده در مواد شیمیایی انرژی شیمیایی می گویند که برای آزاد کردن یا افزایش این انرژی در مواد یک تغییر شیمیایی لازم است .

- سرعت تغییرهای شیمیایی به چه عواملی بستگی دارد ؟

۱ - دما                ۲ - حالت فیزیکی مواد واکنش دهنده  

۳ - مقدار مواد واکنش دهنده              ۴ - کاتالیزگرها  

- کاتالیزگر چیست ؟ مثال بزنید .

به موادی که سرعت یک واکنش شیمیایی را افزایش می دهند اما خود دچار تغییر شیمیایی نمی شوند و در پایان واکنش بدون تغییر باقی می مانند کاتالیزگر می گویند .

مانند : گَرد فلز نیکل که باعث تبدیل روغن های مایع به روغن های جامد می شود .

اکسید آهن ( زنگ آهن ) و گَرد سیاه اکسید منگنز که باعث افزایش سرعت تجزیه آب اکسیژنه می شوند .

- آب اکسیژنه ( هیدروژن پراکسید ) چیست و چه کاربردی دارد ؟

مایعی است بی رنگ ، بسیار سمی و سوزش آور که در صنعت از محلول آن در آب برای سفید کردن پارچه های رنگی و خمیر کاغذ و در بیمارستان ها برای ضدعفونی کردن زخم ها استفاده می شود .

- معادله ی نوشتاری تجزیه ی آب اکسیژنه را بنویسید .

  گاز اکسیژن  +  آب  <------------------ آب اکسیژنه

- آب اکسیژنه به وسیله ی چه چیزی تجزیه می شود ؟

به وسیله ی نور و گرما .

- قانون پایستگی جرم را بیان کنید .

در تغییرهای شیمیایی همواره مجموع جرم واکنش دهنده ها برابر مجموع جرم فرآورده هاست .

فکر کنید صفحه ۱۹

جواب : سنگینی هر دو طرف با هم برابر است . زیرا طبق قانون پایستگی جرم ، مجموع جرم واکنش دهنده ها همیشه با مجموع جرم فرآورده ها برابر است .