|
شیمی یازدهم صفحه 119 - خود را بیازمایید - تمرین 1
۱- در کدام شرایط زیر لباسهای نخی زودتر پوسیده میشوند؟ چرا؟
الف) محیط سرد و خشک
ب) محیط گرم و مرطوب
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی یازدهم صفحه 119 - خود را بیازمایید - تمرین 1
سلام به شیمیدانهای جوان! بیایید تأثیر عوامل محیطی را بر الیاف پوشاک بررسی کنیم.
لباسهای نخی در **محیط گرم و مرطوب** زودتر پوسیده میشوند.
دلیل این پدیده دو عامل مهم علمی است:
۱- **رطوبت (آب)**: الیاف نخی عمدتاً از سلولز ساخته شدهاند. آب میتواند باعث واکنش **آبکاست (هیدرولیز)** پیوندهای موجود در زنجیره پلیمری سلولز شود و آنها را سست کند.
۲- **دما (گرما)**: افزایش دما مانند یک کاتالیزور عمل کرده و سرعت واکنشهای شیمیایی (از جمله تخریب الیاف و رشد قارچها یا باکتریهای تجزیهکننده) را به شدت افزایش میدهد.
در مقابل، محیط سرد و خشک فعالیتهای شیمیایی و میکروبی را به حداقل میرساند و باعث ماندگاری بیشتر لباس میشود.
شیمی یازدهم صفحه 119 - تمرین 2
۲- چرا استفادهٔ بیرویه از شویندهها در شستن لباسها سبب پوسیده شدن سریعتر آنها میشود؟
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی یازدهم صفحه 119 - تمرین 2
دلیل اصلی این اتفاق، خاصیت شیمیایی مواد موجود در شویندههاست.
بسیاری از شویندهها دارای خاصیت **قلیایی (بازی)** یا حاوی مواد **اکسنده** قوی هستند.
وقتی به طور بیرویه از این مواد استفاده میکنیم، آنها به پیوندهای اشتراکی در ساختار درشتمولکولهای الیاف (مثل سلولز در نخ یا پروتئین در پشم) حمله کرده و باعث شکستن این زنجیرهها میشوند.
نتیجه این فرآیند، نازک شدن الیاف و کاهش استحکام کششی پارچه است که ما آن را به صورت **پوسیدگی** مشاهده میکنیم.
شیمی یازدهم صفحه 119 - تمرین 3
۳- اگر لباسها را برای مدت طولانی در مخلوط آب و شوینده قرار دهید، بوی بد و نافذی پیدا میکنند. توضیح دهید چه رخ میدهد؟
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی یازدهم صفحه 119 - تمرین 3
این بوی ناخوشایند نشاندهنده یک فعالیت بیوشیمیایی در ظرف شستشو است.
وقتی لباسها مدت طولانی در آب میمانند، شرایط برای رشد **باکتریهای بیهوازی** و قارچها مهیا میشود.
این ریزجانداران شروع به تجزیه بقایای مواد آلی (مانند ذرات عرق یا پوست مرده که روی لباس مانده) و حتی خودِ الیاف پارچه میکنند.
در اثر این فرآیند تجزیه، گازهایی با بوی زننده (مانند ترکیبات گوگرددار یا آمونیاکی) تولید میشود که باعث ایجاد آن **بوی نافذ و بد** در لباسها میگردد.
شیمی یازدهم صفحه 119 - تمرین 4
۴- برای شستن تمیزتر لباسها از شویندهها و سفیدکنندهها استفاده میکنند. اگر سفیدکنندهها را بهطور مستقیم روی لباس بریزند، رنگ لباس در محل تماس به سرعت از بین میرود. اما اگر سفیدکننده را در آب بریزید سپس لباس را درون محلول فرو ببرید، تغییر محسوسی در رنگ لباس ایجاد نمیشود. چرا؟
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی یازدهم صفحه 119 - تمرین 4
این پرسش به مفهوم **غلظت** در واکنشهای شیمیایی اشاره دارد.
۱- **تماس مستقیم**: در این حالت، غلظت ماده اکسنده در محل تماس بسیار بالاست. قدرت اکسندگی زیاد باعث میشود پیوندهای شیمیایی در مولکولهای رنگ پارچه فوراً شکسته شده و خاصیت رنگبری خود را نشان دهد.
۲- **محلول در آب**: وقتی سفیدکننده را ابتدا در آب میریزید، غلظت ذرات فعال آن در کل حجم آب پخش و بسیار **رقیق** میشود.
در غلظت پایین، سرعت و شدت واکنش با مولکولهای رنگ کاهش مییابد؛ به طوری که فقط لکههای سطحی و آلودگیها هدف قرار میگیرند و به ساختار اصلی رنگ پارچه آسیب جدی وارد نمیشود.
شیمی یازدهم صفحه 119 - تمرین 5
۵- لباسهای پلیاستری در اثر عوامل محیطی در طول زمان پوسیده میشوند. این پوسیده شدن به معنی شکستن پیوندهای استری و سست شدن تار و پود لباس است. جدول زیر دادههای مربوط به واکنش آبکاست یک نوع استر را در حضور اسید نشان میدهد. با توجه به آن به پرسشهای مطرح شده پاسخ دهید:
| زمان (s) | 0 | 15 | 30 | 45 | 60 | 75 | 90 |
| :--- | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
| [استر] | 0/55 | 0/42 | 0/31 | 0/23 | 0/17 | 0/12 | 0/08 |
الف) نمودار تغییر غلظت استر برحسب زمان را رسم کنید.
ب) سرعت متوسط آبکاست استر در بازهٔ زمانی صفر تا ۳۰ ثانیه چند مول بر لیتر بر ثانیه است؟
پ) سرعت واکنش در کدام بازه زمانی بیشتر است؟ چرا؟
صفر تا ۲۰ ثانیه / ۶۰ تا ۹۰ ثانیه
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی یازدهم صفحه 119 - تمرین 5
این مسئله ترکیبی از مفاهیم پلیمرها و **سینتیک شیمیایی** (سرعت واکنش) است.
**الف) رسم نمودار:**
برای رسم نمودار، محور عمودی را غلظت (از ۰ تا ۰/۶) و محور افقی را زمان (از ۰ تا ۹۰) در نظر بگیرید. با وصل کردن نقاط جدول، یک **منحنی نزولی** با شیب رو به کاهش به دست میآید که نشاندهنده مصرف شدن استر است.
**ب) محاسبه سرعت متوسط ($R$):**
فرمول سرعت متوسط مصرف کننده: $R = - \frac{\Delta [C]}{\Delta t}$
$$R = - \frac{0/31 - 0/55}{30 - 0} = \frac{0/24}{30} = 0/008\,mol \cdot L^{-1} \cdot s^{-1}$$
**پ) مقایسه بازههای زمانی:**
سرعت در بازه **صفر تا ۲۰ ثانیه** بیشتر است.
**دلیل علمی**: در ابتدای واکنش، **غلظت واکنشدهندهها** (استر) در بیشترین مقدار خود قرار دارد.
طبق نظریه برخورد، با غلظت بیشتر، تعداد برخوردهای موثر بین ذرات افزایش یافته و سرعت واکنش بالاتر میرود. با گذشت زمان و مصرف شدن استر، غلظت آن کم شده و سرعت واکنش کاهش مییابد.