شیمی دوازدهم صفحه ۱۲۱ - خود را بیازمایید - تمرین ۱
۱- در هر یک از واکنش های زیر مشخص کنید کدام گونه اکسایش و کدام کاهش یافته است؟
آ) $CO(g) + 2H_{2}(g) \rightarrow CH_{3}OH(l)$
ب) $CH_{4}(g) + H_{2}O(g) \rightarrow CO(g) + 3H_{2}(g)$
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۲۱ - خود را بیازمایید - تمرین ۱
سلام به شیمیدانهای باهوش! برای حل این تمرین باید عدد اکسایش اتمها را در دو طرف معادله با هم مقایسه کنیم.
یادتان باشد افزایش عدد اکسایش به معنای **اکسایش** و کاهش آن به معنای **کاهش** است.
**تحلیل واکنش (آ):**
در سمت واکنشدهندهها، عدد اکسایش کربن در $CO$ برابر $+2$ و عدد اکسایش هیدروژن در $H_{2}$ برابر $0$ است.
در سمت فرآورده ($CH_{3}OH$)، عدد اکسایش کربن به $2-$ تغییر کرده و هیدروژن به $+1$ رسیده است.
* **گونه اکسایش یافته**: گاز هیدروژن ($H_{2}$)؛ چون عدد اکسایش آن از $0$ به $+1$ افزایش یافته است.
* **گونه کاهش یافته**: کربن در $CO$؛ چون عدد اکسایش آن از $+2$ به $2-$ کاهش یافته است.
**تحلیل واکنش (ب):**
در سمت واکنشدهندهها، عدد اکسایش کربن در $CH_{4}$ برابر $4-$ و هیدروژن در آب ($H_{2}O$) برابر $+1$ است.
در سمت فرآوردهها، کربن در $CO$ به $+2$ رسیده و هیدروژن در $H_{2}$ به $0$ تغییر کرده است.
* **گونه اکسایش یافته**: کربن در $CH_{4}$؛ چون عدد اکسایش آن از $4-$ به $+2$ افزایش یافته است.
* **گونه کاهش یافته**: هیدروژن در $H_{2}O$؛ چون عدد اکسایش آن از $+1$ به $0$ کاهش یافته است.
شیمی دوازدهم صفحه ۱۲۱ - تمرین ۲
۲- شیمی سبز به دنبال طراحی واکنش هایی با کمترین آسیب به محیط زیست و بیشترین بازده است. معادله های شیمیایی موازنه نشده زیر تهیه ماده A را به دو روش نشان می دهد.
$a) C_{6}H_{6} + H_{2}SO_{4} + NaOH \rightarrow A + X + Y$
$b) C_{6}H_{6} + C_{3}H_{6} + O_{2} \rightarrow A + Z$
در این واکنش ها X و Y پسماند هستند، اما Z یک حلال صنعتی است.
آ) در کدام واکنش، همه اتم های مواد واکنش دهنده، به مواد ارزشمند تبدیل شده اند؟ چرا؟
ب) براساس اصول شیمی سبز، کدام واکنش از دیدگاه اتمی صرفه اقتصادی دارد؟ چرا؟
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۲۱ - تمرین ۲
این سوال به یکی از کلیدیترین مفاهیم شیمی مدرن، یعنی **اقتصاد اتمی** میپردازد.
**پاسخ بخش آ:**
در **واکنش (b)** همه اتمهای واکنشدهنده به مواد ارزشمند تبدیل شدهاند.
**توضیح**: طبق صورت سوال، در واکنش (a) مواد X و Y به عنوان **پسماند** (مواد دورریختنی) تولید میشوند، اما در واکنش (b) ماده Z یک **حلال صنعتی** است که ارزش اقتصادی دارد.
بنابراین در روش (b) هیچ اتمی هدر نرفته و تمام خروجیهای واکنش قابل استفاده یا فروش هستند.
**پاسخ بخش ب:**
**واکنش (b)** از دیدگاه اتمی صرفه اقتصادی بیشتری دارد.
**توضیح**: در شیمی سبز، واکنشی ایدهآل است که درصد **اقتصاد اتمی** آن بالاتر باشد، یعنی بخش بزرگتری از جرم واکنشدهندهها در نهایت درون ساختار محصولات مفید قرار بگیرد.
در واکنش (b) چون پسماندی نداریم و همه محصولات (A و Z) ارزشمند هستند، بازده اتمی ۱۰۰ درصد است که باعث کاهش هزینههای مدیریت پسماند و افزایش سودآوری میشود.
