حل تمرین دوره ای فصل اول شیمی دهم - سوال 7 تا 9

پاسخ و توضیح تمرین 7 تمرین دوره ای فصل اول شیمی دهم این تمرین یک مسئله‌ی ساده‌ی **استوکیومتری** است که مفاهیم **مول**، **جرم مولی** و **عدد آووگادرو** را برای عنصر کربن ($athbf{C}$) به کار می‌برد. (توجه: گرافیت دگرشکلی از کربن است، لذا جرم مولی گرافیت همان جرم مولی کربن است). --- ## 1. محاسبه‌ی تعداد مول کربن برای تبدیل جرم ($athbf{g}$) به مول ($athbf{mol}$)، از **جرم مولی** ($athbf{M}$) کربن استفاده می‌کنیم: * $\mathbf{\text{جرم مولی کربن}} (M(C)) \approx \mathbf{12.01 \text{ g/mol}}$ (از جدول تناوبی) * $\mathbf{\text{جرم گرافیت}} = \mathbf{0.36 \text{ g}}$ $$\mathbf{\text{تعداد مول } (n)} = \frac{\text{جرم } (m)}{\text{جرم مولی } (M)}$$ $$\mathbf{\text{تعداد مول } C} = \frac{0.36 \text{ g}}{12.01 \text{ g/mol}} \approx \mathbf{0.030 \text{ mol}}$$ **نتیجه:** در $0.36 \text{ g}$ گرافیت خالص، تقریباً $\mathbf{0.030 \text{ مول کربن}}$ وجود دارد. --- ## 2. محاسبه‌ی تعداد اتم کربن برای تبدیل مول ($athbf{mol}$) به تعداد اتم، از **عدد آووگادرو** ($athbf{N_A}$) استفاده می‌کنیم: * $\mathbf{\text{عدد آووگادرو}} (N_A) \approx \mathbf{6.02 \times 10^{23} \text{ atom/mol}}$ $$\mathbf{\text{تعداد اتم}} = \text{تعداد مول } (n) \times N_A$$ $$\mathbf{\text{تعداد اتم } C} = 0.030 \text{ mol} \times (6.02 \times 10^{23} \text{ atom/mol})$$ $$\mathbf{\text{تعداد اتم } C} \approx \mathbf{1.806 \times 10^{22} \text{ atom}}$$ **نتیجه:** در $0.36 \text{ g}$ گرافیت خالص، تقریباً $\mathbf{1.81 \times 10^{22} \text{ اتم کربن}}$ وجود دارد. ✏️

پاسخ و توضیح تمرین 8 تمرین دوره ای فصل اول شیمی دهم این تمرین به شما کمک می‌کند تا درک کنید چگونه **نافلزات** برای رسیدن به آرایش پایدار گاز نجیب، با خودشان پیوند برقرار کرده و **مولکول‌های دو اتمی** (دی‌اتمیک) تشکیل می‌دهند. این پیوندها از نوع **کووالانسی** (اشتراکی) هستند. 🔗 --- ## رسم ساختار الکترون-نقطه‌ای (لوییس) مولکول‌های دو اتمی در تمام این مولکول‌ها، اتم‌ها الکترون‌های ظرفیت خود را به اشتراک می‌گذارند تا هر اتم به $\mathbf{8}$ الکترون (قاعده‌ی هشتایی) و $\mathbf{H}$ به $\mathbf{2}$ الکترون برسد. ### 1. هیدروژن ($athbf{H_2}$) * $\text{الکترون‌های ظرفیت کل} = 2 \times 1 = 2$ * $\mathbf{\text{ساختار}: \text{H} : \text{H}}$ (یک پیوند یگانه) ### 2. فلوئور ($athbf{F_2}$) * $\text{الکترون‌های ظرفیت کل} = 2 \times 7 = 14$ * $\mathbf{\text{ساختار}: : \ddot{\text{F}} : \ddot{\text{F}} :}$ (یک پیوند یگانه و $6$ جفت الکترون ناپیوندی) ### 3. کلر ($athbf{Cl_2}$)، برم ($athbf{Br_2}$) و ید ($athbf{I_2}$) * این هالوژن‌ها مانند فلوئور هستند (گروه 17)، هر کدام $7$ الکترون ظرفیت دارند. * $\mathbf{\text{ساختار}: : \ddot{\text{X}} : \ddot{\text{X}} :}$ که $\mathbf{X}$ نماد $\mathbf{Cl}$، $\mathbf{Br}$ یا $\mathbf{I}$ است (یک پیوند یگانه و $6$ جفت الکترون ناپیوندی). ### 4. اکسیژن ($athbf{O_2}$) * $\text{الکترون‌های ظرفیت کل} = 2 \times 6 = 12$ * $\text{نیاز برای هشتایی}: 2 \times 8 = 16$. $\text{نقص} = 16 - 12 = 4$ (نیاز به $athbf{4}$ الکترون اشتراکی، $athbf{2}$ پیوند) * $\mathbf{\text{ساختار}: : \ddot{\text{O}} :: \ddot{\text{O}} :}$ (یک پیوند دوگانه و $4$ جفت الکترون ناپیوندی) ### 5. نیتروژن ($athbf{N_2}$) * $\text{الکترون‌های ظرفیت کل} = 2 \times 5 = 10$ * $\text{نیاز برای هشتایی}: 2 \times 8 = 16$. $\text{نقص} = 16 - 10 = 6$ (نیاز به $athbf{6}$ الکترون اشتراکی، $athbf{3}$ پیوند) * $\mathbf{\text{ساختار}: : \text{N} ::: \text{N} :}$ (یک پیوند سه‌گانه و $2$ جفت الکترون ناپیوندی)

پاسخ و توضیح تمرین 9 تمرین دوره ای فصل اول شیمی دهم این تمرین با استفاده از مدل **لایه‌ای بور**، مفاهیم مربوط به **گازهای نجیب**، **قاعده‌ی هشتایی** و **آرایش الکترونی** را در هم می‌آمیزد. توجه داشته باشید که این مدل لایه‌ای، مدل ساده‌شده‌ای از آرایش زیرلایه‌ای است. --- ## آ) تعیین موقعیت عنصر در جدول دوره‌ای موقعیت هر عنصر بر اساس تعداد الکترون‌های آن ($athbf{Z}$) و ساختار لایه‌هایش تعیین می‌شود. ($athbf{Z = \text{تعداد کل الکترون‌ها}}$) | شکل | تعداد الکترون‌ها ($athbf{Z}$) | آرایش لایه‌ای | شماره دوره (تعداد لایه) | شماره گروه (الکترون ظرفیت) | عنصر | | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | | (1) | $\mathbf{2}$ | $\mathbf{2}$ | $\mathbf{1}$ | $\mathbf{18}$ | $\mathbf{He}$ | | (2) | $\mathbf{10}$ | $\mathbf{2, 8}$ | $\mathbf{2}$ | $\mathbf{18}$ | $\mathbf{Ne}$ | | (3) | $\mathbf{12}$ | $\mathbf{2, 8, 2}$ | $\mathbf{3}$ | $\mathbf{2}$ | $\mathbf{Mg}$ | | (4) | $\mathbf{26}$ | $\mathbf{2, 8, 16}$ | $\mathbf{4}$ | $\mathbf{2}$ (الکترون $4s$) | $\mathbf{Fe}$ | **توضیح:** برای $athbf{(4)}$، آرایش $athbf{2, 8, 16}$ مربوط به $athbf{Fe}$ است که در آن $\mathbf{16}$ الکترون در لایه‌ی $\mathbf{n=3}$ قرار دارند ($\mathbf{3s^2 3p^6 3d^8}$ که نادرست است، در واقع $\mathbf{3d^6}$ و $\mathbf{4s^2}$). در مدل ساده‌شده، لایه‌ی سوم $8+6=14$ الکترون دارد و $2$ الکترون در لایه چهارم است: $\mathbf{2, 8, 14, 2}$ (در مدل دقیق‌تر: $\mathbf{[Ar] 3d^6 4s^2}$). الکترون ظرفیت $\mathbf{2}$ در لایه‌ی چهارم است. --- ## ب) اتم‌های بدون تمایل به واکنش اتم‌های $\mathbf{(1)}$ (هلیم، $\mathbf{He}$) و $\mathbf{(2)}$ (نئون، $\mathbf{Ne}$) تمایلی به انجام واکنش و ترکیب شدن ندارند. **چرا؟** این اتم‌ها **گازهای نجیب** هستند. لایه‌ی الکترونی بیرونی آن‌ها **کاملاً پر** است (He با $2e^-$ و Ne با $8e^-$). این ساختار الکترونی **بسیار پایدار** است و اتم‌ها برای رسیدن به این آرایش تلاشی نمی‌کنند، لذا تمایلی به از دست دادن، گرفتن یا به اشتراک گذاشتن الکترون ندارند. --- ## پ) آرایش نقطه‌ای و رفتار در واکنش با فلوئور ($athbf{F}$) فلوئور ($athbf{F}$) یک هالوژن قوی است و تمایل دارد $athbf{1}$ الکترون به دست آورد و به $athbf{F^-}$ تبدیل شود. ### شکل (2): نئون ($athbf{Ne}$) * **آرایش نقطه‌ای:** $athbf{: \ddot{\text{Ne}} :}$ * **رفتار با فلوئور:** **هیچ واکنشی** نمی‌دهد، زیرا لایه‌ی ظرفیت آن کاملاً پر و پایدار است. ### شکل (3): منیزیم ($athbf{Mg}$) * **آرایش نقطه‌ای:** $athbf{\cdot Mg \cdot}$ ($athbf{2}$ الکترون ظرفیت) * **رفتار با فلوئور:** $athbf{Mg}$ یک فلز است و تمایل دارد $athbf{2}$ الکترون خود را از دست دهد و به کاتیون $athbf{Mg^{2+}}$ تبدیل شود تا به آرایش $athbf{[Ne]}$ برسد. $athbf{F}$ نیاز به $1e^-$ دارد، بنابراین $athbf{Mg}$ با $athbf{2}$ اتم $athbf{F}$ واکنش داده و $athbf{MgF_2}$ را تشکیل می‌دهد. $$\mathbf{Mg} + \mathbf{2F} \longrightarrow \mathbf{Mg^{2+}} + \mathbf{2F^-} \longrightarrow \mathbf{MgF_2}$$ --- ## ت) زیرلایه‌های پر شده در اتم (4) ($athbf{Fe}$) اتم $athbf{(4)}$ آهن ($athbf{_{26}Fe}$) است و آرایش الکترونی آن $athbf{1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6}$ است. برای تعیین زیرلایه‌های کاملاً پر شده (که ظرفیت الکترونی آن‌ها پر شده است): * $\mathbf{1s}$ (ظرفیت $2e^-$): دارای $athbf{2e^-}$. $\rightarrow$ **پر شده**. * $\mathbf{2s}$ (ظرفیت $2e^-$): دارای $athbf{2e^-}$. $\rightarrow$ **پر شده**. * $\mathbf{2p}$ (ظرفیت $6e^-$): دارای $athbf{6e^-}$. $\rightarrow$ **پر شده**. * $\mathbf{3s}$ (ظرفیت $2e^-$): دارای $athbf{2e^-}$. $\rightarrow$ **پر شده**. * $\mathbf{3p}$ (ظرفیت $6e^-$): دارای $athbf{6e^-}$. $\rightarrow$ **پر شده**. * $\mathbf{4s}$ (ظرفیت $2e^-$): دارای $athbf{2e^-}$. $\rightarrow$ **پر شده**. * $\mathbf{3d}$ (ظرفیت $athbf{10e^-}$): دارای $athbf{6e^-}$. $\rightarrow$ **پر نشده**. **نتیجه:** در اتم آهن ($athbf{Fe}$)، $\mathbf{6}$ زیر لایه (یعنی $athbf{1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s}$) به طور کامل از الکترون‌ها پر شده‌اند. 💡