جواب خودرابیازمایید صفحه 73 شیمی دهم

پاسخ و توضیح تمرین خود را بیازمایید صفحه 73 شیمی دهم این تمرین به مقایسه‌ی دو دگرشکل بسیار مهم عنصر $\mathbf{\text{اکسیژن}}$ می‌پردازد: $\mathbf{\text{اکسیژن مولکولی } (O_2)}$ و $\mathbf{\text{اوزون } (O_3)}$. دگرشکل‌ها (آلوتروپ‌ها) اشکال مختلف یک عنصر هستند که در ساختار مولکولی متفاوت‌اند و به همین دلیل خواص متفاوتی دارند. 💨 --- ## آ) رسم ساختار لوییس ### 1. اکسیژن ($athbf{O_2}$) * $\mathbf{\text{الکترون ظرفیت کل}:} 2 \times 6 = 12$ * $\mathbf{\text{ساختار:}}$ برای رسیدن هر اتم به $\mathbf{8}$ الکترون، یک پیوند دوگانه بین آن‌ها تشکیل می‌شود و $\mathbf{4}$ جفت الکترون ناپیوندی باقی می‌ماند (دو جفت روی هر اتم $\mathbf{O}$). $$\mathbf{: \ddot{\text{O}} = \ddot{\text{O}} :}$$ ### 2. اوزون ($athbf{O_3}$) * $\mathbf{\text{الکترون ظرفیت کل}:} 3 \times 6 = 18$ * $\mathbf{\text{ساختار:}}$ اوزون دارای یک ساختار خمیده با رزونانس است. اتم مرکزی $\mathbf{O}$ با دو اتم $\mathbf{O}$ جانبی پیوند برقرار می‌کند. یکی از پیوندها یگانه و دیگری دوگانه است (فرآیند رزونانس این پیوندها را یکسان می‌کند). $$\mathbf{: \ddot{\text{O}} \quad - \quad \ddot{\text{O}} = \ddot{\text{O}} :}$$ $$\text{با یک جفت ناپیوندی روی اتم مرکزی و مجموع } 5 \text{ جفت ناپیوندی روی } 3 \text{ اتم.}$$ --- ## ب) مقایسه‌ی خواص فیزیکی | نام دگرشکل | رنگ (از شکل) | جرم مولی | نقطه‌ی جوش ($^irc C$) | | :---: | :---: | :---: | :---: | | $\mathbf{\text{اکسیژن } (O_2)}$ | $\mathbf{\text{آبی کمرنگ}}$ (در حالت مایع) | $\mathbf{32 \text{ g/mol}}$ | $\mathbf{-183^irc C}$ | | $\mathbf{\text{اوزون } (O_3)}$ | $\mathbf{\text{آبی مایل به بنفش}}$ (پررنگ‌تر) | $\mathbf{48 \text{ g/mol}}$ | $\mathbf{-112^irc C}$ | **نتیجه مقایسه:** * **جرم مولی:** اوزون ($athbf{48}$) به دلیل داشتن $athbf{3}$ اتم $athbf{O}$، از اکسیژن ($athbf{32}$) سنگین‌تر است. * **نقطه‌ی جوش:** نقطه‌ی جوش $\mathbf{\text{اوزون بالاتر}}$ از $\mathbf{\text{اکسیژن}}$ است ($athbf{-112^irc C} > -183^irc C$). این نشان می‌دهد که **نیروهای بین مولکولی اوزون قوی‌تر** هستند (زیرا مولکول بزرگ‌تر و سنگین‌تری است). * **رنگ:** اوزون در حالت مایع، **رنگ تیره‌تر** (مایل به بنفش) دارد، در حالی که اکسیژن $\mathbf{\text{آبی کمرنگ}}$ است. --- ## پ) مقایسه واکنش‌پذیری (بر اساس کاربرد) **بله،** می‌توان نتیجه گرفت که $\mathbf{\text{اوزون } (O_3)}$ از اکسیژن ($athbf{O_2}$) **واکنش‌پذیرتر** است. **چرا؟** * $\mathbf{\text{اوزون}}$ به عنوان یک $\mathbf{\text{عامل قوی گندزدا}}$ و $\mathbf{\text{ضدع‌عفونی‌کننده}}$ استفاده می‌شود، به این معنی که توانایی بسیار بالایی در **اکسید کردن** (واکنش دادن با) مولکول‌های دیگر (مانند باکتری‌ها و مواد آلی) دارد و ساختار آن‌ها را تخریب می‌کند. * $\mathbf{\text{اکسیژن}}$ در شرایط عادی چنین خاصیتی ندارد و به طور عمومی پایدارتر است. * **توضیح ساختاری:** ساختار $\mathbf{O_3}$ نسبتاً ناپایدار است و به راحتی تجزیه می‌شود و یک اتم $\mathbf{O}$ بسیار فعال و ناپایدار ($athbf{O_2} + \mathbf{O}$) تولید می‌کند که این اتم، عامل اصلی **قدرت اکسندگی بالای اوزون** است. --- ## ت) توضیح جمله‌ی «ساختار هر ماده، تعیین‌کننده‌ی خواص و رفتار آن است.» **توضیح:** این جمله یک اصل اساسی در شیمی است و تفاوت رفتار $\mathbf{O_2}$ و $\mathbf{O_3}$ نیز این اصل را کاملاً تأیید می‌کند. 1. **ساختار اکسیژن ($athbf{O_2}$):** دو اتم $athbf{O}$ با **پیوند دوگانه قوی** به هم متصل شده‌اند. این ساختار نسبتاً **محکم و پایدار** است و برای انجام واکنش (شکستن پیوند) نیاز به انرژی بالایی دارد. این پایداری، $athbf{\text{واکنش‌پذیری پایین}}$ آن را توجیه می‌کند. 2. **ساختار اوزون ($athbf{O_3}$):** اوزون از سه اتم $athbf{O}$ تشکیل شده است که پیوندهای آن **ضعیف‌تر** و ناپایدارتر از $athbf{O_2}$ است. این ناپایداری ساختاری باعث می‌شود که اوزون به راحتی بشکند و **اتم‌های اکسیژن فعال** تولید کند. این اتم‌های فعال، دلیل $athbf{\text{واکنش‌پذیری بسیار بالا}}$ و خاصیت گندزدایی قوی اوزون هستند. **نتیجه:** هر دو ماده از $athbf{\text{یک عنصر}}$ ($athbf{O}$) ساخته شده‌اند، اما به دلیل **تفاوت در تعداد اتم‌ها و نوع پیوندهای شیمیایی** (ساختار) در مولکول‌هایشان، خواص فیزیکی (نقطه‌ی جوش، چگالی) و شیمیایی (واکنش‌پذیری) کاملاً متفاوتی دارند. 🔑