جواب خودرابیازمایید صفحه 81 شیمی دهم

پاسخ و توضیح تمرین خود را بیازمایید صفحه 81 شیمی دهم این تمرین به کاربرد گاز $\mathbf{\text{نیتروژن}}$ در زندگی روزمره و ویژگی‌های ساختاری آن می‌پردازد. نیتروژن گازی است که به دلیل $\mathbf{\text{بی‌اثری شیمیایی}}$ خود، مزایای مهمی دارد. 🚗💨 --- ## 1. مزایای استفاده از گاز نیتروژن به جای هوا در تایر خودرو هوای معمولی ترکیبی از $\mathbf{\text{نیتروژن } (N_2)}$، $\mathbf{\text{اکسیژن } (O_2)}$، و مقادیر کمی بخار آب و گازهای دیگر است. جایگزینی این ترکیب با $\mathbf{\text{نیتروژن خالص}}$، مزایای زیر را فراهم می‌کند: 1. **کاهش اکسایش و خوردگی:** * **هوا:** $\mathbf{\text{اکسیژن } (O_2)}$ موجود در هوا یک **عامل اکسید کننده** است و در طول زمان باعث اکسایش و $\mathbf{\text{پیر شدن سریع لاستیک و خوردگی رینگ‌های فلزی}}$ می‌شود. * **نیتروژن خالص:** $\mathbf{\text{نیتروژن}}$ یک **گاز بی‌اثر** است و به راحتی با لاستیک یا فلز واکنش نمی‌دهد. این امر به **افزایش طول عمر تایر و رینگ** کمک می‌کند. 2. **پایداری فشار (کاهش نشت):** * **نفوذ:** مولکول‌های $\mathbf{\text{نیتروژن}}$ (با $\mathbf{M=28 \text{ g/mol}}$) $\mathbf{\text{بزرگ‌تر}}$ از مولکول‌های $\mathbf{\text{اکسیژن}}$ (با $\mathbf{M=32 \text{ g/mol}}$) هستند. * **کاهش نشت:** این اندازه بزرگ‌تر باعث می‌شود که $\mathbf{\text{سرعت نشت نیتروژن از ساختار لاستیک کندتر}}$ از اکسیژن باشد. در نتیجه، فشار تایر برای مدت طولانی‌تری $\mathbf{\text{ثابت}}$ می‌ماند و نیاز به تنظیم مکرر فشار کمتر می‌شود. (توجه: با وجود سنگین‌تر بودن $\mathbf{O_2}$، $\mathbf{N_2}$ در لاستیک $\mathbf{\text{انحلال و نفوذپذیری کمتری}}$ دارد). 3. **کاهش رطوبت:** هوای فشرده معمولی حاوی بخار آب است که باعث تغییرات فشار بیشتر با دما می‌شود. نیتروژن مورد استفاده برای تایرها معمولاً **خشک** است، که به $\mathbf{\text{پایداری حرارتی}}$ و $\mathbf{\text{جلوگیری از خوردگی}} و \mathbf{\text{نوسانات فشار}}$ کمک می‌کند. --- ## 2. رسم ساختار لوییس مولکول نیتروژن ($athbf{N_2}$) گاز نیتروژن از مولکول‌های دو اتمی ($athbf{N_2}$) تشکیل شده است. 1. **شمارش الکترون‌های ظرفیت:** هر اتم $\mathbf{N}$ (گروه 15) دارای $athbf{5}$ الکترون ظرفیت است. $\mathbf{\text{کل الکترون‌های ظرفیت}} = 2 \times 5 = \mathbf{10}$ الکترون. 2. **پیوندهای مورد نیاز:** برای رسیدن هر اتم $athbf{N}$ به $athbf{8}$ الکترون (قاعده‌ی هشتایی)، مجموعاً $2 \times 8 = 16$ الکترون مورد نیاز است. $athbf{\text{نقص الکترون}} = 16 - 10 = 6$. این بدان معناست که $6$ الکترون باید به اشتراک گذاشته شوند (یعنی $athbf{3}$ پیوند). 3. **رسم ساختار:** سه پیوند کووالانسی (پیوند سه‌گانه) بین دو اتم $athbf{N}$ تشکیل می‌شود و $athbf{4}$ الکترون باقی می‌ماند (یک جفت ناپیوندی روی هر اتم $athbf{N}$). $$\mathbf{: \text{N} \equiv \text{N} :}$$ **بررسی هشتایی:** هر اتم $athbf{N}$ دارای $athbf{6}$ الکترون پیوندی و $athbf{2}$ الکترون ناپیوندی است که مجموعاً $athbf{8}$ الکترون می‌شود. این ساختار پایدار دلیل **بی‌اثری بالای نیتروژن** در دمای اتاق است. ⚛️