فصل سوم شیمی دوازدهم ریاضی و تجربی
جواب فصل سوم شیمی دوازدهم
جواب خود رابیازمایید صفحه 69 شیمی دوازدهم
خاک رس مخلوطی از مواد گوناگون است. جدول زیر درصد جرمی مواد سازنده نوعی خاک رس را نشان میدهد که از یک معدن طلا استخراج شده است.
۱– با توجه به دادههای جدول به پرسشهای زیر پاسخ دهید.
آ) نام شیمیایی هر یک از مواد موجود در این نوع خاک را بنویسید.
جواب:
ب) سرخ فام بودن این نوع خاک رس را به وجود کدام ماده نسبت میدهید؟
جواب:
پ) پیش بینی کنید هنگام پختن سفالینههای تهیه شده از این نوع خاک رس، از جرم کدام ماده به مقدار بیشتری کاسته میشود؟ چرا؟
جواب: آب، زیرا نیروهای جاذبه و برهمکنش آن با ذرههای خاک رس ضعیفتر است و هنگام پخت آسانتر تبخیر شده و از سفالینه خارج میشود.
۲– اگر اجزای این مخلوط نخست جداسازی شده سپس خالص سازی شوند، پیش بینی کنید ساختار ذرهای هریک از این اجزا در حالت خالص و جامد (به جز SiO۲) با کدام الگوی زیر همخوانی دارد؟ چرا؟
جواب:
اکسید فلزها( به دلیل وجود کاتیون و آنیون ) همانند شکل (آ). ← 
آب شکل (ب) ← 
طلا (و دیگر فلز ها) همانند (پ) ← 
با هم بیندیشیم صفحه 70 شیمی دوازدهم
۱– با توجه به شکلهای زیر به پرسشهای داده شده پاسخ دهید.
آ) از شیمی ۱ به یاد دارید که مواد مولکولی در ساختار خود مولکولهای مجزا دارند. کدام ماده در شکل ۴ جزو مواد مولکولی است؟
جواب: 
ب) ماده کووالانسی مجموعهای از اتمهای بسیاری است که با هم پیوندهای اشتراکی دارند. بر این اساس کدام ماده، کووالانسی است؟
جواب: 
۲– پیشبینی کنید کدام ماده:
آ) سختتر است؟ چرا؟
جواب: SiO₂؛ زیرا ساختار آن شبکهای غولپیکر است و اتمها با پیوندهای اشتراکی قوی در سراسر شبکه به هم متصلاند، بنابراین جدا کردن آنها دشوار است.
ب) نقطه ذوب پایینتری دارد؟ چرا؟
جواب: CO₂؛ زیرا از مولکولهای مجزا تشکیل شده و بین مولکولهای آن فقط نیروهای بینمولکولی ضعیف وجود دارد؛ در نتیجه با انرژی کمتری ذوب یا از هم جدا میشوند.
خود را بیازمایید صفحه ۷۱ و ۷۲ شیمی دوازدهم
۱– گرافیت و الماس از جمله دگرشکلهای طبیعی کربن بوده که جزو جامدهای کووالانسی هستند. با توجه به ساختارهای زیر به پرسشها پاسخ دهید.
آ) کدام ساختار، جامد کووالانسی با چینش دو بُعدی اتمها و کدام یک، جامد کووالانسی با چینش سه بُعدی اتمها را نشان میدهد؟
جواب: ساختار (۲) جامد کووالانسی با چینش دوبُعدی و ساختار (۱) جامد کووالانسی با چینش سهبُعدی اتمها را نشان میدهد.
ب) با توجه به اینکه گرافیت موجود در مغز مداد بر روی کاغذ اثر به جا میگذارد، کدام ساختار با این ویژگی همخوانی دارد؟ توضیح دهید.
جواب: ساختار (۲)؛ زیرا گرافیت ساختار لایهای دارد و نیروهای بین لایهها ضعیف است، بنابراین لایهها بهراحتی جدا شده و روی کاغذ باقی میمانند.
پ) چرا در ساخت متهها و ابزار برش شیشه از الماس استفاده میشود؟
جواب: زیرا الماس سختی بسیار زیاد و نقطه ذوب بالایی دارد و در برابر سایش و گرمای ایجادشده هنگام برش، مقاومت زیادی نشان میدهد.
ت) کدام چگالی (۲/۲۷ یا ۳/۵۱ گرم بر سانتیمتر مکعب) را به گرافیت میتوان نسبت داد؟ چرا؟
جواب: ۲/۲۷ گرم بر سانتیمتر مکعب؛ زیرا گرافیت ساختار لایهای دارد و فاصله بین لایهها بیشتر است، در نتیجه تعداد اتمها در واحد حجم کمتر و چگالی آن پایینتر است.
۲– باتوجه به جدول زیر به پرسشها پاسخ دهید.
آ) اگر سیلیسیم خالص ساختاری همانند الماس داشته باشد، پیشبینی کنید نقطه ذوب الماس بالاتر است یا سیلیسیم؟ چرا؟
جواب: الماس نقطه ذوب بالاتری دارد؛ زیرا پیوندهای C–C از پیوندهای Si–Si کوتاهتر و محکمتر هستند، بنابراین برای شکستن آنها به انرژی بیشتری نیاز است.
ب) اگر آنتالپی پیوند Si–O بیشتر از پیوند Si–Si و ساختار Si(s) با SiO₂ مشابه باشد، توضیح دهید چرا سیلیسیم در طبیعت به حالت خالص یافت نشده و به طور عمده به شکل سیلیس یافت میشود؟
جواب: زیرا پیوندهای Si–O از Si–Si قویتر و پایدارتر هستند؛ بنابراین سیلیسیم تمایل دارد با اکسیژن ترکیب شده و به صورت SiO₂ (سیلیس) در طبیعت وجود داشته باشد.
در میان تارنماها صفحه ۷۳ شیمی دوازدهم
با مراجعه به منابع علمی معتبر درباره کاربردهای گرافن اطلاعات جمع آوری و در کلاس ارائه کنید.
جواب:· گرافن تکلایهای از اتمهای کربن است که به صورت شبکهای ششضلعی (لانهزنبوری) در کنار هم قرار گرفتهاند.
- این ماده فقط به ضخامت یک اتم است و به همین دلیل نازکترین ماده شناختهشده به شمار میرود.
- گرافن با وجود ضخامت بسیار کم، حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ برابر فولاد استحکام کششی دارد و در عین حال بسیار سبک و انعطافپذیر است.
- گرافن رسانای بسیار خوب جریان الکتریکی و گرما است؛ به همین دلیل در ساخت قطعات الکترونیکی پیشرفته کاربرد دارد.
- از گرافن در باتریها و ابرخازنها برای افزایش سرعت شارژ و ظرفیت ذخیره انرژی استفاده میشود.
- در ساخت نمایشگرهای انعطافپذیر، حسگرهای دقیق، سلولهای خورشیدی، تجهیزات پزشکی، فیلترهای تصفیه آب و مواد سبک و مقاوم نیز کاربرد فراوان دارد.
- به دلیل ویژگیهای منحصربهفرد، گرافن یکی از مهمترین مواد پیشرفته و آیندهدار در فناوری و صنعت به شمار میرود.
جواب کاوش کنید 1 صفحه 73 شیمی دوازدهم
درباره «رسانایی الکتریکی گرافن» کاوش کنید.
وسایل و مواد مورد نیاز: لامپ LED، باتری ۹ ولتی ، سیم، سوکت، مقاومت ۳۳۰ اهمی، مداد و کاغذ.
۱– مداری مطابق شکل زیر بسازید.
۲– با یک مداد نرم، چهار گوشهای ضخیم و تیره روی کاغذ بکشید، به طوری که حدود ۳ تا ۴ سانتیمتر طول و حدود ۱/۵ سانتی متر عرض داشته باشد، سپس مستطیل را با مداد به طور کامل سیاه کنید.
۳– نوک فلزی دو سیم رابط را با مستطیل گرافیتی که ضخامتی در حدود چند نانومتر دارد تماس دهید، سپس به لامپ نگاه کنید، چه رخ میدهد؟
جواب: لامپ روشن میشود؛ زیرا گرافن رسانای خوب جریان الکتریکی است و جریان برق از آن عبور میکند.
۴– دو نقطه اتصال را به هم نزدیک یا از هم دور کنید، چه تغییری در شدت روشنایی لامپ پدید میآید؟
جواب: هرچه دو نقطه اتصال به هم نزدیکتر باشند، لامپ پرنورتر میشود؛ زیرا طول مسیر عبور جریان کمتر و مقاومت الکتریکی کاهش مییابد.
خود را بیازمایید صفحه ۷۴ شیمی دوازدهم
۱– با خط زدن واژه نادرست در هر مورد، عبارت زیر را کامل کنید.
جواب:
۲– واژههای شیمیایی رایج مانند ماده مولکولی، فرمول مولکولی و نیروهای بینمولکولی را برای توصیف کدام مواد زیر میتوان به کار برد؟ چرا؟
جواب: واژههای ماده مولکولی، فرمول مولکولی و نیروهای بینمولکولی فقط برای C₆H₁₄(l)، HF(g) و Cl₂(g) بهکار میروند؛ زیرا این مواد از مولکولهای مجزا تشکیل شدهاند، فرمول مولکولی دارند و بین مولکولهای آنها نیروهای بینمولکولی برقرار است.
اما SiO₂(s)، NaCl(s) و C(s، گرافیت) با این واژهها توصیف نمیشوند؛ زیرا مولکول مجزا ندارند و بهترتیب جامد شبکهای کووالانسی، جامد یونی و جامد شبکهای کووالانسی هستند.
خود را بیازمایید صفحه 76 شیمی دوازدهم
۱– شکل زیر نقشه پتانسیل مولکولهای کربونیل سولفید (SCO) و اتین (C₂H₂) را نشان میدهد. با توجه به آنها گشتاور دوقطبی کدام مولکول برابر با صفر است؟ چرا؟
جواب: اتین (C₂H₂) گشتاور دوقطبی برابر صفر دارد؛ زیرا مولکولی خطی و متقارن است. هرچند در پیوندهای C–H اختلاف الکترونگاتیوی وجود دارد، اما به دلیل تقارن مولکول، بردارهای دوقطبی یکدیگر را خنثی میکنند و برآیند آنها صفر میشود. در مقابل، کربونیل سولفید (SCO) به دلیل متفاوت بودن دو سر مولکول (S و O)، توزیع بار نامتقارن دارد و مولکولی قطبی است.
۲– با توجه به نقشه پتانسیل مولکولهای آمونیاک و گوگرد تریاکسید به پرسشهای پاسخ دهید.
آ) با بیان دلیل، هر یک از اتمها را در نقشههای بالا با (δ−) و (δ+) نشاندار کنید.
جواب:
در NH₃، چون نیتروژن نافلزتر از هیدروژن است، N دارای بار جزئی δ− و هر H دارای بار جزئی δ+ است.
در SO₃، چون اکسیژن نافلزتر از گوگرد است، هر O دارای بار جزئی δ− و اتم S دارای بار جزئی δ+ است.
ب) کدام مولکول قطبی و کدام ناقطبی است؟ چرا؟
جواب: آمونیاک (NH₃) قطبی است؛ زیرا اتم نیتروژن یک جفتالکترون ناپیوندی دارد و شکل مولکول هرمی است؛ در نتیجه توزیع بارها نامتقارن بوده و گشتاورهای دوقطبی یکدیگر را خنثی نمیکنند.
گوگرد تریاکسید (SO₃) ناقطبی است؛ زیرا شکل مولکول مثلث مسطح و کاملاً متقارن است. بنابراین با وجود قطبی بودن پیوندهای S–O، گشتاورهای دوقطبی یکدیگر را خنثی کرده و برآیند آنها صفر میشود.
۳– با توجه به شکلهای زیر با دلیل پیشبینی کنید کدام مایع، کلروفرم (CHCl₃) و کدام یک کربن تتراکلرید (CCl₄) است؟
جواب: مایعی که باریکه آن در میدان الکتریکی منحرف میشود، کلروفرم (CHCl₃) است؛ زیرا مولکول آن قطبی بوده و به دلیل نامتقارن بودن توزیع بار، گشتاور دوقطبی دارد.
مایعی که باریکه آن منحرف نمیشود، کربن تتراکلرید (CCl₄) است؛ زیرا مولکول آن ناقطبی بوده و به دلیل شکل چهاروجهی متقارن، گشتاورهای دوقطبی پیوندها یکدیگر را خنثی کرده و گشتاور دوقطبی کل مولکول صفر است.
با هم بیندیشیم صفحه ۷۸ شیمی دوازدهم
شکل زیر نمایی از فناوری پیشرفته برای تولید انرژی الکتریکی از پرتوهای خورشیدی را نشان میدهد. با توجه به شکل به پرسشها پاسخ دهید.
۱– مشخص کنید هر یک از جملههای زیر، توصیف کدام بخش از این فناوری است؟
آ) پرتوهای خورشیدی را روی برج گیرنده متمرکز میکنند. جواب: آینهها
ب) شارهای بسیار داغ که باعث تولید بخار داغ میشود. جواب: شاره A
پ) شارهای که توربین را به حرکت در میآورد. جواب: بخار داغ
۲– با توجه به جدول زیر به پرسشها پاسخ دهید.
آ) کدام ماده در گستره دمایی کمتری به حالت مایع است؟ چرا؟
جواب:N₂؛ زیرا اختلاف بین نقطه ذوب و نقطه جوش آن کمتر است، بنابراین در بازه دمایی کوچکتری به صورت مایع باقی میماند.
ب) کدام ماده را به جای شاره A پیشنهاد میکنید؟ چرا؟
جواب: NaCl؛ زیرا اختلاف نقطه ذوب و نقطه جوش آن بیشتر است، در نتیجه در گستره دمایی وسیعتری به حالت مایع باقی میماند و برای استفاده به عنوان شاره مناسبتر است.
۳– با خط زدن واژه نادرست در هر مورد، جمله زیر را کامل کنید.
جواب:
جواب با هم بیندیشیم صفحه ۸۰ و ۸۱ شیمی دوازدهم
۱– توضیح دهید چرا برای توصیف ترکیبهای یونی در منابع علمی معتبر هیچگاه واژههایی مانند مولکول و فرمول مولکولی به کار نمیرود؟
جواب: ترکیبهای یونی از کاتیونها و آنیونها تشکیل شدهاند که در کنار یکدیگر یک شبکه بلوری منظم و گسترده ایجاد میکنند. در این ساختار، یونها به صورت مولکولهای جدا از هم وجود ندارند، بلکه آرایش آنها در سراسر بلور تکرار میشود. به همین دلیل برای این ترکیبها از واژههای مولکول و فرمول مولکولی استفاده نمیشود و تنها فرمول شیمیایی (فرمول واحد) نسبت ساده یونهای سازنده را نشان میدهد.
۲– جدول زیر اندازه شعاع برخی یونهای متداول را در مقایسه با اندازه اتم سازنده آنها نشان میدهد. در مورد این جدول با یکدیگر گفتوگو کنید و روندهای موجود در آن را توضیح دهید.
جواب:
در عنصرهای یک گروه، از بالا به پایین شعاع اتمی و شعاع یونی افزایش مییابد؛ زیرا تعداد لایههای الکترونی بیشتر میشود.
در عنصرهای یک دوره، از چپ به راست شعاع اتمی کاهش مییابد؛ اما شعاع یونی از یک روند یکنواخت پیروی نمیکند.
کاتیونها نسبت به اتم سازنده خود شعاع کوچکتری دارند؛ زیرا با از دست دادن الکترون، جاذبه هسته بر الکترونهای باقیمانده بیشتر میشود.
آنیونها نسبت به اتم سازنده خود شعاع بزرگتری دارند؛ زیرا با گرفتن الکترون، دافعه بین الکترونها افزایش یافته و اندازه یون بزرگتر میشود.
در یونهای همدوره، هرچه بار مثبت کاتیون بیشتر باشد، شعاع آن کوچکتر است و هرچه بار منفی آنیون بیشتر باشد، شعاع آن بزرگتر خواهد بود.
۳– اگر هر یون را کرهای باردار در نظر بگیرید، چگالی بار همارز با نسبت بار به حجم آن است. کمیتی که میتواند برای مقایسه میزان بر همکنش میان یونها به کار رود. نسبت سادهتری که میتوان به کاربرد، نسبت مقدار بار یون به شعاع آن است. با این توصیف جدول زیر را کامل کنید و به پرسشها پاسخ دهید.
جواب:
آ) چگالی بار کدام کاتیون کمتر و کدام یک بیشتر است؟ چرا؟
جواب: K⁺ کمترین چگالی بار و Al³⁺ بیشترین چگالی بار را دارد؛ زیرا چگالی بار به نسبت بار یون به شعاع آن بستگی دارد. یون Al³⁺ علاوه بر بار بیشتر، شعاع کوچکتری نیز دارد؛ بنابراین چگالی بار آن از همه بیشتر است. در مقابل، K⁺ بار کمتری و شعاع بزرگتری دارد، پس چگالی بار آن کمتر است.
ب) چگالی بار کدام آنیون کمتر و کدام یک بیشتر است؟ چرا؟
جواب: Cl⁻ کمترین و O²⁻ بیشترین چگالی بار را دارد؛ زیرا یون O²⁻ با وجود شعاع کوچکتر، بار منفی بیشتری دارد و نسبت بار به شعاع آن بزرگتر است. اما Cl⁻ بار کمتری و شعاع بزرگتری دارد، بنابراین چگالی بار آن کمتر است.
پ) پیشبینی کنید نیروی جاذبه میان کدام کاتیون با کدام آنیون از همه قویتر است؟ چرا؟
جواب: نیروی جاذبه میان Al³⁺ و O²⁻ از همه قویتر است؛ زیرا هر دو یون چگالی بار زیادی دارند. هرچه چگالی بار یونها بیشتر باشد، نیروی جاذبه الکتریکی میان آنها نیز بیشتر خواهد بود.
ت) پیشبینی کنید نیروی جاذبه میان کدام کاتیون با کدام آنیون از همه ضعیفتر است؟ چرا؟
جواب: نیروی جاذبه میان K⁺ و Cl⁻ از همه ضعیفتر است؛ زیرا هر دو یون چگالی بار کمتری دارند. در نتیجه جاذبه الکتریکی بین آنها نسبت به سایر یونها ضعیفتر خواهد بود.
خود را بیازمایید صفحه ۸۲ شیمی دوازدهم
۱– در هر مورد با خط زدن واژه نادرست، هر یک از عبارتهای زیر را کامل کنید.
جواب:
۲– با توجه به دادههای متن درس پیشبینی کنید کدام مقدار آنتالپی فروپاشی شبکه را میتوان به KCl(s) نسبت داد؟ چرا؟
649 یا 1037 ، 717 kJ mol^-1
جواب:
مقدار 1717 kJ·mol⁻¹ به KCl(s) مربوط است؛ زیرا آنتالپی فروپاشی شبکه KCl از KBr بیشتر و از NaCl کمتر است. علت آن این است که یون Cl⁻ از Br⁻ کوچکتر بوده و جاذبه بین یونها را بیشتر میکند، اما یون K⁺ از Na⁺ بزرگتر است و این موضوع باعث کاهش جاذبه بین یونها نسبت به NaCl میشود.
۳– با توجه به نمودار زیر به پرسشها پاسخ دهید.
آ) با افزایش شعاع کاتیون فلزهای قلیایی، آنتالپی فروپاشی شبکه چه تغییری میکند؟ توضیح دهید.
جواب: با افزایش شعاع کاتیون، فاصله بین یونها بیشتر شده و چگالی بار کاهش مییابد؛ در نتیجه نیروی جاذبه بین یونها ضعیفتر شده و آنتالپی فروپاشی شبکه کاهش پیدا میکند.
ب) با افزایش شعاع آنیونهای هالید، آنتالپی فروپاشی شبکه چه تغییری میکند؟ توضیح دهید.
جواب: با بزرگتر شدن شعاع آنیونهای هالید، فاصله بین یونهای مثبت و منفی افزایش مییابد و جاذبه الکتریکی آنها کمتر میشود؛ بنابراین آنتالپی فروپاشی شبکه کاهش مییابد.
۴– با توجه به جدول زیر که آنتالپی فروپاشی شبکه را برای برخی ترکیبهای یونی نشان میدهد، به پرسشها پاسخ دهید.
آ) درباره درستی جمله زیر گفتوگو کنید.
«آنتالپی فروپاشی شبکه با بار الکتریکی کاتیون و هم با بار الکتریکی آنیون رابطه مستقیم دارد.»
جواب: این جمله درست است؛ زیرا هرچه بار مثبت کاتیون یا بار منفی آنیون بیشتر باشد، نیروی جاذبه بین یونها افزایش مییابد و برای جدا کردن آنها از شبکه بلوری، انرژی بیشتری لازم است. بنابراین آنتالپی فروپاشی شبکه نیز بیشتر خواهد شد.
ب) آیا میتوان میان آنتالپی فروپاشی شبکه و نقطه ذوب جامدهای یونی رابطهای در نظر گرفت؟ توضیح دهید.
جواب: بله. هرچه آنتالپی فروپاشی شبکه بیشتر باشد، پیوند و جاذبه بین یونها قویتر است؛ بنابراین برای ذوب شدن جامد یونی به انرژی بیشتری نیاز خواهد بود و نقطه ذوب آن نیز بالاتر خواهد بود.
جواب با هم بیندیشیم صفحه ۸۴ شیمی دوازدهم
۱– این شکل یک الگوی ساده از شبکه بلوری فلزها را نشان میدهد که برای توجیه برخی رفتارهای فیزیکی آنها ارائه شده و به مدل دریای الکترونی معروف است.
بر اساس این مدل، ساختار فلزها آرایش منظمی از کاتیونها در سه بعد است که در فضای میان آنها سستترین الکترونهای موجود در اتم، دریایی را ساختهاند و در آن آزادانه جابهجا میشوند. با این توصیف به پرسشهای زیر پاسخ دهید.
آ) پیشبینی کنید کدام الکترونها (درونی یا ظرفیت)، دریای الکترونی را میسازند؟ چرا؟
جواب: الکترونهای ظرفیت دریای الکترونی را تشکیل میدهند؛ زیرا از هسته فاصله بیشتری دارند، نیروی جاذبه هسته را کمتر احساس میکنند و میتوانند بهراحتی در سراسر شبکه بلوری فلز حرکت کنند.
ب) کدام ویژگی دریای الکترونی سبب میشود که هر الکترون موجود در آن را نتوان تنها متعلق به یک اتم معین دانست؟
جواب: آزادانه جابهجا شدن الکترونهای ظرفیت در سراسر شبکه بلوری باعث میشود هیچ الکترونی به یک اتم خاص تعلق نداشته باشد و همه اتمهای فلز در استفاده از این الکترونها مشترک باشند.
پ) درباره درستی جمله زیر با یکدیگر گفتوگو کنید.
«دریای الکترونی عاملی است که چیدمان کاتیونها را در شبکه بلوری فلز حفظ میکند.»
جواب: این جمله درست است؛ زیرا دریای الکترونی از الکترونهای آزاد با بار منفی تشکیل شده است. جاذبه الکتروستاتیکی بین این الکترونها و کاتیونهای فلزی، کاتیونها را در کنار یکدیگر نگه میدارد و باعث پایداری و حفظ آرایش منظم شبکه بلوری فلز میشود.
۲– با توجه به شکلهای داده شده به پرسشها پاسخ دهید.
آ) هر یک از شکلها نشاندهنده کدام رفتار فیزیکی فلز است؟
جواب:
شکل (۱): خاصیت چکشخواری (شکلپذیری) فلزها را نشان میدهد.
شکل (۲): خاصیت رسانایی الکتریکی فلزها را نشان میدهد.
ب) رفتار فلز را در هر یک از این دو شکل با توجه به الگوی دریای الکترونی توجیه کنید.
جواب:
در شکل (۱): هنگام وارد شدن ضربه، کاتیونهای فلزی روی یکدیگر لغزش و جابهجایی پیدا میکنند، اما به دلیل وجود دریای الکترونی که همچنان آنها را به هم متصل نگه میدارد، شبکه فلزی از هم نمیپاشد و فلز نمیشکند؛ بلکه تغییر شکل میدهد.
در شکل (۲): الکترونهای ظرفیت به صورت آزاد در دریای الکترونی حرکت میکنند. با اعمال اختلاف پتانسیل، این الکترونها در یک جهت به حرکت درمیآیند و جریان الکتریکی را برقرار میکنند؛ بنابراین فلز رسانای خوب جریان برق است.
خود را بیازمایید صفحه ۸۶ شیمی دوازدهم
شکل زیر پیشرفت واکنش فلز روی با محلول نمکی از وانادیم (V) را نشان میدهد.
با توجه به شکل به پرسشهای داده شده پاسخ دهید.
آ) آرایش الکترونی اتم وانادیم (۲۳V) را بنویسید.
ب) آرایش الکترونی وانادیم را در حالتهای اکسایش (II) و (III) بنویسید.
جواب:
پ) توضیح دهید چرا در هر مرحله رنگ محلول متفاوت از دیگری است؟
جواب: در هر مرحله، عدد اکسایش وانادیم تغییر میکند و در نتیجه آرایش الکترونی و تعداد الکترونهای لایه d آن نیز تغییر مییابد. این تغییر باعث تفاوت در جذب نور مرئی میشود؛ بنابراین هر یون وانادیم رنگ مخصوص به خود را دارد و رنگ محلول در هر مرحله متفاوت دیده میشود.
ت) در این واکنش، وانادیم (V) کدام نقش را دارد (اکسنده یا کاهنده)؟ چرا؟
جواب: وانادیم (V) نقش اکسنده را دارد؛ زیرا با گرفتن الکترون، عدد اکسایش آن کاهش مییابد و خودش کاهش پیدا میکند، در نتیجه باعث اکسایش گونهٔ مقابل میشود
با هم بیندیشیم صفحه ۸۷ شیمی دوازدهم
جدول زیر برخی ویژگیهای تیتانیم را در مقایسه با فولاد زنگ نزن نشان میدهد. با توجه به جدول به پرسشهای داده شده پاسخ دهید.
آ) هنگامی که موتور جت کار میکند همه اجزای سازنده (ثابت و متحرک) دمای بالایی دارند. تیتانیم بر اساس کدام ویژگیها برای ساخت این موتور به کار رفته است؟ توضیح دهید.
جواب: تیتانیم به دلیل نقطه ذوب بالا، چگالی کم، استحکام زیاد و مقاومت بالا در برابر سایش و خوردگی، فلز مناسبی برای ساخت موتور جت است. این ویژگیها باعث میشوند قطعات موتور در دماهای بالا و هنگام کار طولانی، استحکام و عملکرد خود را حفظ کنند.
ب) توضیح دهید چرا امروزه در ساخت پروانه کشتی اقیانوسپیما به جای فولاد از تیتانیم استفاده میکنند؟
جواب: تیتانیم چگالی کمتری نسبت به فولاد دارد و در برابر خوردگی ناشی از آب دریا و نمکهای محلول بسیار مقاوم است. به همین دلیل پروانه کشتی سبکتر بوده، دیرتر دچار خوردگی میشود و عمر مفید بیشتری دارد.
پ) ساخت بناهای هنرمندانه، زیبا و ماندگار همانند موزه گوگنهایم با پوشش بیرونی تیتانیم، از چه مزایایی برخوردار است؟ توضیح دهید.
جواب: پوشش تیتانیمی ساختمان در برابر رطوبت، باران، برف، نور خورشید، اکسیژن هوا و عوامل خورنده مقاومت زیادی دارد. همچنین در برابر سایش و زنگزدگی نیز پایدار است؛ بنابراین ظاهر زیبا و کیفیت ساختمان برای سالهای طولانی حفظ شده و هزینه تعمیر و نگهداری آن کاهش مییابد.