1: ساختار و پیوند
- Page ID
- 215659
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)این فصل یک بررسی از مواد پوشش داده شده در یک دوره استاندارد شیمی عمومی تازه وارد را از طریق بحث در مورد موضوعات زیر فراهم می کند:
- تفاوت بین شیمی آلی و معدنی.
- شکل ها و اهمیت اوربیتال های اتمی
- تنظیمات الکترون
- پیوند یونی و کووالانسی.
- نظریه اوربیتال مولکولی
- هیبریداسیون
- ساختار و هندسه ترکیبات متان، اتان، اتیلن و استیلن.
- 1.1: چرا این فصل؟
- این فصل مفاهیم اساسی ساختار و پیوند در شیمی آلی را معرفی می کند و بر اهمیت آنها برای درک رفتار مولکولی و واکنش پذیری تأکید می کند. این نشان می دهد که چگونه این مفاهیم پایه و اساس موضوعات بعدی در این زمینه را تشکیل می دهند و دانش آموزان را تشویق می کند تا اهمیت ساختار شیمیایی را در تعیین خواص و عملکرد ترکیبات آلی درک کنند. این پایه برای تسلط بر سنتز و تجزیه و تحلیل آلی ضروری است.
- 1.2: ساختار اتمی - هسته
- اتم ها از پروتون ها، نوترون ها و الکترون ها تشکیل شده اند. پروتون ها و نوترون ها در هسته اتم یافت می شوند، در حالی که الکترون ها در ابر الکترونی اطراف هسته یافت می شوند. بار الکتریکی نسبی یک پروتون 1+ است، یک نوترون هیچ بار ندارد و بار نسبی الکترون -1 است. تعداد پروتون ها در هسته اتم، عدد اتمی، Z نامیده می شود. عدد جرمی، A، مجموع تعداد پروتون ها و تعداد نوترون ها در یک هسته است.
- 1.3: ساختار اتمی - اوربیتال
- این بخش ساختار اتمی و نقش اوربیتالها در پیکربندی الکترون را توضیح میدهد. این مقاله انواع مختلف اوربیتال های اتمی (s، p، d، f) و شکل ها، انرژی ها و چگونگی تأثیر آنها بر پیوند شیمیایی را توصیف می کند. مفهوم اعداد کوانتومی، که خواص الکترون ها را در اتم ها توصیف می کند، نیز معرفی شده است. درک این اصول برای درک اصول پیوند شیمیایی و واکنش پذیری در شیمی آلی بسیار مهم است.
- 1.4: ساختار اتمی - تنظیمات الکترون
- ترتیبی که الکترونها در اوربیتالهای اتمی قرار میگیرند، پیکربندی الکترونی نامیده میشود و توسط اصل aufbau اداره میشود. الکترونها در بیرونیترین لایه یک اتم، الکترونهای والانس نامیده میشوند. تعداد الکترون های ظرفیت در هر اتم مربوط به موقعیت آن در جدول تناوبی است. عناصر در یک گروه تناوبی یکسان تعداد الکترونهای ظرفیتی یکسانی دارند.
- 1.5: توسعه نظریه پیوند شیمیایی
- نمادهای نقطه لوئیس راهی برای نشان دادن تعداد الکترون های ظرفیت در یک اتم است. آنها برای پیش بینی تعداد و انواع پیوندهای کووالانسی درون مولکول های آلی مفید هستند. شکل مولکولی مولکول ها توسط نظریه دافعه جفت الکترون لایه ظرفیتی (VSEPR) پیش بینی شده است. شکلهای مولکولهای آلی رایج بر پایهٔ چیدمانهای چهاروجهی، سهوجهی صفحهای یا خطی گروههای الکترونی است.
- 1.6: توصیف پیوندهای شیمیایی - نظریه پیوند والانس
- پیوندهای کووالانسی به عنوان الکترون های ظرفیت بین دو اتم به اشتراک گذاشته می شوند. ساختارهای لوئیس و فرمول های ساختاری روش های معمول نشان دادن پیوند کووالانسی در مولکول های آلی هستند. بار رسمی تغییرات تعداد الکترون های ظرفیت را با پیوند یک اتم به یک مولکول توصیف می کند. اگر اتم دارای از دست دادن خالص الکترون های ظرفیت باشد، بار رسمی مثبت خواهد داشت. اگر اتم بهره خالص الکترون های ظرفیت داشته باشد، بار رسمی منفی خواهد داشت.
- 1.7: sp³ اوربیتال های ترکیبی و ساختار متان
- چهار پیوند تکی C-H یکسان در متان به شکل متان در نتیجه پیوند سیگما بین اوربیتالهای هیبریدی sp3 کربن و اوربیتال s هر هیدروژن همپوشانی دارند.
- 1.8: sp³ اوربیتال های ترکیبی و ساختار اتان
- پیوند C-C در اتان در نتیجه همپوشانی پیوند سیگما بین اوربیتال هیبریدی sp³ روی هر کربن تشکیل می شود. و اوربیتال s هر هیدروژن. شش پیوند تک C-H یکسان در فرم در نتیجه پیوند سیگما بین اوربیتالهای هیبریدی sp³ کربن و اوربیتال s هر هیدروژن همپوشانی دارند.
- 1.9: sp² اوربیتال های ترکیبی و ساختار اتیلن
- پیوند C=C در اتیلن در نتیجه همپوشانی هر دو پیوند سیگما بین یک اوربیتال هیبریدی sp2 روی هر کربن و همپوشانی پیوند pi یک اوربیتال p روی هر کربن تشکیل می شود
- 1.10: اوربیتال های ترکیبی sp و ساختار استیلن
- پیوند سهگانه کربن-کربن در استیلن در نتیجه همپوشانی پیوند یک سیگما بین یک اوربیتال هیبریدی sp روی هر کربن و دو پیوند پی همپوشانی اوربیتالهای p روی هر کربن شکل میگیرد.
- 1.11: هیبریداسیون نیتروژن، اکسیژن، فسفر و گوگرد
- این بخش هیبریداسیون نیتروژن، اکسیژن، فسفر و گوگرد را پوشش می دهد و توضیح می دهد که چگونه این عناصر تحت هیبریداسیون قرار می گیرند تا پیوندهای کووالانسی تشکیل دهند. این در مورد انواع مختلف هیبریداسیون (sp، sp²، sp³) و هندسه های آنها بحث می کند و اینها را به اشکال مولکولی مرتبط می کند. این مفهوم برای درک واکنش پذیری و الگوهای پیوند مولکول های آلی بسیار مهم است. مثال های کلیدی نشان می دهد که چگونه هیبریداسیون بر خواص مولکولی تأثیر می گذارد.
- 1.12: توصیف پیوندهای شیمیایی - نظریه اوربیتال مولکولی
- نظریه اوربیتال مولکولی (MO) یک مدل پیوند پیشرفته تر از نظریه پیوند والانس است که در آن دو اوربیتال اتمی با هم همپوشانی دارند تا دو اوربیتال مولکولی - یک MO پیوندی و یک MO ضد پیوند را تشکیل دهند.
- 1.13: طراحی ساختارهای شیمیایی
- فرمول های Kekulé یا فرمول های ساختاری اتم های مولکول را به ترتیب پیوند آنها نمایش می دهند. فرمولهای ساختاری چگال، ترتیب اتمها را مانند یک فرمول ساختاری نشان میدهند اما برای صرفهجویی در فضا در یک خط واحد نوشته میشوند. فرمول های اسکلت یا فرمول های کوتاه یا فرمول های زاویه خط برای نوشتن موثرتر اتم های کربن و هیدروژن با جایگزینی حروف با خطوط استفاده می شود. ایزومرها فرمول مولکولی یکسانی دارند، اما فرمول های ساختاری متفاوتی دارند
- 1.14: مواد شیمیایی - غذاهای ارگانیک - خطر در مقابل سود
- برخلاف آنچه در سوپرمارکتها یا تلویزیون میشنوید، همه غذاها ارگانیک هستند، یعنی مخلوط پیچیدهای از مولکولهای آلی. با این حال، هنگامی که به مواد غذایی اعمال می شود، کلمه ارگانیک به معنای عدم وجود مواد شیمیایی مصنوعی، به طور معمول آفت کش ها، آنتی بیوتیک ها و نگهدارنده ها است. چقدر باید در مورد آثار آفت کش ها در غذایی که می خوریم نگران باشیم؟ یا سموم موجود در آبی که می نوشیم؟ یا آلاینده های موجود در هوایی که تنفس می کنیم؟
- 1.16: خلاصه
- هدف از این فصل این است که شما را به سرعت برساند - برای بررسی برخی از ایده ها در مورد اتم ها، پیوندها و هندسه مولکولی. همانطور که دیدیم، شیمی آلی مطالعه ترکیبات کربن است. اگر چه تقسیم به شیمی آلی و معدنی از لحاظ تاریخی رخ داده است، هیچ دلیل علمی برای تقسیم وجود ندارد.