2.10: خلاصه
- Page ID
- 216046
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)شیمی با ترکیب، ساختار و خواص ماده و راه هایی که اشکال مختلف ماده ممکن است به یکدیگر تبدیل شوند، سر و کار دارد. بنابراین، آن را اشغال یک مکان مرکزی در مطالعه و عمل علم و فن آوری است. شیمیدانان از روش علمی برای انجام آزمایشات، فرضیه ها، فرمول بندی قوانین و توسعه نظریه ها استفاده می کنند تا بتوانند رفتار جهان طبیعی را بهتر درک کنند. برای انجام این کار، آنها در حوزه های ماکروسکوپی، میکروسکوپی و نمادین عمل می کنند. شیمیدانان طیف گسترده ای از مواد را که برای زندگی ما مهم هستند اندازه گیری، تجزیه و تحلیل، تصفیه و سنتز می کنند.
ماده هر چیزی است که فضا را اشغال می کند و جرم دارد. بلوک اصلی ساختمان ماده اتم است، کوچکترین واحد یک عنصر است که می تواند به ترکیب با اتم های همان عناصر یا عناصر دیگر وارد شود. در بسیاری از مواد، اتم ها به مولکول ها ترکیب می شوند. در زمین، ماده معمولاً در سه حالت وجود دارد: جامدات، از شکل و حجم ثابت. مایعات، از شکل متغیر اما حجم ثابت؛ و گازها، از شکل و حجم متغیر. در شرایط دمای بالا، ماده همچنین می تواند به عنوان یک پلاسما وجود داشته باشد. بیشتر ماده مخلوط است: از دو یا چند نوع ماده تشکیل شده است که می توانند در مقادیر مختلف وجود داشته باشند و با وسایل فیزیکی از هم جدا شوند. مخلوطهای ناهمگن در ترکیب از نقطهای به نقطه دیگر متفاوت هستند؛ مخلوطهای همگن از نقطهای به نقطه دیگر ترکیب یکسانی دارند. مواد خالص فقط از یک نوع ماده تشکیل شده اند. یک ماده خالص می تواند یک عنصر باشد که تنها از یک نوع اتم تشکیل شده است و نمی تواند توسط یک تغییر شیمیایی یا یک ترکیب که از دو یا چند نوع اتم تشکیل شده است، شکسته شود.
همه مواد دارای خواص فیزیکی و شیمیایی متمایز هستند و ممکن است تغییرات فیزیکی یا شیمیایی داشته باشند. خواص فیزیکی، مانند سختی و نقطه جوش، و تغییرات فیزیکی، مانند ذوب یا انجماد، تغییر در ترکیب ماده را شامل نمی شود. خواص شیمیایی، مانند اشتعال پذیری و اسیدیته و تغییرات شیمیایی، مانند زنگ زدگی، شامل تولید ماده ای است که از قبل متفاوت است.
خواص قابل اندازه گیری در یکی از دو دسته قرار می گیرند. خواص گسترده به مقدار ماده موجود بستگی دارد، به عنوان مثال، جرم طلا. خواص فشرده به مقدار ماده موجود بستگی ندارد، به عنوان مثال، تراکم طلا. گرما نمونه ای از یک خاصیت گسترده است و دما نمونه ای از یک خاصیت فشرده است.
اندازه گیری ها اطلاعات کمی را ارائه می دهند که در مطالعه و تمرین شیمی بسیار مهم است. هر اندازه گیری دارای یک مقدار، یک واحد برای مقایسه و یک عدم قطعیت است. اندازه گیری ها را می توان در نماد اعشاری یا علمی نشان داد. دانشمندان در درجه اول از واحدهای SI (سیستم بین المللی) مانند متر، ثانیه و کیلوگرم و همچنین واحدهای مشتق شده مانند لیتر (برای حجم) و g/cm 3 (برای تراکم) استفاده می کنند. در بسیاری از موارد، استفاده از پیشوندهایی که واحدهای کسری و چندگانه را تولید می کنند، مناسب است، مانند میکروثانیه (10 -6 ثانیه) و مگا هرتز (10 6 هرتز) به ترتیب.
مقادیر را می توان تعریف یا اندازه گیری کرد. مقادیر اندازه گیری شده دارای عدم اطمینان مرتبط هستند که با تعداد ارقام قابل توجه در تعداد کمیت نشان داده می شود. عدم قطعیت یک کمیت محاسبه شده به عدم قطعیت در مقادیر مورد استفاده در محاسبه بستگی دارد و در نحوه گرد شدن مقدار منعکس می شود. مقادیر با توجه به دقت (نزدیک بودن به یک مقدار واقعی یا پذیرفته شده) و دقت (تنوع در نتایج اندازه گیری تکرار) مشخص می شوند.
اندازه گیری ها با استفاده از واحدهای مختلف ساخته می شوند. اغلب مفید یا ضروری است که یک مقدار اندازه گیری شده را از یک واحد به واحد دیگر تبدیل کنیم. این تبدیل ها با استفاده از عوامل تبدیل واحد انجام می شود که با استفاده از کاربردهای ساده یک رویکرد ریاضی به نام روش فاکتور برچسب یا تجزیه و تحلیل ابعادی حاصل می شود. این استراتژی همچنین برای محاسبه مقادیر مورد نظر با استفاده از مقادیر اندازه گیری شده و روابط ریاضی مناسب استفاده می شود.