پرش به محتوای اصلی

فصل 02 (علوم تجربی نهم)

بخشی از بانک سؤال طبقه‌بندی‌شده‌ی این مبحث در کوئیز سنتر — رایگان و بدون نیاز به ثبت‌نام

خلاصه‌ی درسنامه

این خلاصه‌ی 30 درصدی درسنامه اصلی است. متن کامل با همه‌ی نکته‌ها، مثال‌های حل‌شده و جمع‌بندی، با ثبت‌نام رایگان در دسترست قرار می‌گیرد.

فصل 02 (علوم تجربی نهم)

این فصل به یک پرسش ساده جواب می‌دهد: اتم‌ها چرا و چگونه به هم می‌چسبند؟ پاسخ در دو نوع پیوند خلاصه می‌شود — یونی و اشتراکی — و همین دو، تفاوت رفتار نمک و شکر را توضیح می‌دهند.

ذره‌های سازندهٔ مواد

اتم‌ها معمولاً آزاد نیستند؛ کنار هم یون یا مولکول می‌سازند.

ذره بار الکتریکی مثال رسانایی محلول
یون مثبت یا منفی Na+Na^+، ClCl^-، Cu2+Cu^{2+} دارد
مولکول خنثی آب، شکر، اتانول ندارد

ملاک عملی تشخیص: محلولی که لامپ مدار را روشن می‌کند یون آزاد دارد، پس ترکیبش یونی است (نمک، کات‌کبود). محلولی که روشن نمی‌کند مولکولی است (شکر، اتانول). آب مقطر نارساناست؛ رسانایی آب دریا از یون‌های حل‌شده در آن می‌آید، نه از خودِ آب.

چرا اتم‌ها واکنش می‌دهند؟

اتم‌ها تمایل دارند مدار آخرشان ۸ الکترون داشته باشد (قاعدهٔ هشت‌تایی). هیدروژن و هلیم استثنا هستند و با ۲ الکترون پایدار می‌شوند.

  • اتم فلز الکترون می‌دهد ← کاتیون (یون مثبت)
  • اتم نافلز الکترون می‌گیرد ← آنیون (یون منفی)
NaNa++eNa \rightarrow Na^+ + e^-
Cl+eClCl + e^- \rightarrow Cl^-
Na++ClNaClNa^+ + Cl^- \rightarrow NaCl

نکتهٔ طلایی: در یونی‌شدن فقط تعداد الکترون عوض می‌شود؛ تعداد پروتون — یعنی هویت عنصر — ثابت می‌ماند.

پیوند یونی یعنی جاذبهٔ الکتریکی بین یون مثبت و منفی. ترکیب یونی در مجموع خنثی است، چون بارهای مثبت و منفی برابرند.

ویژگی‌های ترکیب یونی

شکننده‌اند، نقطهٔ ذوب بالایی دارند، اغلب در آب حل می‌شوند، و از همه مهم‌تر: در حالت جامد نارسانا، در محلول یا مذاب رسانا — چون فقط آن‌وقت یون‌ها آزادانه حرکت می‌کنند. حل شدن نمک در آب نقطهٔ جوش و چگالی آب را بالا می‌برد (راز شناور ماندن در دریاچهٔ ارومیه).

پیوند اشتراکی

وقتی دو نافلز کنار هم قرار می‌گیرند، هیچ‌کدام حاضر به دادن الکترون نیست؛ پس الکترون‌ها را مشترک می‌گذارند. هر پیوند اشتراکی = ۲ الکترون مشترک (از هر اتم یکی).

  • آب H2OH_2O: اکسیژن ۶ الکترون در مدار آخر دارد و ۲ تا کم دارد ← دو پیوند: $HOHH - O - H$
  • متان CH4CH_4: کربن ۴ الکترون دارد ← ۴ پیوند اشتراکی
  • O2O_2 و CO2CO_2: بیش از یک جفت الکترون مشترک (پیوند دوگانه)

قاعدهٔ سریع: تعداد پیوندهای اشتراکی هر اتم = تعداد الکترون کمبودش تا ۸ (و تا ۲ برای هیدروژن).

مقایسهٔ دو پیوند

ویژگی پیوند یونی پیوند اشتراکی
نوع اتم فلز + نافلز نافلز + نافلز
مکانیزم داد و ستد الکترون اشتراک الکترون
ذرهٔ حاصل یون (باردار) مولکول (خنثی)
رسانایی محلول بله خیر
مثال NaClNaCl، MgOMgO H2OH_2O، CH4CH_4

قانون پایستگی جرم

در هر واکنش شیمیایی: جرم کل واکنش‌دهنده‌ها = جرم کل فراورده‌ها. اگر گازی آزاد شود و ظرف باز باشد ترازو کاهش نشان می‌دهد، اما در ظرف بسته جرم کل ثابت است.

یون‌ها در بدن

  • Na+Na^+: فراوان‌ترین کاتیون خون؛ جریان الکتریکی مغز، اعصاب و ماهیچه‌ها (به‌ویژه قلب) را می‌سازد. زیاده‌روی در نمک ← فشار خون بالا.
  • Fe2+Fe^{2+}: سازندهٔ هموگلوبین، درشت‌مولکولی در گلبول قرمز که اکسیژن را از ریه به بافت‌ها می‌برد؛ کمبودش کم‌خونی است. توجه: به شکل یون است، نه آهن فلزی.

فراتر از کتاب

  • یون چنداتمی: گروهی از اتم‌ها با یک بار مشترک — OHOH^-، NO3NO_3^-، CO32CO_3^{2-}، SO42SO_4^{2-}، NH4+NH_4^+. پس کات‌کبود در آب به Cu2+Cu^{2+} و SO42SO_4^{2-} تجزیه می‌شود، نه به تک‌اتم‌ها.
  • فرمول‌نویسی ضربدری: بار هر یون را بدون علامت، اندیسِ یون دیگر کن: Mg2+Mg^{2+} با ClCl^-MgCl2MgCl_2؛ Al3+Al^{3+} با O2O^{2-}Al2O3Al_2O_3 (در پایان ساده کن).
  • شبکهٔ بلوری: «مولکولِ NaClNaCl» وجود ندارد؛ فرمول فقط نسبت ۱ به ۱ یون‌ها را در یک آرایش سه‌بعدی نشان می‌دهد. همین شبکه دلیل ذوب بالا و شکنندگی است.
  • پیوند فلزی: یون‌های مثبت در «دریای الکترون» شناورند، پس فلز حتی در حالت جامد هم رساناست — برخلاف ترکیب یونی.
  • الکترونگاتیوی: میل اتم به کشیدن الکترون. تفاوت زیاد ← پیوند یونی؛ تفاوت کم ← پیوند اشتراکی قطبی (مانند OHO-H در آب).
  • هفت عنصر همیشه دواتمی‌اند: H2H_2، N2N_2، O2O_2، F2F_2، Cl2Cl_2، Br2Br_2، I2I_2.

نمونهٔ کامل

سؤال. عنصر X فلزی است که مدار آخرش ۲ الکترون دارد و عنصر Y نافلزی است با ۷ الکترون در مدار آخر. الف) بار یون هرکدام چقدر است؟ ب) فرمول ترکیب حاصل چیست؟ ج) این ترکیب در حالت جامد و در محلول رساناست یا نه؟ د) نوع پیوند چیست؟

پاسخ تشریحی: الف) X آن ۲ الکترون را می‌دهد ← یون X2+X^{2+}؛ Y یک الکترون می‌گیرد تا به ۸ برسد ← یون YY^-. ب) برای خنثی شدن ترکیب، یک X2+X^{2+} به دو YY^- نیاز دارد، پس فرمول XY2XY_2 است. ج) در جامد نارسانا (یون‌ها در شبکه قفل‌اند) و در محلول یا مذاب رسانا. د) فلز + نافلز با داد و ستد الکترون ← پیوند یونی.

سؤال. اتم منیزیم با عدد اتمی ۱۲ برای رسیدن به پایداری چه می‌کند؟ یون حاصل چه باری دارد و چند الکترون خواهد داشت؟

پاسخ تشریحی: آرایش الکترونی MgMg می‌شود ۲، ۸، ۲. مدار آخر فقط ۲ الکترون دارد و دادنِ ۲ الکترون خیلی آسان‌تر از گرفتن ۶ تاست. پس منیزیم دو الکترون از دست می‌دهد و به Mg2+Mg^{2+} تبدیل می‌شود: بار ۲+، تعداد الکترون 122=1012 - 2 = 10، آرایش نهایی ۲ و ۸ با مدار آخرِ پُر.

تله‌های رایج

  • یونی‌شدن تعداد پروتون را عوض نمی‌کند، فقط الکترون را.
  • نمکِ جامد برق را عبور نمی‌دهد؛ فقط محلول یا مذابش رساناست.
  • در پیوند اشتراکی الکترون منتقل نمی‌شود، مشترک می‌ماند.
  • قاعدهٔ ۸ برای هیدروژن نیست؛ او با ۲ الکترون پایدار می‌شود.
  • آهنِ هموگلوبین یون Fe2+Fe^{2+} است، نه اتم آهن.

نمونه تست

پاسخنامه‌ی تحلیلی سه‌بخشی برای هر سؤال

  • چرا گزینه‌ی درست، درست است
  • چرا هر گزینه‌ی دیگر غلط است
  • تله‌ی تستی‌ای که باید بشناسی

1. ترکیبی یونی از یون‌های A3+A^{3+} و B2B^{2-} تشکیل شده است. اگر تعداد یون‌های A3+A^{3+} در این ترکیب 44 عدد باشد، تعداد یون‌های B2B^{2-} باید چند عدد باشد تا ترکیب خنثی باشد؟

  • 44
  • 88
  • 1212
  • 66

پاسخنامه‌ی تحلیلی

بارِ مثبتِ کل =4×3=12= 4 \times 3 = 12. برایِ خنثی‌شدن، بارِ منفیِ کل هم باید 1212 باشد؛ چون هر B2B^{2-} بارِ 22 دارد، تعدادِ لازم =12÷2=6= 12 \div 2 = 6. پاسخ درست «66» است. رد گزینه‌های نادرست: «44» نادرست است چون 4×2=8124 \times 2=8 \neq 12، بار خنثی نمی‌شود. «88» نادرست است چون 8×2=16128 \times 2=16 \neq 12. «1212» نادرست است چون 12×2=241212 \times 2=24 \neq 12؛ این عدد به‌اشتباه با بارِ مثبتِ کل یکسان گرفته شده، بدونِ تقسیم بر بارِ هر B2B^{2-}. تلهٔ تستی: تلهٔ اصلی این سؤال، فراموش‌کردنِ تقسیمِ بارِ کل بر بارِ هر یونِ منفی است؛ فقط محاسبهٔ بارِ کلِ مثبت کافی نیست، باید آن را بر بارِ هر آنیون هم تقسیم کرد تا تعدادِ لازم به دست آید.

2. در واکنش 7.7g7.7\,\text{g} سدیم با 11.9g11.9\,\text{g} کلر، 19.6g19.6\,\text{g} سدیم کلرید تولید می‌شود. اگر 15.4g15.4\,\text{g} سدیم با 25.0g25.0\,\text{g} کلر واکنش دهد، چند گرم سدیم کلرید تولید می‌شود؟ (همه اعداد تقریبی)

  • 41.9g41.9\,\text{g}
  • 31.0g31.0\,\text{g}
  • 39.2g39.2\,\text{g}
  • 40.4g40.4\,\text{g}

پاسخنامه‌ی تحلیلی

برایِ 15.4g15.4\,\text{g} سدیم (دو برابرِ 7.7g7.7\,\text{g})، طبقِ نسبتِ ثابتِ ترکیب، به 2×11.9=23.8g2\times11.9=23.8\,\text{g} کلر نیاز است. چون 25.0g25.0\,\text{g} کلر در دسترس است (بیشتر از نیاز)، سدیم مادهٔ محدودکننده است. جرمِ محصول =15.4+23.8=39.2g=15.4+23.8=39.2\,\text{g}. پاسخ درست «39.2g39.2\,\text{g}» است. رد گزینه‌های نادرست: «31.0g31.0\,\text{g}» نادرست است چون با هیچ‌کدام از محاسباتِ ممکن (نه نسبتِ ثابت، نه جمعِ مستقیم) همخوانی ندارد. «40.4g40.4\,\text{g}» نادرست است چون این عدد از جمعِ مستقیمِ 15.4+25.015.4+25.0 به دست می‌آید، بدونِ توجه به اینکه کلر مازاد دارد و همهٔ آن مصرف نمی‌شود. «41.9g41.9\,\text{g}» نادرست است چون این عدد با هیچ محاسبهٔ منطقی‌ای سازگار نیست. تلهٔ تستی: تلهٔ اصلی این سؤال، جمع‌کردنِ مستقیمِ دو جرمِ داده‌شده بدونِ بررسیِ اینکه آیا این دو دقیقاً به نسبتِ لازم داده شده‌اند یا یکی مازاد دارد است؛ باید همیشه نسبتِ ثابتِ ترکیب را چک کرد و مادهٔ محدودکننده را شناسایی نمود.

3. در واکنش 7.7g7.7\,\text{g} از فلز A با 11.9g11.9\,\text{g} از گاز B، ترکیب C تشکیل می‌شود. اگر 0.5g0.5\,\text{g} از فلز A اضافی باقی بماند، جرم ترکیب C چند گرم است؟

  • 20.1g20.1\,\text{g}
  • 19.6g19.6\,\text{g}
  • 19.1g19.1\,\text{g}
  • 18.6g18.6\,\text{g}

پاسخنامه‌ی تحلیلی

جرمِ واقعیِ فلزِ AA که وارد واکنش شده: 7.70.5=7.2g7.7-0.5=7.2\,\text{g} (چون 0.5g0.5\,\text{g} آن واکنش نکرده و باقی مانده است). طبقِ پایستگیِ جرم، جرمِ محصولِ C=7.2+11.9=19.1gC = 7.2+11.9=19.1\,\text{g}. پاسخ درست «19.1g19.1\,\text{g}» است. رد گزینه‌های نادرست: «19.6g19.6\,\text{g}» نادرست است چون این عدد از جمعِ کاملِ 7.7+11.97.7+11.9 به دست می‌آید، بدونِ کسرِ 0.5g0.5\,\text{g} باقی‌ماندهٔ واکنش‌نکرده. «18.6g18.6\,\text{g}» نادرست است چون این عدد با هیچ محاسبهٔ درستی همخوانی ندارد. «20.1g20.1\,\text{g}» نادرست است چون این عدد از جمعِ نادرست (افزودنِ به‌جایِ کسرِ 0.50.5) به دست می‌آید. تلهٔ تستی: تلهٔ اصلی این سؤال، فراموش‌کردنِ کسرِ مقدارِ واکنش‌نکرده (باقی‌مانده) از جرمِ اولیه پیش از اعمالِ پایستگیِ جرم است؛ فقط مقدارِ **واقعاً واکنش‌داده‌شده** باید در محاسبه لحاظ شود.

4. در یک واکنش، 1010 گرم سدیم با مقدار کافی کلر واکنش می‌دهد. اگر نسبت جرمی سدیم به کلر در واکنش 7.77.7 به 11.911.9 باشد، چند گرم سدیم کلرید تولید می‌شود؟ (jرم محصول برابر مجموع جرم واکنش‌دهنده‌های مصرف‌شده است)

  • 19.6g19.6\,\text{g}
  • 17.4g17.4\,\text{g}
  • 21.6g21.6\,\text{g}
  • 25.4g25.4\,\text{g}

پاسخنامه‌ی تحلیلی

برایِ 10g10\,\text{g} سدیم، طبقِ نسبتِ 7.7:11.97.7:11.9، جرمِ کلرِ لازم =11.97.7×1015.4g=\dfrac{11.9}{7.7}\times10\approx15.4\,\text{g} (تقریبی). چون کلر «کافی» فرض شده (سدیم به‌طورِ کامل مصرف می‌شود)، جرمِ محصول =10+15.4=25.4g=10+15.4=25.4\,\text{g}. پاسخ درست «25.4g25.4\,\text{g}» است. رد گزینه‌های نادرست: «19.6g19.6\,\text{g}» نادرست است چون این عدد مربوط به واکنشِ اصلیِ 7.7g7.7\,\text{g} سدیم است، نه 10g10\,\text{g} سدیمِ این سؤال. «21.6g21.6\,\text{g}» نادرست است چون از یک محاسبهٔ نادرست (شاید جمعِ 1010 با نسبتِ ساده‌شدهٔ اشتباه) به دست آمده. «17.4g17.4\,\text{g}» نادرست است چون کمتر از جرمِ اولیهٔ سدیم به‌علاوهٔ هر مقدار کلر است و از نظرِ منطقی با پایستگیِ جرم ناسازگار است. تلهٔ تستی: تلهٔ اصلی این سؤال، عدمِ محاسبهٔ درستِ جرمِ کلرِ لازم با استفاده از نسبتِ ثابتِ ترکیب پیش از جمع‌کردنِ نهایی است؛ باید ابتدا با تناسب، جرمِ دقیقِ مادهٔ دوم محاسبه شود، سپس با جرمِ مادهٔ اول جمع شود.

5. در واکنش 2H2+O22H2O2H_{2} + O_{2} \rightarrow 2H_{2}O، اگر 6g6\,g هیدروژن با 32g32\,g اکسیژن واکنش دهد، کدام یک از موارد زیر درست است؟

  • 32g32\,g آب و 4g4\,g هیدروژن باقی می‌ماند
  • 36g36\,g آب و 4g4\,g هیدروژن باقی می‌ماند
  • 36g36\,g آب و 2g2\,g هیدروژن باقی می‌ماند
  • 36g36\,g آب و 6g6\,g هیدروژن باقی می‌ماند

پاسخنامه‌ی تحلیلی

مولِ O2O_2: 3232=1\dfrac{32}{32}=1 مول. مولِ H2H_2: 62=3\dfrac{6}{2}=3 مول. طبقِ نسبتِ 2:12:1 (H2:O2H_2:O_2)، برایِ 11 مول O2O_2 فقط 22 مول H2H_2 (معادل 4g4\,\text{g}) لازم است؛ چون 33 مول H2H_2 در دسترس است، اکسیژن محدودکننده است و 11 مول H2H_2 (معادل 2g2\,\text{g}) باقی می‌ماند. آبِ تولیدی: 22 مول ×18=36g\times 18=36\,\text{g}. پاسخ درست «36g36\,g آب و 2g2\,g هیدروژن باقی می‌ماند» است. رد گزینه‌های نادرست: «36g36\,g آب و 6g6\,g هیدروژن باقی می‌ماند» نادرست است چون اگر 6g6\,\text{g} کامل باقی می‌ماند یعنی هیچ هیدروژنی مصرف نشده، که با تولیدِ آب ناسازگار است. «32g32\,g آب و 4g4\,g هیدروژن باقی می‌ماند» نادرست است چون جرمِ آب باید 36g36\,\text{g} باشد (طبقِ محاسبهٔ مولی)، نه 32g32\,\text{g}. «36g36\,g آب و 4g4\,g هیدروژن باقی می‌ماند» نادرست است چون هیدروژنِ باقی‌مانده باید 2g2\,\text{g} باشد (64=26-4=2)، نه 4g4\,\text{g}. تلهٔ تستی: تلهٔ اصلی این سؤال، فراموش‌کردنِ تعیینِ مادهٔ محدودکننده (اینجا اکسیژن، نه هیدروژن که فراوان‌تر است) پیش از محاسبهٔ مقدارِ محصول و باقی‌مانده است.

مباحث مرتبط

ادامه‌ی این مبحث رو ببین

با ثبت‌نام رایگان، به بانک کامل سؤال، شبیه‌ساز کنکور و تحلیل پیشرفت دسترسی داری

ثبت‌نام رایگان