جواب فعالیت های فصل ۲ علوم نهم؛ رفتار اتم‌ها با یکدیگر – صفحه ۱۵ تا ۲۴

در بسیاری از ترکیب‌های یونی، الکترون از یک اتم به اتم دیگر منتقل می‌شود. اتمی که الکترون از دست می‌دهد به یون مثبت و اتمی که الکترون می‌گیرد به یون منفی تبدیل می‌شود و جاذبه میان این یون‌های غیرهمنام، ترکیب یونی را ایجاد می‌کند.

اما هنگام تشکیل بسیاری از مولکول‌ها، اتم‌ها به جای داد و ستد الکترون، تعدادی از الکترون‌های خود را با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند و پیوند اشتراکی تشکیل می‌دهند.

توضیح دهید بلورهای این سه ماده چه شباهت‌ها و تفاوت‌هایی با هم دارند.

شباهت: هر سه ماده می‌توانند از محلول خود به صورت جامد بلوری تشکیل شوند و ذره‌های آنها در بلور دارای آرایش منظم‌اند.

تفاوت: بلورها از نظر شکل، رنگ و اندازه با یکدیگر تفاوت دارند. بلور سدیم کلرید معمولاً بی‌رنگ یا سفید و مکعبی است؛ بلور کات کبود آبی‌رنگ است و بلور شکر نیز بی‌رنگ یا سفید است، اما شکل بلوری آن با نمک خوراکی تفاوت دارد.

ت) قسمت پ آزمایش را با افزودن شکر، اتانول و کات کبود به آب مقطر تکرار کنید. مشاهده‌های خود را یادداشت و جدول زیر را پر کنید.

محلول نمک خوراکی و کات کبود جریان الکتریکی را عبور می‌دهند، اما محلول شکر و اتانول چنین رفتاری ندارند.

علت این تفاوت، نوع ذره‌های موجود در محلول است. نمک خوراکی و کات کبود در آب به یون‌های دارای بار الکتریکی تبدیل می‌شوند و یون‌ها می‌توانند در محلول حرکت کنند؛ اما شکر و اتانول به صورت مولکول‌های بدون بار در آب پخش می‌شوند.

با توجه به نتیجهٔ این آزمایش توضیح دهید، چرا محلول نمک‌ها رسانای جریان الکتریکی است؟

تغییر رنگ نشانهٔ چیست؟
تغییر رنگ و تشکیل ماده جدید نشانهٔ وقوع یک تغییر شیمیایی و تشکیل فراورده‌ای جدید است.

از تشکیل رنگ جدید درون ظرف چه نتیجه‌ای می‌گیرید؟
نتیجه می‌گیریم یون‌های حاصل از حل شدن مواد، در آب ساکن نمی‌مانند و می‌توانند حرکت و پخش شوند. یون‌های مس از یک سمت و یون‌های هیدروکسید از سمت دیگر حرکت می‌کنند و هنگامی که به یکدیگر می‌رسند با هم واکنش می‌دهند.

چرا محلول نمک‌ها رسانای جریان الکتریکی است؟
زیرا ترکیب‌های یونی هنگام حل شدن در آب، یون‌های مثبت و منفی ایجاد می‌کنند. این یون‌های باردار می‌توانند در محلول حرکت کنند و بار الکتریکی را جابه‌جا کنند؛ بنابراین محلول نمک‌ها رسانای جریان الکتریکی است.

مولکول‌ها معمولاً هنگامی تشکیل می‌شوند که اتم‌ها به جای انتقال کامل الکترون، تعدادی از الکترون‌های خود را به اشتراک بگذارند. در این حالت تعداد کل پروتون‌ها و الکترون‌های مولکول با یکدیگر برابر می‌ماند؛ بنابراین مولکول در مجموع بار الکتریکی خالص ندارد.

شکل‌های زیر آرایش الکترونی هر یک از ذره‌ها را در واکنش فلز سدیم با گاز کلر، پیش و پس از تغییر شیمیایی نشان می‌دهند.
با بررسی شکل‌ها:

الف) جدول زیر را کامل کنید.

ث) ملاکی برای گرفتن یا دادن الکترون توسط اتم‌ها مشخص کنید.

پاسخ پ: هر اتم سدیم و کلر در این واکنش در مبادلهٔ یک الکترون شرکت می‌کند.

پاسخ ت: یون سدیم: Na⁺ و یون کلرید: Cl⁻ است.

پاسخ ث: بر اساس الگوی بررسی‌شده در این فصل، اتم‌ها تمایل دارند با گرفتن یا از دست دادن الکترون، مدار آخر خود را کامل و پایدارتر کنند. اتم سدیم با از دست دادن یک الکترون به آرایش پایدار می‌رسد و اتم کلر با گرفتن یک الکترون مدار آخر خود را به ۸ الکترون می‌رساند.

الف) آرایش الکترونی این دو اتم را رسم کنید.

برای رسم مدل بور، برای سدیم سه مدار با ۲، ۸ و ۱ الکترون و برای فلوئور دو مدار با ۲ و ۷ الکترون رسم کنید.

پاسخ ب: اتم سدیم یک الکترون از دست می‌دهد و به Na⁺ با آرایش 2, 8 تبدیل می‌شود.

پاسخ پ: اتم فلوئور یک الکترون می‌گیرد و به F⁻ با آرایش 2, 8 تبدیل می‌شود.

پاسخ ت: یون سدیم دارای یک بار مثبت و یون فلوئورید دارای یک بار منفی است.

پاسخ ث: بله. سدیم فلوئورید در مجموع خنثی است؛ زیرا مقدار بار مثبت یون سدیم و بار منفی یون فلوئورید برابر است و یکدیگر را خنثی می‌کنند.

آرایش الکترونی اکسیژن: 2, 6 است. اکسیژن دو الکترون می‌گیرد و به یون O²⁻ با آرایش 2, 8 تبدیل می‌شود.

بنابراین ذره‌های سازندهٔ منیزیم اکسید، یون منیزیم دو مثبت و یون اکسید دو منفی هستند.

7.7 + 11.9 = 19.6 g

پس در مجموع ۱۹/۶ گرم واکنش‌دهنده مصرف شده است.

پاسخ ب: ۱۹/۶ گرم سدیم کلرید تولید شده است.

پاسخ پ: طبق قانون پایستگی جرم، در یک واکنش شیمیایی مجموع جرم واکنش‌دهنده‌ها با مجموع جرم فراورده‌ها برابر است.

طبق شکل ۴ کتاب، مقدار نمکی که از طریق رژیم غذایی وارد بدن یک فرد بالغ و سالم می‌شود به طور تقریبی ۳/۵ گرم یا ۳۵۰۰ میلی‌گرم در روز ذکر شده است.

با این حال کتاب تأکید می‌کند که هم کاهش بسیار زیاد و هم افزایش زیاد نمک می‌تواند فعالیت یاخته‌های بدن را مختل کند و مصرف زیاد مواد غذایی شور، تنقلات نمکی، غذاهای فراوری‌شده و غذاهای فوری می‌تواند نمک اضافی وارد بدن کند.

برای انجام فعالیت:
۱- چند ماده غذایی بسته‌بندی‌شده انتخاب کنید.
۲- مقدار نمک درج‌شده روی برچسب هر محصول را پیدا کنید.
۳- مقدار واقعی از آن محصول را که مصرف می‌کنید در نظر بگیرید.
۴- مقدار نمک دریافتی از هر ماده را محاسبه کنید.
۵- مقدار نمک همه مواد مصرف‌شده را با یکدیگر جمع کنید.

برای مثال اگر دانش‌آموز سه ماده غذایی انتخاب کند، جدول خود را به صورت زیر کامل می‌کند:

با حل کردن نمک در آب، چگالی محلول افزایش پیدا می‌کند. با افزایش چگالی مایع، نیروی شناوری وارد بر تخم‌مرغ نیز بیشتر می‌شود و تخم‌مرغ به سمت بالا می‌آید و می‌تواند شناور شود.

پاسخ ۲: آب دریاچه ارومیه مقدار زیادی نمک محلول دارد و به همین دلیل چگالی آن از آب معمولی بیشتر است. در نتیجه نیروی شناوری بیشتری به بدن وارد می‌شود و شناور ماندن روی آب آسان‌تر می‌شود.

هر جفت الکترون مشترک یک پیوند اشتراکی ایجاد می‌کند. به این ترتیب اتم‌های هیدروژن و اکسیژن با تشکیل پیوندهای اشتراکی، مولکول آب را می‌سازند.

الف) برای تشکیل یک مولکول آب، هر اتم هیدروژن چند الکترون به اشتراک گذاشته است؟
ب) در مدار آخر اتم هیدروژن در مولکول آب چند الکترون وجود دارد؟
پ) برای تشکیل یک مولکول آب، اتم اکسیژن چند الکترون به اشتراک گذاشته است؟
ت) در مدار آخر اتم اکسیژن در مولکول آب چند الکترون وجود دارد؟

پاسخ ب: در مدار اتم هیدروژن در مولکول آب با در نظر گرفتن الکترون مشترک، ۲ الکترون وجود دارد.

پاسخ پ: اتم اکسیژن در مجموع ۲ الکترون، یکی با هر اتم هیدروژن، به اشتراک می‌گذارد.

پاسخ ت: در مدار آخر اتم اکسیژن در مولکول آب با احتساب الکترون‌های مشترک، ۸ الکترون وجود دارد.

ت) هر اتم هیدروژن چند پیوند اشتراکی می‌دهد؟

پاسخ ب و راهنمای رسم: اتم کربن با هر یک از چهار اتم هیدروژن، یک جفت الکترون را به اشتراک می‌گذارد و در نتیجه چهار پیوند اشتراکی تشکیل می‌شود.

پاسخ ت: هر اتم هیدروژن یک پیوند اشتراکی تشکیل می‌دهد.

۱ــ سه ترکیب مولکولی ۲ کربنه بسازید.