شیمی 1معدنی

تهیه وتنظیمدکتر محمود

دالور

این درس سه واحدی این درس سه واحدیاست.است.

منابع این درس کتاب منابع این درس کتاب تالیف: تالیف:11شیمی معدنیشیمی معدنی

- دکتر عزیزالله بهشتی - دکتر عزیزالله بهشتی 11 )منبع پیشنهادی دانشگاه )منبع پیشنهادی دانشگاه

پیام نور(پیام نور(

- دکترمحمود دالور - دکترمحمود دالور 22 میباشد.میباشد.

هدف از ارائه این واحد هدف از ارائه این واحددرسی بررسی مباحث پایه درسی بررسی مباحث پایه

در شیمی معدنی استدر شیمی معدنی است

شماره شماره فصلفصلاسالیداسالید

65-65-33یکیک

8989- - 6666دودو

135135- - 9090سهسه

184184- - 136136چهارچهار

227227- - 185185پنجپنج

254254- - 228228شششش

271271- - 256256هفتهفت

فصل اولفصل اولتقارن در تقارن در

شیمیشیمی

- مقدمه- مقدمه تقارن يكي از فراگيرترين مفاهيم در جهان است كه در تقارن يكي از فراگيرترين مفاهيم در جهان است كه در

شماري از آن وجود دارد، بطوريكه بشر شماري از آن وجود دارد، بطوريكه بشر هاي بيهاي بي طبيعت نمونهطبيعت نمونهدر تمام موارد توجيهي اين مفهوم كلي را به شكل كم و در تمام موارد توجيهي اين مفهوم كلي را به شكل كم و

برد.برد. بيش پيچيده بكار ميبيش پيچيده بكار مي ،شكل در ترتيب و نظم معني به تقارن رياضي، غير نظر شكل، از در ترتيب و نظم معني به تقارن رياضي، غير نظر از

بنابراين مي باشد، هماهنگ ترتيب يا و آيند خوش بنابراين تناسب مي باشد، هماهنگ ترتيب يا و آيند خوش تناسبزيبايي احساس با آميخته معموال تقارن كه گفت زيبايي مي توان احساس با آميخته معموال تقارن كه گفت مي توان

مي باشد.مي باشد. . نمود بررسي بيشتر مي توان را تقارن هندسي نظر . از نمود بررسي بيشتر مي توان را تقارن هندسي نظر ازدر واقع يك عمل هندسي است كه در واقع يك عمل هندسي است كه قارنقارنبطوريكه هر عمل تبطوريكه هر عمل ت

اگر بر روي ملكولي انجام گيرد، آن را در همان وضعيت اوليه اگر بر روي ملكولي انجام گيرد، آن را در همان وضعيت اوليه دهد.دهد. يا هم ارز با وضعيت اوليه آن قرار مييا هم ارز با وضعيت اوليه آن قرار مي

كه باشند صفحه يا نقطه خط، صورت به توانند مي اعمال كه اين باشند صفحه يا نقطه خط، صورت به توانند مي اعمال اينناميده تقارن صفحه و تقارن مركز تقارن، محور ترتيب ناميده به تقارن صفحه و تقارن مركز تقارن، محور ترتيب به

مي شودمي شود

تقارن در شيميتقارن در شيمي يكي از مسائل مهم شيمي كه همواره با آن مواجه يكي از مسائل مهم شيمي كه همواره با آن مواجه

هستيم درك ساختار مولكولي است، يعني چگونه هستيم درك ساختار مولكولي است، يعني چگونه اتمها در يك ملكول به يكديگر در فضا مربوط اتمها در يك ملكول به يكديگر در فضا مربوط

گردند و رابطه هر يك از اين ملكولها به تنهايي در گردند و رابطه هر يك از اين ملكولها به تنهايي در ميمييك ساختار بلوري چگونه است.يك ساختار بلوري چگونه است.

هاي مجرب و كارآزموده، مزاياي زيادي هاي مجرب و كارآزموده، مزاياي زيادي براي شيميدانبراي شيميداناز طريق مطالعه تقارن فراهم مي گردد.از طريق مطالعه تقارن فراهم مي گردد.

هاي معادل در هاي معادل در ترين آنها تشخيص اتمترين آنها تشخيص اتم يكي از سادهيكي از سادهباشد.باشد. ملكول ميملكول مي

بنابراين وقتی كه در اتان فقط يك امكان جانشيني و بنابراين وقتی كه در اتان فقط يك امكان جانشيني و در پروپان دو امكان جانشيني و غيره وجود دارد، مي در پروپان دو امكان جانشيني و غيره وجود دارد، مي

تواند بعنوان مثالي براي دانشجويان بر مبناي بررسي تواند بعنوان مثالي براي دانشجويان بر مبناي بررسي باشدباشد تقارن تقارن

عناصر و اعمال تقارنعناصر و اعمال تقارن

بطور تقارن اعمال و تقارن بطور عناصر تقارن اعمال و تقارن عناصرمي گردند مربوط يكديگر به مي گردند الينحل مربوط يكديگر به الينحل

متفاوت مقوله دو آنها ليكنو درك لحاظ اين از مي باشند،

مهم بسيار آنها بين تفاوت فهميدناست.

تعريف عمل تقارنتعريف عمل تقارن

،عمل تقارن عبارت از حركتي از جسم است، عمل تقارن عبارت از حركتي از جسم استبطوريكه پس از انجام آن حركت هر نقطه جسم بطوريكه پس از انجام آن حركت هر نقطه جسم

مطابق با نقطه معادل )يا شايد همان نقطه( در جهت مطابق با نقطه معادل )يا شايد همان نقطه( در جهت اوليه گردد. اوليه گردد.

گيري جسم گيري جسم به عبارت ديگر اگر به وضعيت و جهتبه عبارت ديگر اگر به وضعيت و جهتقبل و بعد از انجام حركت توجه كنيم، آن حركت در قبل و بعد از انجام حركت توجه كنيم، آن حركت در

صورتي يك عمل تقارن است كه دو وضعيت و صورتي يك عمل تقارن است كه دو وضعيت و گيري جسم قبل و بعد از آن حركت غير قابل گيري جسم قبل و بعد از آن حركت غير قابل جهتجهت

باشد.باشد. تشخيص تشخيص

تقارن عنصر تقارن تعريف عنصر تعريف

،خط مانند هندسي وجود يك تقارن خط، عنصر مانند هندسي وجود يك تقارن عنصربه نسبت كه مي باشد نقطه يك يا و به صفحه نسبت كه مي باشد نقطه يك يا و صفحه

. داد انجام را تقارني اعمال مي توان . آنها داد انجام را تقارني اعمال مي توان آنها و تقارن عناصر گرديد، اشاره قبال و همچنانكه تقارن عناصر گرديد، اشاره قبال همچنانكه

اعمال زيرا يكديگرند، مكمل تقارني اعمال اعمال زيرا يكديگرند، مكمل تقارني اعمالتعريف تقارن عناصر با رابطه در فقط تعريف تقارن تقارن عناصر با رابطه در فقط تقارن

مي گردد . مي گردد . نشان با فقط را تقارن عنصر يك وجود نشان ضمنا با فقط را تقارن عنصر يك وجود ضمنا

مي توان مربوط تقارني اعمال وجود مي توان دادن مربوط تقارني اعمال وجود دادنداد.داد. نمايشنمايش

عنصرها و عملهای تقارنیعنصرها و عملهای تقارنی

عنصر های تقارنعنصر های تقارنعملهای تقارنعملهای تقارن

صفحه تقارنصفحه تقارنانعکاس نسبت به صفحه انعکاس نسبت به صفحه

مرکز تقارن یا مرکز مرکز تقارن یا مرکز وارونه کردن اتمها نسبت به مرکزوارونه کردن اتمها نسبت به مرکزوارونگیوارونگی

یک یا چند دوران بدور یک محور به اندازه یک یا چند دوران بدور یک محور به اندازه nn//ππ 22زاویه زاویه

محور دوران محض محور دوران محض nnمرتبه مرتبه

و بدنبال آن و بدنبال آن nn//ππ 22دوران به اندازه زاویه دوران به اندازه زاویه انعکاس در یک صفحه عمود بر محور دورانانعکاس در یک صفحه عمود بر محور دوران

محور دوران مرکب محور دوران مرکب یا محور یا محور nnمرتبه مرتبه

دوران انعکاسدوران انعکاس

دوران حول يك محور متعارفدوران حول يك محور متعارف

چنانچه در دوران ملكولي حول يك محور با هر چنانچه در دوران ملكولي حول يك محور با هرگيريي گردد كه قابل انطباق گيريي گردد كه قابل انطباق اي، منتج به جهتاي، منتج به جهت زاويهزاويه

نامند.نامند. به حالت اوليه باشد، محور را محور دوران ميبه حالت اوليه باشد، محور را محور دوران مي

اي را كه ملكول بايستي به اندازه آن اي را كه ملكول بايستي به اندازه آن حال اگر زاويه حال اگر زاويه θθدوران كند تا يك تصوير قابل انطباق بدست آيد دوران كند تا يك تصوير قابل انطباق بدست آيد

شودكه ملكول يك شودكه ملكول يك بگيريم، در آن صورت گفته ميبگيريم، در آن صورت گفته مي درجه را دارد كه آن را به درجه را دارد كه آن را به θθ/360/360محور دوران محور دوران

درجه محور درجه محور nnدهد كه در آنجا دهد كه در آنجا نشان مي نشان مي CnCnصورت صورت عالمت عالمت CCباشد و باشد و مي ميθθ/360=/360=nnبوده و برابر است با بوده و برابر است با

( است.( است.cyliccylicدوران )دوران )

چنانچه چنانچهmm بار ملكولي را به اندازه بار ملكولي را به اندازه θθ//ππ22 به به بچرخانيم اين بچرخانيم اين CCnnطور متوالي به دور محور طور متوالي به دور محور CCnnعمل تقارني را با نماد كليعمل تقارني را با نماد كلي

mm نشان نشان دهند. دهند. ميمي

اگر عمل تقارنياگر عمل تقارنيCCnn، ، nn( بار انجام شود ) بار انجام شود nn = = mmگردد، گردد، اش باز مياش باز مي ( ملكول به وضعيت اوليه( ملكول به وضعيت اوليه

نامند و با نامند و با از اين رو آن را عمل يكساني مياز اين رو آن را عمل يكساني ميE = CE = Cnnدهند دهند آن را نشان مي آن را نشان مي EEنمادنماد

mm..

اصلياصلي انتخاب محورانتخاب محور

اگر ملكولي تنها داراي يك محور تقارن اگر ملكولي تنها داراي يك محور تقارنباشد آن را محور اصلي آن ملكول در باشد آن را محور اصلي آن ملكول در

نظر مي گيرند، به عنوان مثال مولكول نظر مي گيرند، به عنوان مثال مولكول تنها يك محور تنها يك محور 22--11آب بر اساس شکل آب بر اساس شکل

22تقارن مرتبه تقارن مرتبه ((22CC .دارد كه محور اصلي آن مي باشد ) .دارد كه محور اصلي آن مي باشد )

قبل وبعد از قبل وبعد از HH22OO( : ( : 22ــ11شكل )شكل )22CCnnعمل عمل

O

H a H b

C 2

O

H a H b

z z

محض ( : 33ــ11شكل )شكل ) دوران محورهاي محض ( : نمايش دوران محورهاي نمايش

مانند ) مثلثي سطح مانند ) گونه هاي مثلثي سطح ((33BFBFگونه هاي

C2

C2C2

FF

F

B

C3

(آنيون مسطح مربعي تتراكلريد پالتين(آنيون مسطح مربعي تتراكلريد پالتينIIII ) )––2[42[4PtClPtCl]]

( داراي چهار محور تقارن ( داراي چهار محور تقارن 44ــ11مطابق شكل )مطابق شكل ) 22مرتبه مرتبه

""22CC از راسهاي روبرو و دو محور از راسهاي روبرو و دو محور''22CC) دو محور) دو محور

و و گذرند(گذرند( ازوسط ضلعهاي روبروي مربع ميازوسط ضلعهاي روبروي مربع مي

)عمود برمركز شكل( )عمود برمركز شكل( 44يك محور تقارن مرتبه يك محور تقارن مرتبه باشد، باشد، ميمي

44بنابراين محوراصلي اين ملكول بنابراين محوراصلي اين ملكولCCباشدباشد مي مي

( : نمايش محورهاي دوران محض ( : نمايش محورهاي دوران محض 44ــ11شكل )شكل )

((44PtClPtCl))22-- مربعي مربعي يك گونهيك گونه

C'2 C'2C"2

C"2

Cl

Cl Cl

Cl

Pt

چنانچه ملكولي داراي چندين محور تقارن همچنانچه ملكولي داراي چندين محور تقارن هم باشد)درجات محور تقارني يكسان( و يا باشد)درجات محور تقارني يكسان( و يا مرتبهمرتبه

از بين محورهاي تقارني آنها دو يا چندين از بين محورهاي تقارني آنها دو يا چندين محور، باالترين مرتبه يكسان را داشته باشند، محور، باالترين مرتبه يكسان را داشته باشند،

محور اصلي محوري خواهد بود كه از تعداد محور اصلي محوري خواهد بود كه از تعداد ..كندكند هاي بيشتري عبور ميهاي بيشتري عبور مي اتماتم

به عنوان مثال در ملكول اتيلن مسطح بر طبق به عنوان مثال در ملكول اتيلن مسطح بر طبق ( داراي سه محور تقارني با مرتبه ( داراي سه محور تقارني با مرتبه 55ــ11شكل )شكل )

باشد.باشد. ( مي ( مي''22CC و دو محور و دو محور22CC )يك محور )يك محور22

گذرد، گذرد، آن از دو اتم مركزي مي آن از دو اتم مركزي مي22CC چون محور چون محور

، محور اصلي ملكول ، محور اصلي ملكول 22CCبنابراين محوربنابراين محور شودشود محسوب ميمحسوب مي

در در ( : نمايش محورهاي دوران محض ( : نمايش محورهاي دوران محض55ــ11شكل )شكل )

اتيلناتيلن ملكولملكول

،چنانچه همه محورهاي مرتبه باالتر، ، چنانچه همه محورهاي مرتبه باالتر ،مرتبه بوده و از نظرعبور آنها مرتبه بوده و از نظرعبور آنها همهم

ها هم يكسان باشند، بطوريكه ها هم يكسان باشند، بطوريكه ازاتمازاتمنتوان تفاوتي بين آنها در نظر گرفت، نتوان تفاوتي بين آنها در نظر گرفت،

در آنصورت هريك از آنها را مي توان به در آنصورت هريك از آنها را مي توان به نوبت بعنوان محور اصلي در نظر نوبت بعنوان محور اصلي در نظر

گرفت.گرفت.

،به عنوان مثال در ملكول چهار وجهي متان، به عنوان مثال در ملكول چهار وجهي متان و چهار محور تقارن و چهار محور تقارن 22CCداراي سه محور تقارنداراي سه محور تقارن

33CC 33 است كه هر يك از چهار محور تقارن است كه هر يك از چهار محور تقارنCC آن از آن از يك راس و مركز وجه روبروي آن مي گذرد، از يك راس و مركز وجه روبروي آن مي گذرد، از

اينرو هيچ تفاوتي با هم ندارند.اينرو هيچ تفاوتي با هم ندارند.

توان هريك از آنها را به عنوان يك توان هريك از آنها را به عنوان يك بنابراين ميبنابراين ميمحور اصلي در نظر گرفت، يعني گونه هاي چهار محور اصلي در نظر گرفت، يعني گونه هاي چهار

33CCوجهي منتظم داراي چهار محور اصلي وجهي منتظم داراي چهار محور اصلي باشند.باشند. ميمي

همچنين ملكولهاي هشت وجهي منتظم داراي همچنين ملكولهاي هشت وجهي منتظم دارايمي باشند كه از رأسهاي مي باشند كه از رأسهاي CC 44 سه محور اصليسه محور اصلي گذرند.گذرند. روبروي آن ميروبروي آن مي

مركز تقارن و عمل وارونگيمركز تقارن و عمل وارونگي

اگر در يك ملكول، خط مستقيمي از هريك از اگر در يك ملكول، خط مستقيمي از هريك ازاتمهاي آن به مركز ملكول وصل نموده و آن اتمهاي آن به مركز ملكول وصل نموده و آن

را در همان راستا و به همان اندازه امتداد را در همان راستا و به همان اندازه امتداد دهيم، به اتمهاي مشابهي برخورد مي دهيم، به اتمهاي مشابهي برخورد مي

شود كه آن ملكول داراي شود كه آن ملكول داراي نماييم، گفته مينماييم، گفته مي..مركز تقارن استمركز تقارن است

عمل وارونگي عملي است كه در نتيجه آن عمل وارونگي عملي است كه در نتيجه آننيمي از ملكول بوسيله نيم ديگر آن توليد نيمي از ملكول بوسيله نيم ديگر آن توليد

شود.شود. ميمي

هاي داراي مركز هاي داراي مركز ( : ملكول ( : ملكول77ــ11شكل )شكل )

تقارنتقارن

Cl

Cl Cl

Cl

Pt N N

i

i

i

انعكاس در يك صفحه تقارنانعكاس در يك صفحه تقارن

صفخه تقارن، صفحه ايست كه ملكول را به دو صفخه تقارن، صفحه ايست كه ملكول را به دواي يكديگر اي يكديگر قسمت نموده كه هريك تصوير آيينهقسمت نموده كه هريك تصوير آيينه

باشند.باشند. ميمي اي را در ملكول، صفحه اي را در ملكول، صفحه يك چنين صفحه آيينهيك چنين صفحه آيينه

دهند.دهند. نشان مي نشان ميδδنامند و آن را با عالمت نامند و آن را با عالمت تقارن ميتقارن مي عمل انعكاس نيز بوسيله همين نشانه مشخص مي عمل انعكاس نيز بوسيله همين نشانه مشخص مي

شود. بطوريكه با انجام عمل انعكاس براي بار شود. بطوريكه با انجام عمل انعكاس براي بار نخست، آرايشي معادل آرايش آغازي بدست مي نخست، آرايشي معادل آرايش آغازي بدست مي آيد ولي با تكرار عمل انعكاس، مجددا� به آرايش آيد ولي با تكرار عمل انعكاس، مجددا� به آرايش

گرديم.گرديم. اوليه بر مياوليه بر مي گيريم كه صفحه انعكاس مولد گيريم كه صفحه انعكاس مولد از اين رو نتيجه مياز اين رو نتيجه مي

يك عمل تقارن است.يك عمل تقارن است.

معموال با توجه به وضعيت صفحه تقارن نسبت به معموال با توجه به وضعيت صفحه تقارن نسبت به محور اصلی سه نوع صفحه تقارن در ملكول محور اصلی سه نوع صفحه تقارن در ملكول

وجود دارد.وجود دارد.

الف: صفحه تقارن عمودي الف: صفحه تقارن عموديδδvv

ب: صفحه تقارن افقي ب: صفحه تقارن افقيδδhh

ج: صفحه تقارن مورب ج: صفحه تقارن موربδδdd

الف(ـ صفحه تقارن عمودي الف(ـ صفحه تقارن عموديδδvv صفحه : صفحه : تقارن عمودي صفحه ايست كه تقارن عمودي صفحه ايست كه

: صفحه δh ب(ـ صفحه تقارني افقي ..دربردارنده محوراصلي ملكول باشددربردارنده محوراصلي ملكول باشدتقارني افقي صفحه ايست كه بر محوراصلي ملكول عمود مي باشد.

: اگر δd ج:( صفحه تقارني مورب عمود بر 2Cملكولي داراي محورهاي هاي صفحه محور اصلي بوده و داراي

تقارن عمودي باشد، آن صفحات ، مي نامند.δdصفحات تقارني مورب

( : نمايش صفحات تقارني مختلف در ( : نمايش صفحات تقارني مختلف در 99ــ11شكل)شكل) C6H6C6H6 ، مسطح مربعي ، مسطح مربعي ICl4ICl4־־هاي مربعي هاي مربعي گونهگونه

C5H5C5H5وپنج ضلعي مسطحوپنج ضلعي مسطح

فرض کنيد که ملکولي حول محوري دوران کند فرض کنيد که ملکولي حول محوري دوران کندو جهت گيري حاصل از اين دوران را در و جهت گيري حاصل از اين دوران را در

صفحه اي عمود بر اين محور )عمل تقارن( صفحه اي عمود بر اين محور )عمل تقارن( منعکس گردد ، بطوريکه جهت گيري حاصل منعکس گردد ، بطوريکه جهت گيري حاصل

قابل انطباق بر ملکول اوليه باشد، گفته مي قابل انطباق بر ملکول اوليه باشد، گفته مي شود که اين ملکول داراي محور دوران _ شود که اين ملکول داراي محور دوران _

انعکاس مي باشد.انعکاس مي باشد.

اين محور چرخش را که محور نامتعارف نيز اين محور چرخش را که محور نامتعارف نيز نشان مي دهند. نشان مي دهند.SSnnمي گويند، بعالمت مي گويند، بعالمت

محور دوران – انعکاسمحور دوران – انعکاس

( : نمونه هايی از چند نوع محور ( : نمونه هايی از چند نوع محور 1111--11شکل )شکل )

((SSnnنامتعارف )نامتعارف ) چرخشیچرخشی

عمل يکسانیعمل يکسانی

عمل يکسانی در واقع يک عمل تقارنی هست عمل يکسانی در واقع يک عمل تقارنی هستو يک حالت بخصوصی از محور دوران متعارف و يک حالت بخصوصی از محور دوران متعارف

((CCnn است که مرتبه آن يعنی ) است که مرتبه آن يعنی )11 = =nn.است. است

بنابراين عنصر يکسانی همان محور دوران بنابراين عنصر يکسانی همان محور دوران CC11 درجه درجه 360360می باشد که شامل دوران باندازه می باشد که شامل دوران باندازه

است.است. اين عمل هر شیء يا مولکولی را بدون تغيير اين عمل هر شیء يا مولکولی را بدون تغيير

نشان می دهند، نشان می دهند، EEمی گذارد و آنرا با عالمت می گذارد و آنرا با عالمت پس هر شیء يا مولکولی دارای عمل يکسانی پس هر شیء يا مولکولی دارای عمل يکسانی

است.است.

ضرب اعمال تقارنیضرب اعمال تقارنی اگر بخواهيم دو عمل تقارنی اگر بخواهيم دو عمل تقارنیAA و و BB را به نوبت را به نوبت

A×BA×Bانجام دهيم، در آنصورت ضرب آنها به صورت انجام دهيم، در آنصورت ضرب آنها به صورت نوشته می شود، يعنی برای بدست آوردن اين نوشته می شود، يعنی برای بدست آوردن اين

را انجام را انجام AA و سپس عمل و سپس عمل BBحاصلضرب ابتدا عمل حاصلضرب ابتدا عمل داده و جواب حاصلضرب بوسيله يک عمل تقارنی داده و جواب حاصلضرب بوسيله يک عمل تقارنی

برای تبديل حالت اوليه به نهايی خواهد بود.برای تبديل حالت اوليه به نهايی خواهد بود. بايد توجه داشت که ترتيب انجام عمل تقارنی از بايد توجه داشت که ترتيب انجام عمل تقارنی از

راست به چپ است، يعنی همانطوريکه گفته شد راست به چپ است، يعنی همانطوريکه گفته شد و سپس و سپس BB ابتدا عمل تقارنی ابتدا عمل تقارنی ABABدر حاصلضرب در حاصلضرب انجام داده می شود. انجام داده می شود. AAعمل تقارنی عمل تقارنی

در صورتيکه نتيجه حاصلضرب در صورتيکه نتيجه حاصلضربABAB با حاصلضرب با حاصلضرب BABA يکسان باشد، دو عمل تقارنی يکسان باشد، دو عمل تقارنی AA و و BB را را

نسبت به هم تعويض پذير گويند.نسبت به هم تعويض پذير گويند.

گروه نقطه ای تقارنگروه نقطه ای تقارن

مجموعه عمل های تقارنی که درباره يک مجموعه عمل های تقارنی که درباره يکمولکول می توان انجام داد را اصطالحا" گروه مولکول می توان انجام داد را اصطالحا" گروه

تقارن آن مولکول می نامند.تقارن آن مولکول می نامند. چون اين مجموعه عمل های تقارنی موجب چون اين مجموعه عمل های تقارنی موجب

جابجا شدن و انتقال مولکول از نقطه ای به جابجا شدن و انتقال مولکول از نقطه ای به نقطه ای ديگر نمی گردد، يعنی آنرا در همان نقطه ای ديگر نمی گردد، يعنی آنرا در همان

نقطه ای که درفضا وجود داشته باقی می نقطه ای که درفضا وجود داشته باقی می گذارد و يا اينکه حداقل يکی از نقاط مولکول گذارد و يا اينکه حداقل يکی از نقاط مولکول

در درون آن جابجا نمی گردد، از اينرو آن در درون آن جابجا نمی گردد، از اينرو آن مجموعه اعمال تقارنی را گروه نقطه ای آن مجموعه اعمال تقارنی را گروه نقطه ای آن

مولکول می نامند. مولکول می نامند.

گروهی که در آن کليه عمل های ضرب گروهی که در آن کليه عمل های ضرب ..تعويض پذير باشد، گروه آبلی ناميده تعويض پذير باشد، گروه آبلی ناميده

می شود.می شود. رتبه . از حلقوی گروه است hيک گروهی ،کليه همراه به گروه آن از عنصری از که

. باشد شده تشکيل عنصر آن های توان

يعنی از يک عنصر آن بتوان عنصرهای ديگر را به دست آورد. ويژگی مهم گروه های حلقوی تعويض پذير بودن آنهاست.

: که معنی بدينXn Xm = Xm Xn

آبلی گروه يک حلقوی گروه هر بنابرايناست.

تشکيل يک گروه نقطه ای بايستی شرايط زير تشکيل يک گروه نقطه ای بايستی شرايط زير يعنی مجموعه عناصر تقارنی آن مولکول برقرار يعنی مجموعه عناصر تقارنی آن مولکول برقرار

..باشدباشد11 نتيجه حاصلضرب هر عنصری در عنصر ديگر گروه - نتيجه حاصلضرب هر عنصری در عنصر ديگر گروه -

و همچنين مجذور هريک از عنصرهای گروه، خود نيز و همچنين مجذور هريک از عنصرهای گروه، خود نيز عنصر ديگری از آن گروه باشد.عنصر ديگری از آن گروه باشد. عنصرهای- 2 ساير با بايد گروه، اين عنصرهای از يکی

. اين ندهد آنها در تغييری و باشد پذير تعويض آن. شود می ناميده يکسانی عنصر يکسانی عنصر، عنصر

حرف با .Eرا دهند می نشانE X = X E =X

شرکت- 3 قانون از پيروی گروه، عنصرهای بين در: . باشيم داشته يعنی باشد حاکم ضرب پذيری

A (B C) = (A B) Cنيز- 4 آن که را، خود وارونه بايد گروه از عنصری هر

. باشد داشته است، گروه همان از عنصری طبع بهيعنی:

A A-1 =A-1 A = E

می ناميده گروه آن مرتبه گروه، يک در عنصرها می تعداد ناميده گروه آن مرتبه گروه، يک در عنصرها تعدادبه آنرا و باشد نامحدود يا محدود است ممکن که به شود آنرا و باشد نامحدود يا محدود است ممکن که شود

HH. دهند می .نشان دهند می نشان گروهها گروهها زير همه زير و شده يافت گروه هر در که کوچکتری گروههای

گروه آن گروه زير باشد، داشته را گروه ويژگيهایبصورت آنرا و همواره Gناميده و دهند می نشان

گروه گروههای Hمرتبه زير مرتبه از صحيحی مضرب:Gخود داريم است،

H = K . G

گروه مزدوج عنصرهایدلخواه عنصر دو مورد در رابطه از Bو Aهرگاه

" را عنصر دو اين اصطالحا باشد، برقرار گروهیو ناميده يکديگر مشابهتی Bمزدوج تبديل می Aرا

نامند.

طبقه ها يا کالسهای گروهطبقه ها يا کالسهای گروه

هر مجموعه از عنصرهای مزدوج يک هر مجموعه از عنصرهای مزدوج يک طبقه )کالس(طبقه )کالس(گروه را اصطالحا" يک گروه را اصطالحا" يک

آن گروه می نامند که در واقع مجموعه آن گروه می نامند که در واقع مجموعه های کوچکتری از عنصرهای يک گروه های کوچکتری از عنصرهای يک گروه

اند.اند.

بررسی گروههای نقطه ای

v23C

v3C

h4S

4C

hD

hC

فصل دومفصل دومبررسی بررسی

ساختار اتمساختار اتم

: موجي مدل اتم ساختار : بررسي موجي مدل اتم ساختار بررسي

شده اتمی اتمی مدلهايمدلهاي شده ارائه توسط توسط ارائه... ٬٬بوهربوهر و ... رادرفورد و مورد رادرفورد در داليلي مورد به در داليلي به

موفقيت عدم با الكتروني چند موفقيت اتمهاي عدم با الكتروني چند اتمهايكاملتري نظريه ارائه اينرو از گرديد، كاملتري روبرو نظريه ارائه اينرو از گرديد، روبرو

و هسته دور به الكترون حركت مورد و در هسته دور به الكترون حركت مورد دربخود را دانشمندان توجه آن انرژي بخود وضعيت را دانشمندان توجه آن انرژي وضعيت

به توجه با رابطه اين در كه نمود، به جلب توجه با رابطه اين در كه نمود، جلب - الكترو هاي تابش موج ذره دوگانگي - خصلت الكترو هاي تابش موج ذره دوگانگي خصلت

ارائه موجي مكانيك نظريه ارائه مغناطيسي، موجي مكانيك نظريه مغناطيسي،گرديد.گرديد.

ذره دوگانگي ذره خصلت دوگانگي های - - خصلت تابش های موج تابش موجالکترومغناطيسيالکترومغناطيسي

– تابش برای ذره موج گانگي دو تابش – خاصيت برای ذره موج گانگي دو خاصيتل سا در ماده و الکترومغناطيسي ل های سا در ماده و الکترومغناطيسي های

گرديد – 19241924 ارائه بروی دو لوئي گرديد – توسط ارائه بروی دو لوئي توسطبه. که ن الکترو نظريه اين به. برحسب که ن الکترو نظريه اين برحسب

ی دارا تواند مي است، ذره ی صورت دارا تواند مي است، ذره صورتباشد نيز موجي باشد خاصيت نيز موجي خاصيت

لوئی- دوبروی با استفاده از انرژی لوئی- دوبروی با استفاده از انرژی هر فوتو ن و انرژی يک ذره بر هر فوتو ن و انرژی يک ذره بر

حسب رابطه انيشتني ، اين خاصيت حسب رابطه انيشتني ، اين خاصيت بيان نمود: بيان نمود:دوگانگی را بصورت زير دوگانگی را بصورت زير

mc

hmc

hcmch

22

2mcE

hE

از ذرات بودکه اين بروی دو اساسي از فرض ذرات بودکه اين بروی دو اساسي فرضبرابر موجی طول با موجی خاص برابر خود موجی طول با موجی خاص خود

ميدهند ميدهند نشان نشان .. mh

ايستاده درحالت الکترون يک اينکه برای حاليک صورت به را آن که است الزم بماند، باقی

نظر در هسته اطراف در ايستاده موجيد با مدار، محيط ديگر عبارت به ، گرفت

باشد موج طول از صحيحی .مضرب

222

nhrm

m

nhrnr

قطعيت : عدم قطعيت :اصل عدم اصل

زمان يک در توان نمی اصل اين طبق زمان بر يک در توان نمی اصل اين طبق بررا الکترون يک موضع و ممان ، بدقت را و الکترون يک موضع و ممان ، بدقت و . کردن مشخص براي زيرا نمود . مشخص کردن مشخص براي زيرا نمود مشخص

تابانيدن از بايستی الکترون تابانيدن محل از بايستی الکترون محلاستفاده آن به انرژی پر استفاده فوتون آن به انرژی پر فوتون

و محل در خطا باعث امر اين و نماييم،که محل در خطا باعث امر اين نماييم،که . موضوع اين گردد می آن ممان . همچنين موضوع اين گردد می آن ممان همچنين

نمود : بيان زير صورت به توان می نمود :را بيان زير صورت به توان می را

2.

hxm

الکترون موجی حرکت الکترون معادله موجی حرکت معادله

سال سال در دله 19261926در معا يک دله شرودينگر معا يک شرودينگرالکترون حرکت برای را الکترون موجی حرکت برای را موجی

سه در موج انتشار معادله از سه بااستفاده در موج انتشار معادله از بااستفادهبدست الکترون کل انرژی بطه ورا بدست بعد الکترون کل انرژی بطه ورا بعدبه . بعد سه در انتشارموج معادله به . آورد بعد سه در انتشارموج معادله آورد

: شود مي نوشته زير :صورت شود مي نوشته زير صورت0

1 2

222

2

2

2

2

2

tuzyx

فقط که را معادله اين جمله سه ، سادگي فقط منظور که را معادله اين جمله سه ، سادگي منظوربا دارد بستگي فضا در ذره مکاني مختصات با به دارد بستگي فضا در ذره مکاني مختصات به

دهند مي نشان دهند عالمت مي نشان . .عالمت

2

زماني بعد ويک مکاني بعد سه به که معادله اينمي فضا در موج انتشار معادله دارد، بستگي

نامند

01 2

222

t

موج موج معادله معادله

0),,(4

),,(2

22 zyxzyx

هيدروژن اتم مورد در شرودينگر معادله هيدروژن حل اتم مورد در شرودينگر معادله حل

انرژی ی بجا شرودينگر معادله انرژی در ی بجا شرودينگر معادله درمقدارش پتانسيل پتانسيل مقدارش ، ،

يا الکترون يک جاذبه پتانسيل که يا را الکترون يک جاذبه پتانسيل که رامی قرار است هيدروژن اتم می هسته قرار است هيدروژن اتم هسته

اتم برای شرودينگر معادله اتم دهيم، برای شرودينگر معادله دهيم،. آيد می بدست .هيدرژن آيد می بدست هيدرژن

r

e2

0)(8

),,(

2

2

2

),,(2 zyxzyx r

eE

h

m

به قطبي و دکارتي مختصات بين به رابطه قطبي و دکارتي مختصات بين رابطه: باشد زيرمي :صورت باشد زيرمي صورت

جايگزينی جايگزينی با به z , y , xz , y , x با جديدي به معادله جديدي معادلهشامل موج تابع آنجا در که آيد مي شامل دست موج تابع آنجا در که آيد مي دست

متغير متغير سه آنجا r, θ, vr, θ, vسه در که باشد آنجا مي در که باشد 22 مي زير صورت به شرودينگر زير معادله صورت به شرودينگر معادله

: بود :خواهد بود خواهد

cos

cossin

cossin

rz

ry

rx

2

2

2222

22

sin

1)sin(

sin

1)(

1

rrr

rrr

شعاعي موج تابع شعاعي نمودار موج تابع R(r)R(r) ،،نمودار

شعاعي موج تابع شعاعي معادله موج تابع معادلههيدروژن pp22و و ss11s,s,22اوربيتالهاياوربيتالهاي اتم هيدروژن در اتم در

مانند هيدروژن يونهاي مانند و هيدروژن يونهاي زير ٬٬و زير بصورت بصورت: باشد :مي باشد مي

022/3

0)1( )(2

zr

s ez

R

02

0

2/3

0)2( )2())(

22

1(2

zr

s ezrz

R

02

0

2/3

0)2( )(

62

1

zr

p ezrz

R

( بر حسب ( بر حسب rrتغييرات تابع موج شعاعي )تغييرات تابع موج شعاعي ): : rrاتم هيدروژناتم هيدروژن براي براي

شعاعي، احتمال تابع شعاعي، نمودار احتمال تابع 22R(r) R(r) 22rr44نمودار

مجذور با متناسب شعاعي احتمال مجذور تابع با متناسب شعاعي احتمال تابعيعنی ( شعاعي موجي تابع يعنی (دامنه شعاعي موجي تابع rr((22RRدامنه

. معموال منظور اين براي باشد . مي معموال منظور اين براي باشد ميدر را الکترون يافتي احتمال در تغييرات را الکترون يافتي احتمال تغييرات

بين ( حدفاصل کروي اي بين (اليه حدفاصل کروي اي rrو) و) r + drr + drاليه. شود مي گرفته نظر .در شود مي گرفته نظر در

drRrdVRrP rr2

)(22

)( 4)(

2)(

24)( rRrrP

اتم براي احتمال شعاعي توزيع توابع اتم نمودار براي احتمال شعاعي توزيع توابع نمودارهيدروژنهيدروژن

اي زاويه موجي توابع اي نمودار زاويه موجي توابع نمودار

اصلي کوانتومي عدد از مستقل توابع اصلي اين کوانتومي عدد از مستقل توابع ايناوربيتالهاي توابع بعالوه و اوربيتالهاي هستند توابع بعالوه و SSهستند

زاويه از زاويه مستقل از يک φφو و θθمستقل همواره و يک بوده همواره و بودهاست جهت وبهمين باشد مي ثابت است مقدار جهت وبهمين باشد مي ثابت مقدار

اوربيتالهاي اوربيتالهاي که .SSکه هستند کروي .همواره هستند کروي همواره اي زاويه اي قسمت زاويه زاويه PPzzقسمت از زاويه مستقل از φφمستقل

زاويه به بستگي فقط و زاويه بوده به بستگي فقط و ولي θθبوده ولي دارد داردزاويه ppxxو و ppyyاوربيتالهاي اوربيتالهاي دو هر زاويه به دو هر φφو و θθبه. دارد .بستگي دارد بستگي

),( X

چند هاي اتم براي شرودينگر معادله چند حل هاي اتم براي شرودينگر معادله حلالکترونيالکتروني

به ميتوان فقط را شرودينگر به معادله ميتوان فقط را شرودينگر معادلهنمود حل هيدروژن اتم براي دقيق نمود طور حل هيدروژن اتم براي دقيق . . طور ساده حتي براي معادله اين دقيق حل

فقط که هليوم مانند ديگر اتمهاي ترين. باشد نمي پذير امکان دارد، الکترون دو

نيروهاي سبب به عمدتا� امر اين علتمي هليوم اتم در الکترون بين دافعه

باشد.الکترون دو اين مکاني مختصات بعالوه

دو اين و است متفاوت يکديگر با نيزحرکت يکديگر از مستقل بطور الکترون

کنند مي

بجای مقدار اين دادن قرار بجای با مقدار اين دادن قرار در در VVباهليوم، اتم برای شرودينگر هليوم، معادله اتم برای شرودينگر معادله

: داشت :خواهيم داشت خواهيم

321 VVVV

r

e

r

e

r

eV

2

2

2

1

2 22

0)2

(8

),,(

2

2

2

1

2

2

2

),,(22),,(

21 zyx

ezyxzyx r

e

r

e

r

eE

h

m

يک از بيش اتمهائيکه در مختلف اوربيتالهاي يک انرژي از بيش اتمهائيکه در مختلف اوربيتالهاي انرژياتم اوربيتالهاي انرژي با جنبه دو از دارند، اتم الکترون اوربيتالهاي انرژي با جنبه دو از دارند، الکترون

. دارند تفاوت .هيدروژن دارند تفاوت هيدروژن

11 -از هريک بين کولمبي جاذبه از- نيروي هريک بين کولمبي جاذبه ZZنيرويبار با بار الکترون با بار ee––الکترون با آن بقيه بار و با آن بقيه ZeZe++و

داخلي- 2 الکترونهاي پوششي اثرانرژي روي هسته مقابل در تر

بعدي ترازهاي

پر نحوه با اوربيتالها انرژي بين پر رابطه نحوه با اوربيتالها انرژي بين رابطهآنها آنها شدن شدن

: آفبا :اصل آفبا اصل

پايه حالت الکتروني آرايش تعيين پايه براي حالت الکتروني آرايش تعيين برايآفبا اصل از آفبا عناصر اصل از هوند عناصر قانون به توجه هوند با قانون به توجه با

که کنند مي استفاده پاولي طرد اصل که و کنند مي استفاده پاولي طرد اصل و. نمود خالصه ذيل شرح به توان مي را .آنها نمود خالصه ذيل شرح به توان مي را آنها

مي پر انرژي ترتيب برحسب مي اوربيتالها پر انرژي ترتيب برحسب اوربيتالهاسطح با اوربيتالهای ابتدا يعني سطح شوند، با اوربيتالهای ابتدا يعني شوند،با اوربيتالهای سپس و تر پايين با انرژی اوربيتالهای سپس و تر پايين انرژی

. شود مي پر باالتر انرژی .سطح شود مي پر باالتر انرژی سطح

اساس: بر اوربيتالها شدن پر اساس: نحوه بر اوربيتالها شدن پر نحوهانرژيانرژي

هوند : هوند :قانون قانون

هم مجموعه يک در قانون اين هم برحسب مجموعه يک در قانون اين برحسباوربيتالها همه که اين تا اوربيتالي، اوربيتالها تراز همه که اين تا اوربيتالي، ترازبهيچوجه نگردند، اشغال الکترون يک بهيچوجه با نگردند، اشغال الکترون يک با

جفت دیگر اوربيتالهای در ها جفت الکترون دیگر اوربيتالهای در ها الکترونکه منفردی الکترونهاي شوند که نمي منفردی الکترونهاي شوند نمي

اند، کرده اشغال را تراز هم اند، اوربيتالهای کرده اشغال را تراز هم اوربيتالهایبوده، موازی های اسپين دارای بوده، همگي موازی های اسپين دارای همگي

اسپيني کوانتومي عدد اسپيني دارای کوانتومي عدد مي مي mmssدارایباشند .باشند .

: پاولي طرد :اصل پاولي طرد اصل

با را الکترون دو وجه هيچ به اوربيتال يک با در را الکترون دو وجه هيچ به اوربيتال يک درکوانتايي عدد کوانتايي چهار عدد توان n , l , mn , l , ml l , m, mssچهار توان نمي نمي

يافت. يافت.

دو تواند مي ماکزيمم بطور اوربيتال هر دو يعني تواند مي ماکزيمم بطور اوربيتال هر يعنيمختلف مقدار دو با را مختلف الکترون مقدار دو با را جای mmssالکترون خود جای در خود در

دهد .دهد .

فصل سومفصل سومخواص تناوبی خواص تناوبی

عنصرهاعنصرها

تناوبي جدول مختصر تناوبي شرح جدول مختصر شرح بود كسي اولين فرانسوي، دانشمند بود الووازيه كسي اولين فرانسوي، دانشمند الووازيه

. نمود بندي راطبقه عناصر .كه نمود بندي راطبقه عناصر كه

. كرد تقسيم كلي دودسته به را عناصر اواكسيژن، با تركيب در كه عناصري اول، دسته

وجود رابه اسيدهادر كه دوم دسته و عناصرغيرفلزي آورند، مي

ندارند، خصلتي چنين اكسيژن با واكنش. گرفتند نام عناصرفلزي

الكتروشيميايي، نظريه براساس برزيليوسغيرفلزات و فلزات دودسته عناصررابه

كرد بندي تقسيموزن 60 مندليف افزايش برحسب را عنصر

كه شد متوجه و نمود بندي طبقه اتميدر مشابه شيميايي خواص با عناصرمشابه

. مي گيرند قرار يكديگر كنار

آنها محل به توجه با عنصرها تناوبي آنها خواص محل به توجه با عنصرها تناوبي خواصاين كلي تغييرات بررسي و تناوبي جدول اين در كلي تغييرات بررسي و تناوبي جدول در

خواصخواص

تغيير يك اتم ها الكتروني تغيير آرايش هاي يك اتم ها الكتروني آرايش هاي ( هسته ( بار اتمي عدد افزايش با را ) تناوبي هسته ( بار اتمي عدد افزايش با را تناوبي

. به كه خواص، اين مي گذارند نمايش . به به كه خواص، اين مي گذارند نمايش بهعدد حسب بر كه جدولي در تناوبي عدد طور حسب بر كه جدولي در تناوبي طور

به مي شود، تكرار است شده مرتب به اتمي مي شود، تكرار است شده مرتب اتميتغيير كوانتايي اليه هاي شدن مرتب تغيير ترتيب كوانتايي اليه هاي شدن مرتب ترتيب

مي كنند.مي كنند.

كل طور كل به طور به

كه عناصر از آندسته تناوبي، جدول كه در عناصر از آندسته تناوبي، جدول درهم با آنها الكتروني مجاز اليه هاي هم تعداد با آنها الكتروني مجاز اليه هاي تعداد

اليه اصلي كوانتومي عدد و اليه برابر اصلي كوانتومي عدد و برابردر را دوره يك باشد، يكسان آنها در ظرفيت را دوره يك باشد، يكسان آنها ظرفيت

تناوبي تناوبي جدول جدول. مي دهند تناوبي، تشكيل دوره هر پرشدن بادر

نهايتا كوانتايي الكتروني اليه هايصورت به الكتروني s2p6آرايش

يك رد ساختمان و آرايش به و آمده. مي شود ختم بي اثر گاز

الكتروني آرايش كه الكتروني عناصري آرايش كه عناصريخود ظرفيت اليه در خود يكسان ظرفيت اليه در يكسان

تناوبي جدول در باشند، تناوبي داشته جدول در باشند، داشتهزير در و داده را گروه يك زير تشكيل در و داده را گروه يك تشكيل

مي گيرند قرار ستون يك در و مي گيرند هم قرار ستون يك در و هم

آن محاسبه نحوه و هسته مؤثر آن بار محاسبه نحوه و هسته مؤثر ::بار هر منفي بار الكتروني، چند هاي اتم هر در منفي بار الكتروني، چند هاي اتم در

را اتم آن مثبت بار از مقداري را الكترون، اتم آن مثبت بار از مقداري الكترون،مثبت بار تمام تاثير از و كرده مثبت خنثي بار تمام تاثير از و كرده خنثي

باقيمانده، الكترون هاي بر باقيمانده، هسته، الكترون هاي بر هسته، .� اصطالحا را تاثير اين �. مي كاهد اصطالحا را تاثير اين اثر اثر مي كاهد

.پوششيپوششي .مي نامند از مي نامند پس كه هسته مثبت بار از مقداريپوشش الكترون هاي پوششي اثر تاثير

براي اتم هسته حقيقي بار از دهنده،مي ماند، باقي نظر مورد بار الكترون

هسته .موثر شود مي ناميده

موثر بار باشد، بيشتر پوششي اثر چه هر كل، موثر در بار باشد، بيشتر پوششي اثر چه هر كل، درجذب باعث واقعا كه باري يعني جذب هسته، باعث واقعا كه باري يعني هسته،

خواهد شودكمتر مي خارجي مدار خواهد الكترون هاي شودكمتر مي خارجي مدار الكترون هايشد.شد.

بار و اتمي عدد بين ارتباط زير بار رابطه و اتمي عدد بين ارتباط زير رابطهدهد مي نشان را هسته دهد موثر مي نشان را هسته ثابت ثابت ssموثر

پايين تر، ترازهاي الكترون هاي پايين تر، پوششي ترازهاي الكترون هاي zzپوششيو اتمي و عدد اتمي مورد **zzعدد اتم هسته موثر مورد بار اتم هسته موثر بار

. است .نظر است نظرZ* = Z – S

هسته موثر بار محاسبه هسته نحوه موثر بار محاسبه نحوه

(اسليتر روش اسليتر) الف روش ::الف

پوششي اثر محاسبه براي را اسليتر قواعدزير بصورت

م توان کرد مي رتبترازهاي اگر در نظر مورد pيا sالكترون

باشد داشته :قرار

صورت - - 11 به را الكتروني اليه هاي در موجود صورت الكترون هاي به را الكتروني اليه هاي در موجود الكترون هاي: كنيم مي مرتب :زير كنيم مي مرتب زير

))1s1s) ,() ,(2s,2p2s,2p) ,() ,(3s,3p3s,3p) ,() ,(3d3d) ,() ,(4s,4p4s,4p) ,() ,(4d4d) ,() ,(4f4f) ,() ,(5s,5p5s,5p,(,(……

22 - - الكترون به نسبت كه الكترون هايي تمام الكترون براي به نسبت كه الكترون هايي تمام برايثابت هستند، باالتري انرژي تراز در نظر ثابت مورد هستند، باالتري انرژي تراز در نظر مورد

. است صفر برابر .پوششي است صفر برابر پوششي33 -الكترون هاي از يك هر الكترون هاي- براي از يك هر ثابت ثابت npnpو و nsnsبراي

= =ssپوششي پوششي 0.350.35 ) در موجود الكترون هاي براي ثابت اين ( است در موجود الكترون هاي براي ثابت اين است

برابر 1s1sاربيتال اربيتال برابر ، ،3/03/0.( ).است است 44) -ترازهاي در الكترون ها از يك ترازهاي- (هر در الكترون ها از يك داراي) n-1n-1هر داراي) ، ،

برابر پوششي برابر ثابت پوششي .ss = = 85/085/0ثابت .مي باشند مي باشند 55) -ترازهاي در الكترون ها از يك ترازهاي- (هر در الكترون ها از يك پايين) n-2n-2هر يا پايين) و يا و

پوششي ثابت داراي پوششي تر ثابت داراي .s = 1s = 1تر .مي باشند مي باشند

تراز اگراگر در نظر مورد تراز الكترون در نظر مورد يا ddالكترون يا و باشد، باشد، ffو

: مي گيريم نظر در را زير :قواعد مي گيريم نظر در را زير قواعد

11 - - تراز در موجود الكترون هر تراز براي در موجود الكترون هر ويا ويا ddبرايff ، ،

برابر پوششي .s = 0.35ثابت است

در- 2 باقي مانده الكترون هاي برايپوششي ثابت پايين تر، s = 1ترازهاي

است.

ريموندي : و كلمانتي روش ريموندي : ب و كلمانتي روش ب

روش این روش در این همه در براي يكساني پوششي همه ثابت براي يكساني پوششي ثابتنظر در اصلي تراز يك در موجود نظر الكترون هاي در اصلي تراز يك در موجود الكترون هاي

الكترون هاي براي تنها و نمي شوند الكترون هاي گرفته براي تنها و نمي شوند گرفتهبرابر ، پوششي ثابت ، فرعي تراز هر در برابر موجود ، پوششي ثابت ، فرعي تراز هر در موجود

كه الكترون هايي اينكه، ديگر شود مي كه فرض الكترون هايي اينكه، ديگر شود مي فرضدورتري فاصله در نظر مورد الكترون به دورتري نسبت فاصله در نظر مورد الكترون به نسبتپوششي اثر در نيز، دارند وجود هسته به پوششي نسبت اثر در نيز، دارند وجود هسته به نسبت

. مي شوند داده .دخالت مي شوند داده دخالت يك تراز هر در اربيتال هر براي روش اين يك در تراز هر در اربيتال هر براي روش اين در

مي شود : گرفته نظر در رياضي مي شود :رابطه گرفته نظر در رياضي رابطهS3s = 15.505 + 0.0971(N3s) + 0.8433(N3d) + 0.068 (N3f)S3s = 15.505 + 0.0971(N3s) + 0.8433(N3d) + 0.068 (N3f)

و دوره ها طول در هسته موثر بار و تغييرات دوره ها طول در هسته موثر بار تغييراتتناوبي جدول تناوبي گروه هاي جدول گروه هاي

و قليايي فلزات در را موثر بار كمترين دوره، هر و در قليايي فلزات در را موثر بار كمترين دوره، هر در. يافت توان بي اثر گازهاي در را موثر بار .بيشترين يافت توان بي اثر گازهاي در را موثر بار بيشترين

ديده دوره هر واسطه عناصر مورد در روند ديده همين دوره هر واسطه عناصر مورد در روند همين

اينكه دليل به نيست محسوس چندان اما اينكه مي شود، دليل به نيست محسوس چندان اما مي شود،فرعي اليه عناصر اين فرعي در اليه عناصر اين دروني تري ddدر دروني تري موقعيت موقعيت

دارد.دارد.

عدد افزايش با دوره، هر طول در كل، طور عدد به افزايش با دوره، هر طول در كل، طور به . مي يابد افزايش نيز هسته موثر بار . اتمي، مي يابد افزايش نيز هسته موثر بار اتمي،

،اتمي عدد افزايش با تناوبي، جدول از گروه يك اتمي، در عدد افزايش با تناوبي، جدول از گروه يك در. مي يابد افزايش نيز هسته موثر .بار مي يابد افزايش نيز هسته موثر بار

موثر بار برحسب اتم ها اندازه موثر تغيير بار برحسب اتم ها اندازه تغيير هستههسته

روي كه جاذبه اي نيروي بوسيله يونها روي اندازه كه جاذبه اي نيروي بوسيله يونها اندازهخارجي خارجي الكترون هاي الكترون هاي

( موثر( بار سوي از ظرفيت اليه ) الكترونهاي موثر( بار سوي از ظرفيت اليه الكترونهاي. مي گردد تعيين مي شود، وارد .هسته مي گردد تعيين مي شود، وارد اثر هسته با اربيتال هايي به الكترون ها شدن وارد

مانند ضعيف pپوششي ، d ، f مي شود باعثجدول از دوره يك طول در هسته اي موثر بار

در و يابد افزايش راست به چپ از تناوبي. كند پيدا كاهش شعاع نتيجه

الكترون هاي پايين به باال از نيز هرگروه در

عدد با اربيتال هايي در ظرفيت يا واالنس اليهاربيتال هاي در يعني بزرگتر اصلي كوانتومي

شعاع نتيجه در مي گيرند، قرار بزرگتر. مي يابد افزايش

يونيزاسيون : يونيزاسيون :انرژي انرژي

كردن خارج براي الزم انرژي كردن حداقل خارج براي الزم انرژي حداقلپايه حالت در اتم از الكترون پايه سست ترين حالت در اتم از الكترون سست ترينهمان در گازي مثبت يون به آن تبديل همان و در گازي مثبت يون به آن تبديل و

» يونيزاسيون » انرژي را پايه « حالت يونيزاسيون » انرژي را پايه حالت ) )IEIEمي گويند.(مي گويند.(

يونيزاسيون انرژي يونيزاسيون محاسبه انرژي محاسبه: بيني: طيف روش :الف بيني: طيف روش آنها الف طيفي نتايج روي از را عناصر يونيزاسيون انرژي

آورد دست به مي توانفركانس . بالمر، فرمول از مي توان منظور اين براي

. آورد بدست را مشهود خطوطmn = R ( 1 / n2 – 1 / m2 )

فرمول اين و« n » در ظرفيت نهايت« m» تراز بي تراز. «Rاست. » زير فرمول به توجه با و است ريدبرگ ثابت

ظرفيت اليه از الكترون شدن خارج جهت الزم انرژي. مي آيد بدست

E = h c = h × 109678 × z2( 1 / n2 – 1 / m2 ) = h c× 109678 (z/n)2

يونش، موج طول يا و فركانس دانستن با فقط يا و. كرد محاسبه مي توان را يونش انرژي

جرمي( بيني طيف روش جرمي( ب بيني طيف روش ::ب

مثبت يون هاي سنجش با روش، اين مثبت در يون هاي سنجش با روش، اين دریونی حاصلحاصل چشمه به الکترونها برخورد یونی از چشمه به الکترونها برخورد از

سنج سنج طیف واندازه گيري يك يك ازاز ،،طیف واندازه گيري طرف طرفانرژي ديگر طرف از الكترون ها انرژي انرژي ديگر طرف از الكترون ها انرژي

. گردد مي تعيين .يونيزاسيون گردد مي تعيين يونيزاسيون

: ترموديناميكي) روش :ج ترموديناميكي) روش ج است استوار هس قانون برمبناي روش است اين استوار هس قانون برمبناي روش اين وو » استفاده » هابر بورن سيكل يا چرخه « از استفاده » هابر بورن سيكل يا چرخه از

مي شود.مي شود.

هسته( موثر بار از استفاده روش هسته( د موثر بار از استفاده روش د

اسليتر قواعد و هسته موثر بار از استفاده اسليتر با قواعد و هسته موثر بار از استفاده بامحاسبه را يونيزاسيون انرژي مي توان محاسبه نيز را يونيزاسيون انرژي مي توان نيز

اختالف. يونيزاسيون انرژي روش اين در اختالف. كرد يونيزاسيون انرژي روش اين در كرداز حاصل يون و خنثي حالت در اتم بين از انرژي حاصل يون و خنثي حالت در اتم بين انرژي

. مي باشد اتم .آن مي باشد اتم آن جاذبه حيطه از الكترون كردن خارج جاذبه براي حيطه از الكترون كردن خارج براي

بر كه شود اعمال نيرويي بايد اتم، بر هسته كه شود اعمال نيرويي بايد اتم، هستهغلبه اتم وهسته الكترون بين جاذبه غلبه نيروي اتم وهسته الكترون بين جاذبه نيروي . همان كه نيرو اين كند خنثي را آن و . كرده همان كه نيرو اين كند خنثي را آن و كرده

يونش يونش انرژي ..مي باشد مي باشد انرژي

. آيد مي بدست زير رابطه از يونيزاسيون .انرژي آيد مي بدست زير رابطه از يونيزاسيون انرژيEI = A (Z* / n-EI = A (Z* / n-σσ))22

))σσ) (و كوانتوم و) (افت كوانتوم كوانتومي) n - n - σσافت كوانتومي) عدد عدد . مي باشد . موثر مي باشد يا nnموثر و اصلي كوانتومي عدد يا ، و اصلي كوانتومي عدد ،

) رابطه مي باشد، ظرفيت (اليه رابطه مي باشد، ظرفيت با) n - n - σσاليه با) را **nnرا: مي دهند :نمايش مي دهند نمايش

n* = n -n* = n -σσnn** . مي باشد موثر اصلي كوانتومي .عدد مي باشد موثر اصلي كوانتومي عدد مختلف مقادير مختلف براي مقادير اصلي nnبراي كوانتومي عدد اصلي ، كوانتومي عدد ،

: از است :عبارت از است عبارت

n 1 2 3 4 5 6n 1 2 3 4 5 6n* 1 2 3 3.7 4 4.3n* 1 2 3 3.7 4 4.3

مختلف مقادير براي مختلف و مقادير براي عبارت nnو كوانتومي افت عبارت ، كوانتومي افت ،: از :است از است

n 1 2 3 4 5 6n 1 2 3 4 5 6 0 0 0 0.3 1 1.50 0 0 0.3 1 1.5

ترتيب اين ترتيب به اين ::بهEI = 13.6 (Z* / n*) EI = 13.6 (Z* / n*) 22

جدول در يونيزاسيون نخستين انرژي تغيير جدول روند در يونيزاسيون نخستين انرژي تغيير روند

تناوبيتناوبي

از يونش انرژي تناوبي، جدول از دوره هر از در يونش انرژي تناوبي، جدول از دوره هر در . هر طول در مي يابد افزايش راست به . چپ هر طول در مي يابد افزايش راست به چپ

اصلي ( كوانتومي عدد اصلي (دوره كوانتومي عدد و) nnدوره است و) ثابت است ثابتمي گردد، افزايش اين باعث كه مي گردد، عاملي افزايش اين باعث كه عاملي

. انرژي است موثر اتمي عدد . افزايش انرژي است موثر اتمي عدد افزايشموثر اتمي عدد مجذور با يونش موثر نخستين اتمي عدد مجذور با يونش نخستين

: دارد مستقيم :رابطه دارد مستقيم رابطهEI EI (A/n (A/n22) (Z*)) (Z*) 2 2 A/n2A/n2 مي باشد ثابت مقدار يك دوره هر مي باشد براي ثابت مقدار يك دوره هر براي

بر اتم ها يونش نخستين انرژي تغييرات بر روند اتم ها يونش نخستين انرژي تغييرات روند

اتمي عدد اتمي حسب عدد حسب

نخستين انرژي تناوبي جدول از گروه هر نخستين در انرژي تناوبي جدول از گروه هر درعدد افزايش با جدول، پايين به باال از عدد يونش، افزايش با جدول، پايين به باال از يونش،

. مي يابد كاهش .اتمي مي يابد كاهش اتمي

افزايش با اينكه رقم علي گروه هر طول افزايش در با اينكه رقم علي گروه هر طول درمي يابد افزايش نيز هسته بارموثر اتمي، مي يابد عدد افزايش نيز هسته بارموثر اتمي، عدد

عدد اتمي، عدد افزايش با گروه هر در عدد اما اتمي، عدد افزايش با گروه هر در امااصلي ( اصلي (كوانتومي و) nnكوانتومي مي يابد افزايش و) نيز مي يابد افزايش با با نيز

رابطه اين به رابطه توجه اين به *n* nو و EI = A (Z*/n*)EI = A (Z*/n*)22توجه= n -= n -σσ ) اصلي كوانتومي عدد كه تاثيري اصلي (، كوانتومي عدد كه تاثيري ،nn ( (

بار تاثير بر مي گذارد يونش انرژي كاهش بار بر تاثير بر مي گذارد يونش انرژي كاهش برهسته ( هسته (موثر مي كند) **ZZموثر مي كند) غلبه ..غلبه

الكترونخواهي:الكترونخواهي: واكنش نيم يك شامل واكنش الكترونخواهي نيم يك شامل الكترونخواهي

در گازي اتم آن طي در كه است در كاهش گازي اتم آن طي در كه است كاهشجذب الكترون يك خنثي، و پايه جذب حالت الكترون يك خنثي، و پايه حالت

و و كرده تبديل به يك يون منفي گازي در حالت كرده پايه مي شود

نيم واكنش كاهش را مي توان به ::صورت زير نوشت

A(g) + ē A¯(g)

مقداري نظر از الكترونخواهي مقداري انرژي نظر از الكترونخواهي انرژينظر از و الكترونخواهي آنتالپي با نظر برابر از و الكترونخواهي آنتالپي با برابر

. هستند هم مخالف .عالمت هستند هم مخالف عالمتEEEAEA = - = - ΔΔHHEAEA

جدول عناصر الكترونخواهي انرژي تغييرات روندتناوبي

تناوبي كلي كلي روندروند جدول در الكترونخواهي تناوبي تغييرات جدول در الكترونخواهي تغييرات

يا پر آرايش داراي كه جدول در هايي يا اتم پر آرايش داراي كه جدول در هايي اتمجذب به كمتري تمايل هستند پر جذب نيمه به كمتري تمايل هستند پر نيمه

انرژي نتيجه در دارند انرژي الكترون نتيجه در دارند الكتروندارند كوچكي نسبتا دارند الكترونخواهي كوچكي نسبتا الكترونخواهي

آرايش به الكترون جذب با كه آرايش اتم هايي به الكترون جذب با كه اتم هاييهاي انرژي داراي رسند مي هاي پايدار انرژي داراي رسند مي پايدار

. هستند بزرگي بسيار .الكترونخواهي هستند بزرگي بسيار الكترونخواهي

الكترونگاتيويتهالكترونگاتيويته

الكترونگاتيوتيه الكترونگاتيوتيه ( از ( است عبارت ) كاي از ( است عبارت كايجذب براي عنصر يك اتم جذب تمايل براي عنصر يك اتم تمايل

در خود، سمت به پيوندي در الكترون هاي خود، سمت به پيوندي الكترون هاي. است ملكول .يك است ملكول يك

يك . الكترونگاتيوي خصلت كل در

در آن، اكسايش عدد به معين، عنصر . به دارد بستگي مختلف تركيبات

با اتم، يك الكترونگاتيوي ديگر عبارتملكول، در اتم روي مثبت بار رفتن باال

مي يابد .افزايش

: الكترونگاتيوي :محاسبه الكترونگاتيوي محاسبه

(پاولينگ روش پاولينگ) الف روش ::الف

ترموديناميكي خواص اساس بر روش اينانرژي هاي مقايسه طريق از و است

مي گيرد صورت مولكول ها پيوند تفكيك

اتم دو الكترونگاتيوي با Δ(AB)اختالفدوم .ΔE(A-B)ريشه دارد مستقيم )(~)(رابطه BAEKAB

مقدار مقدار اگر اختالف ΔΔ E E اگر باشد، مول بر كيلوژول اختالف برحسب باشد، مول بر كيلوژول برحسباتم دو بين اتم الكترونگاتيوي دو بين : BBو و AAالكترونگاتيوي از : عبارتست از عبارتست

ΔΔEE مول بر كيلوكالري حسب مول بر بر كيلوكالري حسب براساس ٬٬بر الكترونگاتيوي براساس اختالف الكترونگاتيوي اختالف

هندسي و حسابي هندسي ميانگين و حسابي : ΔΔEEميانگين از بود خواهد : عبارت از بود خواهد عبارت حسابي حسابي ميانگين ميانگين

هندسي ميانگين هندسي و ميانگين و

مقدار چنانچه مقدار و چنانچه اختالف ΔΔEEو اين شود بيان ولت الكترون اختالف برحسب اين شود بيان ولت الكترون برحسب

: با بود خواهد :برابر با بود خواهد برابر

مقدارثابت اينجا مقدارثابت در اينجا .KKدر است شده گرفته نظر در واحد .برابر است شده گرفته نظر در واحد برابر

EBAAB 102.0)(

EBAAB 208.0

EBAAB 182.0

EBAAB

موليكن( روش موليكن( ب روش ب طيف داده هاي پايه بر را خود تعريف طيف موليكن داده هاي پايه بر را خود تعريف موليكن

. اتم يك تمايل دادكه نشان وي نهاد بنا . اتمي اتم يك تمايل دادكه نشان وي نهاد بنا اتميآن به كه مولكول يك در ديگر اتم به آن نسبت به كه مولكول يك در ديگر اتم به نسبت

اشتراك به الكترون جذب براي است، اشتراك پيوسته به الكترون جذب براي است، پيوستهيونش انرژي متوسط با پيوندي شده ي يونش گذاشته انرژي متوسط با پيوندي شده ي گذاشته

. است متناسب الكترونخواهي انرژي .و است متناسب الكترونخواهي انرژي و

)(2

1ionEAM EE

ارتباط الكترونگاتيوي موليكن و پاولينگ توسط رابطه زير تعيين مي شود:

2.034.0 mp

)

ركو( ـ آلرد روش ركو( ج ـ آلرد روش ج

ميدان توسط الكترونگاتيوي روش اين ميدان در توسط الكترونگاتيوي روش اين در

. مي شود مشخص اتم سطح روي بر . الكتريكي مي شود مشخص اتم سطح روي بر الكتريكياز كه ايست جاذبه نيروي واقع در ميدان از اين كه ايست جاذبه نيروي واقع در ميدان اينيا ظرفيت اليه الكترون هاي به هسته يا طرف ظرفيت اليه الكترون هاي به هسته طرف

. جاذبه نيروي اين مي شود اعمال . واالنس جاذبه نيروي اين مي شود اعمال واالنس: مي آيد بدست زير رابطه از :الكتروستاتيكي مي آيد بدست زير رابطه از الكتروستاتيكي

2

*2

r

ZeF

744.0359.02

*

r

ZAR

عناصري ركو ـ آلرد تعريف طبق برهسته اي بار با هستند آنهايي باال باالكترونگاتيويته

عناصر اين كوچك، كوواالنت شعاع و بزرگ موثرهستند فلوئور نزديكي در

تناوبي جدول در الكترونگاتيوي تغييرات تناوبي روند جدول در الكترونگاتيوي تغييرات روند ،اصلي عناصر از دوره هر اصلي، درطول عناصر از دوره هر درطول

افزايش راست به چپ از افزايش الكترونگاتيوي راست به چپ از الكترونگاتيويدوره. هر طول در كه دليل اين به دوره. مي يابد هر طول در كه دليل اين به مي يابد

شعاع و شده زياد هسته موثر بار اتمي، عدد افزايش با . مستقيم تاثير عوامل اين دوي هر مي گردد كم كواالنسي

. مي شود الكترونگاتيوي افزايش باعث و گذاشته

شعاع ، اتمي عدد افزايش با اصلي عناصر از گروه هر دركاهش الكترونگاتيوي نتيجه در يافته افزايش كواالنسي

. موثر بار گروه هر طول در اتمي عدد افزايش با يابد ميالكترونگاتيوي افزايش باعث كه مي يابد افزايش هسته

بر كواالنسي شعاع افزايش كه تاثيري ميزان اما مي گرددهسته موثر بار از بيشتر بسيار مي گذارد الكترونگاتيوي

. مي يابد كاهش الكترونگاتيوي بنابراين است

برالكترونگاتيوي موثر برالكترونگاتيوي پارامترهاي موثر پارامترهاي: هيبريداسيون ـ :الف هيبريداسيون ـ الف قدر هر اتمي اربيتال هاي شدن هيبريد قدر در هر اتمي اربيتال هاي شدن هيبريد در

اربيتال هاي اربيتال هاي درصد هيبريدي ssدرصد اربيتال هاي هيبريدي در اربيتال هاي درشد خواهد بيشتر الكترونگاتيوي باشد، شد بيشتر خواهد بيشتر الكترونگاتيوي باشد، بيشتر

اربيتال هاي اربيتال هاي زيرا پايين تري ssزيرا انرژي پايين تري سطح انرژي سطحاربيتال هاي به اربيتال هاي نسبت به ..دارند دارند ddو و ppنسبت

: اتم بار ـ ب

از اعم اتم هر جزئي الكتريكي بار مقداردر منفي جزئي بار يا مثبت جزئي بار

با . است موثر الكترونگاتيوي مقدارمقدار كه شد دقيقترمشخص بررسي هاي

اتم (± جزئي الكتريكي ارتباط) δبار درانرژي و يونش انرژي مجموع با مستقيم

. است الكترونخواهيE = Eion + E EA = βδ2 + α

: يونها و اتم ها براي ترمي :عالئم يونها و اتم ها براي ترمي عالئم

اثرات بواسطه الكتروني چند اتمهاي اثرات در بواسطه الكتروني چند اتمهاي دريك كه است الكتروني،ممكن يك دافعه كه است الكتروني،ممكن دافعه

چندين داراي معين الكتروني چندين آرايش داراي معين الكتروني آرايشباشد . اتمي انرژي باشد . حالت اتمي انرژي حالت

ريز ( حالتهاي متفاوت انرژي حالتهايرا یااتمي) ريز حالتهاي اين از هريك

طيفي جمله عالمت يك بوسيلهمي كنند .مشخص

ميدان در اربيتالي و اسپيني ممانهاي شدن ميدان جفت در اربيتالي و اسپيني ممانهاي شدن جفتقويقوي

هر اسپيني زاويه حركت اندازه ممان قوي، هر درميدان اسپيني زاويه حركت اندازه ممان قوي، درميدان) اربيتالي زاويه اي حركت اندازه ممان با (الكترون اربيتالي زاويه اي حركت اندازه ممان با ) ) llالكترون

( برداري ( جمع زوج يكديگر با الكترون ) همان برداري ( جمع زوج يكديگر با الكترون همانحاصل ( برآيند ممان وسپس حاصل ( مي شوند برآيند ممان وسپس يكديگر ) jjمي شوند يكديگر ) با با

. شدن زوج را آن كه مي گردند . جفت شدن زوج را آن كه مي گردند .j- jj- jجفت .مي نامند مي نامند

در اربيتالي و اسپيني ممانهاي شدن زوج در چگونگي اربيتالي و اسپيني ممانهاي شدن زوج چگونگيقوي قوي ميدان ميدان

در اربيتالي و اسپيني ممانهاي شدن در زوج اربيتالي و اسپيني ممانهاي شدن ميدان ميدان زوجضعيفضعيف

حركت اندازه ممانهاي ضعيف ميدانهاي حركت در اندازه ممانهاي ضعيف ميدانهاي در ) اسپيني ( زاويه اسپيني و ) ssزاويه يكديگر با و ) الكترونها يكديگر با الكترونها

اربيتالها ( زاويه اي حركت اندازه اربيتالها (ممانهاي زاويه اي حركت اندازه ) ) llممانهايبرآيند ممانهاي سپس و زوج يكديگر با برآيند الكترونها ممانهاي سپس و زوج يكديگر با الكترونها

SS ( ممانهاي ( و كل اسپيني حركت اندازه ) ممان ممانهاي ( و كل اسپيني حركت اندازه ممان) LL برآيندبرآيند با ( كل اربيتالي حركت اندازه ) ممان با ( كل اربيتالي حركت اندازه ممان

حركت اندازه برآيند ممان و شده جفت حركت يكديگر اندازه برآيند ممان و شده جفت يكديگركل ( اي كل (زاويه اي .JJزاويه مي دهند ) تشكيل .را مي دهند ) تشكيل را

شدن زوج ، شدن زوج نوع شدن اين زوج ، شدن زوج نوع زوج L L –– S Sاين زوج يا يا. مي نامند ساندرز ـ راسل .شدن مي نامند ساندرز ـ راسل شدن

شدن زوج شدن چگونگي زوج ضعيف L L –– S S چگونگي ميدان ضعيف در ميدان در

انرژي مختلف حالتهاي انرژي تعيين مختلف حالتهاي ( تعيين برحسب) ريز حاتهاي ( اتمي برحسب) ريز حاتهاي اتمي

ساندرز ـ راسل ساندرز روش ـ راسل روش

انرژي حالت هر براي طيفي جمله روش اين انرژي برطبق حالت هر براي طيفي جمله روش اين برطبقداراي كه داراي اتمي كه LLاتمي ، ، SS و و JJ بصورت است بصورت مشخصي است مشخصي

2s+12s+1LLjj . شود مي .نوشته شود مي نوشته

كوانتايي اعداد براي طيفي هاي جمله عاليم كوانتايي در اعداد براي طيفي هاي جمله عاليم در…… ،،4 3 2 1 0، ، ، ،4 3 2 1 0، ، ، ، = =LL بزرگ حروف ترتيب بزرگ به حروف ترتيب SS ،،PP ،،DD ،،FFبه ، ، GG . ……وو ممكن مقادير مي شود برده . بكار ممكن مقادير مي شود برده زاويه JJبكار ممان زاويه كه ممان كه

تعيين زير رابطه بوسيله كند، مي مشخص را كل تعيين اي زير رابطه بوسيله كند، مي مشخص را كل ايميگردد:ميگردد:

J=L+S , L+S-1 , L-SJ=L+S , L+S-1 , L-S ) ) 11++SS22 ( مي نامند اسپيني چندگانگي مي نامند ) را اسپيني چندگانگي را

: اتمي ترمهاي يا طيفي هاي جمله :تعيين اتمي ترمهاي يا طيفي هاي جمله تعيين((aa : الكتروني تك هاي الكتروني :آرايش تك هاي آرايش

( يك الكترون به دو ns(1در آرايش الكترونيصورت مي تواند در اين اربيتال قرار گيرد. پس

يکی از دو حالت ريز بوجود می آيد كه از آنجا مربوطه را بدست آورد.مي توان جمله طيفي

me = 0 ML = 0 L = 0

)ns(1 J = ½

ms = ½ MS = ½ , -½ S = ½

0=L از استفاده با مربوطه طيفي جمله پس Lj 1+s2استبود 2/1S2يعني S1+2/1×2 2/1بصورت .خواهد

ترمي حالت هر براي ريز حالتهاي ترمي تعداد حالت هر براي ريز حالتهاي تعداداسپين چندگانگي حاصلضرب با اسپين برابر چندگانگي حاصلضرب با برابر

) )11++2s2s. مي باشد) اربيتالها ترازي هم .در مي باشد) اربيتالها ترازي هم در

N' = ( 2l + 1 ) ( 2s + 1 )

هر براي ريز هاي حالت تعداد همينطورفرعي ″nمي باشد 2j+ 1برابر ″ nحالت

= (2J +1)

))bb( پر اليه با الكتروني پر )آرايشهاي اليه با الكتروني ، ، ss22آرايشهاي pp66 ، ،dd1010: ) .: ) .

هاي اليه تمام يعني پر، اليه يك هاي براي اليه تمام يعني پر، اليه يك براي، ، ss2 2مانند مانند پرپرالكتروني الكتروني pp66 ، ، dd1010 ، ، ff1414

پاولي طرد اصل پاولي طبق طرد اصل طبق 00 = = MMss=Σm=Σmss و و S=0S=0 و و است = = 00است

MMll=Σm=Σmll و وL=0L=0 آنها همگي پس آنها است همگي پس استجمله و بوده انرژي حالت يك جمله داراي و بوده انرژي حالت يك داراي

آنها همگي آنها طيفي همگي SSjjطيفي11. بود .خواهد بود خواهد

الكتروني دو الكتروني آرايشهاي دو c(c) آرايشهاي

كوانتومي عدد سه اين ، الكتروني دو آرايشهاي كوانتومي براي عدد سه اين ، الكتروني دو آرايشهاي برايSS و كل اسپين كوانتومي و عدد كل اسپين كوانتومي ممان LLعدد كوانتومي ممان عدد كوانتومي عدد

و الكترون كل و زاويه اي الكترون كل زاويه اي JJزاويه اي كوانتوميممان زاويه اي عدد كوانتوميممان عدد: مي گردد محاسبه زير شرح به :كل مي گردد محاسبه زير شرح به دو 1كل داراي اسپيني كنش اندر اثر در الكترون دو ـ

زيرا S = 1و S = 0مقدار بود خواهد

S = s1 +s2 , s1+s2 –1 ,…. │s1-s2│

اي 2 زاويه ممان شدن جفت اثر در باال مشابه بطريق ـكل اربيتالي زاويه ممان ، يكديگر با الكترون دو اربيتال

مي آيد بدست

L = l1 +l2 , l1+l2 –1 , …. │l1-l2│

33 زاويه ممان شدن جفت اثر در زاويه ـ ممان شدن جفت اثر در ـبه كه اسپيني اي زاويه ممان با به اربيتالي كه اسپيني اي زاويه ممان با اربيتالي

ساندرز ( ـ راسل شدن جفت ساندرز (نام ـ راسل شدن جفت ) ) L-SL-S نامكل زاويه اي ممان ، است كل معروف زاويه اي ممان ، است JJمعروف

مي آيد مي آيد بدست بدست

J = L +S, L+S –1, …. │L-S│

شرح به طيفی های حالت يا اتمی های ترم شرح تعيين به طيفی های حالت يا اتمی های ترم تعيين

ذيلذيل: باشد :می باشد می

– (بر را اسپينی ای زاويه ممان و اوربيتالی ای زاويه ممان بر) – الف را اسپينی ای زاويه ممان و اوربيتالی ای زاويه ممان الف. بنويسيد پاولی طرد اصل .حسب بنويسيد پاولی طرد اصل حسب

-( مقادير( )- ب مقادير( را MMSS و و MMLLب باال آمده بدست تركيبات از هريك براي را را باال آمده بدست تركيبات از هريك براي رابنويسيد. بنويسيد.

-( مقدار( بزرگترين )- ج مقدار( بزرگترين انتخاب S=MS=MSS ,L=M ,L=MLLيعني يعني MMSS و و MMLLج انتخاب را رامقادير از استفاده با آنجا از و مقادير نماييد از استفاده با آنجا از و جمله هاي LLو و SSنماييد آمده جمله هاي بدست آمده بدست

از بااستفاده را از طيفي بااستفاده را . 2s+12s+1LLjjطيفي نماييد .تعيين نماييد تعيين

( ) -( مقادير( كليه ج مرحله در طيفي جمله تعيين از پس ) د ) -( مقادير( كليه ج مرحله در طيفي جمله تعيين از پس MMSS و و MMLLد. نماييد حذف آمده بدست ترم از .ناشي نماييد حذف آمده بدست ترم از ناشي

( ) ( ) -( از( باقيمانده ماكزيمم مقدار دومين با را د و ج مراحل سپس ) ه ) ( ) -( از( باقيمانده ماكزيمم مقدار دومين با را د و ج مراحل سپس هبهمين MMSS و و MMLLاعداد اعداد و آوريد بدست را ها ترم و نماييد بهمين تكرار و آوريد بدست را ها ترم و نماييد تكرار

مقادير كليه حذف تا را عمل انجام مقادير ترتيب كليه حذف تا را عمل انجام . MMSS و و MMLLترتيب دهيد . ادامه دهيد ادامه

ناهم ارز الكتروني دو هاي ناهم ارز آرايش الكتروني دو هاي آرايش

هستند الكترونهايي ارز، ناهم هستند الكترون الكترونهايي ارز، ناهم الكترونمتصل مختلفي اربيتالهاي به متصل كه مختلفي اربيتالهاي به كه

الكتروني. آرايش مثال بعنوان الكتروني. مي باشند آرايش مثال بعنوان مي باشندpp11dd11 , n , n11pp11

,, n n22pp11 ... ،حالت دراين ، حالت، ... و دراين ، وو نشده تبعيت خودبخود پاولي طرد و اصل نشده تبعيت خودبخود پاولي طرد اصل

تركيبهاي تركيبهاي كليه .SSو و LLكليه است .امكانپذير است امكانپذير

ارز هم الكتروني دو ارز آرايشهاي هم الكتروني دو آرايشهاي

هستند الكترونهايي ارز، هم هستند الكترونهاي الكترونهايي ارز، هم الكترونهايمتعلق يكساني اربيتالهاي به متعلق كه يكساني اربيتالهاي به كه

مثال بعنوان مثال مي باشند، بعنوان ، ، ……و و ndnd22 , np , np22مي باشند،يك ريز حاالت همترازي كل تعداد يك البته ريز حاالت همترازي كل تعداد البته

زير رابطه از معين الكتروني زير آرايش رابطه از معين الكتروني آرايش : مي آيد : بدست مي آيد بدست

)!()!24(

)!24(.

NNl

lDT

N و الكترونها كل عدد lتعدادباشد مي سمتي .كوانتومي

انرژي حالتهاي نسبي ترتيب انرژي تعيين حالتهاي نسبي ترتيب تعيين) طيفي) (جمله هاي طيفي) جمله هاي

11 دارد را اسپيني چندگانگي باالترين كه طيفي جمله دارد ـ را اسپيني چندگانگي باالترين كه طيفي جمله ـ. مي گيرد قرار تر پايين انرژي .درسطح مي گيرد قرار تر پايين انرژي درسطح

22 اسپيني چندگانگي داراي كه طيفي جمله دو چنانچه اسپيني ـ چندگانگي داراي كه طيفي جمله دو چنانچه ـمقدار بيشترين كه طيفي جمله آن باشند، داشته مقدار يكسان بيشترين كه طيفي جمله آن باشند، داشته يكسان

LL . بود خواهد تري پايين انرژي سطح داراي ، دارد .را بود خواهد تري پايين انرژي سطح داراي ، دارد را

33 -پر نيمه از كمتر اربيتالها الكتروني، آرايش در پر- اگر نيمه از كمتر اربيتالها الكتروني، آرايش در اگرمقدار كمترين كه طيفي جمله باشد، شده مقدار اشغال كمترين كه طيفي جمله باشد، شده را را jjاشغال

. گيرد مي قرار تر پايين انرژي درسطح .دارد گيرد مي قرار تر پايين انرژي درسطح دارد

--44 داشته الكترون پر نيمه از بيشتر اربيتالها صورتيكه داشته در الكترون پر نيمه از بيشتر اربيتالها صورتيكه درمقدار بيشترين كه طيفي جمله آن مقدار باشند بيشترين كه طيفي جمله آن در jjباشند دارد، در را دارد، را

. مي گيرد قرار پايين انرژي .سطح مي گيرد قرار پايين انرژي سطح

فصل چهارمفصل چهارم

پیوند های پیوند های شیمیاییشیمیایی

در شيميايی پيوندهای بررسی در برای شيميايی پيوندهای بررسی برایهندسی اشکال مطالعه و ها هندسی مولکول اشکال مطالعه و ها مولکول

آنها اهم که دارد وجود روش چندين آنها آنها اهم که دارد وجود روش چندين آنها: است زير شرح :به است زير شرح به

: لويس ساختار :نظريه لويس ساختار نظريه اليه الکترونهای زوج دافعه اليه روش الکترونهای زوج دافعه روش

))VSEPRVSEPRواالنس (واالنس () ظرفيتی پيوند ظرفيتی (روش پيوند ))VBTVBTروش) مولکولی اوربيتال مولکولی (روش اوربيتال ))MOTMOTروش

ظرفيتی ) پيوند ظرفيتی )روش پيوند ((VBTVBTروش

.اتم شدن برانگيخته روش اين اتم. اساس شدن برانگيخته روش اين اساسشدن هيبريد سپس و شدن مرکزی هيبريد سپس و مرکزی

و باشد می ظرفيت اليه و اوربيتالهای باشد می ظرفيت اليه اوربيتالهایبا عمده طور به يون يا و مولکول با شکل عمده طور به يون يا و مولکول شکل

بودن دار جهت خصلت به بودن توجه دار جهت خصلت به توجهبينی پيش قابل هيبريدی بينی اوربيتالهای پيش قابل هيبريدی اوربيتالهای

. باشد .می باشد می

هیبریداسیون هیبریداسیون انواع انواع

هيبريد هيبريدspsp مولکول مولکولBeClBeCl22

مولکول مولکول

33BHBH

2spهيبريد چهار( 3spهيبريد

( منتظم وجهی)s3dهيبريد چهاروجهي (

)p2dsهيبريد مربعي (

هيبريد d3sp

های 5PFمولکول ، 5PCl ، 5AsCl

4CHمولکول

4

24

244 ,,, MnOMnOCrOVCl

24

24

243 ,)()( PtClCNNiوNHCu

: هيبريداسيون :انرژي هيبريداسيون انرژي

سطح دهنده نشان هيبريدشدن، سطح انرژي دهنده نشان هيبريدشدن، انرژيو باشد مي هيبريدي اربيتالهاي و انرژي باشد مي هيبريدي اربيتالهاي انرژي

اتمي اربيتالهاي انرژي متوسط با اتمي برابر اربيتالهاي انرژي متوسط با برابراربيتالهاي تشکيل در کننده اربيتالهاي شرکت تشکيل در کننده شرکت

نظر مورد نظر هيبريدي مورد هيبريدي. باشد .مي باشد مي

- شعاع كوواالنسي پيوند - طول شعاع كوواالنسي پيوند طولاتمها اتمها كوواالنسي كوواالنسي

اتم دو هسته هاي بين تعادلي اتم فاصله دو هسته هاي بين تعادلي فاصلهرا كوواالنسي پيوند هر دهنده را تشكيل كوواالنسي پيوند هر دهنده تشكيل

. طول نصف مي نامند پيوند آن . طول طول نصف مي نامند پيوند آن طولهر از اتم دو بين ساده كوواالنسي هر پيوند از اتم دو بين ساده كوواالنسي پيوند

ناميده اتم آن كوواالنسي شعاع ناميده عنصر اتم آن كوواالنسي شعاع عنصر مي شود.مي شود.

اتمي : دو ملكول دو در وان دروالسي شعاع و كوواالنسي شعاع نمايش

پيوند طول بر الكترونگاتيوي پيوند تأثير طول بر الكترونگاتيوي تأثير

شدن قطبي موجب عنصر، دو الكترونگاتيوي شدن تفاوت قطبي موجب عنصر، دو الكترونگاتيوي تفاوتروي الكتريكي بارهاي شدن ظاهر و آنها اتمهاي روي پيوند الكتريكي بارهاي شدن ظاهر و آنها اتمهاي پيوند

. اتم دو بين جاذبه افزايش علت به مي شود . اتمها اتم دو بين جاذبه افزايش علت به مي شود اتمها . مي يابد كاهش آنها بين پيوند . طول مي يابد كاهش آنها بين پيوند طول

تفاوت و اتم دو كوواالنسي شعاعهاي پيوند طول تفاوت بين و اتم دو كوواالنسي شعاعهاي پيوند طول بين . دارد وجود زير رابطه آنها . الكترونگاتيوي دارد وجود زير رابطه آنها الكترونگاتيوي

11 = = rrAA + r + rBB –– 0.09 ∆ 0.09 ∆

،رابطه اين رابطه، در اين اتم llدر دو بين كوواالنسي پيوند اتم طول دو بين كوواالنسي پيوند AAطول، ، BBو و rr و اتمها اين كوواالنسي و شعاع اتمها اين كوواالنسي تفاوت تفاوت ∆∆شعاع

آنهاست آنهاست الكترونگاتيوي الكترونگاتيوي

اتم اوربيتالهاي شدن هيبريد اتم تأثير اوربيتالهاي شدن هيبريد تأثيرپيوند طول در پيوند مركزي طول در مركزي

اوربيتال سهم چه اوربيتال هر سهم چه شدن ssهر هيبريد شدن در هيبريد درهسته به اتم ظرفيت اليه باشد، هسته بيشتر به اتم ظرفيت اليه باشد، بيشتر

خواهد كوتاهتر حاصل پيوند طول و خواهد نزديكتر كوتاهتر حاصل پيوند طول و نزديكتركوواالنسي. پيوند طول مثال براي كوواالنسي. بود پيوند طول مثال براي بود

شدن ( C C –– C Cساده ساده هيبريد با الماس شدن ( در هيبريد با الماس ) ) spsp33درهيبريد ( با هيبريد ( گرافيت با سيانوژن،) spsp22گرافيت سيانوژن،) و N ≡ C N ≡ Cو

–– C ≡ N C ≡ N ) شدن هيبريد با شدن ( ، هيبريد با ،spsp (ترتيب ترتيب) به به. 40/140/1و و 42/142/1و و 54/154/1برابر برابر است . آنگستروم است آنگستروم

طول در اتم دو بين پيوند مرتبه طول تأثير در اتم دو بين پيوند مرتبه تأثير پيوندپيوند

،باشد بيشتر اتم دو بين پيوند مرتبه چه باشد، هر بيشتر اتم دو بين پيوند مرتبه چه هرنتيجه در و هسته دو بين الكتروني ابر نتيجه تراكم در و هسته دو بين الكتروني ابر تراكمپيوند طول و مي شود بيشتر آنها بين پيوند جاذبه طول و مي شود بيشتر آنها بين جاذبه

. مي يابد كاهش اتم دو . بين مي يابد كاهش اتم دو بين

- پيوند اين مرتبه به نسبت اكسيژن كوواالنسي پيوند طول تغيير نمودار

پيوند پيوند انرژي انرژي مول يك تفكيك براي الزم انرژي مول مقدار يك تفكيك براي الزم انرژي مقدار

گازي اتمهاي به آن تبديل و پيوند يك گازي از اتمهاي به آن تبديل و پيوند يك ازپيوند آن انرژي را آن دهنده پيوند تشكيل آن انرژي را آن دهنده تشكيل

گويند. گويند.

انرژي برخي از پيوندهاي كوواالنسي يگانه )بر حسب كيلوكالري بر مول(

As As –– F F116116N N –– O O3939

As As –– Cl Cl7474N = ON = O142142

As As –– Br Br6161O O –– O O 3434

As As –– H H7171O = OO = O 119119

As As –– O O7979O O –– F F 5151

B B –– B B7979O O –– Cl Cl4949

B B –– F F154154O- HO- H 111111

B B –– Cl Cl 106106P P –– P P4747

B B –– Br Br8888P P –– F F 119119

پيوند طول شدن كوتاه موجب كه عاملي پيوند هر طول شدن كوتاه موجب كه عاملي هر . زيرا مي دهد افزايش را پيوند آن انرژي . شود، زيرا مي دهد افزايش را پيوند آن انرژي شود،الكتروني تراكم پيوند، طول شدن كوتاهتر الكتروني با تراكم پيوند، طول شدن كوتاهتر با

سطح و مي شود بيشتر هسته دو بين فضاي سطح در و مي شود بيشتر هسته دو بين فضاي در . انرژي تغيير نمودار مي رود پايينتر . انرژي انرژي تغيير نمودار مي رود پايينتر انرژي

براي C C –– C Cپيوند پيوند پيوند اين طول به براي نسبت پيوند اين طول به نسبت . است شده داده نشان شكل در . نمونه است شده داده نشان شكل در نمونه

تغيير نمودارپيوند انرژي

C – C نسبتطول به

پيوند

پيوند انرژي در اوربيتالها شدن هيبريد پيوند تأثير انرژي در اوربيتالها شدن هيبريد تأثير شركت با همواره اوربيتالها شدن شركت هيبريد با همواره اوربيتالها شدن هيبريد

هسته ( SSاوربيتال اوربيتال سمت به بيشتري نفوذ هسته ( كه سمت به بيشتري نفوذ كهابر) تراكم سبب كه مي گيرد صورت ابر) دارد تراكم سبب كه مي گيرد صورت دارد

. چه هر مي شود معيني راستاي در . الكتروني چه هر مي شود معيني راستاي در الكترونياوربيتال اوربيتال سهم باشد ssسهم بيشتر شدن هيبريد باشد در بيشتر شدن هيبريد در

بيشتر پيوند انرژي و كوتاهتر پيوند بيشتر طول پيوند انرژي و كوتاهتر پيوند طولمي شود. مي شود.

در چند هيدروكربنC – Hتأثير هيبريد شدن بر طول و انرژي پيوند :

C C –– H Hانرژي پيوند انرژي پيوند kcal/molkcal/molبر حسب بر حسب

تركيب تركيب نوع هيبريد شدن نوع هيبريد شدن C C –– H H((AA))طول پيوند طول پيوند

808012/112/1 ~( - ~( -pp)) راديكال راديكالCHCH

989809/109/1spsp33 متان متان

10610607/107/1spsp22 اتيلن اتيلن

12112106/106/1spsp استيلن استيلن

پيوندي پيوندي زاويه زاويه

اتمي اوربيتالهاي همپوشاني از اتمي پيوندها اوربيتالهاي همپوشاني از پيوندها. مي شوند تشكيل هيبريدي يا .خالص مي شوند تشكيل هيبريدي يا خالص

با مشخصي راستاي در اوربيتالها با چون، مشخصي راستاي در اوربيتالها چون،بين پس دارند، قرار يكديگر از معيني بين زاويه پس دارند، قرار يكديگر از معيني زاويه

تشكيل آنها همپوشاني از كه تشكيل پيوندهايي آنها همپوشاني از كه پيوندهاييكه مي آيد وجود به معيني زاويه هاي كه مي شود، مي آيد وجود به معيني زاويه هاي مي شود،

. مي شود ناميده پيوندي .زاويه مي شود ناميده پيوندي زاويه مولكول در چون مثال مولكول براي در چون مثال دو دو BeClBeCl22براي

هيبريدي هيبريدي اوربيتال راستا spspاوربيتال يك در مركزي راستا اتم يك در مركزي اتمزاويه پيوند دو بين دارند، زاويه قرار پيوند دو بين دارند، وجود وجود 180180̊˚قرار

دارد. دارد.

پيوندي زاويه بر موثر پيوندي عوامل زاويه بر موثر عوامل :مركزي اتم ناپيوندي الكترونهاي مركزي: الف اتم ناپيوندي الكترونهاي الف در مركزي اتم روي ناپيوندي در الكترونهاي مركزي اتم روي ناپيوندي الكترونهاي

بين زاويه اندازه كاهش سبب تركيب بين يك زاويه اندازه كاهش سبب تركيب يكبر ( كه دافعه اي علت به مي شود بر ( پيوندها كه دافعه اي علت به مي شود پيوندها

.( مي كند اعمال پيوندي ). الكترونهاي مي كند اعمال پيوندي الكترونهاي

:الكترونگاتيوي الكترونگاتيوي: ب ب تركيبي در مركزي اتم الكترونگاتيوي چه تركيبي هر در مركزي اتم الكترونگاتيوي چه هر

پيوند آن با كه اتمهايي جزئي بار باشد، پيوند بيشتر آن با كه اتمهايي جزئي بار باشد، بيشترالكتروستاتيك دافعه و مي شود بيشتر الكتروستاتيك دارند، دافعه و مي شود بيشتر دارند،

شدن دورتر سبب و مي يابد افزايش آنها شدن ميان دورتر سبب و مي يابد افزايش آنها ميان . مي شود پيوندي زاويه شدن بزرگتر و . آنها مي شود پيوندي زاويه شدن بزرگتر و آنها

مركزي اتم الكترونگاتيوي شدن بيشتر مركزي همچنين اتم الكترونگاتيوي شدن بيشتر همچنينو آن به پيوندي الكترونهاي شدن نزديكتر و سبب آن به پيوندي الكترونهاي شدن نزديكتر سبب

. مي شود پيوندي زاويه يافتن .افزايش مي شود پيوندي زاويه يافتن افزايش

هسته از ناپيوندي الكترونهاي اين، بر هسته افزون از ناپيوندي الكترونهاي اين، بر افزونآنها دافعه ميزان و مي شوند دورتر مركزي آنها اتم دافعه ميزان و مي شوند دورتر مركزي اتم

. مي يابد كاهش پيوندي الكترونهاي .روي مي يابد كاهش پيوندي الكترونهاي روي يكديگر به پيوندي الكترونهاي جفت نتيجه، يكديگر در به پيوندي الكترونهاي جفت نتيجه، در

. مي شود بزرگتر پيوندي زاويه و . نزديكتر مي شود بزرگتر پيوندي زاويه و نزديكتر

پيوند: مرتبه پيوند: ج مرتبه ج

تعداد افزايش سبب پيوند مرتبه تعداد افزايش افزايش سبب پيوند مرتبه افزايشدافعه افزايش و پيوندي دافعه الكترونهاي افزايش و پيوندي الكترونهاينتيجه، در و آنها ميان نتيجه، الكتروستاتيك در و آنها ميان الكتروستاتيك

پيوندي زاويه هاي شدن بزرگتر پيوندي سبب زاويه هاي شدن بزرگتر سببمي شود. مي شود.

پيوند: طول و اتمها حجم پيوند: د طول و اتمها حجم د

كوچكتر پيوندي زاويه پيوند، طول افزايش و اتمها حجم افزايش كوچكتر با پيوندي زاويه پيوند، طول افزايش و اتمها حجم افزايش بامولكولهاي. در پيوندي زاويه هاي مولكولهاي. مي شود در پيوندي زاويه هاي به به AsHAsH33 , PH , PH33 , NH , NH33مي شود

برابر برابر ترتيب ترتيب 3/1073/107 و و 3/933/93 و و 8/918/91 تدريجي كاهش اين مي توان كه تدريجي است كاهش اين مي توان كه است

از پيوندي از زاويه پيوندي حجم AsHAsH33تا تا NHNH33زاويه تدريجي افزايش به حدي تا حجم را تدريجي افزايش به حدي تا راداد نسبت پيوند طول شدن بيشتر و مركزي داد اتم نسبت پيوند طول شدن بيشتر و مركزي اتم

: مركزي اتم اوربيتالهاي شدن هيبريد مركزي : هـ اتم اوربيتالهاي شدن هيبريد هـ در مركزي اتم اوربيتالهاي شدن هيبريد امكان چه در هر مركزي اتم اوربيتالهاي شدن هيبريد امكان چه هر

آن در پيوندها بين زاويه اندازه باشد، كمتر آن تركيبي در پيوندها بين زاويه اندازه باشد، كمتر تركيبيبه و به كوچكتر و . 9090̊˚كوچكتر مي شود . نزديكتر مي شود نزديكتر

مربوط مشابه مولكولهاي از سري يك در اساس همين مربوط بر مشابه مولكولهاي از سري يك در اساس همين برمركزي، اتم اتمي عدد افزايش با گروه يك عنصرهاي مركزي، به اتم اتمي عدد افزايش با گروه يك عنصرهاي به

آن ظرفيت اليه اوربيتالهاي شدن هيبريد امكان آن چون ظرفيت اليه اوربيتالهاي شدن هيبريد امكان چونبه پيوندي زاويه مي يابد، به كاهش پيوندي زاويه مي يابد، مي شود 9090̊˚كاهش مي شود نزديكتر نزديكتر

خصلت ارتباط ارتباط درصد و پيوندي زاويه هاي خصلت ميان درصد و پيوندي زاويه هاي , P , PميانSS پيوندي هيبريدي پيوندي اوربيتالهاي هيبريدي اوربيتالهاي

cos1

cos1

P

PS

S

P , S خصلت درصد ترتيب P , Sبهو هيبريدي را اوربيتالهاي پيوندي زاويه

مي دهد نشان

: بنت : قاعده بنت قاعدهپيوند اتم X – A – Xدر الكترونگاتيوي چه خصلت Xهر باشد، اين Pبيشتر

آن زاويه و است بيشتر . پيوند بود خواهد كوچكتر

است ناهم ارز هيبريدي اوربيتالهاي داراي مركزي اتم كه آرايشهايي درشدن( هيبريد در مثال ) SP3dبراي يا اتمها مثلثي هرمي دو آرايش در

با پيوند تشكيل به تمايل دارند، بيشتري الكترونگاتيوي كه گروههاييخصلت كه هيبريدي مي دهند Sاوربيتالهاي نشان خود از دارند كمتري

پيوند ) الكترونهاي استقرار عدم پيوند ) رزونانس الكترونهاي استقرار عدم ((ππرزونانس

الكترونهاي كه است اين رزونانس مفهوم الكترونهاي ، كه است اين رزونانس مفهوم ،پيوند دهنده پيوند تشكيل دهنده غير ππتشكيل تركيبها نوع اين غير در تركيبها نوع اين در

پيوندهاي همه بين مي تواند و است پيوندهاي مستقر همه بين مي تواند و است مستقرو شود توزيع يكسان طور به مولكول و سيگماي شود توزيع يكسان طور به مولكول سيگماي

. باشد رزونانس ساختار داراي . مولكول باشد رزونانس ساختار داراي مولكول به رزونانسي، ساختارهاي اين از يك به هيچ رزونانسي، ساختارهاي اين از يك هيچ

توصيف را مولكول خواص تمام توصيف تنهايي را مولكول خواص تمام تنهايينمي كند.نمي كند.

نشانگر مي تواند ساختارها اين از تركيبي نشانگر اما مي تواند ساختارها اين از تركيبي امااصطالح در كه باشد مولكول واقعي اصطالح ساختار در كه باشد مولكول واقعي ساختار

مي شود ناميده رزونانس مي شود هيبريد ناميده رزونانس هيبريد

و رزونانسي ساختارهاي تعيين مورد در قاعده و چند رزونانسي ساختارهاي تعيين مورد در قاعده چندآنها نسبي آنها پايداري نسبي پايداري

--11 معمول طور به بعد، به دوم دوره نافلزي معمول اتمهاي طور به بعد، به دوم دوره نافلزي اتمهاي . » مي كند » پيروي هشتايي قاعده . از » مي كند » پيروي هشتايي قاعده از

--22 پايدارتر ساختاري رزونانسي ساختارهاي بين پايدارتر در ساختاري رزونانسي ساختارهاي بين در . باشند نداشته بارقراردادي اتمها آن در كه . است باشند نداشته بارقراردادي اتمها آن در كه است

--33 پايدارتر ساختاري رزونانسي، ساختارهاي بين پايدارتر در ساختاري رزونانسي، ساختارهاي بين درالكترونگاتيوتر اتم به منفي قراردادي بار كه الكترونگاتيوتر است اتم به منفي قراردادي بار كه است

الكتروني آرايش با الكترونها توزيع داشته، الكتروني تعلق آرايش با الكترونها توزيع داشته، تعلق . باشد داشته بيشتري سازگاري . اتمها باشد داشته بيشتري سازگاري اتمها

--44 اتم نسبي وضعيت رزونانسي ساختار نوشتن اتم در نسبي وضعيت رزونانسي ساختار نوشتن در. كند تغيير نبايد پيوندها تعداد و .مركزي كند تغيير نبايد پيوندها تعداد و مركزي

--55 ساختارهاي تمام ناپيوندي الكترونهاي جفت ساختارهاي تعداد تمام ناپيوندي الكترونهاي جفت تعداد . باشد برابر هم با بايد . رزونانسي باشد برابر هم با بايد رزونانسي

--66 اتمها از يكي روي الكتريكي بار آن در كه اتمها ساختاري از يكي روي الكتريكي بار آن در كه ساختاري . است ناپايدار باشد، داشته . تمركز است ناپايدار باشد، داشته تمركز

- كوواالنسي يوني - رزونانس كوواالنسي يوني رزونانس

پيوند كه مولكولهايي در رزونانس نوع پيوند اين كه مولكولهايي در رزونانس نوع اين . علت به مي شود مشاهده دارند، . قطبي علت به مي شود مشاهده دارند، قطبي

الكتريكي بار از كسري الكتريكي پيدايش بار از كسري دو ))δδ(±(±پيدايش دو روي رويپيوند ٬٬اتم اتم طول بيشتر، آنها بين پيوند جاذبه طول بيشتر، آنها بين جاذبه

. ميزان مي شود بيشتر پيوند انرژي و . كوتاهتر ميزان مي شود بيشتر پيوند انرژي و كوتاهترتفاوت دوم توان از تابعي انرژي افزايش تفاوت اين دوم توان از تابعي انرژي افزايش اين

. ))22(∆(∆الكترونگاتيوي الكترونگاتيوي است اتم . دو است اتم دو

IIIIII

ClHClHClH

قراردادي قراردادي بار بار ساختارهاي در داتيو پيوند كردن مشخص ساختارهاي براي در داتيو پيوند كردن مشخص براي

براي (+) و عالمت دهنده اتم براي براي (+) رزونانسي و عالمت دهنده اتم براي رزونانسيكه (-) مي گيرند نظر در را عالمت پذيرنده كه (-) اتم مي گيرند نظر در را عالمت پذيرنده اتم . يعني مي شود ناميده اتمها اين قراردادي . بار يعني مي شود ناميده اتمها اين قراردادي بار

اتم دو بين داتيو اتم پيوند دو بين داتيو ) BBپيوند و ( ) دهنده و ( ) AAدهنده ) گيرنده ( گيرنده (صورت به صورت را به . --BB++ - A - Aرا مي دهند . نشان مي دهند نشان

)2

1( BNV nnnq

q اتم قراردادي ظرفيت، nVبار اليه الكترونهاي تعداد

nN و ناپيوندي الكترونهاي الكترونهاي nBتعداد تعداد . است نظر مورد تركيب در اتم آن پيوندي

مولکولي اوربيتال مولکولي نظرية اوربيتال نظريةخطي ترکيب روش به توجه خطي با ترکيب روش به توجه با

مو يک در چنانچه ، اتمي مو اوربيتالهای يک در چنانچه ، اتمي اوربيتالهاینمادهای با اتم دو ، اتمي دو نمادهای لکول با اتم دو ، اتمي دو و و BBلکول

AA با ترتيب به ها آن اتمي اوربيتالهای با و ترتيب به ها آن اتمي اوربيتالهای وبه برای شوند، داده نشان به نمادهای برای شوند، داده نشان نمادهای

اين مولکولي، اوربيتال دو آوردن اين دست مولکولي، اوربيتال دو آوردن دستمي کيب تر هم با را اتمي مي اوربيتالهای کيب تر هم با را اتمي اوربيتالهای

کنيم :کنيم :

AB و

BAb

BAa

.

AB الف( و ب( براي هر يک از اتمهاي هيدروژن ( BAb

.

) ج( تابع احتمال اوربيتال پيوندي،2b

.

BAa ) د (

.

) ه ( تابع احتمال اوربيتال ضد پيوندي ،2a

.

کردن کردن نرمال نرمال تابع يک وسيلة به ميتوان را الکترون تابع مکان يک وسيلة به ميتوان را الکترون مکان

. معمول طور به تابع اين کرد تعريف . احتمال معمول طور به تابع اين کرد تعريف احتمالموج توابع مجذور با متناسب و شود مي موج ناميده توابع مجذور با متناسب و شود مي ناميده

را] [ . فضا از کوچکي حجم چنانچه است را] [ . يا فضا از کوچکي حجم چنانچه است ياسه امتداد در جزئي بسيار فواصل حسب سه بر امتداد در جزئي بسيار فواصل حسب بر

، ، xxمحور محور yy و وzz صورت صورت به تعريف ddxxddyyddzz = dt = dtبه تعريف ، ،يافتن احتمال با برابر صورت آن در يافتن کنيم، احتمال با برابر صورت آن در کنيم،

کوچک حجم آن در کوچک الکترون حجم آن در .. dtdtالکترون .. است است

22

1)( 2dtNdtdxdydz

N کردن نرمال ثابت

روي که موج،، تابع يک مجذور روي وقتي که موج،، تابع يک مجذور وقتيبرابر شود، گيري انتگرال فضا برابر تمامي شود، گيري انتگرال فضا تماميکه است معنی بدين اين باشد، که واحد است معنی بدين اين باشد، واحد

تابع که شود مي گفته حالتي چنين تابع در که شود مي گفته حالتي چنين در. است شده نرمال .موج است شده نرمال موج

12dt

بودن- بودن- متعامد متعامد

شرط كوانتومي، مكانيك با شرط مطابق كوانتومي، مكانيك با مطابقمولكولي موج تابع دو كه اين براي مولكولي الزم موج تابع دو كه اين براي الزم

باشند، سيستم يك خاص باشند، تابعهاي سيستم يك خاص تابعهاي . متعامد شرط آنهاست بودن . متعامد متعامد شرط آنهاست بودن متعامد

كه است اين رياضي نظر از كه بودن است اين رياضي نظر از بودنتمامي روي كه موج تابع دو تمامي حاصلضرب روي كه موج تابع دو حاصلضرب

صفر برابر شده گيري انتگرال صفر فضا برابر شده گيري انتگرال فضا : باشيم داشته يعني : شود، باشيم داشته يعني 0شود، dab

كه كنيم اشاره نكته اين به بايد كه سرانجام كنيم اشاره نكته اين به بايد سرانجامو متعامد هم كه را موج توابع از دسته و آن متعامد هم كه را موج توابع از دسته آن

اورتونرمال توابع شده اند، نرمال اورتونرمال هم توابع شده اند، نرمال هممي نامند. مي نامند.

حاصلضرب – Ψb Ψa = (ΦA+ΦB)(ΦAنمودارΦB)

آنها ارتباط و اتمي اوربيتالهاي همپوشاني آنها انواع ارتباط و اتمي اوربيتالهاي همپوشاني انواعمولكولي اوربيتالهاي انواع مولكولي با اوربيتالهاي انواع با

: دو: اوربيتالهاي گاه هر مثبت همپوشاني : الف دو: اوربيتالهاي گاه هر مثبت همپوشاني الفيكديگر با خود همنام لپهاي وسيله به يكديگر اتم با خود همنام لپهاي وسيله به اتم

. نوع اين مي نامند مثبت را . همپوشاني نوع اين مي نامند مثبت را همپوشانيمولكولي اوربيتالهاي تشكيل به مولكولي همپوشاني اوربيتالهاي تشكيل به همپوشاني

مي شود منتهي مي شود پيوندي منتهي . . پيوندي

: به: اتم دو هرگاه منفي همپوشاني : ب به: اتم دو هرگاه منفي همپوشاني ببا خود اوربيتالهاي ناهمنام لپهاي با وسيله خود اوربيتالهاي ناهمنام لپهاي وسيله

نوع اين كنند، همپوشاني نوع يكديگر اين كنند، همپوشاني يكديگربه كه مي نامند منفي را به همپوشاني كه مي نامند منفي را همپوشاني

پيوندي ضد مولكولي اوربيتالهاي پيوندي تشكيل ضد مولكولي اوربيتالهاي تشكيل . مي شود . منتهي مي شود منتهي

: به: نتوانند اتم دو صفر همپوشاني : ج به: نتوانند اتم دو صفر همپوشاني جامكان كه شوند نزديك هم به امكان روشي كه شوند نزديك هم به روشي

آيد وجود به آنها اوربيتالهاي آيد همپوشاني وجود به آنها اوربيتالهاي همپوشانياوربيتالهاي همپوشاني ضمن اينكه يا اوربيتالهاي و همپوشاني ضمن اينكه يا وبه منفي و مثبت همپوشاني امكان به آنها منفي و مثبت همپوشاني امكان آنها

بين باشد، داشته وجود اندازه بين يك باشد، داشته وجود اندازه يك . نمي گيرد صورت همپوشاني . اوربيتالها نمي گيرد صورت همپوشاني اوربيتالها

صورت به اتمي اوربيتالهاي نتيجه صورت در به اتمي اوربيتالهاي نتيجه درماند خواهند باقي مولكول در ماند ناپيوندي خواهند باقي مولكول در ..ناپيوندي

اوربيتالها همپوشاني اوربيتالها شرايط همپوشاني شرايط

: اوربيتالهايي: فقط تقارن شرط : الف اوربيتالهايي: فقط تقارن شرط الفكه كنند همپوشاني يكديگر با كه مي توانند كنند همپوشاني يكديگر با مي توانند

تقارن مولكول اصلي محور به تقارن نسبت مولكول اصلي محور به نسبت .( ) . محوري همپوشاني باشند داشته ). يكساني ) . محوري همپوشاني باشند داشته يكساني

: اوربيتالهايي: فقط انرژي شرط : ب اوربيتالهايي: فقط انرژي شرط بدر كه كنند همپوشاني يكديگر با در مي توانند كه كنند همپوشاني يكديگر با مي توانند

سطوح يا و داشته قرار انرژي سطح سطوح يك يا و داشته قرار انرژي سطح يكنزديك يكديگر به كافي اندازه به آنها نزديك انرژي يكديگر به كافي اندازه به آنها انرژي

باشد. باشد.

يونهاي براي مولكولي اوربيتال انرژي تراز يونهاي نمودار براي مولكولي اوربيتال انرژي تراز نمودار

HeHe22 , He , He22+, H+, H22 , H , H22++

عنصرهاي مولكولي اوربيتالهاي انرژي تراز عنصرهاي نمودار مولكولي اوربيتالهاي انرژي تراز نموداردوم دوم دوره دوره

:هسته هاي با اتمي دو مولكولهاي هسته هاي: الف با اتمي دو مولكولهاي الفتا - جور جور ليتيم از اول دسته

نيتروژنترازهاي عنصرها اين مورد اليه P , sدر

به نزديك اند، يكديگر به كافي اندازه به ظرفيتشدن هيبريد يا و همپوشاني امكان كه طوري

. در دارد وجود تراز دو اين اوربيتالهاي بينمولكولي اوربيتالهاي انرژي سطح , πzنتيجه

πy مولكولي اوربيتال انرژي سطح از پايينترp ) اوربيتالهاي محوري همپوشاني از كه

) spهيبريدي تراز نمودار ولي مي شود حاصل . داشت خواهد متقارني وضعيت همواره انرژي

- نئون و فلوئور اكسيژن، دوم - دسته نئون و فلوئور اكسيژن، دوم دسته

ترازهاي عنصرها اين مورد ترازهاي در عنصرها اين مورد ظرفيت p , sp , sدر ظرفيت اليه اليهو دارند فاصله يكديگر از كافي اندازه و به دارند فاصله يكديگر از كافي اندازه به

و نمي كنند اعمال يكديگر بر متقابل و تأثيرهاي نمي كنند اعمال يكديگر بر متقابل تأثيرهايتراز دو اين اوربيتالهاي بين همپوشاني تراز امكان دو اين اوربيتالهاي بين همپوشاني امكان

. ندارد .وجود ندارد وجود

پيوندي مولكولي اوربيتال نتيجه پيوندي در مولكولي اوربيتال نتيجه نسبت 22ppدر نسبت ، ،پيوندي مولكولي اوربيتالهاي پيوندي به مولكولي اوربيتالهاي سطح ππ22ppبه سطح در در

) . عناصر برعكس مي گيرد قرار پايينتري . ( انرژي عناصر برعكس مي گيرد قرار پايينتري انرژي .( اول ). دسته اول دسته

LiLi22 مولكول مولكول

22

2*1

21 )()()( SSS

2*2

22

2*1

21 )()()()( SSSS

12

12

2*2

22

2*1

21 )()()()()()( pypxSSSS

مولكول Be2

مولكول B2

C2مولكول 2

22

22*

22

22*

12

1 )()()()()()( pypxSSSS

N2مولكول 2

22

22

22*

22

22*

12

1 )()()()()()()( PZpypxSSSS

مولكول مولكولOO22 1*

21*

22

22

22

22*

22

22*

12

1 )()()()()()()()()( pypxpypxpzSSSS

مولكول F2

2*2

2*2

22

22

22

2*2

22

2*1

21 )()()()()()()()()( pypxpypxpzSSSS

Ne2نئون 2*

22*

22*

22

22

22

22*

22

22*

12

1 )()()()()()()()()()( pzpypxpypxpzSSSS

مولكولهاي انرژي تراز مولكولهاي نمودارهاي انرژي تراز NN2 2 , Li, Li22نمودارهاي

ظرفيت اليه مولكولي اوربيتالهاي انرژي تراز ظرفيت نمودارهاي اليه مولكولي اوربيتالهاي انرژي تراز نمودارهاي

) ( الف) ( OO22الف) ب ) ( و ب ) NN22و

هسته: ناجور اتمي دو مولكولهاي هسته: ب ناجور اتمي دو مولكولهاي ((ABAB))ب

) به و مولكولها نوع اين مورد به ( در و مولكولها نوع اين مورد در ( هسته ناجور مولكولهاي كلي ) طور هسته ناجور مولكولهاي كلي طور

دو الكترونگاتيوي تفاوت علت دو به الكترونگاتيوي تفاوت علت بهاتم دو انرژي ترازهاي اتم عنصر، دو انرژي ترازهاي عنصر،

سطح يك در پيوند دهنده سطح تشكيل يك در پيوند دهنده تشكيل . ندارند . قرار ندارند قرار

تقريبي مولكولي انرژي تراز تقريبي نمودارهاي مولكولي انرژي تراز HF , LiHHF , LiHنمودارهاي

NONOمولكول مولكول ))1S1S((2(2(1S*)2(1S*)2(2S)2(2S)2(2S*)2 (2S*)2 (2pz)2(2pz)2(ππ2px)2(2px)2(ππ2py)2(2py)2(ππ2px*2px*, ,

ππ2py*)12py*)1

مولكول CO

)1S(2(1S*)2(nb)2()2(π)4(nb)2

اتمي: سه مولكولهاي اتمي: ج سه مولكولهاي پيوند ((ABAB22))ج بدون پيوند خطي بدون خطيππ

مولكول مولكولBeHBeH22 )g(+2 (u-)2

مولكولي اوربيتالهاي انرژي تراز BeH2نمودار

) پيوند: ) بدون خطي غير خميده اتمي سه مولكول ( د پيوند: ) بدون خطي غير خميده اتمي سه مولكول ππد

مولكول مولكولHH22OO

نمودار : انرژي ترازاوربيتالها

ي مولكولي با همراهنمودار

H2Oكانتور

مثلثي : مسطح اتمي چهار مولكولهاي مثلثي : هـ مسطح اتمي چهار مولكولهاي بدون بدون ((ABAB33))هـ

ππپيوند پيوند مولكول مولكولBHBH33

تراز نمودارانرژي

اوربيتالهاي مولكولي

BH3

شكل: هرمي اتمي چهار مولكولهاي شكل: و هرمي اتمي چهار مولكولهاي ABAB33و

مولكول مولكولNHNH33

نمودار ترازهاي انرژي

اوربيتالهاي مولكولي با همراه

نمودارهاي

NH3كانتور

وجهي: چهار اتمي پنج مولكولهاي وجهي: ز چهار اتمي پنج مولكولهاي ABAB44ز

مولكول مولكولCHCH44

نمودار تراز

انرژي اوربيتالها

ي مولكولي

CH4 بدون

نظر درگرفتن هيبريد

شدن

فصل پنجمفصل پنجمجامدات جامدات

یونییونی

يوني جامدات يوني ساختمان جامدات ساختمان

،اكسيدها نمكها، شامل يوني اكسيدها، تركيبات نمكها، شامل يوني تركيباتاز زيادي تعداد و سولفيدها از هيدروكسيدها، زيادي تعداد و سولفيدها هيدروكسيدها،

. مي باشند معدني .تركيبات مي باشند معدني تركيبات فعالي فلزات بين يوني پيوند كلي طور فعالي به فلزات بين يوني پيوند كلي طور به

عناصر ( پايين يونش انرژي داراي عناصر ( كه پايين يونش انرژي داراي كههستند) هستند) الكتروپوزيتيو .الكتروپوزيتيو دارد .وجود دارد وجود

و فلز بين الكترونگاتيوي اختالف و اگر فلز بين الكترونگاتيوي اختالف اگرپيوند 7/17/1نافلز نافلز پيوند باشد، يوني% 5050باشد، يوني% خصلت خصلت

دارد% 5050و و كوواالنسي دارد% خصلت كوواالنسي خصلت از الكترونگاتيوي اختالف كه صورتي از در الكترونگاتيوي اختالف كه صورتي در

يوني خصلت باشد، بيشتر مقدار يوني اين خصلت باشد، بيشتر مقدار اينآن كوواالنسي خصلت از بيش آن پيوند كوواالنسي خصلت از بيش پيوند

. بود . خواهد بود خواهد

عدد از يوني تركيبات طبقه بندي عدد براي از يوني تركيبات طبقه بندي براي. مي شود استفاده .كوئورديناسيون مي شود استفاده كوئورديناسيون

كوئورديناسيون عدد تعريف كوئورديناسيون طبق عدد تعريف شبكه ++AAطبق شبكه در دريونهاي AXAXبلوري بلوري تعداد از است يونهاي عبارت تعداد از است در --xxعبارت در كه كه

اطراف در پيوند طول با برابر اطراف فاصله اي در پيوند طول با برابر يون يون --AAفاصله اي. دارند .قرار دارند قرار

يونهاي تنها عكس، يونهاي بر تنها عكس، برابر ++AAبر فاصله اي در برابر كه فاصله اي در كهيون اطراف در پيوند، طول يون با اطراف در پيوند، طول دارند، --xxبا دارند، قرار قرار

كوئورديناسيون عدد كننده كوئورديناسيون بيان عدد كننده . --xxبيان . است است

. . يونها بودن كروي به توجه با يوني شبكه هاي يونها در بودن كروي به توجه با يوني شبكه هاي در در يعني ندارند، بخصوصي جهت كولني در نيروهاي يعني ندارند، بخصوصي جهت كولني نيروهاي

موثرند، جهات موثرند، تمام جهات يونهاست بنابراینبنابراینتمام شعاع يونهاست اندازه شعاع اندازهساختمان تعيين در را اساسي و مهم نقش ساختمان كه تعيين در را اساسي و مهم نقش كه

. مي كند بازي بلورها .هندسي مي كند بازي بلورها هندسي

شعاع نسبت اساس بر بيشتر بلور هندسي شعاع شكل نسبت اساس بر بيشتر بلور هندسي شكل))rr++((AA++ شعاع شعاع به تعيين --rr--((AA((به يا و تعيين يعني يا و يعني

مي شود.مي شود.

r+

r-

r-

r+

شبكه چند براي شعاع نسبت حد مقادير شبكه محاسبه چند براي شعاع نسبت حد مقادير محاسبهبلوربلور

:كوئورديناسيون عدد كوئورديناسيون: الف عدد ):33الف مسطح ( ):مثلثي مسطح ( مثلثي

r+

r -

متساوي االضالع مثلث به توجه : ABCبا نوشت مي توان AB = BC = AC = 2r – BD = r - + r+ BE = r –

155.0866.0

134.0

866.0)866.01(

866.030cos

r

r

rr

rr

r

BD

BE

مثلث داخلي زواياي از يك هر اندازه زاويه 60برابر ABCچون پس است،DBE = 30: . نوشت مي توان لذا شد خواهد

بنابراين:

شعاع نسبت حد مقادير محاسبه براي هندسي ساختمان ( ) ( هـ ( مسطح، مثلثي د و ج و ب و الف آرايشهاي براي

. ( وجهي ( هشت و و وجهي چهار

r+

r-

كوئورديناسيون كوئورديناسيون عدد (66عدد وجهي ) (هشت وجهي ) هشت

قائم الزاويه مثلث قائم الزاويه در مثلث چون ABCABCدر چون ، ،

زاويه زاويه و مي توان ABC = 45ABC = 45و پس مي توان است، پس است،نوشت: نوشت:

rrCABArDB ,

414.0707.0

293.0

707.0)707.01(

707.045cos

r

r

rr

rr

r

كوئورديناسيون كوئورديناسيون عدد (:88عدد (:مكعبي ) مكعبي ) قائم الزاويه مثلث قائم الزاويه در مثلث رابطه CDECDEدر از استفاده رابطه با از استفاده با

: داشت خواهيم : فيثاغورث داشت خواهيم فيثاغورث

قائم الزاويه مثلث قائم الزاويه در مثلث قطر ECBECBدر قطر چون چونرابطه از استفاده با پس رابطه است، از استفاده با پس است،

: نوشت مي توان : فيثاغورث نوشت مي توان فيثاغورث

222222 )(8)2()2( rrrCDEDCE

)(2 rrEB

732.0

732.1

)(3)(

2)(12)(4)(8)(422

222

222

r

r

rrr

rrr

rrrrr

CBCEBE

مقادير محاسبه براي هندسي مقادير ساختمان محاسبه براي هندسي ساختمانآرايش براي شعاع نسبت آرايش حد براي شعاع نسبت حد

مكعبيمكعبيr+

r-

: كره ها فشرده :ساختمان كره ها فشرده ساختمان

اطالق ساختماني به فشرده، اطالق ساختمان ساختماني به فشرده، ساختمانشعاعهاي با كروي يونهاي يا اتمها كه شعاعهاي مي شود با كروي يونهاي يا اتمها كه مي شود

كه گيرند قرار يكديگر كنار نحوي به كه يكسان گيرند قرار يكديگر كنار نحوي به يكسان. برسد حداقل به خالي .فضاي برسد حداقل به خالي فضاي

كاتيونهاي كرد فرض مي توان تركيبات اين كاتيونهاي در كرد فرض مي توان تركيبات اين درانباشته آرايش يك در موجود منافذ انباشته كوچك، آرايش يك در موجود منافذ كوچك،

در و مي كنند اشغال را بزرگتر كروي در آنيونهاي و مي كنند اشغال را بزرگتر كروي آنيونهاييك در فلز يونهاي فشرده آرايش كه يك فلزات در فلز يونهاي فشرده آرايش كه فلزات

هم به را آنها كه مستقر غير الكتروني هم ابر به را آنها كه مستقر غير الكتروني ابر . مي شود ديده است غوطه ور مي دهد . پيوند مي شود ديده است غوطه ور مي دهد پيوند

،بعد سه در شبكه يك فشرده ساختمان ايجاد بعد، براي سه در شبكه يك فشرده ساختمان ايجاد برايرا كروي يونهاي و اتمها مي توان طريق دو به را تنها كروي يونهاي و اتمها مي توان طريق دو به تنهااز يك هر در كه طوري به داد، قرار يكديگر از دركنار يك هر در كه طوري به داد، قرار يكديگر دركنار

حاالت حاالت اين كروي 7474اين گويهاي وسيله به فضا كروي درصد گويهاي وسيله به فضا درصددر و مي شود در اشغال و مي شود باقي مانده 2626اشغال فضاي باقي مانده درصد فضاي درصد

از كه وجهي هشت و چهاروجهي از حفره هاي كه وجهي هشت و چهاروجهي حفره هايتشكيل باشند مي فشرده ساختمانهاي تشكيل خصوصيات باشند مي فشرده ساختمانهاي خصوصيات

مي شود.مي شود.

يكديگر كنار روش دو به مي توان را كروي يكديگر گويهاي كنار روش دو به مي توان را كروي گويهايداد داد قرار ::قرار

فشرده گوشه اي شش فشرده آرايش گوشه اي شش ))hcphcp((آرايش فشرده مكعب فشرده آرايش مكعب ))ccpccp((آرايش

عدد ساختمان دو اين از يك هر عدد در ساختمان دو اين از يك هر دردوازده برابر گوي هر دوازده كوئورديناسيون برابر گوي هر كوئورديناسيون

در. ديگر گوي دوازده با گوي هر يعني در. مي باشد ديگر گوي دوازده با گوي هر يعني مي باشددر آن از فقره شش كه است مستقيم در تماس آن از فقره شش كه است مستقيم تماس

در ديگر فقره سه اصلي كره دور به صفحه در يك ديگر فقره سه اصلي كره دور به صفحه يكپايين صفحه در ديگر عدد سه و باال پايين صفحه صفحه در ديگر عدد سه و باال صفحه

. دارند .قرار دارند قرار

تفاوت اين دو تنها در اليه سوم است. در آرايش شش گوشه اي فشرده، كره هاي اليه سوم

مستقيما� در روي كره هاي اليه اول قرار مي گيرند …ABABABو ترتيب اليه ها را مي توان به صورت

نشان داد. در اين آرايش اليه ها به طور يك در ميان با هم يكسان هستند.

در ساختمان مكعب فشرده )مكعب مراكز وجوه پر( اليه هاي مختلف كره ها چنان بر روي يكديگر

قرار مي گيرند كه اليه ها دو در ميان با هم برابرند، تكرار مي گردند. … ABCABCيعني اليه ها به ترتيب

: ( شش ( آرايش الف ساختمانهاي در اليه ها ترتيبفشرده گوشه اي

( فشرده ( مكعب آرايش ب

اليه هاي- نمايش گوشه اي …ABABالف شش آرايش درفشرده

اليه هاي- نمايش مكعب …ABCABCب آرايش درفشرده.

وجود حفره نوع دو فشرده ساختمانهاي وجود در حفره نوع دو فشرده ساختمانهاي دردارددارد

--11 وجهي چهار وجهي حفره چهار احاطه ))TTdd((حفره كره چهار توسط احاطه كه كره چهار توسط كهمي شود،مي شود،

آن در كه يوني يا اتم كوئورديناسيون عدد آن بنابراين در كه يوني يا اتم كوئورديناسيون عدد بنابراين . است چهار با برابر دارد . قرار است چهار با برابر دارد قرار

--22 وجهي هشت وجهي حفره هشت احاطه ))OOhh((حفره كره شش توسط احاطه كه كره شش توسط كهكه يوني يا اتم كوئورديناسيون عدد بنابراين كه مي شود؛ يوني يا اتم كوئورديناسيون عدد بنابراين مي شود؛

است شش با برابر دارد قرار آن است در شش با برابر دارد قرار آن در چهاروجهي حفره هاي از وجهي هشت چهاروجهي حفره هاي حفره هاي از وجهي هشت حفره هاي

خود ووبزرگترند بزرگترند در را بزرگتري كاتيونهاي خود مي توانند در را بزرگتري كاتيونهاي مي توانند. دهند .جاي دهند جاي

و كره ها تعداد با برابر وجهي هشت حفره هاي و تعداد كره ها تعداد با برابر وجهي هشت حفره هاي تعدادكره ها تعداد برابر دو چهاروجهي حفره هاي كره ها تعداد تعداد برابر دو چهاروجهي حفره هاي تعداد

است.است.

حفره هاي آن در كه فشرده مكعب .Oh , Tdآرايش است شده داده نشان

يوني جامدات يوني طبقه بندي جامدات طبقه بندي

:نوع يوني جامدات نوع: الف يوني جامدات , AX (CsCl , AX (CsClالفNaCl , ZnS)NaCl , ZnS)::

روي- 11 سولفور روي- ساختمان سولفور ::((ZnSZnS))ساختمانشعاع نسبت به توجه شعاع با نسبت به توجه اين 0.40.4= = با در يونها اين آرايش در يونها آرايش

چهاروجهي صورت به چهاروجهي شبكه صورت به فلزي. استاستشبكه يون فلزي. هر يون هر))ZnZn+2+2(( آنيون چهار وسيله آنيون به چهار وسيله منفي ))SS-2-2((به يون هر منفي و يون هر ))SS-2-2((و

كاتيون چهار وسيله كاتيون به چهار وسيله در ))ZnZn+2+2((به مي شود، در محاصره مي شود، محاصرهآرايش داراي تركيب اين آرايش نتيجه، داراي تركيب اين .4:44:4نتيجه، .است است

( بالندروي ( و ورتزيت مختلف شبكه دو در روي ) سولفور بالندروي ( و ورتزيت مختلف شبكه دو در روي سولفور

. مي شود .متبلور مي شود متبلور

يونهاي وسيله به بلور دو هر در فشرده يونهاي ساختمان وسيله به بلور دو هر در فشرده SS-2-2ساختمانيونهاي و مي شود يونهاي تشكيل و مي شود وجهي ZnZn+2+2تشكيل چهار وجهي حفره هاي چهار حفره هاي

. مي كنند اشغال .را مي كنند اشغال را

بالندروي شبكه در كه است آن شبكه دو اين بالندروي تفاوت شبكه در كه است آن شبكه دو اين تفاوتپر وجوه مراكز مكعب واحد پر سلول وجوه مراكز مكعب واحد . ))fccfcc((سلول در . است در است

گوشه اي شش ورتزيت در واحد سلول كه گوشه اي صورتي شش ورتزيت در واحد سلول كه صورتي))hcphcp(( . . است است

r+

r-

كلريد 22-- سديم كلريد ساختمان سديم ((NaClNaCl))ساختمان

نسبت چون شبكه اين نسبت در چون شبكه اين عدد 0.520.52= = در پس عدد است، پس است،يونها ( از يك هر براي يونها (كوئورديناسيون از يك هر براي يا ++NaNaكوئورديناسيون يا و ) ) --ClClو

. مي باشد .شش مي باشد شش تشكيل خود مخالف يون شش با يون هر نتيجه تشكيل در خود مخالف يون شش با يون هر نتيجه در

. مي دهد وجهي هشت . آرايش مي دهد وجهي هشت آرايش مكعب شكل به واحد سلول كلريد سديم شبكه مكعب در شكل به واحد سلول كلريد سديم شبكه در

پر وجوه پر مراكز وجوه يونهاي ))fccfcc((مراكز وسيله به كه يونهاي مي باشد وسيله به كه مي باشدClCl-- فشرده ساختمان يك فشرده در ساختمان يك و ccpccpدر مي شود و درست مي شود درست

پر ++NaNaيونهاي يونهاي را آن وجهي هشت پر حفره هاي را آن وجهي هشت حفره هايمي كنند. مي كنند.

به نيز كلريد سديم شبكه در سديم يونهاي به آرايش نيز كلريد سديم شبكه در سديم يونهاي آرايش . مي باشد پر وجوه مراكز مكعب . شكل مي باشد پر وجوه مراكز مكعب شكل

r+

r-

كلريد سديم ساختمان

)الف(: بالندروي ؛ ZnSساختمان )ب( ورتزيت

نوع: يوني جامدات نوع: ب يوني جامدات AA22X , AXX , AX22( ( NaNa22O , CaFO , CaF22 , TiO , TiO22 , SiO , SiO22))ب

11( ) فلوئوريت- فلوئوريد كلسيم )ساختمان ) فلوئوريت- فلوئوريد كلسيم ساختمانمشاهده كوئورديناسيون نوع دو شبكه اين در

مي شود.كوئورديناسيون الف- عدد داراي كه كلسيم يون

يون هشت وسيله به نتيجه در است، هشتگرفته اند قرار مكعب يك گوشه هاي كه فلوئور

. مي شود محاصرهصورت به شبكه اين در كلسيم يونهاي آرايش

. مي باشد پر وجوه مراكز مكعببه ب- چهاروجهي صورت به فلوئور يون هر

كلسي يون چهار .م وسيله مي شود محاصرهصورت به شبكه اين در فلوئور آنيونهاي آرايش

. است ساده مكعب

: واحد: سلول ب فلوئوريت شبكه ساختمان الفآنتي فلوئوريت شبكه

روتيل 22-- روتيل ساختمان ((TiO2TiO2))ساختمان

مثبت يونهاي شبكه اين مثبت در يونهاي شبكه اين هشت ))TiTi+4+4((در هشت حفره هاي حفره هاي ( اثر ( در كه را چهارگوشه اي شكلي كج ) وجهي اثر ( در كه را چهارگوشه اي شكلي كج وجهي

اشغال شده اند تشكيل اكسيد يونهاي اشغال انباشتگي شده اند تشكيل اكسيد يونهاي انباشتگيشش كوئورديناسيون عدد داراي يعني شش مي كنند، كوئورديناسيون عدد داراي يعني مي كنند،

مي باشند.مي باشند.

يونهاي برابر دو اكسيد يونهاي تعداد يونهاي چون برابر دو اكسيد يونهاي تعداد TiTi+4+4چون . يعني شد خواهد سه برابر اكسيد يونهاي . است، يعني شد خواهد سه برابر اكسيد يونهاي است،كاتيون سه وسيله به مثلثي آرايش با آنيون كاتيون هر سه وسيله به مثلثي آرايش با آنيون هر

. مي شود .احاطه مي شود احاطه

شبكه اين در تيتانيوم يونهاي براي واحد شبكه سلول اين در تيتانيوم يونهاي براي واحد سلول. مي باشد پر مركز مكعب صورت به .تقريبا� مي باشد پر مركز مكعب صورت به تقريبا�

روتيل )TiO2(ساختمان

: يوني شبكه هاي در واحد سلول :ساختار يوني شبكه هاي در واحد سلول ساختار كه يونهايي يا اتمها تعداد تعيين نحوه با آشنايي كه براي يونهايي يا اتمها تعداد تعيين نحوه با آشنايي براي

زير قواعد از دارند، شركت واحد سلول يك ساختار زير در قواعد از دارند، شركت واحد سلول يك ساختار در . مي شود . استفاده مي شود استفاده

:مكعبي واحد سلول ساختن در كه اتمهايي تعداد مكعبي: الف واحد سلول ساختن در كه اتمهايي تعداد الف : مي شوند محاسبه زير صورت به دارند : شركت مي شوند محاسبه زير صورت به دارند شركت

--11 معادل دارد، قرار مكعب داخل در كه اتمها از يك معادل هر دارد، قرار مكعب داخل در كه اتمها از يك هر . مي شود محاسبه اتم . يك مي شود محاسبه اتم يك

--22 ،دارد قرار مكعب وجه مركز در كه اتمها از يك دارد، هر قرار مكعب وجه مركز در كه اتمها از يك هراتم ½ معادل است مشترك واحد سلول دو بين اتم ½ چون معادل است مشترك واحد سلول دو بين چون

. مي شود . محاسبه مي شود محاسبه--33 بين چون دارد، قرار مكعب يال در كه اتمها از يك بين هر چون دارد، قرار مكعب يال در كه اتمها از يك هر

محاسبه ¼ اتم معادل است، مشترك واحد سلول محاسبه ¼ چهار اتم معادل است، مشترك واحد سلول چهار مي شودمي شود

:آرايش واحد سلول ساختن در كه اتمهايي تعداد آرايش: ب واحد سلول ساختن در كه اتمهايي تعداد بزير صورت به دارند، شركت فشرده گوشه اي زير شش صورت به دارند، شركت فشرده گوشه اي شش

: مي شوند : محاسبه مي شوند محاسبه

11 -،دارد قرار واحد سلول داخل در كه اتمها از يك دارد،- هر قرار واحد سلول داخل در كه اتمها از يك هر. معادلمعادل شود مي محاسبه اتم . يك شود مي محاسبه اتم يك

22 -واحد سلول قاعده مركز در كه اتمها از يك واحد- هر سلول قاعده مركز در كه اتمها از يك هراست، مشترك واحد سلول دو بين چون دارد، است، قرار مشترك واحد سلول دو بين چون دارد، قرار

. مي شود محاسبه اتم .معادل مي شود محاسبه اتم معادل 33 -،دارد قرار واحد سلول يال در كه اتمها از يك دارد،- هر قرار واحد سلول يال در كه اتمها از يك هر

معادل است، مشترك واحد سلول سه بين معادل چون است، مشترك واحد سلول سه بين چون . مي شود محاسبه . اتم مي شود محاسبه اتم

44 -سلول شش بين چون گوشه، هر در واقع سلول- اتم شش بين چون گوشه، هر در واقع اتم. مي شود محاسبه اتم معادل است، مشترك .واحد مي شود محاسبه اتم معادل است، مشترك واحد

12

13

16

: مختلط فلزي اكسيدهاي بلور :ساختمان مختلط فلزي اكسيدهاي بلور ساختمان

اكسيدهايي به مختلط اكسيدهايي اكسيدهاي به مختلط اكسيدهايبلور ساختمان در كه مي شود بلور گفته ساختمان در كه مي شود گفته

كاتيون بيشتري تعداد يا دو كاتيون آنها بيشتري تعداد يا دو آنها . چند به اينجا در دارند شركت . مختلف چند به اينجا در دارند شركت مختلف

اشاره اكسيدها نوع اين از اشاره نمونه اكسيدها نوع اين از نمونه. شد .خواهد شد خواهد

ايلمنيت 11-- ايلمنيت ساختمان ::(( FeTiOFeTiO33))ساختمان

به وجهي هشت حفره هاي ايلمنيت به در وجهي هشت حفره هاي ايلمنيت دريونهاي يونهاي وسيله وسيله FeFe+2+2وسيله به ديگر وسيله و به ديگر و

.TiTi+4+4يونهاي يونهاي شده اند .پر شده اند پر

اكسيدهاي وسيله به ساختمان اكسيدهاي اين وسيله به ساختمان ABOABO33اينكاتيون دو اندازه هاي كه كاتيون وقتي دو اندازه هاي كه � BB , , A Aوقتي � تقريبا تقريبا

. مي شود اختيار است، .يكسان مي شود اختيار است، يكسان

دو اين بار كه نيست ضروري اينجا دو در اين بار كه نيست ضروري اينجا درآنها بار مجموع ولي باشد، يكسان آنها كاتيون بار مجموع ولي باشد، يكسان كاتيون

. 66++بايد بايد . باشد باشد

13

23

پروسكيت 22-- پروسكيت ساختمان : :((CaTiOCaTiO33))ساختمان مختلط اكسيدهاي مختلط در اكسيدهاي اندازه MTiOMTiO33 (M (M+2+2 = Ca , Sr , Ba) = Ca , Sr , Ba)در اندازه كه كه

MM+2+2 از بزرگتر مراتب از به بزرگتر مراتب پروسكيت TiTi+4+4 به شبكه در تركيب پروسكيت است، شبكه در تركيب است،. مي شود .متبلور مي شود متبلور

بزرگتر كاتيون و اكسيد يونهاي ساختمان اين بزرگتر در كاتيون و اكسيد يونهاي ساختمان اين يك يك ))MM+2+2((دركوچكتر ccpccpشبكه شبكه كاتيون و مي دهند كوچكتر تشكيل كاتيون و مي دهند حفره هاي حفره هاي ))TiTi+4+4((تشكيل

. مي كنند اشغال را وجهي .هشت مي كنند اشغال را وجهي هشت

مثل باشد، ظرفيتي يك آنيون اگر پروسكيت شبكه مثل در باشد، ظرفيتي يك آنيون اگر پروسكيت شبكه درKMgFKMgF33 صورت به ساختمان عمومي صورت فرمول به ساختمان عمومي نوشته نوشته MM+1+1MM+2+2XX33فرمول

مي شود. مي شود.

كاتيون كاتيون اين .))MM+2+2((اين مي كند اشغال را وجهي هشت .حفره هاي مي كند اشغال را وجهي هشت حفره هاي

بزرگتر كاتيون كوئورديناسيون عدد پروسكيت ساختمان بزرگتر در كاتيون كوئورديناسيون عدد پروسكيت ساختمان در. مي باشد شش كوچكتر كاتيون و .دوازده مي باشد شش كوچكتر كاتيون و دوازده

:پروسکیت پروسکیت: ساختمان ساختمان

: شبكه :انرژي شبكه انرژي يونهاي از جامد بلور مول يك تشكيل براي شده آزاد يونهاي انرژي از جامد بلور مول يك تشكيل براي شده آزاد انرژي

شبكه انرژي را شكل شبكه گازي انرژي را شكل . ))UU((گازي . مي نامند مي نامند گرفتن نظر در با مي توان را شبكه انرژي كلي طور گرفتن به نظر در با مي توان را شبكه انرژي كلي طور به

يونها خواص از پاره اي و بلور ساختمان هندسي يونها شكل خواص از پاره اي و بلور ساختمان هندسي شكلكرد كرد محاسبه محاسبه

يون دو بين فاصله كه است الزم يوني پيوند تشكيل يون براي دو بين فاصله كه است الزم يوني پيوند تشكيل برايXX-z -z ,, M M+z+z به به ∞∞از ازrr . آزاد انرژي حالت اين در يابد . كاهش آزاد انرژي حالت اين در يابد كاهش

رابطه از رابطه شده از . زیرزیرشده مي شود . محاسبه مي شود محاسبه

: كه مي شود نتيجه انتگرال محاسبه : از كه مي شود نتيجه انتگرال محاسبه از

كولني معادله معادله انرژي انرژي نيروي كه است منفي جهت آن كولني از نيروي كه است منفي جهت آن ازاز نيرو اين عليه الكترون دادن حركت است؛ از ربايشي نيرو اين عليه الكترون دادن حركت است؛ تا تا rrربايشي

. است كار انجام مستلزم .بي نهايت است كار انجام مستلزم بي نهايت

rrdr

r

eZZFdr

2

2

4

r

eZZE

4

2

بلور شبكه پتانسيل انرژي يونها )u(تغييرات بين فاصله حسب بر

معروف – الند بورن معادله به كه كمك معروف – به الند بورن معادله به كه كمك بهيوني تركيبات شبكه انرژي مي توان يوني است، تركيبات شبكه انرژي مي توان است،

كرد محاسبه كرد را محاسبه را

)1

1(4

144

2

22

nr

eZANZU

nr

eZANZ

r

eZANZU

- دارد وجود مهمي نكات الند بورن معادله - در دارد وجود مهمي نكات الند بورن معادله دراشاره آنها از نمونه چند به زير در اشاره كه آنها از نمونه چند به زير در كه

مي شودمي شود--11 عكس نسبت پيوند طول با شبكه انرژي عكس چون نسبت پيوند طول با شبكه انرژي چون

مقدار كاهش با بنابراين مقدار دارد، كاهش با بنابراين بلور rrدارد، شبكه بلور انرژي شبكه انرژيپايدارتر بلور ساختمان نتيجه در يافته پايدارتر افزايش بلور ساختمان نتيجه در يافته افزايش

مي شود.مي شود. --22 يونها يونها بار شبكه ))--ZZ++ , Z , Z((بار انرژي در يونها بار شبكه اثر انرژي در يونها بار اثر

. است بيشتر مدالنگ ثابت اثر از مراتب .به است بيشتر مدالنگ ثابت اثر از مراتب به --33 بند به توجه بند با به توجه چه 22و و 11با هر كه گفت چه مي توان هر كه گفت مي توان

انرژي rrمقدار مقدار باشد، بيشتر يونها بار و انرژي كوچكتر باشد، بيشتر يونها بار و كوچكترنتيجه در شد، خواهد بيشتر يوني تركيب نتيجه شبكه در شد، خواهد بيشتر يوني تركيب شبكه

مي يابد افزايش نيز آن سختي و ذوب مي يابد نقطه افزايش نيز آن سختي و ذوب نقطه

- هابر بورن - چرخه هابر بورن چرخه

اطالعات ساير به را بلور شبكه انرژي كه چرخه اطالعات اين ساير به را بلور شبكه انرژي كه چرخه ايندر مي سازد، مربوط يوني ساختمان در ترموديناميكي مي سازد، مربوط يوني ساختمان ترموديناميكي

اساس 19191919سال سال بر هابر و بورن توسط اساس ميالدي بر هابر و بورن توسط ميالدي. است شده ارائه هس .قانون است شده ارائه هس قانون

شيميايي واكنش يك انرژي هس قانون به توجه شيميايي با واكنش يك انرژي هس قانون به توجه بامحصوالت انرژي و دهنده اكنش و مواد انرژي به محصوالت تنها انرژي و دهنده اكنش و مواد انرژي به تنهامكانيسم به ارتباطي هيچگونه و دارد بستگي مكانيسم واكنش به ارتباطي هيچگونه و دارد بستگي واكنش

محصول به را اوليه مواد كه مراحلي يعني محصول واكنش به را اوليه مواد كه مراحلي يعني واكنش. ندارد مي كنند تبديل .واكنش ندارد مي كنند تبديل واكنش

،شود توليد كه راهي هر از يوني تركيب دليل همين شود، به توليد كه راهي هر از يوني تركيب دليل همين بهواكنش خواه ثابت، است مقداري آن تشكيل واكنش آنتالپي خواه ثابت، است مقداري آن تشكيل آنتالپي

. گيرد صورت مرحله چند در خواه و مرحله يك . در گيرد صورت مرحله چند در خواه و مرحله يك در

ميزان و كاتيون قطبي كنندگي اثر بين ميزان رابطه و كاتيون قطبي كنندگي اثر بين رابطه - فاجانس قواعد پيوند كوواالنسي - خصلت فاجانس قواعد پيوند كوواالنسي خصلت

تشكيل پيوند نوع سه مختلف تركيبات تشكيل در پيوند نوع سه مختلف تركيبات درمي شود:مي شود:

:مثل يوني پيوند مثل: الف يوني پيوند NaClNaClالف :نظير كوواالنسي پيوند نظير: ب كوواالنسي پيوند H H –– H Hب :مانند قطبي پيوند مانند: ج قطبي پيوند داراي H H –– CL CLج داراي كه كه

خصلت درصدي و يوني خصلت خصلت درصدي درصدي و يوني خصلت درصدي . است . كوواالنسي است كوواالنسي

را پيوند بودن قطبي خصلت كه عواملي كردن پيدا را براي پيوند بودن قطبي خصلت كه عواملي كردن پيدا برايفاجانس ) تجربي قواعد از مي كنند فاجانس )تعيين تجربي قواعد از مي كنند ( 19241924تعيين ( ميالدي ميالدي

مي شود مي شود استفاده استفاده--11 در شده، كوچكتر آن شعاع شود بيشتر كاتيون بار چه در هر شده، كوچكتر آن شعاع شود بيشتر كاتيون بار چه هر

با و شد خواهد بيشتر آن كنندگي قطبي خصلت با نتيجه و شد خواهد بيشتر آن كنندگي قطبي خصلت نتيجهكشيده خود طرف به را آنيون منفي بار بيشتري كشيده قدرت خود طرف به را آنيون منفي بار بيشتري در در قدرت

مي دهد نتیجه نتیجه افزايش را پيوند كوواالنسي مي دهد خصلت افزايش را پيوند كوواالنسي ..خصلت

[ به كاتيون بار نسبت تعريف، طبق يوني پتانسيل چه به ] هر كاتيون بار نسبت تعريف، طبق يوني پتانسيل چه هر ]. رود، باال مي گويند يوني پتانسيل اصطالحا را آن .[ شعاع رود، باال مي گويند يوني پتانسيل اصطالحا را آن شعاع

. شد خواهد بيشتر نيز كاتيون كنندگي قطبي .خصلت شد خواهد بيشتر نيز كاتيون كنندگي قطبي خصلت

--22 و ميگردد بزرگتر آن شعاع شود، بيشتر آنيون بار چه و هر ميگردد بزرگتر آن شعاع شود، بيشتر آنيون بار چه هر . مي شود زيادتر يافتن شكل تغيير براي آن آمادگي نتيجه . در مي شود زيادتر يافتن شكل تغيير براي آن آمادگي نتيجه در

آنيونهاي پذيري قطبش ميزان دليل همين آنيونهاي به پذيري قطبش ميزان دليل همين --NN-3-3 , H , H-- , I , Iبه . مي باشد . زياد مي باشد زياد

--33 نقش پيوند كردن قطبي در كاتيون الكتروني نقش آرايش پيوند كردن قطبي در كاتيون الكتروني آرايش . دارد . اساسي دارد اساسي

: يوني تركيبات خواص در قطبيت پذيري :اثر يوني تركيبات خواص در قطبيت پذيري اثر11-- : يك كه آب در يوني تركيبات حالليت در قطبيت : اثر يك كه آب در يوني تركيبات حالليت در قطبيت اثر

كه صورتي در مي شوند، حل است قطبي كه حالل صورتي در مي شوند، حل است قطبي حالل . هستند محلول غير آب در كوواالنسي . تركيبات هستند محلول غير آب در كوواالنسي تركيبات

حالليت پيوند، كوواالنسي خصلت افزايش با حالليت بنابراين پيوند، كوواالنسي خصلت افزايش با بنابراين. مي يابد كاهش آب در .تركيب مي يابد كاهش آب در تركيب

وجود - 2 دليل به يوني تركيبات در جوش و ذوب نقطهباال يونها بين قوي الكتروستاتيكي جاذبه نيروهاي

كاتيون. قطبي كنندگي قدرت چه هر مي باشدافزايش پيوند كوواالنسي خصلت چون شود، بيشتر

. مي يابد كاهش نيز تركيب ذوب نقطه پس مي يابد،

3- : اثر در تجزيه دماي در پيوند قطبيت تأثيربه كربناتها تجزيه CO2حرارت، مربوطه اكسيد و

مي شوند. در اينجا هر چه قدرت قطبي كنندگي كاتيون

بيشتر باشد، بهتر مي تواند زوج الكترونهاي ناپيوندي اكسيژن را به طرف خود كشيده،

و كاهش دماي تجزيه C – Oباعث تضعيف پيوند كربنات شود.

: بلوري نقص هاي :انواع بلوري نقص هاي انواع

: اسكاتكي: نقص :الف اسكاتكي: نقص الفنقص اسكاتكي شامل خالي بودن جاي كاتيون و آنيون در شبكه هاي كامال يوني است كه در آنها اندازه كاتيون تقريبا مشابه آنيون است و عدد كوئورديناسيون در آنها

نيز باال مي باشد. . در صورت وجود نقص , KBr NaCl , CsCl , KClنظير

حذف شده، يك +A به ازاي هر ABاسكاتكي در بلور به ازاي هر AB2 وجود دارد و يا در -Bحفره خالي براي

A+2 حذف شده دو حفره خالي براي دو آنيون (B-) موجود است.

: فرنكل: نقص :ب فرنكل: نقص ب اندازه كه است متداول بلورهايي در فرنكل اندازه نقص كه است متداول بلورهايي در فرنكل نقص

عدد و است آنيون از كوچكتر مراتب به آنها در عدد كاتيون و است آنيون از كوچكتر مراتب به آنها در كاتيون . مثل مي باشد پايين نيز آنها در . كوئورديناسيون مثل مي باشد پايين نيز آنها در AgBr AgBrكوئورديناسيون

, AgCl , AgI , ZnS, AgCl , AgI , ZnS . . اثر در كه دارد وجود حفره يك تنها فرنكل نقص دربه انتقال و خود اصلي محل از كاتيون جابه جايي

. مي شود تشكيل شبكه أي درون حفره هاي

: كاتيوني: استوكيومتري نقص :ج كاتيوني: استوكيومتري نقص ج

به واسطه، فلزات تركيبات در بيشتر نقص به اين واسطه، فلزات تركيبات در بيشتر نقص ايناكسيدها اكسيدها خصوص اكسيد که که FeOFeO مانندمانندخصوص يونهاي آن اكسيد در يونهاي آن در

آرايش آرايش داراي .ccpccpداراي .مي باشند مي باشند مثل اكسيد اين نقص دار ساختمان مثل در اكسيد اين نقص دار ساختمان تعدادي تعدادي FeFe0.90.9OOدر

مقابل در مي باشند، خالي وجهي هشت حفره هاي مقابل از در مي باشند، خالي وجهي هشت حفره هاي ازصورت به يونها از عده اي چهاروجهي مواضع صورت در به يونها از عده اي چهاروجهي مواضع 33++در

FeFe خنثي الكتريكي بار نظر از يوني شبكه تا خنثي هستند الكتريكي بار نظر از يوني شبكه تا هستندباشد. باشد.

هشت حفره يك بودن خالي ازاي به كلي طور هشت به حفره يك بودن خالي ازاي به كلي طور بهيون دو وسيله به وجهي چهار حفره دو يون وجهي، دو وسيله به وجهي چهار حفره دو FeFe+3+3وجهي،

مي شوند مي شوند اشغال . . اشغال

: آنيوني : استوكيومتري نقص :هـ آنيوني : استوكيومتري نقص هـ

بلور بلور اگر داده NaClNaClاگر حرارت سديم بخار مجاورت داده در حرارت سديم بخار مجاورت دركرده جذب را سديم بخارات بلور كرده اين جذب را سديم بخارات بلور تشكيل NaNa1+y1+yClClاين تشكيل را را

مي دهد. مي دهد. كاتيون حالت اين كاتيون در حالت اين به ++NaNaدر سديم بخار از شده به جذب سديم بخار از شده جذب

. مي كند اشغال را شبكه در كاتيون يك محل عادي .طور مي كند اشغال را شبكه در كاتيون يك محل عادي طور ،سديم يونش از شده آزاد الكترون كه صورتي سديم، در يونش از شده آزاد الكترون كه صورتي در

. مي كند اشغال را كلر يون يك خالي . حفره مي كند اشغال را كلر يون يك خالي حفره

فصل ششمفصل ششم

شیمی شیمی اسید وبازاسید وباز

باز – اسید باز – شیمی اسید شیمی

عنوان به ترکیبات شناسایی عنوان نخستین به ترکیبات شناسایی نخستینیا احساس مزه، مبنای بر وبازها یا اسیدها احساس مزه، مبنای بر وبازها اسیدها . ترش اسیدها بود آنها خطرناکی . میزان ترش اسیدها بود آنها خطرناکی میزان

داشتند،امروزه صابونی حالت بازها داشتند،امروزه و صابونی حالت بازها وبه مربوط شیمیایی ماده� تولید به باالترین مربوط شیمیایی ماده� تولید باالترین

آمونیاک وبازهای است سولفوریک آمونیاک اسید وبازهای است سولفوریک اسیدازلحاظ ششم و پنجم جایگاه در ازلحاظ وآهک ششم و پنجم جایگاه در وآهک

. هستند . تولید هستند تولید

بازها و اسیدها از متفاوت بازها تعاریف و اسیدها از متفاوت تعاریف

11 – -لوری برونشتد لوری- – تعریف برونشتد ::تعریفاسیدها دهنده� پروتون و بازها گیرنده پروتون هستند.

یک اسید برونشتد است که می HFبه عنوان مثال H2O تواند یک پروتون به مولکول دیگر مانند

هنگامی که درآن حل می شود، بدهد . . HF(g) + H2O(l) H3O

+(aq) + F (aq)

می تواند به عنوان باز برونشتد NH3و درنظرگرفت که درواکنش زیر گیرنده پروتون

است.

NH3(g) + H2O(l) OH (aq) + NH4

22: آرینوس- :تعریف آرینوس- تعریف

تولید ، درمحیط که هستند ترکیباتی تولید اسیدها ، درمحیط که هستند ترکیباتی اسیدهاHH33OO++ در که هستند ترکیباتی وبازها کنند در می که هستند ترکیباتی وبازها کنند می

یون تولید یون محیط تولید --OHOHمحیط. کنند کنند .می می جامد و گازی آبی، غیر محیط در تعریف جامد این و گازی آبی، غیر محیط در تعریف این

ندارند ندارند کارآیی کارآیی

فلود- – 33 الکس فلود- – تعریف الکس تعریف

دی هاي سیستم مخصوص نظریه دی این هاي سیستم مخصوص نظریه این. است .اکسیدی است اکسیدی

گفته ای ماده به باز تعریف این طبق گفته بر ای ماده به باز تعریف این طبق بریون دهنده� که شود یون می دهنده� که شود اسید --OO22می و اسید باشد و باشد

باشد. باشد. --OO22مادهایاستکهپذیرندۀ¼ مادهایاستکهپذیرندۀ¼

44: لوییس- :تعریف لوییس- تعریف

گیرندۀ که شود می گفته ای ماده به لوییس اسید نظریه این اساس گیرندۀ بر که شود می گفته ای ماده به لوییس اسید نظریه این اساس برعنوان به که است ای ماده لوییس باز و باشد می آازاد الکترون عنوان جفت به که است ای ماده لوییس باز و باشد می آازاد الکترون جفت

. بازها میان اساسی واکنش کند می عمل آازاد الکترون زوج . دهندۀ بازها میان اساسی واکنش کند می عمل آازاد الکترون زوج دهندۀ. است کمپلکس تشکیل هاي واكنش لوییس .واسیدهای است کمپلکس تشکیل هاي واكنش لوییس واسیدهای

زیر قرار به لوییس اسید از هايی زیر نمونه قرار به لوییس اسید از هايی نمونه: شوند می :تعریف شوند می تعریف

11 -می کئوردیناسیون ترکیب یک در که فلزی کاتیون می- یک کئوردیناسیون ترکیب یک در که فلزی کاتیون یک. شود متصل الکترون زوج یک به .تواند شود متصل الکترون زوج یک به تواند

22 -بنابراین و است کامل غیر اکتت دارای که مولکول بنابراین- یک و است کامل غیر اکتت دارای که مولکول یک. کند کامل را خود اکتت الکترون، پذیرش با تواند .می کند کامل را خود اکتت الکترون، پذیرش با تواند می

33 -الکترونهای تواند می کامل اکتت با یونی یا الکترونهای- مولکول تواند می کامل اکتت با یونی یا مولکولرا اضافی الکترون زوج تا کند آرایی باز را خود را واالنس اضافی الکترون زوج تا کند آرایی باز را خود واالنس

. کند .دریافت کند دریافت44 -تواند می که است بزرگ ای اندازه به که یونی یا تواند- مولکول می که است بزرگ ای اندازه به که یونی یا مولکول

. کند دریافت الکترون اکتت یک از .بیش کند دریافت الکترون اکتت یک از بیش تر سنگین عناصر هالیدهای برای لوییس اسیدیته نوع تر این سنگین عناصر هالیدهای برای لوییس اسیدیته نوع این

است . SiX4SiX4و و ASX3ASX3و و PX5PX5مانند مانند متداول است .کامأل متداول کامأل55 -های ازاوربیتال یکی تواند می بسته قشر با های- مولکولی ازاوربیتال یکی تواند می بسته قشر با مولکولی

الکترون زوج ورود جهت را خود پیوندی ضد الکترون ملکولی زوج ورود جهت را خود پیوندی ضد ملکولی. کند .استفاده کند استفاده

پروتیک آمفی پروتیک ترکیب آمفی ترکیب

واکنش یک در توانند می که واکنش ترکیباتی یک در توانند می که ترکیباتیباز نقش وهم برونشتد اسید نقش باز هم نقش وهم برونشتد اسید نقش هم

از ای نمونه آب کنند، ایفا را از برونشتد ای نمونه آب کنند، ایفا را برونشتدعنوان به تواند می که است ترکیبات عنوان این به تواند می که است ترکیبات این

. کند عمل برونشتد وباز .اسید کند عمل برونشتد وباز اسید

پلی ) پروتونی چند پلی ) اسیدهای پروتونی چند اسیدهایپروتیک (پروتیک (

هستند ترکیباتی پروتونی چند ی هستند اسیدها ترکیباتی پروتونی چند ی اسیدهادر پروتون یک از بیش توانند می در که پروتون یک از بیش توانند می که

. دومین اسیدها این برای کنند آزاد . محیط دومین اسیدها این برای کنند آزاد محیطاسیدی ( اسیدی (ثابت از) KKa2a2ثابت کوچکتر از) همیشه کوچکتر همیشه

اسیدی ( ثابت اسیدی (اولین ثابت بنابراین) KKa1a1اولین بنابراین) است استPKPKa2a2 بزرگتراز کلی طور بزرگتراز به کلی طور است.است. PKPKa1a1به

حالل همترازکنندگی حالل اثر همترازکنندگی اثر قویبهنظرآیندو قویبهنظرآیندو اسیدهاییکهدرآبضعیفهستندممکناستدریکحاللبازی، اسیدهاییکهدرآبضعیفهستندممکناستدریکحاللبازی،

آنهابهطور آنهابهطور بنابراینغیرممکناستکهآنهارابرحسبقدرتاسیدیشانمرتبکردزیراهمۀ¼ بنابراینغیرممکناستکهآنهارابرحسبقدرتاسیدیشانمرتبکردزیراهمۀ¼. بهعبارتیپروتونخودراازدستخواهندداد .کاملدپروتونهخواهندشد، بهعبارتیپروتونخودراازدستخواهندداد کاملدپروتونهخواهندشد،

قویعملکنندونتوان قویعملکنندونتوان بازهاییکهدرآبضعیفهستندممکناستدریکحاللاسیدی، بازهاییکهدرآبضعیفهستندممکناستدریکحاللاسیدی،

آنهابهطورکاملپروتونهمیشوند . آنهابهطورکاملپروتونهمیشوند .آنهارابرحسبقدرتشانمرتبکردزیراهمۀ¼ آنهارابرحسبقدرتشانمرتبکردزیراهمۀ¼ بهاینترتیبثابتاتوپروتولیزحاللنقشمهمیدرتعییندامنهایازقدرتهايدیاسیدی بهاینترتیبثابتاتوپروتولیزحاللنقشمهمیدرتعییندامنهایازقدرتهايدیاسیدی

. ایفامیکند برایگونههاییکهدرآنحلشدهاند، . یابازیقابلتمایز، ایفامیکند برایگونههاییکهدرآنحلشدهاند، یابازیقابلتمایز،

آبی غیر های حالل در آبی تمایز غیر های حالل در تمایز

و اسیدی قدرتهای آن در که ای و دامنه اسیدی قدرتهای آن در که ای دامنهاست تمایز قابل معین حالل یک در است بازی تمایز قابل معین حالل یک در بازی ( اتوپروتولیز ( خودی یونیزاسیون ثابت ) به اتوپروتولیز ( خودی یونیزاسیون ثابت به

. آب برای دارد بستگی . حالل آب برای دارد بستگی PKw = 14PKw = 14حاللاندازۀ به تشخیص دامنۀ اندازۀ و به تشخیص دامنۀ .1414و است .واحد است واحد

پاولینگ پاولینگ قواعد قواعد

11 -محاسبۀ برای کلی محاسبۀ- فرمول برای کلی قدرت PKPKaaفرمول مقایسۀ¼ قدرت و مقایسۀ¼ واست : زیر بصورت است :اسیدی زیر بصورت اسیدی

nn = اکسو های گروه اکسو = تعداد های گروه = = PKPKaaتعداد8 8 –– 5n 5n

22 -مقادیر- مقادیرPKPKaa اسیدهای برای اسیدهای متوالی برای متوالیبا ( آنهایی پروتیک با ( پلی آنهایی پروتیک اندازۀ) q > 1q > 1پلی به اندازۀ) ، به ،55

افزایش پروتون هر انتقال برای افزایش واحد پروتون هر انتقال برای واحدیعنی : یابد یعنی : می یابد PKPK22 = PK = PK11 + 5 + 5می

بیان توانیم می دیگری طریق به را قواعد بیان این توانیم می دیگری طریق به را قواعد این::کنیمکنیم

11 -اگر- اگرa = ba = b باشد باشدPKPKa1a1 7 7 بسیار اسید بسیار ، اسید ،مانند بود خواهد مانند ضعیف بود خواهد = = PKPKa1a1با با HH33BOBO33ضعیف

9.249.24 22 -اگر- اگرa = b a = b –– 1 1 باشدباشدPKPKa1a1 2 2 ضعیف اسید ضعیف ، اسید ،

مانند بود مانند خواهد بود PKPKa1a1 = 2.12 = 2.12با با HH33POPO44خواهد

33 -اگر- اگرa = b - 2a = b - 2 باشد باشدPKPK11 - 3 - 3 بسیار اسید بسیار ، اسید ،مانند بود خواهد مانند قوی بود خواهد HH22SOSO44قوی

PK1 = 3PK1 = 3 و وPKPK22 = 1.9 = 1.9

44 -اگر- اگرa = b a = b –– 3 3 باشد باشدPKPK11 = - 8 = - 8 بسیار اسید بسیار ، اسید ،مانند بود خواهد مانند قوی بود خواهد HClOHClO44قوی

باز – اسید برای کلی باز – تعریف اسید برای کلی تعریف

ۀ ن و گ ک ی ت ب ث م ت ل ص خ ه ب ی د ی س ا ت ر د ۀ ق ن و گ ک ی ت ب ث م ت ل ص خ ه ب ی د ی س ا ت ر د قیک با واکنش اثر بر که است یک شیمیایی با واکنش اثر بر که است شیمیاییمشابه طریق به و یابد می کاهش مشابه باز طریق به و یابد می کاهش باز

یک منفی خصلت عنوان به بازی یک قدرت منفی خصلت عنوان به بازی قدرتبا واکنش اثر بر که است شیمیایی با گونۀ¼ واکنش اثر بر که است شیمیایی گونۀ¼

. کند می پیدا کاهش اسید . یک کند می پیدا کاهش اسید یک

فاکتورهای – و باز اسید نسبی فاکتورهای – قدرتهای و باز اسید نسبی قدرتهایآن بر آن موثر بر موثر

11: القایی- در :اثر القایی- در اثر

الکترون های گروه اثرات مشابه القایی اثرباشد می آلی شیمی در گیرنده والکترون . دهنده

حالل- 2 اثرهایپوش:

های گروه القایی اثرات گازی، فاز در کهدانسیته افزایش موجب آلکیل، استخالفی

خصلت افزایش و نیتروژن اتم روی بر الکترونی . شود می بازی قدرت افزایش نتیجه در و آن منفیشود، می معکوس درست روند این محلول، فاز در

آمین برای پوشان حالل انرژی آمین ترتیب برای پوشان حالل انرژی ترتیب: است زیر صورت به استخالفی :های است زیر صورت به استخالفی های

NHNH4+4+ > RNH > RNH3+3+ > R > R22NHNH2+2+ > R > R33NHNH++

و آب اسیدی نسبی های قدرت روی حالل تأثیر . گازی فاز در باشد می استخالفی های الکل

ترتیب : به اسیدی قدرتH2O > R(10 )OH > R(20 )OH > R(30 )OH

نرم و سخت وبازهای نرم اسیدها و سخت وبازهای اسیدها سخت وبازهای اسیدها سخت مفهوم وبازهای اسیدها رالف ) ) HSABHSAB((مفهوم رالف توسط توسط

بررسی . ) ) Ralph PearsonRalph Pearson((پیرسون پیرسون در یافت بررسی . گسترش در یافت گسترشنظام فلزی های کمپلکس از برخی پایداری های نظام ثابت فلزی های کمپلکس از برخی پایداری های ثابت

ارتباطات این از یکی شود می مشاهده معینی ارتباطات های این از یکی شود می مشاهده معینی های. شود – می داده نشان ویلیامز اروینگ سری .توسط شود – می داده نشان ویلیامز اروینگ سری توسط

تشکیل های کمپلکس پایداری معین، لیگاند یک تشکیل برای های کمپلکس پایداری معین، لیگاند یک برایمی قرار به فلزی ظرفیتی دو های یون با می شده قرار به فلزی ظرفیتی دو های یون با شده

باشد:باشد:BaBa2+2+ < Sr < Sr2+2+ < Ca < Ca2+2+ < Mg < Mg2+2+ < Mn < Mn2+2+ < Fe < Fe2+2+ < Co < Co2+2+ < Ni < Ni2+2+

< Cu< Cu2+2+ < Zn < Zn22++

را آنها توان می وبازها، اسیدها کنش برهم بررسی را در آنها توان می وبازها، اسیدها کنش برهم بررسی درهمان . گروه دو این نمود تقسیم اصلی گروه دو همان . به گروه دو این نمود تقسیم اصلی گروه دو به

. هستند وسخت نرم وبازهای . اسیدها هستند وسخت نرم وبازهای اسیدها

قطبش به بودن ونرم سخت بین قطبش تفاوت به بودن ونرم سخت بین تفاوتمولکول انحراف سهولت میزان مولکول پذیری، انحراف سهولت میزان پذیری،دیگر مولکول با برهمکنش اثر در یون دیگر یا مولکول با برهمکنش اثر در یون یا

دارد . دارد .بستگی بستگیقطبش- و متراکم کوچک، نسبتأ سخت وبازهای اسیدها

قطبش و بزرگتر نرم، بازهای و اسیدها برعکس ناپذیراند. دارند بیشتری پذیری

اوربیتال- یا الکترونها که هستند ترکیباتی نرم اسیدهای) پیوند تشکیل برای آنها دسترس) های قابل راحتی به

باشند می

بزرگ- ( مثبت بار با کاتیونی ) 3+هر کاتیونی هر بزرگتر یا) پیوند تشکیل برای آن های اوربیتال یا الکترونها ) که

می سخت اسیدهای جزو هستند، دسترس قابل غیر نسبتأباشند.

سختی سختی تفسیر تفسیر

برهمکنش برحسب سخت اسیدهای و بازها میان برهمکنش پیوند برحسب سخت اسیدهای و بازها میان پیوند . است – تفسیر قابل یونی یا پل دی پل دی . های است – تفسیر قابل یونی یا پل دی پل دی های

سخت بازهای و بیشترازاسیدها نرم بازهای و سخت اسیدها بازهای و بیشترازاسیدها نرم بازهای و اسیدهاخود از بیشتری کوواالن وخصلت پذیرهستند خود قطبش از بیشتری کوواالن وخصلت پذیرهستند قطبش

. دهند می . نشان دهند می نشان

ونرمی – سختی و باز اسید ونرمی – قدرت سختی و باز اسید قدرت ویژه پایداری به اشاره ونرمی سختی ویژه مفهوم پایداری به اشاره ونرمی سختی مفهوم

باید – – و دارد سخت وسخت نرم نرم های باید – – برهمکنش و دارد سخت وسخت نرم نرم های برهمکنش . شود داده تشخیص ذاتی بازی یا اسید قدرت . از شود داده تشخیص ذاتی بازی یا اسید قدرت از

طرفی از و نرم یا سخت تواند می باز یا اسید طرفی یک از و نرم یا سخت تواند می باز یا اسید یک . از است ممکن باز یا اسید قدرت باشد ضعیف یا . قوی از است ممکن باز یا اسید قدرت باشد ضعیف یا قویدو – هر اما باشد مهمتر آن نرمی سختی های دو – ویژگی هر اما باشد مهمتر آن نرمی سختی های ویژگی

. گرفت نظر در همزمان طور به باید را .عامل گرفت نظر در همزمان طور به باید را عامل

بازی باشند، رقابت در اسید یک برای نرم باز دو بازی اگر باشند، رقابت در اسید یک برای نرم باز دو اگراست ممکن باشد بیشتر آن ذاتی بازی قدرت است که ممکن باشد بیشتر آن ذاتی بازی قدرت که

طور به آنها نرمی میزان اینکه مگر شود داده طور ترجیح به آنها نرمی میزان اینکه مگر شود داده ترجیح . باشد داشته تفاوت . چشمگیری باشد داشته تفاوت چشمگیری

ونرمی سختی و ونرمی الکترونگاتیوی سختی و الکترونگاتیوی زیادی نسبتا� الکترونگاتیوی که هایی گونه زیادی معموأل نسبتا� الکترونگاتیوی که هایی گونه معموأل

کمی الکترونگاتیوی که آنهایی و سخت کمی دارند الکترونگاتیوی که آنهایی و سخت دارندمناسب مقایسه این برای ، هستند نرم مناسب دارند مقایسه این برای ، هستند نرم دارند

شوند . گرفته نظر در ها یون که شوند .تراست گرفته نظر در ها یون که تراست مثال عنوان مثال به عنوان دارد LiLiبه کمی الکترونگاتیوی دارد ، کمی الکترونگاتیوی ،

یون یون ولی و ++LiLiولی دارد زیادی نسبتأ و الکترونگاتیوی دارد زیادی نسبتأ الکترونگاتیوی. شود می بندی طبقه سخت عنوان به .بنابراین شود می بندی طبقه سخت عنوان به بنابراین

پایین اکسایش حالت در واسطه فلزات عکس پایین بر اکسایش حالت در واسطه فلزات عکس بر

) )CuCu++ و وAgAg++ ( کمی الکترونگاتیوی و یونش کمی ) انرژی الکترونگاتیوی و یونش انرژی. دهند می بروز خود از ورفتارنرم .دارند دهند می بروز خود از ورفتارنرم دارند

بازهای و اسیدها مورد در کلی بندی بازهای جمع و اسیدها مورد در کلی بندی جمعنرم و نرم سخت و سخت

اکسایش عدد که شود می گفته اسیدی به سخت اکسایش اسید عدد که شود می گفته اسیدی به سخت اسیدداشته کوچک شعاع و حجم باال، الکترونگاتیوی داشته و کوچک شعاع و حجم باال، الکترونگاتیوی و

باشد. باشد.

خصوصیات که نرم اسید و قوی اسید یک سخت، خصوصیات اسید که نرم اسید و قوی اسید یک سخت، اسید. است ضعیف اسید یک دارد را سخت اسید .عکس است ضعیف اسید یک دارد را سخت اسید عکس

که شود می اطالق بازی به سخت باز که عنوان شود می اطالق بازی به سخت باز عنوان

اکسایش عدد و پذیری قطبش باال، اکسایش الکترونگاتیوی عدد و پذیری قطبش باال، الکترونگاتیوییک سخت باز لذا باشد، داشته کوچکی شعاع و یک پایین سخت باز لذا باشد، داشته کوچکی شعاع و پایین

عدد و پذیری قطبش که نرم باز و بوده ضعیف عدد باز و پذیری قطبش که نرم باز و بوده ضعیف باز . است قوی باز یک دارد، باال . اکسایش است قوی باز یک دارد، باال اکسایش

سخت وباز اسید تئوری سخت مطابق وباز اسید تئوری مطابقونرم،ونرم،

با زمانی باز یک و اسید با یک زمانی باز یک و اسید یکهمهم

که دارند را برهمکنش که بهترین دارند را برهمکنش بهترین سخت دو هر یا نرم دو سخت هر دو هر یا نرم دو هر

باشند.باشند.

اسیدیته ترمودینامیکی اسیدیته پارامترهای ترمودینامیکی پارامترهای

– از باز، اسید های برهمکنش ارزیابی از – برای باز، اسید های برهمکنش ارزیابی برایشوند می تعیین تجربی طور به که شوند پارامترهایی می تعیین تجربی طور به که پارامترهایی

. آنتالپی مثال برای کرد استفاده توان . می آنتالپی مثال برای کرد استفاده توان میزیر، زیر، واکنش واکنش

A(g) + B(g) A A(g) + B(g) A –– B(g) AH B(g) AH00 (A- (A-B)B)

می تعیین وبازها ازاسیدها ای مجموعه می برای تعیین وبازها ازاسیدها ای مجموعه برایخواهیم آن به بعدا� که دراگو معادلۀ¼ در و خواهیم شوند آن به بعدا� که دراگو معادلۀ¼ در و شوند

و اسیدها به متعلق پارامترهای با و پرداخت، اسیدها به متعلق پارامترهای با پرداخت، . شوند می داده ارتباط . بازها شوند می داده ارتباط بازها

دراگو دراگو معادلۀ� معادلۀ�

. . را باز و اسید واکنش مذکور، معادلۀ¼ را با باز و اسید واکنش مذکور، معادلۀ¼ با: آورد بدست توان :می آورد بدست توان می

-H = EAEB + CACB H0 ( Kj. Mol-1 )

"E" " و کوواالنسی " Cپارامتر . باشند می باز و اسید پارامترالکتروستاتیکی

درآن " که کرد جدا مؤلفۀ¼ دو به را آنتالپی دراگو واقع Eدرو" " الکتروستاتیک های کنش هم بر ظرفیت " Cمیزان

. است کوواالنسی پیوندهای تشکیل برای تمایل میزان

EEو و HSABHSAB مقایسه مقایسه ، ، CC

– باز اسید قدرت در مؤثر عامل دو بر دراگو باز – سیستم اسید قدرت در مؤثر عامل دو بر دراگو سیستم ( ) ¼جملۀ دو در کوواالنسی و جملۀ¼ ( ) الکتروستاتیکی دو در کوواالنسی و الکتروستاتیکی

برای برای معادلۀ¼خود معادلۀ¼خود پیرسون حالیکه در کند، می تأکید واکنش پیرسون آنتالپی حالیکه در کند، می تأکید واکنش آنتالپی

آشکارتری آشکارتری تأکید تأکید. دارد " " کوواالنسی عامل .روی دارد " " کوواالنسی عامل روی

ۀ ل د ا ع م ن و س ر ی ۀ پ ل د ا ع م ن و س ر ی رارا LogK = SLogK = SAASSBB + + AABB پ" ذاتی قدرت درآن که کند می "پیشنهاد ذاتی قدرت درآن که کند می عامل" SS پیشنهاد عامل" با با

. نرمی " نرمی " شود" می .تصحیح شود" می تصحیح

اسیدها اسیدها سوپر سوپر

ازاسید بیش آن اسیدی خصلت که محلولی هر ازاسید به بیش آن اسیدی خصلت که محلولی هر بهاسید سوپر اصطالحا� باشد، غلیظ اسید سولفوریک سوپر اصطالحا� باشد، غلیظ سولفوریک

گویند.گویند.

اسید قویترن آبی سیستم در اسید چون قویترن آبی سیستم در ) ) HH33OO++ ) )PH=0PH=0چونهای محیط در اسید سوپر الزاما� باشد، های می محیط در اسید سوپر الزاما� باشد، می

چون و باشند می چون غیرآبی و باشند می معمول PHPHغیرآبی معمول منفی منفیفاکتور ها، سیستم این برای فاکتور نیست، ها، سیستم این برای HH00نیست،

((HammetHammet((. شود می .استفاده شود می استفاده

سوپراسیدها اسیدی قدرت سوپراسیدها بنابراین اسیدی قدرت بنابرایناسیدی قدرت تابع اسیدی اغلب قدرت تابع اغلب

) ) Hammet acidity functionHammet acidity function((هامتهامت. گردد می گیری .اندازه گردد می گیری اندازه

H0 = PKBH+ - Log

BH +

B

فصل هفتمفصل هفتم

شیمی توصیفی شیمی توصیفی عناصر اصلیعناصر اصلی

عناصر توصيفي عناصر شيمي توصيفي شيمي

داده مهمترین از برخی فصل این داده در مهمترین از برخی فصل این دربه مربوط شیمیایی و فیزیکی به های مربوط شیمیایی و فیزیکی های

. شود می ارائه اصی های گروه .عناصر شود می ارائه اصی های گروه عناصر

هیدروژن:هیدروژن:

هیدروژن : شیمیایی هیدروژن :خواص شیمیایی خواص

11 (یک گرفتن با تواند می یک) هیدروژن گرفتن با تواند می هیدروژنهیدرید یون تشکیل و هیدرید الکترون یون تشکیل و الکترون

های- 3 واکنش در تواند می هیدروژن اتمگذارد اشتراک به الکترون یک شیمیایی

. دهد تشکیل کوواالنسی پیوند ویک

ازدست- 2 با تواند می هیدروژن اتمپروتون به الکترون یک تبدیل +Hدادن ،

شود.

اول ) اول ) گروه قلیایی ( IAIAگروه قلیایی ( فلزهایی فلزهایی

دوم ) دوم )گروه قلیایی ( IIAIIAگروه قلیایی ( فلزات فلزاتخاکیخاکی

سوم ) سوم )گروه بور IIIAIIIA))گروه خانواده بور ، خانواده ،

بور بور شیمی شیمی متفاوت کمی عناصر دیگر با بور متفاوت عنصر کمی عناصر دیگر با بور عنصر

.� نسبتا شعاع تفاوت این علت �. است نسبتا شعاع تفاوت این علت استآن زیاد بسیار یونی پتانسیل و آن کوچک زیاد بسیار یونی پتانسیل و کوچک

تشکیل. به زیادی تمایل عنصر این تشکیل. است به زیادی تمایل عنصر این است. دارد کوواالنسی .پیوند دارد کوواالنسی پیوند

از و بورغیرفلزاست شیمیایی لحاظ از از و بورغیرفلزاست شیمیایی لحاظ ازکوواالنسی پیوند تشکیل به تمایل کوواالنسی نظر پیوند تشکیل به تمایل نظر

تا دارد سیلسیم و کربن به زیادی تا شباهت دارد سیلسیم و کربن به زیادی شباهت؛ گروه دیگرعناصراین و آلومينیوم ؛ به گروه دیگرعناصراین و آلومينیوم به

زیادی هیدریدهای کربن مانند زیادی بنابراین هیدریدهای کربن مانند بنابراینکانیهای و سیلسیم مانند و دهد می کانیهای تشکیل و سیلسیم مانند و دهد می تشکیل

می ایجاد کمپلکس ساختار با دار می اکسیژن ایجاد کمپلکس ساختار با دار اکسیژنکند.کند.

کلی فرمول دارای کلی بورانها فرمول دارای BBnnHH(n(n +4)+4)بورانها

بوران مانند بوران هستند مانند یا BB22HH66هستند یا ، ،BBnnHH(n(n + 6)+ 6)

بوران تترا بوران مانند تترا را . BB44HH1010مانند بوران را . دی بوران دیواکنش از توان واکنش می از توان لیتیم BFBF33می هیدرید لیتیم با هیدرید با

. کرد .تهیه کرد تهیه

نامیده بورانها که بورهیدریدی ترکیبات درپل عنوان به اغلب هیدروژن شوند، می

کند می بورعمل های اتم بین

پلساز های هیدروژن و هیبریدی های اوربیتال بین ممکن برهمکنش

چهارم ) چهارم )گروه کربن ( IVAIVAگروه خانوادۀ� کربن ( ، خانوادۀ� ،

پنجم پنجم گروه نيتروژن ((VV))گروه نيتروژن خانواده خانواده

ششم ششم گروه گروه ((VIVI))گروه گروه خانواده خانوادهاكسيژناكسيژن

و و پارامغناطيس . OO33پارامغناطيس است . ديامغناطيس است ديامغناطيسفصل در كه فصل همان طور در كه شد، 55همان طور داده شد، شرح داده شرح

بودن بودن پارامغناطيس اشغال OO22پارامغناطيس نتيجه اشغال در نتيجه درالكترون PP22((ππاوربيتالهاي (اوربيتالهاي ( دو وسيله الكترون به دو وسيله به

. مي باشد موازي اسپينهاي . با مي باشد موازي اسپينهاي با

ديگري عنصر هر از بيش گوگرد برايو است، شده شناخته آلوتروپ

اطاق دماي در آن شكل پايدارتريناتم) α – S8اورتورومبيك( هشت داراي

شده جمع حلقوي آرايش در گوگرد مي باشد.

هالوژنها: هالوژنها: ((VIIAVIIA)) 1717گروه گروه

تحت زيادي مقدار به هالوژنها تحت شيمي زيادي مقدار به هالوژنها شيميالكترون يك گرفتن براي آنها تمايل الكترون تأثير يك گرفتن براي آنها تمايل تأثير

. در است بي اثر گاز آرايش به رسيدن . و در است بي اثر گاز آرايش به رسيدن وبسيار اكسنده عوامل هالوژنها بسيار نتيجه، اكسنده عوامل هالوژنها نتيجه،

هستند هستند خوبي خوبي

نجيب ((VIIIAVIIIA)) 1818گروه گروه نجيب گازهاي گازهاي

گروه گروه عناصر بي اثر ))VIIIAVIIIA(( 1818عناصر گازهاي بي اثر مدتها گازهاي مدتهانامگذاري اين ديگر ولي شده اند ناميده نادر نامگذاري يا اين ديگر ولي شده اند ناميده نادر يا . شيمي اكنون آنها ندارد مصداق موردشان . در شيمي اكنون آنها ندارد مصداق موردشان در

تقريبا و دارند، محدود نسبتا چند هر تقريبا جالبي و دارند، محدود نسبتا چند هر جالبي. هستند .فراوان هستند فراوان

نظر از عنصر دومين هليم مثال نظر براي از عنصر دومين هليم مثال برايخشك هواي در و است جهان در خشك فراواني هواي در و است جهان در فراواني

است، فراواني نظر از عنصر سومين است، آرگون فراواني نظر از عنصر سومين آرگونآن حجمي فراواني آن تقريبا حجمي فراواني كربن 3030تقريبا كربن برابر برابر

. است . ديوكسيد است ديوكسيد