فصل ا ّول: قدر هدایای زمینی را بدانیم

🎯 خلاصه مفهومی و کاربردی فصل اول – قدر هدایای زمینی را بدانیم

🔷 1. اهمیت زمین و منابع آن

زمین تنها خانه انسان است، پر از نعمت‌های آشکار و پنهان.
استخراج منابع مانند نفت، فلزات، سنگ معدن → زندگی مدرن.
علم شیمی کمک می‌کند ساختار، رفتار و استفاده درست از مواد را بشناسیم.
زمین، امانت الهی است → وظیفه داریم با آن مهربان باشیم.

🔷 2. نقش مواد در تمدن و زندگی بشر

تمدن بشر بر پایه کشف و استفاده از مواد استوار است.
دوره‌های تمدنی:
- عصر سنگ (۲.۵ میلیون سال پیش)
- عصر برنز (۳۵۰۰ سال پیش)
- عصر آهن (۱۰۰۰ سال پیش)
با رشد دانش شیمی، خواص و کاربرد مواد تغییر و گسترش یافت.

🔑 نکته کنکوری: تمدن‌ها را می‌توان بر اساس “نوع مواد مصرفی” دسته‌بندی کرد.

🔷 3. صنایع و فناوری وابسته به مواد

صنایع مثل غذا، پوشاک، حمل‌ونقل، ساختمان و … همه به مواد وابسته‌اند.
مواد جدید (شیشه، پلاستیک، سرامیک و …) پایه‌های تمدن امروزی هستند.
مثال:
- فولاد → خودرو
- نیمه‌رسانا → الکترونیک

🔷 4. چرخه مواد و اهمیت پایداری

همه مواد (طبیعی و مصنوعی) از کره زمین به دست می‌آیند.
مواد پس از مصرف به چرخه طبیعت بازمی‌گردند.
جرم کل مواد در زمین تقریباً ثابت است (قانون پایستگی جرم).
مصرف بی‌رویه منابع = تهدید محیط‌زیست + نابرابری جهانی

❗ تفکر نقادانه (امتحان نهایی): آیا استفاده زیاد از منابع به معنای توسعه بیشتر است؟ (پاسخ: لزوماً نه. توسعه پایدار مهم‌تر است.)

🔷 5. استفاده روزمره از منابع شیمیایی

مثال صبحانه:
- استکان شیشه‌ای → از ماسه
- قاشق فولادی → از سنگ معدن
- نمک → دریا/زمین
- غذا → کودهای پتاس، نیتروژن و فسفر

✅ کاربرد مستقیم منابع شیمیایی در زندگی روزانه انسان‌ها

🔷 6. استخراج، فرآوری و بازگشت منابع

آیا مواد مستقیماً استفاده می‌شوند؟ خیر:
- باید شناسایی، استخراج و فرآوری شوند.
- فرآوری اغلب مقرون‌به‌صرفه‌تر از استفاده خام است.
استخراج بی‌رویه → آلودگی محیط‌زیست، اختلال در چرخه طبیعت

🔷 7. نقش شیمیدانان و جدول تناوبی

شیمیدان‌ها برای استفاده بهینه از منابع باید الگوها و روندهای رفتاری مواد را کشف کنند.
جدول تناوبی → ابزار مهم برای:
- دسته‌بندی عناصر (فلز، نافلز، شبه‌فلز)
- پیش‌بینی خواص شیمیایی و فیزیکی

🧠 مثال کنکوری: با رفتن از بالا به پایین گروه 14، خصلت فلزی افزایش می‌یابد.

🧭 نقشه ذهنی مفهومی فصل 1 شیمی یازدهم

🌍 زمین = خانه انسان
 ├── مواد = نعمت الهی
 │   ├── نفت، فلزات، خاک، آب
 │   └── استفاده درست ← شیمی
 ├── تمدن بشری
 │   ├── عصر سنگ، برنز، آهن
 │   └── نقش مواد در پیشرفت
 ├── نقش فناوری و صنعت
 │   ├── کشف مواد جدید
 │   ├── فولاد → خودرو
 │   └── نیمه‌رسانا → الکترونیک
 ├── چرخه مواد و پایداری
 │   ├── بازیافت، فرآوری
 │   ├── جرم مواد = ثابت
 │   └── توسعه پایدار
 ├── زندگی روزمره ما
 │   ├── شیشه، پلاستیک، فولاد
 │   └── کودها، نمک، سوخت
 └── شیمیدان و جدول تناوبی
     ├── دسته‌بندی عناصر
     ├── رفتار فلز، نافلز، شبه‌فلز
     └── پیش‌بینی خواص

✍️ نکات کلیدی برای امتحان نهایی

موضوع	نکته مهم
منشأ مواد	همه مواد از کره زمین به‌دست می‌آیند
دسته‌بندی تمدن‌ها	بر اساس نوع ماده مصرفی: سنگ، برنز، آهن
نقش شیمی	کمک به شناخت و بهره‌برداری اصولی از مواد
جدول تناوبی	پیش‌بینی خواص و رفتار عناصر
چرخه مواد	بازیافت، مصرف اصولی و پایداری
شیمی و فناوری	رشد صنعت خودرو، الکترونیک، کشاورزی → وابسته به شیمی

✅ تمرین‌های پیشنهادی برای تثبیت

جدول چرخه مواد را رسم و با مثال‌های واقعی کامل کن.
تحقیق اینترنتی: یک ماده پرکاربرد مانند آلومینیوم یا فسفر را بررسی کن (نقش، کاربرد، اثر زیست‌محیطی).
سوال کنکوری:
- در گروه ۱ جدول تناوبی، کدام عنصر بیشترین خصلت فلزی را دارد؟
  → پاسخ: Cs یا Fr

💡 ویژگی‌های کلی فلزهای واسطه (دسته d)

فلزهای دسته d = فلزهای واسطه ← زیرلایه d در حال پر شدن است
برخلاف فلزهای اصلی (s و p)، رفتارهای متفاوت و خاص‌تری دارند:
- ترکیب‌های رنگی می‌سازند (مانند شیشه‌های رنگی)
- در جواهرسازی، صنایع دستی و حتی پزشکی کاربرد دارند
- آرایش الکترونی یون‌هایشان اغلب شبیه گاز نجیب نیست

🟣 رنگ مواد و نقش فلزهای واسطه

سنگ یا ماده رنگی	دلیل رنگ	یون فلز واسطه
یاقوت (سرخ)	+Cr³	کروم III
زمرد (سبز)	+Cr³	کروم III
فیروزه (آبی)	+Cu²	مس II

❗ استفاده از یون‌های d در ساخت شیشه‌ها → دلیل رنگ‌های متنوع

🔬 آرایش الکترونی و کاتیون‌ها

فلزهای واسطه هنگام کاتیون شدن، ابتدا الکترون‌های 4s را از دست می‌دهند سپس 3d

نمونه: آهن

Fe → [Ar] 4s² 3d⁶
Fe²⁺ → [Ar] 3d⁶
Fe³⁺ → [Ar] 3d⁵

📌 کاتیون‌های فلزهای واسطه برخلاف عناصر اصلی، همیشه به آرایش پایدار گاز نجیب نمی‌رسند.

🔍 کاربردهای مهم فلزهای واسطه

کاربرد	فلز / یون
رنگ خون انسان	+Fe²
رنگ خون خرچنگ نعل‌اسبی	+Cu²
شیشه‌سازی رنگی	یون‌های مختلف فلزات واسطه
طلا در صنعت	رسانا، چکش‌خوار، زیورآلات، دندانپزشکی، الکترونیک

🔧 آزمایش‌های مهم (کاوش کنید)

آزمایش ۱ و ۲: رسوب آهن

آهن(II) کلرید + سدیم هیدروکسید → رسوب Fe(OH)₂ (سبز)
آهن(III) کلرید + سدیم هیدروکسید → رسوب Fe(OH)₃ (قهوه‌ای)

آزمایش ۳: بررسی زنگ آهن

زنگ آهن (Fe₂O₃ یا Fe(OH)₃) در HCl حل می‌شود
با NaOH → رسوب رنگی می‌دهد → وجود Fe³⁺

آزمایش ۴: واکنش‌پذیری

میخ آهنی در محلول CuSO₄ → رسوب مس + محلول FeSO₄
نتیجه: آهن واکنش‌پذیرتر از مس است چون مس را از محلول بیرون می‌راند.

🌍 نکات صنعتی و زیست‌محیطی

طلا: خالص، کم‌واکنش، بسیار چکش‌خوار، رسانای خوب
استخراج طلا → آسیب محیطی بالا (۳ تن پسماند برای ۱ حلقه!)
مصرف جهانی فلزات: آهن > آلومینیم > منیزیم > مس

🧠 نقشه ذهنی مفهومی (Mind Map)

عنصرهای دسته d
├── ویژگی‌ها
│   ├── فلز واسطه
│   ├── رفتار رنگی
│   ├── کاتیون‌های غیراشباع
│   └── آرایش الکترونی متغیر
│
├── رنگ‌ها
│   ├── یاقوت (Cr³⁺)
│   ├── زمرد (Cr³⁺)
│   ├── فیروزه (Cu²⁺)
│   └── شیشه‌های رنگی
│
├── کاربردها
│   ├── صنایع دستی
│   ├── پزشکی (خون، دندان)
│   ├── زیورآلات (طلا)
│   └── الکترونیک (طلا)
│
├── آزمایش‌ها
│   ├── رسوب‌سازی Fe(OH)₂, Fe(OH)₃
│   ├── واکنش‌پذیری آهن و مس
│   └── بررسی زنگ آهن با HCl
│
└── نکات صنعتی
    ├── استخراج طلا (زرشوران، موته)
    ├── اثرات محیطی
    └── فلزهای پرمصرف (Fe, Al, Mg, Cu)

🧠 راه یادگیری ماندگار (تکنیک درخت حافظه + پیوند داستانی)

🌳 مثال درخت حافظه:

«در مسجد نصیرالملک، شیشه‌هایی از یاقوت سرخ، زمرد سبز، و فیروزه آبی هست»
→ درختی برای به خاطر سپردن Cr³⁺، Cu²⁺ و رنگ‌ها بساز.

📖 داستان کوتاه:

“آهن، مس را از خانه‌اش بیرون کرد! چون آهن پرانرژی‌تر است! فیروزه و یاقوت هم به جشن آمده بودند تا با رنگ‌هایشان شیشه را رنگی کنند…”

✅ جمع‌بندی برای امتحان نهایی و کنکور

نکته	کاربرد در آزمون
کاتیون‌های Fe، Cr، Cu و آرایش آنها	بسیار پر تکرار در تست‌ها
تفاوت کاتیون‌های فلزات اصلی و واسطه	فهم عمیق مفاهیم اتمی
آزمایش‌های رسوب‌گیری و شناسایی	سؤال حتمی تشریحی
واکنش‌پذیری آهن و مس	پایه در الکتروشیمی و موازنه
نقش فلزات در رنگ‌ها و کاربردهای صنعتی	کاربرد محور و تستی-مفهومی

موضوع: منابع فلزات، نفت خام، کربن و هیدروکربن‌ها (پایداری و چرخه عمر)

1. منابع فلزات در بستر دریا (Seabed Minerals)

سازمان بین‌المللی بستر دریا (International Seabed Authority):
- تنظیم قوانین بهره‌برداری از بستر دریا و قرارداد با کشورها
- نظارت خارج از حوزه قضایی ملی کشورها
ذخایر فلزات در بستر دریا:
- میلیون‌ها کلوخه فلزی پراکنده شده در بستر اقیانوس‌ها
استخراج فلزات:
- سالانه صدها میلیون تن فلز استخراج می‌شود
- فرآیند استخراج شامل:
  - استخراج از سنگ معدن
  - استفاده در ساخت ابزار و وسایل
توسعه پایدار:
- توجه به هزینه‌های اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی
- کاهش ردپای زیست‌محیطی برای حفظ منابع برای آیندگان

2. فرایند استخراج و بازیافت فلزات

چرخه استخراج فلز (سنگ معدن → استخراج فلز → تولید وسایل → استفاده → بازیافت → بازگشت به طبیعت)
سؤال‌های مهم:
- آیا مصرف فلز و بازگشت آن به طبیعت برابر است؟ پاسخ: خیر، مصرف بیشتر است
- فلزها تجدیدپذیر نیستند، چون منابع معدنی محدود و غیرقابل تجدیدند
بازیافت فلزات:
- کاهش مصرف انرژی
- کاهش انتشار کربن دی‌اکسید
- کمک به توسعه پایدار

3. ارزیابی چرخه عمر (Life Cycle Assessment)

ارزیابی کل تأثیر محیط زیستی یک فراورده در تمام مراحل:
- استخراج و تولید مواد خام
- توزیع
- مصرف
- دفع
شاخص‌ها: میزان آب و انرژی مصرفی، میزان زباله، تأثیر حمل‌ونقل
مثال: مقایسه مصرف انرژی و آلودگی در بطری‌های شیشه‌ای و پلاستیکی

4. نفت خام (Crude Oil)

تعریف: مخلوطی از هزاران ترکیب شیمیایی، عمدتاً هیدروکربن‌ها
تاریخچه:
- اولین چاه نفت جهان: 1859 میلادی در پنسیلوانیا
- اولین چاه نفت ایران: 1908 در مسجدسلیمان
نقش‌های نفت:
- منبع تأمین انرژی
- ماده اولیه صنایع (پلاستیک، شوینده‌ها، رنگ‌ها، دارو و…)
آمار مصرف:
- روزانه بیش از 80 میلیون بشکه نفت در جهان مصرف می‌شود
- کمتر از ۱۰٪ مصرف نفت در صنایع غیر سوختی است

5. اتم کربن و پیوندهای آن

اتم کربن:
- در لایه ظرفیت 4 الکترون دارد
- می‌تواند پیوندهای مشترک (اشتراکی) یگانه، دوگانه و سه‌گانه بسازد
- می‌تواند زنجیر و حلقه‌های کربنی تشکیل دهد
پیوندهای کربن:
- متان (CH4): 4 پیوند یگانه
- اتان (C2H6): زنجیر با پیوندهای یگانه
- اتین (C2H2): پیوند سه‌گانه
- کربن دی‌اکسید (CO2): دو پیوند دوگانه
توانایی کربن در تشکیل میلیون‌ها ترکیب مختلف به دلیل:
- ظرفیت تشکیل انواع پیوندها
- توانایی تشکیل ساختارهای زنجیری و حلقوی

6. انواع هیدروکربن‌ها در نفت خام

هیدروکربن‌ها ترکیباتی از کربن و هیدروژن هستند
انواع مختلف:
- آلکان‌ها (پیوند یگانه)
- آلکن‌ها (پیوند دوگانه)
- آلکین‌ها (پیوند سه‌گانه)
گاز شهری عمدتاً متان است
کپسول گاز خانگی عمدتاً پروپان و بوتان است

نکات کلیدی برای امتحان و کنکور

تعریف و اهمیت سازمان بین‌المللی بستر دریا
چرخه استخراج و بازیافت فلزات و تأثیرات آن بر محیط زیست
ارزیابی چرخه عمر و کاربرد آن در صنایع
نقش نفت خام و ترکیبات آن در زندگی روزمره
ساختار اتم کربن و انواع پیوندهای آن
تفاوت انواع هیدروکربن‌ها و کاربردهای آنها

نقشه ذهنی (Mind Map) کلیدی

                                 منابع فلزات بستر دریا
                                           |
                          -----------------------------------
                          |                                 |
              سازمان بین‌المللی بستر دریا            ذخایر فلزات اقیانوس
                          |                                 |
            قوانین بهره‌برداری و قراردادها           استخراج فلزات از سنگ معدن
                          |                                 |
                  توسعه پایدار                     چرخه استخراج و بازیافت فلزات
                                                  |
                                         ارزیابی چرخه عمر
                                                  |
                           -------------------------------------
                           |                                   |
                 مصرف انرژی و آب                      آلودگی و پسماند
                           |
                      نفت خام (طلای سیاه)
                           |
       -----------------------------------------------
       |                      |                      |
  تاریخچه                نقش‌ها                 ترکیبات نفت
       |                      |                      |
  چاه‌های نفت           انرژی و صنایع         هیدروکربن‌ها (آلکان، آلکن، آلکین)
                           |
                       اتم کربن
                           |
      -------------------------------------------
      |                                         |
   ساختار الکترونی                        پیوندهای کربن
      |                                         |
  آرایش الکترونی                        پیوندهای یگانه، دوگانه، سه‌گانه
      |                                         |
   ترکیب‌های متنوع                   زنجیره‌ها و حلقه‌های کربنی

1. آلکان‌ها (هیدروکربن‌های اشباع با پیوند یگانه)

تعریف

آلکان‌ها هیدروکربن‌هایی هستند که همه پیوندهای کربن به کربن فقط یگانه‌اند.
هر اتم کربن در آلکان با 4 پیوند یگانه به اتم‌های مجاور متصل است (سیر شده).

ساختار

آلکان‌ها می‌توانند زنجیره راست یا شاخ‌دار باشند:
- آلکان‌های راست‌زنجیر: هر کربن به یک یا دو کربن متصل است.
- آلکان‌های شاخ‌دار: برخی کربن‌ها به 3 یا 4 کربن متصل‌اند.

فرمول‌ها و نمایش‌ها

فرمول ساختاری: نمایش کامل اتم‌ها و پیوندها.
فرمول پیوند-خط: فقط خطوط پیوند کربن-کربن، بدون نشان دادن اتم‌ها.

ویژگی‌های فیزیکی

با افزایش تعداد کربن‌ها:
- جرم مولکولی افزایش می‌یابد.
- نقطه جوش افزایش می‌یابد.
- نیروی بین مولکولی قوی‌تر می‌شود (نیروهای واندروالسی).
- فراریت کاهش می‌یابد.
- گرانروی افزایش می‌یابد.

نکات مهم

آلکان‌ها ناقطبی و کم‌واکنش هستند (سیرشده).
در آب نامحلول‌اند.
برای محافظت فلزات از خوردگی کاربرد دارند.
استنشاق بخارهای آلکان‌ها خطرناک است.

2. آلکن‌ها (هیدروکربن‌های دارای پیوند دوگانه کربن-کربن)

تعریف

آلکن‌ها هیدروکربن‌هایی با حداقل یک پیوند دوگانه C=C هستند.

نامگذاری

نام آلکان مربوطه گرفته می‌شود.
پسوند «-ان» به «-ِن» تغییر می‌کند.
شماره کربنی که پیوند دوگانه به آن متصل است، قید می‌شود.

ویژگی‌ها

واکنش‌پذیری بالاتر نسبت به آلکان‌ها (غیر سیر شده).
مثال: اتن (C2H4) که در صنعت و کشاورزی کاربرد دارد (مثلاً رسیدن میوه).

واکنش‌های مهم

هیدراتاسیون (واکنش با آب در حضور اسید): تولید اتانول.
واکنش با برم: حذف رنگ برم به دلیل افزودن به پیوند دوگانه.

3. نکات کاربردی و ایمنی

اتانول از واکنش اتن با آب تولید می‌شود.
اتن کاربرد زیادی در صنعت پتروشیمی دارد.
آلکان‌ها به دلیل کم واکنشی بودن کمتر سمی هستند اما بخاراتشان خطرناک است.
تماس طولانی با آلکان‌ها می‌تواند به پوست آسیب برساند.

4. نکات نامگذاری آلکان‌ها و آلکن‌ها

آلکان‌ها

بر اساس تعداد کربن‌ها نامگذاری می‌شوند:
- متان (1C), اتان (2C), پروپان (3C), بوتان (4C), پنتان (5C) و…
در آلکان‌های شاخ‌دار باید زنجیره اصلی، شاخه‌ها و شماره‌گذاری دقیق انجام شود.

آلکن‌ها

مشابه آلکان‌ها ولی پسوند به «-ن» تغییر می‌کند و شماره پیوند دوگانه ذکر می‌شود.

5. فعالیت‌ها و تمرین‌های مهم

خودارزیابی:

رسم فرمول ساختاری و فرمول پیوند-خط برای هیدروکربن‌های مختلف.
پیش‌بینی تغییرات نقطه جوش با افزایش تعداد کربن.
نامگذاری آلكان‌های شاخ‌دار بر اساس قواعد آی‌یوپاک.
تشخیص آلکان و آلکن و واکنش‌های آن‌ها.

پرسش‌های کلیدی:

چرا آلکان‌ها کم‌واکنش هستند؟
چرا نقطه جوش آلکان‌ها با افزایش طول زنجیره افزایش می‌یابد؟
رابطه ساختار و خاصیت فیزیکی آلکان‌ها چیست؟
واکنش‌پذیری آلکن‌ها چرا بالاتر است؟
کاربردهای صنعتی اتن چیست؟

نقشه ذهنی خلاصه شده (برای مرور سریع)

آلکان‌ها (سیر شده)
├─ ساختار: پیوندهای یگانه C-C
├─ زنجیره: راست‌زنجیر و شاخ‌دار
├─ ویژگی‌ها:
│    ├─ نقطه جوش ↑ با ↑ تعداد کربن
│    ├─ فراریت ↓
│    ├─ گرانروی ↑
│    ├─ ناقطبی، کم واکنش
├─ کاربردها: محافظ فلز، پوشش میوه، سوخت
├─ ایمنی: بخار خطرناک، تماس مداوم آسیب‌زننده

آلکن‌ها (ناسیر شده)
├─ ساختار: حداقل یک پیوند دوگانه C=C
├─ نامگذاری: پسوند -ن، شماره پیوند
├─ واکنش‌ها:
│    ├─ هیدراتاسیون → اتانول
│    ├─ واکنش با برم (حذف رنگ)
├─ کاربرد: پتروشیمی، کشاورزی (اتن)

نامگذاری
├─ آلکان‌ها: متان، اتان، پروپان...
├─ آلکان شاخ‌دار: زنجیره اصلی + شاخه + شماره‌گذاری دقیق
├─ آلکن‌ها: مشابه آلکان‌ها با پسوند -ن و شماره‌گذاری پیوند دوگانه

(هیدروکربن‌ها، نفت، پالایش و زغال‌سنگ)

1. واکنش‌های چربی با بخار برم

چربی‌های گوشت چرب با بخار برم واکنش می‌دهند فقط اگر چربی سیر نشده باشند (دارای پیوند دوگانه).
چربی‌های سیر شده فاقد پیوند دوگانه‌اند و با برم واکنش نمی‌دهند.
اهمیت: تعیین نوع چربی (سیر شده یا سیر نشده) از روی واکنش با برم.

2. آلکین‌ها (آلکین‌ها، آلکن‌ها)

آلکین‌ها هیدروکربن‌های سیر نشده با پیوند سه‌گانه C≡C.
مثال: اتین (C2H2) ساده‌ترین آلکین، پروپین (C3H4) دومین عضو خانواده.
نامگذاری: پسوند «-ین» بجای «-آن» (مثل اتان → اتین).
کاربرد: جوشکاری و برشکاری فلزات با سوختن گاز اتین (گاز استیلن).
آلکین‌ها بسیار واکنش‌پذیرند.

3. هیدروکربن‌های حلقوی و آروماتیک

سیكلو یعنی حلقوی (مثل سیكلوهگزان C6H12).
بنزن (C6H6) هیدروکربن آروماتیک مهم با ساختار حلقوی و پیوندهای جفت‌شده.
نفتالن ترکیب آروماتیک دیگر (C10H8)، کاربردهای ضد بید و …
ویژگی‌ها: حلقوی بودن، اشباع یا اشباع نبودن، ساختار خاص آروماتیک.

4. نفت خام و پالایش

نفت خام مخلوطی از هیدروکربن‌ها (آلکان‌ها، آلکن‌ها، آروماتیک‌ها) و ناخالصی‌ها (نمک، اسید، آب).
عمده نفت خام آلکان‌ها (سیر شده) هستند که سوخت اصلی‌اند.
جداسازی هیدروکربن‌ها با تقطیر جزء به جزء در برج تقطیر:
- مولکول‌های سبک‌تر به بالا می‌روند و سرد می‌شوند.
- مولکول‌های سنگین‌تر در پایین برج می‌مانند.
پالایش نفت باعث تولید سوخت‌های مختلف (بنزین، گازوئیل، نفت سفید و …) و خوراک پتروشیمی می‌شود.
نفت سبک قیمت بالاتر و ارزش بیشتر نسبت به نفت سنگین.

5. زغال‌سنگ و انرژی

زغال‌سنگ سوخت فسیلی با ذخیره طولانی‌تر نسبت به نفت (حدود 500 سال).
ترکیب عمده: کربن (>80%) همراه با گوگرد، نیتروژن، اکسیژن و فلزات سنگین (جیوه، آرسنیک و …).
مشکلات زیست‌محیطی: تولید گازهای آلاینده مثل SO2 و CO2 و آلودگی جیوه.
خطر انفجار معادن به دلیل گاز متان:
- متان بیش از 5٪ و کمتر از 17٪ در هوا انفجار ایجاد می‌کند.
- متان سبک است و در طبقات بالای معادن جمع می‌شود.
راهکارها: تهویه مناسب، شست‌وشوی زغال برای حذف ناخالصی‌ها، گرفتن گازهای آلاینده با مواد شیمیایی (مثلاً CaO).

6. واکنش‌های مهم و تمرین‌ها

موازنه واکنش‌های فلزات با نمک‌ها (مثل Al و CuSO4) برای محاسبه بازده و مقدار محصول.
واکنش‌های کاهشی-اکسیداسیونی برای تهیه فلزات (مثلاً TiCl4 + Mg → Ti + MgCl2).
مقایسه واکنش‌پذیری عناصر جدول تناوبی و تفسیر روند آن.
شناسایی و نامگذاری هیدروکربن‌ها با روش آیوپاک.
کاربردهای فلزات مثل تیتانیم در صنعت دوچرخه‌سازی به دلیل وزن کم و مقاومت بالا.

7. نقشه ذهنی (Mind Map) برای مرور سریع و ماندگار

شیمی یازدهم: هیدروکربن‌ها و نفت

│
├─ واکنش چربی + برم
│     ├─ سیر نشده → واکنش می‌دهد
│     └─ سیر شده → واکنش نمی‌دهد
│
├─ آلکین‌ها (C≡C)
│     ├─ مثال: اتین، پروپین
│     ├─ کاربرد: جوشکاری
│     └─ نامگذاری: پسوند «-ین»
│
├─ هیدروکربن‌های حلقوی
│     ├─ سیكلو (حلقوی)
│     ├─ بنزن (آروماتیک)
│     └─ نفتالن
│
├─ نفت خام
│     ├─ مخلوط هیدروکربن‌ها و ناخالصی
│     ├─ پالایش: برج تقطیر (تفکیک بر اساس نقطه جوش)
│     ├─ محصولات: بنزین، نفت سفید، گازوئیل، نفت کوره
│     └─ نفت سبک vs نفت سنگین
│
├─ زغال‌سنگ
│     ├─ سوخت فسیلی بلندمدت
│     ├─ ترکیب: کربن + گوگرد + فلزات سنگین
│     ├─ مشکلات: آلودگی، انفجار متان
│     └─ کنترل: تهویه، شست‌وشو، جذب گازها
│
└─ واکنش‌ها و تمرین‌ها
      ├─ موازنه واکنش‌ها
      ├─ بازده واکنش
      ├─ شناسایی هیدروکربن‌ها
      └─ کاربرد فلزات (تیتانیم، مس)

نکات کلیدی برای امتحان و کنکور

تفاوت واکنش چربی سیر شده و سیر نشده با بخار برم
نامگذاری و ساختار آلکین‌ها و ویژگی‌های آنها
شناخت هیدروکربن‌های حلقوی و آروماتیک
فرآیند پالایش نفت خام و جداسازی هیدروکربن‌ها بر اساس نقطه جوش
مشکلات و مزایای زغال‌سنگ نسبت به نفت
فرمول‌نویسی، موازنه و محاسبه بازده واکنش‌های شیمیایی
کاربرد صنعتی فلزات مهم و نقش آنها در زندگی روزمره

فصل دوم: در پی غذای سالم

«غذا، ماده و انرژی»

۱. مقدمه و اهمیت غذا

غذا نقش حیاتی در رشد، تندرستی و انرژی بدن دارد.
انرژی و ماده دو بخش بنیادی جهان مادی‌اند که از طریق واکنش‌های شیمیایی در غذا و سوخت‌ها تبادل می‌شوند.
واکنش‌های گرماشیمیایی و سرعت واکنش‌ها در بهره‌برداری صحیح از غذا و سوخت اهمیت دارند.

۲. تولید و مصرف غذا

تاریخچه: انسان‌ها ابتدا به دنبال جمع‌آوری غذا بودند، سپس کشاورزی و دامداری را ابداع کردند.
چالش امروزی: تأمین غذای 7.5 میلیارد نفر، با توجه به رشد جمعیت و منابع محدود، بسیار دشوار است.
صنعت غذایی: شامل تولید، حمل‌ونقل، نگهداری و فراوری مواد غذایی است.
اهمیت حفظ کیفیت و ارزش غذایی در تولید انبوه.

۳. مواد مغذی و نقش آن‌ها در بدن

پروتئین، ویتامین‌ها و مواد معدنی در گوشت، ماهی، حبوبات، شیر و فراورده‌های آن‌ها
تأکید بر مصرف متعادل و مناسب مواد غذایی برای پیشگیری از بیماری‌ها (دیابت، پوکی استخوان و…)
کمبود یا افزایش نامتناسب مواد مغذی باعث بیماری‌ها و مشکلات سلامتی می‌شود.

۴. غذا و انرژی

غذا منبع انرژی برای بدن است (فعالیت‌های ارادی و غیرارادی).
انرژی غذا از واکنش‌های شیمیایی در بدن آزاد می‌شود.
مقدار انرژی غذا با گرمایش سوختن مواد غذایی قابل اندازه‌گیری است (آزمایش دمای آب و سوختن گردو و ماکارونی).
انرژی آزاد شده به تغییر دمای ماده (مانند آب) وابسته است.

۵. دما و جنبش مولکولی

دما معیاری برای میانگین تندی و انرژی جنبشی مولکول‌ها است.
هرچه دما بالاتر باشد، جنبش مولکول‌ها شدیدتر است (گاز > مایع > جامد).
انرژی گرمایی مجموع انرژی جنبشی ذرات است که به دما و جرم ماده بستگی دارد.

۶. گرما و تغییر دما

گرما انرژی است که موجب تغییر دمای ماده می‌شود (نه خود دما).
برای افزایش دمای یک ماده به مقدار مشخص، گرمای متفاوتی بسته به نوع ماده (مثلاً آب و روغن) نیاز است.
مثال: پختن تخم‌مرغ در آب، افزایش دما و جذب گرما برای پخت.

۷. کاربردهای عملی و نکات کلیدی

مصرف مناسب مواد غذایی با ترکیب متعادل، برای حفظ سلامت و انرژی بدن ضروری است.
جلوگیری از سوء تغذیه و بیماری‌ها با توجه به نوع و میزان مصرف مواد مغذی.
اهمیت فناوری در بهبود کیفیت و نگهداری مواد غذایی.
تأثیر دما و گرما در فرآیندهای شیمیایی بدن و پخت‌وپز.

نقشه ذهنی (Mind Map) خلاصه فصل ۲ شیمی یازدهم

            غذا، ماده و انرژی  
                    │
       ┌────────────┼─────────────┐
       │                          │
  تولید و مصرف               مواد مغذی و  
  - کشاورزی و صنعت          نقش آن‌ها در بدن  
  - چالش تأمین غذا          - پروتئین، ویتامین، مواد معدنی  
  - حفظ کیفیت               - بیماری‌ها و پیشگیری  
       │                          │
       └────────────┼─────────────┘
                    │
               غذا و انرژی  
               - واکنش‌های شیمیایی  
               - آزمایش گرماشیمیایی  
                    │
        ┌───────────┼───────────┐
        │                       │
    دما و جنبش مولکولی      گرما و تغییر دما  
    - میانگین انرژی جنبشی  - گرما و تغییر دما متفاوت  
    - حالت‌های ماده         - کاربردهای عملی  
                            (پخت، نگهداری، سلامت)

نکات حفظی برای امتحان و کنکور:

تفاوت دما و گرما را به یاد داشته باشید (دما ویژگی ماده، گرما انرژی منتقل شده)
نقش انرژی در واکنش‌های شیمیایی و تأمین انرژی بدن
رابطه دما و جنبش مولکولی: افزایش دما = افزایش انرژی جنبشی
تأثیر نوع و مقدار ماده در انرژی آزاد شده هنگام سوختن
اهمیت مواد مغذی در پیشگیری از بیماری‌ها و رشد
چالش‌های تأمین غذای جهانی و نقش صنایع غذایی

(بخش ترموشیمی، آنتالپی و پیوندها)

1. مقدمه:

هیدرازین (N₂H₄): ماده‌ای پرانرژی، سوخت موشک
اتم‌ها: حالت پایه و حالت برانگیخته (انرژی بیشتر و ناپایدارتر)
الماس و گرافیت: دو آلوتروپ کربن با ساختار متفاوت

2. گرمای واکنش (آنتالپی، ΔH):

گرمای واکنش به نوع، مقدار و حالت فیزیکی واکنش‌دهنده‌ها و فرآورده‌ها بستگی دارد
ΔH: تغییر آنتالپی (مقدار انرژی جذب یا آزاد شده در واکنش)
ΔH > 0 → واکنش گرماگیر
ΔH < 0 → واکنش گرماده

3. مثال‌های کاربردی:

واکنش‌های تولید NH₃ با مقادیر متفاوت ΔH → تفاوت در پایداری واکنش‌دهنده‌ها
سوختن گرافیت و الماس → گرمای متفاوت، الماس پایدارتر است
تبخیر آب (کوزه سفالی خنک‌کننده) → جذب گرما توسط آب برای تبخیر → کاهش دمای آب

4. آنتالپی و سامانه‌ها:

سامانه: مجموعه ذرات ماده
آنتالپی سامانه مقدار انرژی کل (پتانسیل + جنبشی) است
واکنش‌ها تغییر آنتالپی سامانه را نشان می‌دهند

5. آنتالپی پیوند (Bond Enthalpy):

شکستن پیوند = جذب انرژی
تشکیل پیوند = آزاد شدن انرژی
میانگین آنتالپی پیوند برای مولکول‌های چنداتمی استفاده می‌شود
فرمول کلی برای محاسبه ΔH واکنش:
$ΔH=∑آنتالپی پیوندهای شکسته−∑آنتالپی پیوندهای تشکیل شدهΔH = \sum \text{آنتالپی پیوندهای شکسته} – \sum \text{آنتالپی پیوندهای تشکیل شده}$

6. کاربرد عملی:

واکنش اکسایش آهن (گرماده) در کیسه‌های گرمازا
واکنش H₂ + Cl₂ → 2HCl، محاسبه ΔH با آنتالپی پیوندها
دقت روش آنتالپی پیوند در واکنش‌های گازی ساده بیشتر است

7. گروه‌های عاملی و ترکیبات آلی:

گروه عاملی: ساختار خاص اتم‌ها در مولکول که خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه می‌دهد
مثال‌ها: کربونیل (C=O) در آلدهیدها و کتون‌ها، هیدروکسیل (O-H) در الکل‌ها، اتری (-O-)
ایزومرها: ترکیباتی با فرمول مولکولی یکسان ولی ساختار متفاوت → خواص و انرژی متفاوت

نقشه ذهنی (Mind Map)

شیمی یازدهم — ترموشیمی و آنتالپی  
│  
├─ 1. هیدرازین و سوخت موشک  
│  
├─ 2. آنتالپی (ΔH)  
│    ├─ گرماگیر (+)  
│    └─ گرماده (-)  
│  
├─ 3. مثال‌ها  
│    ├─ NH₃ (ΔH متفاوت)  
│    ├─ سوختن الماس و گرافیت  
│    └─ تبخیر آب (کوزه)  
│  
├─ 4. سامانه و انرژی  
│    ├─ انرژی جنبشی + پتانسیل  
│    └─ تغییر انرژی در واکنش  
│  
├─ 5. آنتالپی پیوند  
│    ├─ شکستن پیوند = جذب انرژی  
│    ├─ تشکیل پیوند = آزاد شدن انرژی  
│    └─ فرمول کلی ΔH واکنش  
│  
├─ 6. کاربردهای عملی  
│    ├─ کیسه‌های گرمازا  
│    └─ واکنش H₂ + Cl₂  
│  
└─ 7. ترکیبات آلی و گروه‌های عاملی  
     ├─ کربونیل (C=O)  
     ├─ هیدروکسیل (O-H)  
     ├─ اتری (-O-)  
     └─ ایزومرها (خواص و انرژی متفاوت)

فصل ترمودینامیک و سرعت واکنش (شیمی یازدهم)

۱. آنتالپی واکنش‌ها و کاربردها

هیدروژن پراکسید (H₂O₂) یا آب اکسیژنه، ماده‌ای مهم با کاربرد ضدعفونی‌کننده و لکه‌بر است.
محاسبه آنتالپی واکنش تولید H₂O₂ بر اساس واکنش‌های داده شده (استفاده از ∆H واکنش‌ها برای محاسبه واکنش مرکب).
واکنش مستقیم گاز هیدروژن و اکسیژن برای تولید H₂O₂ امکان‌پذیر نیست (به دلیل ملاحظات سینتیکی و ترمودینامیکی).
واکنش تبدیل آلاینده‌های گازی (NO، CO) به گازهای پایدار (CO₂ و N₂) و نحوه محاسبه آنتالپی این واکنش‌ها.
سوختن کامل گرافیت و محاسبه آنتالپی تولید CO؛ عدم امکان تعیین تجربی ∆H تولید CO به دلیل واکنش‌های پیچیده.

۲. نگهداری مواد غذایی و رابطه با شیمی

روش‌های نگهداری: خشک کردن، تهیه ترشی، انجماد، بسته‌بندی در محیط کم‌اکسیژن.
محیط سرد، خشک و تاریک مناسب‌ترین شرایط برای افزایش ماندگاری مواد غذایی است.
عوامل فساد: رطوبت، اکسیژن، نور، دما و میکروب‌ها.
حذف اکسیژن از بسته‌بندی موجب افزایش ماندگاری می‌شود (مانند بسته‌بندی وکیوم).
افزودنی‌ها (مانند بنزوئیک اسید E212) به عنوان نگهدارنده جهت کاهش سرعت واکنش‌های فساد شیمیایی.

۳. سینتیک شیمیایی و سرعت واکنش

تعریف: سرعت واکنش یعنی آهنگ انجام واکنش در واحد زمان.
سرعت واکنش‌ها می‌تواند از چند صدم ثانیه تا چند سال متفاوت باشد (مثلاً انفجار خیلی سریع، پوسیدگی کاغذ خیلی کند).
عوامل مؤثر بر سرعت واکنش:
- دما (افزایش دما سرعت واکنش را بالا می‌برد)
- غلظت واکنش‌دهنده‌ها (افزایش غلظت افزایش سرعت)
- سطح تماس (مثلاً پودر کردن قرص جوشان افزایش سرعت)
- کاتالیزگر (افزایش سرعت بدون تغییر در ∆H)
- نوع مواد واکنش‌دهنده (برخی واکنش‌ها ذاتاً کند یا تند هستند)
آزمایش‌های عملی نشان دادند:
- افزایش دما و مقدار قرص جوشان، سرعت واکنش و زمان تولید گاز را کاهش می‌دهد.
- افزایش سطح تماس (ساییدن قرص) سرعت واکنش را بسیار افزایش می‌دهد.

۴. کاربردهای صنعتی و روزمره

صنایع غذایی برای افزایش ماندگاری از روش‌های متنوع و افزودنی‌ها استفاده می‌کنند.
دانش شیمی کمک می‌کند تا واکنش‌های ناخواسته مثل فساد و خوردگی کاهش یافته و واکنش‌های مفید مثل تولید داروها تسریع شود.
آگاهی از سینتیک واکنش‌ها در مهندسی مواد غذایی، تولید دارو، کنترل آلودگی و محیط زیست اهمیت حیاتی دارد.

نقشه ذهنی (Mind Map) برای فصل آنتالپی و سرعت واکنش

                    [ترمودینامیک و سرعت واکنش]
                               |
    ------------------------------------------------------
    |                         |                          |
[آنتالپی واکنش‌ها]      [نگهداری مواد غذایی]     [سرعت واکنش (سینتیک)]
    |                         |                          |
- H₂O₂ و آب اکسیژنه       - روش‌ها: خشک، ترشی، انجماد  - تعریف سرعت واکنش
- محاسبه ∆H واکنش          - شرایط محیطی: سرد، خشک، تاریک - عوامل مؤثر:
- آلاینده‌های خودرو       - حذف اکسیژن                 - دما، غلظت، سطح تماس
- سوختن گرافیت            - افزودنی‌ها (بنزوئیک اسید)   - کاتالیزگر، نوع ماده
                          - نقش افزودنی‌ها               - آزمایش‌ها (قرص جوشان)
                          - عوامل فساد (رطوبت، نور)      - کاربردها در صنعت و محیط

حالا چند سؤال کلیدی برای مرور سریع:

چرا واکنش مستقیم تولید هیدروژن پراکسید از هیدروژن و اکسیژن ممکن نیست؟
مهم‌ترین عوامل موثر بر سرعت واکنش کدامند؟
چرا نگهداری مواد غذایی در محیط سرد و خشک باعث افزایش ماندگاری می‌شود؟
نقش افزودنی‌هایی مثل بنزوئیک اسید در نگهداری مواد غذایی چیست؟
چگونه می‌توان سرعت واکنش‌ها را به کمک آزمایش‌های قرص جوشان تغییر داد؟

۱. چرا واکنش مستقیم تولید هیدروژن پراکسید از هیدروژن و اکسیژن ممکن نیست؟
واکنش مستقیم H₂ + O₂ → H₂O₂ بسیار گرمازا و شدیداً انفجاری است. در این شرایط، معمولاً آب (H₂O) تولید می‌شود نه H₂O₂. همچنین، کنترل این واکنش بسیار دشوار است و امکان‌پذیر نیست که به طور مستقیم هیدروژن پراکسید تولید شود. به همین دلیل، روش‌های غیرمستقیم (مانند روش آنتراکینون) استفاده می‌شوند.

۲. مهم‌ترین عوامل مؤثر بر سرعت واکنش کدامند؟

دما: افزایش دما → افزایش سرعت
غلظت مواد واکنش‌دهنده
سطح تماس (در حالت جامدات)
استفاده از کاتالیزور
ماهیت مواد اولیه (پیوندها، ساختار مولکولی)

۳. چرا نگهداری مواد غذایی در محیط سرد و خشک باعث افزایش ماندگاری می‌شود؟

دمای پایین → کاهش سرعت واکنش‌های شیمیایی و فعالیت میکروارگانیسم‌ها
رطوبت پایین → جلوگیری از رشد قارچ، کپک، و باکتری‌ها
در نتیجه، مواد غذایی دیرتر فاسد می‌شوند و مدت بیشتری سالم می‌مانند.

۴. نقش افزودنی‌هایی مثل بنزوئیک اسید در نگهداری مواد غذایی چیست؟
بنزوئیک اسید و ترکیبات مشابه، نگهدارنده یا نگه‌دارنده (Preservative) هستند که با جلوگیری از رشد میکروارگانیسم‌ها، به ویژه قارچ‌ها و باکتری‌ها، از فساد مواد غذایی جلوگیری می‌کنند.

۵. چگونه می‌توان سرعت واکنش‌ها را به کمک آزمایش‌های قرص جوشان تغییر داد؟
با تغییر شرایط زیر می‌توان سرعت واکنش قرص جوشان را کنترل کرد:

دما: آب گرم → سرعت بیشتر
اندازه قرص: خرد کردن قرص → افزایش سطح تماس → افزایش سرعت
غلظت آب اسیدی یا بازی: بیشتر → سرعت بیشتر
استفاده از کاتالیزور یا حذف آن

خلاصه حرفه‌ای و عمیق شیمی یازدهم – گفتار: در میان تارنماها (برای آمادگی امتحان نهایی و کنکور تجربی)

1. ساختار و نقش بازدارنده‌ها در میوه‌ها و سبزیجات

بازدارنده‌های طبیعی:

فلاوونوئیدها: آنتی‌اکسیدان‌های قوی، حفاظت سلولی، کاهش رادیکال‌های آزاد.
آنتوسیانین‌ها: رنگ‌دانه‌های قرمز-آبی، نقش آنتی‌اکسیدانی، محافظت در برابر UV.
بتاکاروتن: پیش‌ساز ویتامین A، محافظت غشاهای سلولی.

نقش:

جلوگیری از اکسایش سلول‌ها، کاهش بیماری‌ها.
افزایش ماندگاری مواد غذایی.

2. تحلیل نمودار مول-زمان و تأثیر کاتالیزگر و بازدارنده

نمودار واکنش:

A: واکنش بدون مداخله
B: واکنش کندتر → افزودن بازدارنده (کاهش سرعت)
C: واکنش سریع‌تر → افزودن کاتالیزگر (افزایش سرعت)

استدلال:

بازدارنده‌ها انرژی فعال‌سازی را افزایش یا مسیر واکنش را منحرف می‌کنند.
کاتالیزگرها انرژی فعال‌سازی را کاهش می‌دهند.

3. سرعت واکنش و ضریب استوکیومتری

مثال واکنش:
$N2+3H2→2NH3N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$
رابطه کلی سرعت واکنش:
$v=1aΔ[A]Δt=1bΔ[B]Δt=…v = \frac{1}{a} \frac{\Delta[A]}{\Delta t} = \frac{1}{b} \frac{\Delta[B]}{\Delta t} = …$
سرعت تولید NH3 = 4×10⁻² mol/s
→ $سرعت مصرف H2=6×10−2 mol/s\text{سرعت مصرف H}_2 = 6×10^{-2} \ mol/s$ , $سرعت مصرف N2=2×10−2 mol/s\text{سرعت مصرف N}_2 = 2×10^{-2} \ mol/s$
نکته طلایی: سرعت واکنش = سرعت هر جزء تقسیم بر ضریب استوکیومتری‌اش.

4. سرعت واکنش در فاز محلول: مالتوز به گلوکز

واکنش:
$C12H22O11+H2O→2C6H12O6C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O \rightarrow 2C_6H_{12}O_6$

تحلیل نمودار و داده‌ها:

در ۳ دقیقه اول: سرعت مصرف مالتوز و تولید گلوکز زیادتر است (شیب تندتر)
از دقیقه ۷ به بعد: سرعت کاهش می‌یابد (نزدیک شدن به حالت پایدار)

تشخیص منحنی‌ها:

منحنی a: افزایش → گلوکز
منحنی b: کاهش → مالتوز

5. ردپای غذا و محیط‌زیست

مفهوم ردپا:

چهره آشکار: 30٪ هدررفت غذا در جهان.
چهره پنهان: مصرف منابع در تولید، بسته‌بندی، حمل‌ونقل و تولید گازهای گلخانه‌ای.

الگوهای کاهش ردپا مطابق اصول شیمی سبز:

اصل شیمی سبز	الگوی کاهش ردپا
کاهش مصرف انرژی	خرید به‌اندازه نیاز
طراحی مواد سالم‌تر	کاهش مصرف گوشت
کاهش زباله	استفاده از غذاهای بومی
کاهش ورود مواد ناخواسته	کاهش غذاهای فرآوری‌شده

6. تحلیل تمرین‌های ترموشیمیایی مهم (برای کنکور)

گرماگیر / گرماده بودن انحلال:
- $NH4NO3NH_4NO_3$ : گرماگیر → برای سرد کردن مناسب است.
- $CaCl2CaCl_2$ : گرماده
چربی شتر: 75520 kJ انرژی از اکسایش 2 مول چربی → محاسبه برحسب گرم
واکنش ترمیت: گرمای واکنش برحسب جرم آلومینیوم → استفاده در جوشکاری ریلی
کلسترول: یک الکل سیر نشده (دارای پیوند دوگانه و گروه OH)
تشخیص منحنی‌ها (مثلاً منیزیم در HCl):
- پودر → واکنش سریع‌تر (منحنی شیب‌دار)
- دما پایین → واکنش کندتر

نقشه ذهنی گفتار “در میان تارنماها”

                        شیمی یازدهم - گفتار: در میان تارنماها
                                  |
    -------------------------------------------------------------------------
   |                         |                       |                      |
بازدارنده‌های طبیعی      سرعت واکنش          ردپای غذا         تمرین‌ها و نمودارها
   |                         |                       |                      |
فلاوونوئیدها               فرمول سرعت              چهره آشکار            انحلال گرماده / گرماگیر
آنتوسیانین‌ها              ضریب استوکیومتری       چهره پنهان            انرژی چربی
بتاکاروتن                  نمودار مول-زمان         الگوی مصرف مناسب     ترمیت، کلسترول، منحنی‌ها
نقش آنتی‌اکسیدانی          کاتالیزگر / بازدارنده   شیمی سبز              ...

🧠 مفاهیم کلیدی و نکات ماندگار

1. بازدارنده‌ها (Inhibitors) و کاتالیزگرها (Catalysts):

کاتالیزگر: ماده‌ای که با کاهش انرژی فعال‌سازی، سرعت واکنش را افزایش می‌دهد ولی در پایان واکنش بدون تغییر باقی می‌ماند.
بازدارنده: ماده‌ای که با افزایش انرژی فعال‌سازی یا غیرفعال‌سازی کاتالیزگر، سرعت واکنش را کاهش می‌دهد.

مثال‌های طبیعی بازدارنده‌ها:

ماده	نوع ترکیب	نقش زیستی
فلاوونوئیدها	پلی‌فنولی	آنتی‌اکسیدان، ضد سرطان
آنتوسیانین	رنگدانه	جلوگیری از تخریب سلولی
بتاکاروتن	پیش‌ساز ویتامین A	حذف رادیکال آزاد

2. تحلیل نمودار واکنش A، B و C (بر حسب مول – زمان):

📊 منحنی‌ها:

منحنی A: واکنش در حالت عادی
منحنی B: واکنش کندتر ← افزودن بازدارنده
منحنی C: واکنش سریع‌تر ← افزودن کاتالیزگر

🧠 تحلیل منطقی:
شیب منحنی بیشتر = واکنش سریع‌تر = کاتالیزگر
شیب کمتر = واکنش کندتر = بازدارنده

3. مفهوم سرعت واکنش:

فرمول عمومی:

$سرعت واکنش=1ضریب استوکیومتری×Δ[مول]Δt\text{سرعت واکنش} = \frac{1}{\text{ضریب استوکیومتری}} \times \frac{\Delta[\text{مول}]}{\Delta t}$

📌 مثال:
برای واکنش $N2+3H2→2NH3N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$ :
اگر سرعت تولید NH₃ برابر $4×10−5 mol/s4 \times 10^{-5} \ mol/s$ باشد، آنگاه:

سرعت مصرف H₂ = $6×10−5 mol/s6 \times 10^{-5} \ mol/s$
سرعت مصرف N₂ = $2×10−5 mol/s2 \times 10^{-5} \ mol/s$

✅ نکته ماندگار:
وقتی سرعت مصرف یا تولید ماده‌ای را به ضریبش تقسیم کنید، به یک عدد مشترک می‌رسید = سرعت واکنش

4. واکنش تجزیۀ مالتوز (در سمنو):

معادله واکنش:

$C12H22O11(aq)+H2O(l)→2C6H12O6(aq)C_{12}H_{22}O_{11}(aq) + H_2O(l) \rightarrow 2C_6H_{12}O_6(aq)$

🔎 مفهوم غلظت مولی
نمایش: $[A][A]$ یعنی غلظت ماده A بر حسب mol/L

📌 تحلیل داده‌ها و منحنی‌ها:

در ابتدا سرعت واکنش زیاد است؛ با کاهش غلظت مالتوز و تولید گلوکز، سرعت واکنش کاهش می‌یابد.
منحنی a برای گلوکز است (افزایش)
منحنی b برای مالتوز است (کاهش)

🌱 ردپای غذا و اصول شیمی سبز:

چهرۀ آشکار: هدررفت مواد غذایی (۳۰٪ تولید جهانی)
چهرۀ پنهان: مصرف منابع (آب، انرژی، زمین، نیروی انسانی)
راهکارها = تطبیق با شیمی سبز:

اصل شیمی سبز	الگوی کاهش ردپا
طراحی فرآورده‌های سالم‌تر	کاهش مصرف گوشت و لبنیات
کاهش مصرف انرژی	خرید به اندازه نیاز
کاهش تولید پسماند	مصرف غذاهای بومی و فصلی
کاهش ورود مواد شیمیایی	کاهش غذای فراوری‌شده

📘 فعالیت‌های مهم و تمرین‌ها (تحلیلی کنکوری)

🔬 تمرین ترموشیمی – سرد و گرم شدن محلول‌ها:

واکنش نیتروات آمونیوم: جذب گرما → مناسب برای سرما درمانی
واکنش کلرید کلسیم: آزادسازی گرما → گرم شدن محلول

🔥 واکنش ترمیت:

$2Al+Fe2O3→2Fe+Al2O3ΔH=؟2Al + Fe_2O_3 \rightarrow 2Fe + Al_2O_3 \quad \Delta H = ؟$

📌 گرمای آزاد شده از هر گرم Al = 15.24 kJ

با ضرب در جرم → گرمای کل آزادشده

💥 انرژی حاصل از اکسایش چربی در شتر:

از واکنش اکسایش چربی مقدار زیادی انرژی تولید می‌شود (بیش از 75000 kJ)
کاربرد زیستی: تأمین انرژی + آب در شرایط بیابانی

🧠 نقشه ذهنی نهایی برای تثبیت بهتر:

                             سرعت واکنش
                                 |
     ┌────────────┬────────────┬──────────────┐
     |            |            |              |
  تعریف       عوامل      تحلیل نمودار     مفهوم استوکیومتری
     |            |            |              |
 Δ[مول]/Δt      کاتالیزگر     A, B, C     ∆[X]/∆t ÷ ضریب
                  بازدارنده   شیب = سرعت    ↓
                                  ↑           سرعت واکنش
                        کاربرد در غذاها
                              |
       ┌───────────────┬──────────────┐
       |               |              |
   فلاوونوئیدها    آنتوسیانین‌ها    بتاکاروتن
   (ضد سرطان)       (رنگدانه)        (آنتی‌اکسیدان)

                ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓

            شیمی سبز و ردپای غذا
                  |
   خرید به‌اندازه | مصرف بومی | حذف پسماند

📌 نکات طلایی امتحان نهایی و کنکور:

سرعت واکنش با ضریب استوکیومتری رابطه مستقیم دارد.
کاتالیزگر مسیر واکنش را تغییر می‌دهد، نه تعادل را.
واکنش‌دهنده با کاهش غلظت → کاهش سرعت
بازدارنده‌ها = کاهش دهنده سرعت، مثل فلاوونوئیدها
در ترموشیمی، ∆H مثبت = جذب انرژی (سرد شدن) و ∆H منفی = آزادسازی انرژی (گرم شدن)

فصل سوم: پوشاک، نیازی پایان ناپذیر

🧠 خلاصه مفهومی و حرفه‌ای گفتار: “الیاف و درشت‌مولکول‌ها”

1. نقش پوشاک در زندگی انسان

پوشاک نه‌تنها برای حفاظت بدن بلکه برای نمایش فرهنگ، هنر، فناوری و آداب اقوام استفاده می‌شود.
کاربردهای حفاظتی پوشاک: در برابر گرما، سرما، نور، آتش، مواد شیمیایی، گلوله و…
با پیشرفت تکنولوژی، نوع پوشاک نیز تغییر کرده:
‌⇢ پوشاک ایمنی، ضدآتش، ضدگلوله، ضداسید و…

2. الیاف و انواع آن

🔹 الیاف (Fibers): رشته‌هایی نازک، انعطاف‌پذیر، بادوام
🔸 نخ (Thread): حاصل از ریسیدن الیاف

📌 انواع الیاف:

الیاف طبیعی	الیاف ساختگی (مصنوعی)
پنبه، پشم، ابریشم، کتان	نایلون، پلی‌استر، پلی‌اتن، تفلون، پلی‌وینیل کلرید

3. روند تاریخی تولید الیاف

سنتی: بافندگی از پشم، پنبه، ابریشم
صنعتی: استفاده از الیاف ساختگی به علت نیاز بیشتر
منبع الیاف مصنوعی: پتروشیمی‌ها و نفت

🔬 نکته کلیدی:

الیاف مصنوعی = پلیمرهای سنتزی با خواص ویژه (انعطاف‌پذیر، مقاوم، سبک)

4. درشت‌مولکول‌ها (Macromolecules)

مولکول‌های بزرگ با جرم مولی زیاد (مثل: سلولز، نشاسته، انسولین، پلی‌اتن)
مولکول‌های کوچک → به هم می‌پیوندند → مولکول‌های درشت = پلیمرها

📌 تفاوت با مولکول‌های کوچک:

ویژگی	مولکول کوچک	درشت‌مولکول
اندازه	کوچک	بسیار بزرگ
مثال	آب، متان، آمونیاک	سلولز، انسولین، پلی‌اتن
جرم مولی	کم	تا صدها هزار گرم بر مول

5. پلیمر و پلیمریزاسیون (بسپارش)

🔹 پلیمر: زنجیر بلند از مولکول‌های تکرارشونده (واحدهای مونومر)
🔹 مونومر: ترکیب کوچک اولیه (دارای پیوند دوگانه)
🔹 پلیمریزاسیون: فرآیند شیمیایی تبدیل مونومر → پلیمر

مثال‌ها:

مونومر	پلیمر	کاربرد
اتن	پلی‌اتن	نایلون، پلاستیک
پروپن	پلی‌پروپن	سرنگ، بطری
استیرن	پلی‌استیرن	ظروف یکبارمصرف
وینیل کلرید	PVC	کیسه خون
تترافلوئورواتن	تفلون	نخ دندان

6. نکات ترکیبی شیمی آلی و بسپارش

واکنش بسپارش شامل پیوندهای دوگانه (C=C) است.
پلیمرها معمولاً فرمول دقیق ندارند → نمایش با کمانک و n
شیمی آلی: مطالعه ترکیب‌های کربن‌دار (طبیعی و سنتزی)

🧭 نقشه ذهنی (Mind Map)

                  🧥 پوشاک و الیاف
                          |
          ---------------------------------
         |                                 |
    👕 کاربرد پوشاک                 🧵 الیاف
         |                                 |
   - ایمنی (آتش، گلوله،...)      - طبیعی ← پنبه، پشم
   - فرهنگی                        - ساختگی ← نایلون، پلی‌استر
         |                                 |
     دانش و فناوری               🔁 ریسندگی، نخ‌ریسی
                          |
                   🧬 درشت‌مولکول‌ها
                          |
          -----------------------------------
         |                                  |
     پلیمرها                         مولکول کوچک
     (پلی‌اتن، نشاسته...)          (آب، CO₂، CH₄)
         |
  🔁 پلیمریزاسیون (بسپارش)
         |
  اتن ⟶ پلی‌اتن (C–C–C)n
         |
  ⚗️ شیمی آلی

✅ مرور مفهومی برای امتحان نهایی و کنکور

کلیدواژه	نکته مهم
پوشاک	نقش فرهنگی + ایمنی + محافظتی
الیاف	ترکیب لیف‌ها (نازک و انعطاف‌پذیر)
الیاف طبیعی	منشأ گیاهی یا حیوانی
الیاف مصنوعی	منشأ نفتی، توسط پتروشیمی
درشت‌مولکول	جرم مولی بالا، بسیار بزرگ
مونومر	واحد اولیه بسپارش (دارای C=C)
پلیمر	زنجیره بلند از مونومرها
پلیمریزاسیون	اتصال مونومرها در شرایط خاص
پلی‌اتن	فراوردهٔ بسپارش اتن
شیمی آلی	مطالعه ترکیب‌های کربن‌دار طبیعی و مصنوعی

گفتار “پیوند با صنعت”

بخش اول: پلی‌اتن (Polyethene)

📌 مفاهیم کلیدی:

پلی‌اتن = یکی از مهم‌ترین پلیمرهای مصنوعی → میلیون‌ها تن تولید سالانه.
مونومر پایه = اتن (اتیلن) → با پلیمری شدن → پلی‌اتن
دو نوع مهم:
- LDPE (پلی‌اتن سبک) → چگالی کمتر (~0.92 g/cm³)، شفاف، انعطاف‌پذیر (مثلاً کیسه‌های پلاستیکی)
- HDPE (پلی‌اتن سنگین) → چگالی بیشتر (~0.97 g/cm³)، کدر، سخت (مثلاً بطری، لوله)

🔬 تفاوت ساختاری:

LDPE: زنجیرهای شاخــه‌دار → فضای بیشتر → چگالی و استحکام کمتر
HDPE: زنجیرهای صاف و بدون شاخه → کنار هم فشرده → چگالی و استحکام بیشتر

🎓 آیا می‌دانید:

تولید LDPE: دمای 200°C، فشار 2000 atm، حضور کمی اکسیژن
تولید HDPE: دمای 60°C، فشار 200 atm، حضور کاتالیزور زیگلر-ناتا
زیگلر و ناتا → برنده نوبل شیمی برای ساخت HDPE

بخش دوم: پلی‌استرها (Polyesters)

📌 مفاهیم کلیدی:

از واکنش الکل‌های دو عاملی و اسیدهای کربوکسیلیک دو عاملی → پلی‌استر
در ساختارشان اتم‌های C، H و O
ویژگی: مناسب برای تهیه الیاف، پارچه، نخ

🔄 واکنش استری شدن:

الکل + اسید کربوکسیلیک ⇌ استر + آب
مثال: اتانول + استیک اسید → اتیل استات (با بوی خوش)

💡 کاربرد:

استرها منشأ بوی خوش گل‌ها و میوه‌ها (مثلاً بوی موز، سیب، انگور)
در صنعت عطر، طعم‌دهنده، شوینده و نخ‌های پلی‌استری

بخش سوم: الکل‌ها و اسیدها

✅ الکل‌ها:

گروه عاملی: −OH
فرمول عمومی: ROH
نمونه: متانول، اتانول
دارای دو بخش: قطبی (OH) و ناقطبی (زنجیر C-H)

✅ اسیدهای کربوکسیلیک:

گروه عاملی: −COOH
فرمول عمومی: R−COOH
نمونه: متانوئیک اسید (جوهر مورچه)، استیک اسید

💬 پاسخ خودارزیابی‌ها و فعالیت‌ها

🧪 «خود را بیازمایید» (پلی‌اتن):

چگالی 0.97 → HDPE (چگال‌تر، بدون شاخه)، 0.92 → LDPE
پلی‌اتن سبک = چگالی کم → شفاف و نرم، پلی‌اتن سنگین = چگالی بالا → سخت و محکم
نیروی بین مولکولی = واندروالس
HDPE → زنجیرهای فشرده → نیروی بین مولکولی بیشتر → استحکام بیشتر

«با هم بیندیشیم» (الکل‌ها):

نیروهای بین مولکولی: هیدروژنی + واندروالس
بخش قطبی: −OH، بخش ناقطبی: زنجیر هیدروکربنی
انحلال‌پذیری بیشتر در الکل‌های با زنجیر کوتاه
با افزایش طول زنجیر → خاصیت چربی‌دوستی افزایش، آب‌دوستی کاهش

ویتامین‌ها:

در آب محلول: ویتامین C
در چربی محلول: A، D، K
ویتامین‌های محلول در آب → اضافی آن‌ها دفع می‌شود، پس خطرناک نیستند

🧩 نقشه ذهنی تصویری (ساختاری)

              📚 پیوند با صنعت
                   │
  ┌────────────┬───────────────┬────────────────┐
  │            │               │                │
پلی‌اتن     پلی‌استر        الکل و اسیدها     واکنش استری‌شدن
  │            │               │                │
 LDPE ↔ HDPE   نخ پلی‌استری   −OH و −COOH      استر + H₂O
  │            │               │                │
 شاخه‌دار   ←→ بدون شاخه    متانول، اتانول    بوی گل‌ها و میوه‌ها
  │            │               │                │
 چگالی ↓      چگالی ↑         محلول/نامحلول     کاربرد صنعتی
 فشار ↑       فشار ↓

🧠 یادگیری ماندگار (تکنیک تثبیت):

✍ روش SQ3R برای مطالعه:

S (Survey): مرور تیترها، تصاویر و نمودارها
Q (Question): پرسش‌سازی ذهنی (“چرا پلی‌اتن چگالی متفاوت دارد؟”)
R1 (Read): خواندن دقیق و فعالانه
R2 (Recite): بازگویی بدون نگاه به متن
R3 (Review): مرور منظم با فلش‌کارت یا نقشه ذهنی

🎯 جمع‌بندی نکات کنکوری

مفهوم	نکته مهم
پلی‌اتن سبک	زنجیر شاخــه‌دار، چگالی کم، شفاف
پلی‌اتن سنگین	بدون شاخه، چگالی بیشتر، استحکام بالاتر
کاتالیزور زیگلر–ناتا	تولید HDPE، نوبل شیمی
استر	واکنش الکل + اسید → استر + آب
ویژگی انحلال‌پذیری الکل‌ها	طول زنجیر ↑ → چربی‌دوستی ↑

گفتار: پلیمرها، ماندگار یا تخریب‌پذیر

💡 1. منشأ مزه شیرین نان و سیب‌زمینی

نان و سیب‌زمینی حاوی نشاسته (پلی‌ساکارید) هستند.
جویدن طولانی نان → تبدیل نشاسته به گلوکز → ایجاد مزه شیرین.
این فرایند در دهان (آنزیمی) و شرایط مرطوب و گرم (غیر آنزیمی) انجام می‌شود.
شکل 19: تجزیه نشاسته به گلوکز.

🧪 2. واکنش آبکافت (Hydrolysis)

استرها در حضور آب و کاتالیزگر اسیدی → به الکل + اسید کربوکسیلیک تجزیه می‌شوند.
- مثال:
  اتیل بوتانوات → اتانول + بوتانوئیک اسید
پلی‌آمید و پلی‌استرها نیز با آبکافت به مونومرها تجزیه می‌شوند.
- شکل 20 الف و ب: تجزیه پلی‌آمید و پلی‌استر.

🧵 3. پوسیدگی لباس‌ها

علت پوسیدگی: شکستن پیوندهای آمیدی و استری در الیاف پارچه در اثر:
- گرما
- رطوبت
- مواد شوینده (به ویژه در غلظت بالا)
نکته مهم:
- محیط گرم و مرطوب → پوسیدگی سریع‌تر
- سفیدکننده مستقیم → آسیب به بافت و رنگ پارچه

♻️ 4. پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر vs ماندگار

پلیمر	ویژگی‌ها
زیست‌تخریب‌پذیر	با فعالیت جانداران میکروسکوپی تجزیه می‌شوند؛ مثل: PLA
ماندگار	واکنش‌پذیری پایین، ناشی از شباهت ساختار به آلکان‌ها (اشباع شده)؛ مثل: پلی‌اتن، PVC

مصرف زیاد پلیمرهای ماندگار → آسیب محیط زیست
راهکارها:
- بازیافت (با استفاده از نشانه مثلثی روی کالاها)
- پلیمرهای سبز (Green Polymers) مثل PLA از نشاسته سیب‌زمینی یا ذرت ساخته می‌شوند.

🔬 5. جدول داده‌های تجربی – آبکافت استر

رسم نمودار غلظت استر بر حسب زمان → کاهشی
بیشترین سرعت واکنش: ابتدای واکنش (۰ تا ۲۰ ثانیه)
چرا؟ چون در شروع، غلظت استر بالاتر است → سرعت بالاتر

📦 6. ساختار پلیمر و واکنش‌پذیری

پلیمرهای با مونومرهای واکنش‌پذیرتر → تجزیه سریع‌تر
مثال: پلیمرهای با پیوند آمیدی یا استری در مقایسه با پلیمرهای حاصل از آلکن‌های اشباع.

🧠 نقشه ذهنی برای تثبیت مفاهیم (فرمت نوشتاری)

🔶 پلیمرها
│
├── 🔹 طبیعی
│    └─ نشاسته (پلی‌ساکارید → گلوکز)
│         └─ شیرین شدن نان/سیب‌زمینی
│
├── 🔹 سنتزی
│    ├─ پلی‌آمید (مثلاً نایلون)
│    ├─ پلی‌استر
│    └─ پلیمرهای نفتی (مثل پلی‌اتن، PVC)
│
├── 🔹 واکنش‌ها
│    ├─ آبکافت استر → الکل + اسید
│    ├─ آبکافت پلی‌آمید/پلی‌استر → مونومرها
│    └─ تجزیه نشاسته → گلوکز (آنزیمی/غیرآنزیمی)
│
├── 🔹 تخریب‌پذیری
│    ├─ زیست‌تخریب‌پذیر (PLA، پلیمر سبز)
│    └─ ماندگار (پلیمرهای اشباع مثل آلکان)
│
├── 🔹 محیط زیست
│    ├─ مزایای زیست‌تخریب‌پذیرها
│    └─ مضرات ماندگارها
│         └─ راهکار: بازیافت (نماد مثلثی)
│
└── 🔹 مسائل امتحانی
     ├─ سرعت آبکافت استر (محاسبه/نمودار)
     ├─ ساختار استر، الکل، اسید
     └─ جرم مولی و نمودارهای کاتالیزگر

📝 نکات مهم امتحان نهایی و کنکور:

استر → آبکافت → الکل + اسید
نشاسته → گلوکز (با آنزیم‌ها یا شرایط محیطی)
پلیمر ماندگار: اشباع (شبیه آلکان‌ها)، تجزیه‌ناپذیر
PLA (پلی‌لاکتیک اسید) = پلیمر سبز از منابع طبیعی مثل نشاسته
تجزیه پلی‌آمید/پلی‌استر در حضور آب = وابسته به نوع پیوند
شرایط گرم و مرطوب + شوینده → پوسیدگی سریع‌تر لباس
نشانه بازیافت پلیمرها = کد عددی داخل مثلث ♻️

علی صبوری

خدمات

زمینه های کاری

محصول

نرم افزار کامپیوتر

شرکت دارویی

علی صبوری

خدمات

زمینه های کاری

محصول

نرم افزار کامپیوتر

شرکت دارویی

خلاصه مفهومی و کاربردی شیمی یازدهم

فصل ا ّول: قدر هدایای زمینی را بدانیم

🎯 خلاصه مفهومی و کاربردی فصل اول – قدر هدایای زمینی را بدانیم

🔷 1. اهمیت زمین و منابع آن

🔷 2. نقش مواد در تمدن و زندگی بشر

🔷 3. صنایع و فناوری وابسته به مواد

🔷 4. چرخه مواد و اهمیت پایداری

🔷 5. استفاده روزمره از منابع شیمیایی

🔷 6. استخراج، فرآوری و بازگشت منابع

🔷 7. نقش شیمیدانان و جدول تناوبی

🧭 نقشه ذهنی مفهومی فصل 1 شیمی یازدهم

✍️ نکات کلیدی برای امتحان نهایی

✅ تمرین‌های پیشنهادی برای تثبیت

💡 ویژگی‌های کلی فلزهای واسطه (دسته d)

🟣 رنگ مواد و نقش فلزهای واسطه

🔬 آرایش الکترونی و کاتیون‌ها

نمونه: آهن

🔍 کاربردهای مهم فلزهای واسطه

🔧 آزمایش‌های مهم (کاوش کنید)

آزمایش ۱ و ۲: رسوب آهن

آزمایش ۳: بررسی زنگ آهن

آزمایش ۴: واکنش‌پذیری

🌍 نکات صنعتی و زیست‌محیطی

🧠 نقشه ذهنی مفهومی (Mind Map)

🧠 راه یادگیری ماندگار (تکنیک درخت حافظه + پیوند داستانی)

🌳 مثال درخت حافظه:

📖 داستان کوتاه:

✅ جمع‌بندی برای امتحان نهایی و کنکور

موضوع: منابع فلزات، نفت خام، کربن و هیدروکربن‌ها (پایداری و چرخه عمر)

1. منابع فلزات در بستر دریا (Seabed Minerals)

2. فرایند استخراج و بازیافت فلزات

3. ارزیابی چرخه عمر (Life Cycle Assessment)

4. نفت خام (Crude Oil)

5. اتم کربن و پیوندهای آن

6. انواع هیدروکربن‌ها در نفت خام

نکات کلیدی برای امتحان و کنکور

نقشه ذهنی (Mind Map) کلیدی

1. آلکان‌ها (هیدروکربن‌های اشباع با پیوند یگانه)

تعریف

ساختار

فرمول‌ها و نمایش‌ها

ویژگی‌های فیزیکی

نکات مهم

2. آلکن‌ها (هیدروکربن‌های دارای پیوند دوگانه کربن-کربن)

تعریف

نامگذاری

ویژگی‌ها

واکنش‌های مهم

3. نکات کاربردی و ایمنی

4. نکات نامگذاری آلکان‌ها و آلکن‌ها

آلکان‌ها

آلکن‌ها

5. فعالیت‌ها و تمرین‌های مهم

خودارزیابی:

پرسش‌های کلیدی:

نقشه ذهنی خلاصه شده (برای مرور سریع)

(هیدروکربن‌ها، نفت، پالایش و زغال‌سنگ)

1. واکنش‌های چربی با بخار برم

2. آلکین‌ها (آلکین‌ها، آلکن‌ها)

3. هیدروکربن‌های حلقوی و آروماتیک

4. نفت خام و پالایش

5. زغال‌سنگ و انرژی

6. واکنش‌های مهم و تمرین‌ها

7. نقشه ذهنی (Mind Map) برای مرور سریع و ماندگار

نکات کلیدی برای امتحان و کنکور

فصل دوم: در پی غذای سالم

«غذا، ماده و انرژی»

۱. مقدمه و اهمیت غذا