فرمت فایل word: (لینک دانلود پایین صفحه) تعداد صفحات : 80 صفحه
شیمی ترکیبات کربن
برای شرکت در آزمون می بایست وارد سیستم شوید
ترکیبات کربنی (ترکیبات آلی) گستردگی زیادی داشته و از اهمیت بسزایی برخوردارند. ترکیبات آلی در دو گروه آلیفاتیک و آروماتیک قرار می گیرند. این ترکیبات می توانند زنجیره ای، حلقوی و یا دربرگیرنده ساختارهای سه بعدی باشند. کربن می تواند هیبرید های متنوع را در این ترکیبات دارا باشد. خصوصیات متنوع (نانو) ساختارهای کربنی مستقیما با هیبرید اتم های کربن مرتبط است. به جز کربن و هیدروژن، اتم هایی همچون اکسیژن، نیتروژن، گوگرد، هالوژن ها و ... نیز در ساختار ترکیبات آلی مشارکت می کنند. گروه های عاملی بخش هایی از مولکول آلی با آرایش اتمی مشخص اند که ویژگی ها و واکنش پذیری ترکیب را رقم می زنند.
- مقدمه
کربن (C) را می توان یک عنصر استثنائی در جدول تناوبی دانست. شیمی گسترده ترکیبات کربنی تا به آن حد است که یکی از گرایش های رشته شیمی با عنوان شیمی آلی (Organic Chemistry) به طور کامل به بررسی ترکیبات این عنصر از جدول تناوبی می پردازد. پیوند کوالانسی هر اتم کربن با انواع دیگر اتم ها یا اتم های کربن دیگر، ساختارهای نامحدود و بسیار متنوع را ایجاد می نماید. از جهت دیگر بسیاری از ترکیباتی که در طبیعت طی روش های طبیعی سنتز ساخته می شوند نیز از خانواده ترکیبات آلی (کربنی) اند. گستره وسیعی از ترکیبات شامل ترکیبات متنوع نفتی تا مواد دارویی و بسپارهای آلی (Polymers) زیر مجموعه ترکیبات کربن قرار می گیرند. در نانوفناوری نیز، ترکیبات کربنی دسته مهم و مشخصی را به خود اختصاص می دهند که با عنوان نانوساختارهای کربنی (Carbon Nanostructures) خوانده می شوند. نانوساختارهای کربنی خصوصیات فیزیکی-شیمیایی منحصر به فردی از خود نشان می دهند و نقش گسترده ای در زمینه فناوری های نوین و پیشرفته دارند. مطالعه شیمی پایه ترکیبات کربنی (شیمی آلی) می تواند راهگشای درک بسیاری از خصوصیات نانوساختارهای کربنی و همچنین اصلاح (Modification) ساختاری آنان باشد. دو ایزوتوپ (Isotope) عمده کربن شامل 12C و 13C می باشد که به صورت طبیعی وجود ندارد. 14C ناپایدار است و جزء ترکیبات رادیواکتیو محسوب می شود. 13C در مقایسه با 12C فراوانی بسیار کمتری دارد اما یک هسته فعال در طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته (Nuclear Magnetic Resonance-NMR) محسوب می شود. 13CNMR یک تکنیک بسیار خوب و دقیق در بررسی ساختار مولکولی است.
2- هیبریدهای اتم کربن و پیوند کوالانسی تشکیل ترکیبات آلی بر پایه پیوندهای کوالانسی (Covalent Bonding) است. مدل اوربیتال های هیبریدی، یک الگوی توصیفی از تشکیل پیوندهای کوالانسی بین اتم هاست. در این مدل اوربیتال های هر اتم (که دربرگیرنده الکترون های پیوندی است) با یکدیگر ترکیب شده و اوربیتال های هیبریدی را تولید می کند. اوربیتال های هیبریدی ایجاد شده، دارای ساختار و انرژی مشابه بوده و در تشکیل پیوند با اتم های دیگر مشارکت می کنند. این پیوند با نام پیوند سیگما (σ) شناخته می شود. برای مثال در تشکیل مولکول متان (CH4) سه اوربیتال p و یک اوربیتال s از اتم کربن وارد واکنش می شود. از آنجا که هر چهار پیوند کربن-هیدروژن در متان کمابیش مشابهند، می توان تصور کرد که ترکیب (هیبرید) این چهار اوربیتال در ساخت مولکول به کار گرفته شده است. به عبارت دیگر به جای سه اوربیتال p و یک s (جمعا چهار اوربیتال)، چهار اوربیتال مشابه sp3 در واکنش شرکت نموده اند. در ترکیبات آلکان (Alkane) پیوندهای یگانه دارای هیبرید sp3، پیوندهای دوگانه در ترکیبات آلکن (Alkene) دارای هیبرید sp2، و پیوندهای سه گانه در ترکیبات آلکین (Alkyne) هیبرید sp را دارا می باشد. اوربیتال هایی از کربن که در پیوند شرکت نمی کنند به صورت غیر هیبریدی (عمود بر صفحه پیوند) باقی می مانند. شکل 1 ساختار هیبریدی متفاوت اتم های کربن را نشان می دهد. در ساختار sp2 ، سه اوربیتال های هیبریدی با زاویه ̊120 در یک صفحه قرار می گیرند که از ترکیب یک اوربیتال اتمی s کربن با دو اوربیتال p آن بدست آمده اند. اوربیتال p هیبرید نشده به صورت عمود بر صفحه سه اوربیتال هیبریدی قرار می گیرد. در ساختار sp، اوربیتال های اتمی s و p از کربن با یکدیگر ترکیب شده و دو اوربیتال هیبریدی sp می سازند که با زاویه ̊180 نسبت به یکدیگر قرار می گیرند. دو اوربیتال p غیر هیبریدی در صفحاتی عمود بر اوربیتال های هیبریدی واقع می شوند. دو اوربیتال sp هیبریدی در تشکیل پیوند اصلی (سیگما σ) و دو اوربیتال p عمود برهم در تشکیل پیوند های π دخالت می کنند.
تحقیق جامع درباره معرفی انواع صورت‌های کربن