مفاهیم اصلی

در این آموزش یاد می گیرید که چه تجزیه و تحلیل ابعادی در زمینه شیمی است، نحوه استفاده از آن، نمونه ها را ببینید و یاد بگیرید که چگونه می توان آن را در شیمی به کار برد.

موضوعات تحت پوشش در مقالات دیگر

تحلیل ابعادی چیست؟

تعریف تحلیل ابعادی چیست؟ تجزیه و تحلیل ابعادی یک مهارت ضروری است که به طور گسترده در زمینه شیمی استفاده می شود. استفاده از این تکنیک می تواند به سوالاتی از این قبیل پاسخ دهد: “من در واکنش به چه مقدار از این ماده شیمیایی نیاز دارم؟” و “غلظت محلول من چقدر است؟” در ساده ترین شکل آن، تحلیل ابعادی حذف روشی واحدها است. مثال زیر را در نظر بگیرید:

در بیشتر کاربردهای دنیای واقعی، از تحلیل ابعادی برای تبدیل بین واحدهای اندازه گیری مختلف و یافتن ویژگی های ناشناخته از آن هایی که می شناسیم استفاده می شود.

تبدیل واحد

اغلب لازم است بین واحدهای اندازه گیری تبدیل شود. واحدهای اندازه گیری برای تعریف کیفیت چیزی استفاده می شود.

• یک بلوک طلا 12 وزن دارد کیلوگرم.
• 150 وجود دارد میلی لیتر آب در ظرف

با Imperial و SI (سیستم بین المللی) واحدها واحدهای امپراتوری اندازه گیری هایی مانند فوت، اینچ و پوند هستند. واحدهای SI اندازه گیری هایی مانند متر، سانتی متر و کیلوگرم هستند. واحدهای SI در شیمی رایج ترین هستند. همچنین یکی از مهمترین واحدهای اندازه گیری مول (mol) است.

در زیر برخی از روابط بین این واحدها وجود دارد که ممکن است در منابع مختلف مانند کتاب های درسی یا آنلاین مشاهده کنید:

واحدهای امپراتوری
تعداد	واحد اندازه گیری	ارتباط
طول	مایل، مایل حیاط، yd پا، فوت اینچ، در	1 مایل = 1760 yd 1 yd = 3 فوت 1 فوت = 12 اینچ
وزن	پوند، پوند اونس، اونس	1 پوند = 12 اونس
جلد	گالن، دختر کوارت، qt پینت، pt جام، ج	1 گالن = 4 کویتر 1 qt = 2 pt 1 pt = 2 c

واحدهای SI
تعداد	واحد اندازه گیری	ارتباط
طول	متر، متر سانتی متر، سانتی متر میلی متر، میلی متر نانومتر، نانومتر	1 متر = 100 سانتی متر = 102 سانتی متر 1 سانتی متر = 102 میلی متر 1 میلی متر = 106 نانومتر
وزن	کیلوگرم، کیلوگرم گرم، گرم میلی گرم، میلی گرم میکروگرم، ug	1 کیلوگرم = 1000 گرم = 103 g 1 گرم = 103 میلی گرم 1 میلی گرم = 103 میلی گرم
جلد	لیتر، L میلی لیتر، میلی لیتر	1 لیتر = 1000 میلی لیتر = 103 میلی لیتر

علاوه بر این، امکان تبدیل بین دو سیستم اندازه گیری نیز وجود دارد.

اگر بلوک طلا 12 کیلوگرم وزن داشته باشد، وزن آن چند پوند است؟

1.0 پوند (پوند) حدود 0.45 کیلوگرم (کیلوگرم) است، بنابراین ما می یابیم…

رابطه 1.0 پوند = 0.45 کیلوگرم ابتدا به عنوان یک نسبت بازنویسی می شود.

هنگام نوشتن نسبت، کیلوگرم را در مخرج و lbs را در صورتگر قرار دهید تا کیلوگرم بعداً باطل شود و فقط پوند در پاسخ ما باقی بماند.

سپس، مقدار شناخته شده خود، 12 کیلوگرم، را در نسبت 1.0 پوند به 0.45 کیلوگرم ضرب می کنیم.

راه حل باقی مانده است: برای هر 12 کیلوگرم، 26 پوند وجود دارد.

یافتن ناشناخته ها

تجزیه و تحلیل ابعادی نه تنها برای تبدیل بین یک واحد به واحد دیگر مفید است، بلکه می تواند در حل تعدادی از ویژگی های مختلف کمک کند. آگاهی از چگونگی ارتباط مقادیری مانند جرم، حجم و چگالی بسیار مهم است:

تعداد	ارتباط
تراکم	جرم/حجم
انرژی	نیرو✕فاصله
جلد	مساحت✕طول
فشار	نیرو/منطقه

همچنین توجه به واحدهای اندازه گیری اهمیت فزاینده ای دارد.

اگر در ظرفی 150 میلی لیتر آب وجود داشته باشد و وزن آب داخل ظرف 150 گرم باشد، چگالی آب چقدر است؟

در این مورد، جرم بر حسب گرم و حجم به میلی لیتر داده می شود. ما چگالی را به عنوان جرم / حجم تعریف می کنیم، بنابراین برای این مورد چگالی گرم / میلی لیتر است.

چگالی آب 1 گرم در میلی لیتر است.

نمونه های آنالیز ابعادی در شیمی

در شیمی، آنالیز ابعادی را می توان به روش هایی که در بالا توضیح دادیم استفاده کرد، اما همچنین می توان از آن برای ارتباط مقادیر مواد شیمیایی در یک واکنش استفاده کرد. نسبت ها را می توان با استفاده از روابط استوکیومتری ایجاد کرد.

CaI₂ (ها) → حدود²⁺ (aq) + 2I^– (ق)

از آنجایی که دو مول یدید وجود دارد (I^– به ازای هر مول یدید کلسیم (CaI₂، نسبت زیر را می توان نوشت:

با 4 مول CaI چند یون یدید تولید می شود₂ کاملا حل شده اند؟

برای آموزش عمیق تر، به حل مسائل استوکیومتری مراجعه کنید.