مجموعه آموزش دروس شیمی

با توجه به اینکه انسان ها دائما در حال بررسی محیط اطراف خود هستند، می توان گفت که کربن جزو جدایی ناپذیر طبیعت بوده و برای شناسایی و بررسی طبیعت باید در ابتدا به بررسی جزیی ترین عنصر طبیعت که کربن است بپردازیم. شیمی آلی یکی از دروس اختصاصی در زمینه بررسی کربوهیدرات ها به شمار می رود. شیمی آلی 1، از جمله دروس اختصاصی است که در ابتدا هیدروکربن ها و ترکیبات زنجیری و حلقوی مرتبط آن ها را بررسی کرده و با پردازش واکنش های شیمیایی این مولکول ها راهی را برای تحقیقات گسترده تر در زمینه این ترکیبات با ارزش باز می کند.

شیمی آلی، شیمی ترکیبات کربن دار است و به بررسی خواص شیمیایی کربن می پردازد. با توجه به اینکه بخش عظیمی از زندگی بشریت را حیات و موجودات زنده تشکیل می دهند، بررسی علوم مرتبط با این درس بسیار حائز اهمیت بوده و جای بررسی دارد. از آنجا که یکی از اساسی ترین عناصر سازنده حیات کربن است و کربن، بر خلاف تمام عناصر دیگر می تواند ترکیبات بسیار متفاوتی از مولکول را پدید آورد. بررسی واکنش ها و مفاهیم کلیدی واکنش پذیری ترکیبات کربنی، اساسی ترین هدف دروس شیمی آلی است.

با توجه به اینکه شیمی عمومی یکی از دروس پایه ای و اساسی برای آغاز دروس تخصصی تر به شمار می رود، فهم مطالب این درس، از جمله حائز اهمیت ترین اهداف ارائه آن است. از آنجا که تدریس دانشگاهی به شکلی پراکنده و بدون جمع بندی است، ارائه دروس و مطالب اصلی و مهم شیمی به شکلی منسجم و خلاصه تر، بهترین راه برای آشنایی و درک مطالب دروس پایه پیش از حضور در دانشگاه است.

شیمی تجزیه، دانش بررسی کمی و کیفی مواد است و از گرایش های اصلی رشته شیمی است که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد. فراگیری مهارت های این دانش، برای دانشجویان رشته های مختلف به ویژه رشته شیمی مهم و اساسی است، چرا که پیش نیازی برای ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر و همچنین کسب مهارت در مشاغل مرتبط است.

شیمی آلی یکی از پرکاربردترین دروس در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد است. این مجموعه شامل سه بخش می شود که بسیار تنگاتنگ و مرتبط با یکدیگر هستند و هر فردی جهت تسلط به شیمی آلی نیازمند آموزش سه بخش این درس است. از طرفی شیمی آلی ۳ به شیوه ای جداگانه، درسی مفید و کاربردی برای استفاده در رشته های زیست شناسی، میکروبیولوژی، ژنتیک و یا داروسازی است زیرا بسیاری از مولکول های زنده موجود در بدن را مورد بررسی قرار می دهد.

شیمی فیزیک یکی از دروس پایه و تخصصی رشته مهندسی مواد است. مطابق با نام این درس، محتوای آموزشی آن تلفیقی از دو درس شیمی و فیزیک است. در این درس شما با رفتار گازها، قوانین ترمودینامیک (اول، دوم و سوم) و بررسی تعادل در واکنش های شیمیایی آشنا می شوید. هدف اصلی این درس آن است که شما در مرحله اول بتوانید گرمای مبادله شده واکنش ها را در شرایط حجم و فشار ثابت محاسبه کنید. در مرحله دوم، رخداد یا عدم رخداد یک واکنش شیمیایی را بر مبنای محاسبات ریاضی پیش بینی کنید. رسیدن به این مهم، نیازمند آشنایی کامل با مباحث ترموشیمی و ترمودینامیک است که در این آموزش ویدئویی در قالب ۷ درس تدریس خواهد شد.

شیمی تجزیه، دانش بررسی کمی و کیفی مواد است و از گرایش های اصلی رشته شیمی است که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد. فراگیری مهارت های این دانش، برای دانشجویان رشته های مختلف، به ویژه رشته شیمی مهم و اساسی است، چرا که برای ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر و کسب مهارت در مشاغل مرتبط، پیش نیاز است. شیمی تجزیه ۲ در ادامه شیمی تجزیه ۱ (+)، ارائه می شود و بیشتر روی روش های الکتروشیمیایی آنالیز، تمرکز دارد، روش هایی چون پتانسیومتری، الکترو وزن سنجی و کولن سنجی، ولتامتری، پلاروگرافی، آمپرومتری و سایر روش ها و اصطلاحات مرتبط.

انتقال جرم مبحثی بسیار گسترده است که به زمان زیادی برای آموزش نیاز دارد، ولی در این فرادرس سعی داریم که اصول کلی آن را در قالب ۶ بخش مختلف، به صورت خلاصه و مفید مورد بحث و بررسی قرار دهیم. این آموزش به علت در برگرفتن بیشترین نکات آموزشی، برای استفاده دانشجویان مقطع کارشناسی و داوطلبان شرکت کننده در آزمون کارشناسی ارشد، بسیار مناسب است.

شیمی معدنی شاخه بسیار گسترده ای است که در مورد موضوعات فراوانی مانند ساختمان اتمی، بلورنگاری، کریستالوگرافی، انواع پیوندهای شیمیایی از جمله پیوندهای کووالانسی، یونی، هیدروژنی و...، ترکیبات کوئوردیناسیون و نظریه های مربوط به آن از جمله نظریه میدان بلور و نظریه اوربیتال مولکولی، واکنش های اسید و باز، سرامیک ها، تقارن مولکولی و انواع بخش های زیر طبقه الکتروشیمی مانند برقکافت، باطری، خوردگی، نیمه رسانایی و ... سخن می گوید. بنابراین به منظور یادگیری برخی از این مباحث مهم، فراگیری درس شیمی معدنی یک برای دانشجویان شیمی الزامی است.

محلول سازی جز جدایی ناپذیر برای کاربران در آزمایشگاه های مختلف در مراکز مختلف صنعتی، آموزشی محسوب می شود. فقدان یک منبع پیشرفته باعث سردرگمی در فهم درست محاسبات لازم در قسمت آموزش تئوری این مجموعه پرکاربرد شده است و نقطه بحرانی قضیه در شروع کسب مهارت لازم برای آن خودنمایی می کند. عدم وجود منبع معتبر که به صورت کاملا ملموس به پیدا کردن مفاهیم تئوری در عمل و نیز حل مشکلات پیش رو بپردازد، باعث شده است یک گسستگی بین مفاهیم کاربرد در قسمت آموزشی و عملی ایجاد شود کما اینکه برخی فرمول های حفظ شده در محلول سازی بدون یادگیری مفهوم آن باعث نتایج غلط شده و باعث اتلاف هزینه و زمان خواهد شد.

در این فرادرس که به ارائه اصول تجزیه دستگاهی جلد اول و جلد دوم پرداخته ایم، سعی شده است تمامی نکات و مطالب مفید برای یادگیری هر چه بهتر این واحد درسی در دانشگاه و یا برای آمادگی کنکور درس داده شود. این فرادرس در ۱۳ درس ارائه شده که ۱۲ درس اولیه، جلد اول کتاب بوده و در مورد مباحث: طیف بینی اتمی، مقدمه ای بر روش های طیف سنجی، اجزای دستگاه های نوری و... توضیح داده می شود و در اصول تجزیه دستگاهی جلد دوم در مورد انواع کروماتوگرافی، الکتروفورز و انواع راه های تجزیه ای توضیح داده می شود.

در این آموزش مفاهیم پایه در ترکیبات کوئوردیناسیون (کمپلکس ها) شامل: تقارن و گروه نقطه ای در کمپلکس ها، انواع لیگاندهای یک دندانه، دو دندانه و چند دندانه، ساختار و شکل مولکول های کمپلکس، ایزومری در کمپلکس ها مانند: ایزومرهای فضایی و ایزومرهای ساختاری در کمپلکس های هشت وجهی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. سپس تشکیل پیوند در کمپلکس ها مثل: نظریه پیوند والانس (VBT)، نظریه میدان بلور (CFT) و نظریه اوربیتال مولکولی بیان شده و طیف جذبی کمپلکس ها با آرایش های الکترونی d1 تا d9 و نمادگذاری انواع طیف های الکترونی در کمپلکس ها و همچنین نمودارهای تراز انرژی تانابه سوگانو بررسی شده است.

درس اصول محاسبات در مهندسی شیمی یا موازنه ماده و انرژی، یکی از اساسی ترین و در عین حال کلی ترین دروس مهندسی شیمی به شمار می رود. به جرات می توان ادعا کرد مهم ترین توانمندی یک مهندس شیمی، بررسی و تحلیل فرایندهای مختلف در تجهیزات فرایندی مورد استفاده در صنایع، مانند: پمپ، کمپرسور، توربین، مبدل حرارتی، برج تقطیر، راکتورهای شیمیایی و... است. رسالت اصلی درس اصول محاسبات در مهندسی شیمی، آشنایی با مفاهیم و تعاریف اولیه و همچنین شناخت اصول و قوانین حاکم بر این فرایندها است. از جمله قوانین کلی حاکم بر فرایندها می توان به اصل بقای جرم و اصل بقای انرژی نیز اشاره کرد.

فرایندهای شیمیایی به طور کلی هر چند در حالت واقعی از حالت تعادل به دور هستند، اما به تقریب می توان آن ها را در یک حالت تعادلی یا شبه تعادلی فرض کرد. علم ترمودینامیک به این حالت تعادلی می پردازد. در این حالت تعادلی، آنچه برایمان اهمیت دارد دما، غلظت، فشار و میزان حرارت و کار منتقل شده است. به کمک علم ترمودینامیک نخست به امکان پذیری یا ناپذیری فرایند به لحاظ ترمودینامیکی و سپس به تعیین مشخصات و حالت سیستم می پردازیم.

با پیشرفت روز افزون صنایع شیمیایی، اهمیت فرایندها و دستگاه هایی که در این صنایع استفاده می شوند، روز به روز افزایش می یابد. درس عملیات واحد ۱ به عنوان یکی از مهم ترین دروس مهندسی شیمی است که در واقع به استفاده کاربردی از سایر دروس اصلی مانند انتقال حرارت و انتقال جرم در فرایندها و دستگاه های مورد استفاده در صنایع می پردازد. مباحثی که در عملیات واحد ۱ بررسی می شود، شامل انواع فرایندها، تجهیزات و روش های مختلف جداسازی مواد در مخلوط ها است.

یکی از اهداف مطالعه در شیمی کمک به توسعه همه جانبه جهان است و به همین دلیل بشر از دیرباز به دنبال یافتن کیمیا و اکسیر زندگانی بوده است. سنتز مواد آلی به عنوان زیر شاخه علم شیمی، شامل مهارت های فراوانی است که می توان آن ها را در قلمروی سایر علم ها نیز به کار برد، چون که فنون این علم نیز می تواند به افزایش توانایی های فردی در سایر علوم کمک کند. در این آموزش سعی شده است که برخی مطالب کلیدی در فهم شیمی آلی و به ویژه سنتز مواد آلی تا حد امکان توضیح داده شود و با تکرار و تمرین مباحث این فرادرس، توانایی سنتز اکثر ترکیبات پیچیده آلی و رسیدن به مواد اولیه آن ها برای دانشجویان حاصل شود.

این آموزش در چهارده درس تنظیم شده است و در راستای رسیدن به هدف شناسایی ترکیبات آلی بسیار مفید است. ابتدا بررسی های مقدماتی از جمله: خواص فیزیکی ترکیبات آلی، تعیین ثابت های فیزیکی ترکیبات آلی، شناسایی کیفی عنصری و دسته بندی حلالیت انجام می شود. در ادامه به شناسایی گروه های عاملی می پردازیم و جداسازی اجزای مخلوط و شناسایی ترکیبات آلی از طریق طیف سنجی، موضوعاتی است که به ترتیب در درس های پایانی مورد بررسی قرار می دهیم.

یادگیری شیمی عمومی، یکی از ضروری ترین نیازهای دانشجویان رشته شیمی و رشته های مرتبط با آن است چون که این درس زیربنای یادگیری دروس تخصصی و مفاهیم جدید حاصل شده از پیشرفت های پژوهشی اخیر در رشته های علوم پایه و فنی و مهندسی به شمار می رود. در کنار آموختن مفاهیم بنیادی این درس، توانایی حل مساله می تواند به درک بیشتر موضوع کمک شایانی کند. در این آموزش سعی شده با پرهیز از بیان مفاهیم تکراری، فقط به بیان مفاهیم کلیدی و حل مسائل انتهای هر درس کتاب شیمی عمومی با تألیف چارلز مورتیمر و ترجمه دکتر عیسی یاوری پرداخته شود. لازم به ذکر است برای طولانی نشدن زمان تدریس از حل کردن تمامی تمرین ها خودداری نموده و از هر مبحث با توجه به میزان دشواری آن یک یا چند مساله مورد بررسی قرار می گیرد.

با توجه به عدم وجود منابع درسی مناسب برای دانشجویان و پژوهشگران به منظور آموزش زبان تخصصی مهندسی شیمی، این فرادرس با هدف آموزش کاربردی و آسان تهیه شده است و در این راستا متون تخصصی مرتبط به چندین بخش مجزا تفکیک شده است. در آموزش هر بخش، ابتدا به مهم ترین و متداول ترین کلمات و اصطلاحات اشاره می شود، سپس به بررسی و مطالعه چند متن کوتاه مرتبط که از مراجع زبان اصلی هر بخش استخراج شده اند، پرداخته می شود و نکات مهم کاربردی نگارشی و گرامری آن بیان می گردد.

در این فرادرس، مهم ترین تست های کنکور تحصیلات تکمیلی رشته مهندسی شیمی، در درس انتقال حرارت، مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. از آنجا که یکی از ارکان موفقیت برای دانشجویان شرکت کننده در آزمون های کارشناسی ارشد و دکتری، تسلط بر مجموعه تست های سال های گذشته است، این مجموعه می تواند برای دانشجویان بسیار مفید و کاربردی باشد.

برای هر شخصی که می خواهد درست بیندیشد و تفکر کند آشنایی با ریاضیات، ضروری است به طوری که به خاطر ناتوان بودن زبان های معمولی در بیان توصیف، تجزیه و تحلیل دانش و پدیده ها یادگیری ریاضیات، یکی از نیازهای اساسی است. سال های زیادی است که در مقاطع تحصیلی بالاتر، حل مسائل مختلف با روش های تحلیلی و عددی ریاضیات، یکی از پرکاربردترین علوم استفاده شده در سر تا سر جهان است. لذا سعی شده است در این فرادرس، برای دانشجویان کارشناسی به منظور یادگیری ریاضیات و حل مسائل مورد نیاز در دروس مختلف مهندسی شیمی و همچنین آمادگی برای کنکور ارشد، ریاضیات کاربردی مهندسی شیمی آموزش داده شود.

ترمودینامیک براساس چهار قانون بنا شده است، قانون صفرم که اثر دما را بررسی می کند و قانون اول که در رابطه با کار و گرما و تبدیلات آن ها است. قانون دوم جهت انجام سیکل ها را تعیین می کند و مفهوم آنتروپی توسط قانون سوم بیان می شود. به طور مثال بحث سیکل های توان و تبرید یکی از موارد کاربردی در علوم نوین است که با جزئیات در مباحث ترمودینامیکی مورد بررسی واقع شده است. در مجموع، ترمودینامیک برای انسان ها انرژی ارزان و سوخت ارزان تر فراهم کرده است. در نتیجه رشد جمعیت و امید به زندگی، بیشتر از آن چیزی که مردم ۲۰۰ سال پیش تصور می کردند، شده است. در این فرادرس، مثال ها و مسائلی در رابطه با کلیه مباحث ارائه شده در دوره های کارشناسی رشته های مهندسی شیمی تحت پوشش قرار گرفته است.

عملیات واحد موضوعی است که به بررسی فرایندهای جداسازی مختلف که در صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند، می پردازد. عملیات واحد ۲ شامل دروس مختلفی از جمله رطوبت سنجی، خشک کردن، تبخیر کننده ها و … می باشد که می تواند برای استفاده دانشجویان رشته مهندسی شیمی در مقطع کارشناسی و دانشجویان شرکت کننده در آزمون تحصیلات تکمیلی مفید باشد.

در این فرادرس، مهم ترین تست های کنکور تحصیلات تکمیلی رشته مهندسی شیمی در درس ترمودینامیک مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. از آنجا که یکی از ارکان موفقیت برای دانشجویان شرکت کننده در آزمون های کارشناسی ارشد و دکترا، تسلط بر مجموعه تست های سال های گذشته است، این آموزش می تواند برای دانشجویان بسیار مفید و کاربردی باشد.

در این آموزش، ابتدا جایگاه مهندسی شیمی در دنیا و ایران بررسی شده است و تعریف دقیقی از رشته ارائه می شود. سپس به بررسی صنعت فرایندی و زمینه های اشتغال فارغ التحصیلان این رشته پرداخته خواهد شد دور نما و پتانسیل های رشته گام بعدی است که می تواند به ترسیم دورنما و تصمیم گیری بلند مدت یا میان مدت بینجامد و نهایتا ابزار حرفه ای شدن در این رشته تبین می گردد.

هدف از تهیه این فرادرس، ارائه روش های مناسب و کاربردی برای تولید مواد آلی متنوع و برای فهم بیشتر مفاهیم اساسی شیمی آلی است. در این آموزش سعی شده است که نیازهای پایه ای نیز تا حد امکان توضیح داده شود و با تکرار و تمرین مباحث این فرادرس، توانایی سنتز اکثر ترکیبات پیچیده آلی و رسیدن به مواد اولیه آن ها برای دانشجویان حاصل شود. با توجه به اینکه شیمی آلی از منابع مهم رشته شیمی و از منابع تاثیرگذار در کنکور ارشد و دکتری است و همچنین کاربردی بودن مباحث عنوان شده به ویژه در سنتز داروها، یادگیری مفاهیم این درس بیشتر ضرورت پیدا می کند.

ترمودینامیک، شاخه عملی بسیار گسترده ای است. در تعریف کلی، ترمودینامیک به بررسی تبادل کار و انرژی بین محیط و سیستم می پردازد. در مهندسی شیمی، تمرکز ترمودینامیک بیشتر بر روی رفتار فازی سیالات در حالت خالص و همچنین نحوه بر هم کنش و تعادل آن ها با هم، در هنگام مخلوط شدن فازهای مختلف ماده است. در این آموزش به بررسی مفاهیم پیشرفته ترمودینامیکی در مهندسی شیمی می پردازیم و با محاسبات تعادلی و رفتار مخلوط ها در حالت واقعی آشنا خواهیم شد.

این فرادرس جهت رفع نیاز دانشجویان دانشگاه و علاقه مندان به درک بنیادین مفاهیم شیمی آلی تهیه شده است. این آموزش، شامل هفت درس است و در سه درس اول ساختار ترکیبات آلی که شامل: پیوند شیمیایی، شیمی فضایی و صورت بندی است مورد بحث قرار گرفته است. درس چهارم خصلت آروماتیکی ترکیبات را بررسی می کند و در فصل های پنجم تا هفتم انواع مکانیسم و اثرات ساختار بر واکنش پذیری و مفاهیمی جهت شناسایی آن ها بررسی می شود.

امروزه کنترل فرایندهای شیمیایی نقش مهمی را در صنعت ایفا می کند. کنترل فرایند بخشی از مهندسی است که برای رسیدن به هدف مشخصی در فرایندها و بررسی و تنظیم شرایط فرایند، سیستمی کنترلی را طراحی می کند. در مهندسی شیمی هر فرایند شیمیایی که انجام می گیرد به نحوی با علم کنترل فرایند مواجه است. طراحی سیستم های کنترلی پیشرفته با استفاده از علم کنترل فرایند باعث بهبود راندمان فرایندها می شود. هدف از این فرادرس حل تست ها و مثال های کنکوری مخصوص رشته مهندسی شیمی و سایر رشته های مهندسی است. اهمیت استفاده از این آموزش به این دلیل است که از آنجایی که اکثر داوطلبان کنکور کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، درس کنترل فرایند را بدون پاسخ باقی می گذارند، پاسخ صحیح دادن به سوالات این درس باعث افزایش تراز قابل توجهی می شود. در این فرادرس با استفاده از ساده ترین روش ها، تست های کنکور حل و بررسی می شوند.

شیمی آلی فلزی، در چند دهه گذشته پیشرفت های سریع و چشمگیری داشته است و کارهای پژوهشی قابل توجهی در این زمینه صورت می گیرد، همچنین مجله های علمی معتبری برای چاپ نتایج این پژوهش ها وجود دارند. علاوه بر اهمیت درس شیمی آلی فلزی، نحوه و نوع آموزش آن برای فراگیری بهتر مخاطبان نیز حائز اهمیت است و در همین زمینه کتاب های مختلف آموزشی به چاپ رسیده است. درس های این فرادرس به صورت پله ای و منظم نوشته شده است و مطالب شیمی آلی فلزی با زبانی ساده و منطبق با سرفصل کتاب های شیمی آلی فلزی که در اختیار دانشجویان قرار دارد به بیان مطالب می پردازد.

در این فرادرس، مهم ترین تست های کنکور تحصیلات تکمیلی رشته مهندسی شیمی، در درس سینتیک و طراحی راکتور، مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. از آنجا که یکی از ارکان موفقیت برای دانشجویان شرکت کننده در آزمون های کارشناسی ارشد و دکتری مهندسی شیمی، تسلط بر مجموعه تست های سال های گذشته است، این مجموعه می تواند برای دانشجویان، بسیار مفید و کاربردی باشد.