دوشنبه دوازدهم اسفند 1387

اطلاعات اولیه

با گذشت زمان ، کشف روشهای جدید استخراج و تصفیه فلزات ، شناسایی مشخصات ساختاری و فیزیکی مواد و فنون جدید شکل دادن و کاربر روی فلزات ، صنعت متالوژی به‌عنوان شاخه ای از علم جایگاهی مستقل یافت. امروزه علم متالوژی را به دو بخش کلی شامل متالوژی استخراجی و متالوژی صنعتی تقسیم می‌کنند که این دو بخش ، اخیرا در دانشگاهها نیز به‌عنوان گرایشهای رشته مهندسی متالوژی انتخاب شده‌اند.

متالوژی استخراجی و شیمیایی ، شامل جداکردن فلزات از سنگ معدن و تصفیه آنها (تولید فلزات) ، شناخت انواع کوره‌ها ، سوخت‌ها و فعل و انفعالات شیمیایی می‌باشد. این گرایش ، انواع متعددی از روشها را در برمی‌گیرد که از جمله می‌توان به کانه‌آرایی ، پر عیار کردن مواد معدنی ، تشویه ، ذوب کردن ، تصفیه فلز مذاب و تولید شمش اشاره نمود.

متالوژی صنعتی ، شامل کاربر روی فلزات و مواد و تهیه محصول نهایی می‌باشد. در این گرایش همچنین خواص و مشخصات فیزیکی ، ساختاری و مکانیکی مواد نیز بررسی می‌شوند. منظور از کار کردن روی فلزات ، روشهای مختلف تولید مصنوعات فلزی است که مهمترین شیوه‌های تولید عبارتند از: متالوژی پودر ، شکل دادن ، جوشکاری و ماشینکاری.

انتخاب نوع روش تولید عمدتا به مسائل اقتصادی ، خواص فلزات ، زمان تولید ، اندازه ، شکل و تعداد قطعات مورد نیاز بستگی دارد. به‌عنوان مثال ، فلزاتی که خاصیت پلاستیک کمی دارند یا قطعاتی که دارای اشکال پیچیده هستند، به روش ریخته‌گری شکل داده می‌شوند. به‌منظور آگاهی بیشتر از نحوه انتخاب روش تولید و شناخت مسائل فوق ، روشهای تولید مذکور به اختصار تشریح می‌گردند.

ریخته‌گری

ریخته‌گری عبارت از شکل دادن فلزات و آلیاژها از طریق ذوب ، ریختن مذاب در محفظه ای به نام قالب و آنگاه سرد کردن و انجماد آن مطابق شکل محفظه قالب می‌باشد. این روش ، قدیمی‌ترین فرآیند شناخته شده برای بدست آوردن شکل مطلوب فلزات است. اولین کوره‌های ریخته‌گری خاک رس ساخته شده است که لایه‌هایی از مس و چوب به تناوب در آن چیده می‌شد و برای هوادادن از دم (فوتک) بزرگی استفاده می‌کردند. بسیاری از قالبهای اولیه نیز از خاک رس ، خاک نسوز ، ماسه و سنگ تهیه می‌شد.

شواهدی در دست است که چینی‌ها در حدود 700 سال قبل از میلاد به ریخته‌گری آهن مبادرت ورزیدند. ولی یافتن قطعات ریخته شده از خرابه‌های شهر حسن‌لو در آذربایجان شرقی نشان دهنده توسعه این فن در سال 900 قبل از میلاد در ایران بوده است.

ریخته‌گری هم علم است و هم فن ، هم هنر است و هم صنعت. به میزانی که ریخته‌گری از حیث علمی پیشرفت می‌کند، ولی در عمل هنوز تجربه ، سلیقه و هنر قالب‌ساز و ریخته‌گر است که تضمین‌کننده تهیه قطعه ای سالم و بدون عیب می‌باشد. این فن از اساسی‌ترین روشهای تولید است، زیرا حدود 50 درصد وزنی کل قطعات ماشین‌آلات به این طریقه ساخته می‌شوند.

برای ریخته‌گری ، از فولاد و چدن‌ها (فلزات آهنی) ، برنزها ، برنج‌ها ، آلیاژهای آلومینیم و منیزیم و آلیاژهای منیزیم و روی (فلزات غیر آهنی) به‌عنوان مهمترین فلزات ریخته‌گری استفاده می‌شود. معمولا روشهای ریخته‌گری را به نام ماده سازنده قالب اسم‌گذاری می‌کنند، مانند ریخته‌گری در ماسه که جنس قالب آن ، ماسه است. مهمترین روشهای ریخته‌گری عبارتند از:

• ریخته‌گری در قالب‌های موقت شامل ریخته‌گری در ماسه و در قالبهای پوسته‌ای
• ریخته گری در قالبهای دائمی شامل ریخته‌گری در قالبهای فلزی به روش گریز از مرکز

نوعی قالب ریخته گری در شکل (4) مشخص شده است.

متالوژی پودر

با آنکه از نظر تاریخی ، متالوژی پودر از قدیمی‌ترین روشهای شکل دادن فلزات می‌باشد، اما تولید در مقیاس تجارتی با این روش ، از جدیدترین راههای تولید قطعات فلزی است. در دوران باستان ، از روشهای متالوژی پودر برای شکل دادن فلزاتی با نقطه ذوب بالاتر از آنچه در آن زمان می‌توانستند بوجود آورند، استفاده می‌کردند. اولین بار در اوایل قرن نوزدهم بود که پودر فلزات با روشی مشابه آنچه امروزه بکار می‌رود، با متراکم نمودن به‌صورت یکپارچه در آورده شد.

متالوژی پودر (متالوژی گرد) ، فرآیند قالب‌گیری قطعات فلزی از پودر در فلز (یا مخلوط پودر فلزات) توسط اعمال فشارهای بالا می‌باشد. پس از عمل فشردن و تراکم پودرهای فلزی ، عمل تف جوشی (سینتر کردن) در دمای بالا در یک اتمسفر کنترل شده ( گاز هیدروژن ، ازت ، هلیم ) انجام می‌گیرد که در آن ، فلز متراکم ، جوش خورده ، به‌صورت ساختمان همگن محکمی پیوند می‌خورد.

از جمله قطعاتی که بوسیله متالوژی پودر تولید می‌شوند، می‌توان به ابزار برش ، قطعات اتومبیل و قطعاتی در وسایل خانگی نظیر ماشین لباسشویی ، کمپرسور یخچال و کولر ، تلویزیون ، ضبط وصوت و غیره اشاره نمود. امروزه موارد استمعال اصلی متالوژی پودر را به پنج قسمت تقسیم می‌کنند:

• آلیاژ کردن فلزهای غیر قابل آلیاژ ، مثلا ساخت نقاط اتصال و جاروبک‌های موتور از پودرهای مس و گرافیت در صنعت برق
• ترکیب کردن فلزها و غیر فلزها ، نظیر مواد اصطکاکی ساخته شده از مس ، آهن و آزبست
• ترکیب کردن فلزهای دارای نقطه ذوب بالا با یکدیگر برای ریخته گری ، نظیر تنگستن ، تانتالیم و مولیبدن
• ساخت قطعات فلزی با خواص عالی ، نظیر یاتاقانهای خود روانکار که به‌علت وجود شبکه ای از خلل و فرج پیوسته (توسط روغن پر شده در آنها) به خودی خود روغنکاری می‌شوند
• تولید قطعات ظریف و دقیق ، نظیر بوش‌ها ، بادامک‌ها و چرخ دنده ها

شکل دادن

در فرآیند شکل دادن ، روشهای مختلفی برای تهیه محصول به‌صورت شکل نهایی بکار برده می‌شوند. این روشها شامل نورد ، آهنگری ، اکستروژن ، کشیدن ، پرس‌کاری ، چرخشی ، چرخشی برشی ، انفجاری ، الکترومغناطیسی ، الکتروهیدرولیکی و غیره می‌باشند که برخی از مهمترین این روشها در زیر بررسی می‌گردند.

نورد کاری (غلتک کاری)

قسمت اعظم فولادی که در کارخانه‌های فولادسازی به‌صورت شمش تهیه می‌گردد، توسط دستگاههای نورد به ورق ، تیرآهن ، تسمه‌های فولادی ، ریل ، انواع پروفیل ، لوله و سیم تبدیل می‌شود. دستگاه نورد بطور ساده و ابتدایی از دو غلتک استوانه‌ای که روی هم قرار گرفته‌اند، تشکیل شده است. استوانه‌های مذکور بوسیله موتورها در جهت عکس یکدیگر حرکت دورانی نموده ، بدین ترتیب اگر شمش بین آنها هدایت گردد، استوانه‌ها آن را گرفته و از شکاف بین خود عبور می‌دهند.

در اثر این عمل ، جسم پهن و طویل می‌شود. با انجام این عمل به دفعات و نزدیکتر کردن استوانه‌ها به یکدیگر ، سیم پهن تر ، نازکتر و طویل‌تر خواهد شد. محصولات نورد شامل میل گرد ، میل چهار و گوش ، تسمه باریک ، تیرآهن ، ناودانی ، ریل ، ورق و صفحه‌های فولادی با ضخامت‌های متفاوت ، لوله‌های بدون درز و با درز و با مقاطع دایره‌ای ، بیضی و چندضلعی می‌باشند.

آهنگری (پتک‌کاری)

عملیات آهنگری توسط ضربه چکش یا دستگاه پرس انجام می‌پذیرد. این روش ، شامل کار بر روی فلز توسط چکش‌کاری یا پرس‌کاری تا حصول شکل نهایی با قالب یا بدون قالب است. چکش‌کاری به دو روش دستی و ماشینی قابل انجام است که امروزه اکثرا چکش‌های ماشینی بکار گرفته می‌شوند. این چکش‌ها با بخار یا هوای فشرده کار می‌کنند و با اعمال ضربه‌های سنگین ، چکش‌کاری قطعات را انجام می‌دهند.

برای ساخت قطعاتی چون محور کشتی‌ها ، میل‌لنگ‌ها ، لوله‌های توپ ، دیگ‌های بخار و غیره توسط پرس‌کاری تهیه می‌گردند. امروزه برای خم کردن وشکل دادن ورق در صنایع کشتی‌سازی و ماشین‌سازی نیز از پرس استفاده می‌شود.

اکستروژن (حدیده کاری)

اکستروژن ، فرآیندی است که بوسیله آن می‌توان قطعات و اشکالی را تولید نمود که تقریبا با هر روش ساخت دیگری غیر ممکن می‌باشد. در این روش ، فلز را تحت تاثیر نیروی زیاد وارد قالبی نموده ، به شکل مورد نظر (نظیر لوله ، سیم و مقاطع مخصوص) بیرون می‌آورند. آلومینیوم ، سرب ، روی ، قلع و برخی از فولادها از جمله موادی هستند که تحت فرآیند اکستروژن قرار می‌گیرند.

کشیدن

کشیدن ، عبارت است از امتداد دادن و کشیدن ورق برای تولید اشکال با سطوح مختلف. در این روش ، ورق فلزی حداقل در یک جهت فشرده می‌شود. این فرآیند می‌تواند به‌صورت کشیدن قطعه از درون قالب (بر خلاف روش اکستروژن) انجام پذیرد و قطعاتی نظیر لوله‌های بدون درز ، قطعات سقف اتومبیل ، پوکه‌های فشنگ ، ظروف حلبی و ماهی‌تابه‌ها به این روش تهیه می‌شوند.

جوشکاری

بطور کلی ، جوشکاری عمل اتصالات دادن قطعات فلزی به یکدیگر توسط گرم کردن محل‌های تماس تا حالت ذوب یا خمیری است که اتم‌های هر دو قطعه فلز در منطقه جوش در هم نفوذ کرده ، پس از سرد شدن اتصال محکم ایجاد می‌نمایند.
برای ایجاد حالت ذوب یا خمیری ، انرژی‌های الکتریکی و شیمیایی به‌عنوان منابع حرارت بکار برده می‌شوند.

برای تامین این انرژی‌ها از ژنراتور یا اشتعال مخلوطی از گازهای سوختنی نظیر استیلن ، هیدروژن ، گازهای طبیعی ، بخار بنزین ، بنزول و اکسیژن استفاده می‌گردد. بسته به نوع جوشکاری ، به ابزار دیگری نظیر الکترود ، انبر جوشکاری ، ماسک ، مشعل ، کپسول گاز ، میز کار ، پرده‌های حفاظتی و غیره نیاز می‌باشد. الکترود ، مفتول فلزی می‌باشد که جنس آن به نوع فلز جوش‌دادنی بستگی دارد.

اطراف این مفتول ، از ترکیبات شیمیایی مختلف پوشیده شده است تا از نفوذ اکسیژن ، ازت ، هیدروژن به منطقه ذوب یا خمیری جلوگیری کنند. فلزات مصرفی در الکترودها عموما انواع فولادها ، چدن‌ها و فلزات غیر آهنی مانند مس ، برنج ، برنز و آلومینیم می‌باشند. جوشکاری و لحیم‌کاری از هنرهای قدیمی محسوب می‌شوند و در زمانهای گذشته توسط رومیان برای اتصال ذرات طلا در زیور آلات بکار گرفته می‌شدند.

امروزه روشهای جوشکاری متعددی در صنعت بکار برده می‌شود که به چهار گروه جوشکاری فشاری ، جوشکاری ذوبی ، جوشکاری زرد و لحیم‌کاری تقسیم می‌شوند. برخی از مهمترین این روشها عبارتند از: جوش با قوس الکتریکی ، جوش گاز ، جوش آهنگری ، جوش القایی ، جوش مقاومتی ، جوش سیلانی و لحیم سخت و نرم.

ماشین‌کاری

فرآیند ماشین‌کاری عبارت از شکل دادن مواد توسط تراوش و برش می‌باشد. این عمل بوسیله ابزارها و ماشین‌های تراوش و برش انجام می‌گیرد. مقدار قشری که از قطعه اولیه برداشته می‌شود تا قطعه صیقلی و نهایی ایجاد گردد، اصطلاحا تراوش خور می‌نامند. به‌منظور رعایت مسائل اقتصادی ، مقدار تراوش خور باید حداقل باشد تا مصرف فلز و هزینه‌های تراشکاری کاهش یابد.

در برش‌کاری (قیچی‌کاری) نیز برای برش و جدا کردن فلز از دو نیروی متقابل استفاده می‌شود. این نیروها ، توسط دو تیغه (با فاصله از یکدیگر) اعمال می‌شوند که با نیروی کافی موجب از هم‌گسیختگی و شکسته شدن فلز می‌گردند. در ماشین‌کاری قطعات ، بر حسب نوع کار از ماشین‌های تراوش ، فرز ، مته صفحه تراش ، کله‌زنی ، سنگ زنی ، تیز کاری و سوراخ‌کن استفاده می‌شود که معمولا این قطعات ، خود محصول فرآیندهای ریخته‌گری ، آهنگری ، نورد و غیره می‌باشند.

ماشین‌کاری فلز با وسایل تخلیه الکتریکی پر فرکانس نیز فرآِیند نسبتا جدید است که به میزان وسیعی بکار گرفته می‌شود. این روش ، برای ماشین‌کاری اشکال پیچیده و بریدن مقاطع نازک از نیمه‌هادی‌ها و آلیاژهای وسایل فضایی بکار می‌رود.

سخن آخر

با جمع بندی مطالب ذکر شده می‌توان چنین نتیجه گرفت که تقریبا غیر ممکن است تصور کنیم هر شیئی که در زندگی روزمره بکار می‌بریم، حاوی فلز نبوده ، یا نیازی به فلز برای ساخت و تولید آن نباشد. کلیه اشکال حمل و نقل ، شامل اتومبیل ، کشتی ، هواپیما و قطار برای حرکت فلزات یا اجزا فلزی نیازمند می‌باشند و تقریبا همه چیز از آسمان‌خراش‌ها ، ابزارها ، ماشین‌آلات و غیره تا توزیع الکتریسیته به فلزات وابسته است. به‌عبارت دیگر ، امروزه متالوژی در کلیه صنایع نقش ایفا می‌کند. لذا برای پیشرفت در تمامی صنایع ، کسب دانش وسیع و عمیقی از مواد ، فرآیندها و ابزارهای لازم برای تبدیل مواد به محصولات تمام شده ، ضروری است.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 1:53 بعد از ظهر | | قالب بلاگفا

دوشنبه دوازدهم اسفند 1387

دید کلی

مهندسی شیمی ، رشته ای دانشگاهی است که البته دارای زیر شاخه‌های متفاوت در زمینه‌های مختلف علمی و صنعتی می‌باشد. تمامی این رشته‌ها ، در تکنولوژی امروز بشری نهادینه شده‌اند و نقش اساسی در اداره و پیشرفت صنعت کشورهای گوناگون دارند. با خواندن مقاله زیر که به بررسی شاخه‌های مختلف مهنسی شیمی پرداخته است، با این علوم ، آشنا می‌شویم.

صنایع پالایش

صنعت پالایش نفت ، صنعتی است که با آن ، از تفکیک و تصفیه نفت خام ، محصول متنوع و پرارزشی از قبیل گاز مایع ، سوخت اتومبیل و هواپیما ، سوخت موتورهای دیزل ، نفت سفید ، حلال های نفتی ، مواد اولیه صنایع پتروشیمی ، روغن موتور ، انواع گریس و روغن‌های روان‌کننده و دهها فراورده دیگر تولید می‌شود.

با مقایسه ای ساده بین ارزش نفت خام و ارزش فراورده های حاصل از پالایش ، می‌توان به سودآوری عظیم این صنعت و نقش آن در اقتصاد کشور پی برد. چرا که پالایشگاه ، نفت خام را به طیف وسیعی از فراورده های پر ارزش نفتی تبدیل می‌کند. همچنین با توجه به وجود اندوخته هنگفت نفت در کشور و تاکید دولت بر جایگزینی صادرات فرآورده ها نفتی به جای صدور نفت خام و نیاز روز افزون کشور به فرآورده های نفتی ، اهمیت صنایع پالایش در کشور بیشتر روشن می‌شود.

صنایع پتروشیمی

بر حسب تعریف ، صنایع پتروشیمی به صنایعی اطلاق میشود که در آنها هیدروکربنهای موجود در نفت خام یا گاز طبیعی به محصولات شیمیایی تبدیل می‌گردند. امروزه پتروشیمی ، صنعتی بسیار گسترده و با فن شناسی پیچیده و فراورده های متنوع می‌باشد و در حال حاضر ، شماره محصولات پتروشیمی به هزارها می‌رسد.

از جمله این محصولات که همگی از مواد اولیه هدروکربنی و طی یک رشته عملیات فیزیک- شیمیایی بدست می‌آیند، می‌توان انواع کودهای شیمیایی ، برخی از اسیدها ، بازها و نمک ها ، منومرها و پلیمرها ، ترکیبات آروماتیک و مواد واسطه و بسیاری از صنایع شیمیایی دیگر را نام برد. اهمیت محصولات پتروشیمی کاملا روشن است. فقط کافی است توجه شود که تولید محصولات کشاورزی ، تولید پارچه وپوشاک ، ساخت مسکن ، تولید مواد شوینده و پاک کننده و تولید داروهای مختلف بدون استفاده از محصولات پتروشیمی ، هرگز کفاف نیازهای رو به افزایش جمعیت جهان را نخواهد داد و مطمئنا بدون آنها زندگی بشر در ابعاد گوناگون ، به‌کلی مختل خواهد شد.

صنایع پتروشیمی از جمله صنایع مادر تلقی می‌شود و توسعه اقتصادی کشور را در زمینه‌های مختلف صنعتی و کشاورزی فراهم می‌آورد. با توجه به اینکه گسترش این صنایع و کاهش واردات و افزایش صدور محصولات پتروشیمی مورد تاکید دولت است، اهمیت این رشته آشکار می‌شود.

صنایع پلیمر

پلیمرها موادی هستند که بیشتر مردم ، آنها را با نام عمومی لاستیک‌ها و پلاستیک‌ها می‌شناسند، در حالی که که این‌ها تنها بخش کوچکی از طیف وسیع مواد پلیمری هستند. امروزه پلیمرها در همه جا کاربرد پیدا کرده‌اند. صنایع نظامی ، الکترونیک ، خودروسازی ، پزشکی ، ساختمان سازی و... تنها نمونه‌هایی از کاربرد در زندگی روزمره بشر می‌باشند.

اهمیت کاربرد پلیمرها در صنایع گوناگون به حدی است که در حال حاضر علوم پلیمر ، نه‌تنها به‌عنوان گرایشی از مهندسی شیمی ، بلکه به‌عنوان شاخه ای مستقل از علوم فنی و مهندسی مطرح شده‌اند. پلیمرها کاربرد وسیعی در صنایع مختلف کشور دارند.

صنایع گاز

گاز طبیعی که از منبع گاز زیرزمینی کشور استخراج می‌شود، به‌صورت ماده ای خام ، چه به‌عنوان سوخت و یا به‌عنوان ماده اولیه برای دیگر صنایع (از جمله صنایع پتروشیمی) قابل استفاده نیست و باید تحت عملیات پالایش گاز ، معیان گاز ، انتقال و توزیع گاز طبیعی و گاز مایع باشد. اهمیت این رشته ، با توجه به وجود ذخایر عظیم گاز طبیعی در کشور و تاکید دولت بر توسعه صنایع گاز طبیعی به‌عنوان سوخت و منبع انرژی و استفاده از آن در صنایع مختلف نظیر نیروگاههای حرارتی تولید برق ، کارخانه های تولید سیمان ، صنایع ذوب آهن و نیز طرح گاز سوز کردن اتومبیل‌ها برای کاهش آلودگی هوا به‌خوبی محسوس است.

صنایع شیمیایی معدنی

صنایع شیمیایی معدنی ، دسته ای از صنایع تولیدی هستند که از برخی مواد شیمیایی معدنی یا سنگهای استخراج شده از معدن‌ها به‌عنوان ماده اولیه استفاده می‌کنند. صنایع شیشه ، کاشی و سرامیک ، گچ ، آهک ، سیمان ، باتری‌سازی ، تولید مواد شیمیایی معدنی (اسیدها ، بازها ، نمک‌ها) ، ساخت رنگدانه‌ها ، گازهای صنعتی (مانند کلر) و ترکیبات کلردار معدنی (نظیر مواد رنگ‌بر) ، نمونه‌هایی از صنایع شیمیایی معدنی می‌باشند.

ضرورت و اهمیت این گرایش با توجه به وجود ذخایر عظیم مواد معدنی در کشور ، لزوم قطع وابستگی به محصولات شیمیایی وارداتی ، میل به خودکفایی در این صنایع و نیاز روز افزون کشور به محصولات شیمایی معدنی ، بخصوص صنایع شیمیایی ، قابل درک است.

صنایع غذایی

همانطوری که از نام این صنایع بر می‌آید، صنایع غذایی به صنایعی اطلاق می‌شود که در زمینه تولید انبوه مواد و محصولات غذایی مورد نیاز بشر فعالیت می‌کند. از میان این صنایع ، می‌توان به صنایع روغن نباتی ، قند و شکر ، شیر و لبنیات پاستوریزه ، کنسرو و خوشاب‌سازی ، تولید چای ، نوشابه‌سازی ، بیسکویت و شکلات سازی ، تولید مارکاونی و نیز صنایع تخمیری نظیر سرکه‌سازی اشاره کرد.

شاید این مساله که گرایش صنایع غذایی در زمینه مهندسی شیمی مطرح می‌شود، کمی دور از ذهن به نظر برسد. ولی باید دانست که در کارخانه‌های صنایع غذایی بیشتر از همان عملیات و تجهیزاتی استفاده می‌شود که در دیگر صنایع شیمیایی بکار می‌روند.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 1:48 بعد از ظهر | | قالب بلاگفا

دوشنبه دوازدهم اسفند 1387

تئوری آزمایش

تعیین مقدار اکسیژن هوا یکی از عناوین اصلی درس شیمی سالهای اول دبیرستان در تایوان است و آزمایش تعیین درصد حجمی اکسیژن در هوا ، در دستور کار آزمایشگاه شیمی دیده می‌شود. اما تعیین در صد اکسیژن ، از طریق یک شمع با اکسیژن ، در جامی که وارونه در یک ظرف 500 میلی‌لیتری (تا 3/2 از آب پر شده) قرار دارد، آنچنانکه در دستور کار آزمایشگاه شیمی عمومی شرح داده شده ، دشوار است. از این جهت لازم است آزمایش کمی ساده ای جهت اندازه‌گیری درصد اکسیژن هوا ، برای دبیران شیمی سالهای اول دبیرستان ارائه شود.

"بیرک" و همکارنش ، برای تعیین درصد حجمی اکسیژن هوا از پیروگالل قلیایی ، فسفر سفید و مس در آمونیوم کلرید آمونیاکی یا پشم فولاد به‌عنوان واکنشگر جاذب اکسیژن ، استفاده کردند. برای انتقال کامل اکسیژن از 25 میلی‌لیتر هوای نمونه در این آزمایش ، 4 تا 6 ساعت زمان نیاز است.

"مارتینز" از پشم فولاد در لوله آزمایش خود استفاده کرد. این لوله آزمایش به‌صورت وارونه در یک بشر 400 تا 600 میلی‌لیتری (تا 3/2 از آب پر شده) قرار داشت. این واکنش به 30 دقیقه زمان نیاز دارد. این روشها بر پایه جذب شیمیایی اکسیژن (O₂) است که منجر به بالا رفتن سطح مایع می‌شود. میانگین اکسیژن هوا در هر دو روش 20% بدست می‌آید.

در هیچ یک از روشهای منتشر شده ، الکل محترق نمی‌شود. این مقاله ، راه ساده ای برای تعیین درصد اکسیژن هوا در اختیار می‌گذارد. اساس این روش ، مصرف اکسیژن است که منجر به کاهش فشار و کشیده شدن آب به داخل ظروف وارونه می شود. قاعدتا این آزمایش باید بی‌خطر ، سریع و ساده باشد و جذابیت لازم را برای دانش‌آموزان سالهای اول دبیرستان داشته باشد.

آزمایش احتراق اتیل الکل ( اتانول ) با اکسیژن هوا برای دانش‌آموزان قابل فهم و توسط معلم شیمی قابل توضیح است یا اینکه خود دانش‌آموزان می‌توانند در آزمایشگاه آن را به‌درستی و آسان انجام دهند و از آن لذت ببرند. در این آزمایش یک فواره بوجود می‌آید که اثر سیفون کاهش فشار در ظرف وارون مسبب آن است (همانند فواره آمونیاک).

هدف آزمایش

تعیین درصد اکسیژن هوا

مواد لازم

• بالن‌های ته‌گرد 250 ، 200 ،150 یا 300 میلی‌لیتری
• ارلن 500 میلی‌لیتری
• گیره با یک نوار لاستیکی محکم و پایه آهنی ( حلقه )
• در پوش لاستیکی ( نمره 7 )
• سوزن تزریق فولادی ضد زنگ ( میلی‌لیتری)
• شیلنگ پلاستیک (به طول 30 سانتی‌متر) با یک شیر پلاستیک
• لوله شیشه‌ای با شیر تفلونی
• یک تکه پنبه
• اتیل الکل ( اتانول )

دستگاهها

یک دستگاه ساده با طرح خاص برای تعیین درصد اکسیژن هوا ، با مواد زیر سوار می‌شود: ظرف واکنش یک بالن ته گرد وارون است که ورودی آن با یک درپوش لاستیک (نمره 7) بسته می‌شود. یک سوزن تزریق فولادی ضد زنگ ( میلی‌متری ) در وسط درپوش لاستیکی قرار داده می‌شود. سوزن تزریق باید از طریق یک شیر پلاستیکی به شلینگ پلاستیکی به طول 30 سانتی‌متر متصل شود.

روش آزمایش

اندازه گیری کمی در صد اکسیژن هوا به‌سادگی قابل انجام است. دستور کار کلی به شرح زیر است:

1. یک تکه پنبه را روی نوک سوزن تزریق که در پوش لاستیکی فرو برده شده است، قرار دهید.
   
   
2. یک یا دو قطره اتانول روی پنبه بریزید (احتیاط: اتانول شدیدا آتشگیر است، لذا مطمئن شوید اتانول اضافی در کنار شعله مستقیم وجود نداشته باشد).
   
   
3. شیر روی شیلنگ پلاستیکی را ببندید.
   
   
4. بالن ته‌گرد (250,200,150 یا 300 میلی‌لیتری) را وارونه کنید و با یک بند لاستیکی محکم آن را به پایانه آهنی (حلقه) ببندید.
   
   
5. با یک کبریت ، اتانول روی پنبه را آتش بزنید و در پوش لاستیکی را محکم و سریع روی بالن ته‌گرد وارون مطابق شکل 1 ببندید. پس از چند ثانیه ، هنگامی که اکسیژن به‌طور کامل مصرف شد، فشار در بالن کاهش می‌یابد و شعله خاموش می‌شود.
   
   
6. انتهای شیلنگ پلاستیکی را در یک ارلن 500 میلی‌لیتری که 5/3 آن از آب پر شده است، فرو ببرید و سپس شیر روی شیلنگ پلاستیکی را باز کنید.
   
   
7. بلافاصله فواره ای از سر سوزن تزریق می‌شود تا اینکه فشار داخل و بیرون بالن برابر شود.
   
   
8. حجم آب کشیده در بالن ته‌گرد وارون را با مدرج کردن استوانه یا از روی تغییرات حجم آب در ارلن پیش و پس از واکنش ، اندازه‌گیری کنید. این تغییر در سطح آب با مقدار آب کشیده شده به بالن ته‌گرد برابر است.
   
   
9. پس از اتمام آزمایش ، درصد اکسیژن هوا را تعیین کنید.

جهت مشاهده نتایج و توضیحات به ادامه مطلب مراجعه نمایید.
برای خواندن ادامه مطلب کلیک کنید...

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 1:39 بعد از ظهر | | قالب بلاگفا

دوشنبه دوازدهم اسفند 1387

دید کلی

بسیاری از گیاهان ، ساپونین دارند، مواد شیمیایی که هنگام مخلوط شدن با آب ، کف صابون و آب صابون می‌سازند. غاسول صابونی ، گیاهی است زیبا با گلهای صورتی که بطور طبیعی در کنار رودخانه رشد می‌کند و سابقا نزدیک کارگاههای پشم کاشته می‌شد تا از کف صابون تهیه شده با جوشاندن برگها و ریشه‌های آن برای شستن پشم استفاده شود. صدها گیاه صابونی دیگر وجود دارد و در برخی از آنها ، ساپونین به میزان 30‌درصد وزن خشک گیاه موجود است.

ساپونین در گیاه میزبان

با اینکه این ترکیبات برای صنعت پشم مفیدند، ولی تا همین اواخر ، هیچ کس نمی‌دانست به چه طریقی (اگر روشی وجود داشت) این ساپونین‌ها برای گیاه میزبان مفیدند. آنها یولاف را که یک گیاه غیرعادی و شاید بی‌نظیر در میان غلات باشد، مطالعه کرده اند، زیرا مقدار ساپونین آن بالاست. این گروه حدس می‌زدند که ترکیبات ساپونین ممکن است به یولاف کمک کند تا در مقابل بیماریهای قارچی حفاظت شود، زیرا یولاف نسبت به گندم که ساپونین ندارد، حساسیت کمتری به بیماریهای قارچی دارد.

عملکرد ساپونین

برای آزمون این نظریه ، پژوهشگران ژنهای گیاه یولاف را تغییر داند تا دیگر ساپونین تولید نکند و دریافتند که گیاه ، مقاومت طبیعی خود را به تیک-آل (نام رایج توصیفی یکی از جدیترین بیماری قارچی غلات) از دست داده است. پژوهشهای بیشتر ، آشکار کرد که ساپونین‌ها از طریق واکنش با استرول‌ها که جزء اصلی غشای اطراف رشته های هاگ‌قارچ است، مقابله می‌کند. این واکنش موجب می‌شود تا مولکولهای استرول دور هم جمع شوند. به این ترتیب ، سوراخهایی در غشا ایجاد می‌شود که از طریق آن ، سیتوپلاسم به بیرون نشت می‌کند و قارچ می‌میرد.

گونه مقاوم گندم در مقابل قارچ

گندم ، ساپونین ندارد و بدین ترتیب نیست؛ قارچ کشها موثر نیستند، زیرا قارچها در خاک زندگی می‌کنند و مواد شیمیایی آن قدر به عمق خاک نفوذ نمی‌کند تا ریشه‌ها را در مقابل عفونت حفاظت کند. با وجود این ، پژوهشگران عقیده دارند در عرض یک یا دو سال امکان دارد بتوانند ژنهای مورد نیاز را برای تولید ساپونین‌ها از یولاف به گندم منتقل کنند، بدین ترتیب انواع جدیدی از غلات با مقاومت طبیعی در مقابل تیک-آل بیماریهای قارچ ایجاد می‌شود.

انتقال ژنها به درون گندم به روشی که اولا مقدار ساپونین قابل توجه باشد و دوم اینکه به نسلهای بعد منتقل شود ممکن است چند سال طول بکشد. با وجود این ، فن‌آوری مورد نیاز برای وارد کردن ژنها به درون گیاه تک لپه‌ای‌ها (طبقه ای از گیاهان که غلات به آن تعلق دارند) ، هم‌اکنون فراهم است و به نظر می‌رسد که گندم صابونی مقاوم به تیک-آل در چند سال آینده در دسترس خواهد بود.

با عرضه گندم سازنده ساپونین ، نباید هیچ خطری برای سلامت بشر وجود داشته باشد، زیرا ما یولاف سازنده ساپونین را بی‌آنکه هیچ اثر زیانباری برای سلامت ما ساخته باشد مدتهاست که می‌خوریم. حتی امکان اینکه نان ساخته شده از گندم حاوی ساپونین مزه صابون داشته باشد، می‌توان با افزودن توالی DNA به ژنهایی که تنها در ریشه‌ها، ساقه‌ها و برگهای گیاه عمل می‌کنند (نه در دانه) منتفی کرد.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 1:33 بعد از ظهر | | قالب بلاگفا

دوشنبه دوازدهم اسفند 1387

تاریخچه استخراج نفت

در میان تمدنهای بین النهرین ، استخراج و استفاده تجارت نفت و قیر رواج داشت، چندان که برخی لوحه‌های سنگی که به خط میخی نگاشته شده است، جزئیات این تجارت و از جمله قیمتهای رسمی آن را گزارش می‌دهد. یکی از این لوحه‌های سنگی به روزگار حمورابی (پادشاه بابل) ، در حدود 3800 سال پیش بر می‌گردد.

موارد استفاده از قیر در دنیای قدیم

باستان شناسان در ویرانه های شهرهای قدیم بین النهرین از قبیل اور و بابل کشف کرده‌اند که قیر به عنوان ملاط در بنای دیوارهای آجری بکار می‌رفته است. همچنین مردم بابل برای مراسم دینی خود جاده‌های آسفالته (متشکل از لایه‌های شن و آجر قیراندود) احداث کرده بودند. به نظر می‌رسد که ایرانیان چندان استفاده از قیر نمی‌کردند، زیرا از آثار معماری باستانی ایران چنین قرائنی بدست نیامده است.

استفاده دیگر قیر این بود که قایقها و ظروف آب را با قیر می‌اندودند، تا منافذ عبور آب را ببندد. در کتاب تورات (سفرتکوین) ، صریحا ذکر شده است که خداوند به حضرت نوح علیه‌السلام دستور داد تا پیش از آمدن طوفان و بلای آسمانی ، کشتی بزرگی بسازد و دیواره‌های درونی و بیرونی آن را قیراندود کند. در داستان دیگر تورات و قرآن می‌خوانیم که مادر حضرت موسی علیه‌السلام طفل خود را در سبد گذاشت و به آب رودخانه نیل انداخت تا از دست جلادان حاکم در امان باشد. احتمالا این سبد قیراندود شده بود، چنانکه رسم آن زمان بود.

ایرانیان گاهی ظروف چرمی را قیراندود می‌کردند. پادشاهان ایران باستان از نفت و قیر به عنوان وسیله جنگی استفاده میکردند. آورده اند که وقتی کوروش در سال 539 قبل از میلاد ، در تدارک حمله به بابل بود، او را از خطرات جنگ خیابانی (به اصطلاح ما) آگاه کردند و کورش پاسخ داد: "ما همچنین مقدار زیادی قیر و طناب داریم که شهر سریع طعمه آتش شود."

"هرودوت" ، مورخ یونانی ، خبر داده است که وقتی سربازان خشاریاشا شهر آتنن را در سال 450 قبل از میلاد مسیح محاصره کردند، تیرهای آتشین (آغشته به نفت) پرتاب می‌کردند. بنا به گزارش "آمیانوس مارسلینوس" ، مورخ رومی ، سربازان پاپور دوم ساسانی همین وسیله را در جنگ با رومیان بکار می بردند. یک مورخ رومی دیگر به نام "هروکوهویس" خبر داده است که جنگاوران ایرانی کوزه های بسیاری را از قیر و گوگرد پر می‌کردند و آتش می‌زدند و به سوی سربازان رومی پرتاب می‌کردند.

استفاده از نفت در جنگهای باستانی

"پلوتارک" ، مورخ یونانی ، می‌نویسد که مردم بابل ، چشمه نفتی و شعله‌های نفت را به اسکندر مقدونی نشان دادند. در آن روزگار ، بابل جزو امپراتوری ایران بود. هنگام عصر ، بابلیان نفت را بر مسیری منتهی به چادر اسکندر روی زمین ریختند و شب هنگام آن را آتش زدند. خیابان شعله پیوسته ای از آتش بود و حتی چادر اسکندر سوخت و این برای اسکندر و سربازان یونانی بسیار تماشایی بود.

فردوسی در شاهنامه آورده است که وقتی اسکندر مقدونی پس از تصرف ایران به هندوستان حمله کرد، برای مقابله با فیلهای نیرومند آن دیار دستور داد که تعداد زیادی اسب و وار آهنین بسازند و آن را با نفت پر کنند. در هنگامه جنگ ، آنها را روی چرخ فرستادند. فیلها که از آتش ترسیده بودند، پا به فرار گذاشتند.

تیمورلنگ و نادرشاه افشار نیز تظیر همین فن را در لشکرکشی به هندوستان بکار بردند. "جان هان وی" جهانگرد انگلیسی که در زمان نادر شاه در ایرن بود، در سفرنامه‌اش (1753 میلادی) جنگ نادر با محمد شاه (امپراتور مغول هند) را به تفصیل نوشته است. از جمله ، در این سفرنامه می‌خوانیم که نادر شاه دستور داد تعدادی سکو بسازد و به شترها وصل کنند. روی این سکوئها نفت ریختند و مخلوطی از مواد آتش‌زا نهادند. فرمان داد که آنها را آتش بزنند. همه می‌دانند که این حیوانات عظیم _فیلها چقدر از آتش می‌ترسند. لذا به عوض آنکه ارتش ایران را پایمال کنند، با نزدیک شدن شترها ، روبرگرداندند و بسیاری از صفوف ارتش هند را بر هم زدند و گیج ساختند.

به میدان آمدن روغن

در سده هفتم میلادی، اولیوم انیسن دیاروم ( روغن آتش‌افروزنه در لاتین ) بُعد تازه ای به استفاده نظامی نفت بخشید. این ماده به آتشپاره یونانی مشهور است، زیرا آن را یونانیان بیزانسی (امپراتوری روم شرقی) بکار می‌بردند. اختراع این سلاح را به شخصی به نام "کالینیکوس" اهل هلیوپولیس (شهر بعلبک امروزی در شمال شرقی لبنان) نسبت می‌دهند که طرز ساختن آن را در قسطنطنیه (پایتخت روم شرقی که قبلا بیزانس نامیده می‌شد) به امپراتور قسطنطنیه چهارم تقدیم کرد.

چند و چون ساختن آتشپاره یونانی را رومیان همچون رازی مهم برای خود نگه می‌داشتند و لذا دقیقا روشن نیست. اما احتمالا مخلوطی از نفت و گوگرد و آهک و شوره (نیترات پتاسیم) بود که حتی روی آب هم می‌سوخت و اصولا وقتی آب به آن می‌رسید، آتش می‌گرفت. این مواد منفجره را با نوعی منجنیق چوبی یا با تیر و کمان به سوی دشمن پرتاب می‌کردند.

بدین ترتیب قسطنطنیه توانست کشتیهای جنگی اعراب را که معاویه بن ابی‌سفیان (اولین خلیفه اموی) برای تصرف قسطنطنیه فرستاده بود، نابود کند (اعراب شهر قسطنطنیه را از 673 الی 678 میلادی در محاصره داشتند.)

آتشپاره های یونانی را ««آتشپاره‌های مادی»» هم می‌نامیدند. احتمالا به این دلیل که نفت و قیر را از ماد (آذربایجان ایران) وارد می‌کردند. آتشپاره‌های یونانی (مادی) نمونه‌های بدوی از بمب ناپالم بود و در واقع امر ، کلمه ناپالم از ترکیب دو واژه نفتین (سیکلوپارافین) و پالمیتات (ماده مرکب دارای اسید پالمیتیک) - مواد سازنده ناپالم- وضع شده است.

منجنیق (منجلیق) ، ابزاری جنگی است که مسلمانان از آن بسیار استفاده می‌کردند، هم سنگ و هم گلوله آتش‌افزا (که از نفت و قیر ساخته می‌شد) را به سوی دشمن پرتاب می‌کرد. اصولا پیش از آنکه باروت (اختراع چینیان) در سده چهاردهم به اروپا برسد، نفت و قیر خطرناکترین مهمات جنگی در بین‌النهرین و ایران و روم بود.

داروی شفابخش

نفت و قیر نیز مانند بسیاری از مواد و آلات دیگر که بشر بکار می‌برد، هم موجبات درد و کشتار را فراهم می‌ساخت و هم داروی شفابخش امراض بود که پزشکان قدیم ، از جمله "دیوسکوریدس" طبیب یونانی و صاحب کتاب «ماتریامدیکا» (ترجمه عربی با عنوان کتاب الحشائش فی هیول الطب)، از آن استفاده می کردند. "پلینی" ، طبیعیدان رومی ، در دائرة المعارف تاریخ طبیعی ، خواص طبی نفت و قیر را چنین بر می‌شمارد: خونریزی را متوقف می‌کند، مرهم زخم است، مروارید چشم را درمان می‌کند، مرهم نقرس است، درد دندان را آرام می‌بخشد، سرفه مزمن را تسکین می‌دهد، تنگی نفس را رفع می‌نماید، جلوی آسم را می‌گیرد، ماهیچه بریده را می‌چسباند و روماتیسم و تب را برطرف می‌‌کند.

"ابواسحاق ابراهیم بن محمد استخری" ، جغرافیدان ایرانی که در سده چهارم هجری (قرن دهم میلادی) می‌زیست، در کتاب «المسالک و الممالک» اظهار می‌دارد که در غاری در دارابگرد (دارابجرد) واقع در ولایت فارس ، مومیا یافت می‌شود و قدرت شفابخش آن ، چندان ارزشی دارد که یک نگهبان همیشه در کنار این غار کشیک می‌دهد و این مومیا را یک بار در سال در ظرفی سنگی جمع آوری می‌کنند و نزد حاکم ولایت می‌برند. "ابوعبدا... محمد بن احمد مقدسی" ، صاحب کتاب «احسن التقاسیم فی معرفه الاقالیم» (375 هجری قمری) نیز آن را تایید کرده است.

"مارکوپولو" در سفرنامه‌اش که در سده سیزدهم میلادی تالیف شده است، با اشاره به چشمه‌های نفتی آذربایجان می‌نویسد که این روغن (نفت) برای خوراک خوب نیست، اما برای سوزاندن مفید است و نیز از آن برای معالجه (جرب گیری) شتران استفاده می‌شود.

"ژان شاردن" ، جهانگرد فرانسوی که در سده هفدهم (عهد صفویان) از ایران دیدن می‌کرد، می‌نویسد که در مازندران نفت یافت می‌شود، هم نفت سیاه و هم نفت سفید. نفت برای جلا دادن ، رنگ کردن و نیز به عنوان دارو بکار می‌رود و برای درمان خنازیر (غدد زیر گلو) از آن استفاده می‌شود.

"تامس هربرت" انگلیسی که به دربار شاه عباس کبیر آمده بود، از معدن (زهک) مومیا در جهرم دیدن کرد و در نامه اش نوشته است که این روغن تندبو و مرطوب بر زهر ، کارگر می‌افتد و اگر حرف مردم را باور کنیم، علاج تام و تمامی است برای هر گونه زخم، تا آنجا که وقتی شاهان دیگر طلا و مروارید و هدایای گرانبها برای شاه عباس می‌فرستند، وی در عوض مقداری از این مرهم می‌فرستد.

کاربردهای دیگر

در ایران قدیم همچنین از مواد نفتی برای روشن کردن مشعل‌ها ، روغن‌کاری ارابه‌ها ، تزیین ظروف و کارهای دستی دیگر و نیز از نفت سفید برای پاک کردن لکه‌های روی لباس استفاده می‌کردند.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 1:29 بعد از ظهر | | قالب بلاگفا

جمعه نهم اسفند 1387

علم شناخت و استخراج فلزات و هنر کار روی آنها را متالوژی نامند.

مقدمه

این تعریف که ««متالوژی که از قدیمی‌ترین هنرها و یکی از جدیدترین علوم است»» ، بخوبی تاریخچه طولانی و جالب رشته متالوژی را بیان می‌کند. از زمانی که بشر فلز را شناخت، متالوژی را به‌عنوان یک هنر فرا گرفت. این علم ، فرآوری مواد معدنی از کانه‌های آنها (جداسازی از سنگ معدن) ، ذوب ، تصفیه و تولید شمش ، بهبود خواص و تهیه آلیاژها و فن کار بر روی فلزات و شکل دادن آنها را در بر می‌گیرد. صنعت متالوژی در جهان از دیرباز به‌عنوان صنعت مادر شناخته شده ، با پیشرفتهای روز افزون تکنولوژی ، نقش آن آشکارتر می‌گردد. شواهد باستان شناسی نشان می‌دهد که ساکنین فلات ایران ، جزو اولین اقوامی بوده‌اند که به کشف فلزات و استفاده از آن نائل گردیده‌اند. با در نظر گرفتن این سابقه دیرینه ، همچنین نقش روز افزون فلزات در زندگی بشر و وجود معادن غنی متعدد در کشورمان لازم است که دست‌اندرکاران متالوژی در شناسایی هر چه بیشتر این رشته کوشا بوده ، به طریقی سطح اطلاعات علمی و فنی سایرین را در این زمینه بالا ببرند.

تاریخچه متالوژی

دوره فلزات پس از عصر سنگ بوده ، از حدود 6 تا 7 هزار سال پیش از هجرت آغاز شده است. به نظر می‌رسد که مس اولین فلزی است که بطور خالص و طبیعی و جدا از مواد معدنی مورد استفاده بشر قرار گرفته است. با نگاهی به انوع سنگهای مس ، می‌بینیم که آنها کم و بیش از ظاهری فلزی با رنگهای الوان ، نظیر نیلی ، لاجوردی ، سبز ، طلایی و رخ برخوردار می‌باشند این امر می‌تواند یکی از علل عمده توجه بشر اولیه به ترکیبات حاوی مس باشد. از طرفی مس به‌صورت خالص در طبیعت یافت می‌شود و قابلیت شکل‌پذیری مناسبی دارد.

برخی از پژوهشگران نیز معتقدند که اولین بار ذرات براق طلا که در کف رودخانه ها پراکنده بوده است، توسط بشر شناسایی شدند. مصریان و شاید هندیان بیش از سایر ملل در استخراج طلا از سنگهای آن توفیق داشته‌اند. در ایران نیز از دوره هخامنشی ، آثار متعددی از طلا و نقره خصوصا در کنار رود جیحون و در شهر همدان کشف شده است.

با گذشت زمان ، قلع ، نقره ، سرب و آنیتموان (سنگ سرمه) نیز کشف شد. فلزکاران با استفاده از آتش ، سرخ کردن و سپس ذوب فلزات ، آمیختن آنها را تجربه کرده ، به شناخت تجربی آلیاژها توفیق یافتند. از اختلاط قلع و مس ، مفرغ پدید آمده ، عصر مفرغ آغاز شد. مفرغ از هنر زیبایی با مس ، طلا و نقره رقابت می‌کرد و سختی و دوامش از انها بیشتر بود و نیازهای بشر را نیز برای ساخت ابزارهای مختلف تامین می‌کرد، لذا بشر تا مدتها به فکر ساختن آلیاژ یا کشف فلز جدیدی نبود.



بدرستی معلوم نیست که انسان نخستین بار چگونه و از کجا سنگ آهن را کشف و ذوب نمود و فلز آهن را بدست آورد، اما از شواهد امر پیداست که از 5000 سال پیش انسانهای نخستین آهن را بکار می‌گرفتند و تقریبا در نصف این مدت ، آهن بعنوان وسیله ای زینتی و فلزی افسانه‌ای از توجه خاصی برخوردار بوده است. مصریان قدیم به آهن ، با- ان- پتن یا فلز بهشتی می‌گفتند.

به نظر می‌رسد که ابتدا شهاب‌های آسمانی که حاوی آهن و نیکل (15-6 درصد نیکل) بوده‌اند، توسط انسانهای نخستین بکار گرفته شده‌اند. اطلاق سنگ اسمانی و فلز ستارگان به آهن نیز موید همین است. آشوری‌ها ، بابلی‌ها ، کلدانی‌ها و عبری‌ها به‌علت گرانبها بودن آهن از آن در ساختن زیور آلات استفاده می‌کردند. در عهد حمورابی (2700 سال پیش از هجرت) ، بهای آهن هشت برابر نقره و معادل سه‌ربع بهای طلا بوده است.

در ایران قدیم نیز در دوره هخامنشی به مرور مصالح آهنی جای مصالح مفرغی را گرفت، بطوری‌که در اواخر این دوره ، اسلحه‌های آهنی جایگزین اسلحه‌های مفرغی شدند. پیشینیان ، سنگ معدن آهن را با زغال چوب مخلوط کرده ، مشتعل می‌نمودند. در دوران باستان ، در ایران ، بین النهرین ، یونان و روم مجموعا هفت فلز شناخته و بکار برده شده‌اند که شامل مس ، طلا (زر) ، نقره (سیم) ، آهن ، سرب (آبار) ، اقلع (ارزیز) و جیوه (سیماب) و پلاتین می‌باشند.

تولید فلزات در طول زمان

از دوران باستان تاکنون مجموعا 87 فلز کشف شده است که به جز 7 فلز مذکور ، 2 فلز در قرون وسطی ، 15 فلز در قرن دوازدهم هجری ، 43 فلز در قرن سیزدهم هجری و 20 فلز در قرن چهاردهم هجری (قرن معاصر) کسف شده‌اند. البته بین تاریخ کشف و زمانی که تولید فلزات از نظر اقتصادی مقرون به صرفه شده است، فاصله زمانی طولانی وجود دارد. چون در بررسی مسائل متالوژی ، نه‌تنها تولید فلزات امر مهمی می‌باشد، بلکه موارد کاربرد آنها نیز باید قابل توجیه باشد.

برای مثال اورانیوم در سال 1221هجری خورشیدی کشف شده است، اما تولید صنعتی آن تا سال 1320هجری خورشیدی (1841م.) طول کشیده است. به عبارت دیگر حدود یک قرن پس از کشف اورانیوم ، یعنی زمانی که پدیده شکافت اتمی فلزات هسته‌ای تحت استفاده مطلوب قرار گرفت، تولید آن در سطح صنعتی شروع گردید.

شکل‌گیری علم متالوژی

با گذشت زمان ، کشف روشهای جدید استخراج و تصفیه فلزات ، شناسایی مشخصات ساختاری و فیزیکی مواد و فنون جدید شکل دادن و کاربر روی فلزات ، صنعت متالوژی به عنوان شاخه ای از علم ، جایگاهی مستقل یافت. امروزه علم متلوژی را به دو بخش کلی شامل متالوژی استخراجی و متالوژی صنعتی تقسیم نموده‌اند که این دو بخش ، اخیرا در دانشگاهها نیز به‌عنوان گرایشهای رشته مهندسی متالوژی انتخاب شده‌اند.

متالوژی استخراجی و شیمیایی شامل جداکردن فلزات از سنگ معدن و تصفیه آنها (تولید فلزات) ، شناخت انواع کوره‌ها ، سوخت‌ها و فعل و انفعالات شیمیایی می‌باشد. این گرایش انواع متعددی از روشها را در بر می‌گیرد که از جمله می‌توان به کانه آرایی ، پر عیار کردن مواد معدنی ، شستن ، ذوب کردن ، تصفیه فلز مذاب و تولید شمش اشاره نمود.

متالوژی صنعتی شامل کار بر روی فلزات و مواد و تهیه محصول نهایی می‌باشد. در این گرایش همچنین خواص و مشخصات فیزیکی ، ساختاری و مکانیکی مواد نیز بررسی می‌شوند. منظور از کار کردن روی فلزات ، روشهای مختلف تولید مصنوعات فلزی می‌باشد که مهمترین شیوه‌های تولید عبارتند از: متالوژی ژودر ، شکل دادن ، جوشکاری و ماشینکاری.

انتخاب نوع روش تولید عمدتا به مسائل اقتصادی ، خواص فلزات ، زمان تولید ، اندازه ، شکل و تعداد قطعات مورد نیاز بستگی دارد. به‌عنوان مثال ، فلزاتی که خاصیت پلاستیک کمی دارند یا قطعاتی که دارای اشکال پیچیده هستند، به روش ریخته گری شکل داده می‌شوند.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 4:35 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

جمعه نهم اسفند 1387

دید کلی

برای بررسی چگونگی و سرعت انتشار هیدرازین در بدن پس از جذب یا ورود به بدن ، مقداری هیدرازین رقیق نشده بر پوست تراشیده شده سگ مالیده شد. پس از 30 ثانیه هیدرازین در پلاسمای خون سگ مشاهده شد و پس از 1 تا 3 ساعت غلظت آن در پلاسما به حداکثر مقدار که به غلظت هیدرازین مالیده شده بستگی دارد، رسید.

در بررسی دیگری ، ناحیه ای از بدن خرگوش تراشیده شد و مقدار 12 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن بدن محلول آبی 700 گرم بر لیتر هیدرازین به آن مالیده شد. پس از تزریق ، هیدرازین سریعا در سرم خون قابل تشخیص بود و حدود 1 ساعت پس از آن ، غلظت آن در سرم خون به حداکثر 10 میلی‌گرم بر لیتر رسید. نیم عمر هیدرازین از خون حدود 2,3 ساعت بود. همچنین معین شد که 55% هیدرازین استعمال شده به‌صورت زیرپوستی جذب می‌شود.

در بررسی دیگری ، پس از تزریق درون صفاقی 32 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن بدن هیدرازین به موش صحرایی و خانگی ، غلظت هیدرازین در خون سریعا به 10 میلی گرم بر لیتر رسید و سپس سریعا از خون ناپدید شد. در 3 ساعت اول بعد از استعمال هیدرازین مقدار هیدرازین در خون موش صحرایی هر 44 دقیقه نصف شد و سپس با نیم عمر 27 ساعت از بین رفت. هیدرازین پس از تزریق درون صفاقی یا زیرپوستی به‌سرعت در اغلب بافتهای موش خانگی و صحرایی پخش و به‌سرعت نیز از آنها خارج شد.

سوخت و ساز دفع هیدرازین از بدن

قسمت عمده هیدرازین تزریق شده به‌صورت زیرپوستی ، درون صفاقی یا داخل وریدی بدون تغییر یا به‌صورت استیل هیدرازین از طریق ادرار سگ و خرگوش دفع می‌شود. برخلاف سگ ، مقادیر کمی 2،1- دی‌استیل هیدرازین در ادرار خرگوش دیده می‌شود. بطور نمونه در یک بررسی ، حدود 15% از تزریق درون صفاقی 5 میلی‌گرم هیدرازین آبدار بر هر گیلوگرم وزن بدن به‌صورت هیدرازین (3,10%) ، استیل هیدرازین (3,2%) ، دی‌استیل هیدرازین (1,2%) از ادرار موش صحرایی بازیابی شده است.

مطالعات در خارج از محیط زنده بدن جانور ، نشان داده است که هر دو عامل اکسی‌هموگلوبین موجود در اریتروسیت و آنزیم اکسیژناز میکروزومی کبد ، اکسایش هیدرازین به نیتروژن را از طریق تشکیل حد واسط احتمالی دی‌آزن ، کاتالیز می‌کند. احتمالا سیتوکروم P-45 کبد موش صحرایی در تشکیل یک حد واسط رادیکال آزاد شرکت می‌کند که باید یک پیش ماده دی‌ازن در طی اکسایش میکروزومی هیدرازین باشد.

مطالعات بیشتر با استفاده از هیدرازین نشاندار شده با ₁₅N بر موش خانگی و صحرایی نشان داده است که هیدرازین در بدن این جانوران می‌‌تواند به گاز نیتروژن تبدیل و از طریق ریه‌ها دفع شود. در هر دو نوع موش صحرایی و خانگی در طی 2 ساعت اول پس از تزریق ، حدود 20 تا 30 درصد از هیدرازین تزریق شده به‌صورت گاز نیتروژن از ریه دفع می‌شود.

با این همه معلوم نیست که تقریبا 25% هیدرازین تزریقی ، چه مسیری را طی می‌کند. وجود آمونیاک در خون سگها بدون افزایش قابل توجه میزان اوره خون به اثبات رسیده است. آمونیاک نشاندار در ادرار موشهای صحرایی که در معرض هیدرازین نشاندار با ₁₅N قرار داده شده بودند، یافت نشده است. بنابراین آمونیاک موجود در خون سگها از تجزیه هیدرازین ناشی نشده است، بلکه نتیجه تاثیر هیدرازین بر فرایندهای سوخت و سازی بدن جانور بوده است.

تاثیر هیدرازین بر فعالیت آنزیمها و کبد

در مطالعات در محیط زنده داخل بدن جانوران ، تشکیل توده بین DNA و هیدرازین گزارش شده است. در شرایط غیر فیزیولوژیکی ، هیدرازین با بازهای پیریمیدین واکنش می‌دهد. در مطالعات خارج از محیط زنده بدن روی کبد موش ، دیده شده است که هیدرازین جذب شده از کبد با چند روش مختلف با محتویات کبدی واکنش می‌دهد. در این واکنشها تشکیل گونه‌هایی همچون استیل هیدرازین ، لاکتات و 3- هیدروکسی بوتیرات با دستگاههای پیشرفته nmr به وضوح ثابت شده است.

هیدرازین قدرت اسیدی سلولها و میزان چربی کبد را افزایش ، چرخه طبیعی اوره را مختل و مقدار ATP را کاهش می‌دهد. همچنین مقدار تری‌گلیسیریدهای کبد را افزایش ، گلوتاتیون کاهیده شده ، کبد و فعالیت آنزیمهایی همچون SDH ، LDH ، NPH را به مقدار زیادی کاهش می‌دهد.

مکانیسم سمیت و اثرات هیدرازین بر سوخت و ساز مواد

مکانیسمهای متعددی برای بروز اثرات سمی هیدرازین پیشنهاد شده است:

• افزایش تحرک‌پذیری اسیدهای چرب آزاد بافت چربی (که بویژه هنگام کم بودن مقادیر گلوکوز پلاسما مشاهده می‌شود) ، منجر به افزاایش جذب اسیدهای چرب آزاد و سپس افزایش سنتز تری‌گلیسرید در کبد می‌شود. هیدرازین ، موجب کاهش قند خون می‌شود و در پاسخ به این اختلال ، غده آدرنال مقدار هورمون استروئیدی را افزایش می‌دهد. این فرایند همراه با اثرات هیدرازین روی سیستم اعصاب سمپاتیک به تحرک‌پذیری اسیدهای چرب آزاد منجر می‌شود. در موشهای صحرایی که در معرض هیدرازین قرار گرفته‌اند، غلظت کورتیکوسترون افزایش و غلظت انسولین در سرم خون کاهش می‌یابد.
  
  
• طی مطالعاتی که در داخل و خارج از محیط بدن جانور انجام گرفته ، دیده شده است که سنتز تری‌گلیسریدها بر اثر افزایش فعالیت آنزیمی فسفاتیدات فسفوهیدروژلاز در کبد افزایش می‌یابد. به عقیده پژوهشگران این پدیده ، نتیجه افزایش مقدار کورتیکوسترون است. در این مطالعات افزایش سنتز اسیدهای چرب در کبد موش صحرایی پس از استعمال هیدرازین مشاهده شده است.
  
  
• در نتیجه کاهش دفع لیپوپروتئینها از کبد به پلاسما ، تری‌گلیسریدها در کبد تجمع می‌یابند. این پدیده با کاهش ظرفیت اتصال لیپید به لیپوپروتئینها پس از مشاهده تغییر نسبت فسفولیپیدها و کلسترول ، یا با افزایش پروکسیداز شدن چربی هراه است. بخش پروتئینی لیپوپروتئینها نیز با هیدرازین تغییر می‌کند.
  
  

به نظر پژوهشگران ، هیدرازین با جلوگیری از عملکرد برخی آنزیمها ، مانند دکربوکسیلاز ، مانع مصرف ذخایر گلیکوژن می‌شود. هیدرازین از سنتز برخی آنزیمها در محیط زنده بدن جانور و چه در محیط غیر زنده خارج از بدن جانور جلوگیری می‌کند. افزایش مقدار آمینواسیدهای آزاد پلاسما ، کبد ، مغز و ماهیچه‌های موش صحرایی و همچنین در پلاسما و ادرار سگ ، به ممانعت هیدرازین از عملکرد آنزیم ترانس آمیناز نسبت داده می‌شود.

اثرات هیدرازین بر سیستم مرکزی اعصاب

بررسی ارتباط بین اثرات هیدرازین بر سیستم مرکزی اعصاب ، بویژه تشنج و مقدار گاما آمینوبوتیریک اسید که به‌عنوان ممانعت کننده انتقال عصبی در مغز موش عمل می‌کند، نشان می‌دهد که پس از تزریق عضلانی ، مقدار 54 میلی‌گرم هیدرازین به ازای هر کیلوگرم وزن بدن ، مقدار آن در مغز موش افزایش می‌یابد. غلظت این آمینواسید بر اثر ممانعت از تولید پیریدوکسال فسفات که به کمک آنزیم گاما آمینوبوتیرات ، آمینو ترانسفراز و گلوتامات دکربوکسیلاز انجام می‌شود، تغییر می‌یابد. ارتباط اعصاب ، از افزایش مقدار کل آن در مغز اهمیت بیشتری دارد.

اثرات هیدرازین بر تولید مثل و ناقص‌الخلقه شدن جنین

اثرات سمی هیدرازین روی جنین موش صحرایی که از روز یازدهم تا بیستم بارداری ، تحت تزریق زیر جلدی روزانه 8 میلی‌گرم هیدرازین مونوهیدروکلرید به ازای هر کیوگرم وزن بدن قرار گرفت، بررسی شده است. در این بررسی دیده شد که بدون تغییر تعداد نوزادان در هر زایمان ، تعداد جنینهای مرده از حدود 20 درصد ، به حدود 60 درصد در گروه آزمایشی افزایش یافته است. همچنین وزن جنینها کم شد و ظاهری رنگ پریده داشتند. غلظت بالاتر هیدرازین در نوزادان حالات غیر طبیعی مانند تعویق استخوان سازی ، آماس شکمچه مغز ایجاد می‌کند.

سرطانزایی هیدرازین

تعدادی موش صحرایی ، موش خانگی و موش بزرگ به مدت 12 ماه ، هفته ای 5 روز ، به مدت 6 ساعت در معرض بخار هیدرازین قرار داده شده‌اند. التهاب دستگاه تنفسی فوقانی ، رحم و لوله‌های تخمدان و کبد جنس ماده مشاهده شد. با افزایش میزان دز ، وقوع تومورهای اپی تلیال بینی و بزرگ شدن غده پولیپ در هر دو جنس دیده می‌شود. ضمن اینکه در بالاترین غلظت ، وقوع تومورهای ریوی و پاپی تلیال بدخیم در هر دو جنس افزایش می‌یابد.

تومورهای شدید دیگری در روده بزرگ ، معده و تیروئید مشاهده شد. چند موش خانگی به مدت 150 روز ، روزانه مقادیر معینی هیدرازین سولفات از راه گاواژ (وارد کردن با لوله به داخل معده) دریافت کردند و در تمام طول عمر خود به همراه یک گروه کنترل تحت منظر گرفته شدند. در این موشها کبد ، ریه ، غدد درون ریز مختلف و بافتهایی که احتمال آسیب در آنها وجود داشت، به صورت میکروسکوپی بررسی و دیده شد که در موشهای ماده غدد آدرنال به صورت برگشت ناپذیر آسیب دیده و در همه موشها میزان سرطانهای کبدی افزایش و برخی سرطانهای ریوی نیز مشاهده شده است.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 4:27 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

جمعه نهم اسفند 1387

دید کلی

راکتورهای هسته‌ای زباله‌های رادیواکتیوی تولید می‌کنند که از خود ، ذرات آلفا ، بتا و اشعه گاما متصاعد می‌کند. ذرات آلفا را می‌توان بوسیله یک صفحه کاغذ و یا چند سانتی‌متر هوا و ذرات بتا را می‌توان بوسیله فلز نازک و یا چند متر هوا متوقف کرد. در حالی‌که اشعه‌های گاما بوسیله چندین سانتی‌متر سرب و یا حتی سپر سنگی اضافه متوقف می‌شوند، چون ذرات آلفا از همه بزگترند، بیشترین آسیب را می‌رسانند. امّا اشعه گاما بیشترین نفوذ را دارد.

معمولا زباله‌ها را برحسب منشآ آنها دسته‌بندی می‌کنند و عبارتند از گازها ، محلولهای رقیق و جامدات. گرچه زباله‌های هسته‌ای غیر نظامی در مقایسه با دیگر زباله‌های هسته‌ای حجم بسیار کمتری دارد، اما ایزوتوپهایی مانند Sr__ است که در ساختمان ماده به جای کلسیم می‌نشیند و ضایعات ناشی از تشعشع را در یک نطقه متمر کز می‌کند . نیم عمر بسیاری از این ایزوتوپهای زباله‌های هسته‌ای آنچنان طولانی است که باید برای هزاران سال عایق‌سازی شود تا در اثر واپاشی هسته‌ای به سطح ایمنی قابل قبولی برسد.

عایق‌سازی زباله‌های هسته‌ای

بطور کلی ، مشکل عایق‌سازی زباله‌های هسته‌ای را در دو پرسش می‌توان خلاصه کرد: اول بهترین شکل زباله‌ها چیست و دوم اینکه در کجا باید آنها را نگهداری کرد؟ ابتدا تصور بر آن بود که از راه باز فرآوری سوخت مصرف شده می‌توان پلوتونیوم را استحصال کرد و در راکتورهای مولد مورد استفاده قرار داد و اینکه بدین ترتیب تمام زباله‌ها باید به صورت محلول در آورده شود تا موجب تسهیل باز فرآوری شود.

بدلیل نگرانی‌هایی که در مورد سمّی بودن و ایمنی پلوتونیوم در امریکا وجود داشت، برنامه بازیابی سوختهای هسته‌ای در ایالات متحده در سال 1972، باطل شد و راکتورهای نیروگاه‌های برق این کشور از این ماده بهره‌مند نشد. در بهترین حالت ، منطق این تصمیم‌گیری سئوال‌برانگیز است. پلوتونیوم از کادمیوم ، سرب و یا آرسنیک که با واپاشی هسته‌ای از بین نمی‌رود، کمتر سمی است. حداکثر خطر پلوتونیوم زمانی است که بوسیله انسان استشمام شود که بدین ترتیب ذرات آلفا به بافت‌های ریه‌ها صدمه زده ، ممکن است باعث سرطان شود.

افزون برآن ،همانگونه که زباله‌های راکتورهای تجاری در اغلب کشورهای اروپایی بازیابی می‌شود، حجم زیادی از پلوتونیوم موجود در زباله هسته‌ای دفاعی ایالات متحده نیز بازیابی می‌شود. با این وجود ، هنوز در ایالات متحده و کانادا ، سوخت مصرف شده راکتورهای تجاری را عمدتا" در مخازن آب در محل راکتورها نگهداری کرده ، منتظر تصمیم‌گیری در خصوص شکل و محل نهایی دفع آنها هستند. ارسال سوخت هسته‌ای بازیابی شده غنی از پلوتونیوم از فرانسه به ژاپن درسال 1992، بانگرانی‌های زیاد عموم همراه شد.

شکل دفع زباله‌های هسته‌ای

شکل دفع زباله‌هایی با سطح بالای تشعشع ، تقریبا" بطور یقین نوعی جامد خواهد بود؛ زیرا هم فشرده‌تر است و هم اینکه ایزوتوپها را از آبکره و زیست کره جدا نگه می‌دارد. روش مهر و موم کردن زباله‌ها در محفظه‌ای از سیمان ، شیشه ، سرامیک و یا سنگ و یا کانی مصنوعی ساخته شده ، بیشترین توجه را به خود جلب کرده است.

در سیستم‌های دفع زباله فرانسه از شیشه ای از جنس سیلیکات استفاده می‌کنند. سوئدی‌ها برخی از زباله‌های هسته‌ای خود را در بشکه‌های مسی نگهداری می‌کنند، زیرا مصنوعات باستان شناسی که از مس آزاد ساخته شده است، هزاران سال است که سالم مانده‌اند، هر چند نگرانی‌هایی ابراز گردیده است مبنی بر آنکه ممکن است برای جوامعی که دستشان از منابع معدنی تهی است، مس هدف جذابی باشد.

محل دفع زباله‌های هسته‌ای

محل دفع زبالهای هسته‌ای ، سالهای متمادی مورد مطالعه قرار گرفته است و توجه کلی از از دفع کمتر محتمل آنها در اقیانوس و یا در زیر کلاهکهای یخ قطبی به این سو جلب شد که بایستی زباله‌ها را دوباره در سنگهایی قرار دهیم که از آنجا امده‌اند. محلهای سنگی دفع زباله‌ها مناسب است، زیرا شانس بهتری دارد که هزاران سال دست نخورده باقی بماند و فرصت لازم برای عایق‌سازی زباله‌ها و در نتیجه واپاشی هسته‌ای آنها به سطح تشعشع قابل قبول را فراهم اورد.



این گونه انبارهای سنگی باید از تخلخل و تراوایی ناچیزی برخوردار بوده ، به دور از زمین‌لرزه و یا حوادث طبیعی دیگر باشد. این مطالعات انجام شده بر روی ذخیره اورانیوم اکلو در گابن ، گویای آن است که این محل برای چنین کاری مناسب است. نسبت (U (235 در مقداری از اورانیوم کان‌سار اکلو ، بسیار کمتر از میزان آن در اورانیوم معمولی است و میزان آن در اورانیوم معمولی است و دلیل آن ظاهرا" این است که درحدود 2میلیارد سال پیش هنگامی که هنوز در عمق زیادی قرار داشته ، واکنشهای طبیعی شکافت روی داده و U 235 را به‌مصرف رسانده است.

این مسئله موجب تشکیل یک آزمایشگاه طبیعی برای مطالعه واکنشهای فراورده‌های حاصل از شکاف هسته‌ای در سنگ شده است. گرچه نمی‌توان اکلو را کاملا با راکتورهای تجاری مقایسه کرد، اما بر اساس داده‌های بدست آمده ، فراورده‌های غیر گازی شکافت در آن بر روی سطح کانی‌ها رسیده ، سایر کانی‌های سنگین اطراف جذب شده ، فاصله زیادی را از منبع خود نمی‌پیمایند و این نتیجه برای تبدیل کردن آن به یک محفظه سنگی زباله‌های هسته‌ای دلگرم کننده است.

سنگهای که تاکنون برای دفن زباله های هسته‌ای مورد نظر بوده‌اند

ابتدا لایه نمک و گنبدهای نمکی مورد توجه قرار گرفت، زیرا وجود آنها نشان دهنده این است که آب فراوانی وجود نداشه است تا آنها را حل کند.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 4:17 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

جمعه نهم اسفند 1387

آروماتیک‌ها ، دسته وسیعی از ترکیبات را تشکیل می‌دهند که شامل بنزن و ترکیباتی باشند که از نظر رفتار شیمیایی مشابه بنزن می‌باشند. برخی از این مواد ، حتی به‌ظاهر شباهتی به بنزن ندارند. برخلاف آلکنها و آلکینها ، بنزن و سایر ترکیبات آروماتیک ، تمایلی برای انجام واکنشهای افزایش از خود نشان نمی‌دهند، ولی در واکنشهای جانشینی شرکت می‌کنند که یکی از صفات شاخص این دسته از مواد می‌باشد. اگر گروههای عاملی روی حلقه قرار بگیرند، بر واکنش پذیری حلقه اثر خواهند گذاشت. واکنش پذیری عوامل متصل به حلقه نیز بوسیله بخش آروماتیک تحت‌تاثیر قرار می‌گیرد.

خصلت آروماتیکی و قاعده 4n+2 هوکل (Huckel)

افزون بر بنزن و ترکیبات هم خانواده آن مثل نفتالین و آنتراسین و... ، مواد دیگری نیز وجود دارند که به‌ظاهر هیچ شباهتی به بنزن ندارند، ولی رفتاری مشابه بنزن دارند و به‌عبارت ساده‌تر ، آروماتیک هستند. از ویژگیهای این مواد می‌توان به نکات زیر اشاره نمود:

1. گرمای هیدروژن دار شدن و گرمای سوختن آنها پایین است.
2. برای انجام واکنشهای افزایشی ، تمایل زیادی نشان نمی‌دهند
3. در واکنشهای جانشینی الکترونخواهی شرکت می‌کنند.
   
   

بررسی‌های تجربی مثل مطالعه خواص فیزیکی و انرژی هیدروژن‌دار شدن سیستمها با تعداد الکترونهای π مختلف به این نتایج منجر شده است که:

آنیلین

1. مولکولهایی آروماتیک هستند و خصلت آروماتیکی از خود نشان می دهند که تعداد الکترونهای سیستم π آنها ، 2 و 4 و 6و 10و... باشد. این ضرورت ، قاعده هوکل یا 4n+2 نامیده می‌شود. سپس ترکیباتی که برای آنها n=0, 1 , 2 ,… می‌باشد، آروماتیک خواهند بود.
   
   
2. مولکول باید ساختمان مسطح داشته باشد. تمام ترکیباتی که این دو شرط اساسی در آنها رعات شده باشد، زوایای پیوندی در آنها طبیعی ، همپوشانی اوربیتالهاي π مناسب و غیر مستقر شدن الکترونها بخوبی میسر باشد، پایداری مولکول بیشتر خواهد بود.

یک مثال

واکنش 3- کلرو سیکلوپروپن با SbCl₅ ، ماده پایداری به فرمول C₃H₃SbCl₆ ایجاد می‌کند که در حلالهای دی‌اکسید گوگرد مایع بخوبی حل نشده ، ولی در حلالهای غیرقطبی نامحلول است. مطالعه طیفNMR این ماده ، سه پروتون هم‌ارزش را به نمایش می‌گذارد. این نتایج ، با تشکیل کاتیون سیکلوپروپن که کوچکترین مولکول آروماتیک می‌باشد، مطابقت دارد.

ترکیبهای آروماتیک ، هتروآروماتیک و انرژی رزونانس

نتایج تجربی حاصل از واکنشهای هیدروژن دار شدن هیدروکربنهای جوش خورده دو حلقه‌ای و سه حلقه‌ای و... نشان می‌دهد که هر چه تعداد الکترونهای بیشتری در رزونانس شرکت کرده باشند، انرزژی آزاد شده بیشتر و پایداری نسبی نیز بیشتر خواهد بود.

فنل

نامگذاری مشتقات بنزن و ترکیبات آروماتیک جوش خورده

برخی از مشتقات بنزن ، نام مخصوص به خود دارند، مثلا هیدروکسی بنزن را فنل (C₆H₅OH) ، متوکسی بنزن را آنیزول (C₆H₅OCH₃)، متیل بنزن را تولوئن (C6H5CH3) ، ایزوپروپیل بنزن را کیومن و آمینوبنزن را آنیلین می‌گویند.

برای نامگذاری خیلی از مشتقات بنزن ، نام گروه یا استخلاف به صورت پیشوند بر کلمه بنزن افزوده می‌شود. مثلا فلوئورو بنزن ، ترسیوبوتیل بنزن ، نیتروبنزن ، سیکلوپروپیل بنزن نمونه هایی از این نوع هستند. جهت نامگذاری مشتقات دو استخلافی بنزن. لازم است که محل استخلافها از پیشوند اورتو ، متا یا پارا استفاده شود؛ به عنوان مثال ، اورتو دی‌متیل بنزن ، متا دی‌متیل بنزن ، پارا دی‌متیل بنزن.

در مواردیکه دو استخلاف متفاوت روی حلقه بنزن قرار گرفته باشد و هیچکدام از گروهها نام ویژه ای به مولکول نداده باشند، پس از ذکر موقعیت گروهها با پیشوند اورتو و... ، نام گروهها را ذکر نموده ، در پایان ، کلمه بنزن بر آنها افزوده می‌شود. اگر وجود یک گروه ، نام ویژه ای به مولکول بدهد، در آن صورت مولکول به عنوان مشتق آن ترکیب ویژه محسوب می‌شود.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 4:8 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

جمعه نهم اسفند 1387

"لوییس" ، باز را به‌عنوان دهنده زوج الکترون و اسید را به‌عنوان پذیرنده زوج الکترون تعریف کرد. تعریف لوییس شامل واکنشهایی است که در آنها هیچ یونی تشکیل نمی‌شود و هیچ یون هیدروژن یا یون دیگری انتقال نمی‌یابد. بنابراین ، تعریف لوییس کلیه واکنشهای مربوطه به یون هیدروژن ، بین اکسید یا برهمکنشهای حلال و همچنین تشکیل محصولات افزایشی اسید - باز نظیر R3NBF3 و تمام ترکیبات کوئوردیناسیون را در بر می‌گیرد.

تاریخچه

در سال 1923، "لوییس" درباره رفتار اسید و باز تعریفی را بر حسب دادن زوج الکترون و پذیرفتن آن پیشنهاد کرد. تعریف لوییس به خاطر سادگی و کارآیی وسیعش شاید بیش از تمام تعاریف دیگر بخصوص در زمینه واکنشهای آلی موارد استفاده قرار گرفته باشد.

برهمکنشهای لوییس در حلال قطبی

آنچه اکنون بیشترین توجه را به خود معطوف ساخته است، کوششهایی است که برای ارزیابی و ارتباط دادن صورت اسید و بازها صورت می‌گیرد. بسیاری از اینها در فاز گاز و تعداد بیشتری در حلالهای بی‌پروتون و ناقطبی اندازه گیری شده‌اند، به این امید که در آنها ، اثرهای حلال به حداقل برسد.

چندین روش برای سنجش قدرت اسید و باز وجود دارد. متداول این است که میزان بر همکنش یک اسید و یک باز را با آنتالپی واکنش آنها برابر بگیرند. در برخی موارد این آنتالپی با گرماسنجی مستقیم اندازه گیری شده است، یعنی برای یک فرایند آدیاباتیک در فشار ثابت ، H∆ برابر q است. این آنتالپی واکنش از اندازه گیری ثابت تعادل واکنش اسید و باز در یک گستره دمایی بدست می‌آید. اگر lnK نسبت به T \ یک رسم شود، شیب آن برابر با H/R خواهد شد.

از این رو ، روشهای تجربی گوناگونی برای اندازه‌گیری ثابت تعادل توسط روشهای طیف نور سنجی ابداع گردیده‌اند. هر جذبی که بین یکی از واکنش دهندگان (خواه اسید یا باز) و محصول افزایشی اسید- باز متفاوت باشد، یک منبع اطلاعاتی بالقوه برای مقدار ثابت تعادل است، زیرا غلظت دو گونه از سه گونه ای را که در تعادل دخالت دارند، بطور مستقیم و غلظت گونه سوم را بطور غیر مستقیم از اطلاعات مربوط به استوکیومتری واکنش بدست می‌دهد.

مثلا واکنش ترکیبات آلی کربونیل‌دار و ید را که بطور وسیع مطالعه شده‌اند، در نظر بگیرید. فرکانس جذب زیر قرمز کربونیل در محصولات افزایشی نسبت به ترکیب کربونیل آزاد جابجا می‌شود.

روشهای دیگر اندازه گیری آنتالپی واکنشهای اسید- باز

روشهای دیگر اندازه گیری آنتالپی واکنشهای اسید- باز ، مستلزم اندازه‌گیری بعضی از خواص فیزیکی است که به قدرت برهکنش آن دو بستگی داشته باشد. عموما چنین روشهایی باید با یکی از اندازه‌گیریهای نوع قبل مقایسه و درجه‌بندی می‌شوند، ولی به محض انجام این امر ، اغلب می‌توان این روشها را در مورد واکنشهایی که اندازه‌گیری‌هایشان با دیگر وسایل مشکل است، بسط داد.

یک نمونه از این کار ، مطالعه فنل به عنوان یک اسید لوییس است. فنل با بازهای لوییس بخصوص آنهایی که یک اتم دهنده با بار منفی بزرگ دارند، پیوند هیدروژنی قوی تشکیل می‌دهد. تشکیل پیوند از درون ، چگالی الکترون گروه O-H- فنل و نیز فرکانس کششی هیدروژن را در طیف زیر قرمز تغییر می‌دهد. همین که فرکانسهای یک دسته از محصولات افزایشی شناخته شده فنل- باز برای درجه بندی بکار برده شوند، تخمین مستقیم آنتالپی تشکیل محصولات افزایشی بازهایی که گروههای عاملی مشابه دارند، از روی طیف IR میسر می‌گردد.

اصول برهم کنشهای اسید- باز لوییس

"دراگو" و همکارانش ، چند راه را برای بیان آنتالپی واکنشها بر حسب پارامترهای سهیم اسیدها و بازها پیشنهاد کرده‌اند:

H∆=E_AE_B + C_AC_B-

که در آنها ، H∆ آنتالپی تشکیل محصولات افزایشی اسید- باز لوییس است، C_A و E_A پارامترهای ویژه اسید و C_B و E_B پارامترهای ویژه بازند. پارامترهای E را به‌عنوان استعداد گونه‌ها برای برهمکنش الکتروستاتیکی (یونی یا دو قطبی- دو قطبی) تفسیر کرده‌اند و پارامترهای C استعداد آنها برای تشکیبل پیوند کووالانسی هستند.

از این معادله انتظار داریم، اسیدهایی که بطور الکتروستاتیکی خوب پیوند تشکیل می‌دهند (E_A بزرگ دارند) ، پایدارترین محصولات افزایشی خود را با بازهایی بسازند که پیوند الکتروستاتیک تشکیل می‌دهند (چون در آن صورت ، حاصلضرب E_AE_B بزرگ خواهد بود). بر عکس ، اسیدهایی که بطور کووالانسی خوب پیوند تشکیل می‌دهند، معمولا پایدارترین محصولات افزایشی خود را با بازهایی بسازند که بطور کووالانسی خوب پیوند تشکیل می‌دهند.

کار این معادله در پیش‌بینی آنتالپی واکنش بسیاری از اسیدها و بازها رضایت بخش است و در واقع وقتی با اسیدها و بازهای خنثی سروکار داریم، این یک معادله برتر است.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 3:4 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

جمعه نهم اسفند 1387

دید کلی

آب که بر زمین می‌ریزد و در آن نفوذ می‌کند، از طرفی با تولید نیترات در فرایندهای زیست شناختی و از طرف دیگر بدلیل صاف شدت طبیعی در اثر دخالت پدیده‌های فیزیکی و مکانیکی در داخل زمین مورد تصفیه قرار می‌گیرد.

تولید نیترات

مواد آلی که بوسیله آب حمل می‌شوند، بتدریج که در زمین نفوذ می‌کنند، در اثر کاهش و اکسایش پی در پی متلاشی می‌شوند. مجموع پدیده‌هایی که طی آنها مواد آلی اولیه به نیترات‌های حل پذیر و مستقیما قابل جذب برای گیاه تبدیل می‌شوند، تولید نیترات است. نقش تفکیک مولکول آلبومینوئید مربوط به میکروب‌های هوازی و ناهوازی‌ ای است که در خاک ، زندگی و در اولین مرحله این مولکول را به سوی تبدیل به نمکهای آمونیاکی هدایت می‌کنند.

سپس تحت تاثیر باکتری‌های ویژه ، این نمکها ابتدا به نیتریت و بعد به نیترات تبدیل می‌شوند. بنابراین ، نیتروژن به شکل نیترات بوسیله گیاهان جذب می‌شود. گیاهان نیز مانند فرایند تولید نیترات به شرایطی مانند دما ، رطوبت و اکسایش نیاز دارند، اما حضور آهک نیز بسیار مهم است. به این دلیل است که توانایی تولید نیترات در سازنده‌های رخنه‌دار و سنگ آهک زیاد است، در حالی‌که در زمینهای سیلیسی و از لحاظ آهک ، فقیر این توانایی اندک است.

بطور خلاصه ، تولید نیترات عبارت است از نقطه پایان تبدیل محیط آبی به محیط معدنی شده ای که در آن ، میکروبهایی که احتمالا از ابتدا در ماده آلی گفته شده وجود داشته اند، دیگر چندان زنده نمانند. به‌علاوه ، این میکروبها با گونه‌های دیگری که با محیط کاملا سازش یافته‌اند، رقابت حیاتی پیدا می‌کنند و در این مبارزه بیشتر گونه‌های بیماری‌زا از بین می‌روند.

صاف شدن طبیعی

از طریق صاف شدن طبیعی ، میکروبهایی که بوسیله مواد آلی حمل می‌شوند، بدلیلی مکانیکی که نتیجه در هم بر هم بودن دانه‌های تشکیل دهنده سازند تراواست، متوقف می‌شوند. مبنای این فرایند تصفیه ، پدیده جذب سطحی است. منظور از پدیده جذب سطحی ، خاصیت بعضی اجسام جامد است که می‌توانند اجسام محلول ، معلق یا کلوئیدی را در سطح خود نگهدارند. پدیده جذب سطحی ، پدیده ای کاملا فیزیکی دارای ماهیت الکتروستاتیک است.

از طرفی ، چون در خاکهای ماسه‌ای ، این دیواره جذب کننده از سطح گسترده دانه‌های ماسه تشکیل می‌شود، فوق العاده وسیع است. بنابراین ، تصفیه در مسافت که متغیری تابع قطر و نظم دانه‌ها و نیز نحوه آرایش درونی لایه است، انجام می‌شود.

یادآور می‌شویم که صاف شدن طبیعی در زمینهایی که نمونه بزرگ آنها تراواست، نیز بر اساس پدیده جذب سطحی امکان‌پذیر است، مشروط بر اینکه رخنه‌های سنگهای تشکیل دهنده این زمینها بسیار باریک باشند یا رخنه‌های پهن آنها با مواد ریز پر شده باشند. در این زمینها ، مدت تماس با جداره‌ها نقش عمده ای دارد. بنابراین ، عمل صاف شدن آبهایی که از گل سفید یا سنگ آهک سرچشمه می‌گیرند، در صورتی خوب انجام می‌شود که آب در آنها به آرامی حرکتند.

همچنین اگر رگه آبدار دارای زمینهای پوششی با ضخامت کافی باشد، اطمینان بیشتر خواهد بود.

سرعت گردش آب در زمین

بعلت متغیر بودن سرعت گردش آب در زمین ، فقط ارقام تقریبی می‌توان ذکر کرد. سرعت نفوذ در زمینهای رخنه‌دار در سنگ آهکها 40m و در دیگران 10km در 24 ساعت اندازه‌گیری شده است.

"دینر" (Diener) اطلاعات زیر را برای آبرفتهای منطقه وال دولوار ارائه داده است:

• نزدیک تپه در حوالی منطقه دخول آبهای سطحی: بطور متوسط ، 0,04 متر در ساعت یا یک متر در 24 ساعت.
• نزدیک رود: بطور متوسط 0,2 متر یا 5 متر در 24 ساعت.
  
  

در جریان پمپاژها ، سرعت زیاد می‌شود و بین 5 متر تا 20 متر در 24 ساعت تغییر می‌کند. در آبرفتهای ریزتر ، سرعت کمتر است. در فرانکفورت ، سرعتهایی در حدود 0,02 متر در ساعت یا 0,5 متر در 24 ساعت دیده شده است.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 2:53 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

جمعه نهم اسفند 1387

کتون‌ها ترکیباتی هستند که در آنها ، گروه کربنیل به دو گروه آلکیل و یا آریل متصل است.

عامل کتون (c=o)

گروه کربونیل

در کتون ها و آلدئیدها ، گروه کربونیل از یک پیوند δ و یک پیوند π تشکیل شده است که به‌علت عدم پخش یکنواخت بار در طول پیوند ، قطبی می‌باشد. انرژی پیوند کربونیل در آلدئیدها ، 176 کیلوکالری بر مول و در کتون‌ها 180 کیلوکالری بر مول می‌باشد. برای نامگذاری کتونها از پسوند اون (one) استفاده می‌شود.

شماره گذاری اتمهای کربن از طرفی انجام می‌گیرد که گروه کربونیل ، شماره کمتری داشته باشد و پس از ذکر شماره عامل کربونیل ، اسم هیدروکربن را ذکر کرده ، پسوند اون بر آن افزوده می‌شود. اگر ترکیب ، گروه اسیدی هم داشته باشد، اولویت شماره گذاری با گروه اسیدی خواهد بود. در این صورت ، عامل کربونیل به نام OXO مشخص می‌شود.

کتون‌های موجود در طبیعت

کتون‌های موجود در طبیعت ، بوی مطبوع دارند، آلدئیدها و کتون‌ها مواد شیمیایی بسیار ارزشمندی هستند و در صنعت به‌عنوان حلال یا مواد اولیه مصرف می‌شوند و بعضی‌ها مانند تستسترون به‌عنوان هورمون دارای اثرات دارویی و بیولوژیکی می‌باشند.

برخی مانند بی‌اسیل در آماده‌سازی و خوش طعم کردن کره مصنوعی ، مارگارین (Margarine) ، مورد استفاده قرار می‌گیرد. 3- متیل سیکلوپنتا دکانون (مشک آهوی ختن) که از غدد نوعی آهو بدست می‌آید، بسیار معطر می‌باشد. یکی دیگر از مواد زیر روه کربونیل ، کافور می‌باشد که یک کتون است.

تهیه کتونها از اکسید کردن الکلها

با استفاده از برخی اکسید کننده‌های ملایم مثل دی‌اکسید منگنز ، واکنشگر Jones و... ، الکلهای نوع دوم بصورت حدود اکسید می‌شوند و به کتون هم کربن خود تبدیل می‌گردند.

تهیه آلدئیدها و کتونها با استفاده از ترکیبات آلی فلزی

گاهی اوقات از ترکیبات آلی فلزی برای سنتز آلدئیدها و کتونها استفاده می‌شود. در سالهای اخیر برای سنتز ترکیبات کربونیل‌دار از R₂Cd یا RZnX یا R₂Zn استفاده زیادی شده است. قدرت هسته خواهی ملایم و محدود این واکنشگرها ، این امکان را فراهم می‌کند که از کلرواسیدها ، کتونهای مربوطه سنتز شوند. واکنش ترکیبات آلی فلزی با اسیدهای کربوکسیلیک هم به کتون منجر می‌شود.

سنتز آلدئیدها و کتونها از طریق اکسیداسیون آلکیل بنزن‌ها

یکی از روشهای مهم و تجارتی تهیه فنل ، اکسیداسیون ایزوپروپیل بنزن با اکسیژن و هدرولیز هیدروپروکسید حاصل می‌باشد. در این واکنش ، استون هم تولید می‌شود.

سنتز آلدئیدها و کتونها با آب دادن آلکینها

آلکینها را می‌توان به کمک واکنشگرهای مناسب به آلدئید یا کتون تبدیل نمود. مثلا از افزایش آب بر آلکینها در حضور کاتالیزور سولفات جیوه و محلول آبکی اسید سولفوریک ، کتون بدست می‌آید.

تهیه کتونها از طریق واکنش نوآرایی α- دیول‌ها (نوآرایی پنتاکولیک)

وقتی α- دیول‌ها در محیط اسیدی یا قلیایی قرار بگیرند، با مکانیسم خاصی ، آب از دست می‌دهند و یکی از گروهها از کربنی به کربن دیگر مهاجرت می‌کند و کتون تولید می‌شود. یک چنین بازآرایی به بازآرایی Wagner-Meerwein موسوم است.

استن

اکسید شد همراه با شکسته شدن ، اکسید و احیای خودبخودی کتونها

از اکسید شدن الکلها بوسیله اسید کننده‌های مناسب مانند اسید کرومیک ، آلدئید یا کتون بدست می‌آید. اگر واکنش اکسید شدن بوسیله اکسید کننده‌های مناسب ادامه یابد، در این صورت اسید کربوکسیلیک تولید می‌شود. اکسید شدن کتونها بوسیله پراسیدها نیز موجب شکسته شدن پیوند گروه کربونیل یا کربن مجاور می‌‌شود که یکی از روشهای بسیار مهم تهیه استرها و لاکتونها از کتونها می‌باشد و به واکنش ««Baeyer-Viniger»» موسوم است. با استفاده از گروههای مختلف معلوم شده است که گروه مهاجر بصورت آنیونی و با حفظ آرایش ، مهاجرت می‌نماید.

واکنش هالوفرم

یکی از واکنشهایی که هم کتون را اکسید می کند و هم موجب شکسته شدن پیوند گروه کربونیل با کربن مجاور می شود، واکنش هالوفرم می‌باشد که معمولا در مورد کتونهای متیل‌دار انجام می‌گیرد. این واکنش با ید نیز به سهولت انجام پذیر می‌باشد و یدوفرم زرد رنگ آزاد می‌گردد. این واکنشها در محیط قلیایی انجام می‌شوند.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 2:39 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

جمعه نهم اسفند 1387

ریشه لغوی

کلمه آلدئید (Aldehyde) از دو واژه الکل (Alcohal) و هیدروژن‌گیری (dehydrogenation) گرفته شده است. هرگاه از الکل نوع اول هیدروژن‌گیری شود، در آن صورت ، ماده ای تولید می‌گردد که آلدئید نامیده می‌شود.

نامگذاری آلدئیدها

در نامگذاری قدیمی ، نام آلدئید از نام اسید آلی مربوطه آن گرفته می‌شد. مثلا آلدئید فرمیک از اسید فرمیک ، آلدئید استیک را از اسید استیک و آلدئید پروپیونیک از اسید پروپیونیک بوجود آمده است. در نامگذاری جدیدی برای نامگذاری آلدئیدها ، ابتدا طولانی‌ترین زنجیر حاوی عامل آلدئیدی را انتخاب می‌شود و سپس شماره گذاری اتمهای کربن از جهتی که گروه آلدئیدی قرار گرفته است، انجام می‌گیرد. برای نامگذاری ، ابتدا شماره و نام شاخه‌های فرعی را نوشته ، در پایان ، اسم هیدروکربن را بطور کامل ذکر و پسوند آل (al) بر آخر آن افزوده می‌شود.

تهیه آلدئیدها از اکسید گردن الکلهای نوع اول

با استفاده از برخی اکسید کننده‌های ملایم مثل دی‌اکسیدمنگنز ، واکنشگر CrO₃/H⁺/CH₃COCH₃) Jones) یا واکنشگر CrO₃/HCl/Pyridine) Sarett) یا واکنشگر (CrO₃/2pyridine/CH₂Cl₂) و کرومیل کلرید Cr₂Cl₂ ، الکل های نوع اول و دوم بصورت محدود اکسید می‌شوند.

الکل های نوع اول به آلدئید و نوع دوم به کتون هم کربن خود تبدیل می‌گردند.

تهیه آلدئیدها و کتونها با استفاده از ترکیبات آلی فلزی

گاهی اوقات از ترکیبات آلی فلزی برای سنتز آلدئیدها و کتونها استفاده می‌شود. در سالهای اخیر ، برای سنتز ترکیبات کربونیل‌دار از R₂Cd یا RZnX یا R₂Zn استفاده زیاد شده است. قدرت هسته خواهی ملایم و محدود این واکنشگرها این امکان را فراهم می‌کند که از کلرواسیدها ، کتونهای مربوطه سنتز شود.

تهیه آلدئیدها از اورگانومنیزین‌ها

از فعل و انفعال اورگانومنیزین‌ها با نیتریل‌ها و آمیدها نیز می‌توان آلدئید و کتون تهیه نمود. البته برای تهیه آلدئید باید آمید به شکل فرم آمید باشد.

سنتز آلدئیدها از واکنش آلکوکسی هیدریدلیتیم آلومینیوم با آمیدها و کلرواسیدها

احیای کلرواسیدها و آمیدها به کمک هیدریدیهای مناسب از قبیل تری‌آلکوکسی هیدرید لیتیم آلومینیوم به تشکیل آلدئید مربوطه منجر می‌گردد. توجه به این نکته ضرورت دارد که احیای کلرواسیدها بوسیله تری‌ترسیو بوتوکسی لیتیم آلومینیوم در دمای پایین در حدود 78- درجه سانتی‌گراد و در حلالهای مناسب مانند دی‌گلایم MeO-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-OMe انجام می‌شود.

برای تبدیل آمیدها به آلدئیدهای مربوط ، از دی‌آلکوکسی هیدرید لیتیم آلومینیوم نیز می‌توان استفاده کرد.

تهیه آلدئیدها از طریق هیدروفرمیه کردن آلکنها

آلکنها در حضور کاتالیزور تریس‌تری فنیل فسفین رودیم کلراید با هیدروژن و منوکسید کربن ترکیب و به تشکیل آلدئید منجر می‌شود. با توجه به اینکه در این واکنش به یکی از کربنهای پیوند دوگانه ، هیدروژن و به کربن دیگر ، عامل آلدئیدی (-CHO) متصل می‌شود، لذا این واکنش را هیدروفرمیله شدن می‌گویند. در حضور کاتالیزور ذکر شده فقط یک نوع آلدئید تولید می‌شود. هر گاه از اکتا کربونیل دی‌کبالت به عنوان کاتالیزور استفاده شود، دو نوع ایزومر تولید می‌شود.

تهیه آلدئیدها از نیتریل‌ها

در دمای پایین ، نیتریل‌ها با هیدریدلیتیم آلومینیوم ترکیب می‌شوند و کمپلکس حد واسط را تشکیل می‌دهند. این کمپلکس در حضور محلول اسید هیدرولیز می‌شود و آلدئید مربوطه را تولید می‌کند.

سنتز آلدئیدهای آروماتیک با استفاده از واکنش کاترمن

یکی از روشهای تهیه آلدئیدهای آروماتیک این است که در حضور یک اسید لوئیس مناسب مثل کلروآلومینیوم یا کلرید روی ، سیانید هیدروژن و کلرید هیدروژن با ترکیبات آروماتیک واکنش داده شوند.

سنتز آلدئیدهای آروماتیک با استفاده از دی‌متیل فرم‌آمید فسفریل کلراید

از اختلاط اکسی تری‌کلرو فسفر با فرم‌آمید ، کمپلکس تشکیل می‌شود که به دی‌متیل فرم‌آمید فسفریل کلراید موسوم است و می‌تواند در واکنشهای جانشینی الکترونخواهی آروماتیک شرکت نماید. با این روش حتما آلدئیدهای هتروسیکل‌هایی مانند تیوفن و فوران نیز سنتز شده‌اند.

سنتز آلدئیدهای آروماتیک از فنل ها و کلروفرم در حضور هیدروکسید سدیم

با استفاده از واکنش کلروفرم قلیایی شده با فنل‌ها و از طریق جانشینی الکترونخواهی دی‌کلرو کاربن روی حلقه آروماتیک می‌توان آلدئید سنتز نمود.

استالدئید

خواص شیمیایی آلدئیدها و کتون ها

آلدئیدها و کتون‌ها در چند نوع فعل و انفعال شرکت می‌کنند که اهم آنها به قرار زیر است:

• حمله الکترونخواهی اسیدهای لوئیس روی اکسیژن گروه کربونیل ، موجب افزایش دانسیته بار مثبت کربن گروه کربونیل می‌شود که در نهایت ، موجب افزایش خصلت اسیدی پروتونهای کربنهای آلفای کربونیل می‌گردد. صحت این نکته بوسیله روشهای افزاری تایید شده است. به عنوان مثال ، محلولی از استن و سوپراسید (SbCl₅ , FSO₃H ) در دی‌اکسید سولفور مایع و در60- درجه سانتی‌گراد بوسیله n.m.r مطالعه و مشاهده شده است که جذب پروتونهای استن در میدانهای ضعیف‌تری صورت می‌گیرد.
  
  
• حمله هسته‌خواهی بر کربن گروه کربونیل ، دومین دسته وسیع از واکنشهای آلدئیدها و کتونها را تشکیل می‌دهد. به عنوان مثال ، از افزایش آب بر آلدئیدها و کتونها ، دیول دو قلو (gemdiol) ایجاد می‌شود و درصد تشکیل آن به ساختمان ماده و به پایداری محصول حاصل بستگی دارد. به عنوان مثال ، مقدار دیول دو قلوی حاصل از استون در دمای 20 درجه سانتی‌گراد خیلی کم و قابل اغماض می‌باشد، درصورتی که آلدئید فرمیک و تری‌کلرو استالدئید بخوبی و بطور کامل به دیول دوقلو مربوط به تبدیل می‌شوند.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 1:47 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

جمعه نهم اسفند 1387

اطلاعات کلی

طبق بررسیها در دود هر نخ سیگار ، مقدار 23 تا 43 نانوگرم هیدرازین وجود دارد. مالتیک هیدرازید تجاری که کمی هیدرازین به صورت ناخالصی در آن وجود دارد، برای جلوگیری از تشکیل شاخه جانبی در توتون بکار می‌رود. ابتدا تصور می‌شد که هیدرازین از طریق مالتیک هیدرازید وارد سیگار می‌شود. با وجود این ، مقدار هیدرازین اندازه‌گیری شده در توتونهایی که مالئیک هیدرازید دارند، تفاوت چندانی با توتونهایی که در معرض این ماده قرار داده نشده‌اند، ندارد. به این ترتیب روشن می‌شود هیدرازین موجود در سیگار از مالئیک هیدرازید ناشی نشده است و بطور طبیعی در توتون وجود دارد.

علاوه بر این ، در آب و بخار دیگهای صنعتی که به هیدرازین اکسیژن زدایی می‌شوند و امکان تماس آنها با مواد غذایی وجود دارد، وجود هیدرازین به اثبات رسیده است. در مواردی دیده شده است که آب سیستم گرمایش ساختمان که حاوی هیدرازین به عنوان بازدارنده خوردگی بوده ، می‌تواند بطور تصادفی انسان را در معرض آلودگی به هیدرازین قرار دهد. اگر این آب برای گرم کردن آب معمولی نیز بکار برده شود، در صورت وجود نشتی کوچک در مبدل گرمایی در سمت مصرف کننده ، آب آشامیدنی به هیدرازین آلوده می‌شود. در مواردی آب گرم به مقادیر بیش از 10,72 میلی‌گرم بر لیتر و آب آشامیدنی به مقادیر بیش از 0,47 میلی‌گرم بر لیتر هیدرازین آلوده شده است.

با این همه ، اطلاعاتی در مورد مقادیر هیدرازین در محیط وجود ندارد، زیرا بدلیل تجزیه سریع ، معمولا مقدار آن در محیط قابل اندازه گیری نیست.

آلودگی انسان با هیدرازین به دلایل شغلی

کارگران کارخانجات تولید هیدرازین و مشتقات آن و سکوهای پرتاب موشک ، در معرض هیدرازین‌اند. کارگران نیروگاههای با دیگهای بخار فشار بالا بالقوه در معرض محلولهای نسبتا رقیق هیدرازین هستند. کارگران صنایع مختلف که در معرض هیدرازین هستند، در حالت عادی در معرض تنفس هوای آلوده به 0,01 تا 0,35 میلی‌گرم بر متر مکعب هیدرازین هستند.

کارگرانی که معمولا در معرض هیدرازین بی‌آب یا غلیظند، به ماسکهای تنفسی و محافظ پوستی مجهزند. بررسی میزان آلودگی هوای داخل و بیرون ماسکهای محافظ نشان می‌دهد که در فضای بیرون ماسک کارگران حمل سوخت ، میزان هیدرازین 0,29 تا 2,59 میلی گرم بر متر مکعب است، در حالیکه در داخل ماسک میزان آن کمتر از حد تشخیص هیدرازین یعنی 0,130 میلی‌گرم بر متر مکعب است.

البته وجود نشتی موضعی در مخازن نگهداری یا تجهیزات مصرف هیدرازین میزان آن را در هوا تا 800 میلی‌گرم بر متر مکعب نیز افزایش می‌دهد. در میان کارگران نیروگاههای کشور با وجود اینکه بررسیهای دقیقی انجام نگرفته است، با این همه ، با توجه به شواهد و مشاهدات موجود ، آلودگی کارگران در سطح بالایی پیش‌بینی می‌شود.

آلودگی به هیدرازین در موارد خاص

با وجود اینکه فراوانی هیدرازین در محیط زیاد نیست، وجود این ماده در داروهای قدیمی یا داروهایی که خوب خالص‌سازی نشده‌اند، می‌تواند عده زیادی را در معرض آلودگی قرار دهد. ایزونیازید و هیدرازلین از جمله این داروها هستند که در طی سوخت و ساز این داروها نیز امکان تشکیل هیدرازین وجود دارد. در پلاسمای خون 8 مرد سالم که بطور داوطلبانه به مدت 2 هفته داروی ایزونیازید مصرف کردند و همچنین در پلاسمای خون 8 نفر از میان 14 بیمار مبتلا به فشار خون بالا که هیدرازلین مصرف می‌کردند، وجود هیدرازین مشاهده شده است.

اثرات هیدرازین بر انسان

عوارض مسمومیت با هیدرازین

یک تکنسین آزمایشگاه که 20 تا 30 میلی لیتر محلول 6% هیدرازین در آب را نوشیده بود، فورا آن را استفراغ کرد و 4 ساعت بعد دچار ضعف عمومی ، خواب آلودگی و ضربان نامنظم قلب شد. نتایج آزمایشگاهی ، نشان دهنده اثرات خفیف ولی مداوم در گلبولهای سفید خون وی بود، بطوری که بخش سرم آلبومین خون ، کاهش و بخش گلبولی آن افزایش یافته بود. فرد مزبور پس از 2 روز ، کمی تب کرد و مقداری سلولهای قرمز خون در ادرار وی مشاهده شد. وی پس از 5 روز سلامت خود را باز یافت.

مرد دیگری یک فنجان از محلول غلیظ هیدرازین را نوشید. وی فورا آن را استفراغ کرد و بیهوش شد. حالت تهوع فرد تا حدود 12 ساعت از انتقال به بیمارستان ادامه یافت. در این مدت حرکات و عکس العملهای عضلانی تند و ناهماهنگ ، حرگات غیر ارادی و غیر عادی مردمک چشم ، لرزش بدن ، حساسیتهای غیرعادی نظیر خارش شدید پاها و بازوها و کاهش میزان ادرار در این شخص مشاهده شد. درمان بیماری وی با ویتامین B₆ شروع شد، ولی نتایج حاصل از درمان نهایی یا بهبودی وی گزارش نشد. در موارد دیگری اثرات بر کبد از روی افزایش مقدار آنزیم آسپارتات آمینوترانسفراز ، لاکتات دهیدروژناز و بیلی روبین نیز گزارش شده است.

فردی بر اثر آتش‌سوزی در یک کارخانه تولید مواد شیمیایی که منجر به انتشار هیدرازین در محیط شد، دچار مسمومیت با هیدرازین شد. ورود هیدرازین به بدن وی احتمالا هم از راه تنفس و هم از راه جذب پوستی انجام گرفته بود. در موقع انتقال به بیمارستان ، وضعیت عصبی بیمار که حدود 22% از پوست وی سوخته بود، عادی بود، ولی 14 ساعت بعد به حالت اغما فرو رفت. وی در طی حدود 60 ساعت حالت اغما با ویتامین B₆ درمان می‌شد. در 12 ساعت اول اختلالات عصبی ، افزایش میزان قند خون ، وجود خون در ادرار و اختلالات تنفسی بطورکاملا واضح مشاهده می‌شد و تا روز سوم پس از حادثه ، اختلالات زیست شناختی متعدد دیگری نیز در وی دیده می‌شد. بهبود حال بیمار بطور کامل و بازیابی حالت عادی حدود 5 هفته طول کشید.

یک نمونه مسمومیت بر اثر تماس با هیدرازین ، در مورد یک تکنسین آزمایشگاه که به جهت شغلی در معرض تماس با هیدرازین قرار داشت، گزارش شد. این فرد دچار یک بیماری شدید پوستی و ایجاد لکه‌های سرخ در سطح بدن شد. وی مکررا دچار دردهای شدید مفاصل ، جوشهای زیاد در سطح بدن ، خستگی و تب می‌گردید. با انجام آزمونهای متعدد معین شد که این بیماری ناشی از هیدرازین است. آزمایشات مفصل روی این فرد و افراد خانواده‌اش نشان داد که هیدرازین در افرادی که استعداد ژنتیکی برای این بیماری دارند، می‌تواند سریعا بیماری را ایجاد و تشدید کند.

تلفات انسانی

مرگ و میر در یک گروه متشکل از 427 نفر از کارگران کارخانه‌های تولید هیدرازین که در بین سالهای 1945 تا 1971 دست کم مدت 6 ماه در آن کارخانه‌ها کار کرده بودند، بررسی شد. این افراد بر حسب قرار گرفتن در معرض غلظتهای مختلف هیدرازین به سه گروه تقسیم شدند. در گروه اول 78 نفر از این افراد که احتمالا در معرض غلظتهای 1,3 تا 13 میلی‌گرم بر متر مکعب هیدرازین در هوا قرار گرفتند، قرار داده شدند. در گروههای 2 و 3 مجموعا 375 نیز از افرادی که در معرض غلظتهای 0,6 تا 1,3 میلی‌گرم بر متر مکعب (گروه 2) و غلظتهای کمتر (گروه 3) بودند، قرار داده شدند. برخی از افراد که در بیش از یک گروه قرار داده شدند، همزمان در معرض مواد شیمیایی دیگری نیز بودند. در بین افراد تحت مطالعه ، تا سال 1990 مشاهده شد که این میزان در مقایسه با عده متوسط فوت افراد با توجه به سن آنها در جامعه مورد مطالعه کمتر از حد انتظار بود، چون با توجه به متوسط سن افراد حدود 61 مورد مرگ پیش‌بینی می‌شد.

طبق آمار انتظار می‌رفت 6 یا 7 مورد مرگ بر اثر سرطان ریه و 9 مورد بر اثر سرطانهای دیگر روی دهد. در حالی‌که 5 نفر بر اثر سرطان ریه که فقط 2 نفر از انها در گروه اول قرار داشتند و 7 تن بر اثر سرطانهای دیگر فوت کردند. جزئیات دیگری گزارش نشده و فقط عدم وجود سرطانهای بینی در این افراد تایید شده است.

به عقیده پژوهشگران در این بررسی عده افراد مورد مطالعه کم بوده است و نتیجه گیری دقیق از آن ممکن نیست. با این همه ، بروز 2 مورد سرطان ریه در افرادی که بیش از 10 سال در معرض بالاترین دُز هیدرازین بوده‌اند کمی بیشتر از حد انتظار 1,61 مورد بوده است.

وقوع ظاهرا بالای انسداد سرخرگ ماهیچه قلبی در میان کارگران یک کارخانه تولید هیدرازین ، منجر به انجام مطالعات بیشتری شده است. جمعیت در مخاطره ، محدود به کارگرانی است که بین سالهای 1953 تا 1978 دست کم به مدت 3 ماه بطور پیوسته در آن کارخانه هیدرازین کار کرده‌اند. در این بررسی فقط مطالعه ظاهری محیط کار و افراد در معرض خطر بطور کامل انجام گرفته است. اطلاعات اولیه از اداره نیروی انسانی نیروی هوایی آمریکا در بین سالهای 77-1975 و افراد شرکت کننده در یک مطالعه در طی 30 سال بوسیله موسسه ملی قلب امریکا بدست آمده است. مطابقت نزدیک بین دو سری داده وجود دارد.

در میان کارگرانی که در طی دوره استخدام با طول متوسط 16 سیال با هیدرازین سروکار داشته‌اند، در کل 5 مورد انسداد سرخرگ ماهیچه قلبی تشخبص داده شده است. حد انتظار وقوع انسداد سرخرگ 2/1 مورد است که اختلاف موجود را از نظر آماری قابل توجه می‌نماید.

نظر پژوهشگران

به عقیده پژوهشگران ، به دلیل اینکه یافته های فوق از بررسی عده محدودی از افراد بدست آمده است، باید خیلی احتیاط‌ آمیز به انها توجه کرد. همچنین غلظتهای هیدرازین که افراد در معرض آن قرار گرفته‌اند گزارش نشده و عوامل اشتباه بر انگیز دیگر از جمله سابقه استعمال دخانیات ، عادات ورزشی و غیره در نظر گرفته نشده است. با وجود این هیدرازین از سوی سازمان جهانی بهداشت و موسسه بین‌المللی سرطان جزو مواد سرطانزا معرفی شده است.

توصیه‌های پزشکی

افرادی که در زمینه حمل و نقل و کار با هیدرازین و محلولهای آن فعالیت دارند، باید بطور سالانه تحت آزمایشهای پزشکی دقیق ، از نظر عملکرد سیستم تنفسی ، عصبی ، کبد ، کلیه‌ها ، دستگاه گوارشی ، چشم ، پوست و خون قرار گیرند. همچنین باید همواره خطرهای کار با هیدرازین به کارکنان مربوط یادآوری شود که هیدرازین ماده ای سرطانزا است و قابلیت ایجاد حساسیستهای شدید پوستی و... را دارد.

درمان عوارض ناشی از تماس با هیدرازین در موارد متعدد استفاده از ویتامین B₆ موفقیت‌آمیز گزارش شده است. البته درمان بیمار با دُزهای بالای این دارو می‌تواند مشکلاتی در دستگاه عصبی ایجاد کند، ولی با این حال پس از توقف مصرف دارو ، مشکلات ایجاد شده بتدریج رفع می‌شود. توصیه می‌شود در درمان سوختگی‌های پوستی بر اثر هیدرازین ، همانند سوختگی‌های ناشی از مواد قلیایی یا سوختگی‌های حرارتی انجام گیرد.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 1:32 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

جمعه نهم اسفند 1387

دید کلی

یکی از مهمترین راههای قطع وابستگی غیر ضروری ، شناخت مشکلات و موانع و راههای تقلیل اثرات سوء آنها می‌باشد. به همین قیاس ، در صنعت و بخصوص صنایع کشور ما ، برای جلوگیری از هدر رفتن منابع مالی و انسانی که یکی از پیامدهای آن ، تقویت هر چه بیشتر بندهای وابستگی می‌باشد، لازم است تا نقاط ضعف صنعت را بخوبی بشناسیم و در آن راستا ، به تقویت هر چه بیشتر توان علمی خود بپردازیم.

خوردگی یکی از موارد معدودی است که اثر خود را نه تنها در مراحل طراحی ، ساخت و تولید و بهره برداری نمایان می‌سازد، بلکه مبالغ عظیمی را نیز در مرحله حفاظت و نگهداری به خود اختصاص می‌دهد.

آسیب‌شناسی صنعت

برای شناخت صحیح‌تر خوردگی و اهمیت آن باید به آسیب‌شناسی صنعت پرداخت، زیرا یکی از مهمترین عواملی که گریبانگیر رشد صنایع و به خصوص صنایع ایرانی می‌باشد، عدم درک عمیق مساله خوردگی است. شاید بتوان دو دلیل عمده برای این بی‌عنایتی برشمرد:

• در رابطه با ضرر و زیانهای وارد آمده توسط خوردگی به صنایع ، نه تنها آمار مستند بلکه حتی تخمین‌های رسمی مستند و قابل انکار وجود ندارد، لذا مشخص نیست که خوردگی چگونه به آرامی اما بطور مداوم ثروتهای ملی را هدر می‌دهد.
  
  
• ابعاد فاجعه انگیز خوردگی از نظر اتلاف ماده و انرژی و ضرر و زیانهای زیست محیطی روشن نیست. لذا اکثرا با تصور اینکه مسائل مالی مربوط به خوردگی در بررسیهای مالی- اقتصادی در سر فصل استهلاک دیده می‌شوند، از ابعاد واقعی قضیه بی‌خبر می‌مانند و در نتیجه اهمیت مساله همواره در هاله ای از ابهام باقی می‌ماند.

مهندسی خوردگی

در این سلسله مقالات ، خواهیم کوشید جنبه ای از مهندسی را که به آن ««مهندسی خوردگی»» اطلاق می‌شود، به خوانندگان معرفی نماییم. هدف این نوشته‌ها ، ایجاد معلومان نیست، چه ، بسیاری از آنچه را که در اینجا می‌آید، می‌توان در کتب و مقالات تخصصی یافت، بلکه منظور اصلی ، ایجاد شناخت و آگاهی (هر چند جزئی) درباره یکی از مشکلات صنعتی است تا دانش پژوهان در انتخاب رشته‌های تحصیلی با آگاهی و توجه بیشتری اقدام کنند.

خوردگی چیست؟

خوردگی در زبان فارسی ترجمه واژه ای انگلیسی است که معنای آن جویده شده و گاز گرفته شده است. به نظر می‌رسد ظاهر قطعه خورده شده ، این تداعی معنایی را سبب شده باشد. برای بیشتر مردم، خوردگی با مصادیقش شناخته می‌شود، از قبیل زنگ زدگی و سیاه شدن قاشقهای نقره‌ای. در واقع خوردگی همه اینها هست، اما به‌تنهایی هیچ یک نیست. بطور مثال ، زنگ زدگی فقط به خوردگی آلیاژهای آهن اطلاق می‌شود.

استاندارد ایزو 8044 ، خوردگی را بدین شکل تعریف می‌کند:


««واکنش فیزیکی – شیمیایی متقابل بین فلز و محیط اطرافش که معمولا دارای طبیعت الکتروشیمیایی است و نتیجه‌اش تغییر در خواص فلز می‌باشد. این تغییرات خواص ممکن است منجر به از دست رفتن عملکرد فلز ، محیط یا دستگاهی شود که این دو ، قسمتی از آن را تشکیل می‌دهند. »»

ترمودینامیک و خوردگی

ترمودینامیک یکی از رشته های فیزیکی – شیمی، است. یکی از ویژگی‌های علم ترمودینامیک این است که می‌تواند پیش‌بینی کند که آیا واکنشهای خاصی رخ خواهند داد یا نه. تعیین زمانی واکنشی که ترمودینامیک ، انجام آن را پیش بینی می‌کند، موضوع علم سینتیک است. خوردگی را می‌توان میل ترمودینامیکی برای بازگشت به اصل خود فلز دانست و آن را چنین توضیح داد:

فلزات اکثرا به شکل ترکیبات شیمیایی در سنگهای معدنی موجود هستند. فلز در این حالت به خاطر وضعیت ترمودینامیکی خود ، حالت پایدار دارد، یعنی از نظر ترمودینامیکی اگر نیرویی از خارج بر سنگ معدن وارد نشود، فلز میل دارد که در سنگ بماند و حالت ترکیبی خود را حفظ نماید. وقتی سنگ معدن از معدن جدا می‌شود، طی فرآیندهای خاصی ، فلز از سنگ استخراج می‌شود و به حالت فلز خالص در می آید.

عمل استخراج فلز ، از نظر شیمیایی یک فرآیند الکترون گیری یا احیا به حساب می‌آید. به این ترتیب فلز موجود در سنگ معدن ، الکترون می‌گیرد و به حالت فلز خالص در می‌آید. اما در اینجا وضعیتی ناگوار وجود دارد: الکترونهایی که طی فرآیند استخراج گرفته شده‌اند، برای فلز به شکل مهمان ناخوانده در می‌آیند. فلز علاوه بر الکترونهایی که خود دارد، الکترونهای زیادتری را نیز طی استخراج به سوی خود فرا خوانده ، با مهمان کردن الکترونهای اضافی از چنگ سنگ گریخته است. اما این مهمانان تبدیل به ناخواستگانی شده‌اند که فلز دائما در جستجوی راهی برای بیرون راندن آنهاست. به زبان ترمودینامیکی ، بی‌قراری فلز را ناپایداری ترمودینامیکی می‌نامند.

هنگامی که فلز موفق به از دست دادن الکترون می‌شود، واکنش اکسیداسیون رخ می‌دهد و می‌گویند خوردگی اتفاق افتاده است. وقتی فلز خورده شد، آنچه از واکنش باقی می‌ماند (اصطلاحا محصولات خوردگی) به لحاظ ترمودینامیکی پایدار خواهد بود و از این نظر مانند فلز در حالت معدنی (در حالتی که به شکل ترکیب در سنگ معدن وجود داشت) رفتار می‌کند.

جالب آنکه از نظر شیمیایی نیز محصولات خوردگی مثل سولفات آهن ، اکسید روی و غیره ، همان ترکیباتی هستند که در سنگ معدن فلز یافت می‌شود.

خوردگی ، یک واکنش طبیعی

از آنچه گفته شد، می‌توان نتیجه گرفت که خوردگی یک واکنش طبیعی است و انجام می‌شود. اما چنانکه خواهیم دید، خوردگی دارای زیانهای بسیاری است که ما را وادار می‌کند تا ترجیح دهیم این واکنش انجام نشود. انجام نشدن خوردگی مثل آن است که بخواهیم آبشاری به جای آنکه از بالای صخره به پایین بریزد، از پایین به بالا بریزد. اگر چه امکان ندارد که ریزش آبشار را وارونه کنیم، اما خواهیم دید که روشهایی وجود دارند که با استفاده از آنها می‌توان نه تنها خوردگی را مهار کرد، بلکه آن را برعکس نمود!

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 1:4 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

جمعه نهم اسفند 1387

دید کلی

کروماتوگرافی ستونی یکی از مهمترین روشهاتی جداسازی ترکیبات در آزمایشگاههای سنتز مواد است. متاسفانه این روش در آزمایشگاههای آموزشی کمتر استفاده می‌شود. زیرا مدرسان باید بین نسخه ناقص ، کروماتوگرافی ستونی ثقلی و فنون جدید نظیر کروماتوگرافی آنی و کروماتوگرافی با فشار متوسط که نیاز به لوازم شیشه‌ای مخصوص و گران‌قیمت و ستونهای مخاطره انگیز دارد، یکی را انتخاب کنند.

روش ساده دیگری که کمتر شناخته شده است، کروماتوگرافی آنی با ستون خشک است. این روش همان قدرت جداسازی روشهای پیشرفته را داراست، ولی به صورت قابل ملاحظه‌ای کم‌خطر و ارزانتر از آنهاست. همچنین یادگیری و استفاده از آن آسان است. از آنجا که کروماتوگرافی آنی با ستون خشک در هیچ یک از متن‌های آزمایشگاهی مقدماتی توضیح داده نشده است، در اینجا سازگاری این روش را برای آزمایشگاهی آموزشی شرح دهیم.

روش کار

روش کار عمومی روش کروماتوگرافی آنی با ستون در انباشتن ستون ، نشاندن نمونه و شستشوی ستون شبیه انواع کروماتوگرافی است. به هر حال این ستون شامل ستون شبیه انواع دیگر کروماتوگرافی‌هاست. به هر حال ، این ستون شامل یک بستر خشک از سیلیکاژل در یک قیف شیشه‌ای متخلخل است که با استفاده از مکش شویش و پس از هر جزء ستون خشک می‌شود.

این ویژگی‌ها باعث می‌شود تا ستون ، راحت‌تر انباشته شود و لازم نیست دانشجویان ، نگران پایین آمدن سطح حلال از سطح سیلیکاژل باشند. در نتیجه استفاده کنندگان تازه‌کار ، بدون مشکل خاصی نتایج رضات بخشی بدست می‌آورند و به‌آسانی جداسازی‌هایی انجام می‌دهند که قابل مقایسه با نتایج جداسازی با کروماتوگرافی لایه نازک است.

وسایل

ستون شامل سیلیکاژل (مرک با نمره 60) است که درون قیف شیشه‌ای متخلخل با قطر 4cm و با خلل و فرج متوسط انباشته می‌شود. بقیه دستگاه ، شامل چندین لوله آزمایش میلی‌متری و شیشه‌آلات صافی خلاء استاندارد است. حلال شویش ، مخلوطی از حلال قطبی و حلال ناقطبی است، (مثلا می‌توان از هگزان و اتیل استات استفاده کرد.) مزیت این دو حلال در این است که فشار بخار مشابهی دارند و در ضمن در همه آزمایشگاهها می‌توان را بازیابی کرد.

انباشتن ستون

قیف تا لبه با سیلیکاژل فشرده می شود (25 تا 30 گرم). در مرحله بعد با ضربات آهسته ای که به قیف زده می‌شود، گرد سیلیکاژل نشست کرده ، فضاهای خالی پر می‌شود. سپس مکش انجام می‌گیرد. مرحله نهایی ، انباشتن شامل فشردن محکم با یک میله شیشه‌ای ته‌صاف ، همزمان با بکارگیری مکش است. در نهایت ، انباشتن باید طوری انجام گیرد که سطح بستر متراکم شده ، حدود 1سانتی‌متر با لبه قیف فاصله داشته باشد، (اگر ضروری باشد مقداری از سیلیکاژل برداشته شود تا فضای لازم ایجاد شود). لازم نیست که سطح ستون حتما بصورت کاملا صاف در آید.

آزمون ستون

به منظور اطمینان از عدم وجود شیارها و فضاهای خالی در ستون ، بدقت روی بستر هگزان ریخته می‌شود و همزمان با بکارگیری مکش ، آزمون صورت می‌گیرد. سطح بستر تا زمانی که حلال (هگزان) شروع به خروج از انتهای قیف کند، باید پوشیده از حلال باشد. سپس افزایش هگزان قطع می‌شود و ستون تا خشک شدن کامل تحت مکش قرار می‌گیرد. اگر انباشتن ستون درست انجام گرفته باشد، جبهه هگزان در یک خط افقی نزول خواهد کرد و در نهایت ، بستر خشک به صورت یک دست و بدون ترک در خواهد آمد.br>
اگر هگزان در یک طرف بسیار سریعتر پایین بیاید یا اگر شیارها و فضاها در سطح بستر گسترش پیدا کند، در این صورت ستون با مکش کاملا خشک و بار دیگر از ابتدا انباشته می‌شود و دوباره آزمون صورت می‌گیرد.

محافظت از ستون

تشکیل یک گودی کوچک در وسط در طی افزایش حلال ، اجتناب ناپذیر است. با این حال می‌توان با گذاشتن کاغذ صافی و افزایش حلال روی این کاغذ ، تا حدی از ستون محافظت کرد.

نشاندن نمونه مخلوط

ساده ترین راه برای قرار دادن نمونه در ستون ، حل کردن نمونه در حجم اندکی از هگزان است (400mg از نمونه در 2 تا 3 میلی لیتر هگزان حل می‌شود). محلول را به آرامی در ستون بریزید و سپس مکش را بکارگیرید. برای نمونه‌هایی که در هگزان حل نمی‌شوند، می‌توان از مخلوط هگزان- اتیل استات استفاده کرد. نمونه با 3 تا 4 حجم از هگزان مخلوط و اتیل استات قطره قطره افزوده می‌شود تا نمونه حل شود و محلول بدست آمده همانند مورد قبل به ستون افزوده می‌شود (بهتر است ستون را با دو یا سه ستون هگزان پیش از شروع مرحله شویش شستشو داد).

راه دیگر برای نشاندن نمونه‌های نامحلول در هگزان ، جذب شدن آن نمونه در مقداری از سیلیکاژل تازه است. این کار بدین ترتیب انجام می‌گیرد که نمونه را در حلال قطبی حل کرده ، 5 هم ارز جرمی از سیلیکاژل می‌افزاییم تا ماده خمیر مانندی بدست آید و سپس حلال را تبخیر می‌کنیم. ژل خشک به صورت یکنواخت در قسمت بالای ستون گسترانده می‌شود.

شویش ستون

به محض آنکه نمونه روی ستون نشانده شد با استنفاده از مخلوطهای هگزان و اتیل استات که قطبیت آن به تدریج افزوده می‌شود، شویش ستون شروع می‌شود. معمولا دانشجویان ، جزءهای حلال را مستقیما در لوله های آزمایش میلی‌متری که در درون ارلن گذاشته می‌شود جمع آوری می‌کنند. بنابراین مجبور نیستید هر بار ، ارلن بشویند (صرفه جویی در حلال) و در ضمن ، خطر تداخل و آلودگی اجزای نمونه با یکدیگر حذف می‌شود.

شویش با استفاده از یک مکش قوی و ریختن 25 میلی‌لیتر از حلال شستشو به‌صورت آرام (بخش محافظت از ستون را ببینید) انجام می‌گیرد. به محض اینکه ستون کم و بیش خشک شد یا لوله آزمایش پر شد، مکش متوقف و لوله آزمایش برداشته می‌شود. اغلب مقداری از حلال از طریق تبخیر یا جذب کم می‌شود. بنابراین استفاده از مقادیر کم حلال برای افزودن به ستون عاقلانه نیست.

قطبیت حلال شستشو باید آهسته ، اما پیوسته و یکنواخت از یک جزء به جزء دیگر افزایش یابد. به عنوان نمونه ، می‌توان برای اولین حلال از هگزان استفاده کرد. سپس پیوسته مقدار اتیل استات را در جزء بعدی حدود 1 تا 2 درصد افزایش داد تا مخلوط ، شستشو یابد (افزایش بیشتر غلظت با مخلوطهای ساده‌تری نظیر فروسن و استیل فروسن امکان پذیر است).

مخلوط کردن اجزای حلال ، قسمت بزرگی از وقت تلف شده این روش را در بر می‌گیرد، اما با بکارگیری روش چهار مرحله‌ای زیر ، زمان مورد نیاز را بصورت قابل ملاحظه‌ای کوتاه می‌کند.

• مرحله 1 :صد میلی‌لیتر از مخلوط حلال که برای جزء X لازم است، در ظرف 100 میلی‌لیتری مدرج شده تهیه و 25 میلی لیتر از آن برای جزء X مصرف می‌شود.
  
  
• مرحله 2 :یک قسمت کوچک از اتیل استات (0,5 الی 1 میلی‌لیتر) به باقیمانده حلال افزوده می‌شود و 25 میلی‌لیتر از این مخلوط برای جزء X+1 استفاده می‌شود.
  
  
• مرحله 3 و 4 :همان عملیات مرحله 2 برای اجزای X+3 و X+2 تکرار می‌شود.
  
  

حال به مرحله اول برمی‌گردیم و یک مخلوط قطبی‌تر از X+3 درست می‌کنیم.

تشخیص نمونه

اگر اجزای نمونه رنگی باشد (فروسن و استیل فروسن) ، پیشرفت جداسازی با چشم دیده می‌شود. به هر حال ،‌ روش بسیار متداول جمع آوری 12 تا 16 نمونه و شناسایی همزمان آنها با TLC است.

کاربردها

این روش با موفقیت برای مخلوطهای در گستره 150 میلی‌گرم تا یک گرم بکار برده شده است، به شرط اینکه قطبیت حلال به تدریج افزوده شود. قدرت جداسازی ، همانند TLC خواهد بود. جداسازی‌ها می‌توانند شامل فروسن و استیل فروسن ، سیس و ترانس ، 3،3،5- تری متیل سیکلو هگزانول (که از کاهش کتون با NaBH₄ بدست آمده است) و جداسازی مخلوط مجهول دوتایی غیر رنگی (یکی از اجزای پروپیوفنون - اتیل بنزوآت - آنتول و جزء دیگر ارتو دی‌اتیل فتالات - ارتو دی متیلا فتالات با سینامیل الکل است) باشد.

در هر کدام از موارد بالا ، جداسازی کامل با موفقیت انجام می‌گیرد، بویژه جداسازی دیاسترومرهای سیکلوهگزال جالب است، زیرا NaBH₄ واکنشگری با دیاستریوگزینی متوسط است و دانشجویان با استفاده از NMR می‌توانند بین دو دیاستومر تفاوت قائل شوند. اگر چه در توصیف محدودیتهای این روش ، امکان تخریب اکسایشی وجود دارد، ولی ما این مورد را حتی درباره آنتول و سینامیل الکل مشاهده نکردیم.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 0:31 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

جمعه نهم اسفند 1387

محلولی که در آن ، جسم حل‌شده به صورت مولکول یا یون با جسم حل‌نشده در حال تعادل باشد، آن را "اشباع شده" می گویند. حال اگر محلولی بیش از مقدار اشباع حل‌شونده داشته باشد، آن را "فوق‌ اشباع" می‌نامند که محلولی‌است ناپایدار.

محلول

محلولها ، مخلوطهایی همگن‌اند. محلولها را معمولا بر حسب حالت فیزیکی آنها طبقه‌بندی می‌کنند. محلولهای گازی ، محلولهای مایع و محلولهای جامد را می‌توان تهیه کرد. قانون فشارهای جزئی دالتون رفتار محلولهای گازی را که هوا متداولترین آنهاست، بیان می‌کند.

بعضی از آلیاژها محلولهای جامدند. سکه‌های نقره‌ای محلولهایی از مس و نقره‌اند و برنج محلولی جامد از روی در مس است.

هر آلیاژی محلولی جامد نیست، بعضی از آلیاژها مخلوطهایی ناهمگن‌اند و بعضی دیگر در زمره ترکیبهای بین‌فلزی به شمار می‌آیند. محلولهای مایع متداولترین محلولها هستند و احتمالا بیشترین کاربرد را توسط شیمیدانها در بررسی‌های شیمیایی دارند.

ماهیت محلولها

معمولا جزئی از یک محلول را که از لحاظ کمیت بیش از اجزای دیگر است، حلال و سایر اجزا را حل شده (یا حل شونده) می‌گوییم. اطلاق این اصطلاحات اختیاری‌است و دقت چندانی ندارد. گاهی آسانتر آن است که جزئی از محلول را با آن که مقدارش کم است، حلال بنامیم و گاهی اصلا اطلاق نام حلال و حل شده به اجزای یک محلول (مثلا محلولهای گازی) چندان اهمیتی ندارد.

بعضی از مواد به هر نسبت در یکدیگر حل می‌شوند. امتزاج پذیری کامل از ویژگی‌های اجزای تمام محلولهای گازی و بعضی از اجزای محلولهای مایع و جامد است. ولی غالبا ، مقدار ماده‌ ای که در حلال معینی حل می‌شود، محدود است.

انحلال پذیری یک ماده در یک حلال مخصوص و در دمای معینی بیشترین مقداری از آن ماده است که در مقدار معینی از حلال حل می‌شود و یک سیستم پایدار بوجود می‌آورد.

غلظت

برای یک محلول معین ، مقدار ماده حل‌شده در واحد حجم محلول را غلظت ماده حل‌شده می‌گوییم.

محلولهای رقیق و غلیظ

محلولهایی که غلظت ماده حل‌شده آنها نسبتا کم است، محلولهای رقیق نامیده می‌شوند و آنهایی را که غلظت نسبتا زیاد دارند، محلولهای غلیظ می‌گوییم.

محلول اشباع یا سیر شده

اگر به مقداری از یک حلال مایع ، مقدار زیادی از ماده حل‌شده (بیشتر از آنچه معمولا حل می‌شود) بیفزاییم، بین ماده حل‌شده و ماده حل‌شونده باقیمانده تعادل برقرار می‌شود:



ماده حل‌شونده باقیمانده ممکن است جامد ، مایع یا گاز باشد. در تعادل چنین سیستمی ، سرعت انحلال ماده حل‌شونده برابر با سرعت خارج شدن ماده حل‌شده از محلول است. بنابراین در حالت تعادل ، غلظت ماده حل‌شده مقداری ثابت است. چنین محلولی را محلول اشباع یا سیرشده می گوییم و غلظت آن ، برابر با انحلال پذیری ماده حل‌شونده مورد نظر است.

تعادل پویا

وجود اینگونه تعادل های پویا (دینامیک)، از طریق آزمایش نشان داده شده‌است. اگر بلورهای کوچک از یک ماده حل شونده را به محلول سیر شده همان ماده اضافه نماییم، ملاحظه می‌کنیم که اندازه و شکل بلورها تغییر می‌کند. در صورتی که در تمام طول آزمایش، غلظت محلول سیرشده تغییری نمی‌کند و مقدار اضافی ماده حل‌شونده نیز افزایش یا کاهش نمی‌یابد.

محلول فوق اشباع یا ابر سیرشده

غلظت ماده حل‌شده در یک محلول سیرنشده کمتر از غلظت آن در یک محلول سیرشده است. اما گاهی می‌توان از یک ماده حل‌شونده جامد ، محلولی ابر سیرشده تهیه کرد که در آن، غلظت ماده حل‌شده بیشتر از غلظت آن در محلول سیرشده است.

این محلول ابر سیرشده یا فوق اشباع ، حالتی نیم پایدار دارد و اگر مقدار بسیار کمی از ماده حل‌شونده خالص بدان افزوده شود، مقداری از ماده حل‌شده که بیش از مقدار لازم برای سیر شدن محلول در آن وجود دارد، رسوب می‌کند.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 0:11 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

پنجشنبه هشتم اسفند 1387

باتری ، منبع ذخیره نیروی الکتریسیته جهت زدن استارت در موتور و تامین جرقه شمع و استفاده از روشنایی می‌باشد.

تاریخچه

اختراع چرخ نقطه عطفی بود در جهت طراحی و ساخت خودرو . نخستین نشانه‌ها از اختراع چرخ مربوط می‌شود به 3500 سال قبل از میلاد مسیح. نیاز انسان به ارتباطات و ایجاد شبکه‌های حمل و نقل یکی از موفقیت‌های اساسی در یکصد سال اخیر است. چیزی که در روزهای اولیه برای تولید ‌کنندگان اهمیت داشت عمدتا تولید ماشینهایی بود که حرکت کنند. امروزه راحتی و آسایش راننده و مسافرینش از اهمیت زیادی برخوردار است.

ماشین مدرن با صدها قسمت فعالش، مکانیسم پیچیده ای است و نوجوانان تحت تاثیر ماشین چه حقیقی باشد و چه اسباب بازی شگفت زده می‌شوند ، از اینرو اتومبیل صرفا یک وسیله مسافرت نیست بلکه وسیله‌ای جهت سرگرمی است.

تاریخ اتومبیل در قرن حاضر از پیشرفت‌ها و بدعت‌های دائمی برخوردار بوده‌است.

از میان لیست بسیار طویل یک مورد باتری خودرو است. برای اینکه پس از مکش و تراکم ، عمل احتراق انجام شود نیاز به جرقه الکتریکی شمع می‌باشد. در نتیجه برای بوجود آمدن این جرقه به تجهیزاتی چون باتری ، کابل ، استارت ، دینام ، کوئل ، دلکو ، وایر ، شمع و سوئیچ نیاز است.

اجزا تشکیل دهنده باتری

جعبه باتری

جعبه باتری را به شکل مکعب مستطیل از جنس لاستیک و یا پلاستیک می‌سازند و باید در مقابل حرارت حاصله از فعل و انفعالات شیمیایی باتری و ضربه ، مقاوم بوده و در برابر عبور جریان الکتریسیته ، عایق خوبی باشد.

جعبه باتری بصورت خانه خانه ساخته شده و کف هر خانه دارای حوضچه‌هایی برای ته نشین شدن ذرات جدا شده از صفحات باتری و جلوگیری از اتصالات صفحات بیکدیگر می‌باشد. در صورتی که رسوبات یا لجن‌ها سطحشان بالا بیاید باعث اتصال کوتاه صفحات باتری شده و در نتیجه کاهش قدرت باتری را سبب می‌شود.

خانه باتری هر جعبه دارای تعدادی خانه جدا از یکدیگر می‌باشد. هر خانه حدود 2.2 ولت برق تولید می‌کند. اگر تعدادی صفحه مثبت و منفی داخل خانه باتری قرار دهیم و الکترولیت "اسید سولفوریک" بریزیم و ولت متر در مدار قرار دهیم 2 تا 2.2 ولت را می‌توانیم اندازه بگیریم. لذا برای باتری 6 ولت ، به سه خانه نیاز است.

صفحات باتری

در هر خانه سه صفحه مثبت ، منفی و عایق وجود دارد. تعداد صفحات منفی یکی بیشتر از صفحات مثبت می‌باشد به هر یک از صفحات مثبت و منفی پلیت می‌گویند. پس اگر خانه باتری 19 پلیت داشته باشد ، 9 عدد آن صفحه مثبت و 10 عدد صفحه منفی است. این عدد روی باتری نوشته می‌شود.

• صفحات مثبت: صفحات مثبت از جنس پراکسید سرب PbO₂ می‌باشد. ابتدا صفحات را از جنس سرب و آنتیموان بصورت مشبک ساخته و بعد ، از اکسید فعال شده پر می‌کنند.
  
  
• صفحات منفی: عین صفحات مثبت بوده ، با این تفاوت که ماده فعال ‌شده آن "سرب اسفنجی" می‌باشد.
  
  
• صفحات عایق: برای جلوگیری از اتصال صفحات مثبت و منفی بیکدیگر ، بین صفحات یک عایق از جنس پلاستیک یا میکا یا فیبر قرار می‌دهند. صفحات عایق از یک طرف صاف و از طرف دیگر دارای همبستگی هایی هستند. طرف برجستگی به طرف صفحه مثبت است تا اسید سولفوریک بهتر با صفحه مثبت فعالیت داشته باشد.برجستگی صفحه عایق اجازه می‌دهد ذرات جدا شده از صفحه مثبت به ته باتری هدایت و از اتصال کوتاه صفحات جلوگیری شود.

اتصال خانه‌های باتری بیکدیگر

ولتاژ باتری تعداد خانه‌های باتری را تعیین می‌کند. اگر بخواهند مقدار آمپر باتری را زیاد کنند تعداد صفحات مثبت و منفی هر خانه را زیاد می‌کنند. پس از این که صفحات هر خانه ، داخل آن قرار داده شد خانه‌های باتری را به صورت سری بیکدیگر وصل کرده که در نتیجه در کل خانه‌ها ، یک قطب مثبت آزاد و یک قطب منفی آزاد می‌ماند که آنها را بصورت مخروط ناقص از جنس سرب ریخته گری نموده و قطبهای اصلی باتری نامیده می‌شود.

تشخیص قطبهای باتری از یکدیگر

• قطب مثبت قطورتر از قطب منفی است.
  
  
• قطب مثبت با علامت (+) و قطب منفی با علامت (-) مشخص شده‌است.
  
  
• قطب مثبت با علامت POS یعنی مثبت و قطب منفی با NeG یعنی منفی مشخص می‌شود.

هیدرومتر یا اسید ‌سنج باتری

هیدرومتر از یک لوله استوانه‌ای که یک سر آن به لوله باریک لاستیکی و سر دیگر آن به یک گوی لاستیکی توخالی وصل می‌باشد، تشکیل شده‌است. داخل محفظه شیشه‌ای ، یک کپسول شناور قرار گرفته که به صورت سبز ، سفید ، قرمز رنگ آمیزی شده‌است و به صورت چگالی اسید درجه بندی شده‌است.

برای تعیین غلظت مایع داخل باتری یا ظرف اسید ، ابتدا باید گوی پلاستیکی را فشار داده تا هوای آن خارج شود و سر باریک لاستیکی هیدرومتر را داخل ظرف باتری قرار داد و سپس گوی لاستیکی را رها می‌کنیم. مقداری از مایع داخل ظرف یا باتری وارد محفظه شیشه‌ای می‌شود. کپسول مدرج طبق قانون ارشمیدس در مایع ، شناور می‌ماند. هر چه مایع رقیقتر باشد کپسول در آن بیشتر فرو رفته و هر چه غلیظتر باشد برعکس.

جدول مخصوص تعیین و شارژ باتری

درصد شارژ حدود غلظت 100% 1.299 تا 1.265 75% 1.256 تا 1.235 50% 1.235 تا 1.205 25% 1.205 تا 1.170 خیلی کم 1.170 تا 1.140 کاملا شارژ 1.140 تا .1.11

• اگر محلول داخل باتری پس از شارژ کامل دارای غلظت کمتر از حد معمول است، با اضافه ‌کردن اسید به محلول این عیب را بر طرف کنید.
  
  
• اگر محلول داخل باتری پس از شارژ کامل دارای غلظت بیشتر از حد معمول است، با اضافه ‌کردن آب مقطر این عیب را برطرف کنید.
  
  
• اتصال باتری کمکی جهت روشن کردن موتور اتومبیل: اگر نیاز به باتری کمکی در اتومبیل باشد باید دقت کرد که به صورت موازی در مدار قرار گیرد. در صورتی که به صورت سری در مدار بسته شود، ولتاژ زیاد به ادوات برقی اتومبیل ضربه وارد می‌سازد.

نگهداری باتری

• مایع الکترولیت باتری بازدید شود. در صورتی که مقدار الکترولیت کم بود، آب مقطر را تا 10 میلیمتر بالای صفحات پر کنید.
  
  
• بستهای نگهدارنده باتری محکم شود تا باتری هنگام حرکت اتومبیل ارتعاش پیدا نکند و دچار سانحه نشوند.
  
  
• بستهای قطب مثبت و منفی را با آچار تخت سفت کرده و در صورتی که سولفاته شده بود ، آنها را باز با آب جوش تمیز کرده و همچنین قطبهای باتری نیز تمیز شود. سپس ، بستها با آچار تخت ، محکم بسته شود.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 11:54 بعد از ظهر | | قالب بلاگفا

پنجشنبه هشتم اسفند 1387

مخمرها ، قارچهای تک‌سلولی هستند. یکی از گونه‌های مخمر به نام "ساکارومایسس سروزیه" به مخمر نان معروف است. که قدرت تولید گاز و مزه مطبوع را دارد و در نانوایی برای "ورآمدن" خمیر نان استفاده می‌شود.

اطلاعات اولیه

قارچها قلمرو جداگانه‌ای از یوکاریوتها را تشکیل می‌دهند. این دسته از موجودات ، همگی هتروتروف بوده ، برای رشد و تکثیر به ترکیبات آلی جهت اخذ انرژی و کربن نیاز دارند. قارچها هوازی یا بی‌هوازی اختیاری هستند. اکثر قارچها ساپروفیت هستند و در خاک و آب بسر می‌برند. قارچها مانند باکتری‌ها ، در تجزیه مواد و گردش عناصر در طبیعت دخالت داشته ، حائز اهمیت هستند.

قارچها شامل مخمرها ، کپکها و قارچهای گوشتی هستند. مخمرها ، قارچهای تک‌سلولی هستند. کپکها ، پرسلولی و رشته‌ای می‌باشند (سفیدکها، زنگها و سیاهکها) ، قارچهای گوشتی ، شامل قارچهای چتری ، کلاواریا و پافبالها می‌باشند.

مخمرها

مخمرها ، قارچهای تک سلولی و فاقد ریسه بوده ، به شکل کروی یا بیضوی دیده می‌شوند. این دسته از قارچها مانند کپک‌ها در طبیعت انتشار وسیع داشته و غالبا می‌توان آنها را بر روی میوه‌ها و برگها به صورت پوشش سفید پودر مانند پیدا کرد.

تولید مثل مخمرها

مخمرها معمولا با جوانه زدن تکثیر می‌یابند. در این پدیده ، جوانه بر سطح خارجی سلول مادر بوجود می‌آید و با دراز شدن آن ، هسته سلول مادر تقسیم گشته ، یکی از هسته‌های حاصل بدون جوانه زدن مهاجرت می‌کند. آنگاه مواد دیواره سلولی بین جوانه و سلول مادر بوجود آمده ، سرانجام جوانه از سلول مادر جدا می‌شود. یک سلول مخمر ممکن است با روش جوانه زدن تا 24 جوانه تولید نماید.

در برخی موارد ، سلولهای مخمر با شکاف برداشتن سلول مادر رشد می‌کنند. بدین معنی که سلول مادر دراز شده ، هسته آن تقسیم شده ، دو سلول بوجود می‌آید. افزایش تعداد سلولهای مخمری بر روی محیط سفت ، کلونی شبیه باکتری‌ها بوجود می‌آورد.

رشد و فعالیت مخمرها

مخمرها قادر هستند به طریقه بی‌هوازی اختیاری ، رشد نمایند. بدین معنی که از اکسیژن یا ترکیبات آلی به عنوان پذیرنده نهایی الکترونها استفاده می‌کنند. در محیط واجد اکسیژن فراوان ، مخمرها مواد قندی را تخمیر کرده ، اتانول و دی‌اکسید کربن تولید می‌کنند. این فرآیند اساس صنایع تهیه مشروبات الکلی و شیرینی پزی است.

برخی از گونه‌های ساکارومایسس مانند ساکارومایسس سروزیه را برای تهیه اتانول و دی‌اکسید کربن جهت ورآمدن خمیر نان بکار می‌برند.

مخمر نان

مخمر نان یا مخمر نانوایی در شیرینی پزی و تهیه انواع نانها جهت ورآمدن خمیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. ابتدا کشت خالصی از مخمرها را در آزمایشگاه تهیه کرده ، بعد آن را در مقیاس بزرگ تهیه نموده ، سرانجام آن را در بشکه‌های بزرگ وارد می‌کنند. در جریان این مراحل ، توجه زیادی باید بکار رود تا از بروز آلودگی جلوگیری شود.

مواد لازم برای تهیه مخمر نان

محیط ، واجد 1.5 - 0.5 درصد قند ، ازت ، پپتیدها ، اسیدهای آمینه یا آمونیاک و مواد معدنی برای تهیه مخمر نان لازم است. قند را از ملاس یا از دانه‌هایی که جوشانده و جهت گوارش نشاسته ، تحت تاثیر آنزیم آمیلاز قرار داده شده است، بدست می‌آورند. PH محیط را با افزودن اسید سولفوریک با تخمیر اولیه به کمک لاکتو باسیلوس به 4.5 می‌رسانند.

PH پایین ، رشد مخمرها را تحریک کرده ، از رشد باکتریهای مولد فساد مواد غذایی جلوگیری می‌کند. در طی تکثیر مخمرها با افزودن آمونیاک یا اسید سولفوریک ، PH را تنظیم می‌کنند.

درجه حرارت و تهویه لازم برای تهیه مخمرها

درجه حرارت مناسب 26 - 25 درجه سانتی‌گراد است و بالا رفتن حرارت غالبا در جریان تخمیر رخ می‌دهد ولی سیستم خنک‌کن از افزایش درجه حرارت به بالاتر از 30 درجه سانتی‌گراد جلوگیری می کند. تهویه شدید ، اکسیژن کافی برای رشد مخمرها را فراهم می‌کند. دی‌ساکاریدها نظیر ساکارز و مالتوز ، ابتدا بوسیله مخمر هیدرولیز شده ، سپس تحت شرایط هوازی اکسیده می‌شود. این واکنش حداکثر انرژی را تولید می‌نماید که بخش بزرگی از آن ، صرف سنتز پروتوپلاسم میکروبی می‌شود.

سلولهای مخمر به سرعت تکثیر یافته ، در مدت 11 - 10 ساعت ، قند محیط را به مصرف می‌رسانند.

جداسازی و نگهداری مخمرهای تولید شده

مخمرها را با سانتریفوگاسیون و شستشو ، از محیط کشت جدا کرده ، آن را با نشاسته مخلوط کرده ، تحت فشار به صورت کیک درمی‌آورند. کیک مخمری را در شرایط سرما نگه می‌دارند تا از فاسد شدن آن توسط میکروبهای دیگر ممانعت به عمل آید. مخمرها را می‌توان تا 10 درصد رطوبت خشک کرد. در این حالت ، مخمرها ، ماهها سالم نگهداری می‌شوند.

طرز تهیه مخمر غذایی حیوانات

مخمر غذایی جهت تغذیه حیوانات را می‌توان از ماده اولیه نظیر تراشه چوب ، خاک اره ، کاه و سایر مواد زاید کشاورزی تهیه کرد. به این معنا که ابتدا آنها را با هیدرولیز به کمک اسیدها یا گوارش آنزیمی به قندهای قابل استفاده نظیر مالتوز یا گلوکز تجزیه کرده ، سپس مخمرها را بر روی آن پرورش می‌دهند.

تخمیر الکلی

این واکنش فرمول کلی تخمیر الکلی توسط مخمر است:





این فرمول نشان می‌دهد که قند ، ماده اولیه است و فرآیند ، به صورت بی‌هوازی انجام می‌شود. اتانول و دی‌اکسید کربن به مقدار زیاد (تا 90 درصد) ، متراکم می‌شوند و مقادیر کمی از سایر فرآورده‌ها نیز تشکیل می‌شود. مخمرها قادر هستند گلوکز ، فروکتوز ، ساکارز و مالتوز را تخمیر کنند. لذا آب میوه‌ها و شربتها را می‌توان بوسیله مخمر تخمیر کرد. پلی‌ساکاریدهای نشاسته و سلولز را نمی‌توان مستقیما بوسیله مخمرها تخمیر کرد. باید آنها ابتدا به قندهای ساده تبدیل شوند و بعد تحت تاثیر مخمر قرار بگیرند.

اتانول و دی‌اکسید کربن تولید شده در تخمیر ، باعث ورآمدن خمیر نان و مطلوب شدن کیفیت نان می‌شود.

فاسد شدن محصولات آردی

پختن شیرینی‌ها و فرآورده‌های آردی ، الزاما همه اسپور باکتریها را نمی‌کشد. بخش وسط قطعه نان فقط گرمای 100- 96 درجه سانتیگراد دریافت می‌کند. ممکن است در نان ، اسپور باسیلوسها شروع به رشد کنند و موجب تجزیه لزج نان شوند که آن را نان لزج می‌گویند. این لزج شدن را می‌توان با اسیدی کردن خمیر قبل از پختن با سرکه یا اسید استیک یا اسید سیتریک ، متوقف ساخت.

فاسد شدن ناشی از کپک‌ها ، دشواری دیگری در صنایع نانوایی است. کپکها در حین پختن نان می‌میرند. گاهی پروپیونات از سدیم یا کلسیم را به خمیر می‌افزایند تا از رشد کپکها جلوگیری کنند. نانهای خامه‌ای در هوای گرم آلوده می‌شوند و در فصول گرم ، باید از پختن این قبیل شیرینی‌ها ، خودداری گردد.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 11:39 بعد از ظهر | | قالب بلاگفا

پنجشنبه هشتم اسفند 1387

تاریخچه

اولین قدم در مورد صنعت پلاستیک ، توسط فردی به نام وایسا هیکات انجام گرفت که تلاش می‌کرد ماده‌ای بجای عاج فیل تهیه کند. چون عاج فیل بعنوان ماده‌ای سخت ، گرانقیمت و همینطور کمیاب کاربردهای فراوانی داشت. وی توانست نیترات سلولز را (که به غلط نیتروسلولز گفته می‌شود) از سلولز تهیه کند. پس نیترات سلولز اولین پلاستیک با منشا طبیعی است.

ویژگیهای مواد پلاستیکی

یک ویژگی مهم مواد پلاستیکی در صنعت ، فرآیند پذیر بودن یا Processible بودن آن است. اگر ماده‌ای قابل ذوب یا قابل حل باشد، در صنعت قابل استفاده است و گرنه نمی‌توان از آن استفاده صنعتی کرد. چون نمی‌توانیم آن را برای تهیه مواد بکار ببریم.

ویژگی سلولز و نیترات سلولز

سلولز نه قابل حل و نه قابل ذوب است و قبل از ذوب تجزیه می‌شود. پس فرآیند پذیر نیست. اما نیترات سلولز هم قابل حل و هم قابل ذوب است. یعنی وایسا هیکات ، سلولز فرآیند ناپذیر را به نیترات سلولز فرآیند پذیر تبدیل کرد.

ویژگی استات سلولز

نیترات سلولز ایراداتی دارد. از این رو تلاش برای جایگزین کردن یک پلاستیک دیگر به جای آن آغاز شد. در سال 1908 مایلز استات را تهیه کرد که هم مزیت نیتروسلولز را دارد و هم کارکردن با آن آسانتر است و خطرات کمتری دارد.

اولین پلاستیک سنتزی

اولین پلاستیک سنتزی ، رزین فنل- فرمالدئید بود که در تلاش برای ساخت مواد پلیمری کاملا سنتزی ، در سال 1907 لئو بلکند موفق شد از متراکم کردن فنل با فرمالدئید ، رزین فنل فرمالدئید را که بعدها تحت عنوان بالکیت (بعنوان محصول نهایی) نامیده شد، تولید کند. این رزین هم در محیطهای اسیدی و هم قلیایی قابل تهیه است.

محیط اسیدی نوالاک بالکیت محیط بازی رزول رزیتول رزیت

فنوپلاستها

از متراکم شدن فنل با فرمالدئید در محیط اسیدی یا بازی فنوپلاست یا رزین فنل-فرمالدئید حاصل می‌شود. ماکزیمم PH که در صنعت با آن کار می‌شود 8/5 است و برای ایجاد این PH البته در محیط بازی به محیط ، NH₃ یا NaOH اضافه می‌شود. برای این که چسب نجاری حاصل شود، در انتهای مولکول ، باید گروه OH باشد. هر چه گروههای OH بیشتر باشد چسبندگی بیشتر خواهد بود. پس برای تولید چسب بهتر ، باید فرمالدئید اضافی برداریم. بهترین چسب آن است که گروه فرمالدئید آزاد داشته باشد.

آمینوپلاستها

این پلاستیک‌ها از متراکم شدن اوره یا ملامین با فرمالدئید در محیط اسیدی یا بازی بدست می‌آیند. دمای این واکنش باید بین 60 تا 80 درجه سانتیگراد باشد. چسب فنل فرمالدئید بعلت بدبویی در بازار نیست. ولی این چسب ، در بازار موجود است. ملامین یا 8 ، 4 ، 6 _ تری آمینو _ 1 ، 3 ، 5 _ تری آزید با فرمالدئید می‌تواند در محیط اسیدی یا بازی ، واکنش چند تراکمی انجام دهد و برحسب شرایط تنظیم واکنش ، پلیمر یک بعدی ایجاد کند.

وقتی که شرایط را با تنظیم PH در محیط اسیدی و دمای زیاد تغییر دهیم، پلیمر یک بعدی به سه بعدی تبدیل می‌شود و همراه با 20 درصد کائولن تبدیل به فرمیکال می‌شود که ماده استخوانی روی میزهای کابینت‌هاست که در خلا تحت فشار بالا پرس می‌شود. حال اگر 40 - 30 درصد کربنات کلسیم اضافه کنیم، تبدیل به زیر سیگاری و مواد دیر اشتعال پذیر می‌شود که قیمت آن ، فوق‌العاده افت می‌کند. اما قدرت مکانیکی آن بالا می‌رود.

کلید و پریز برق بدون استثنا از این ماده می‌باشد.

ترموپلاستها

پلیمرهایی هستند که در اثر فشار ، تغییر شکل می‌دهند و بعد از حذف نیروی خارجی ، این تغییر شکل همچنان ادامه می‌یابد و باقی می‌ماند. به عبارت دیگر ، خاصیت پلاستیسیتی دارند. این پلیمرها در اثر گرما بتدریج نرم می‌شوند و با افزایش دما به حالت فیزیکی جامد خود تبدیل می‌شوند. این خصلت ، کاربرد این پلیمرها را تضمین می‌کند یا بوجود می‌آورد. اگر ترموپلاستیکی را بصورت پودر یا حلقه‌های کوچک حرارت دهیم، ابتدا نرم و سپس مذاب و وسیکوز می‌شود و اگر آنها را قالب بگیریم، شکل قالب را به خود می‌گیرد.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 11:4 بعد از ظهر | | قالب بلاگفا

پنجشنبه هشتم اسفند 1387

نگاه اجمالی

ذره بنیادی پایداری با بار الکتریکی منفی 1.602X10^-19 کولن و جرم در حال سکون 9.109X10^-31 کیلوگرم. الکترونها در همه اتمها حضور دارند و در لایه‌های خاصی به دور هسته اتم می چرخند.

سیر تحولی و رشد

در نظریه‌های دالتون و و نظریه‌های یونانیان ، اتمها کوچکترین اجزای ممکن ماده بودند. اما در اواخر سده نوزدهم کم کم معلوم شد که اتم خود از ذراتی کوچکتر ترکیب یافته است. این تغییر دیدگاه ، نتیجه آزمایشهایی بود که با الکتریسیته به عمل آمد. در 1807 - 1808 شیمیدان انگلیسی همفری دیوی با تجزیه مواد مرکب توسط الکتریسیته ، پنج عنصر پتاسیم ، سدیم ، کلسیم ، استرونسیم و باریم را کشف کرد و دیوی با این کار به این نتیجه رسید که عناصر با جاذبه‌هایی که ماهیتا الکتریکی هستند بهم وصل می‌شوند.

در سال 1833 - 1832 مایکل فارادی مجموعه آزمایشهای مهمی در زمینه برقکافت شیمیایی انجام داد. در فرآیند برقکافت ، مواد مرکب بوسیله الکتریسیته تجزیه می‌شوند. فارادی رابطه بین مقدار الکتریسیته مصرف شده و مقدار ماده مرکب تجزیه شده را بررسی کرد و فرمول قوانین برقکافت را بدست آورد. بر مبنای کار فارادی ، جرج جانستون استونی در سال 1874 به طرح این مسأله پرداخت که: واحدهای بار الکتریکی با اتمها پیوستگی دارند. او در سال 1891 این واحد را الکترون نامید.

در سالهای پایانی سده نوزدهم میلادی بیشتر فیزیکدانان به این باور رسیدند که الکتریسته به دو صورت ظاهر می‌شود: یکی به صورت الکترون با جرم 9.109534X10^-31 کیلو گرم و بار منفی 1.602X10^-19 کولن و دیگری به صورت پروتون با جرم 1.672623X10^-27 کیلو گرم و بار 1.602177X^-19 اعتقاد بر این بود که اتمها (و در نتیجه مولکولها) از ترکیب الکترونها و پروتونها شکل می‌گیرد. در اوایل دهه 1930 معلوم شد که همه اتمها (بجز هیدروژن) از پروتونهای مثبت و نوترونهای خنثی و با جرم 1.675X10^-27 و بدون بار الکتریکی مثبت تشکیل می‌شود. همچنینی کشف شد که الکترون مثبت (یا پوزیترون) نیز با جرمی برابر با جرم الکترون و باری برابر با بار الکترون ولی با علامت مثبت (دست کم به صورت لحظه‌ای) وجود دارد.

ساختار اتم الکترونی

چنانچه گفته شد اتمها از ترکیب الکترونها و پروتونها شکل گرفته‌اند و هسته اتمها نیز از پروتونهای مثبت و نوترونهای خنثی تشکیل شده است. به این ترتیب ، اتم خنثی هسته‌ای با بار مثبت دارد که با الکترونهای (منفی) احاطه شده است. اندازه هسته در هر اتم از مرتبه حدود 10/1 اندازه‌ اتم است. بقیه حجم اتم را الکترونهای مداری در اشغال خود دارند.

انتقال الکترونها

در رسانای الکتریسته (که معمولا از جنس فلزند) ، مسیرهایی برای انتقال سریع الکترونها وجود دارد. یونها (اتمها و مولکولهای با بار الکتریکی مثبت یا منفی در محلولها) نیز می‌توانند رساننده الکتریسته باشند. الکتریسته می‌تواند در هوا یا گازهای دیگر نیز منتقل شود، این انتقال یا به صورت جرقه‌ای است که چشمه‌ای با ولتاژ زیاد (چند هزار ولت به ازای هر سانتیمتر فاصله) آن را در فشار جو بوجود می‌آورد. و یا در فشار کم نظیر آنچه در لامپهای نئونی روی می‌دهد به صورت تخلیه الکتریکی است.

گسیل الکترون

فلزات داغ الکترونهای فراوانی گسیل می‌کنند که آنها را می‌توان در خلأ خوب به صورت پرتوهای کاتدی شتاب داد. این پرتوهای تولید شده در لامپ کاتدی را می‌توان به کمک میدانهای الکتریکی و مغناطیسی فلوئورتاب کانونی کرد. لامپهایی که بر این اساس کار می‌کنند در میکروسکوپهای الکترونی ، صفحه‌های نمایشی رایانه‌ها و همچنین در تلویزیونها کاربرد دارد.

بر اثر کوششهایی که برای عبور جریان برق در خلا به عمل آمد ، یولیوس پلوکر در 1859 پرتوهای کاتدی را کشف کرد. موضوع از این قرار بود که دو الکترود در یک لوله شیشه‌ای وارد کردند و پس از مسدود کردن لوله ، هوای آنرا تقریبا بطور کامل بیرون کشیدند. وقتی یک ولتاژ زیاد بین دو الکترود برقرار گردید، از الکترود منفی که کاتد نامیده می‌شود پرتوهایی گسیل یافت. این پرتوها بار منفی دارند، بر خط راست سیر می‌کنند و بر دیواره مقابل کاتد موجب تلألو می‌شوند. لامپهای تصویری که در صفحه تلویزیون و صفحه نمایشهای کامپیوتری بکار می‌روند. لوله‌های پرتو کاتدی جدیدی هستند، در این لامپها پرتوها بر صفحه‌ای متمرکز می‌شوند. این صفحه با موادی پوشیده شده‌ که هنگام برخورد با تابش پرتوها درخشش ایجاد می‌کنند.

در اواخر سده نوزدهم ، پرتوهای کاتدی بطور وسیعی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشهای متعدد دانشمندان به این نتیجه انجامید که پرتوهای مذکور جریانی از ذرات بار دار منفی است که حرکتی سریع دارند. این ذرات همانطور که استونی پیشنهاد کرده بود الکترون نامیده شد. این الکترونها که از فلز کاتد ناشی می‌شوند همواره یکسانند و به جنس فلز بستگی ندارند. چون بارهای ناهمنام یکدیگر را جذب می کنند، جریان الکترونهایی که پرتوی کاتدی را بوجود می‌آورند هرگاه از میان دو صفحه با بارهای مخالف بگذرند به طرف صفحه‌ای که بار مثبت دارد کشیده می‌شوند. بنابراین پرتوهای کاتدی در یک میدان الکتریکی از مسیر عادی مستقیم خود منحرف می‌شوند. درجه این اختلاف به دو عامل بستگی دارد:

1. انحراف بطور مستقیم با اندازه بار ذره تغییر می‌کند. ذره‌ای که بار بیشتری دارد بیشتر از ذره‌ای که بار کمتری دارد منحرف می‌شود.
2. انحراف بطور معکوس با جرم ذره تغییر می‌کند. ذره‌ای با جرم بزرگتر کمتر از ذره‌ای با جرم کوچکتر منحرف می‌شود.

انواع الکترونها

الکترون آزاد

الکترونی که از اتم جدا شده و به آن بستگی ندارد. الکترونهای بیرونی‌ترین لایه‌های اتمهای فلزات بستگی کمتری نسبت به اتمهای خود دارند و با گرفتن انرژی کوچکی از این اتمها کنده می‌شوند و به شکل توده‌ای از ابر یا گاز ، شبکه‌های اتمی فلزات را در بر می‌گیرند. هنگامی که الکترونهای آزاد در میدان الکتریکی قرار گیرند، جریان الکتریکی بوجود می‌آید.

الکترون اوژه

الکترون اوژه نوعی الکترون آزاد است که از اتم یا یون گسیل می‌شود. الکترون اوژه از بازآرایی الکترونهای مقید از اتم یا یون اولیه سرچشمه می‌گیرد. این بازآیی از واکنش الکترون - الکترون که مولد نیروی دافعه است و می‌تواند بر نیروی جاذبه ناشی از برهمکنش الکترون - هسته فایق آید، صورت می‌گیرد. با آن همه بازآیی یاد شده تنها هنگامی می‌تواند رخ دهد که حداقل جای یک الکترون در تراز انرژی معین اتم یا یون اولیه خاصی باشد و در تراز با انرژی بیشتر از انرژی تهی جا حداقل دو الکترون وجود داشته باشد، یکی از الکترونهای تراز بالاتر به تراز دارای تهی جا سقوط می‌کند و الکترون دیگر به صورت الکترون آزاد از اتم خارج می‌شود.

الکترون ظرفیت یا الکترون والانس

هر یک از الکترونهای لایه خارجی اتم که در ایجاد پیوندهای شیمیایی شرکت می‌کنند.

الکترون رسانش

اتمهای هر فلزی با پیوندهای کووالانسی که راستای کاملا مشخص ندارند و میان چندین اتم پخش شده‌اند، به همدیگر مقید هستند. بنابراین الکترونهایی که قیدشان در ضعیفترین حد است (الکترون ظرفیت) می‌توانند در سراسر فلز حرکت کنند. این الکترونهای متحرک که الکترون رسانش نامیده می‌شود در خواص الکترونی و انتقال گرما در فلزها دخالت دارد.

• مدل گاز آزاد فرمی: برای فلزهای ساده مانند (pb , TI , In , GA , Al , Ba , Sr, Ca , Mg , Be , Rb , Cs , Ka , Na , Li) سهم الکترون رسانش در رسانندگی گازی از فرمیونها بدون برهمکنش و با چشم پوشی از انرژی پتانسیل ناشی از بخش مرکزی یونها ، می‌توان محاسبه کرد. در این مدل ، انرژی مجاز الکترونهای رسانشی پیوسته‌اند و در انرژی فرمی ε_f با یک سطح کروی فردی روبرو هستیم.
  
  
• خواص الکترونی: وقتی یک میدان الکتریکی خارجی به فلز اعمال می‌شود الکترونهای رسانش شروع به شتاب گرفتن می‌کنند. اما برخورد این الکترونها با ناخالصیها به فوتونها ، ناکاملیهای شبکه ، حرکتشان را کند می‌کند، این فرآیند منجر به حالتی مانا می‌شوند که در آن سرعت سوق برای الکترون رسانش عبارت است از: v = -eET/m

که در آن e بار الکترون ، E میدان الکتریکی ، T زمان میانگین بین برخورد (یا زمان واهلش) و m جرم الکترون است.

• سرعت سوق الکترون: میانگین سرعتی که با آن الکترونها یا یونها ، بر اثر میدان الکتریکی در ماده‌ای رسانا یا نیم رسانا جابجا می‌شوند. نیم رساناهای خالص و آلاییده دارای حاملهای (الکترونها و حفره‌های رسانش) آزادی هستند که تحت تأثیر میدان الکتریکی ممکن است در داخل جسم جابجا شوند. تعداد الکترونها و حفره‌ها به جنس نیم رسانا و میزان و نوع آلایش و دمای آن بستگی دارد. اما در هر نیم رسانای قابل استفاده این تعداد معمولا بین 10²² تا 10²⁶ الکترون یا حفره در هر متر مکعب است. در غیاب میدان الکتریکی این حاملها در جهت کاتوره‌ای در جسم حرکت می‌کنند و بنابراین جریان الکتریکی خالص بوجود نمی‌آورند.
  
  هر گاه میدان الکتریکی برقرار شود، بر حاملها نیروی الکتریکی وارد می‌شود و در جهت نیرو به آنها شتاب داده می‌شود، که این امر به ایجاد جریان الکتریکی می‌انجامد. اما حاملها با اتمها و نقص بلور ، مانند ناخالصیها و دررفتگیها نیز برهمکنش و برخورد نیز دارند و این برخوردها سبب میشوند سرعت الکترون کاتوره‌ای شود. به این ترتیب الکترونها و حفره‌ها در جهت نیروی الکتریکی دارای سرعت متوسطی هستند. و این سرعت متوسط یا سرعت سوق با توازن بین نیروی الکتریکی در زمان T فاصله زمانی میانگین بین برخوردها مشخص می‌شود.
  
  سرعت برخورد برابر است با V_p = eTE/m که در آن ، E میدان الکتریکی اعمال شده بر حسب ولتمتر را ، e بار الکترون و ^*m جرم مؤثر حامل است.

اسپین الکترون

اسپین یکی از ویژگیهای درونی ذرات است. اسپین خاصیتی است که به غیر صفر بودن تکانه زاویه‌ای ذره ساکن مربوط می‌شود، اینکه الکترونها دارای اسپین هستند از اهمیت خاصی برخوردار است. اسپین الکترون در شیمی و در جنبه‌هایی از رفتار ماده معمولی ، بویژه در پدیده‌های مغناطیسی نقش اساسی ایفا می‌کند. الکترون حامل اسپین 2/1 هسته و این بدان معنی است که برای الکترون ساکن اندازه گیری تکانه زاویهای نسبت به یک محور مفروض به یکی از دو نتیجه ممکن ħ/2 ± می‌انجامد ħ = h/2π ثابت کاهیده پلانک است.

اسپین الکترون دو پیامد نیزدیکی دارد: یکی اینکه الکترونها را به صورت آهنربایی میکروسکوپیکی در می‌آورد، که هم میدان مغناطیسی تولید می‌کنند و هم در برابر میدان مغناطیسی واکنش نشان می‌دهند. دیگر اینکه یک درجه آزادی داخلی نمی‌توانند حالت کوانتمی یکسان داشته باشند و این خاصیتی است به فرمیون بودن الکترونها مربوط می‌شود.

پراش الکترون

فیزیک کلاسیک ، الکترونها را ذراتی در نظر می‌گیرد با جرم و بار معین ، برهمکنش الکترون با میدانهای الکتریکی و مغناطیسی را می‌توان بر حسب حرکت ذره توضیح داد. آزمایشهای اولیه با لامپ پرتوی کاتودی که باریکه الکترون را فراهم می‌آورد، نشان داد که اجسام کوچکی که در لامپ قرار داده شوند روی پرده فسفری سایه واضح می‌اندازند. این آزمایش با تصویر کلاسیکی الکترون به صورت ذره کاملا سازگار است.

طول موج دوبروی الکترونی با انرژی 10000v یعنی الکترونی که با پتانسیل 1000v شتاب گرفته باشد، برابر 4X10 متر است. چون این مقدار بسیار کوچکتر از اندازه جسم است، اثر پراش بسیار کوچکتر از آن است که دیده شود. بلافاصله بعد از اینکه دوبروی اظهار نظر کرد که ماده باید خواص موجی از خود نشان دهد، والتر الساسر اعلام کرد که پراش الکترونها باید در سطح بلور قابل مشاهده باشد.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 10:57 بعد از ظهر | | قالب بلاگفا

پنجشنبه هشتم اسفند 1387

دید کلی

تیتراسیونهای خنثی‌شدن بطور گسترده در تعیین غلظت آنالیتهایی کاربرد دارند که یا اسید و یا باز هستند، یا با استفاده از روشهای مناسب به چنین گونه‌هایی تبدیل می‌شوند. آب ، حلال معمول برای تیتراسیون خنثی‌شدن است، زیرا بسادگی در دسترس و ارزان و غیرسمی است. پایین بودن ضریب انبساط دمایی آن یک خاصیت اضافی دیگر است.

ولی بعضی از آنالیتها در محیط آبی قابل تیتر کردن نیستند، زیرا انحلال‌پذیری آنها بسیار پایین است، یا چون قدرتهای اسیدی یا بازی آن چندان زیاد نیست که نقاط پایان رضایت بخشی را فراهم کنند. غلظت چنین موادی را اغلب می‌توان با تیتر کردن آنها در حلال دیگر به غیر از آب تعیین کرد.

نظریه تیتراسیونهای خنثی‌کردن

محلولهای استاندارد اسیدها و بازهای قوی را بطور گسترده‌ای برای تعیین آنالیتهایی بکار می‌برند که خود اسید یا بازند یا می‌توانند با اعمال شیمیایی به چنین گونه‌هایی تبدیل شوند.

واکنشگرها برای واکنشهای خنثی‌شدن

محلولهای استاندارد برای تیتراسیونهای خنثی شدن همواره از اسیدها یا بازهای قوی تهیه می‌شوند، زیرا این نوع واکنشگرها تیزترین نقطه پایانی را ارائه می‌کنند.

محلولهای استاندارد

محلولهای استاندارد بکار گرفته شده در تیتراسیونهای خنثی شده ، اسیدهای قوی یا بازهای قوی هستند. زیرا این اجسام در مقایسه با اسیدهای ضعیف و بازهای ضعیف بطور کاملتر با آنالیت واکنش می‌دهند. اسیدهای استاندارد از اسید هیدرو کلرویک ، اسید پرکلریک و اسید سولفوریک تهیه می‌شوند. اسید نیتریک بندرت بکار برده می‌شود، زیرا خاصیت آن بعنوان یک اکسنده ، عامل بالقوه‌ای برای واکنشهای جانبی ناخواسته است.

باید بخاطر داشت که محلولهای گرم و غلیظ اسید سولفوریک و اسید پرکلریک نیز عوامل اکسنده مستعدی هستند و بنابراین پرخطرند.

بنابرین ، خوشبختانه ، محلولهای رقیق این واکنشگرها نسبتا بی‌خطرند و می‌توانند بدون احتیاطهای خاص بجز محافظت چشم ، در آزمایشهای شیمی تجزیه‌ای بکار برده شوند. محلولهای استاندارد بازی معمولا از هیدروکسید سدیم ، هیدروکسید پتاسیم و گهگاه از هیدروکسید باریم تهیه می‌شوند. مجددا ، هنگام کار با این واکنشگرها و محلولهای آنها باید همیشه چشمها محافظت شوند.

نظریه رفتار شناساگر

بسیاری از اجسام طبیعی و سنتزی ، رنگهایی از خود نشان می‌دهند که به PH محلولی که این اجسام در آن حل شده‌اند، بستگی دارند. برخی از این اجسام که طی قرنها برای نشان دادن خاصیت قلیایی یا اسیدی آب بکار برده شده‌اند، در سالهای اخیر بعنوان شناساگر اسید و باز بکار گرفته می‌شوند. بطور کلی ، شناساگرهای اسید و باز ، اسیدها و بازهای ضعیف آلی هستند که بسته به تفکیک یا تجمع ، متحمل تغییرات ساختاری درونی می‌شوند که به تغییر در رنگ منجر می‌شود.

کاربردهای نوعی تیتراسیونهای خنثی‌شدن

تیتراسیونهای خنثی‌شدن در اندازه گیری آن دسته از گونه‌های بی‌شمار معدنی ، آلی و زیستی که خواص اسیدی یا بازی ذاتی دارند بکار برده می‌شوند. ولی کاربردهای بسیاری به همان اندازه اهمیت وجود دارند که در آنها ترکیب مورد تجزیه با یک واکنشگر مناسب به یک اسید یا باز تبدیل و سپس با یک باز یا اسید قوی استاندارد تیتر می‌شود.

دو نوع عمده از نقاط پایانی بطور گسترده در تیتراسیونهای خنثی‌شدن بکار برده می‌شود. نوع اول یک نقطه پایانی بصری است و بر پایه تغییر رنگ شناساگر قرار دارد. نوع دوم یک نقطه پایانی پتانسیومتری است که در آن پتانسیل یک سیستم الکترود شیشه - کامومل با یک وسیله اندازه گیری ولتاژ تعیین می‌شود. پتانسیل اندازه گیری شده مستقیما متناسب با PH است.

تجزیه عنصری

تعدادی از عناصر مهم را که در سیستمهای آلی و زیستی دخالت می‌کنند، می‌توان به سهولت با روشهایی که در مرحله پایانی به یک تیتراسیون اسید و باز ختم می‌شوند، اندازه گیری کرد. عموما عناصری که قابلیت این نوع تجزیه را دارند، غیر فلزند و شامل کربن ، نیتروژن ، گوگرد ، کلر ، برم ، فلوئور و چند گونه نامتداول دیگرند. در هر مورد ، عنصر به یک اسید یا باز معدنی تبدیل و متعاقبا تیتر می شود.

بعنوان مثال ، نیتروژن در بسیاری از مواد با اهمیت در پژوهش ، صنعت ، کشاورزی یافت می‌شود. مثلا نیتروژن در اسیدهای آمینه ، پروتئینها ، داروهای سنتزی ، کودهای شیمیایی ، مواد منفجره ، خاک ، آبهای آشامیدنی و رنگها وجود دارد. پس روشهای تجزیه‌ای برای تعیین نیتروژن بویژه در مواد آلی از اهمیت بسیاری برخوردارند.

اندازه گیری مواد معدنی

تعداد زیادی از گونه‌های معدنی را می‌توان توسط تیتراسیون با اسیدها یا بازهای قوی اندازه گیری کرد. بعنوان مثال ، نمکهای آمونیوم را می‌توان بسادگی با تبدیل به آمونیاک توسط باز قوی و سپس تقطیر در دستگاه کلدال اندازه گیری کرد. آمونیاک طبق روش کلدال جمع آوری و تیتر می‌شود. روشی را که برای نمکهای آمونیوم بیان شد، می‌توان برای اندازه گیری نیترات و نیتریت معدنی تعمیم داد.

تعیین گروههای عاملی آلی

تیتراسیونهای خنثی‌شدن برای سنجش مستقیم و غیر مستقیم انواع گروههای عاملی آلی روشهای ساده‌ای را فراهم می‌کنند.

کاربرد واکنشهای خنثی شدن در محیط غیر آبی

دو نوع از ترکیباتی را که در محیط آبی قابل تیتر کردن نیستند، می‌توان با تیتراسیون خنثی‌شدن در حلالهای غیر آبی مناسب اندازه گیری کرد. دسته اول ، اسیدها و بازهای آلی با وزن مولکولی زیادند که انحلال‌پذیری محدودی در آب دارند. نوع دوم ترکیبات معدنی یا آلی هستند که از نظر اسید و باز آنقدر ضعیف هستند ( یا کوچکتر از ) که نقاط پایانی رضایتبخشی در محیط آبی ارائه نمی‌دهند.

مثالهایی از این دسته عبارتند از آمینهای آروماتیک ، فنلها و نمکهای مختلفی از اسیدهای معدنی و کربوکسیلیک. اغلب ترکیباتی که نقاط پایانی رضایت بخشی در آب ندارند، در حلالهایی که خاصیت اسیدی یا بازی آنها را افزایش می‌دهند نقاط پایانی تیزی را ارائه می‌دهند.

هر چند تیتراسیونهای غیر آبی ، اندازه گیری گونه‌ای را که در آب قابل تیتراسیون نیست، امکان پذیر می‌سازند، معایب چندی نیز در استفاده از آنها وجود دارد. معمولا حلالها ، گران و اغلب فرار و سمی‌اند. همچنین اکثر آنها ضرایب انبساط کاملا بزرگی دارند و کنترل بیشتری دمای واکنشگر برای جلوگیری از بروز خطاهای نامعین در اندازه گیری حجم لازم است.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 2:58 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

پنجشنبه هشتم اسفند 1387

دید کلی

شیمی در محیط زیست ما نقش اساسی دارد. در واقع در بین مردم متداول است که بیشتر مسائل آلودگی جاری را به گردن مواد شیمیایی سنتزی و پدید آورندگان آنها بیاندازند. اما این نکته ناگفته می‌ماند که بیشتر مسائل زیست محیطی ، قرنها و دهه‌های گذشته ، مانند آلودگی میکروبی آب آشامیدنی ، تنها زمانی برطرف شدند که روشهای علمی بطور کلی و شیمی بطور اخص در مورد آنها بکار گرفته شد. افزایش شگفت‌ انگیز عمر انسان و بهبود کیفیت زندگی در دهه‌های اخیر به مقدار زیاد به علت پیشرفت شیمی و پدید آمدن مواد شیمیایی جدید بوده است.

محصولات فرعی اجسامی که برای بهتر شدن سلامتی و بالا رفتن استاندارد زندگی ما بکار گرفته شده‌اند، در مواردی بوسیله تنزل دادن سلامتی ما و همچنین سلامتی گیاهان و حیوانات ، همچون شبهی ما را دنبال می‌کنند. بطور خلاصه ، غلبه ما بر آلودگی گسترده زیست شناختی و بالا بردن استانداردهای سلامتی و ثروت مادی در کشورهای توسعه یافته به قیمت آلودگی شیمیایی گسترده کره زمین در سطح کم تمام شده است.

مواد شیمیایی و نظرات دانشمندان

تا به حال در بین دانشمندان در این باره که آیا آلودگی بوسیله مواد شیمیایی در سطح کم بر روی سلامتی انسانها یا سایر موجودات زنده اثر مضر و نامطلوب دارد، اتفاق نظر نیست. بعضی از دانشمندان ، خطر هر گونه اثرهای زیان آوری را به علت تاثیر مواد شیمیایی سنتزی (بویژه موادی که در ایجاد سرطان دخالت دارند) بطور کامل رد می‌کنند. این مواد به غلظتهای خیلی بیشتر اجسام سمی طبیعی مانند آفت کشهایی که بوسیله گیاهان تولید می‌شود و ما در معرض آنها قرار داریم، اشاره می‌کنند. در انتهای دیگر این طیف ، دانشمندانی هستند که معتقدند مواد شیمیایی در محیط زیست نقش عمده‌ای در شروع انواع معینی از سرطانها و نواقص در انسانها و حیات وحش دارند.

مواد شیمیایی سمی و نوزادان

نگرانی جامعه ، با توجه به وجود مواد شیمیایی در محیط زیست معمولا مربوط به قابلیت آنها در ایجاد سرطان است. اما پژوهشگران کار خود را صرفا روی اثرهای سرطانزایی احتمالی متمرکز نمی‌کنند. دانشمندان به این موضوع پی برده‌اند که در مسائل مربوط به تولید مثل ، از جمله مسائلی که به نقص جنین می‌انجامد، در حیوانات آزمایشگاهی که در معرض غلظتهای زیاد مواد شیمیایی زیست محیطی قرار می‌گیرند به همان اندازه مشخص کننده است.

اخیرا برای پی بردن به اینکه آیا افرادی که مدتهای طولانی در معرض همان نوع مواد شیمیایی بوده‌اند، البته در سطوح کمتر ، نیز با خطر مشکلات تولید مثلی روبه رو هستند یا نه ، کارهای پژوهشی انجام شده است. برای آشکار ساختن اثرهای نسبتا ظریفی که احتمال می‌رود در انسانها رخ بدهد، لازم است جمعیتی پیدا کنیم و مورد بررسی قرار دهیم موقعیت جغرافیایی ، نوع کار ، یا رژیم غذایی آنها ممکن است این افراد را در معرض بیش از مقادیر میانگین از مواد شیمیایی مورد نظر قرار داده باشد.

راههای جلوگیری از آلودگی

این نکته روشن است که احتمالا سلامتی و رفاه انسانها از راههای ظریف اما موثری بوسیله غلظتهای کم از مواد شیمیایی در محیط زیست ما تحت تاثیر قرار می‌گیرد. از نظر تاریخی بطور ضمنی یا به طور صریح اینطور فرض شده بود که مواد شیمیایی منتشر شده در محیط زیست بوسیله طبیعت تحلیل خواهند رفت. اما امروزه می‌دانیم که چنین نیست. بسیاری از مواد پلیمری که امروزه در جامعه و صنعت تولید می‌شوند قرنها قابل تجزیه و بازگشت به چرخه طبیعی نیستند.

راهبرد اولیه این بود اغلب بوسیله جمع آوری و دور ریختن توده‌های زیادی از این مواد ، پیش از اینکه در محیط زیست پخش شوند، از رها شدن آنها جلوگیری شود. پس از جمع آوری ، آنها را به صورت اجسام جامد درمی‌آورند و در زمینهای بایر می‌ریزند. یک اشکال این قبیل راهبردها این است که آلاینده‌ها معمولا در این فرآیند منهدم نمی‌شوند بلکه صرفا به صورت مطلوب‌تری درمی‌آیند یا اینکه در محیط متفاوتی رسوب داده می‌شوند. راهبرد شیمی سبز که اکنون جای راه حل بالا را می‌گیرد، تجدید نظر در فرمول ‌بندی راههایی است که در سنتز مواد شیمیایی در درجه اول محصولات فرعی سمی تولید نشوند.

قلمروهای شیمی زیست

موضوع شیمی محیط زیست هم شامل اجسام و فرآیندهای طبیعی است که در یک محیط زیست پاکیزه حائز اهمیتند و هم اینکه مسائل آلودگی قابل ملاحظه‌ای را که مبنای شیمیایی دارند، دربرمی‌گیرد. اگر چه طبیعت اکثرا موضوعهای مورد بحث به گونه‌ای است که بیش از یک محیط فیزیکی یا یک ترکیب را دربرمی‌گیرند، اما مطالب مورد بحث شیمی محیط زیست به اینگونه طبقه بندی کلی می‌شوند:

• شیمی اتمسفر
• مواد شیمیایی آلی سمی
• شیمی آب ، از جمله فلزات سنگین و نقش خاکها و رسوبها
• منابع سوخت و انرژی ، از جمله انرژی هسته‌ای
  
  

مسائل محیط زیستی بطور کلی ناشی از افزایش جمعیت دنیاست افزون بر این بسیاری از مسائل زیست محیطی وجود دارند که مورد بحث شیمی محیط زیست نیستند، زیرا این مسائل عمدتا منشا شیمیایی ندارند.

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 2:46 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

پنجشنبه هشتم اسفند 1387

هدف آزمایش

بررسی واکنشهای تهیه صابون با استفاده از چربی‌ها و بررسی خواص چربی‌ها

تئوری آزمایش

از واکنش اسیدهای چرب منوکربوکسیلیک با گلیسیرین ، تولید گلیسیرید می‌گردد که نوع جامد را چربی و مایع را روغن می‌نامند. فرمول کلی اسیدهای چرب منوکربوکسیلیک را با RCOOH و گلیسیرین را نیز با فرمول تفسیری ₃(C₃H₅(OH و واکنش آنها با هم ، تولید گلیسرید از اسید چرب می‌کند و گلیسیرین یک واکنش استری شدن است.

چربی‌ها و روغن‌ها در آب ، نامحلول اما در حلال‌هایی مانند بنزن ، نفت سفید ، دی‌سولفید کربن ، تترا کلرید کربن بخوبی حل می‌گردد. چربی‌ها و روغن‌ها در حرارت‌های بالا ساختار آنها در هم ریخته و تولید ذرات کربن نموده که باعث ایجاد رنگ سیاه در مایع روغن یا چربی بکار رفته ، می‌شوند.
صابون‌ها که به دو شکل مایع و جامد تهیه می‌شوند، نمکهای پتاسیم یا سدیم اسیدهای چرب منوکربوکسیلیک هستند. فرمول کلی صابون مایع R-COOK و صابون جامد R-COONa می‌باشد.

مواد و وسایل مورد نیاز

• رآکتور یا ظرف انجام واکنش (واکنشگاه)
• منبع حرارت
• گلیسیرید یا چربی
• سود

شرح آزمایش

در یک ظرف (اگر مقدار مواد اولیه زیاد باشد، ظرف بزرگ) ، مقداری چربی ریخته و سود جامد و یا مایع را به آن اضافه می‌کنیم. واکنش هیدرولیز قلیایی انجام می‌شود و صابون و گلیسیرین به عنوان محصول جانبی حاصل می‌شود.

جهت مشاهده نتيجه آزمايش و سوالات به ادامه مطلب مراجعه نماييد. 

برای خواندن ادامه مطلب کلیک کنید...

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 2:39 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

پنجشنبه هشتم اسفند 1387

هدف آزمایش

تهیه کوچکترین عضو خانواده کتون‌ها یعنی استن به روش آزمایشگاهی و آشنایی با روشهای آزمایشگاهی شناسایی آن

تئوری آزمایش

کتون‌ها ترکیباتی هستند که در آنها ، گروه کربونیل به دو گروه آلکیل یا آریل متصل است. در کتون‌ها و آلدئیدها ، گروه کربونیل از یک پیوند σ و یک پیوند π تشکیل شده است که بعلت عدم پخش یکنواخت بار در طول پیوند قطبی می‌باشد. کتون‌های موجود در طبیعت ، بوی مطبوع دارند. آلدئیدها و کتون‌ها ، مواد شیمیایی بسیار ارزشمندی هستند و در صنعت ، به عنوان حلال یا ماده اولیه مصرف می‌شوند و بعضی‌ها مانند تستسترون ، به عنوان هورمون ، دارای اثرات دارویی و بیولوژیکی می‌باشند.

استن ، مایعی است بی‌رنگ با بوی مخصوص و نقطه جوش 56 درجه سانتی‌گراد. استن ، حلال بسیار عالی جهت اکثر مواد شیمیایی است.

در این آزمایش ، می‌خواهیم استن را در آزمایشگاه تهیه کنیم.

مواد و وسایل مورد نیاز

• بالن تقطیر 100ml
• هاون چینی
• مبرد
• ترازو
• گیره و پایه فلزی
• کلسیم استات خشک
• سدیم هیدروژن سولفیت

شرح آزمایش

در داخل بالن تقطیر ، 15 گرم کلسیم استات نرم وپ ودری شده را حرارت دهید تا کلسیم استات تجزیه گردد. گاز حاصل ، وارد مبرد شده، مایع حاصل به صورت قطراتی از سرد کننده خارج می‌شود که همان استن است.

استن حاصل را با هیدروژن سدیم سولفیت سیر شده (چند قطره) ترکیب کنید. رسوب سفید رنگ و متبلور استن بی‌سولفیتیک تولید می‌گردد.                                             

جهت مشاهده نتيجه آزمايش و سوالات به ادامه مطلب مراجعه نماييد.                                                            

برای خواندن ادامه مطلب کلیک کنید...

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 1:34 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

پنجشنبه هشتم اسفند 1387

هدف آزمایش

تهیه یکی از مشتقات بنزن از گروه آرماتیکها

تئوری آزمایش

آروماتیکها ، دسته وسیعی از ترکیبات که شامل بنزن و ترکیباتی می‌باشند که از نظر رفتار شیمیایی ، مشابه بنزن می‌باشند. برخی از این مواد حتی به ظاهر شباهتی به بنزن ندارند. برخلاف آلکن‌ها و آلکین‌ها ، بنزن و سایر ترکیبات آروماتیک تمایلی برای انجام واکنش‌های افزایشی از خود نشان نمی‌دهند، ولی در واکنش‌های جانشینی شرکت می‌کنند که یکی از صفات شاخص این دسته از مواد می‌باشد.

تولوئن ، مایعی است بی‌رنگ با نقطه انجماد 95.1- درجه سانتی‌گراد و جوش 110.6درجه سانتی‌گراد و در ساختار دماسنج‌های دمای پایین بکار می‌رود. همینطور تولوئن ، حلال خوبی در شیمی آلی بشمار می‌رود.

در این آزمایش ، می‌خواهیم تولوئن را به روش آزمایشگاهی تهیه کنیم.

وسایل مورد نیاز

• لوله آزمایش بزرگ
• چراغ
• کاغذ تورنسل
• بنزن
• یدید متیل (CH₃I)
• آلومینیوم کلراید (AlCl₃) پودری شکل

شرح آزمایش

در داخل یک لوله آزمایش بزرگ و مقاوم ، 2ml از مایع بنزن را با چند قطره از یدید متیل ( CH₃I ) و 0.4 گرم آلومینیوم کلراید (AlCl₃ ) پودری شکل به آرامی حرارت دهید تا هنگامی که کاغذ تورنسل مرطوب شده در بالای لوله آزمایش ، از رنگ آبی به سرخ تبدیل شده و پایان واکنش را مشخص نماید.
جهت مشاهده نتيجه آزمايش و سوالات به ادامه مطلب مراجعه نماييد.
برای خواندن ادامه مطلب کلیک کنید...

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 1:13 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا

پنجشنبه هشتم اسفند 1387

هدف آزمایش

تهیه کوچکترین و مهم‌ترین هیدروکربن زنجیری سیرشده یعنی متان CH₄

تئوری آزمایش

متان ، گازی است بی‌رنگ ، بی‌بو و در آب نامحلول که نقطه ذوب آن -182درجه سانتی‌گراد و نقطه جوش آن 162-درجه سانتی‌گراد است. متان از گروه هیدروکربن‌های سیر شده زنجیری یا آلکانها می‌باشد که فرمول عمومی آنها C_nH_2n+2 می‌باشد. گاز طبیعی که در منازل وجود دارد و مورد استفاده قرار می‌گیرد، مخلوطی از هیدروکربن‌های زنجیری سیر شده است که %95 از آن ، گاز متان است و در اثر ترکیب با گاز اکسیژن ، تولید گاز دی‌اکسید کربن و بخار آب و حرارت می‌کند.

مخلوطی از یک حجم از گاز متان و ده حجم از هوا در اثر جرقه ، تولید انفجار بسیار شدید می‌نماید که انفجار معادن زغال سنگ از آن ناشی می‌شود.

می‌خواهیم گاز متان را به صورت آزمایشگاهی تهیه کنیم.

وسایل مورد نیاز

• کپسول چینی
• هاون
• ترازو
• مثلث نسوز
• لوله آزمایش بزرگ و مقاوم
• چاقو
• پنس یا انبر فلزی
• گیره و پایه فلزی
• سدیم استات (CH₃COONa , 3H₂O)
• آهک زنده (CaO)
• سود جامد (NaOH جامد)

شرح آزمایش

10 گرم سدیم استات متبلور را در یک کپسول چینی و روی مثلث نسوز حرارت دهید تا ذوب شده و آب تبلور را از دست بدهد. چراغ گاز را خاموش و پس از سرد شدن کپسول محتویات ، داخل آن را با نوک چاقو تراشیده و در یک هاون چینی همراه 3 گرم آهک زنده و 3 گرم سود جامد ، نرم کوبیده تا به صورت پودر در آید. مخلوط را در داخل یک لوله آزمایش بزرگ و مقاوم که دهانه آن را با در لاستیکی که از آن ، لوله باریک شیشه‌ای عبور داده شده است بسته‌اید، حرارت دهید.

در اثر حرارت ، مخلوط ذوب گردیده و پس از آن به مدت یک دقیقه همچنان عمل حرارت دادن را ادامه دهید تا هوای لوله کاملا خارج گردد و پس از آن ، گاز را مشتعل و سوختن گاز متان را مشاهده نمایید.
جهت مشاهده نتيجه آزمايش و سوالات به ادامه مطلب مراجعه نماييد.
برای خواندن ادامه مطلب کلیک کنید...

[+] نوشته شده توسط سیده سوسن میرصانع در 0:38 قبل از ظهر | | قالب بلاگفا