X
تبلیغات
کلوپ شیمی
ایا میدانستید که :

سوره الحديد پنجاه و هفتمين سوره در قرآن می باشد.وهمچنین نام این سوره به معنای آهن است.جالب اینکه ارزش کلمه ی الحدید بر اساس حروف ابجد 57 است!

عجیب تراینکه کلمه ی الحدید بدون الف ولام به حروف ابجد 26 میشود که این عدد برابر با عدداتمی آهن

است!

الف:1    ل:30    ح:8    د:4     ی:10


ن : نگار یاسمی
ت : پنجشنبه 1391/08/25

img/daneshnameh_up/4/47/nmr5.jpg
یک نوع دستگاه NMR

دید کلی

طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته‌ای به نسبت سایر روشهای طیف سنجی روش نوینی است که برای شناسایی مواد ، تشخیص نوع مولکولها ، تعیین جرم مولکولی و همینطور فرمول مولکولی به کار می‌رود. با دستگاههای مورد استفاده این روش آشنا می‌شویم.

دستگاه موج پیوسته (CW)

نمونه را در حلالی که فاقد پروتون باشد (معمولا CCl4) حل کرده و مقدار کمی TMS به‌عنوان شاهد داخلی به آن اضافه می‌نماییم. سلول نمونه ، یک لوله شیشه‌ای استوانه ای شکل است که در فضای ما بین دو قطب مغناطیس قرار می‌گیرد. نشانه اطمینان از این که تمام قسمتهای محلول میدان مغناطیسی نسبتا یکنواختی را احساس می‌کنند، چرخش نمونه حول محور خود است.

در فضای میانی مغناطیس ، یک سیم‌پیچ قرار دارد که به مولد فرکانس رادیو MHz(RF)60 متصل است. این سیم‌پیچ ، انرژی مورد لزوم برای تغییر جهت اسپین
پروتونها را فراهم می‌سازد. سیم‌پیچ آشکار کننده عمود بر سیم‌پیچ RF است. اگر جذب انرژی صورت نگیرد، سیم‌پیچ آشکار کننده هیچ گونه انرژی خروجی از سیم پیچ RF را دریافت نخواهد کرد.

هنگامی که نمونه ، انرژی جذب نماید، جهت‌گیری مجدد اسپینها تولید یک سیگنال فرکانس رادیو در صفحه سیم‌پیچ آشکار کرده و دستگاه آن را به‌صورت یک سیگنال رزونانس یا قله نمایش می‌دهد. در قدرت میدان ثابت ، انواع گوناگون پروتونها در یک مولکول با سرعتهای متفاوتی حرکت تقدیمی می‌کنند.

برای به رزونانس در آوردن پروتونهای گوناگون یک مولکول ، طیف سنج NMR به جای تغییر فرکانس RF ، سیگنال آن را ثابت نگاهداشته و قدرت میدان مغناطیسی را تغییر می‌دهد. با افزایش قدرت میدان مغناطیسی ، فرکانس حرکت تقدیمی تمامی پروتونها نیز فزونی می‌یابد. هنگامی که فرکانس حرکت تقدیمی یک نوع پروتون MHZ60 برسد، آن دارای رزونانس خواهد بود.

مغناطیس دستگاه در واقع یک وسیله دو قسمتی است. یک مغناطیس اصلی با قدرت 1,14 تسلا وجود دارد که بوسیله قطبین الکترومغناطیسی پوشانده شده است و با تغییر جریان از طریق قطبین می‌توان قدرت میدان اصلی را تا میزان ppm20 افزایش داد. با تغییر میدان بدین طریق می‌توان پروتونهای گوناگون نمونه را به رزونانس در آورد.

در حالیکه قلم بر روی کاغذ حرکت می‌کند، قدرت میدان نیز مرتبا افزایش می یابد. وقتی که قلم از چپ به راست به حرکت در می‌آید، قدرت میدان افزایش می‌یابد. هر گاه پروتونی که محیط شیمیایی آن فرق می‌کند، به رزونانس در آید، آن پروتون به‌صورت یک قله بر روی کاغذ ثبت می‌گردد. قله ای که در 0=δ ظاهر می‌گردد، مربوط به ترکیب شاهد داخلی (TMS) است.

چون پروتونهایی که شدیدا پوشیده شده‌اند، با سرعت کمتری نسبت به پروتونهایی ناپوشیده می‌چرخند، بنابراین ضروری است که میدان را افزایش داده تا آنها را در MHz 60 به چرخش محوری واداشت. پس پروتونهای شدیدا پوشیده ( شدیدا محافظت شده از طرف
الکترونها ) در طرف راست کاغذ و پروتونهای کم‌پوشیده یا ناپوشیده در طرف چپ کاغذ ظاهر می‌شوند.

ناحیه چپ کاغذ را گاهی میدان پایین (یا میدان ضعیف) و ناحیه راست آن را میدان بالا (یا میدان قوی) می‌نامند. تغییر میدان مغناطیسی در طیف سنج به مثابه تغییر فرکانس RF بوده و افزایش قدرت
میدان مغناطیسی به میزان ppm1 کاهشی به میزان ppm1 را در فرکانس RF در برخواهد داشت. بنابراین ، فقط مساله طرح دستگاه است که قدرت میدان به جای فرکانس RF تغییر کند.

دستگاههایی که میدان مغناطیسی را به شیوه ای پیوسته تغییر می‌دهند (یعنی از انتهای میدان پایین تا انتهای میدان بالا را پیمایش می‌کنند)، دستگاههای موج پیوسته (CW) خوانده می‌شوند. چون تغییر مکانهای قلل در این طیف از اختلاف فرکانسی با TMS محاسبه می‌گردند، لذا این نوع طیف ، طیف قلمرو فرکانس گفته می‌شود.

ویژگی طیف CW

یک ویژگی بارز باعث تشخیص یک طیف CW می‌گردد و آن ، این است که قلل حاصل از یک دستگاه CW دارای زنگ زدن هستند، یعنی ، یک سری از نوسانات در حال کاهش که پس از پیمایش دستگاه از روی قله پدید می‌آید. پدیده زنگ زدن بدیل دلیل اتفاق می‌افتد که هسته‌های برانگیخته شده فرصت آسایش و بازگشت به حالت تعادلی خود را پیش از آنکه میدان (و قلم) دستگاه به موقعیت جدید برود، ندارند.

دسته‌های برانگیخته شده دارای سرعت آسایش آهسته‌تری از سرعت پویش هستند. در نتیجه آنها در حال نشر یک سیگنال نوسان کننده سریعا در حال زوال بوده که به‌صورت الگوی زنگ زدن در حال ثبت هستند. الگوی زنگ زدن پدیده مطلوبی در دستگاه CW است و برای نشان دادن تنظیم خوب همگنی میدان از آن استفاده می‌شود. هنگامی که قله به صورت یک تک شاخه باشد، این الگو به خوبی قابل مشاهده است.


img/daneshnameh_up/9/9d/nmritt3.jpg
دستگاه NMR

دستگاه تبدیل فوریه تپشی

دستگاه NMR نوع CW ، بر اساس تهییج گونه به گونه هسته‌های ایزوتوپ مورد مطالعه کار می‌کند. در مورد هسته‌های 1H ، هر نوع از پروتون ( فنیل ، وینیل ، متیل و... ) بطور مجزا تهییج گشته و قله رزونانسی آن به گونه ای مستقل از دیگران مشاهده و ثبت می‌گردد. همین طور در حال پیمایش (روبش) ، ما ابتدا به اولین نوع از هیدروژن و سپس به دیگری نگاه می‌کنیم و آنقدر روبش را ادامه می‌دهیم تا تمامی انواع هیدروژنها به رزونانس در آیند.

راه دیگر که در دستگاههای جدیدتر و پیشرفته‌تر معمول است، استفاده از یک انفجار انرژی قدرتمند ولی کوتاه به نام تپ است که کلیه هسته‌های مغناطیسی در
مولکول را بطور همزمان تهییج می‌کند. برای نمونه ، در یک مولکول آلی تمامی هسته‌های 1H در یک زمان به رزونانس در می‌آیند. دستگاهی با میدان مغناطیسی T1/2 از انفجار کوتاهی (μsec10-1) از انرژی MHZ90 برای دستیابی به چنین عملی بهره می‌برد.

منبع مولد انرژی بسیار سریع روشن و خاموش می‌شود و تپی را تولید می‌کند. بر طبق
اصل عدم قطعیت هایزنبرگ ، با اینکه فرکانس نوسان کننده مولد این تپ MHZ90 است، ولی اگر درازای زمان تپ بسیار کوتاه باشد، آنگاه محتوای فرکانسی تپ غیرقطعی خواهد بود، چرا که نوسان کننده به اندازه کافی روشن نیست تا یک فرکانس اصلی را بنا نهد. در نتیجه ، این تپ در بردارنده محدوده ای از فرکانسهاست که مرکز آن ، حدود فرکانس اصلی است. این محدوده از فرکانسها به اندازه کافی بزرگ خواهد بود تا تمامی انواه هیدروژنها در مولکول را با این تک انفجار انرژی یکجا برانگیخته کند.

وقتی تپ متوقف گردد، در آن صورت هسته‌های تهییج شده شروع به از دست دادن انرژی تهییجی خود می‌کنند و به حالت اسپینی اولیه خود باز می‌گردند (آسایش می‌کنند). آنگاه که هسته برانگیخته شده آسایش می‌کند، شروع به تابش اشعه الکترومغناطیس می‌نماید. چون مولکول حاوی هسته‌های مختلف بسیاری است، لذا فرکانسهای گوناگون بسیاری از اشعه الکترومغناطیسی بطور همزمان تابش خواهند نمود. این تابش را سیگنال زوال القای آزاد (FID) می‌نامند.

به یاد آورید همان گونه که در نهایت تمامی هسته‌ها انرژی تهییجی خود را از دست می‌دهند، شدت FID نیز با گذشت زمان اضمحلال می‌یابد. FID ، ترکیبی انطباق یافته از تمامی فرکانسهای تابش شده است و می‌توان بسیار پیچیده باشد. ما عموما فرکانسهای منفرد مربوط به هسته‌های گوناگون را با استفاده از یک رایانه و یک روش ریاضی به نام آنالیز تبدیل فوریه (FT) بدست می‌آوریم.

ن : نگار یاسمی
ت : سه شنبه 1390/06/22

 

نخستین دستگاهای طیف بینی ، برای استفاده در ناحیه نور مرئی ابداع شدند و از این رو ، آنها را دستگاههای نوری نامیدند. این اصطلاح ، امروزه در مورد دستگاههایی که برای استفاده در نواحی فرابنفش و زیر قرمز طراحی شده‌اند، نیز تعمیم یافته است. این واژه ، با اینکه کاملا صحیح و دقیق نیست، مع هذا ، از این نظر که بر بسیاری از نکات اساسی عمومی دستگاههای مورد عمل برای مطالعه در این سه ناحیه طیفی مهم تاکید دارد، سودمند است.

img/daneshnameh_up/c/c0/lamma.jpg

اساس روشهای طیف بینی نوری

روشهای طیف بینی نوری ، بر پدیده های نشر ، جذب ، فلوئورسانس ، فسفرسانس و پراکندگی استوارند. ضمن اینکه دستگاههای هر یک از این روشها ، از لحاظ پیکربندی و قدرت متفاوتند، اجزای اصلی آنها از شباهت قابل ملاحظه ای برخوردارند. علاوه بر این ، خواص مورد لزوم این اجزای سازنده ، صرفنظر از نواحی طیفی که این دستگاهها برای آنها طراحی شده‌اند، یکسانند.

اجزای دستگاههای طیف بینی نوری

دستگاههای طیف بینی از پنج جزء سازنده زیر تشکیل شده‌اند:


  • منبع ثابت تابش انرژی.

  • طول موج گزین ، که جدا سازی ناحیه طول موج محدودی را امکان‌پذیر می‌سازد.

  • ظرف شفاف مخصوص نمونه مورد آزمایش.

  • آشکارساز یا ترانسدیوسر تابش که انرژی تابشی را به علامت کاربرد پذیر (معمولا الکتریکی) تبدیل می‌کند.

  • پردازشگر علامت و سیستم قرائت.

طیف بینی نشری

طیف بینی نشری ، از این نظر که در آن به منبع تابشی خارجی نیازی نیست و نمونه آزمایشی ، خود نشر کننده است، با دو نوع دیگر متفاوت است. در اینجا ، ظرف محتوی نمونه آزمایشی یک قوس ، یک جرقه ، یک سطح گرمایی با یک شعله است که هم نمونه آزمایشی را نگه می‌دارد و هم موجب نشر تابش مشخصه آن می‌شود.

طیف بینی جذبی

طیف بینی جذبی به یک منبع خارجی انرژی تابشی نیاز دارد و دسته پرتو خروجی از منبع ، پس از عبور از طول موج گزین ، از نمونه آزمایشی عبور می‌کند (در برخی از دستگاهها موضع نمونه آزمایشی و طول موج گزین معکوس است).

img/daneshnameh_up/0/0a/MAT95_1.jpg

فلوئورسانس

فلوئورسانس نیز مانند طیف بینی جذبی به یک منبع خارجی انرژی تابشی نیاز دارد. برای فلوئورسانس ، منبع ، نمونه آز مایشی را که در ظرفی قرار دارد، القا کرده و به نشر تابش مشخصه خود وادار می‌کند و سپس این تابش در زاویه معینی نمبت به منبع (معمولا زاویه 90 درجه) ، اندازه گیری می‌شود.

تفاوت دستگاهها

بدیهی ا ست که اجزای سازنده دستگاهها ، بسته به ناحیه طول موج مورد عمل ، در جزئیات با هم تفاوت دارند. طراحی آنها نیز به کاربرد اولیه دستگاه بستگی دارد، یعنی ، بسته به این است که آیا در تجزیه کیفی یا کمی بکار می‌رود و یا اینکه در طیف بینی اتمی یا مولکولی بکار گرفته می‌شود. مع هذا ، شرایط کار وعملکرد کلی هر نوع جزء سازنده ، صرفنظر از ناحیه طول موج و کاربرد ، مشابهند.
ن : نگار یاسمی
ت : سه شنبه 1390/06/22

دید کلی

طیف مادون قرمز برای هر ماده ای در محدوده خاصی قرار دارد. ولی در یک مولکول ، استخلافهای موجود ، محدوده طیف را تحت تاثیر قرار می‌دهند. می‌خواهیم تاثیر ارتعاش کششی C=C را بر طیف سنجی مادون قرمز بررسی کنیم.

img/daneshnameh_up/2/26/Buten-2-cis7.jpg

آلکنهای آلکیل استخلاف شده ساده

فرکانس کششی برای آلکنهای غیر حلقوی ساده ، معمولا بین 1640 و 1670سانتی‌متر به توان 1- ظاهر می‌شود. تعدد گروههای آلکیلی بر روی پیوند دو گانه ، فرکانسهای C=C را افزایش می‌دهد. برای مثال ، آلکنهای تک‌ استخلافی ساده دارای مقادیر حدود 1640سانتی‌متر به توان 1- هستند، آلکنهای 1،1- دو استخلافی در حدود 1650 سانتی متر به توان 1- جذب می‌کنند و آلکنهای سه و چهار استخلافی در نزدیکی 1670 سانتی‌متر به توان 1- جذب می‌دهند.

آلکنهای ترانس – دو استخلافی در فرکانسهای بالاتری (1670 سانتی‌متر به توان 1- ) نسبت به آلکنهای سیس- دو استخلافی (1658 سانتی‌متر به توان 1- ) جذب می‌دهند. متاسفانه گروه C=C دارای شدت نسبتا ضعیف است که قطعا بمراتب ضعیفتر از گروه C=O است. در بسیاری از موارد همچون آلکنهای چهار استخلافی ، پیوند دو گانه ممکن است آنقدر ضعیف باشد که دیده نشود. اگر گروههای متصل بطور متقارن چیده شده باشند، تغییری در گشتاور دو قطبی در حین ارتعاش کششی رخ نداده ، لذا ، هیچ گونه جذب
مادون قرمز مشاهده نمی‌گردد.

سیس – آلکنها که کم‌متقارن‌تر از ترانس – آلکنها هستند، عموما شدیدتر از مورد دوم جذب می‌کنند.
پیوندهای دو گانه موجود در حلقه‌ها (چون غالبا متقارن هستند) ضعیفتر از آنهایی که در حلقه نیستند، جذب صورت می‌دهند. پیوندهای دو گانه انتهایی در آلکنهای تک استخلافی معمولا جذب قوی‌تری دارند.

اثر مزدوج شدن

مزدوج شدن یک پیوند دو گانه C=C با یک گروه کربونیل یا پیوند دو گانه C=C دیگر ، خصلت پیوند ساده را در پیوند چند گانه بیشتر کرده ( از طریق رزونانس ) و این امر باعث کاهش ثابت نیرو K و بنابراین کاهش فرکانس ارتعاشی می‌گردد. به‌عنوان مثال ، پیوند دوگانه وینیل در استایرن جذبی در 1630 سانتی‌متر به توان 1- می‌دهد. هرگاه چندین پیوند دو گانه وجود داشته باشد، از روی تعداد جذبهای C=C می‌توان به تعداد پیوندهای دو گانه مزدوج پی برد. مثالی در این مورد 1و3- پنتان دی‌اِن است که جذبهای آن را در 1600 و 1650 سانتی‌متر به توان 1- می‌توان یافت.

استثنایی که در این قاعده وجود دارد، بوتا دی‌اِن است که تنها یک نوار نزدیک 1600سانتی‌متر به توان 1- می‌دهد. اگر پیوند دو گانه با یک گروه کربونیل مزدوج شود، شدت جذب آن معمولا قدری توسط خاصیت دو قطبی قوی گروه کربونیل افزایش می‌یابد.

img/daneshnameh_up/d/d0/cyclo.gif

اثر اندازه حلقه در حلقه‌های حاوی پیوندهای دو گانه درونی

فرکانس جذب پیوندهای دو گانه داخلی در ترکیبات حلقوی به اندازه حلقه بسیار حساس است. با کاهش زاویه داخلی و میل آن به مینیمم مقدار ˚90 در سیکلوبوتن ، فرکانس جذب نیز کاهش می‌یابد. فرکانس جذب هنگامی که زاویه به ˚60 در سیکلوپروپن برسد، مجددا افزایش می‌یابد. این افزایش غیرمنتظره فرکانس ، بدین دلیل رخ می‌دهد که ارتعاش C=C در سیکلوپروپن بشدت با ارتعاش پیوند ساده C-C مجاور ادغام می‌شود. هنگامی که پیوندهای C-C بر محور C=C عمود هستند (همان طور که در سیکلوبوتن است) ، نوع ارتعاش آنها بر ارتعاش پیوند C=C عمود است (روی محور دیگر) و دیگر این ارتعاشات ادغام نمی‌گردند.

هنگامی که زاویه بزرگتر از ˚90 (˚120 در مثال فوق) باشد، ارتعاش کششی پیوند ساده C-C به دو جزء تقسیم می‌گردد که یکی از آنها منطبق بر جهت ارتعاش کششی C=C است. در دیاگرام ، اجزاء b و a از بردار کششی C-C نشان داده شده‌اند. چون که جزء a در جهت بردار کششی C=C قرار دارد، پیوندهای C=C و C-C ادغام گشته و باعث بالا رفتن فرکانس جذب می‌گردند. طرح مشابهی نیز برای سیکلوپروپن وجود دارد که دارای زاویه کوچکتر از ˚90 است.

هنگامی که یک یا دو گروه آلکیلی مستقیما به پیوند دو گانه متصل باشند، افزایش قابل ملاحظه ای در فرکانس جذب یک پیوند دو گانه موجود در حلقه مشاهده می‌گردد. این افزایش برای حلقه‌های کوچک ، بویژه سیکلوپروپنها ، بسیار محسوس است. هنگامی که یک گروه آلکیل به پیوند دو گانه متصل گردد، مقدار پایه 1656 سانتی‌متر به توان 1- برای سیکلوپروپن به حدود 1788 سانتی‌متر به توان 1- افزایش می‌یابد؛ با وجود دو گروه آلکیل این مقدار به حدود 1883 سانتی‌متر به توان 1- فزونی می‌یابد.

فهم این نکته پُر اهمیت است که اندازه حلقه باید پیش از بکارگیری قواعد فوق تعیین گردد. برای مثال ، توجه کنید که پیوندهای دو گانه در 1و2- دی آلکیل سیکلوپنتن و 1و2- دی آلکیل سیکلوهگزن ، تقریبا در یک فرکانس جذب می‌دهند.

اثر اندازه حلقه در حلقه های حاوی پیوندیهای دو گانه خارجی

در پیوندهای دو گانه خارجی ، کاهش اندازه حلقه باعث افزایش فرکانس جذب می‌گردد. آلن نمونه بارزی از یک ترکیب دارای پیوند دو گانه خارجی است. حلقه‌های کوچکتر نیاز بیشتری به استفاده از خصلت p در سااخت پیوندهای C-C دارند تا جوابگوی نیاز زوایای کوچک باشند. این مساله باعث از میان برداشته شدن خصلت p از پیوند سیگمای پیوند دو گانه شده ، ولی در عوض به آن خصلت s بیشتری می‌دهد؛ بنابراین قدرت و استحکام پیوند دو گانه افزایش می‌یابد. پس ثابت نیروی K افزایش یافته و فرکانس جذب نیز فزونی می‌گیرد.
ن : نگار یاسمی
ت : سه شنبه 1390/06/22
یه لینک جالب برای دانش اموزها! حتما سر بزنید!

مفاهیم


ن : نگار یاسمی
ت : دوشنبه 1390/01/15

پژوهشگر شیمی دانشگاه صنعتی شریف موفق به سنتز ترکیباتی شد که می‌تواند با بازده خوب در حضور اکسید کننده‌ها مولکول آب را به اکسیژن و هیدروژن تجزیه کند.

محمد مهدی نجف‌پور، دانش آموخته دکتری شیمی معدنی دانشگاه صنعتی شریف در گفت‌وگو با ایسنا در خصوص طرح «بررسی تئوری کانی‌های منگنز – کلسیم به عنوان منشاء کمپلکس اکسید کننده آب در فتوسیستم II» گفت: اگر بتوان با الگوبرداری از تبدیل آب به اکسیژن در گیاهان و سیانوباکتری‌ها موفق به کشف ترکیبی شد که با حداقل انرژی، مولکول‌های آب را به هیدروژن و اکسیژن تبدیل کند یکی از مشکلات تامین انرژی آینده حل خواهد شد.



وی انرژی ذخیره شده در هیدروژن را یکی از منابع انرژی‌های جدید نام برد و گفت: این سوخت به غیر تولید آب، چیز دیگری تولید نمی‌کند که ضرری برای محیط زیست داشته باشد. از سوی دیگر یکی از روش‌های تولید هیدروژن، تجزیه آب است.


عضو هیات علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان با بیان اینکه در این طرح از منشاء کلمپکلس اکسید کننده آب در طبیعت استفاده شده است، تصریح کرد: این موضوع به این معناست که وقتی قصد گرفتن هیدروژن از آب را داریم باید آ‌ب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه کنیم.
یکی از بهترین روش‌های تهیه هیدروژن، تجزیه آ‌ب است که در این واکنش اکسیژن تولید می‌شود و این تولید اکسیژن برخلاف تولید هیدروژن با مصرف مقدار زیادی انرژی همراه است.
وی گفت: برای اینکه موادی را سنتز کنیم تا تجزیه آب را به خوبی انجام دهیم از روشی که در طبیعت و به خصوص در گیاهان انجام می‌شود، الگوبرداری کردیم. گیاهان دارای موادی هستند که می‌تواند آب را تجزیه (اکسید) کند تا اکسیژن خود ر و دیگر موجودات را از آب تامین کنند. یکی از نظریات دانشمندان در دانشگاه برکلی آمریکا این است که گیاهان برای تجزیه آب از سنگ معدن‌های اکسید منگنز – کلسیم استفاده می‌کنند.


رتبه اول المپیاد شیمی دانشجویی سال ۸۲ افزود: از این رو این ترکیبات را به دست آوردیم تا آزمایش کنیم که توانایی تولید اکسیژن را دارند یا نه که مطالعات و بررسی‌ها نشان داد که انواع بی شکل (آمورف) اکسید منگنز – کلسیم نه تنها قادر به تولید مقادیر زیدی اکسیژن در حضور اکسید کننده‌هاست بلکه از نظر ساختاری نیز شباهت بسیاری به ترکیب تجزیه آب در گیاهان دارد. همچنین سرعت تولید اکسیژن با این ترکیبات قابل مقایسه با بهترین ترکیب‌های سنتز شده در مراکز مهم پژوهش جهان است با این تفاوت که این ترکیبات منگنز – کلسیم بسیار ارزان‌تر بوده و برای محیط زیست هیچ گونه آ‌لودگی به همراه نخواهد داشت.


وی تصریح کرد: انجام این طرح پایه این است که با استفاده از انرژی خورشید، آب را به هیدروژن و اکسیژن تبدیل کنیم تا از هیدروژن به عنوان منبع انرژی استفاده کنیم. از این رو تا کنون موفق به سنتز ترکیباتی شده‌ایم که با بازده خوب در حضور اکسید کننده‌ها (تجزیه کننده‌ها) می‌توانند مولکول آب را به اکسیژن تجزیه کنند.
برگزیده دوازدهمین جشنواره جوان خوارزمی خاطرنشان کرد: ترکیبات سنتز شده نه تنها به صورت کانی‌های اکسید منگنز – کلسیم در طبیعت وجود دارند بلکه با هزینه بسیار کم به صورت مصنوعی نیز تهیه شده‌اند و در حالت مصنوعی می‌توان ذرات با اندازه‌های نانو تهیه کرد که باعث تولید اکسیژن با سرعت بالاتر شود.









ن : نگار یاسمی
ت : شنبه 1390/01/13

آنها تصمیم می‌گیرند که قایم‌باشک بازی کنند. از بخت بد اینشتین کسی است که باید چشم بگذارد. او باید تا 100 بشمرد و سپس شروع به گشتن کند.

همه شروع به قایم شدن می‌کنند به جز نیوتن.

نیوتن فقط یک مربع 1متری روی زمین می‌کشد و داخل آن روبروی اینشتین می‌ایستد. اینشتین می‌شمرد:

1، 2، 3، ...97، 98، 99، 100

او چشمانش را باز می‌کند و می‌بیند که نیوتن روبروی او ایستاده است.

اینشتین می‌گوید:

"سوک‌سوک نیوتن!!" نیوتن انکار می‌کند و می‌گوید نیوتن سوک‌سوک نشده است.

او ادعا می‌کند که نیوتن نیست.!

  تمام دانشمندان بیرون می‌آیند تا ببینند چگونه او ثابت می‌کند که نیوتن نیست.

نیوتن می‌گوید: "من در یک مربع به مساحت 1متر مربع ایستاده‌ام... این باعث می‌شود که من بشوم نیوتن بر متر مربع... چون یک نیوتن بر متر مربع معادل یک پاسکال است،

من پاسکال هستم، پس"سوک‌سوک پاسکال!!!".

گروه شیمی کلاله


ن : نگار یاسمی
ت : شنبه 1390/01/13

 

happy new year


ن : نگار یاسمی
ت : شنبه 1389/12/28
کتابهای شیمی آلی

کتابهای تکنولوژی پلیمر

کتابهای پلاستیک

کتابهای شیمی مواد غذایی

کتابهای شیمی مواد پاک کننده

کتابهای شیمی کشاورزی

کتابهای شیمی چسب

کتابهای شیمی چوب

کتابهای شیمی تجزیه

کتابهای الکتروشیمی

کتابهای فیتوشیمی

کتابهای طیف سنجی

کتابهای رادیوشیمی

کتابهای جداسازی مواد

کتابهای شیمی محلولها

فهرست واکنشهای شیمیایی

کتابهای شیمی فیزیک

کتابهای ترموشیمی

کتابهای خوردگی فلزات

کتابهای سینیتیک شیمیایی

کتابهای شیمی بلور

کتابهای شیمی سطح

کتابهای شیمی فیزیک آلی

کتابهای شیمی فیزیک معدنی

کتابهای شیمی هسته‌ای

کتابهای شیمی کوانتوم

کتابهای نور شیمی

کتابهای شیمی معدنی

کتابهای ترکیبات کمپلکس

کتابهای جدول تناوبی

کتابهای شیمی آلی فلزی

کتابهای شیمی عکاسی

کتابهای شیمی مواد

فهرست ترکیبات و مواد شیمیایی

کتابهای پیوند شیمیایی

کتابهای متالوژی

کتابهای ژئوشیمی

کتابهای شیمی کاربردی (صنعتی)

کتابهای تکنولوژی چرم

کتابهای شیمی آب

کتابهای شیمی داروئی

فهرست گیاهان دارویی

کتابهای بیولوژی گیاهی

کتابهای شیمی رنگ

کتابهای شیمی شیشه

کتابهای شیمی نساجی

کتابهای شیمی محیط زیست

کتابهای شیمی کاغذ

کتابهای پتروشیمی و پالایشگاه

کتابهای شیمی نفت

کتابهای تکنولوژی نفت

کتابهای شیمی کشاورزی


ن : نگار یاسمی
ت : پنجشنبه 1389/11/21
چند پست پايين مربوط به شيمي تجزيه است اميدوارم تونسته باشم اطلاعات مفيدي رو در اختيار شما قرار بدم!هر چند كه عاشق شيمي معدنيم امااطلاعات كافي براي اپ ندارم اميدوارم كه بتونم اپ هاي بعديم راجع به معدني باشه!
ن : نگار یاسمی
ت : دوشنبه 1389/11/18
سیدها 
 
 
 اسیدها موادی ترش مزه اند خاصیت خورندگی دارند شناساگرها را تغییر رنگ می دهند و بازها را خنثی می کنند.  
 
● تعریف قدیمی

اسیدها موادی ترش مزه اند خاصیت خورندگی دارند شناساگرها را تغییر رنگ می دهند و بازها را خنثی می کنند.

بازها موادی با مزهٔ گس-تلخ اند حالتی لزج دارند شناساگرها را تغییر رنگ می دهند و اسیدها را خنثی می کنند.

▪ لی بیگ: اسیدها موادی اند که در ساختار خود هیدروژن یا هیدروژن هایی دارند که در واکنش با فلزها توسط یون های فلز جایگزین می شوند.

▪ آرنیوس: اسیدها موادی هستند که ضمن حل شدن در آب یون +H آزاد می کنند. بازها موادی هستند که ضمن حل شدن در آب یون -OH آزاد می کنند.این تعریف فقط به موادی محدود می‌شود که در آب قابل حل باشند. حدود سال ۱۸۰۰، شیمی دانان فرانسوی از جمله آنتوان لاووازیه، تصور می کرد که تمام اسیدها دارای اکسیژن هستند. شیمی دانان انگلیسی از جمله سر همفری دیوی، معتقد بود که تمام اسیدها دارای هیدروژن هستند. شیمی دان سوئدی، سوانت آرنیوس، از این عقیده برای گسترش تعریف اسید استفاده نمود.

▪ لوری-برونستد: اسید گونه ای است که در واکنش شیمیایی پروتون (یون+H)می دهد و باز گونه ای است که در واکنش شیمیایی پروتون (یون+H)می پذیرد. لوری و برونستد این تعریف را بیان کردند، که از آن بر خلاف تعریف آرنیوس می‌توان در محیط غیر آبی هم استفاده کرد.

▪ لوییس: اسیدها موادی هستند که در واکنش های شیمیایی پیوند داتیو می پذیرند. بازها موادی هستند که در واکنش های شیمیایی پیوند داتیو می دهند.تعریف لوییس را با نظریه اوربیتال مولکولی هم می‌توان بیان کرد. به طور کلی، اسید می‌تواند یک جفت الکترون از بالاترین اوربیتال خالی در پایین اوربیتال خالی خود دریافت کند. این نظر را گیلبرت ن. لوییس مطرح کرد. با وجود این که این تعریف گسترده ترین تعریف است، تعریف لوری-برونستد کاربرد بیشتری دارد. با استفاده از این تعریف می‌توان میزان قدرت یک اسید را هم مشخص نمود. از این مفهوم در شیمی آلی هم استفاده می‌شود (مثلاً در کربوکسیلیک اسید).

● نگاه اجمالی

بشر از دیر باز با مفهوم ساده اسید آشنایی داشته است. در حقیقت این مواد، حتی قبل از آنکه شیمی به صورت یک علم در آید، شناخته شده بودند. اسیدهای آلی همچون سرکه و آبلیمو و آب غوره از قدیم معروف بودند. اسیدهای معمولی مانند اسید سولفوریک ، اسید کلریدریک و اسید نیتریک بوسیله کیمیاگران قدیم ساخته شدند و بصورت محلول در آب بکار رفتند. برای مثال اسید سولفوریک را جابربن حیان برای نخستین بار از تقطیر بلورهای زاج سبز (FeSO۴.۷H۲O) و حل کردن بخارات حاصل در آب ، بدست آورد.

در طی سالیان متمادی بر اساس تجربیات عملی لاووازیه (A.L.Lavoisier) چنین تلقی می‌گردید که اجزاء ساختمان عمومی کلیه اسیدها از عنصر اکسیژن تشکیل گردیده است. اما بتدریج این موضوع از نظر علمی روشن و اعلام گردید که چنانچه این موضوع صحت داشته باشد، بر خلاف عقیده اعلام شده در مورد اکسیژن ، این عنصر هیدروژن است. در حقیقت ، تعریف یک اسید بنا به فرمول اعلام شده از سوی لیبیگ (J. Von Liebig) در سال ۱۸۴۰ عبارت است از:

ـ موادی حاوی هیدروژن که می‌توانند با فلزات واکنش نموده و گاز هیدروژن تولید نمایند.

ـ نظریه فوق مدت پنجاه سال مورد استناد بوده است. بعدها با پیشرفت علم شیمی ، مفاهیم جدیدی درباره اسیدها اعلام شده که در زیر به بررسی آنها خواهیم پرداخت.

● خواص عمومی اسیدها

▪ محلول آبی آنها یونهای پروتون آزاد می‌کند.

▪ موادی هستند که از نظر مزه ترشند.

▪ کاغذ تورنسل را سرخ رنگ می‌کنند.

▪ با برخی فلزات مانند آهن و روی ترکیب شده گاز هیدروژن می‌دهند.

▪ با قلیاها (بازها) واکنش نموده و املاح را تشکیل می‌دهند.

▪ با کربنات کلسیم (مثلا به صورت سنگ مرمر) بشدت واکنش دارند، بطوریکه کف می‌کنند و گاز کربنیک آزاد می‌نمایند.

● نظریه آرنیوس درباره اسیدها

زمانیکه مفاهیم یونیزاسیون ترکیبات شیمیایی در محلولهای آبی روشن گردید، مفهوم اسید بطور قابل ملاحظه‌ای تغییر پیدا کرد. مطابق تعریف آرنیوس ، اسید ماده ایست که در آب یونیزه می‌شود و یون +H۳O که گاهی بصورت +H نیز نشان داده می‌شود، تولید می‌کند.

(HCl -----> H+ + Cl-(aq

آرنیوس قدرت اسیدی را نیز بر همین اساس تفسیر کرد و گفت که اسید قوی ، در محلولهای آبی تقریبا، بطور کامل یونیزه می‌شود. در صورتیکه که میزان تفکیک اسید ضعیف کمتر است. توجه کنید که مفهوم آرنیوس بر یون‌های آب استوار است. بر اساس تعریف آرنیوس می‌توان نقش اکسیدهای اسیدی را نیز تفسیر کرد.

● اکسیدهای اسیدی

اکسیدهای بسیاری از غیرفلزات با آب واکنش داده و اسید تولید می‌کنند، در نتیجه این مواد را اکسیدهای اسیدی یا ایندرید اسید می‌نامند.

N۲O۵(s) + H۲O → H+ + NO۳-aq

مفهوم آرنیوس ، به علت تاکید آن بر آب و واکنشهای محلول‌های آبی ، با محدودیت رو‌به‌روست.

اسید ۲ + باز ۱ <----- اسید ۱ + باز ۲

قدرت اسیدها ، بر میل آنها برای از دست دادن یا گرفتن پروتون استوار است. هر چه اسید قویتر باشد، باز مزدوج آن ضعیفتر است. در یک واکنش ، تعادل در جهت تشکیل اسید ضعیفتر است. اسید پرکلریک ، HClO۴ ، قویترین اسید است، و باز مزدوج آن ، یعنی یون پرکلرات ، -ClO۴ ، ضعیفترین باز می‌باشد و H۲ ، ضعیفترین اسید و باز مزدوج آن یعنی یون هیدرید ، +H قویترین باز می‌باشد.

● نظریه لوییس درباره اسیدها

گیلبرت لوییس مفهوم گسترده‌تری برای اسیدها در سال ۱۹۳۸ پیشنهاد داد که پدیده اسید - باز را از پروتون رها ساخت. طبق تعریف لوییس ، اسید ماده‌ای است که بتواند با پذیرش یک زوج الکترون از باز ، یک پیوند کوولانسی تشکیل دهد. در نظریه لوییس به مفهوم زوج الکترون و تشکیل پیوند کووالانسی تاکید می‌شود. تعریف لوییس در مورد اسیدها بسیار گسترده‌تر از آن است که برونشتد عنوان نموده است. ترکیبات شیمیایی که می‌توانند نقش اسید لوییس داشته باشند، عبارتند از:

مولکولها یا اتمهایی که هشت‌تایی ناقص داشته باشند.

(BH۳ + F- → BH۴-(aq

بسیاری از کاتیونهای ساده می‌توانند نقش اسید لوییس داشته باشند.

Cu+۲ + ۴NH۳ → Cu(NH۳)۴+۲

برخی از اتم‌های فلزی در تشکیل ترکیباتی مانند کربونیل‌ها که از واکنش فلز با مونوکسید کربن تولید می‌شود، نقش اسید دارند:

Ni + ۴CO → Ni(CO)۴

ترکیباتی که اتم مرکزی آنها تونایی گسترش لایه ظرفیتی خود را داشته باشند ، در واکنشهایی که این گسترش عملی شود، نقش اسید دارند، مثلا در واکنش مقابل ، لایه ظرفیتی اتم مرکزی (Sn) از ۸ به ۲ الکترون گسترش یافته‌است.

SnCl۴ + ۲Cl- → SnCl۶-۲aq

برخی ترکیبات به علت داشتن یک یا چند پیوند دو گانه در مولکول ، خاصیت اسیدی دارند. مثلا CO۲

قدرت اسیدی و ساختار مولکولی

به منظور بررسی رابطه بین ساختار مولکولی و قدرت اسیدی ، اسیدها را به دو نوع تقسیم می‌کنیم: هیدریدهای کووالانسی و اکسی ‌اسیدها.

● هیدریدها

برخی از ترکیبات کووالانسی دوتایی هیدروژن‌دار (مانند HCl , H۲) اسیدی هستند. دو عامل بر قدرت اسیدی هیدریدیک عنصر موثر است: الکترونگاتیوی عنصر و اندازه اتمی عنصر. قدرت اسیدی هیدریدهای عناصر یک تناوب ، از چپ به راست و همسو با الکترونگاتیوی عناصر ، افزایش می‌یابد. یک عنصر الکترونگاتیو ، الکترونهای بیشتری از هیدروژن می‌گیرد و خروج آن به صورت یک پروتون را سرعت می‌بخشد.

قدرت اسیدی هیدریدهای عناصر یک گروه، با افزایش اندازه اتم مرکزی افزایش می‌یابد. در تناوب دوم: NH۳>H۲O>HF در گروه VI به اینصورت است:

H۲Te > H۲Se > H۲S > H۲O

● اکسی ‌اسیدها

در این ترکیبات ، هیدروژن اسیدی به یک اتم O متصل است و تغییر در اندازه این اتم بسیار ناچیز است. بنابراین عامل کلیدی در قدرت اسیدی این اکسی‌اسیدها، به الکترونگاتیوی اتم Z مربوط می‌شود:

H-O-Z .

اگر Z یک اتم غیرفلز با الکترونگاتیوی بالا باشد، سهمی در کاهش چگالی الکترونی پیرامون اتم O (علی رغم الکترونگاتیوی شدید اکسیژن) را دارد. این پدیده باعث می‌شود که اتم اکسیژن، با کشیدن چگالی الکترونی پیوند H-O از اتم H ، تفکیک آن را سرعت ببخشد و ترکیب را اسیدی بکند. هیپوکلرواسید ، HOCl ، اسیدی از این نوع است.

هرچه الکترونگاتیوی Z بیشتر باشد، الکترونهای پیوند H-O به میزان بیشتری از اتم H دور می‌شوند و حذف پروتون آسان‌تر است:

HOCl > HOBr > HOI . در اکسی ‌اسیدهایی که اتمهای اکسیژن بیشتری به Z متصل باشند، قدرت اسیدی با افزایش n ، زیاد می‌شود.

● مهمترین اسیدهای قوی

مولکولهای این اسیدها و در محلولهای آبی رقیق کاملا یونیزه است. اسیدهای قوی متعارف عبارتند از: اسید کلریدریک ، یدیدریک ، نیتریک ، سولفوریک ، پرکلریک است.

● مهمترین اسیدهای ضعیف

یونیزاسیون این اسیدها در آب کامل نمی‌باشد و هرگز به ۱۰۰% نمی‌رسد. مثال متعارف آنها ، اسید استیک ، اسید کربنیک ، اسیدفلوریدریک ، اسید نیترو و تا حدودی اسید فسفریک است.

اسیدها مزه ترشی دارند بعضی اسیدها سمی هستند بعضی باعث سوختگی های شدید می شوند و تعدادی نیز کاملاً بی ضرر به شمار می آیند بعضی اسیدها نیز خوراکی و بسیار مفید هستند ما اسید سیتریک را از پرتقال و لیموترش به دست می آوریم بدنمان هم اسیدهایی را می سازند که به گوارش غذا کمک می کنند .

اسید سولفوریک یکی از قوی ترین و مهم ترین اسیدها است که به مقدار فراوان در تولید انواع کود ، فرآورده های نفتی و آهن و فولاد بکار گرفته می شوند آب باتری اتومبیل ها اسید سولفوریک رقیق شده با آب خالص است سایر اسیدهای قوی عبارتند از: اسید نیتریک و اسید کلرید ریک .

بازها یا قلیاها موادی هستند که مخالف و ضد اسیدها به شمار می آیند گرچه بعضی بازها از قبیل آهک (هیدروکسید کلسیم) و سود سوز آور همانند اسیدها خیلی فعال و خورنده هستند از بازها در فرآیند های صنعتی استفاده می شوند هیدروکسید منیزیم (مایع یا پودر سفیدی که برای برطرف کردن درد ناشی از حالت اسیدی معده مصرف می کنیم) نمونه ای از یک باز ملایم است بازی که در آن قابل حل می باشد ، قلیا نامیده می شود وقتی یک اسید و یک باز به نسبت مناسب با هم مخلوط می شوند یکدیکر را خنثی می کنند برای مثال اگر اسید کلرید ریک با سود سوز آور مخلوط شود حاصل واکنش آنها نمک معمولی و آب خواهد بود بعضی مواد وقتی با اسید و بازها تماس پیدا می کنند تغییر رنگ می دهند این مواد را معرف یا شناساگر می نامند تعنسل در محلول اسیدی از آبی به قرمز تغییر رنگ می دهند و در محلولهای قلیایی از قرمز به آبی می گراید .

▪ اسید سولفوریک : اسید سولفوریک احتمالاً مهمترین ترکیب شیمیایی موجود است . و دهها مورد استفاده دارد که از تولید کود و پارچه تا ساخت دارو و مواد منفجره را شامل می شود این اسید در انباره که نوعی باطری است معمولاً در موتور اتومبیل مورد استفاده قرار می گیرد نیز وجود دارد اسید سولفوریک را به روش تماسی تقلید می کنند کانه هوایی که محتوی سولفید های فلزی یا گوگرد هستند در هوا سرخ یا برشته می شوند تا دی اکسید گوگرد به دست می آید سپس این گاز را در مجاورت یک کاتالیزور (یکی از اسید های فلز و و انادیم) حرارت می دهند تا آن را به واکنش بیشتر با هوا وارد و تری اکسید گوگرد حاصل شود درمرحله بعد تری اکسید را در اسید سولفوریک غلیظ حل می کنند تا اسیدی به نام اولنوم به دست آید. که سپس به دهقا با افزودن آب رقیق می شود و مقدار زیادی اسید سولفوریک برجای می ماند نمکهای اسید سولفوریک را سولفات می نامند که ترکیبات بسیار مفیدی را شامل می شوند و در صنایع مختلف از قبیل کود سازی داروسازی رنگ سازی مورد استفاده قرار می گیرند اسید سولفوریک ، بیش از هر نوع اسید دیگری در جهان تولید می شود و کاربرد دارد اسید سولفوریک را با فرمول شیمیایی HSO نشان می دهند میل شیمیایی شدیدی به آب (HO) دارد این خاصیت باعث می شود که اسید سولفوریک بتواند هیدروژن و اکسیژن را از بسیاری از مواد از جمله پوست جذب کند به همین دلیل کار کردن با آن خطرناک و نیاز به مراقبت دارد اسید کلرید مایع بی رنگ و بسیار خطرناک است که در مجاورت هوا دود می کند بوی تحریک کننده ای دارد بسیار خرنده است و باعث سوختگیهای شدید می شود این اسید را با حل کردن گاز کلرید هیدروژن در آب به دست می آید اسید کلریدریک غلیظ حاوی سه قسمت کلر، ید ، هیدروژن و هفت قسمت آب است کلرید هیدروژن از ترکیب گازهای کلر و هیدروژن به دست می آید راه دیگر تولید این گاز ترکیب کلر ید سدیم نمک معمولی با اسید سولفوریک است اسید کلریک یا بازها واکنش می کند و نمکهایی به نام کلرید را به وجود می آورد و در صنایع این اسید را برای تولید مواد شیمیایی دیگر یا آماده سازی بعضی از غذاها به کار می گیرند معده انسان نیز اسید کلرید ریک ضعیف تولید می کند یا طی عمل گوارش به شکسته شدن غذا ها کمک می کند اسید لاکتیک مایع بی رنک یا زرد رنگ است که معمولاً در شیر ترشیده و سایر محصولات لنبی ترش شده یا بریده شده دیده می شود که اسید در سرکه نیز وجود دارد و حاصل تخمینه قند است روش تجاری اسید لاکتیک را از تخمینه به دست می آورند و در دباغی و پارچه بافی و همچنین برای طعام بعضی غذاهای آماده مورد استفاده قرار می دهند .

 

اسید لاکتیک معمولاً در خون انسان و سایر جانوران وجود دارد به طور معمول وقتی ماهیچه های ما به انرژی نیاز دارند این انرژی در اثر شکسته شدن کربو هیدرات به وسیله اکسیژن تولید می شود اما وقتی به تمرین ها و ورزش های سخت می پردازیم خون نمی تواند اکسیژن لازم را برای این عمل به بافت های ماهیچه ای برساند و در نتیجه کربو هیدرات به شکل بی هوازی بدون اکسیژن شکسته می شوند و اسید لاکتیک به وجود می آید. این اسید می تواند درد خاصی را در ماهیچه ایجاد کند که درد ناگهانی نامیده می شود .


هنگام ورزشهای آرام ، کلوکز موجود در ماهیچه ها به مصرف می رسد تا انرژی تولید شود این فرآیند با تولید دی اکسید کربن و آب همراه است در ورزشهای سخت ممکن است اکسیژن لازم برای شکسته شدن کلوکز تأمین نشود در این حالت کلوکز و اسید لاکتیک تبدیل می شود وقتی میزان اکسیژن در خون بالا می رود اسید لاکتیک دوباره به گلیکوژن به کلوگز تبدیل می شود اسید نیتریک مایعی دود کننده بی رنگ و بسیار خورنده است مایع خورنده می تواند با مواد واکنش انجام دهد و باعث خوردگی آنها شود اسید نیتریک از ترکیب شدند هیدروژن ، نیتروژن و اکسیژن به وجود می آید و برای تولید کودها مواد منفجره (نظیر نیتر و گلیسیرین ) مورد استفاده قرار می گیرد.


اسید نیتریک از قرنها پیش شناسایی شده است . در آغاز قرن بیستم این اسید را از حرارت دادن اسید سولفوریک و نیترات سدیم به دست آوردند نیترات سیدم ماده ای طبیعی است که در آمریکای جنوبی یافت می شود وقتی جنگ جهانی دوم آغاز شد مقدار زیادی اسید نیتریک برای تولید مواد منفجره لازم بود با تمام شدن ذخایر نیترات سدیم در آلمان یک شیمیدان آلمانی به نام (فریتزهابر) روشی برای تولید اسید نیتریک با استفاده از آمونیاک و هوا ابلاغ کرد در این روش هیدروژن و نیتروژن آمونیاک و اکسیژن هوا بادها ترکیب می شوند و اسید نیتریک را به وجود می آورند


فسفریک اسید


فسفریک اسید از جمله پرمصرف ترین مواد شیمیایی در صنعت است.به عنوان ماده افزودنی در نوشابه های گازدار کاربرد دارد و در تولید کودهای شیمیایی، پاک کننده های صابونی و غیر صابونی،تصفیه آب،خوراک دام و دارو سازی به کار می رود. فسفریک اسید خوراکی را از افزودن آب به P۴O۱۰ می سازند.

 

کاربرد در صنایع غذایی


از اسید فسفریک در تولید غذاهای اسیدی و نوشابه های گازدار مانند انواع کولاها استفاده میشود. بکارگیری این ماده سبب دادن طعم تندی به غذا شده، و از آنجا که ماده شیمیایی با تولید انبوه است، با قیمتی ارزان و حجمی فراوان در دسترس میباشد. همانطور که ذکر شد، قیمت پایین و حجم زیاد تولید این ماده، آنرا در مقایسه با طعم دهنده های طبیعی نظیر زنجبیل برای دادن طعم تندی، یا اسید سیتریک که از لیمو (lemon) و عصاره لیموترش (lime) که برای دادن طعم ترشی بکار میرود، در رتبه بالاتری قرار داده است.


کاربرد در زدودن زنگ آهن


از اسید فسفریک میتوان مستقیماً برای زدودن زنگ آهن (اکسید آهن III) از ابزارهای آهنی یا فولادی و تبدیل آهن به فسفاتهای محلول در آب استفاده نمود. پس از زدودن زنگ آهن فسفات آهن تولید شده تبدیل به ترکیب فسفات آهن سیاه شده که خود به عنوان عامل جلوگیری از خوردگی میتواند مورد استفاده قرار گیرد.


کاربردهای پزشکی


از اسید فسفریک در دندانپزشکی و اورتودنسی بعنوان عامل قلم زنی (Etching) جهت تمیز کردن و زبر کردن سطح دندان خصوصاً در جاهایی که از اسباب و وسایل دندانپزشکی استفاده شده، بکار میرود. همچنین از اسید فسفریک بعنوان کاتالیست در ساخت آسپیرین بخاطر داشتن یون هیدروژن فراوان و آللایندگی کمتر در مقایسه با اسید کلریدریک و سولفوریک استفاده میشود


اسید استیک یا جوهر انگور جز اسیدهای کربوکسیلیک است و در نامگذاری آیوپاک به اسید اتانوئیک معروف است.

 

نگاه کلی اسید استیک جز اسیدهای کربوکسیلیک میباشد و در نامگذاری آیوپاک به اسید اتانوئیک معروف است. این اسید دارای فرمول شیمیایی میباشد و در قسمت چشایی طعم ترشی ، شبیه طعم سرکه میدهد.


باکتریهای مخمر سرکه به دلیل تمایل به تولید اسید استیک به این نام معروف شدهاند. این باکتریها در مواد غذایی ، آب و خاک یافت میشوند. اسید استیک بطور طبیعی از میوهها و برخی مواد غذایی فاسد شده از فرایند تخمیر تولید میشوند و از قدیمیترین ترکیبات شیمیایی شناخته شده توسط انسان میباشد. تاریخچه سرکه (اسید استیک رقیق) از دوران باستان برای انسان شناخته شده بود. احتمالا انسانها در دوران باستان هنگام تهیه شراب از فرایند تخمیر به وجود سرکه پی برده بودند. فیلسوف یونانی تئوفاراستوس در سه قرن پیش از میلاد چگونگی واکنش سرکه با فلزات و تولید رنگدانه برای استفاده در نقاشی از کربنات سرب و زاجهای سبز ایجاد شده از نمکهای مس و استات مس را توضیح داده است. رومیان باستان با نگهداری شراب ترش در قدحهای سربی ، شراب بسیار شیرینی به نام Sapa تولید میکردند که طعم شیرین آن ناشی از استات سرب بوده است که امروزه دانشمندان مرگ زودرس بسیاری از اشراف روم را به مسمومیت ناشی از این ماده نسبت دادهاند. شیمیدانهای عصر رنسانس اسید استیک گلاسیال (منجمد) را از تقطیر خشک استاتهای فلزی تهیه میکردند. در سال ۱۸۴۷ هرمن کولب شیمیدان آلمانی برای اولین بار اسید استیک را از مواد معدنی سنتز کرد. خواص اسید استیک خالص ، مایعی بیرنگ با بویی تیز ، مایعی خورنده و قابل اشتعال میباشد. این اسید در ۱۶.۶ درجه سانتیگراد منجمد میشود. به این دلیل و همچنین ظاهر یخ مانند آن به نام اسید استیک گلاسیال معروف است. اسید استیک در محلولهای آبی میتواند تفکیک شده و یون استات تولید کند. PH آن برابر با ۴.۸ میباشد، یعنی در PH=۴.۸ نیمی از مولکولهای اسید استیک در محلول آبی به صورت یون استات هستند. اسید استیک در حالت بخار شامل دیمرهایی از دو مولکول اسید استیک میباشد که با پیوند هیدروژنی با یکدیگر ارتباط دارند.


بنابراین اسید استیک در حالت گازی از قانون گازهای ایدهآل تبعیت نمیکند. خواص عمومی اسید استیک مانند سایر اسیدهای کربوکسیلیک میباشد. اسید استیک با الکلها و آمینها واکنش داده و به ترتیب تولید استرو آمید میکند. همچنین در اثر واکنش با آلکنها تولید استر استات میکند. این اسید در اثر حرارت تا دماهای بالاتر از ۴۴۰Cْ تجزیه شده و تولید و متان میکند. تولید سرکه از فرایند تخمیر مواد غذایی دارای نشاسته و قند و مواد الکلی توسط باکتری مخمر سرکه (بچه سرکه) تولید میشود. برای تولید سرکه عموما از میوههایی مانند سیب ، انگور ، دانههایی مثل جو و گاهی هم از شراب استفاده میشود. سرکه معمولا دارای اسید استیک با وزن حجمی ۴ الی ۸ درصد میباشد. روشهای تولید صنعتی اسید اسیتیک کربونیلاسیون متانول : در این روش متانول با مونوکسید کربن در فشارهای بالا (۲۰۰atm) واکنش داده و اسید استیک تولید میکند. این روش از سال ۱۹۲۰ ابداع شده است و به دلیل ارزان بودن متانول و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است.


اکسیداسیون بوتان : از حرارت دادن بوتان با اکسیژن هوا در حضور یونهای فلزی منگنز ، کبالت و کروم ، پروکسید تولید میشود. پروکسید در اثر تجزیه اسید استیک ایجاد میکند. { TEX()} {۲C_۴HiO + CO_۲ → ۴CH_۳COOH + ۲H_۲O} {TEX}


اکسیداسیون استالدئید : استالدئید در شرایط ملایم و در حضور کاتالیزورهای ساده فلزی مثل منگنز و کروم و... توسط اکسیژن هوا اکسید شده و اسید استیک تولید میکند. { TEX()} {۲CH_۳CHO + ۲O_۲ → ۲CH_۳COOH} {TEX}

محصولات جانبی تولید شده در این واکنش مانند اسید فرمیک یا استات اتیل و... به دلیل داشتن نقطه جوش پایینتر از اسید استیک توسط تقطیر جداسازی میشوند. کاربرد اسید استیک به صورت سرکه به عنوان چاشنی غذا و تهیه انواع ترشی استفاده میشود. اسید استیک رقیق به عنوان افشانه برای از بین بردن قارچهای گیاهان استفاده میشود. اسید استیک گلاسیال در صنایع شیمیایی در تولید فیلمهای عکاسی ، تولید پلاستیک پلیاتیلن تریفتالات (PET) استفاده میشود. همچنین به عنوان ماده واسطه در تولید استات وینیل که ترکیب مهمی در تولید چسب و رنگ میباشد، کاربرد دارد. برخی از استرهای اسید استیک به عنوان حلال در تولید مواد معطر مصنوعی استفاده میشود. نکات ایمنی اسید استیک غلیظ مادهای خورنده میباشد. در تماس با پوست باعث سوختگی شیمیایی پوست وایجاد تاول میشود. در صورت تماس با چشم میتواند آسیبهای جدی به چشم وارد کند، تنفس بخار غلیظ آن باعث سوزش دهان ، بینی و گلو میشود. هر چند سرکه یک مایع بدون ضرر میباشد اما نوشیدن اسید استیک گلاسیال خطرناک بوده و باعث ایجاد زخمهای شدید در دستگاه گوارشی میشود و ممکن است با تغییر اسیدیته خون آسیبهای جدی به سلامتی انسان وارد کند.


خواص فیزیکی نام اسید استیک نام آیوپاک متان کربوکسیلیک اسید و اتانوئیکاسید وزن مولکولی ۶۰.۰۵gr/mol نقطه ذوب ۱۶.۵Cْ نقطه جوش ۱۱۸.۱Cْ دانسیته ۱.۰۵gr/cm۳


اسید آمینه

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

پرش به: ناوبری, جستجو

اسید های آمینه واحد های تشکیل دهنده پروتئین ها هستند. اسیده های آمینه در هنگام ساخته شدن پروتئین ها از RNA ریبوزومی یا rRNA از روی بازهای نوکلیوتیدی ساخته می شوند. به هر سه باز نوکلیوتیدی که هنگام پروتئین سازی از RNA ریبوزومی اسید آمینه می سازد کودون می گویند


اسید نوکلئیک به زنجیره‌های طویل مولکولی که از به هم پیوستن تعداد زیادی نوکلئوتید تشکیل شده‌است گفته می‌شود. اسیدهای نوکلئیک در همه جانداران یافت می‌شوند

اسیدهای نوکلئیک دو نوع هستند : آران‌ای RNA و دی‌ان‌ای (DNA) . در ساختن کروموزوم به کار میروند و ازو از قند د اکسی ریبوز و باز های نیتروژنه و اسید فسفریک تشکیل شده اند


ن : نگار یاسمی
ت : دوشنبه 1389/11/18
اسید سیتریک یا جوهر لیمو یکی از اسیدهای آلی است که در لیموترش و پرتقال وجود دارد. فرمول شیمیایی آن C6H8O7 می‌باشد. و نام آیوپاک آن 2hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylic acid است. یکی از ساده‌ترین روش هایی که برای تولید آن بکار می‌رود استفاده از قارچ آسپرژیلوس نایجر است.



اسید نوکلئیک به زنجیره‌های طویل مولکولی که از به هم پیوستن تعداد زیادی نوکلئوتید تشکیل شده است گفته می‌شود. اسیدهای نوکلئیک در همه جانداران یافت می‌شوند

اسیدهای نوکلئیک دو نوع هستند : آران‌ای RNA و دی‌ان‌ای (DNA) .



اسید سولفورریک اسیدی است بسیار قوی و محلول در آب. اسید سولفوریک توسط جابر ابن حیان برای اولین بار در قرن هشتم میلادی ساخته شد. فرمول شیمیایی این اسید H۲SO۴ میباشد.اسید سولفوریک اسیدی است فوق العاده خطرناک؛ کسانی که تجربه و دانش کافی برای کار با اسید ندارند نباید به هیچ وجه از این محلول استفاده کنند.

اسید آمینه‌ها، حروف الفبایی پروتئینها را تشکیل می‌دهند. پروتئینها، زنجیرهای خطی یا پلیمرهایی هستند که از ترکیب اسیدهای آمینه حاصل می‌شوند. چون امکانات بالقوه نامحدودی در طرز توالی و طول زنجیره اسید آمینه‌ها در تولید پروتئینها وجود دارد، از این رو انواع بی شماری از پروتئینها نیز می‌توانند وجود داشته باشند.

اختلاف هر اسید با سایر اسیدهای آمینه، در زنجیره جانبی هر یک از اسیدهای آمینه است. اسیدهای آمینه در آغاز تشکیل زمین، به همراه سایر مواد آلی پیدا شدند. اسیدهای آمینه‌ای که در حضور پرتوهای فرابنفش بوجود آمدند، گوناگونی بسیار داشته‌اند. اما به دلایلی ناشناخته تنها بیست اسید آمینه، آن هم از نوع L، در یاخته زنده کاربرد پیدا کرد.

ساختار اسیدهای آمینه

هر اسید آمینه، از یک کربن نامتقارن به نام کربن α تشکیل یافته است که با چهار گروه مختلف کربوکسیل (COOH) اتم هیدروژن، گروه آمینه بازی (NH2-) و یک زنجیره غیر جانبی (R-) پیوند برقرار می‌کند. ریشه R ممکن است یک زنجیره کربنی و یا یک حلقه کربنی باشد. عوامل دیگری مانند الکل، آمین، کربوکسیل و نیز گوگرد می‌توانند در ساختمان ریشه R شرکت کنند. زنجیره جانبی خود چندین اتم کربن دارد و آنها را به ترتیبی که از کربن آلفا، فاصله می‌گیرند، با حروف بتا (β)، گاما (γ) و دلتا (δ) نشان می‌دهند.

اگر در حالی که عامل COOH روی کربن آلفا قرار داد عامل NH2 روی کربنهایی غیر آلفا قرار گیرد. نوع اسید آمینه به β، γ یا δ تغییر خواهد کرد. اسیدهای آمینه آزاد به مقدار بسیار ناچیز در سلولها وجود دارند. بیشتر اسیدهای آمینه آلفا در سنتز پروتئین شرکت می‌کنند، در صورتی که اسیدهای آمینه بتا، گاما و دلتا واسطه‌های شیمیایی هستند. بیشتر اسیدهای آمینه در PH هفت به صورت دو قطبی در می‌آیند یعنی گروه NH2 پروتون می‌گیرد و گروه COOH هیدروژن خود را از دست می‌دهد و به صورت –COO- در می‌آید.

ایزومری در اسیدهای آمینه

مطابق قرار داد اگر ساختمان فضایی یک اسید آمینه را در نظر بگیریم، چنانچه عامل NH2 که به کربن آلفا متصل است در طرف چپ باشد، می‌گوییم که این اسید آمینه از نوع L است و هرگاه عامل NH2 در طرف راست کربن آلفا قرار گیرد، گوییم که این اسید آمینه از نوع ∆ است. برخلاف قندهای طبیعی که از نوع ∆ هستند، اسیدهای آمینه طبیعی همگی از نوع L هستند. ایزومرها را انانتیوم می‌گویند.



اسید فرمیک (جوهر مورچه) یا متانوئیک اسید، ساده‌ترین عضو گروه کربوکسیلیک اسیدها است. فرمول شیمیایی آن HCOOH بوده و در طبیعت در نیش حشراتی مانند مورچه و زنبور یافت می‌شود. همچنین ترکیب عمده، ماده گزش‌زا در برگ گزنه است. ریشه لغوی فرمیک اسید از نام لاتینی مورچه (Formica) گرفته شده است. زیرا این ترکیب اولین بار از تقطیر تخریبی مورچه بدست آمد.

تاریخچه

در سده 15 شیمیدانها و دانشمندان علوم طبیعی می‌دانستند که از تجمع مورچه‌ها بخارهای اسیدی متصاعد می‌شود. اولین بار جان ری طبیعت شناس انگلیسی در سال 1671 این اسید را از تقطیر توده‌ای از مورچه‌های مرده، جدا کرد. اما سنتز شیمیایی آن اولین بار توسط شیمیدان فرانسوی ژوزف گیلوساک از اسید هیدروسیانیک انجام گرفت. در سال 1855 شیمیدان فرانسوی دیگری به نام Marcellin berthelot اسید فرمیک را با استفاده از مونواکسید کربن سنتز کرد، شبیه روشی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خواص عمومی اسید

اسید فرمیک به خوبی با آب و بیشتر حلالهای آلی قطبی مخلوط می‌شود. در هیدروکربنها هم تا حدی حل می‌شود. اسید فرمیک در فاز گازی و در هیدروکرینها به صورت دیمرهایی است که با پیوند هیدروژنی به هم متصل شده‌اند. در فاز گازی پیوند هیدروژنی میان مولکولهای اسید فرمیک باعث انحراف از قانون گازهای ایده‌آل می‌شود. اسید فرمیک در حالت مایع و جامد شامل شبکه‌ای نامحدود از مولکولهایی است که با پیوند هیدروژنی به هم متصل هستند. بیشتر خواص اسید فرمیک همانند خواص سایر اسیدهای کربوکسیلیک می‌باشد اما آن نمی‌تواند آسیل کلرید ایجاد کند.

در صورت تشکیل هریک ازاین ترکیبات، تجزیه شده و مونواکسید کربن ایجاد می‌کنند. حرارت دادن اسید فرمیک باعث تجزیه آن بر Co می‌شود. اسید فرمیک به آسانی احیاء شده و به فرمالدئید تبدیل می‌شود. اسید فرمیک تنها کربوکسیلیک اسیدی است که توانایی شرکت در واکنشهای افزایشی به همراه آلکنها را دارد. اسید فرمیک و آلکنها به آسانی باهم واکنش داده و استرهای فرمات ایجاد می‌کنند. اسید فرمیک در حضور اسید سولفوریک و هیدروفلوئوریک اسید، در واکنش کخ شرکت کرده و اسیدهای کربوکسیلیک بزرگ‌تر ایجاد می‌کند.

خواص فیزیکی اسید فرمیک

نام آیوپاک نام متداول فرمول شیمیایی وزن مولکولی دمای ذوب دمای جوش دانسیته PKa متانوئیک اسید اسیدفرمیک HCOOH 46.03 8.4° 100.8° 1.22gr/Cm3 3.75

روش تولید

در صنعت تولید ترکیبات شیمیایی، فرمیک اسید به مدت طولانی به عنوان ترکیبی که بهره وری کمتری را داراست، تلقی می‌شد. قسمت عمده اسید فرمیک به عنوان محصول فرعی در تولید سایر ترکیبات شیمایی، بویژه اسید استیک تولید می‌شود. اما با روند رو به رشد استفاده آن در مواد نگهدارنده و آنتی باکتریال در غذای دام، امروزه در صنعت به این منظور تولید می‌شود.

وقتی متانول و مونواکسید کربن در حضور یک باز قوی مانند منواکسید سدیم باهم واکنش می‌دهند، مشتقی از اسید فرمیک به نام متیل فرمات تولید می‌شود. این واکنش در فاز مایع در دمای درجه سانتیگراد و فشار 40atm انجام می‌شود. از آبکافت (هیدرولیز) متیل فرمات، اسید فرمیک ایجاد می‌شود.

کاربرد ویژه

اسید فرمیک بیشتر به عنوان نگهدارنده (جلوگیری از فاسد شدن) و آنتی باکتریال در غذای دام استفاده می‌شود. پاشیدن مقداری از آن روی علف تازه خشک شده از فساد و پوسیدگی آن جلوگیری کرده و مواد مغذی آن را تا حد بالایی حفظ می‌کند. برای جلوگیری از فساد غذای زمستانی دامها در مجتمعهای بزرگ دامداری از این ماده استفاده می‌شود.

اسید فرمیک در مرغداریها برای از بین بردن باکتری سالمونلا به غذای مرغها اضافه می‌شود. این ترکیب همچنین به مقدار ناچیز در صنعت نساجی و دباغی استفاده می‌شود. برخی از مشتقات آن مانند استرهای فرمات در صنعت خوشبوکننده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ایمنی بیشترین خطر فرمیک اسید در تماس پوست یا چشم با مایع یا بخار غلیظ آن است. تماس پوست با مایع یا بخار آن باعث سوختگی شیمیایی و در صورت تماس با چشم ممکن است باعث ایجاد آسیبهای دائمی در چشم شود. تنفس بخار آن موجب تحریک و سوزش دستگاه نفسی می‌شود. از آنجا که ممکن است مقادیری CO در بخار اسید فرمیک موجود باشد باید در نگهداری، حمل و نقل و استفاده از آن نکات ایمنی کاملاً رعایت شود.

سازمان غذا و داروی آمریکا مقدار مجاز، بخار اسید فرمیک در هوای محیط کار را 5ppm اعلام کرده است. اسید فرمیک به آسانی متابولیزه شده و از بدن دفع می‌شود. اما با این همه قرار گرفتن مداوم در معرض آن باعث ایجاد عوارض مزمن مثل ایجاد حساسیتهای پوستی می‌شود. آزمایش روی حیوانات آزمایشگاهی نشان می‌دهد که قرار گرفتن طولانی در معرض اسید فرمیک باعث ایجاد جهش ژنی و آسیبهای کلیوی و کبدی می‌شود.



فسفریک اسید از جمله پرمصرف ترین مواد شیمیایی در صنعت است.به عنوان ماده افزودنی در نوشابه های گازدار کاربرد دارد و در تولید کودهای شیمیایی، پاک کننده های صابونی و غیر صابونی،تصفیه آب،خوراک دام و دارو سازی به کار می رود. فسفریک اسید خوراکی را از افزودن آب به P4O10 می سازند


-------------------------------
انواع اسیدها
نوشته شده توسط مدیرسایت
۱۴ شهریور ۱۳۸۵
اسید سیتریک یا جوهر لیمو یکی از اسیدهای آلی است که در لیموترش و پرتقال وجود دارد. فرمول شیمیایی آن C6H8O7 می‌باشد. و نام آیوپاک آن 2hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylic acid است. یکی از ساده‌ترین روش هایی که برای تولید آن بکار می‌رود استفاده از قارچ آسپرژیلوس نایجر است.



اسید نوکلئیک به زنجیره‌های طویل مولکولی که از به هم پیوستن تعداد زیادی نوکلئوتید تشکیل شده است گفته می‌شود. اسیدهای نوکلئیک در همه جانداران یافت می‌شوند

اسیدهای نوکلئیک دو نوع هستند : آران‌ای RNA و دی‌ان‌ای (DNA) .



اسید سولفورریک اسیدی است بسیار قوی و محلول در آب. اسید سولفوریک توسط جابر ابن حیان برای اولین بار در قرن هشتم میلادی ساخته شد. فرمول شیمیایی این اسید H۲SO۴ میباشد.اسید سولفوریک اسیدی است فوق العاده خطرناک؛ کسانی که تجربه و دانش کافی برای کار با اسید ندارند نباید به هیچ وجه از این محلول استفاده کنند.

اسید آمینه‌ها، حروف الفبایی پروتئینها را تشکیل می‌دهند. پروتئینها، زنجیرهای خطی یا پلیمرهایی هستند که از ترکیب اسیدهای آمینه حاصل می‌شوند. چون امکانات بالقوه نامحدودی در طرز توالی و طول زنجیره اسید آمینه‌ها در تولید پروتئینها وجود دارد، از این رو انواع بی شماری از پروتئینها نیز می‌توانند وجود داشته باشند.

اختلاف هر اسید با سایر اسیدهای آمینه، در زنجیره جانبی هر یک از اسیدهای آمینه است. اسیدهای آمینه در آغاز تشکیل زمین، به همراه سایر مواد آلی پیدا شدند. اسیدهای آمینه‌ای که در حضور پرتوهای فرابنفش بوجود آمدند، گوناگونی بسیار داشته‌اند. اما به دلایلی ناشناخته تنها بیست اسید آمینه، آن هم از نوع L، در یاخته زنده کاربرد پیدا کرد.

ساختار اسیدهای آمینه

هر اسید آمینه، از یک کربن نامتقارن به نام کربن α تشکیل یافته است که با چهار گروه مختلف کربوکسیل (COOH) اتم هیدروژن، گروه آمینه بازی (NH2-) و یک زنجیره غیر جانبی (R-) پیوند برقرار می‌کند. ریشه R ممکن است یک زنجیره کربنی و یا یک حلقه کربنی باشد. عوامل دیگری مانند الکل، آمین، کربوکسیل و نیز گوگرد می‌توانند در ساختمان ریشه R شرکت کنند. زنجیره جانبی خود چندین اتم کربن دارد و آنها را به ترتیبی که از کربن آلفا، فاصله می‌گیرند، با حروف بتا (β)، گاما (γ) و دلتا (δ) نشان می‌دهند.

اگر در حالی که عامل COOH روی کربن آلفا قرار داد عامل NH2 روی کربنهایی غیر آلفا قرار گیرد. نوع اسید آمینه به β، γ یا δ تغییر خواهد کرد. اسیدهای آمینه آزاد به مقدار بسیار ناچیز در سلولها وجود دارند. بیشتر اسیدهای آمینه آلفا در سنتز پروتئین شرکت می‌کنند، در صورتی که اسیدهای آمینه بتا، گاما و دلتا واسطه‌های شیمیایی هستند. بیشتر اسیدهای آمینه در PH هفت به صورت دو قطبی در می‌آیند یعنی گروه NH2 پروتون می‌گیرد و گروه COOH هیدروژن خود را از دست می‌دهد و به صورت –COO- در می‌آید.

ایزومری در اسیدهای آمینه

مطابق قرار داد اگر ساختمان فضایی یک اسید آمینه را در نظر بگیریم، چنانچه عامل NH2 که به کربن آلفا متصل است در طرف چپ باشد، می‌گوییم که این اسید آمینه از نوع L است و هرگاه عامل NH2 در طرف راست کربن آلفا قرار گیرد، گوییم که این اسید آمینه از نوع ∆ است. برخلاف قندهای طبیعی که از نوع ∆ هستند، اسیدهای آمینه طبیعی همگی از نوع L هستند. ایزومرها را انانتیوم می‌گویند.



اسید فرمیک (جوهر مورچه) یا متانوئیک اسید، ساده‌ترین عضو گروه کربوکسیلیک اسیدها است. فرمول شیمیایی آن HCOOH بوده و در طبیعت در نیش حشراتی مانند مورچه و زنبور یافت می‌شود. همچنین ترکیب عمده، ماده گزش‌زا در برگ گزنه است. ریشه لغوی فرمیک اسید از نام لاتینی مورچه (Formica) گرفته شده است. زیرا این ترکیب اولین بار از تقطیر تخریبی مورچه بدست آمد.

تاریخچه

در سده 15 شیمیدانها و دانشمندان علوم طبیعی می‌دانستند که از تجمع مورچه‌ها بخارهای اسیدی متصاعد می‌شود. اولین بار جان ری طبیعت شناس انگلیسی در سال 1671 این اسید را از تقطیر توده‌ای از مورچه‌های مرده، جدا کرد. اما سنتز شیمیایی آن اولین بار توسط شیمیدان فرانسوی ژوزف گیلوساک از اسید هیدروسیانیک انجام گرفت. در سال 1855 شیمیدان فرانسوی دیگری به نام Marcellin berthelot اسید فرمیک را با استفاده از مونواکسید کربن سنتز کرد، شبیه روشی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خواص عمومی اسید

اسید فرمیک به خوبی با آب و بیشتر حلالهای آلی قطبی مخلوط می‌شود. در هیدروکربنها هم تا حدی حل می‌شود. اسید فرمیک در فاز گازی و در هیدروکرینها به صورت دیمرهایی است که با پیوند هیدروژنی به هم متصل شده‌اند. در فاز گازی پیوند هیدروژنی میان مولکولهای اسید فرمیک باعث انحراف از قانون گازهای ایده‌آل می‌شود. اسید فرمیک در حالت مایع و جامد شامل شبکه‌ای نامحدود از مولکولهایی است که با پیوند هیدروژنی به هم متصل هستند. بیشتر خواص اسید فرمیک همانند خواص سایر اسیدهای کربوکسیلیک می‌باشد اما آن نمی‌تواند آسیل کلرید ایجاد کند.

در صورت تشکیل هریک ازاین ترکیبات، تجزیه شده و مونواکسید کربن ایجاد می‌کنند. حرارت دادن اسید فرمیک باعث تجزیه آن بر Co می‌شود. اسید فرمیک به آسانی احیاء شده و به فرمالدئید تبدیل می‌شود. اسید فرمیک تنها کربوکسیلیک اسیدی است که توانایی شرکت در واکنشهای افزایشی به همراه آلکنها را دارد. اسید فرمیک و آلکنها به آسانی باهم واکنش داده و استرهای فرمات ایجاد می‌کنند. اسید فرمیک در حضور اسید سولفوریک و هیدروفلوئوریک اسید، در واکنش کخ شرکت کرده و اسیدهای کربوکسیلیک بزرگ‌تر ایجاد می‌کند.

خواص فیزیکی اسید فرمیک

نام آیوپاک نام متداول فرمول شیمیایی وزن مولکولی دمای ذوب دمای جوش دانسیته PKa متانوئیک اسید اسیدفرمیک HCOOH 46.03 8.4° 100.8° 1.22gr/Cm3 3.75

روش تولید

در صنعت تولید ترکیبات شیمیایی، فرمیک اسید به مدت طولانی به عنوان ترکیبی که بهره وری کمتری را داراست، تلقی می‌شد. قسمت عمده اسید فرمیک به عنوان محصول فرعی در تولید سایر ترکیبات شیمایی، بویژه اسید استیک تولید می‌شود. اما با روند رو به رشد استفاده آن در مواد نگهدارنده و آنتی باکتریال در غذای دام، امروزه در صنعت به این منظور تولید می‌شود.

وقتی متانول و مونواکسید کربن در حضور یک باز قوی مانند منواکسید سدیم باهم واکنش می‌دهند، مشتقی از اسید فرمیک به نام متیل فرمات تولید می‌شود. این واکنش در فاز مایع در دمای درجه سانتیگراد و فشار 40atm انجام می‌شود. از آبکافت (هیدرولیز) متیل فرمات، اسید فرمیک ایجاد می‌شود.

کاربرد ویژه

اسید فرمیک بیشتر به عنوان نگهدارنده (جلوگیری از فاسد شدن) و آنتی باکتریال در غذای دام استفاده می‌شود. پاشیدن مقداری از آن روی علف تازه خشک شده از فساد و پوسیدگی آن جلوگیری کرده و مواد مغذی آن را تا حد بالایی حفظ می‌کند. برای جلوگیری از فساد غذای زمستانی دامها در مجتمعهای بزرگ دامداری از این ماده استفاده می‌شود.

اسید فرمیک در مرغداریها برای از بین بردن باکتری سالمونلا به غذای مرغها اضافه می‌شود. این ترکیب همچنین به مقدار ناچیز در صنعت نساجی و دباغی استفاده می‌شود. برخی از مشتقات آن مانند استرهای فرمات در صنعت خوشبوکننده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ایمنی بیشترین خطر فرمیک اسید در تماس پوست یا چشم با مایع یا بخار غلیظ آن است. تماس پوست با مایع یا بخار آن باعث سوختگی شیمیایی و در صورت تماس با چشم ممکن است باعث ایجاد آسیبهای دائمی در چشم شود. تنفس بخار آن موجب تحریک و سوزش دستگاه نفسی می‌شود. از آنجا که ممکن است مقادیری CO در بخار اسید فرمیک موجود باشد باید در نگهداری، حمل و نقل و استفاده از آن نکات ایمنی کاملاً رعایت شود.

سازمان غذا و داروی آمریکا مقدار مجاز، بخار اسید فرمیک در هوای محیط کار را 5ppm اعلام کرده است. اسید فرمیک به آسانی متابولیزه شده و از بدن دفع می‌شود. اما با این همه قرار گرفتن مداوم در معرض آن باعث ایجاد عوارض مزمن مثل ایجاد حساسیتهای پوستی می‌شود. آزمایش روی حیوانات آزمایشگاهی نشان می‌دهد که قرار گرفتن طولانی در معرض اسید فرمیک باعث ایجاد جهش ژنی و آسیبهای کلیوی و کبدی می‌شود.



فسفریک اسید از جمله پرمصرف ترین مواد شیمیایی در صنعت است.به عنوان ماده افزودنی در نوشابه های گازدار کاربرد دارد و در تولید کودهای شیمیایی، پاک کننده های صابونی و غیر صابونی،تصفیه آب،خوراک دام و دارو سازی به کار می رود. فسفریک اسید خوراکی را از افزودن آب به P4O10 می سازند
ن : نگار یاسمی
ت : دوشنبه 1389/11/18

اطلاعات اولیه

انواع گوناگونی از ترکیبات ، هم سنتزی و هم طبیعی وجود دارند که بر حسب PH محلولی که در آن حل می‌شوند، رنگ متفاوتی به خود می‌گیرند. بعضی از این مواد هزاران سال است که برای نشان دادن خصلت اسیدی یا بازی آب‌ها بکار گرفته شده‌اند. این ترکیبات همچنین برای شیمیدان عصر حاضر که از آنها برای تخمین PH محلول‌ها و تشخیص نقطه پایانی در تیتراسیون‌های اسید – باز سود می‌برند، اهمیت زیادی دارند.

رنگ شناساگر تصویر

محلولی که محتوی یک شناساگر باشد، با تغییرات PH ، یک تغییر پیوسته در رنگ از خود ظاهر می‌سازد. لکن ، چشم انسان به این تغییرات حساس نیست. نوعا از یک گونه باید پنج تا ده برابر بطور اضافی موجود باشد تا رنگ آن گونه به چشم بیننده یک رنگ غالب به نظر آید. افزایش بیشتر در این نسبت هیچ تاثیر قابل روئیتی ندارد. فقط در ناحیه‌ای که نسبت از پنج تا ده برابر برای یک شکل به نسبت مشابهی برای یک شکل تغییر کند، بنظر می‌آید که رنگ محلول تغییر کرده است.

پس ، تغییر رنگ صوری شامل یک تغییر عمده در وضعیت تعادل شناساگر است. بعضی از شناساگرها نیاز به تغییر نسبت کمتری دارند و بعضی دیگر ، به تغییر بیشتر. بعلاوه ، تفاوت قابل توجهی نیز در توان افراد مختلف جهت تشخیص رنگ وجود دارد. در حقیقت ، شخص مبتلا به کور رنگی ممکن است قادر به تشخیص هیچ گونه تغییر رنگی نباشد.

دامنه PH برای تغییر رنگ

دامنه‌ای از PH که یک شناساگر معین در آن دامنه تغییر رنگ می‌دهد به ثبات یونش شناساگر بستگی دارد. برای شناساگرهایی که اسیدی ضعیف هستند هر اندازه ثابت یونش کوچکتر باشد، دامنه PH تغیر رنگ آن بالاتر است.

 

نگاه اجمالی

بهترین شناساگرهای اسید - باز ، اسیدهای آلی ضعیف می‌باشند. شکل اسیدی شناساگر رنگ مشخصی دارد و در صورت از دست دادن پروتون ، به ترکیب بازی که دارای رنگ دیگری می‌باشد، تبدیل می‌شود. یعنی تغییر رنگ اغلب شناساگرها از محلول بستگی به تغییر شکل آنها دارد. با استفاده از شناساگرها می‌توان PH یک محلول را تعین کرد شناساگرهای مختلفی برای تعیین PH شناخته شده‌اند که هر یک در محدوده خاصی از PH تغییر رنگ می‌دهند.

چگونگی تغییر رنگ یک شناساگر

شناساگرها ، اسیدها یا بازهای ضعیفی هستند و چون اکثر آنها شدیدا رنگی هستند، در هر اندازه گیری PH چند قطره از محلول رقیق شناساگر کافی می‌باشد. شناساگرهای اسید - باز را معمولا به صورت HIn نشان می‌دهند.
تصویر 

شناساگرها ماده ای رنگی است که معمولا از مواد گیاهی گرفته می‌شوند و می‌توانند به شکل اسیدی یا بازی باشند . شناساگرها برای شناسایی اسیدها و بازها به ما کمک می‌کنند.

 

مقدمه

برای تعیین نقطه پایان در حین تیتر کردن از ترکیبات شیمیایی مشخص استفاده می‌شود که در نزدیکی نقطه تعادل در اثر تغییر غلظت مواد تیترشونده شروع به تغییر رنگ می‌کنند. این ترکیبات ، مواد رنگی شناساگر می‌باشند. به عبارتی دیگر ، شناساگرها ماده ای رنگی هستند که رنگ آنها در محیط اسیدی و قلیایی با هم تفاوت دارد.

 

کاربرد شناساگرها

یکی از ساده ترین راه تخمین کمی PH ، استفاده از یک شناساگر است. با افزودن مقدار کمی از یک شناساگر به یک محلول ، تشخیص اسیدی یا بازی بودن آن ممکن می‌شود. در صورت مشخص بودن PH، تغییر شناساگر از یک شکل به شکل دیگر ، با توجه به رنگ مشاهده شده ، می‌توان تعیین کرد که PH محلول کم‌تر یا بیشتر از این مقدار است. شیمیدان‌ها از این گونه مواد برای شناسایی اسیدها و بازها کمک می‌گیرند.

شناساگرهای زیادی وجود دارد که معروفترین آنها لیتموس (تورنسل) است که در محیط اسیدی ، قرمز ، در محیط بازی ، آبی و در حدود خنثی بنفش رنگ است. تغییر رنگ آن در نزدیکی PH برابر 7 رخ می‌دهد. در هر حال تغییر رنگ ناگهانی نیست. فنل فتالئین ، معرف دیگری است که بیشتر برای بازها قابل استفاده است. این ماده جامدی سفید رنگ است که در آزمایشگاه محلول الکلی آن را بکار می‌برند. این محلول در محیط اسیدی رنگ و در محیط قلیایی رقیق ارغوانی است.


می‌توان از آب کلم سرخ یا انواع گلهای سرخ مثل شقایق و رز سرخ نیز به‌عنوان یک شناساگر اسید و باز استفاده کرد. از آمیختن شناساگرهای مختلف با یکدیگر نوار کاغذی بدست می‌آید که با یک مقیاس رنگ مقایسه‌ای همراه است و برای اندازه گیری‌های تقریبی
PH بطور گسترده کاربرد دارد.

 

انواع شناساگرها

دو نوع شناساگر داخلی و خارجی را معرفی می‌کنیم:

1.      شناساگر داخلی

اگر به محلول تیتر شونده ، چند قطره از یک شناساگر افزوده شود و پس از پایان عمل تغییر رنگ در محلول ایجاد شود، چنین شناساگری را شناساگر داخلی یا درونی نامند.

2.      شناساگر خارجی

در برخی حالات قبل از آن که نقطه پایان به ظهور برسد، بین شناساگر و محلول تیتر شونده یک واکنش صورت می‌گیرد و در این حالت نقطه پایان بسیار سریع پدیدار می‌شود، مثل تیتر کردن فسفات با استات اورانیل در حضور شناساگر فروسیانور پتاسیم ، فروسیانور پتاسیم با یونهای اورانیل قبل از رسیدن به نقطه پایان واکنش می‌دهد.


برای بدست آوردن نتیجه صحیح و خوب باید به دفعات لازم چند قطره از محلول بالای رسوب ( یا محلولی که پس از صاف کردن رسوب بدست می‌آید ) را در فاصله زمانهای مساوی ، روی یک قطعه کاغذ صافی با شناساگر سیانور پتاسیم آزمایش کرد. چنین شناساگری ،
شناساگر خارجی نامیده می‌شود

 

شناساگرهای آزاد

اکثر شناساگرهای آزاد با افزایش قدرت بازی ، یک تغییر رنگ از قرمز زرد از خودشان می‌دهندتصویر. گستره انتقال آنها عموما در قسمت اسیدی است. نمونه‌هایی که بیشترین برخورد را با آنها داریم عبارتند از نارنجی مبیل و قرمز متیل(متیل اورانژ).

متغییرهای موثر بر رفتار شناساگرها

فاصله‌ای از PH که در آن یک شناساگر معین تغییر رنگ می‌دهد با دما ، قدرت یونی محیط ، حضور حلال‌های آلی و حضور ذرات کلوئیدی تغییر می‌کند. بعضی از این عوامل ، بخصوص دو مورد آخر ، می‌توانند موجب جابجایی این فاصله به اندازه یک واحد PH یا بیشتر شوند.

اهمیت استفاده از شناساگر مناسب در تیتراسیون 

با استفاده از انواع شناساگر ، می‌توان PH یک محلول را تعیین کرد. برای این کار لازم است محدوده PH تغییر رنگ شناساگر را بدانیم. در تیتراسیونهای اسید و باز هم لازم است که PKa شناساگر مورد استفاده به PH محلول مورد نظر نزدیک باشد، در غیر اینصورت آزمایش همراه با خطا خواهد بود. اگر شناساگر قبل از نقطه هم‌ارزی تغییر رنگ دهد، حجم نقطه پایان کمتر از نقطه هم‌ارزی (خنثی شدن اسید یا باز) است و اگر شناساگر بعد از نقطه هم ارزی تغییر رنگ دهد، حجم نقطه پایان بیشتر از نقطه هم ارزی است.

در برخی از موارد مخلوطی از دو یا چند شناساگر در یک تیتراسیون مصرف می‌شود تا تغییر رنگ مشخصی در نقطه پایان رخ دهد. بعنوان مثال می‌توان متیلن آبی را با متیلن قرمز مخلوط کرده و یک شناساگر مخلوط بوجود آورد که در PH حدود 5.4 از بنفش به سبز تغییر رنگ می‌دهد. در این مورد ، متیلن آبی حین تیتراسیون بدون تغییر رنگ می‌ماند. اما متیلن قرمز در PHهای ‌کمتر از حدود 5.4 قرمز و در PHهای بیشتر از حدود 5.4 زرد می‌باشد.

در PHهای ‌کمتر ، قرمز و آبی ترکیب شده و رنگ بنفش ایجاد می‌کنند و در PHهای بیشتر ، زرد و آبی ترکیب شده و رنگ سبز ایجاد می‌کنند. دیدن تغییر رنگ بنفش به سبز ، آسانتر از تشخیص تغییر رنگ قرمز به زرد در شناساگر متیلن سرخ تنهاشت.

تصویر


ن : نگار یاسمی
ت : دوشنبه 1389/11/18

مقدمه

تیتر کردن از روش‌های تجزیه حجمی است. در تجزیه حجمی ابتدا جسم را حل کرده و حجم معینی از محلول آن را با محلول دیگری که غلظت آن مشخص است که همان محلول استاندارد نامیده می‌شود، می‌سنجند. در تیتراسیون محلول استاندارد به‌طور آهسته از یک بورت به محلول حاوی حجم مشخص یا وزن مشخص از ماده حل شده اضافه می‌شود.

افزایش محلول استاندارد ، آنقدر ادامه می‌یابد تا مقدار آن از نظر اکی‌والان برابر مقدار جسم حل شده شود. نقطه اکی‌والان نقطه ای است که در آن ، مقدار محلول استاندارد افزوده شده از نظر شیمیایی برابر با مقدار حجم مورد نظر در محلول مجهول است. این نقطه را نقطه پایان عمل از نظر تئوری یا نقطه هم ارزی نیز می‌گویند.

روش تیتر کردن

در عمل تیتر کردن ، محلول استاندارد را از یک بورت به محلولی که باید غلظت آن اندازه گرفته می‌شود، می‌افزایند و این عمل تا وقتی ادامه دارد تا واکنش شیمیایی بین محلول استاندارد و تیتر شونده کامل شود. سپس با استفاده از حجم و غلظت محلول استاندارد و حجم محلول تیتر شونده ، غلظت محلول تیتر شونده را حساب می‌کنند.

یک مثال

نقطه اکی‌والان در عمل تیتر کردن NaCl با نقره تیترات وقتی مشخص می‌شود که برای هر وزن فرمولی -Cl در محیط یک وزن فرمول +Ag وارد محیط عمل شده باشد و یا در تیتر کردن ، سولفوریک اسید (H2SO4 ) با سدیم هیدروکسید ( NaOH ) نقطه اکی‌والان وقتی پدید می‌آید که دو وزن فرمولی اسید و دو وزن فرمولی باز وارد محیط عمل شوند.

تشخیص نقطه اکی‌والان

نقطه اکی‌والان در عمل بوسیله تغییر فیزیکی ( مثلا تغییر رنگ ) شناخته می‌شود. نقطه ای که این تغییر رنگ در آن روی می‌دهد، نقطه پایان تیتر کردن است. در تیتراسیون اسید و باز شناساگرها برای تعیین زمان حصول نقطه اکی‌والان بکار می‌روند. تغییر رنگ معرف ، نشانگر نقطه پایانی تیتراسیون می‌باشد.

تصویر

انواع تیتر کردن

بر حسب واکنش‌هایی که بین محلول تیتر شونده و استاندارد صورت می‌گیرد، تجزیه‌های حجمی (تیتراسیون) به دو دسته تقسیم می‌شوند:


  • روش‌هایی که بر اساس ترکیب یون‌ها هستند. یعنی تغییر ظرفیت در فعل و انفعالات مربوط به آن صورت نمی‌گیرد. این روش‌ها عبارت اند از:
  1. واکنش‌های خنثی شدن یا واکنش‌های اسید و باز
  2. واکنش‌های رسوبی
  3. واکنش‌هایی که تولید ترکیبات کمپلکس می‌کنند.

تیتر کردن واکنش های اسید و باز یا خنثی شدن

تیتر کردن ، عبارت است از تعیین مقدار اسید یا باز موجود در یک محلول که با افزایش تدریجی یک باز به غلظت مشخص یا بر عکس انجام می‌گیرد. موقعی که محلول یک باز دارای یونهای -OH است به محلول اسید اضافه کنیم، واکنش خنثی شدن انجام می‌شود:


OH- + H3O+ -----> 2H2O

محاسبات

معمولا حجم مشخص (V) از محلول اسید با نرمالیته مجهول (N) انتخاب کرده ، به‌کمک یک بورت مدرج به‌تدریج محلو ل یک باز به نرمالیته مشخص (N) به آن اضافه می‌کنند. عمل خنثی شدن وقتی کامل است که مقدار اکی‌والان گرم های باز مصرفی برابر مقدار اکی‌والان گرم های اسید موجود در محلول شود.

برای این که عمل تیتراسیون بدقت انجام شود، باید عمل افزایش محلول باز درست موقعی متوقف گردد که تساوی فوق برقرار شود. روش معمول و همگانی برای تعیین پایان تیتراسیون استفاده از شناساگرهاست. دستگاه PH متر نیز برای محاسبات دقیق در تعیین نقطه اکی والان کاربرد دارد.

http://daneshnameh.roshd.ir


ن : نگار یاسمی
ت : دوشنبه 1389/11/18

نگاه اجمالی

بسیاری ازفرآیندهای صنعتی به روشهای کاتالیزوی وابسته هست. ولی کاتالیزوهای طبیعی که آنزیم نام دارند، حتی بیشتر از این برای بشر حائز اهمیت است. این موارد فوق‌العاده پیچیده ، فرایندهای حیاطی مانند هضم ، دم و بازدم و سنتز یاخته‌ای را کاتالیز می‌کنند. تعداد زیادی از واکنش‌های شیمیایی که در بدن صورت می‌گیرند و برای حیات ضروری هستند، می‌توانند به کمک آنزیم‌ها در دمای نسبتا پایین بدن انجام شوند.

هزاران نوع آنزیم شناخته شده است که هر یک وظیفه خاصی دارند. پژوهش درباره ساختار و کار آنزیمها به درک عمیق‌تر علل امراض و مکانیسم رشد کمک خواهد کرد.

نقش کاتالیزر در واکنش‌های شیمیایی

چون کاتالیزور در استوکیومتری واکنش تاثیری ندارد، آن را بالای پیکان در معادله واکنش قرار می‌دهند. کاتالیزور را می‌توان بدون تغییر ، در پایان واکنش بازیابی کرد. تاثیری که کاتالیزور بر روی سرعت واکنش می‌گذارد، به صرف حضور آن نیست. یک واکنش کاتالیز شده ممکن است با مکانیسم متفاوت از واکنش کاتالیز نشده صورت ‌گیرد. همینطور واکنش در حضور کاتالیزور ممکن هست با مکانیسم دو مرحله‌ای انجام گیرد.

کاتالیزور در یک مرحله از واکنش مصرف شده ، در مرحله دوم واکنش تولید می‌شود. بنابراین ، کاتالیزور به کرّات مصرف می‌شود. در نتیجه ، برای انجام یک واکنش ، فقط مقدار اندکی از کاتالیزور مورد نیاز است. بنابراین ، نقش کاتالیزور ، ایجاد سیر جدیدی است که از طریق آن ، واکنش می‌تواند صورت گیرد.

انرژی فعالسازی کاتالیزور

انرژی فعالسازی کل برای یک سیر کاتالیز شده ، کمتر از این انرژی برای مسیر کاتالیز نشده است. این اختلاف ، افزایش قابل توجه سرعت واکنش در حضور کاتالیزور را توجیه می‌کند. برای واکنش‌های برگشت‌پذیر ، تاثیر کاتالیزور بر واکنش‌های مستقیم و معکوس یکسان است. کاهش افزایش فعالسازی برای واکنش معکوس توسط کاتالیزور ، به اندازه کاهش برای واکنش مستقیم است.

انواع کاتالیزور

کاتالیزور همگن

یک کاتالیزور همگن با مواد واکنش‌دهنده در یک فاز قرار دارد.

کاتالیزور ناهمگن

مواد واکنش‌دهنده و کاتالیزور در فازهای مختلف قرار دارند. در این فرآیند ، مولکولهای واکنش‌دهنده بر سطح کاتالیزور جذب می‌شوند و واکنش در سطح آن انجام می‌شود. لایه مولکولها و اتم‌هایی که جذب سطح شیمیایی شده‌اند، به عنوان واسط شیمیایی در واکنش کاتالیز شده سطحی عمل می‌کنند.

اثر کاتالیزور بر مواد شیمیایی

فعالیت یک کاتالیزور ، به ساختار الکترونی و آرایش اتم‌ها در سطح آن کاتالیزور بستگی دارد. گمان می‌رود که نقصهای شبکه‌ای و ناهمواری سطح بلور ، مواضع فعال برای کاتالیز شدن باشند. با افزودن موادی موسوم به پیشبرها ، می‌توان تغییراتی روی سطوح برخی از کاتالیزورها ایجاد کرده ، فعالیت کاتالیزوری آنها را افزایش داد.

فعالیت کاتالیزورها عموما بسیار اختصاصی است. در بعضی موارد ، یک ماده معین ممکن است سنتز یک دسته محصولات را از مواد اولیه خاصی کاتالیز کند، درصورتی که ماده دیگر ممکن است سنتز محصولات کاملا متفاوتی را از همان مواد اولیه کاتالیز کند. در این گونه موارد ، هر دو واکنش امکان‌پذیر است و محصولات بدست آمده ، آنهایی هستند که سریعتر تشکیل می‌شوند.

سموم کاتالیزور

موادی هستند که کاتالیزورها را از فعالیت باز می‌دارند. برای مثال مقدار کمی آرسنیک ، توانایی پلاتین برای کاتالیز کردن واکنش تهیه تری‌اکسید گوگرد از دی‌اکسید گوگرد را از بین می‌برد.

تصویر

کاربردهای صنعتی کاتالیزور

تبادلگرهای کاتالیزوری که به اگزوز خودروها نصب می‌شوند، یکی از کاربردهای جدید کاتالیز کردن سطحی است. منوکسید کربن و هیدرو کربن‌های حاصل از سوخت ناقص ، از اگزوز خودورها خارج می‌شوند و بطور جدی ، هوا را آلوده می‌کنند. گازهای خروجی از موتور و هوای اضافی به تبادلگر هدایت شده ، از روی کاتالیزوری که مشتمل بر اکسیدهای فلزی است، عبور داده می‌شود.

دی‌اکسید کربن و هیدروکربنها به CO2 و H2O که نسبتا بی‌ضررند، تبدیل و در هوا رها می‌شوند. چون کاتالیزور توسط سرب مسموم می‌شود، در خودروهای مجهز به این تبادلگر ، بایستی از بنزین بدون سرب استفاده شود.

اهمیت کاتالیزور در فرایندهای صنعتی و حیاتی

  • در فرآیندهای صنعتی ، روشهای کاتالیزوری بسیار اهمیت دارند.

  • کاتالیزور طبیعی ، آنزیم نام دارد که فرآینده‌های حیاتی ، مانند هضم ، دم و بازدم و سنتز یاخته‌ای را کاتالیز می‌کنند.

ن : نگار یاسمی
ت : دوشنبه 1389/11/18
img/daneshnameh_up/e/e4/main_Chemistry.jpg

اطلاعات اولیه

هیدروکسیدهای پاره ای از فلزات که هیدروکسیدهای آمفوتر نامیده می‌شوند، می‌توانند هم به‌صورت باز و هم به‌صورت اسید عمل کنند. این ترکیبات نامحلول در آب در محلولهای دارای PH بالا یا PH پایین حل می‌شوند. برای مثال ، روی هیدروکسید در اضافی هیدروکلریک اسید حل شده ، محلول روی کلرید ZnCl2 می‌دهد:


Zn(OH)2 (s) + 2H+ -----> Zn2+ (aq) + 2H2O

روی هیدروکسید همچنین در محلول سدیم هیدروکسید حل می‌شود:


Zn(OH)2 (s) + 2OH- -----> Zn(OH)42- (aq

واکنش یون آمفوتر

یون کمپلکس 2-Zn(OH)4 ، یون زنکات نامیده می‌شود. اکسید مربوطه به هیدروکسید آمفوتر به همان طریق واکنش می‌دهد. مثلا:


ZnO(s) + 2H+ (aq) -----> Zn2+ (aq) + H2O

ZnO(s) + 2OH-(aq) + H2O -----> Zn(OH)42-(aq

نمونه‌های دیگر هیدروکسیدهای آمفوتر عبارتند از:Al(OH)3 ، Sn(OH)2 ، Cr(OH)3 ، Be(OH)2 ، Sb2O3 ، As2O3. بسیاری از ترکیبات دیگر از جمله Ag2O , Cu(OH)2 این خاصیت را به میزان کمتری از خود نشان می‌دهند. برای توصیف واکنشهایی که صورت می‌گیرند، وقتی غلظت یون -OH در محلولی 2+Zn(aq) به‌تدریج بالا برده شود، مجموعه معادلات زیر بکار برده می‌شوند:


Zn2+(aq) + OH-(aq) <-----> Zn(OH)+(aq

Zn(OH)+(aq) + OH-(aq) <-----> Zn(OH)2

Zn(OH)2(s) + OH-(aq) <-----> Zn(OH)3-(aq

Zn(OH)3-(aq) + OH-(aq) <-----> Zn(OH)42-(aq

وقتی به PH معینی برسیم، رسوب Zn(OH)2 مشاهده می‌شود و این رسوب با افزایش بیشتر PH حل می‌شود. فرمول آنیونهای آمفوترات که در اینجا به کار برده شده‌اند، بر اساس این واقعیت قرار دارند که NaZn(OH)3 و Na2Zn(OH)4 از چنین محلولهایی جدا شده‌اند.

پیچیدگی سیستمهای آمفوتر

به‌طور کلی ، سیستمهای آمفوتر بسیار پیچیده هستند و هنوز نکات زیادی درباره آنها باید بیاموزیم. اعتبار ثابتهای تعادل ، مورد شک و تردید است و ثابتهای مرحله‌ای برای بسیاری از سیستمهای هیدروکسید هنوز شناخته نشده‌اند. در واقع ، شواهدی وجود دارند در سیستمهایی از این نوع ، بعضی از یونها و تعادلات شناسایی نشده‌اند. احتمالا واکنشهای بیشتر سیستمها خیلی پیچیده‌تر از چیزی است که ما آن را تصویر کرده‌ایم.

img/daneshnameh_up/0/0f/chemistry_lab.jpg

کاربرد آمفوتریسم در شیمی تجزیه

در شیمی تجزیه و در پاره ای فرایندهای صنعتی از ماهیت آمفوتری بعضی هیدروکسیدها بهره گیری شده. مثلا 2+Mg و 2+Zn را در محلولی که دارای این دو یون است، بوسیله قلیایی کردن محلول از هم جدا می‌کنند:


Mg2+ + 2OH- <-----> Mg(OH)2

Zn2+ + 4OH- <-----> Zn(OH)42-(aq

منیزیم هیدروکسید نامحلول را می‌توان به کمک صافی از محلول حاوی یون زنکات جدا کرد.

کاربرد در تهیه فلز آلومینیوم:

در تولید فلز آلومینیوم از بوکسیت (Al2O3 آبپوشیده ناخالص) این کانی را قبل از کاهیدن آن به فلز آلومینیوم ، تخلیص می‌کنند. این عمل با حل کردن آلومینیوم اکسید در محلول سدیم هیدروکسید و جدا کردن ناخالص‌های نامحلول بوسیله صافی انجام می‌گیرد:


Al2O3(s) + 2OH- -----> 2Al(OH)4-(aq


وقتی محلول زیر صافی بوسیله CO2 اسیدی شود، آلومینیوم هیدروکسید رسوب می‌کند. پس از رسوب دادن ، آن را ارزیابی می‌کنند.

منبع :http://daneshnameh.roshd.ir


ن : نگار یاسمی
ت : دوشنبه 1389/11/18


تصویر

دید کلی

شیمی کوانتومی ، دانش کاربرد مکانیک کوانتومی در مسایل مربوط به شیمی است. اثر شیمی کوانتومی ، در شاخه‌های وابسته به شیمی قابل لمس است. مثلا :


  • علمای شیمی فیزیک ، مکانیک کوانتومی را (به کمک مکانیک آماری) در محاسبات مربوط به خواص ترمودینامیکی (مانند آنتروپی و ظرفیت حرارتی) گازها ، در تفسیر طیفهای مولکولی به منظور تائید تجربه خواص مولکولی (مانند طولها و زوایای پیوندی) ، در محاسبات نظری خواص مولکولی ، برای محاسبه خواص حالات گذار واکنشهای شیمیایی به منظور برآورد ثابتهای سرعت واکنش ، برای فهم نیروهای بین مولکولی و بالاخره برای بررسی ماهیت پیوند در جامدات بکار می‌برند.

  • علمای شیمی آلی از مکانیک کوانتومی ،‌ برای برآورد پایداریهای نسبی مولکولها ، محاسبه خواص واسطه‌های واکنش ، بررسی ساز و کار واکنشهای شیمیایی ، پیش بینی میزان ترکیبات و تحلیل طیفهای NMR استفاده می‌کنند.

  • علمای شیمی تجزیه از مکانیک کوانتومی برای تفسیر شدت و فرکانسهای خطوط طیفی استفاده می‌کنند.

  • علمای شیمی معدنی از نظریه میدان لیگاند که یک روش تقریبی مکانیک کوانتومی است، در توضیح خواص یونهای مرکب فلزات واسطه سود می‌برند.

فرضیه پلانک ، سرآغاز مکانیک کوانتومی

در سال 1900، "ماکس پلانک" ، نظریه‌ای ابداع کرد که با منحنی‌های تجربی تابش جسم سیاه ، مطابقتی عالی از خود ارائه داد. فرض او این بود که اتمهای جسم سیاه ( ماده‌ای که تمام نورهای تابیده به آن را جذب کند ) ، تنها قادرند نورهایی را گسیل سازند که مقادیر انرژی آنها توسط رابطه hv داده می‌شود. در رابطه ، v فرکانس تابش و h ، ثابت تناسب است که به ثابت پلانک معروف است. با قبول مقدار ، منحنی‌هایی بدست می‌آیند که با منحنی‌های تجربی جسم سیاه کاملا مطابقت دارند. کار پلانک سرآغاز مکانیک کوانتومی بود.

به دنبال پلانک ، "انیشتین" نیز مشاهدات مزبور را بر اساس اندیشه تشکیل نور از اجزایی ذره گونه تشریح کرد که آنها را فوتون نامید که انرژی هر یک از آنها برابر است با:

احتمال و مکانیک کوانتومی

موضوع احتمال ، یک نقش اساسی را در مکانیک کوانتومی ایفا می‌کند. در مکانیک کوانتومی ، سروکار ما با احتمالاتی است که با متغیر پیوسته‌ای مانند مختصه x درگیرند. صحبت از احتمال پیدا شدن یک ذره در یک نقطه خاص مانند x = 0.5000 حاوی چندان معنایی نیست، زیرا تعداد نقطه‌ها در روی محور x نامتناهی ، ولی تعداد در اندازه گیریهای ما به هر حال متناهی است و از این رو ، احتمال وصول با دقت به 0.5000 بی‌نهایت کم خواهد بود.

این است که به جای آن از احتمال یافتن ذره در یک فاصله کوتاه از محور x ، واقع بین x+dx , x صحبت می‌شود که در آن dx یک طول بینهایت کوچک است. طبیعتا احتمال فوق متناسب با فاصله کوچک dx بوده و و برای نواحی مختلف محور x متغیر خواهد بود. بنابراین احتمال اینکه ذره در فاصله مابین x و x+dx پیدا شود، مساوی g(x)dx است که در اینجا (g(x بیانگر نحوه تغییرات احتمال روی محور x است. تابع (g(x چون برابر مقدار احتمال در واحد طول است، لذا چگالی احتمال نامیده می‌شود.

چون احتمالات ، اعداد حقیقی و غیر منفی‌اند، لذا (g(x باید یک تابع حقیقی باشد که همه جا غیر منفی است. تابع موج می‌تواند هر مقدار منفی و یا مقادیر مختلط را به خود بگیرد و از این نظر به عنوان یک چگالی احتمال محسوب نمی‌شود. مکانیک کوانتومی به عنوان یک اصل می‌پذیرد که چگالی احتمال برابر است.

اصل عدم قطعیت هایزنبرگ

اندیشه "بوهر" مبنی بر اینکه هر الکترون در اتم ، تنها می‌تواند کمیتهای معین انرژی را دارا باشد، گام مهمی در رشد و تکوین نظریه اتمی بود (مدل اتمی بوهر). نظریه بوهر برای توجیه طیف اتم هیدروژن ، مدلی رضایت بخش ارائه کرد، اما تلاش برای بسط نظریه به منظور تشریح طیف اتمهای دارای بیش از یک الکترون ناموفق بود. دلیل این مشکل به زودی آشکار شد.

در نگرش بوهر ، الکترون به عنوان ذره‌ای باردار متحرک ، در نظر گرفته می‌شود. برای پیش بینی دقیق مسیر یک جسم متحرک ، دانستن مکان و سرعت جسم در هر لحظه معین ضروری است. اصل عدم قطعیت هایزنبرگ (1926) نشان می‌دهد که تعیین دقیق مکان و اندازه حرکت جسمی به کوچکی الکترون ناممکن است. هرچه تلاش کنیم که یکی از این کمیتها را دقیقتر تعیین کنیم، از دقت کمیت دیگر ، نامطمئن‌تر هستیم.

مشاهده اشیا با دریافت انعکاس پرتوهای نوری که برای روشن کردن آنها بکار رفته است، امکان‌پذیر است. برای تعیین موقعیت جسمی به کوچکی یک الکترون ، تابشی با طول موج به غایت کوتاه مورد نیاز است. چنین تابشی ،‌ طبعا فرکانس بسیار بالایی خواهد داشت و بسیار پرانرژی خواهد بود. وقتی این تابش به الکترون برخورد کند، سبب تغییر تندی و جهت حرکت آن می‌شود. از این رو هر گونه تلاش برای تعیین موقعیت الکترون ، اندازه حرکت آن را به شدت تغییر می‌دهد. فوتونهایی که طول موج بلندتر دارند، کم انرژی‌ترند و تاثیر کمتری بر اندازه حرکت الکترون می‌گذارند، ولی به علت بلندی طول موجشان ، نخواهند توانست موقعیت دقیق الکترون را نشان دهند.

از این رو ، این دو نوع عدم قطعیت با هم مرتبطند. به گفته هایزنبرگ ، حاصلضرب عدم قطعیت در مورد یک شیء ، و عدم قطعیت در اندازه حرکت آن ، ، برابر یا بزرگتر از حاصل بخش ثابت پلانک ، h و است:



عدم قطعیت در اندازه گیری ، برای اشیایی به کوچکی الکترون بسیار مهم است، در حالی که برای اشیا با اندازه معمولی بی‌اهمیت است.

تصویر

معادله شرودینگر

اصل عدم قطبیت هایزنبرگ نشان می‌دهد که هر نوع کوشش در راه جامعتر و دقیق کردن مدل بوهر ، بی‌نتیجه است، زیرا تعیین دقیق مسیر الکترون در یک اتم ناممکن است. از سوی دیگر ، "شرودینگر" ، رابطه دوبروی را برای تدوین معادله‌ای بکار برد که الکترون را برحسب خصلت موجی آن توصیف می‌کند.

معادله شرودینگر پایه مکانیک موجی است. معادله برحسب یک تابع موجی برای الکترون نوشته می‌شود. وقتی معادله برای الکترون در اتم هیدروژن حل می‌شود، یک سلسله تابع موجی بدست می‌آید. هر تابع موجی به یک حالت معین انرژی برای الکترون مربوط است و ناحیه‌ای در اطراف هسته را توضیح می‌دهد که در آن ،‌ امکان یافتن الکترون وجود دارد. تابع موجی یک الکترون آنچه را که یک اوربیتال نامیده می‌شود، توضیح می‌دهد.

شدت هر موج ، با مجذور دامنه آن متناسب است. تابع موجی ، ، تابع دامنه است. مقدار برای یک حجم کوچک در هر موقعیتی در فضا ، متناسب با چگالی بار الکترونی در آن حجم است.

می‌توان تصور کرد که بار الکترون به سبب حرکت سریع الکترون به صورت ابر باردار در فضای دور هسته گسترده شده است. این ابر در برخی نواحی غلیظتر از نواحی دیگر است. احتمال یافتن الکترون در هر ناحیه معین متناسب با چگالی ابر الکترونی در آن ناحیه است. این احتمال در ناحیه‌ای که ابر الکترونی غلیظتر است، بیشتر خواهد بود. این تفسیر کوششی برای توصیف مسیر الکترون ، به عمل نمی‌آورند، بلکه فقط پیش بینی می‌کند که احتمال یافتن الکترون در کجا بیشتر است.


ن : نگار یاسمی
ت : شنبه 1389/11/16

آدم های بزرگ در باره ايده ها سخن می گويند

آدم های متوسط در باره چيزها سخن می گويند

آدم های كوچك پشت سر ديگران سخن می گويند

آدم های بزرگ درد ديگران را دارند

آدم های متوسط درد خودشان را دارند

آدم های كوچك بی دردند

آدم های بزرگ عظمت ديگران را می بينند

آدم های متوسط به دنبال عظمت خود هستند

آدم های كوچك عظمت خود را در تحقير ديگران می بينند

آدم های بزرگ به دنبال كسب حكمت هستند

آدم های متوسط به دنبال كسب دانش هستند

آدم های كوچك به دنبال كسب سواد هستند

آدم های بزرگ به دنبال طرح پرسش های بی پاسخ هستند

آدم های متوسط پرسش هایی می پرسند كه پاسخ دارد

آدم های كوچك می پندارند پاسخ همه پرسش ها را می دانند

آدم های بزرگ به دنبال خلق مسئله هستند

آدم های متوسط به دنبال حل مسئله هستند

آدم های كوچك مسئله ندارند

آدم های بزرگ سكوت را براي سخن گفتن برمی گزينند

آدم های متوسط گاه سكوت را بر سخن گفتن ترجيح می دهند

آدم های كوچك با سخن گفتن بسيار،فرصت سكوت را ازخود میگيرند


ن : نگار یاسمی
ت : جمعه 1389/08/28

ن : نگار یاسمی
ت : سه شنبه 1389/08/25
مقدمه
دنارد و همکارانش در مقاله‌ای که در سال 1974 میلادی منتشر کردند به پتانسیل بالای ترانزیستورهای MOS در کوچک شدن پی بردند. آن ها پیش‌بینی کردند که با کوچک شدن ابعاد ترانزیستورها، سرعت آن ها افزایش و تلفات توان یا همان انرژی مصرفی آن ها کاهش می‌یابد. هم‌چنین اکنون می‌دانیم که کاهش ابعاد ترانزیستورها، موجب افزایش ظرفیت حافظه‌ها در همان ابعاد قبلی نیز می‌شود. (البته در سال 1974 هنوز کسی به ابعاد زیر 100 نانومتر یعنی محدوده‌ی مربوط به فناوری نانو فکر نمی‌کرد. ابعاد ترانزیستور در آن سال‌ها بیش از 4/0 میکرون یعنی 400 نانومتر بود.)
ملاحظه می‌کنیم که با وجود مزایایی که در کوچک کردن ابعاد ترانزیستورها در مدارهای مجتمع متصور بود، اما این امر به سادگی میسر نبود و با محدودیت‌های گسترده‌ای روبرو بود. بخشی از این محدودیت‌ها به فناوری ساخت مدارهای مجتمع مربوط می‌شود که درباره‌ی آن در مقاله‌ی یازدهم نانوالکترونیک اشاراتی کردیم. همان طور که در آن مقاله گفتیم رفتار موجی نور در ابعاد کوچک، محدودیت‌هایی را در ساخت ترانزیستورها به روش لیتوگرافی نوری ایجاد می‌کند. اما بخشی از محدودیت‌های ورود به ابعاد کوچک و مخصوصا ابعاد زیر 100 نانومتر، به اتفاقات پیش‌بینی شده و پیش‌بینی نشده‌ای باز می‌گشت که ناشی از رفتار اتم‌ها در ابعاد کوچک است. ما این محدودیت‌ها را چالش‌های کوانتومی می‌نامیم و در این مقاله بیش‌تر راجع به این چالش‌ها صحبت می‌کنیم.



  • رفتار اتم‌ها در ابعاد کوچک
    مطالعه راجع به چگونگی ساختار اتم پیشینه‌ی طولانی دارد. اما می‌توان گفت تامسون اولین فردی بود که یک نظریه‌ی علمی راجع به ساختار اتم مطرح کرد. پس از او افراد دیگری با رفع اشکالات و تکمیل نواقص نظریه‌ی او دانش ما را راجع به ساختار اتم گسترده‌تر کردند. بور و رادرفورد دو نفر از این افراد هستند که با انجام آزمایش‌هایی نظریات قبلی را تکمیل کردند. اما هر کدام از این نظریات نیز با چالش‌هایی روبرو بودند و در توجیه برخی پدیده‌ها با محدودیت‌هایی روبرو بودند. با ورود نظریات گوناگون به حوزه‌ی ساختار اتم، نظریات قبلی بسیار متحول و دگرگون شد به گونه‌ای که اکنون نظریه‌ی کوانتومی راجع به ساختار اتم از مقبولیت بیش‌تری برخوردار است.
    طبق نظریه‌ی کوانتومی، شعاع اتم محدوده‌ای اطراف آن است که احتمال حضور الکترون در آن بسیار زیاد (تقریبا 100 درصد) است. همان طور که ملاحظه می‌کنید، می‌گوییم احتمال حضور الکترون! این عدم اطمینان مطابق اصل عدم قطعیت که از اصول مورد پذیرش نظریه‌ی کوانتوم است، می‌باشد.

  • تصوير 1- نمايي از يک تفسير کوانتومی از اتم هيدوروژن

    • ظهور آثار کوانتومی
      با کوچک شدن ابعاد ترانزیستور و ورود به محدوده‌ی زیر 100 نانومتر، رفتار تک تک اتم‌ها به تدریج قابل توجه و مهم می‌شود. با توجه به ابعاد اتم سیلیسیوم که حدود 46/1 آنگستروم (146/0 نانومتر ) است و با در نظر گرفتن فاصله‌ی پیوندهای بین اتمی به این نتیجه می‌رسیم که هنگامی که در ابعاد زیر 100 نانومتر قرار داریم، تنها با چند ده اتم سیلیسیوم سر و کار داریم.
      کم شدن تعداد اتم‌های سیلیسیوم در ترانزیستور موجب می‌شود که مسئله‌ی نقص بلوری به یک چالش جدی تبدیل شود. چرا که اندکی نقص بلوری چه ناشی از اتم‌های سیلیسیوم و چه ناشی از اتم‌های ناخالصی که به سیلیسیوم افزوده شده، موجب تغییرات بسیار در رفتار الکتریکی ترانزیستور خواهد شد و ترانزیستور را از کاربری مورد نظر خارج می‌کند. (برای آشنایی با مفهوم نقص بلوری می‌توانید به بخش "مقالات مرتبط" اين مقاله مراجعه کنید.)
      با کوچک کردن تمامی ابعاد افقی و عمودی ترانزیستور، چگالی بار الکتریکی در نواحی گوناگون ترانزیستور افزایش می‌یابد یا به بیان دیگر تعداد بار الکتریکی در یکای سطح ترانزیستور زیاد می‌شود. این اتفاق دو پیامد منفی دارد: اولا با افزایش چگالی بار الکتریکی امکان تخلیه‌ی بار الکتریکی از نواحی عایق ترانزیستور افزایش می‌یابد و این اتفاق موجب آسیب رسیدن به ترانزیستور و خرابی آن می‌شود. (این اتفاق مشابه تخلیه‌ی بار الکتریکی اضافی بین ابر و زمین در پدیده‌ی آذرخش یا صاعقه است که موجب یونیزه شدن مولکول‌های هوا به یون‌های منفی و مثبت می‌شود).


    تصویر2- تخلیه بار الکتریکی بین ابر و زمین

    ثانیا با افزایش چگالی بار الکتریکی، ممکن است الکترون‌ها تحت تاثیر نیروهای رانشی یا ربایشی که هم اکنون مقدار آن افزایش یافته، از محدوده‌ی شعاع یک اتم خارج شوند و به محدوده‌ی شعاع اتم مجاور وارد شوند. این اتفاق را در فیزیک کوانتوم، تونل زدن می‌گویند. تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور، پدیده‌ای است که در ابعاد کوچک بین الکترون‌ها بسیار اتفاق می‌افتد. این پدیده اساس کار بعضی قطعات الکترونیکی و بعضی نانوسکوپ‌ها هم هست.


    تصویر3- نوک "میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی" بر اساس پدیده‌ی تونل زدن الکترون‌ها کار می‌کند

    اما در ترانزستور این پدیده، پدیده‌ی مفیدی نیست، چرا که تونل زدن الکترون از یک اتم به اتم مجاور ممکن است هم‌چنان ادامه یابد و یک جریان الکتریکی را موجب شود. این جریان الکتریکی اگر چه ممکن است بسیار کوچک باشد اما چون ناخواسته و پیش‌بینی نشده می‌باشد، همچون یک مسیر نشتی برای جریان الکتریکی رفتار می‌کند و موجب تغییر رفتار الکتریکی ترانزیستور می‌شود.

    • نتیجه
      کوچک کردن ترانزیستورها و ورود به ابعاد زیر 100 نانومتر (محدوده‌ی عملکرد فناوری نانو) اگر چه مزایای بسیاری دارد اما با چالش‌های گوناگونی روبرو است. ما در مقاله‌ی یازدهم نانو الکترونیک به برخی چالش‌های مربوط به فناوری ساخت مدارات الکترونیکی در این ابعاد اشاره کردیم و در این مقاله نیز برخی چالش‌های فرا روی دانشمندان و مهندسین الکترونیک را در این امر بیان کردیم. علاوه بر چالش‌های بیان شده، مسائل و دشواری‌های دیگری نیز وجود دارد که درک آن ها مستلزم کنکاش عمیق‌تر این دانش است. این دشواری‌ها و چالش‌ها موضوع پژوهش‌های بسیاری است که دانشمندان و غول‌های صنعت الکترونیک در پی حل آن ها هستند.

    ن : نگار یاسمی
    ت : جمعه 1389/08/07

    تاریخچه

    اصول طیف سنجی جرمی ، جلوتر از هر یک از تکنیکهای دستگاهی دیگر ، بنا نهاده شده است. تاریخ پایه گذاری اصول اساسی آن به سال 1898 بر می‌گردد. در سال 1911 ، "تامسون" برای تشریح وجود نئون-22 در نمونه‌ای از نئون-20 از طیف جرمی استفاده نمود و ثابت کرد که عناصر می‌توانند ایزوتوپ داشته باشند. تا جایی که می‌دانیم، قدیمیترین طیف سنج جرمی در سال 1918 ساخته شد.

    اما روش طیف سنجی جرمی تا همین اواخر که دستگاههای دقیق ارزانی در دسترس قرار گرفتند، هنوز مورد استفاده چندانی نداشت. این تکنیک با پیدایش دستگاههای تجاری که بسادگی تعمیر و نگهداری می‌شوند و با توجه به مناسب بودن قیمت آنها برای بیشتر آزمایشگاههای صنعتی و آموزشی و نیز بالا بودن قدرت تجزیه و تفکیک ، در مطالعه تعیین ساختمان ترکیبات از اهمیت بسیاری برخوردار گشته است.

    تصویر
    اصول طیف سنجی جرمی

    اصول طیف سنجی جرمی

    به بیان ساده ، طیف سنج جرمی سه عمل اساسی را انجام می‌دهد:


    1. مولکولها توسط جرایاناتی از الکترونهای پرانرژی بمباران شده و بعضی از مولکولها به یونهای مربوطه تبدیل می‌گردند. سپس یونها در یک میدان الکتریکی شتاب داده می‌شوند.

    2. یونهای شتاب داده شده بسته به نسبت بار/جرم آنها در یک میدان مغناطیسی یا الکتریکی جدا می‌گردند.

    3. یونهای دارای نسبت بار/جرم مشخص و معین توسط بخشی از دستگاه که در اثر برخورد یونها به آن ، قادر به شمارش آنها است، آشکار می‌گردند. نتایج داده شده خروجی توسط آشکار کننده بزرگ شده و به ثبات داده می‌شوند. علامت یا نقشی که از ثبات حاصل می‌گردد یک طیف جرمی است، نموداری از تعداد ذرات آشکار شده بر حسب تابعی از نسبت بار/جرم.

    دستگاه طیف سنج جرمی

    هنگامی که هر یک از عملیات را بدقت مورد بررسی قرار دهیم، خواهیم دید که طیف سنج جرمی واقعا پیچیده‌تر از آن چیزی است که در بالا شرح داده شد.

    سیستم ورودی نمونه

    قبل از تشکیل یونها باید راهی پیدا کرد تا بتوان جریانی از مولکولها را به محفظه یونیزاسیون که عمل یونیزه شدن در آن انجام می‌گیرد، روانه ساخت. یک سیستم ورودی نمونه برای ایجاد چنین جریانی از مولکولها بکار برده می‌شود. نمونه‌هایی که با طیف سنجی جرمی مورد مطالعه قرار می‌گیرند، می‌توانند به حالت گاز ، مایع یا جامد باشند. در این روش باید از وسایلی استفاده کرد تا مقدار کافی از نمونه را به حالت بخار در آورده ، سپس جریانی از مولکولها روانه محفظه یونیزاسیون شوند.

    در مورد گازها ، ماده ، خود به حالت بخار وجود دارد. پس ، از سیستم ورودی ساده‌ای می‌توان استفاده کرد. این سیستم تحت خلاء بوده، بطوری که محفظه یونیزاسیون در فشاری پایینتر از سیستم ورودی نمونه قرار دارد.

    روزنه مولکولی

    نمونه به انبار بزرگتری رفته که از آن ، مولکولهای بخار به محفظه یونیزاسیون می‌روند. برای اطمینان از اینکه جریان یکنواختی از مولکولها به محفظه یونیزاسیون وارد می‌شود، قبل از ورود ، بخار از میان سوراخ کوچکی که "روزنه مولکولی" خوانده می‌شود، عبور می‌کند. همین سیستم برای مایعات و جامدات فرار نیز بکار برده می‌شود. برای مواد با فراریت کم ، می‌توان سیستم را به گونه‌ای طراحی کرد که در یک اجاق یا تنور قرار گیرد تا در اثر گرم کردن نمونه ، فشار بخار بیشتری حاصل گردد. باید مراقب بود که حرارت زیاد باعث تخریب ماده نگردد.

    در مورد مواد جامد نسبتا غیر فرار ، روش مستقیمی را می‌توان بکار برد. نمونه در نوک میله‌ای قرار داده می‌شود و سپس از یک شیر خلاء ، وارد محفظه یونیزاسیون می‌گردد. نمونه در فاصله بسیار نزدیکی از پرتو یونیزه کننده الکترونها قرار می‌گیرد. سپس آن میله ، گرم شده و تولید بخاری از نمونه را کرده تا در مجاورت پرتو الکترونها بیرون رانده شوند. چنین سیستمی را می‌توان برای مطالعه نمونه‌ای از مولکولهایی که فشار بخار آنها در درجه حرارت اتاق کمتر از 9 - 10 میلیمتر جیوه است، بکار برد.

    محفظه یونیزاسیون

    هنگامی که جریان مولکولهای نمونه وارد محفظه یونیزاسیون گشت ، توسط پرتوی از الکترونهای پرانرژی بمباران می‌شود. در این فرآیند ، مولکولها به یونهای مربوطه تبدیل گشته و سپس در یک میدان الکتریکی شتاب داده می‌شوند. در محفظه یونیزاسیون پرتو الکترونهای پرانرژی از یک "سیم باریک" گرم شده ساطع می‌شوند. این سیم باریک تا چند هزار درجه سلسیوس گرم می‌شود. به هنگام کار در شرایطی معمولی ، الکترونها دارای انرژی معادل 70 میکرون - ولت هستند.

    این الکترونهای پرانرژی با مولکولهایی که از سیستم نمونه وارد شده‌اند، برخورد کرده و با برداشتن الکترون از آن مولکولها ، آنها را یونیزه کرده و به یونهای مثبت تبدیل می‌کنند. یک "صفحه دافع" که پتانسیل الکتریکی مثبتی دارد، یونهای جدید را به طرف دسته‌ای از "صفحات شتاب دهنده" هدایت می‌کند. اختلاف پتانسیل زیادی (حدود 1 تا 10 کیلو ولت) از این صفحات شتاب دهنده عبور داده می‌شود که این عمل ، پرتوی از یونهای مثبت سریع را تولید می‌کند. این یونها توسط یک یا چند "شکاف متمرکز کننده" به طرف یک پرتو یکنواخت هدایت می‌شوند.

    بسیاری از مولکولهای نمونه به هیچ وجه یونیزه نمی‌شوند. این مولکولها بطور مداوم توسط مکنده‌ها یا پمپهای خلا که به محفظه یونیزاسیون متصل نیستند، خارج می‌گردند. بعضی از این مولکولها از طریق جذب الکترون به یونهای منفی تبدیل می‌شوند. این یونهای منفی توسط صفحه دافع جذب می‌گردند. ممکن است که بخش کوچکی از یونهای تشکیل شده بیش از یک بار داشته باشند، (از دست دادن بیش از یک الکترون) اینها مانند یونهای مثبت تک ظرفیتی ، شتاب داده می‌شوند.

    پتانسیل یونیزاسیون

    انرژی لازم برای برداشتن یک الکترون از یک اتم یا مولکول ، پتانسیل یونیزاسیون آن است. بسیاری از ترکیبات آلی دارای پتانسیل یونیزاسیونی بین 8 تا 15 الکترون ولت هستند. اما اگر پرتو الکترونهایی که به مولکولها برخورد می‌کند، پتانسیلی معادل 50 تا 70 الکترون ولت نداشته باشد، قادر به ایجاد یونهای زیادی نخواهد بود. برای ایجاد یک طیف جرمی ، الکترونهایی با این میزان انرژی برای یونیزه کردن نمونه بکار برده می‌شوند.

    تجزیه گر جرمی

    پس از گذر کردن از محفظه یونیزاسیون ، پرتو یونها از درون یک ناحیه کوتاه فاقد میدان عبور می‌کند. سپس آن پرتو ، وارد "تجزیه گر جرمی" شده که در آنجا ، یونها بر حسب نسبت بار/جرم آنها جدا می‌شوند. انرژی جنبشی یک یون شتاب داده شده برابر است با:

    که m جرم یون ، v سرعت یون ، e بار یون و V اختلاف پتانسیل صفحات شتاب دهنده یون است.


    در حضور یک میدان مغناطیسی ، یک ذره باردار مسیر منحنی شکلی را خواهد داشت. معادله‌ای که شعاع این مسیر منحنی شکل را نشان می‌دهد به صورت زیر است:



    که r شعاع انحنای مسیر و H قدرت میدان مغناطیسی است.


    اگر این دو معادله را برای حذف عبارت سرعت ترکیب کنیم، خواهیم داشت:





    این معادله مهمی است که رفتار و عمل یک یون را در بخش تجزیه‌گر جرمی یک طیف سنج جرمی توجیه می‌کند.

    تصویر
    طیف سنج جرمی

    تجزیه گر جرمی و قدرت تفکیک

    از معادله فوق چنین بر می‌آید که هر قدر ، مقدار m/e بزرگتر باشد، شعاع انحنای مسیر نیز بزرگتر خواهد بود. لوله تجزیه‌گر دستگاه طوری ساخته شده است که دارای شعاع انحنای ثابتی است. ذره‌ای که نسبت m/e صحیحی داشته باشد، قادر خواهد بود تا طول لوله تجزیه‌گر منحنی شکل را طی کرده ، به آشکار کننده نمی‌رسند. مسلما اگر دستگاه ، یونهایی را که جرم بخصوصی دارند، نشان دهد. این روش چندان جالب نخواهد بود.

    بنابراین بطور مداوم ، ولتاژ شتاب دهنده یا قدرت میدان مغناطیسی تغییر یافته تا بتوان کلیه یونهایی که در محفظه یونیزاسیون تولید گشته‌اند را آشکار ساخت. اثری که از آشکار کننده حاصل می‌گردد، بصورت طرحی است که تعداد یونها را بر حسب مقدار m/e آنها رسم می‌کند. فاکتور مهمی که باید در یک طیف سنج جرمی در نظر گرفتن قدرت تفکیک آن است. قدرت تفکیک بر طبق رابطه زیر تعریف می‌شود:


    که R قدرت تفکیک ، M جرم ذره و M∆ اختلاف جرم بین یک ذره با جرم M و ذره بعدی با جرم بیشتر است که می‌تواند توسط دستگاه تفکیک گردد. دستگاههایی که قدرت تفکیک ضعیفی دارند، مقدار R آنها حداکثر 2000 در بعضی مواقع قدرت تفکیکی به میزان پنج تا ده برابر مقدار فوق مورد نیاز است.

    آشکار کننده

    آشکار کننده بسیاری از دستگاهها ، شامل یک شمارشگر است که جریان تولیدی آن متناسب با تعداد یونهایی است که به آن برخورد می‌کند. با استفاده از مدارهای الکترون افزاینده می‌توان آن قدر دقیق این جریان را اندازه گرفت که جریان حاصل از برخورد فقط یک یون به آشکار کننده اندازه ‌گیری شود.

    ثبات آشکار کننده

    سیگنال تولید شده از آشکار کننده به یک ثبات داده می‌شود که این ثبات خود طیف جرمی را ایجاد می‌نماید. در دستگاههای جدید ، خروجی آشکار کننده از طریق یک سطح مشترک به رایانه متصل است. رایانه قادر به ذخیره اطلاعات بوده و خروجی را به هر دو صورت جدولی و گرافیکی در می‌آورد. دست آخر داده‌ها با طیفهای استاندارد ذخیره شده موجود در رایانه مقایسه می‌گردد.

    در دستگاهها قدیمیتر ، جریان الکترونی حاصل از آشکار کننده به یک سری از پنج گالوانومتر با حساسیتهای متفاوت داده می‌شود. پرتو نوری که به آینه‌های متصل به گالوانومترها برخورد می‌کند و به یک صفحه حساس به نور منعکس می‌گردد. بدین طریق یک طیف جرمی با پنج نقش بطور همزمان ، هر یک با حساسیتی متفاوت ایجاد می‌گردد. در حالی که هنوز دستگاه قویترین قله‌ها را در صفحه طیف نگاه می‌دارد، با استفاده از این پنج نقش ثبت ضعیفترین قله‌ها نیز ممکن می‌گردد.

    ن : نگار یاسمی
    ت : چهارشنبه 1389/07/28

    علم شیمی آلی ، مبتنی بر ارتباط بین ساختار مولکولی و خواص ترکیب است. آن بخشی از این علم که با ساختار در سه بعد می‌پردازد شیمی فضایی ، Stereo Chemistry ، نام دارد (واژه یونانی:Stereos به معنای جامد).

    img/daneshnameh_up/5/53/C4-6-A158.JPG

    ایزومری فضایی

    یک بخش از شیمی فضایی ، ایزومری فضایی است. ایزومرها ترکیبات متفاوتی هستند که فرمول مولکولی یکسانی دارند. ایزومرهای خاصی که فقط از نظر جهت گیری اتمها در فضا باهم تفاوت دارند اما از نظر نحوه اتصال اتمها به یکدیگر ، شبیه یکدیگرند، ایزومرهای فضایی نام دارند.

    شباهت  وتفاوت  ایزومرهای فضایی

    تفاوت جفت ایزومرهای فضایی از نظر ساختار و بنابراین از نظر خواص بسیار کوچک است. اما از نظر همه خواص فیزیکی قابل سنجش ، با یکدیگر مشابهند مگر از نظر تاثیر بر نوعی نور غیر عادی. با استفاده از همین تاثیر متفاوت و دستگاه خاص مربوطه می‌توان دو ایزومر را از یکدیگر باز شناخت.

    کاربرد متفاوت ایزومرهای فضایی

    با وجود شباهت نزدیک ، وجود اینگونه ایزومرها ، یکی از سنجشگرهای بسیار حساس را برای تشخیص مکانیسم واکنشها در اختیار شیمیدان می‌گذارد. غالبا یکی از این ایزومرها برای مطالعه برگزیده می‌شود. نه به این دلیل که این ایزومرها از نظر شیمی سه بعدی‌اش با ترکیبهای دیگر فرق دارد، بلکه به این دلیل که این ترکیب می‌تواند نکته‌هایی را آشکار سازد که در ترکیبهای عادی پنهان‌اند و باز هم با وجود شباهت نزدیک دو ایزومر فضایی ، ممکن است یکی از آنها یک غذای مقوی یا یک آنتی بیوتیک یا یک داروی محرک قلب باشد، ولی ایزومر دیگر ترکیبی بی‌مصرف باشد.

    تعداد ایزورمها و کربن چهار وجهی

    باید در نظر داشت که هر ترکیبی ولو پیچیده که دارای کربنی متصل به چهار اتم دیگر است را می‌توان مشتقی از متان تلقی کرد و آنچه که درباره شکل مولکول متان فرا می‌گیریم را می‌توانیم درباره شکل مولکولهای پیچیده بکار بریم. برای هر اتم ، فقط یک ماده با فرمول یافت شده است. با کلردار کردن متان ، فقط یک ترکیب با فرمول و با برم‌دار کردن آن فقط یک ترکیب با فرمول بدست می‌آید. به همین ترتیب فقط یک و یک شناخته شده است.

    در واقع ، اگر ، بجای اتم نمایاننده یک گروه از اتمها باشد نیز مطلب فوق صادق است، مگر هنگامی که گروه تا آن حد پیچیده است که خود سبب ایزومری می‌شود. به عنوان مثال فقط یک ، یک و یک وجود دارد. این نشان می‌دهد که در متان ، همه اتمهای هیدروژن هم ارزند، بطوری که با جایگزین کردن هر کدام از آنها ، فرآورده یکسانی حاصل می‌شود. اگر اتمهای هیدروژن متان هم ارز نبودند، با جایگزین کردن هر کدام از آنها ترکیب متفاوتی بدست می‌آمد و فرآورده‌های استخلافی ایزومری حاصل می‌شدند.

    برای اتمهای هیدروژن در متان سه آرایش امکان پذیر است که هم ارز باشند:


    1. آرایش مسطح که در آن اتم کربن در مرکز یک مستطیل یا مربع و اتمهای هیدروژن در چهار گوشه آن قرار دارند.

    2. آرایش هرمی که در آن اتم کربن در راس هرم و اتمهای هیدروژن در چهار گوشه آن قرار دارند.

    3. آرایش چهار وجهی که در آن کربن در مرکز چهار وجهی و هر اتم هیدروژن در یک گوشه آن است.

    فعالیت نوری

    نور خواصی دارد که با در نظر گرفتن آن به عنوان یک پدیده موجی بخوبی درک می‌شوند. موجی که در آن ارتعاشها بصورت عمود بر جهت حرکت نور روی می‌دهند. تعداد سطحهایی که از خط مسیر نور می‌گذرند بی‌شمارند و نور معمولی در همه این سطوح در حال ارتعاش است. اگر مستقیما به باریکه‌ای از نور یک لامپ بنگریم، نوع ارتعاشهایی که روی می‌دهند و همگی عمود بر خط بین چشمان ما و منبع نور (لامپ) هستند را نشان می‌دهد.

    نور معمولی ، با عبور کردن از یک عدسی ساخته شده از ماده‌ای به نام "پلاروید" یا از یک قطعه کلسیت (نوعی بلور ) با آرایشی که به نام منشور نیکول معروف است، به نور قطبیده در سطح تبدیل می‌شود. یک ماده فعال نوری ، ماده‌ای است که سطح نور قطبیده را می‌چرخاند. وقتی نور قطبیده در حال ارتعاش در یک سطح معین ، از میان یک ماده فعال نوری می‌گذرد، در حال ارتعاش در یک سطح دیگر پدیدار می‌شود.

    پلاریمتر

    چگونه می‌توان این چرخش سطح نور قطبیده یعنی این فعالیت نوری را تشخیص داد؟ این پدیده را با استفاده از دستگاهی به نام پلاریتمر می‌توانیم تشخیص دهیم و اندازه گیری کنیم. ما نه تنها می‌توانیم چرخیدن سطح و نیز جهت آن را تشخیص دهیم، بلکه مقدار این چرخش را هم می‌توانیم تعیین کنیم.

    چرخش ویژه

    از آنجا که چرخش نوری مورد توجه ما از مولکولهای مجزای ترکیبهای فعال ناشی می‌شود، مقدار چرخش به تعداد مولکولهای موجود در لوله که نور به آنها برخورد می‌کند، بستگی دارد. در مقایسه با یک لوله 10 سانتیمتری ، در لوله 20 سانتیمتری امکان برخورد نور با مولکولها دو برابر است و در نتیجه چرخش نیز دو برابر است. اگر ترکیب فعال بصورت محلول باشد، تعداد مولکولهای برخورد کننده با نور ، به غلظت محلول بستگی خواهد داشت.

    در لوله‌ای بطور ثابت ، در مقایسه با محلولی با غلظت یک گرم در 100ml حلال ، در غلظت دو گرم در 100ml ، تعداد برخورد بین مولکولها و نور دو برابر است و در نتیجه مقدار چرخش نیز دو برابر است. با روشن شدن اثر طول لوله و غلظت بر چرخش ، معلوم می شود که مقدار چرخش و نیز جهت آن ، یک خصلت مشخصه هر ترکیب فعال نوری است. چرخش ویژه یعنی تعداد درجه‌های چرخش مشاهده شده در صورتی که لوله‌ای بطول یک دسی‌متر ، 10 سانتیمتر مورد استفاده قرار گیرد و غلظت نمونه 1 باشد.

    معمولا این چرخش ، با استفاده از لوله‌هایی با طولهای مختلف و غلظتهای متفاوت از رابطه زیر محاسبه می‌شود.


    (X = α/(1Xd


    (gr/ml) طول (dm)/چرخش مشاهده شده (درجه) = چرخش ویژه

    در این رابطه ، d نمایاننده چگالی یک مایع خالص یا غلظت یک محلول است.

    چرخش ویژه نیز همانند دمای ذوب ، دمای جوش ، چگالی ، ضریب شکست و... یکی از خواص یک ترکیب است. به عنوان مثال ، چرخش ویژه 2- متیل -1- بوتانول بدست آمده از روغن فوزل چنین است.



    انانتیومر

    ایزومرهایی که تصویر آینه‌ای یکدیگرند را انانتیومر می گویند. دو اسید لاکتیک متفاوتی که مدلهای فضایی متفاوتی دارند و ایزومر فضایی هستند، انانتیومر هستند (در زبان یونانی: enantio به معنای مخالف). دو ، 2- متیل -1- بوتانول ، دو ، Sec - بوتیل کلرید و غیره نیز انانتیومر هستند. انانتیومرها خواص فیزکی مشابهی دارند، مگر از نظر جهت چرخاندن سطح نور قطبیده.

    به عنوان مثال ، دو ، 2- متیل -1- بوتانول دارای دمای ذوب ، دمای جوش ، چگالی ، ضریب شکست و خواص فیزیکی دیگر یکسانند و تنها تفاوت آنها این است که نور قطبیده در سطح را یکی به راست و دیگری به چپ می چرخاند. این واقعیت تعجب برانگیز نیست. چون برهمکنشهای دو نوع مولکول با دوستانشان باید یکسان باشد. فقط جهت چرخش متفاوت است. مقدار چرخش یکی است. انانتیومرها خواص مشابهی دارند مگر از نظر واکنش با واکنشگرهای فعال نوری.

    کایرالیته

    مولکولهایی که بر تصویر آیینه‌ای خود قابل انطباق نیستند، کایرال هستند. کایرالیته ، شرط لازم و کافی برای موجودیت انانتیومرهاست. مثل این است که بگوییم: ترکیبی که مولکولهایش کایرال هستند، می‌توانند بصورت انانتیومرها وجود داشته باشند. ترکیبی که مولکولهایش ناکایرال هستند (فاقد کایرالیته) ، نمی‌توانند بصورت انانتیومرها وجود داشته باشند.

    مخلوط راسمیک

    مخلوطی از انانتیومرها به مقدار مساوی را مخلوط راسمیک می‌گویند. یک مخلوط راسمیک از نظر نوری غیرفعال است. هنگامی که دو انانتیومر باهم مخلوط می‌شوند، چرخش ایجاد شده توسط یک مولکول ، دقیقا با چرخش مخالف ایجاد شده توسط مولکول انانتیومر خود خنثی می‌شود. پیشوند برای مشخص کردن ماهیت راسمیک یک نمونه خاص بکار می‌رود، مانند (±) - لاکتیک اسید یا ± -2- متیل -1- بوتانول.

    خوب است مخلوط راسمیک را با ترکیبی مقایسه کنیم که مولکولهایش به تصویر آینه‌ای خود قابل انطباق هستند. یعنی ترکیب ناکایرال. هر دو ، دقیقا به دلیل یکسانی غیر فعال نوری هستند. به علت توزیع تصادفی تعداد زیادی مولکول ، به ازای هر مولکولی که با نور برخورد می‌کند، مولکول دومی وجود دارد که تصویر آیینه‌ای آن است و دقیقا طوری جهت گیری کرده است که اثر مولکول اول خنثی کند. در یک مخلوط راسمیک ، مولکول دوم ایزومر مولکول اول ایزومر مولکول اول است. در یک ترکیب ناکایرال ، مولکول دوم ایزومر مولکول اول نیست، بلکه مولکول دیگری همانند مولکول اول است.

    ن : نگار یاسمی
    ت : شنبه 1389/07/17


    img/daneshnameh_up/c/c7/orbital-lumo5.jpg


     

    از نظر لغوی ، اوربیتال به معنای خانه الکترون می‌باشد و ناحیه‌ای است که احتمال یافتن الکترون در آن زیاد است. معادله شرودینگر پایه مکانیک موجی است. این معادله بر حسب یک تابع موجی (ψ) برای الکترون نوشته می‌شود. از حل معادله شرودینگر اتم هیدروژن یک سلسله جواب به عنوان تابع موج بدست می‌آید. تابع موج ناحیه‌ای در اطراف هسته را نشان می‌دهد که در آن ناحیه ، احتمال یافتن الکترون وجود دارد. تابع موجی یک الکترون ، آنچه را که اوربیتال نامیده می‌شود، توصیف می‌کند.

    مقدمه

    اوربیتال محدوده‌ای از فضای اطراف هسته می‌باشد که احتمال یافتن الکترون در آن وجود دارد. این احتمال در نزدیکی هسته بیشترین مقدار را دارد. ولی برای تمام نقاطی از فضا که فاصله معینی از هسته دارند، احتمال معینی وجود دارد. هر اوربیتال می‌تواند حداکثر دو الکترون را در خود جای دهد. دو الکترونی که در یک اوربیتال جای می‌گیرند، دارای اسپین مخالف هستند.

    هر الکترون را می‌توان با چهار عدد کوانتومی مشخص کرد که به منزله شناسنامه الکترون هستند و فاصله نسبی الکترون از هسته (n) ، لایه فرعی و شکل اوربیتال (L) ، جهت گیری اوربیتال در فضا (s) را بیان می‌کنند. بر اساس اصل طرد پاولی در یک اتم هیچ دو الکترونی را نمی‌توان یافت که تمام چهار عدد کوانتومی آنها یکسان باشد.

    تاریخچه

    در مورد ساختمان اتم و نحوه قرار گرفتن الکترون‌ها و پروتون‌ها در آن بررسی‌های زیادی توسط دانشمندان انجام شده و نظریه‌های مختلفی ارائه شده است. تامسون اتم را به شکل کره‌ای یکنواخت از بارهای مثبت تا شعاع تصور می‌کرد که بارهای منفی در محیط خارجی کره پراکنده‌اند. رادرفورد در سال 1911 با استفاده از ذرات آلفا دلایل قانع کننده‌ای مبنی بر وجود هسته اتم ارائه داد. او اتم را بصورت کره ‌ای تصور می‌کرد که هسته در وسط آن قرار دارد و الکترون‌ها به فواصل نسبی بینهایت زیاد در خارج از هسته قرار دارند. نیلز بوهر در سال 1913 نظریه ساختمان الکترونی اتم را پیشنهاد کرد.

    این نظریه بر اساس مدل اتمی رادرفورد ، نظریه کوانتومی پلانک و داده‌های تجربی حاصل از مطالعه طیف‌های اتمی قرار داشت، و بیان می‌کرد که الکترون اتم هیدروژن فقط می‌تواند در مدارهای کروی معین (مدارها یا ترازهای انرژی) که بطور متحدالمرکز دور هسته قرار دارند، وجود داشته باشد. این مدارها تابع محدودیت کوانتومی است. شرودینگر در سال 1926 با طرح معادله‌ای که در آن محدودیت کوانتومی انرژی الکترون و تصور الکترون بصورت موج ساکن ، با هم تلفیق شده بود، تابع موجی الکترون (ψ) را معرفی کرد که مختصات مکان الکترون در فضایی که الکترون در آن یافت می‌شود و انرژی الکترون از لحاظ ریاضی را به هم مربوط کرد.

    اگر الکترون را بصورت ذره‌ای در حال حرکت به دور هسته در نظر بگیریم، ψ2 متناسب با احتمال یافتن الکترون در جزو معینی از فضاست و احتمال یافتن الکترون در ناحیه‌ای که ابر الکترونی غلیظ‌تر باشد بیشتر است.



    تصویر

    تفسیر مکانیکی اوربیتال

    شدت هر موج با مجذور دامنه آن متناسب است. تابع موجی (ψ) ، تابع دامنه است. مجذور دامنه یا مجذور تابع موجی برای یک حجم کوچک در هر موقعیتی از فضا با چگالی بار الکترونی در آن حجم متناسب است. می‌توان تصور کرد که بار الکترونی به سبب حرکت سریع الکترون بصورت ابر باردار در فضای دور هسته گسترده شده است. این ابر در برخی نواحی غلیظ‌تر از برخی نواحی دیگر است.

    احتمال یافتن الکترون در هر ناحیه معین متناسب با چگالی ابر الکترونی در آن ناحیه است. این احتمال در ناحیه‌ای که ابر الکترونی غلیظ‌تر ‌‌باشد، بیشتر خواهد بود. این تفسیر کوششی برای توصیف مسیر الکترون به عمل نمی‌آورد، بلکه فقط پیش‌بینی می‌کند که احتمال یافتن الکترون در کجا بیشتر است.

    از نظر مکانیک کوانتومی هیچ محدودیتی برای وجود الکترون در فضا اطراف هسته وجود ندارد. پس بی‌نهایت اوربیتال وجود دارد.

    اعداد کوانتومی

    مکانیک موجی که نظریه شرودینگر اساس آن می‌باشد با استفاده از چهار عدد کوانتومی وضعیت الکترون را توصیف می‌کند. این اعداد عبارتند از :

    عدد کوانتومی اصلی

    این عدد نشان‌دهنده ترازهای انرژی است که الکترون‌ها در آن ترازها به دور هسته گردش می‌کنند و عدد صحیحی می‌باشد. این عدد می‌تواند کلیه مقادیر اعداد صحیح مثبت به استثنای صفر را قبول کند.

    عدد کوانتومی اندازه حرکت زاویه‌ای مداری

    آرنولد زمر فیلد در سال 1916 پیشنهاد کرد که هر مدار بوهر (n) با شرط n>1 از لایه‌هایی فرعی با اختلاف انرژی کم تشکیل شده‌است. به هر لایه فرعی یک عدد کوانتومی (L) نسبت داده می‌شود. این عدد نشان دهنده شکل هندسی توزیع تابع احتمال پیدا کردن الکترون در فضای اطراف هسته می‌باشد وکلیه مقادیر L=0,1,2, … , n-1 را اختیار کند.

    عدد کوانتومی مغناطیسی مداری

    تعداد اوربیتال‌های یک تراز فرعی را می‌توان از این عدد استنتاج کرد که در اثر میدان مغناطیسی هر تراز L به این ترازها شکافته می‌شود. بعنوان مثال میدان مغناطیسی بر اوربیتال کروی S که با عدد L=0 مشخص می‌شود، تاثیری ندارد چون S تقارن کروی دارد و در تمام جهت‌ها بطور یکسان تحت تاثیر خطوط نیرو قرار می‌گیرد. این عدد که با m نشان داده می شود، مقادیر ممکن این عدد عبارتند از :


    m=+L,…,0,…,-L




     

    عدد کوانتومی مغناطیسی اسپینی

    این عدد مشخص کننده حرکت تقدیمی الکترون است و با نشان داده می‌شود و می‌تواند مقادیر 2/1+ , 2/1- را اختیار کند.

    ابر الکترونی و مکان الکترون

    در مورد یک الکترون در حالت n=1 هیدروژن ، ابر باردار بالاترین چگالی را در نزدیکی هسته دارد و بتدریج که فاصله از هسته افزایش می‌یابد، رقیق‌تر می‌شود. احتمال یافتن الکترون در حجم کوچکی از فضا ، در نزدیکی هسته ، بیشترین مقدار را دارد و با افزایش فاصله از هسته به سمت صفر میل می‌کند.

    لایه‌های کروی بسیار نازکی را که یکی پس از دیگری بطور متحدالمرکز به دور هسته قرار دارند، تصور کنید. احتمال یافتن الکترون در واحد حجم فضای نزدیک به هسته بیشترین مقدار خود را دارد. ولی در عوض یک لایه نزدیک به هسته ، در مقایسه با لایه‌های دورتر ، تعداد کمتری واحد حجم را در بر می‌گیرد. احتمال شعاعی هر دو این عوامل را با هم به حساب می‌آورد.

    نمودار سطح مرزی

    احتمال یافتن الکترون در تمام نقاطی که از هسته به فاصله برابر مقداری است که از طریق نظریه بور برای شعاع لایه n=1 تعیین شده است. در نظریه بوهر ، فاصله‌ای است که همواره الکترون لایه n=1 از هسته دارا است. در مکانیک موجی فاصله‌ای از هسته است که الکترون در آن حضور بیشتری دارد.

    از آنجا که اصولا در هر فاصله معین از هسته ، الکترون امکان حضور دارد، ترسیم ناحیه‌ای با مرز مشخص که احتمال 100 درصد وجود الکترون را در بر بگیرد، ناممکن است. اما می‌توان سطح مرزی را ترسیم کرد که بتواند نقاط با احتمال یکسان را به هم بپیوندد و در برگیرنده حجمی باشد که در آن ، احتمال یافتن الکترون زیاد و مثلا در حدود 90 درصد است. چنین شکلی که نمودار سطح مرزی نامیده می‌شود، برای الکترون اتم هیدروژن در حالت n=1 بصورت کروی می‌باشد.

    انواع اوربیتال

    اوربیتال S

    اوربیتال‌های S دارای تقارن کروی می‌باشد، تراز n=1 حداکثر دارای دو الکترون است. بنابراین تراز فرعی 1S و 2S و 3S و... هم تقارن کروی دارند، با این تفاوت که اندازه آنها بزرگتر از اوربیتال 1S می‌باشد.

    اوربیتال p

    اوربیتال p از سه اوربیتال فرعی تشکیل شده است. هر اوربیتال p به شکل دو کره تغییر شکل یافته است که می‌توان آنها را در امتداد یکی از محورهای سه گانه مختصات (z,y,x) تصور کرد از این رو اوربیتال‌های p را با مشخص می‌کنند که در سه جهت مختلف قرار گرفته‌اند. اوربیتال‌های p از لحاظ انرژی برابرند و در غیاب میدان مغناطیسی نمی‌توان تفاوتی بین الکترون‌هایی که این اوربیتال‌ها را اشغال کرده‌اند قایل شد. ولی در بررسی‌های طیفی که تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند، هر اوربیتال p به سه خط شکافته می‌شوند.



    تصویر


    اوربیتال d

    اوربیتال‌های d از 5 اوربیتال فرعی تشکیل شده‌اند که جهت گیری‌های متفاوتی در فضا دارند ولی از لحاظ انرژی باهم هم‌ارز هستند. این اوربیتال‌ها عبارتند از:


     


     


     


     


    اعداد کوانتومی برای ترازهای n=1 , 2 , 3
    درجه انحطاط یا چندگانگی تعداد اوربیتال m ms L نام اوربیتال n
    2 1 0 ±1/2 0 S 1
    8 4 0 ±1/2 0 S 2
    8 4 1 ±1/2 1- ، 0 ، 1+ P 2
    18 9 0 ±1/2 0 S 3
    18 9 1 ±1/2 1- ، 0 ، 1+ p 3
    18 9 2 ±1/2 2 ، 1 ، 0 ، 1- ، 2- d 3

    درجه انحطاط

    تعداد الکترونهایی که مقدار انرژی برابر داشته باشند، درجه انحطاط یا چندگانگی نامیده می‌شوند. حداکثر تعداد الکترونهای هر تراز از فرمول بدست می‌آیند.


    ن : نگار یاسمی
    ت : سه شنبه 1389/07/13

    انواع پيوند كوالانسي ( و )

    الف) پيوند سيگما (اوربيتال مولكولي پيوندي)

    اين نوع پيوند كوالانسي از همپوشاني محوري اوربيتالهاي دو اتم، تشكيل مي‌شود. از اين رو، از همپوشاني دو اوربيتال s با يكديگر (مثلاً در مورد پيونددر مولكول)، همپوشاني محوري اوربيتال با اوربيتالهاي (مثلاً در مورد پيوند )، اوربيتال با اوربيتال هيبريدي (مثلاً در مورد پيونددر مولكول استيلن)، همپوشاني دو اوربيتال با يكديگر (مثلاً در مورد پيونددر مولكول) و يا از همپوشاني دو اوربيتال هيبريدي با يكديگر (مثلاً در مورد پيونددر مولكول اتيلن) حاصل مي‌شوند.

    در شكل زير شكل ابر الكتروني اوربيتالهاي مولكولي سيگما (پيوند ) كه از همپوشاني محوري دو اوربيتال و دو اوربيتال با يكديگر تشكيل مي‌شود، نشان داده شده است.


     

    img/daneshnameh_up/8/88/mch0146a.jpg


     


    ب) پيوند پي (اوربيتالهاي مولكولي پيوندي )

    اين نوع پيوند از همپوشاني جانبي دو اوربيتال ، اوربيتال با يك اوربيتال و يا دو اوربيتال با يكديگر، تشكيل مي‌شود. در شكل زير شكل ابر الكتروني اوربيتال مولكولي پيوندي (پيوند ‌) كه از همپوشاني جانبي دو اوربيتال ، يك اوربيتال با يك اوربيتال و دو اوربيتال با يكديگر تشكيل مي‌شوند، نشان داده شده است.


     

    img/daneshnameh_up/6/64/mch0146b.jpg


     


    ج) پيوند دلتا (اوربيتال مولكولي پيوندي)


     

    اين نوع پيوند (اوربيتال مولكولي پيوندي) از همپوشاني دو اوربيتال از طريق مجاور شدن سطح آنها به يكديگر تشكيل مي‌شود شكل بعدي شكل ابر الكتروني اوربيتال مولكولي پيوندي را نشان مي‌دهد.


     

    img/daneshnameh_up/5/59/mch0146c.jpg


     



    ن : نگار یاسمی
    ت : سه شنبه 1389/07/13
    img/daneshnameh_up/a/ab/afi.jpg

    ارتباط الکترون خواهی با انرژی یونش

    الکترون خواهی یا آفینیته مربوط به فرآیندی است که در آن ، از اتم خنثی یک یون منفی (از طریق بدست آوردن الکترون) بوجود می‌آید. در حالیکه انرژی یونش مربوط به فرآیند تولید یک یون مثبت از اتم خنثی بسبب از دست دادن الکترون است.

    علامت قراردادی الکترون خواهی

    در فرآیند الکترون خواهی معمولا (ولی نه همیشه) انرژی آزاد می‌شود. اولین الکترون خواهی بیشتر عناصر ، علامت منفی دارد. بعنوان مثال ، الکترون خواهی فلوئور برابر است با 328Kj/mol- = اولین الکترون خواهی و اما برای برخی عناصر مقدار آن مثبت است. مثلا برای نئون عبارت است از 29Kj/mol = اولین الکترون خواهی. علامت مثبت برای الکترون خواهی نشانه آن است که برای تحمیل یک الکترون به اتم مربوط باید کار انجام شود، (یعنی سیستم انرژی جذب کند) تا اتم مورد نظر قادر به جذب الکترون اضافی شود.

    علت آزاد شدن انرژی یا جذب انرژی توسط اتم در الکترون خواهی

    الکترونی که به اتم خنثی نزدیک می‌شود، از سوی هسته مثبت اتم جذب می‌شود. اما از سوی الکترونهای منفی آن دفع می‌گردد. اگر جاذبه بیش از دافعه باشد، وقتی یون منفی بوجود می‌آید، انرژی آزاد می‌شود. برعکس اگر دافعه بیش از جاذبه باشد، برای تشکیل یون منفی باید به سیستم انرژی داده شود.

    تغییرات الکترون خواهی در یک تناوب از جدول تناوبی

    قاعدتا یک اتم کوچک باید تمایل بیشتری برای بدست آوردن الکترون از خود نشان دهد تا یک اتم بزرگ، زیرا الکترون افزوده شده به یک اتم کوچک ، بطور متوسط به هسته مثبت نزدیکتر خواهد بود. با توجه به اینکه شعاع اتمی عناصر از یک تناوب از چپ به راست کوچکتر و بار مثبت هسته در همان جهت افزایش می‌یابد، باید انتظار داشت که الکترون خواهی عناصر مربوط ، از چپ به راست در یک تناوب ، مقادیر منفی بیشتری نشان دهد.

    موارد استثنایی

    مواردی که عناصر از تعمیم بالا تبعیت نمی‌کنند، باید مورد توجه قرار گیرند. مثلا در دوره دوم مقدار الکترون خواهی بریلیوم (دارای پوسته فرعی 2s پر شده) ، نیتروژن (دارای پوسته فرعی 2p نیمه پر شده ) و نئون (با تمام پوسته‌های فرعی پر شده) از قاعده بالا پیروی نمی‌کنند. این عناصر ، آرایش الکترونی نسبتا پایدار دارند و به آسانی الکترون اضافی نمی‌پذیرند.

    موارد استثنایی همانند را می‌توان در مورد عناصر مشابه به دوره‌های دیگر نیز مشاهده کرد. در هر دوره ، بیشترین تمایل پذیرش الکترون (الکترون خواهی بزرگتر با علامت منفی) در عنصر عضو گروه VIIIA دیده می‌شود. آرایش الکترونی همه اینها از آرایش گاز نجیب یک الکترون کم دارد.

    تغییرات الکترون خواهی در یک گروه از جدول تناوبی

    در این مورد ، برای تمام گروهها ، نمی‌توان الگوی واحد پیدا کرد. در مورد عناصر گروه VIIIA الکترون خواهی فلوئور ظاهراً غیر عادی است.حجم اتم فلوئور از بقیه عناصر گروه کوچکتر است و می‌توان انتظار داشت که بر اثر جذب الکترون ، بیشترین انرژی را آزاد کند. اما در حالی‌که الکترون افزوده شده به اتم کوچک بشدت توسط هسته ، جذب می‌شود. به همان ترتیب نیز از سوی بقیه الکترونهای موجود در اتم بشدت دفع می‌شود.

    زیرا هرچه حجم کوچکتر باشد، چگالی بار الکترونهای والانس نیز بیشتر خواهد بود. اعتقاد بر این است که در اتم فلوئور این اثر دافعه اثر جاذبه قوی ناشی از کوچکی اتم را تا حدی خنثی می‌کند.

    دومین الکترون خواهی

    این فرآیند ، فرآیندی است که در آن یک الکترون به یک یون منفی افزوده می‌شود. برای نمونه در مورد اکسیژن برابر است با 845Kj/mol+ =دومین الکترون خواهی. از آنجا که یک یون منفی و یک الکترون یکدیگر را دفع می‌کنند، در فرآیند افزودن یک الکترون به یک یون منفی نه‌تنها انرژی آزاد نمی‌شود بلکه انجام فرآیند انرژی گیر است و دومین الکترون خواهی تمامی عناصر ، مقدار مثبت دارد.

    انرژی تبادل شده در فرآیند تولید یون

    انرژی تبادل شده در فرآیند تولید یونی که دو یا چند بار منفی دارد، حاصل جمع جبری تمام الکترون خواهی مربوط است. این حاصل جمع برای تمام یونهای دارای چند بار منفی همیشه مثبت و فرآیند انرژی گیر است.

     


    ن : نگار یاسمی
    ت : سه شنبه 1389/07/13
    تهیه الکل از ساکاروز یا قند معمولی

    ساکارز را آنزیمی به نام انورتاز (invertase) یا انورتین (invertine) هیدرولیز (آبکافت) می‌کند و به گلوکز و لولز تبدیل می‌نماید.

    لولز + گلوکز <------ آب + ساکاروز

    C6H12O6 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
    این دو واکنش در حضور انورتاز انجام میگیرد.

    C6H12O6 → 2C2H5OH + CO2
    این واکنش در حضور انورتاز انجام میگیرد.
    تهیه الکل از راه سنتز
    تهیه الکل از اتیلن

    نخستین بار برتلو (Berthelot) شیمیدان فرانسوی ، الکل را از اثر آب بر اتیلن به کمک اسید سولفوریک بدست آورد.

    سولفات هیدروژن اتیل <------ اسید سولفوریک + اتیلن

    C2H4 → C2H5HSO4

    الکل + اسیدسولفوریک <----- آب + سولفات هیدروژن اتیل

    C2H5HSO4 + H2 → H2SO4 + C2H5OH
    تهیه الکل از استیلن

    الکل را بیشتر در صنعت از اثر احیا کردن (هیدروژن افزایی) استالدئید بدست می‌آورند. برای تهیه استالدئید از استیلن بهره می‌گیرند:

    استالدئید <----- آب + استیلن
    در این واکنش از یون جیوه (II) استفاده شده است.

    C2H2 + H2O → CH3CHO

    الکل اتیلیک <------ هیدروژن + استالدئید
    در این واکنش از نیکل احیا شده استفاده شده است.
    ن : نگار یاسمی
    ت : دوشنبه 1389/07/05
    img/daneshnameh_up/8/84/corrosionmap.jpg
    ن : نگار یاسمی
    ت : جمعه 1389/05/29
     

    دید کلی

    ساخت و مصرف چسب از گذشته رایج بوده است. در قدیم ، از موادی چون قیر و صمغ درختان به عنوان چسب استفاده می‌کردند. در تمام قرون گذشته و همچنین قرن نوزدهم چسب‌ها منشاء حیوانی و یا گیاهی داشته‌اند. چسب‌های حیوانی بطور عمده بر مبنای کلوژن مامالیام Mammaliamبودند که پروتئین اصلی پوست ، استخوان و رگ و پی است و چسب‌های گیاهی از نشاسته و دکسترین دانه‌های گندم ، سیب زمینی و برنج تهیه می‌شدند
    ن : نگار یاسمی
    ت : جمعه 1389/05/29
    تصویر


    ن : نگار یاسمی
    ت : جمعه 1389/05/29

    دید کلی

    برخلاف این تصور که تولید کاغذ اساسا یک فرآیند مکانیکی است، در این فرآیند ، پدیده‌های شیمیایی نقش برجسته‌ای دارند. از تبدیل چوب به خمیر کاغذ گرفته تا تشکیل کاغذ ، اصول شیمیایی دخالت آشکاری دارند. لیگنین زدایی از یک منبع گیاهی مناسب ، معمولا چوب ، یک فرآیند شیمیایی ناهمگن است که در دما و فشار زیاد انجام می‌شود.

    ن : نگار یاسمی
    ت : جمعه 1389/05/29


     
    جهت اطلاع از تنظیمات و ویــــرایش این قالب اینجا را کلیک کنید.

    .:: کلیک کنید ::.