سولفیران چیست؟

سولفیران فرایندی است که سولفید هیدروژن را از جریان گازی حذف و به صورت مستقیم و در یک مرحله توسط یک کاتالیست هموژن حاوی محلول کمپلکس از نمک آهن معروف به کیلات آهن به گوگرد عنصری تبدیل می کند. در طی این فرایند،سولفیران هیدوژن به طور سریع و کاملا انتخابی توسط محلول کیلات آهن، جذب می شود و سپس در اثر واکنش اکسیداسیون احیا، تبدیل به گوگرد می شود به این نوع فرایندها در صنعت پالایش گاز، فرایندهای Liquid Redox  اطلاق می شود. تمام مراحل توسعه دانش فنی سولفیران، از آزمایشگاه تا پایلوت در پژوهشگاه صنعت نفت و با تلاش های مسئول طرح سولفیران آقای مهندس خالد فرصت و مخترع کاتالیست آن  آقای مسیح حسینی جناب به موفقیت کامل رسید و برای صنعتی کردن این دانش فنی یک واحد به ظرفیت 450هزار فوت مکعب در روز در پالایشگاه فجر جم طراحی، نصب و راه اندازی شده که به لحاظ ظرفیت در ابعاد یک واحد کوچک صنعتی محسوب می شود.
فرایند سولفیران و اهمیت آن را توضیح دهید؟
سولفیران فرایندی است که برای حذف گاز سولفید هیدروژن از جریانات گازی کاربرد دارد. گاز سولفید هیدروژن توسط یک محلول کاتالیستی در یک مرحله و بطور مستقیم به گوگرد عنصری تبدیل می شود. یعنی برخلاف سیستم های آمین که حذف و تبدیل گاز سولفید هیدروژن در دو مرحله انجام می شود. در فرآیند سولفیران حذف و تبدیل سولفید هیدروژن به گوگرد عنصری همزمان اتفاق می افتد این فن آوری اولین بار است که با این ماهیت در ایران و در پژوهشگاه صنعت نفت ابداع شده و با استفاده از آن می توان بسیاری از گازهای ترش را با توجه به جنبه های اقتصادی تصفیه کرد. سولفیران می تواند سولفید هیدروژن را بصورت 100در صد از گاز حذف نماید.
کاربردهای این فرایند راتوضیح دهید؟
این فرآیند برای حذف سولفید هیدروژن با غلظت متوسط ازتمامی گازها قابل استفاده می باشد. تصفیه گاز طبیعی، تصفیه   Fuel gas‌‌ ، تصفیه اسید گاز واحدهای آمین، تصفیه Tail gas واحد کلاوس و گازهای همراه از کاربردهای رایج این نوع فرایند در صنایع مختلف نفت، گاز و پتروشیمی است. سولفیران می تواند بصورت 100 درصد سولفید هیدروژنS(2)H را از گاز حذف کند. وقتی سولفیران اقتصادی است که مقدار گوگرد موجود در گاز بین 200 کیلوگرم تا 20 تن در روز باشد. اگر مقدار گوگرد کمتر از 200 کیلوگرم در روز باشد. اسکا ونجرهای شیمیائی استفاده می شوند و اگر بیشتر از 20 تن در روز باشد واحد کلاوس )Claus( معمولاً اقتصادی است. اما Tail gas واحدهای کلاوس نیز باید تصفیه شوند بنابراین فرایند سولفیران می تواند برای اصلاح واحد کلاوس یعنی تصفیه Tail gas‌‌آن نیز بکار برده شود. اگر غلظت هیدروژن سولفید کمتر از 20 درصد در اسید گاز ورودی به واحد کلاوس باشد واحد کلاوس با مشکل مواجه می شود سولفیران برای تصفیه این نوع اسید گاز ورودی به واحد کلاوس مفید است.
جنبه های زیست محیطی سولفیران چیست؟

پلیمر و الاستومر

پلیمرها به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند:

(1) پلاستیک های گرمانرم 
(2) پلاستیک های گرما سخت یا ترموست ها
 (3) الاستومرها
 ترموپلاستیک ها با افزایش دما نرم شده و با خنک شدن به سختی اولیه اشان برمی گردند و بیشتر قابل ذوب هستند، به عنوان مثال، نایلون، پلاستیک های گرما سخت (ترموست ها) وقتی گرم می شوند، سخت شده و هنگام سرد شدن به سختی اولیه برمی گردند. این مواد توسط کاتالیزورها یا گرم شدن تحت فشار به یک شکل دائمی تبدیل می شوند. الاستومرها نظیر رابرها می توانند بدون پاره شدن و گسستن در برابر تغییر شکل مقاومت کنند.

در مطلب حاضر، انواع محدودی از پلیمرهای هر گروه و کاربرد و خواص آنها مورد بررسی قرار می گیرد.

ترموپلاستیک ها

پلی اتیلن دانسیته پایین (LDPE):
.........بقیه در ادامه مطلب

الف – پلی اولفین یا پلیمرهای اتنیک
همه این ترموپلاستیک ها بطور مشترک دارای منور اتلین (H2C=CH2) هستند.
پلی اتیلن 6(PE)- پلی اتیلن اولین محصول تجاری در سال 1940 بوده و از نفت خام یا گاز طبیعی تهیه می شود.
پلی اتیلن یک ماده ترموپلاستیک است که بسته به ساختار مولکولی از یک نوع به نوع دیگر متفاوت است. در حقیقت، با تغییر وزن مولکولی (یعنی طول زنجیر)، تبلور (یعنی وضعیت زنجیر)، و خواص شاخه ( یعنی پیوند شیمیایی بین زنجیرهای مجاور) می‌ توان محصولات متنوعی از آن تولید کرد. پلی‌اتیلن می تواند در چهار نوع تجاری تهیه شود: (1) دانسیته پایین، (2) دانسیته متوسط، (3) دانسیته بالا و (4) پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا.

آلودگی محیط زیست با نفت

نفت اگرچه یک منبع بسیار با ارزش جهت تولید انرژی و بسیاری از مواد شیمیایی است اما بی توجهی در مراحل استخراج و انتفال آن می تواند آلودگی های زیست محیطی فراوانی را باعث شود که بعضا غیر قابل جبران هستند. آلوده شدن محیط زیست به مواد نفتی در بعضی موارد بصورت طبیعی حادث می شود. در این مورد در بعضی مناطق نفت خیز جهان بعلت نزدیک بودن منابع نفتی به سطح زمین می تواند نفت همچون چشمه ای جوشان از دل زمین خارج شود و محیط پیرامون خود را به این ماده آلوده کند. بروز چنین مواردی بسیار نادر می باشد و بیشترین آلودگی های نفتی ناشی از نفت خام یا فراورده های آن ناشی از فعالیتهای انسانی است. یعنی متخصصین در این امور در گرایشهای مختلف ابتدا به شناسایی مناطق نفت خیز می نمایند بعد تخمین ظرفیت می شود و داستان ادامه می یابد تا استخراج انجام شود. از آنجا که معمولا مناطق نفت خیز اکثرا در بستر دریا ها و مناطق ساحلی قرار دارند در هنگام استخراج نشت نفت در مسیرهای مختلف استخراجی می تواند به آبهای دریا و یا اقیانوس و همینطور به ساحل و زمینهای مجاور آن راه یابد و محیط زیست را آلوده کند. مسیر دوم در ایجاد آلودگی های نفتی در مسیر انتقال این ماده جهت تحویل به مقصدی دیگر انجام می گیرد که می تواند در اثر نشت از لوله ها انتفال باشد و یا ناشی از تانکرهای اقیانوس پیمای نفت کش این نشت صورت گیرد. این راه نشت نفت به محیط زیست در مسیرهای مختلف استخراج و انتقال اگرچه اکثرا غیر عمدی و یا در اثر سهل انگاری ما انسانها اتفاق می افتد اما در بسیاری از موارد هم کاملا عمدی بوده است بطور مثال حتما از رسانه های مختلف خبرهای همچون مورد حمله قرار گرفتن کشتی های نفت کش و یا دکلهای نفتی در درگیری ها و جنگهای مختلف را شنیده و یا دیده باشید بطور مثال در جنگ ایران و عراق و همینطور جنگ عراق با کویت و غیره و همینطور خرابکاری های که عده ای مخالف یک حکومت بر سر لوله های انتقال و یا چاههای نفتی ایجاد کرده اند و باعث آلودگی نفتی شده اند. از آنجا که نفت از مواد شیمیایی مختلفی تشکیل شده است راه یافتن آن به محیط زیست ما می تواند بسیاری از مشکلات را به بار آورد که بسیاری از این مشکلات امروزه شناخته شده اند و شاید بسیاری دیگر هم بعدها شناخته شوند. وقتی نفت خام به سطح زمین و یا آب راه پیدا می کند قسمتهای سبک آن که بسیار سمی هم هستند مثل بنزن و تولوئن سریع بخار می شوند و هوای آن منطقه را آلوده می نمایند اما قسمتهای سنگین تر ترکیبات نفتی برای مدتهای طولانی در محیط زیست باقی می ماند و خاک زمین و آب دریاها و اقیانوسها و همینطور سواحل آنها را آلوده می کند. در این میان جانداران دریایی دچار آسیب شده و از بین می روند. پرندگان دریایی که در سطح آب شنا می کنند سریعا به مواد نفتی آغشته می شوند و پرهای آنان بسیاری از خصوصیات حیاتی خود را از دست می دهند بدین ترتیب پرنده قدرت پرواز را از دست می دهد و نمی تواند محیطش را عوض کند و خیلی سریع توسط شکارچیانش صید می شود. این پرها همچنین نمی توانند دمای بدن پرنده را حفظ کنند و با تغییرات دمایی این موجودات سریعا تلف می گردند. ورود ترکیبات مختلف نفتی به دستگاه گوارش آنان سبب صدمات شدید و در نهایت مرگ آنها می شود. سایر موجودات دریازی از کوچکترین آنها یعنی میکروبها تا بزرگترین آنها یعنی نهنگها هم از این آلودگی ها بر حذر نبوده و این ترکیبات سمی می تواند آنها را نابود کند.بنابر این اگرچه نفت و ترکیبات حاصله از آن برای حیات ضروری هستند اما بی توجهی در تولید و انتقال آن و آلوده شدن محیط زیست به این مواد می تواند حیات را از انسانها و سایر موجودات این کره خاکی بگیرد. 

مرجع

کمپلکس ها ی فتالوسیانین بعنوان کاتالیزور

HETEROGENEOUS PHTHALOCYANINE CATALYST FOR LIQUID-PHASE OXIDATION

OF SODIUM SULFIDE AND MERCAPT!DES

A~ G. Akhmaduilina, I. K. Khrushcheva,

A. M. P~zgarov, and N. Mo Abramova

UDC 541.128.13

Oxidative detoxification of sour caustic wastes and demercaptization of light hydrocarbon

feedstocks are based on the reaction of catalytic oxidation of sodium sulfide and

mercaptides by molecular oxygen. The most active and stable catalysts for the oxidation

of sodium sulfide and mercaptides are phtha!ocyanine compounds of cobalt [i, 2]. The use

of homogeneous catalysts in these processes is economically infeasible, since such catalysts

are consumed continuously.

Heterogeneous catalysts prepared by adsorptive impregnation of porous supports (activated

carbon, alumina, bauxites, silica gel, aluminum and magnesium oxides, etc.) with solutions

of phthalocyanines [3-5] are unstable in aqueous caustic media under conditions of

vigorous sparging of the solution by oxygen-containing gas. Under these conditions, catalysts

prepared by grafting metal phthalocyanines to a polymeric Base are more stable [6-9];

however, they are not yet being used commercially, because of difficulties in preparation.

Using the principle of coloring polymers by pigments in the bulk [i0], we have developed

heterogeneous phthalocyanine catalysts that are distinguished by high mechanical

strength and chemical resistance in aqueous caustic media. These catalysts can be prepared

in the form of granules, in the same equipment used to obtain carbon black concentrates or

dye concentrates in polyethylene or polypropylene production. Packing elements can be prepared

from the catalyst granules in casting machines orlextruders that are installed in

lines for the mass production of finished articles in the same manufacturing operations.

As the finely dispersed particles of the metallophthalocyanine are fused into the polymer,

they are strongly bound to the polymeric support. Partial mechanical wear (abrasion)

of the catalyst does not lower its activity in service, since the catalystts surface is renewed,

and particles of the phthalocyanine that were formally located in the bulk polymer

are now brought into service.

Laboratory samples of the heterogeneous catalysts were prepared by roll-mixing the

catalytically active component with the molten polymer until a uniform mass was obtained,

after which shavings with a thickness of 0.25 mmwere formed. The specific surface of the

catalyst was 150 cm2/g.

The heterogeneous catalysts were tested for activity and stability in liquid-phase

oxidation of sodium sulfide and a sodium mercaptide by molecular oxygen in a sparged allglass

batch reactor (diameter 30 mm, height 330 mm) at atmospheric pressure, temperature

40~ and oxygen feed space velocity 30 min -I. As model solutions we used a 5% aqueous

solution of NaOH with 0.i M sodium sulfide and a 15% aqueous solution of NaOH with 0.65 M

sodium n-butyl mercaptide. The solution/catalyst ratio was 5:1, the total catalyst surface

area was 1500 cm 2, and the oxidation time was 30 min. The content of sodium sulfide or

mercaptide in the solution to be oxidized was determined potentiometrically (GOST [All-

Union State Standard] 22985-78).

It was established that in the preparation of the heterogeneous catalysts, it is best

to use only water-insoluble metallophthalocyanines and plastic polymers.

When electron-acceptor substituents such as --CI or--CH~CI, or electron-donor substituents

such as -C(CH~)3, are introduced into the benzene ring of cobalt phthalocyanine,

the level of catalytic activity of the heterogeneous catalysts is raised. However, in view

of the availability of the unsubstituted cobalt phthalocyanine (it is produced at the M.

V. Frunze Zavol'zhe Chemical Plant), it can be recommended for use as the catalytic component

of the commercial sulfur removal catalyst KS-I.

آشنایی با وسایل آزمایشگاهی

 بوته چینی (کروزه چینی):

بوته آزمایشگاهی ظرف مخروطی (مخروط ناقص) شبیه انگشتانه است که لیه های آن کاملاً صاف و جداره های داخلی و خارجی آن صاف و صیقلی است. اگرچه بوته آزمایشگاهی را از جنس فلز (بویژه از نیکل). گرافیت و سفال (بوته گلی یا سفالی) نیز می سازند اما این بوته ها عمدتاً از جنس چینی تهیه می شود و معمولاً دارای سرپوش است.

 

کاربرد: از بوته در آزمایشـگاه معمولی برای اندازه گیری آب تبلور کات کـبود یا سولفات مس زاج سبز یا سولفات آهنو نمک قلیا یا کربنات سدیم به فرمول و همچنین برای ذوب قند، پارافین جامد و… استفاده می شود. چون بوته چینی در برابر گرما (تا حدودْ1200C) مقاوم است، از آن در آزمایشگاه های شیمی تجزیه برای خشک کردن رسوب کردن رسوب و پختن رسوب در کوره الکتریکی استفاده می شود.

طرز کار: هنگام گرم کردن بوته باید آن را با گیره ویژه ای (گیره بوته) برداشت و در حفره مثلث نسوز مناسب، قرار داد. مثلث نسوز طبق شکل، به شکل مثلث است که از یک مثلث فلزی با سه قطعه روکش چینی نسوز ساخته شده است و از آن عمدتاً برای نگهداشتن بوته، به هنگام گرما دادن آن استفاده می شود. یک مثلث نسوز هنگامی برای یک بوته مناسب است که⅔ بوته در حفره آن قرار گیرد، در غیر این صورت حالت نامتعادلی پیدا می کند و در اثر ضربه کوچکی ممکن است بشکند

چند نکته درباره بوته چینی 

- اسیدها بر بوته اثر ندارند اما بازها سبب خوردگی بوته می شوند. برای پاک کردن بوته تا حد امکان نباید از اسیدها هم استفاده کرد.

- بوته های شکسـته را نباید دور ریخـت زیرا از خرده های آنها برای آب گیری الکل و تهیه اتیلن می توان استفاده کرد. (بوته شکسته را می توان خرد کرده، به عنوان ماده آبگیر مورد استفاده قرار داد)

- هنگامی که از بوته برای سنجش های وزنی استفاده می شود نخست باید بوته خالی را چندین بار در کوره الکتریکی در دمای معین (دمای لازم برای پختن رسوب) قرار داد و پس از سرد کردن، وزن کرد تا به وزن ثابت رسید. این کارها، یعنی: گرم کردن، سرد کردن و وزن کردن بوته تا رسیدن به وزن ثابت پیش از پختن هر رسوب الزامی است.
لطفا ادامه مطلب را مشاهده فرمایید

کاربرد کمپلکسهای پلی اکسومتالات بعنوان کاتالیست

Polyoxometalate Catalysis 

Polyoxometalate Catalysis
Some general properties make POMs as a class an attractive target for catalysis. POMs are anions, and their countercations may be exchanged by metathesis reactions. This allows for the preparation of both inorganic and organic salts. Selection of countercation can make the POM soluble in either water or organic phases [8]. Typically tetrabutylammonium (TBA) is chosen as the countercation for organic phase reactions, and Na+ or K+ is chosen for aqueous phase reactions. Existing as an anion is also useful because the POM can then be attached to a positively charged support medium, thus changing a homogeneous catalyst to a heterogeneous catalyst [9]. An example of this is TBA8[(FeIII(OH2)2)3(A-a-PW9O34)2]/(Si/AlO2), a sandwich POM bound to cationic silica used as a sulfoxidation catalyst [9].

Another property is the ease with which POMs are synthesized and the variety of compounds possible. POMs are usually self-assembled structures at the appropriate pH. This allows for the creation of complex molecules in only one synthetic step. Another characteristic is that the negatively charged oxygen atoms are polarized towards the positive tungsten atoms on the interior of the structure. Therefore, the oxygen atoms are relatively inert, making them resistant to acidic or basic decomposition.
In addition to their structural robustness, POMs possess important electronic characteristics. The incorporation of transition metals provides a source of weakly attached electrons which can be transferred to other compounds (reduction). Also, the POM is capable of absorbing and stabilizing electrons from substrates in oxidation reactions, thus lowering energy state of intermediates [10]. The last, and perhaps most important, feature of POMs is their ability to transfer and accept multiple electrons at a time [10]. This prevents the formation of radical intermediates, which result in non-stereospecific products.
Perhaps the largest benefit from POMs comes from their ability to catalyze green (i.e. environmentally friendly) reactions. Many POMs are able to activate molecular oxygen or hydrogen peroxide as reagents in oxidation reactions. The by-products from these reactions are water as opposed to organic compounds. Another green chemistry goal is for “atom economy,” in which as much as possible of the reagents are incorporated into the final product [11]. An example will illustrate this notion in the following section on epoxidation catalysts. The following sections will detail the use of POMs in the preparation of epoxides, alcohols, and organic molecules.

A final, crucial consideration for a catalyst is that it must be cost effective. The cost of production of POMs varies greatly. Simple tungstophosphate POMs can be readily synthesized on a large scale from cheap salts. However, POMs that contain rare metals are of course much more expensive. The goal and assumption of attempting to produce catalysts is that since the catalyst is degraded at a very slow rate, the overall process is cheaper than if stoichiometric amounts of reagents are used.

مثال: 

Oxidation of Alkyl Arenes
A system that oxidizes alkyl arenes is PMo12O40 in phenylmethylsulfoxide (PMSO) [21]. The PMSO serves as an oxygen source for the oxidation of alkyl arenes, via hydride removal and the formation of a benzylic carbocation mechanism. In most substrates, a carbonyl moiety was given at the benzylic position (Scheme 1.1). However, other products were observed for some substrates, most interesting of which is the product of oxidation of triphenylmethane, which results in the formation of a carbon-carbon bond between two of the phenyl rings creating a pentacyclic ring (Scheme 1.2). This result may lend itself to use in organic synthesis pathways of natural products, where the formation of polycyclic systems is often required. The final type of oxidation occurs where the formation of a double bond can give an extended conjugated system. A representative reaction is shown in Scheme 1.3, and tetrahydrophenanthracene and 1,2-diphenylethane react in the same manner go give anthracene and trans-stilbene [21]. 

تصویر

Scheme 1: The scheme shows the various reactions catalyzed by PMo12O40 oxidation. 1. shows the formation of the pentacyclic compound upon oxidation. 2. shows the typical reaction product for most substrates, the addition of a carbonyl functionality to the benzylic position. 3. shows the oxidation of tetrahydroanthracene yields anthracene, adding double bonds rather than a carbonyl function.

تقطیر با بخار آب

تقطیر با بخار آب

غالبا به کمک تقطیر با بخار آب میتوان ترکیبات آلی فراری را که با آب مخلوط نمیشوند یا تقریبا با آن غیر قابل اختلاط هستند تفکیک و تخلیص کرد. در این روش مخلوط آب و جسم آلی با هم تقطیر میشوند. که به دو صورت امکان پذیر است:

1)  روش مستقیم: که مخلوط آب و ماده آلی با همدیگر حرارت داده میشوند (تقطیر بوسیله آب).

2)  روش غیر مستقیم: که بخار آب را در ظرف دیگری ایجاد کرده و از داخل ماده آلی عبور میدهند.

در تقطیر با بخار آب طبق قانون دالتون فشار بخارهای حاصله در درجه حرارت معین، برابر با مجموع فشارهای جزئی همان بخارها است: 

                                                PT = P1 + P2 + P3 + …  

آرایش الکترونی و جدول تناوبی

در جدول تناوبی جدید که بر اساس آرایش الکترونی عنصرها مرتب شده است، عنصرها به چهار دسته تقسیم می شوند.

آ) عنصرهای اصلی دسته S : همگی فلز هستند ( به جز H  و He ) و تنها یک یا دو الکترون در اوربیتال S لایه ظرفیت آنها وجود دارد.

- گروه 1 ( IA ) با آرایش   nS¹ به خانواده فلزهای قلیائی مشهورند و خاصیت فلزی دارند.

- گروه 2 ( IIA ) با آرایش  nS² به خانواده فلزهای قلیائی خاکی مشهورند و خاصیت فلزی دارند.

ب) عنصرهای اصلی دسته P : در این سری از عنصرها که اوربیتال P آنها در حال پر شدن می باشد جزو عنصرهای اصلی بوده و شامل برخی از فلزها و تمامی نافلزها و گازهای نجیب می باشند.

- گروه 13 ( IIIA ) با آرایش   nS², nP¹ اغلب خاصیت آمفوتری دارند.

- گروه 14 ( IVA ) با آرایش   nS², nP²

- گروه 15 ( VA ) با آرایش    nS², nP³ خاصیت نافلزی دارند.

- گروه 16 ( VIA ) با آرایش   nS², nP⁴ خاصیت نافلزی دارند.

- گروه 17 ( VIIA ) با آرایش  nS², nP⁵ به خانواده هالوژنها مشهورند و خاصیت نافلزی دارند.

- گروه 18 ( VIII ) با آرایش    nS², nP⁶ به خانواده گازهای نجیب مشهورند و فعالیت شیمیائی ندارند.

عنصرهای دسته d ( عنصرهای واسطه ) : عنصرهای که اوربیتال nS لایه ظرفیت آنها یک یا دو الکترون و اوربیتال (n-1) d آنها در حال پر شدن است، به نام عنصرهای واسطه مشهورند. همگی فلز می باشند و در ده ستون میان گروههای 2 ( IIA ) و 13 ( IIIA ) قرار دارند.

عنصرهای دسته f ( عنصرهای واسطه داخلی ) : عنصرهای که اوربیتال nS لایه ظرفیت آنها یک یا دو الکترون و اوربیتال ( n-2 )f آنها در حال پر شدن است، به نام عنصرهای واسطه داخلی مشهورند و به دو سری تقسیم می شوند.

- سری لانتانیدها : عنصرهای که اوربیتال 4f آنها در حال پر شدن است. این عنصرها به نام لانتانیدها و یا خاکهای کمیاب مشهورند و شامل 14 عنصر از سریم ( Ce₅₈) تا لوتسیم ( Lu₇₁) می باشند. مکان اصلی این عنصرها در خانه شماره 57 کنار عنصر لانتان می باشد که آنها را به پایین جدول انتقال داده اند.

- سری آکتینیدها : عنصرهای که اوربیتال 5f آنها در حال پر شدن است. این عنصرها به نام آکتینیدها مشهورند و شامل 14 عنصر از توریم    ( Th₉₀) تا لورانسیم ( Lr₁₀₃) می باشند. همگی جزو عنصرهای سنگین و رادیو اکتیو هستند و اغلب به طور مصنوعی تهیه می شوند. مکان اصلی این عنصرها  نیز در خانه شماره 89 کنار عنصر آکتینیم می باشد.

مشابهت جدول تناوبی با آرایش الکترونی اتمها را می توان به این صورت به خاطر سپرد.

          1s        2s, 2p       3s, 3p      4s, 3d, 4p       5s, 4d, 5p      6s, 4f, 5d, 6p     7s, 5f, 6d, 7p

در هر دوره اگر شماره دوره را n   در نظر بگیریم وضعیت شماره لایه برای هر اوربیتال به این صورت است.                        

                  nS , nP           -            nS , (n-1)d           -          nS , (n-2)f  

عنصرهای دسته S ( فلزهای قلیائی و قلیائی خاکی ) از دوره اول شروع می شوند.

عنصرهای دسته P ( نافلزها ) از دوره دوم شروع می شوند. 

عنصرهای دسته d ( فلزهای واسطه ) از دوره چهارم شروع می شوند.

عنصرهای دسته f ( عنصرهای واسطه داخلی ) از دوره ششم شروع می شوند. لانتانیدها 4f  دوره ششم و آکتینیدها 5f در دوره هفتم قرار دارند.  

مرجع

تصعید

تصعید

روش تصعید را میتوان به جای تبلور برای تخلیص بعضی از جامدات به کار برد. در این روش از اختلاف فشار بخار اجسام جامد استفاده میشود و این عمل از جهتی به تقطیر ساده شباهت دارد. نمونه ناخالص در درجه حرارتی پایین تر از نقطه ذوب آن گرم میشود و مستقیما از حالت جامد به صورت بخار در می آید و بعد بخار حاصل فورا در سطح سردی به حالت جامد متراکم میشود (متبلور میشود). این دو مرحله بدون مداخله حالت مایع صورت میگیرد.

شکل زیر نمودار معمولی فازها و رابطه حالتهای جامد، مایع و بخار یک جسم را با فشار و درجه حرارت نشان میدهد. توجه داشته باشید که حالت مایع نمیتواند در شرایطی موجود باشد که درجه حرارت و فشاری که در نقطه O نمایش داده شده کمتر باشد. منحنی OA فشار بخار جسم جامد را در درجات پایین تر از نقطه ذوب نشان میدهد. این منحنی تعادل بین جامد و بخار را نمایان میسازد و از نظر تصعید حائز اهمیت است.

در زیر شکل دو نوع دستگاه مورد استفاده در تصعید آورده شده است:

کالیبره کردن ظروف حجمی آزمایشگاهی

لینک

عکاسی

 فیلم عکاسی شامل دانه های ریز نقره برمید است که در لایه ای نازک از ژلاتین نشانده شده است . این دانه ها شامل تعداد فراوانی  یونهای نقره و یونهای برمید است . هنگامی که عکس برداشته شود ، نور از منظره ای که قرار است عکس برداری شود  ، از درون عدسی و شاتر می گذرد و با لایه نقره برمید که نسبت به نور حساس است ، برخورد می کند . برخورد فوتونهای نور به یونهای برمید  موجب می شود که هر یک از یون های برمید ، یک الکترون جدا شود . این الکترون ها جذب یون های نقره می شوند و آنها را به نقره فلزی می کاهند . بیشترین تعداد یونهای نقره در ناحیه ای از عکس کاهیده می شوند که در معرض بیشترین مقدار نور باشند .بدین ترتیب تصویری روی فیلم تشکیل می شود . اما هنوز قابل رویت نیست . برای ظاهر کردن تصویر ، فیلم را در محلول کاهنده  و به عبارتی در محلول ظهور وارد می کنند .این محلول معمولآ شامل ماده ای به نام هیدروکینون است که همه ی یون های نقره را در هر دانه ای که محتوی اتم های نقره فلزی است می کاهد . عامل کاهنده با نقره برمیدی که در معرض تابش نور قرار نگرفته است ، واکنش نمی دهد . چون نقره فلزی تیره رنگ  و نقره برمید روشن است تصویری با نقاط تاریک و روشن تولید می شود . پس از ظاهر کردن فیلم ، آن را در محلول ثبوت که شامل یون های تیوسولفات است  قرار می دهند . یو نهای تیوسولفات با یون های نقره ای که کاهیده نشده اند نوعی کمپلکس محلول در آب تشکیل می دهند که از فیلم جدا می شود . آنگاه فیلم تثبیت شده را شستشو می دهند تا ماده ظاهر کننده یا تثبیت کننده بر روی آن باقی نماند . تصویر تشکیل یافته نگاتیو است . به عبارت   دیگر نقاط روشن منظره در فیلم تاریک دیده می شوند  و نقاط تاریک منظره در فیلم روشن انــــــــــــد .

                   

تولید آب سنگین، مراحل و کاربردها

آب سنگین (D_۲O) نوع خاصی از مولکولهای آب است که در آن ایزوتوپهای هیدروژن حضور دارند. این نوع از آب کلید اصلی تهیه پلوتونیوم از اورانیوم طبیعی است و به همین دلیل تولید و تجارت آن تحت نظر قوانین بین المللی صورت گرفته و بشدت کنترل می شود.

«هارولد یوری» ،( ۱۸۹۳-۱۹۸۱)شیمیدان و از پیشتازان فعالیت روی ایزوتوپها که در سال ۱۹۳۴جایزه نوبل در شیمی گرفت،در سال ۱۹۳۱ میلادی «ایزوتوپ هیدروژن سنگین»را که بعدها به منظور افزایش غلظت آب مورد استفاده قرار گرفت، کشف کرد.
همچنین در سال «۱۹۳۳گیلبرت نیوتن لوئیس» شیمیدان و فیزیکدان مشهور آمریکایی و استاد هارولد یوری،توانست برای اولین بار نمونه آب سنگین خالص را بوسیله عمل الکترولیز بوجود آورد.
اولین کاربرد علمی از آب سنگین در سال در سال ۱۹۳۴توسط دو بیولوژیست بنامهای هوسی و هافر صورت گرفت. آنها از آب سنگین برای آزمایش ردیابی بیولوژیکی، به منظور تخمین میزان بازدهی آب در بدن انسان، استفاده قرار دادند.

● مفهوم و مراحل تولید
آب سنگین (D۲۰) نوع خاصی از مولکولهای آب است که در آن ایزوتوپهای هیدروژن حضور دارند. این نوع از آب کلید اصلی تهیه پلوتونیوم از اورانیوم طبیعی است و به همین دلیل تولید و تجارت آن تحت نظر قوانین بین المللی صورت گرفته و بشدت کنترل می شود.
با کمک این نوع از آب می توان پلوتونیوم لازم بری سلاح های اتمی را بدون نیاز به غنی سازی بالی اورانیوم تهیه کرد. از کاربردهای دیگر این آب می توان به استفاده از آن در رآکتورهای هسته ای با سوخت اورانیوم، متعادل کننده به جای گرافیت و نیز عامل انتقال گرمای رآکتور نام برد. آب سنگین واژه ای است که معمولا به اکسید هیدروژن سنگین، D۲Oیا ۲H۲Oاطلاق می شود.
هیدروژن سنگین یا دوتریوم ایزوتوپی پایدار از هیدروژن است که به نسبت یک به ۶۴۰۰از اتمهای هیدروژن درطبیعت وجود دارد. خواص فیزیکی و شیمیایی آن به نوعی مشابه با آب سبک H۲Oاست. اتم های دوتریوم ایزوتوپ های سنگینی هستند که بر خلاف هیدروژن معمولی، هسته آنها شامل نوترون نیز هست.
جایگزینی هیدروژن با دوتریوم در مولکولهای آب سطح انرژی پیوندهای مولکولی را تغییر داده و طبیعتا» خواص متفاوت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی را موجب می شود، بطوری که این خواص را در کمتر اکسید ایزوتوپی می توان مشاهده کرد.
بعنوان مثال ویسکوزیته یا به زبان ساده تر چسبندگی آب سنگین به مراتب بیشتر از آب معمولی است. آب سنگین آبی است که در مقایسه با آب معمولی دیرتر می جوشد و زودتر یخ می زند و همانطور که ذکر شد «گیلبرت نیوتن لوییس» نخستین بار نمونه آن را از آب سنگین خالص در سال ۱۹۳۳به دست آورد.
هیدروژن طبیعی دارای دو ایزوتوپ است:ایزوتوپ هیدروژن سبک که تقریبا ۹۹‎/۹۸درصد هیدروژن موجود را تشکیل می دهد و ایزوتوپ هیدروژن سنگین یا دوتریوم که مقدار آن ۱۵درصد است.
ایزوتوپ دوتریوم برخلاف هیدروژن معمولی دارای یک نوترون است.آب معمولی از یک اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن تشکیل شده است،در حالی که آب سنگین، از یک اتم اکسیژن و دو اتم دوتریوم (D)تشکیل شده است.
برای تولید آب سنگین باید مولکول های آب حاوی هیدروژن سنگین (دوتریوم) را از مولکول های آب معمولی جدا کنند یا از داخل هیدروژن ،اتم های هیدروژن سنگین یا دوتریوم را جدا و خالص کنند.
جرم مولکولی آب معمولی ۱۸و جرم مولکولی آب سنگین ۲۰است. از لحاظ خواص شیمیایی تفاوت چندانی با خواص آب معمولی نداشته و اختلافات جزئی وجود دارد اما از لحاظ هسته ای هیدروژن معمولی می تواند نوترون را جذب کند ،اما احتمال جذب نوترون توسط هیدروژن سنگین بسیار کم است.
به دلیل تفاوت مشخصات هسته ای دوتریوم با هیدروژن ازلحاظ «تکانه زاویه ای و گشتاور مغناطیسی »از آب سنگین و دوتریوم در زمینه های مختلف تحقیقاتی نیز استفاده می شود.
به عنوان مثال رفتار آب سنگین در دستگاه های MRIبا رفتار هیدروژن معمولی متفاوت است.
در فعالیت های تحقیقاتی به منظور بررسی برخی خواص از موادی استفاده می کنند که هیدروژن طبیعی را در آن با هیدروژن سنگین (دوتریوم) جایگزین کرده اند. یکی از کاربردهای دوتریوم استفاده در تولید نوترون در شتاب دهنده ها و تولید انرژی در «راکتورهای گداخت» است.

● آب نیمه سنگین
چنانچه دراکسید هیدروژن تنها یکی از اتمهای هیدروژن به ایزوتوپ دوتریوم تبدیل شود نتیجه حاصله (HDO)را آب نیمه سنگین می گویند.
در مواردی که ترکیب مساوی از هیدروژن و دوتریوم در تشکیل مولکوهای آب حضور داشته باشند، آب نیمه سنگین تهیه می شود.
دلیل این امر تبدیل سریع اتم هی هیدروژن و دوتریوم بین مولکولهای آب است، مولکول آبی که از ۵۰درصد هیدروژن معمولی (H)و ۵۰درصد هیدروژن سنگین (D)تشکیل شده است،در موازنه شیمیایی در حدود ۵۰درصد HDOو ۲۵ درصد آب (H۲O)و ۲۵درصد D۲Oخواهد داشت.
نکته قابل توجه آن است که آب سنگین را نباید با با آب سخت که اغلب شامل املاح زیاد است و یا یا آب تریتیومor (T۲O ۳H۲O)که از ایزوتوپ دیگر هیدروژن تشکیل شده است، اشتباه گرفت.
تریتیوم ایزوتوپ دیگری از هیدروژن است که خاصیت رادیواکتیو دارد و بیشتر برای ساخت موادی که از خود نور منتشر می کنند، بکار برده می شود.

● آب با اکسیژن سنگین
آب با اکسیژن سنگین،در حالت معمول H۲۱۸Oاست که به صورت تجارتی در دسترس است بیشتر برای ردیابی بکار برده می شود. بعنوان مثال با جایگزین کردن این آب (از طریق نوشیدن یا تزریق) در یکی از عضوهای بدن می توان در طول زمان میزان تغییر در مقدار آب این عضو را بررسی کرد. این نوع از آب به ندرت حاوی دوتریوم است و به همین علت خواص شیمیایی و بیولوژیکی خاصی ندارد ،برای همین به آن آب سنگین گفته نمی شود. ممکن است اکسیژن در آنها بصورت ایزوتوپهای O۱۷نیز موجود باشد، در هر صورت تفاوت فیزیکی ین آب با آب معمولی تنها چگالی بیشتر آن است.

واکنش خنثی شدن - neutralization reactans

دید کلی

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

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

نظریه تیتراسیونهای خنثی‌کردن

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

واکنشگرها برای واکنشهای خنثی‌شدن

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

محلولهای استاندارد

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

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

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

نظریه رفتار شناساگر

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

کاربردهای نوعی تیتراسیونهای خنثی‌شدن

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

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

تجزیه عنصری

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

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

اندازه گیری مواد معدنی

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

تعیین گروههای عاملی آلی

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

پلاستیک های زیستی

● ارمغان بیوتکنولوژی برای محیط زیست

اطرافمان انباشته از پلاستیک شده است. هر کاری که انجام می دهیم و هر محصولی را که مصرف می کنیم، از غذایی که می خوریم تا لوازم برقی به نحوی با پلاستیک سروکار داشته و حداقل در بسته بندی آن از این مواد استفاده شده است. در کشوری مثل استرالیا سالانه حدود یک میلیون تن پلاستیک تولید می شود که ۴۰ درصد آن صرف مصارف داخلی می شود. در همین کشور هرساله حدود ۶ میلیون بسته یا کیسه پلاستیکی مصرف می شود. گرچه بسته بندی پلاستیکی با قیمتی نازل امکان حفاظت عالی از محصولات مختلف خصوصاً مواد غذایی را فراهم می کند ولی متاسفانه معضل بزرگ زیست محیطی حاصل از آن گریبان گیر بشریت شده است. اکثر پلاستیک های معمول در بازار از فرآورده های نفتی و ذغال سنگ تولید شده و غیرقابل بازگشت به محیط هستند و تجزیه آنها و برگشت به محیط چند هزار سال طول می کشد. به منظور رفع این مشکل، محققان علوم زیستی در پی تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر از منابع تجدیدشونده مثل ریزسازواره ها و گیاهان هستند.  

ادامه....