لیست آنیون ها و کاتیون

لیست آنیون ها و کاتیون هایی که دانش آموزان و داوطلبان کنکور در درس شیمی به آن نیاز دارند .

 با پوزش از این که در کپی کردن جدول در صفحه بار یون ها جابجا شده و به اشتباه در سمت چپ نماد یون قرار گرفته است . اگر راهی برای اصلاح آن می دانید اطلاع دهید تا ایراد را برطرف کنم .

نام کاتیون	نماد شیمیائی کاتیون	نام آنیون	نماد شیمیائی آنیون
هیدروژن	H+	هیدرید	H-
لیتیم	Li+	فلوئورید	F-
سدیم	Na+	کلرید	Cl-
پتاسیم	K+	برمید	Br-
روبیدیم	Rb+	یدید	I-
سزیم	Cs+	هیپو کلریت	ClO-
آمونیوم	NH4+	کلریت	ClO2-
مس ( I )	Cu+	کلرات	ClO3-
نقره	Ag+	پرکلرات	ClO4-
جیوه ( I )	Hg22+	پربرومات	BrO4-
منیزیم	Mg2+	یدات	IO3-
کلسیم	Ca2+	هیدروکسید	OH-
استرانسیم	Sr2+	سیانید	CN-
باریم	Ba2+	هیدروژن سولفید	HS-
تیتانیم ( II )	Ti2+	هیدروژن کربنات	HCO3-
کروم ( II )	Cr2+	نیتریت	NO2-
منگنز ( II )	Mn2+	نیترات	NO3-
آهن ( II )	Fe2+	دی هیدروژن فسفات	H2PO4-
کبالت ( II )	Co2+	دی هیدروژن فسفیت	H2PO3-
نیکل ( II )	Ni2+	دی هیدروژن هیپو فسفیت	H2PO2-
مس ( II )	Cu2+	هیدروژن سولفات	HSO4-
روی	Zn2+	پرمنگنات	MnO4-
قلع ( II )	Sn2+	فرمات	HCOO-
سرب ( II )	Pb2+	استات	CH3COO-
کادمیم	Cd2+	بنزوآت	C6H5COO-
جیوه ( II )	Hg2+	متوکسی	CH3O-
اسکاندیم	Sc3+	اتوکسی	C2H5O-
وانادیم	V3+	آزید	N3-
کروم ( III )	Cr3+	اکسید	O2-
منگنز ( III )	Mn3+	سولفید	S2-
آهن ( III )	Fe3+	پراکسید	O22-
کبالت ( III )	Co3+	کربنات	CO32-
آلومینیم	Al3+	هیدروژن فسفات	HPO42-
گالیم	Ga3+	هیدروژن فسفیت	HPO32-
بیسموت	Bi3+	سولفیت	SO32-
قلع ( IV )	Sn4+	سولفات	SO42-
سرب ( IV )	Pb4+	منگنات	MnO42-
		اگزالات ( اکسالات )	C2O42-
		کرومات	CrO42-
		دی کرومات	Cr2O72-
		نیترید	N3-
		فسفید	P3-
		آرسنید	As3-
		فسفات	PO43-
		آرسنات	AsO43-

مرجع

سایت بسیار جالب علم شیمی

مطالب و مقالات متنوع شیمی را در سایت زیر جستجو کنید

 http://www.rsc.org/Publishing/ChemScience/index.asp 

http://www.rsc.org/

Catalyst Reaction Guide

لطفا به این لینک بروید

تبدیل واحدها در محاسبات بر اساس مول

 مول واحد اصلی اندازه گیری در شیمی است و به صورت زیر تعریف می شود.

یک مول برابر است با تعداد 10²³×022/6 ذره از هر ماده، خواه این ماده عنصر باشد یا ترکیب. مثلا وقتی می گوییم یک مول آلومینیم یعنی مقداری آلومینیم که در آن تعداد 10²³×022/6  اتم از این فلز وجود داشته باشد، یا وقتی می گوییم یک مول آب یعنی مقداری آب که در آن تعداد 10²³×022/6  مولکول آب H2O  وجود داشته باشد. پس مول یک واحد شمارش است و باید بتوانیم در محاسبات آن را بر حسب واحدهای دیگر مثل جرم و حجم بیان کنیم. رابطه واحد مول با واحدهای دیگر به صورت زیر می باشد.

یک مول = تعداد 10²³×022/6 ذره از ماده

یک مول = جرم اتمی یا مولکولی ماده بر حسب گرم

یک مول = حجمی برابر 4/22 لیتر یا 22400  میلی لیتر از یک ماده در حالت گاز در شرایط استاندارد.

مول را با واحدهای دیگری چون اتم گرم ، مولکول گرم و یون گرم نیز بیان می کنند. برای اتمها یک مول با یک اتم گرم برابر است، برای مولکولها یک مول با یک مولکول گرم برابر است و برای یونها یک مول با یک یون گرم برابر است.

مثال :‌ یک مول گاز آرگونA r برابر است با یک اتم گرم گاز آرگونA r .

        یک مول کربن تترا کلرید CCl4 برابر است با یک مولکول گرم کربن تترا کلرید CCl4 .

        یک مول یون Fe³⁺  آهن III  برابر است با یک یون گرم Fe³⁺  آهن III .

بر اساس مطالب بالا می توان رابطه زیر را نوشت که از آن به عنوان کلید تبدیل واحدها استفاده می کنیم :

یک مول = جرم مولی بر حسب گرم = 4/22 لیتر یا 22400 میلی لیتر گاز در شرایط استاندارد = تعداد 10²³×022/6 ذره از هر ماده

 بنابر این با داشتن یکی از مقدارهای داده شده می توان دیگر مقادیر را با استفاده از ضرایب تبدیل بین این واحدها بدست آورد.

مثال : حساب کنید 2/0 مول گاز کربن دی اکسید CO2  ( جرم مولی برابر 44 ) :

آ) چند گرم جرم دارد ؟                 ب) در شرایط استاندارد چند لیتر حجم اشغال می کند ؟                        ج) دارای چند مولکول CO2  می باشد ؟

 جواب قسمت آ : وقتی جرم مولی این گاز برابر 44 ، است. می توان گفت :                                                      44 گرم گاز کربن دی اکسید = یک مول گاز کربن دی اکسید

که ضریب تبدیل از این تساوی با توجه به واحد معلوم یعنی 2/0 مول کربن دی اکسید، بدست می آید.

جواب قسمت ب : بر اساس کلید داده شده در تبدیل واحدها رابطه بین حجم گاز و مول در شرایط استانداد به صورت زیر است.

یک مول گاز کربن دی اکسید = 4/22 لیتر گاز کربن دی اکسید در شرایط استاندارد.

که ضریب تبدیل بر اساس واحد معلوم از آن بدست می آید.                             

جواب قسمت ج : بر اساس کلید داده شده در تبدیل واحدها رابطه بین تعداد مولکولهای کربن دی اکسید و مول آن به صورت زیر است.

یک مول گاز کربن دی اکسید = 10²³×022/6 مولکول گاز کربن دی اکسید CO2 .

که ضریب تبدیل بر اساس واحد معلوم از آن بدست می آید.  

مرجع

خوردگی فلزات

خوردگی ، ( Corrosion ) ، اثر تخریبی محیط برفلزات و الیاژها می‌‌باشد. خوردگی ، پدیده‌ای خودبه‌خودی است و همه مردم در زندگی روزمره خود ، از بدو پیدایش فلزات با آن روبرو هستند. در اثر پدیده خودبه‌خودی ، فلز از درجه اکسیداسیون صفر تبدیل به گونه‌ای با درجه ‌اکسیداسیون بالا می‌‌شود.

M ------> M⁺ⁿ + ne

در واقع واکنش اصلی در انهدام فلزات ، عبارت از اکسیداسیون فلز است.

تخریب فلزات با عوامل غیر خوردگی

فلزات در اثر اصطکاک ، سایش و نیروهای وارده دچار تخریب می‌‌شوند که تحت عنوان خوردگی مورد نظر ما نیست.

فرایند خودبه‌خودی و فرایند غیرخودبه‌خودی

خوردگی یک فرایند خودبخودی است، یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش می‌‌رود که به حالت پایدار برسد. البته M⁺ⁿ می‌‌تواند به حالتهای مختلف گونه‌های فلزی با اجزای مختلف ظاهر شود. اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهیم، زنگ می‌‌زند که یک نوع خوردگی و پدیده‌ای خودبه‌خودی است. انواع مواد هیدروکسیدی و اکسیدی نیز می‌‌توانند محصولات جامد خوردگی باشند که همگی گونه فلزی هستند. پس در اثر خوردگی فلزات در یک محیط که پدیده‌ای خودبه‌خودی است، اشکال مختلف آن ظاهر می‌‌شود.

بندرت می‌‌توان فلز را بصورت فلزی و عنصری در محیط پیدا کرد و اغلب بصورت ترکیب در کانیهاو بصورت کلریدها و سولفیدها و غیره یافت می‌‌شوند و ما آنها را بازیابی می‌‌کنیم. به عبارت دیگر ، با استفاده ‌از روشهای مختلف ، فلزات را از آن ترکیبات خارج می‌‌کنند. یکی از این روشها ، روش احیای فلزات است. بعنوان مثال ، برای بازیابی مس از ترکیبات آن ، فلز را بصورت سولفات مس از ترکیبات آن خارج می‌‌کنیم یا اینکه آلومینیوم موجود در طبیعت را با روشهای شیمیایی تبدیل به ‌اکسید آلومینیوم می‌‌کنند و سپس با روشهای الکترولیز می‌‌توانند آن را احیا کنند.

برای تمام این روشها ، نیاز به صرف انرژی است که یک روش و فرایند غیرخودبه‌خودی است و یک فرایند غیرخودبه‌خودی هزینه و مواد ویژه‌ای نیاز دارد. از طرف دیگر ، هر فرایند غیر خودبه‌خودی درصدد است که به حالت اولیه خود بازگردد، چرا که بازگشت به حالت اولیه یک مسیر خودبه‌خودی است. پس فلزات استخراج شده میل دارند به ذات اصلی خود باز گردند

جنبه‌های اقتصادی فرایند خوردگی

برآوردی که در مورد ضررهای خوردگی انجام گرفته، نشان می‌‌دهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوی خوردگی ، بالغ بر 5 میلیارد دلار است. بیشترین ضررهای خوردگی ، هزینه‌هایی است که برای جلوگیری از خوردگی تحمیل می‌‌شود.

پوششهای رنگها و جلاها

ساده‌ترین راه مبارزه با خوردگی ، اعمال یک لایه رنگ است. با استفاده ‌از رنگها بصورت آستر و رویه ، می‌‌توان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازه‌ای قطع کرد و در نتیجه موجب محافظت تاسیسات فلزی شد. به روشهای ساده‌ای می‌‌توان رنگها را بروی فلزات ثابت کرد که می‌‌توان روش پاششی را نام برد. به کمک روشهای رنگ‌دهی ، می‌‌توان ضخامت معینی از رنگها را روی تاسیسات فلزی قرار داد.

آخرین پدیده در صنایع رنگسازی ساخت رنگهای الکتروستاتیک است که به میدان الکتریکی پاسخ می‌‌دهند و به ‌این ترتیب می‌توان از پراکندگی و تلف شدن رنگ جلوگیری کرد.

پوششهای فسفاتی و کروماتی

این پوششها که پوششهای تبدیلی نامیده می‌‌شوند، پوششهایی هستند که ‌از خود فلز ایجاد می‌‌شوند. فسفاتها و کروماتها نامحلول‌اند. با استفاده ‌از محلولهای معینی مثل اسید سولفوریک با مقدار معینی از نمکهای فسفات ، قسمت سطحی قطعات فلزی را تبدیل به فسفات یا کرومات آن فلز می‌‌کنند و در نتیجه ، به سطح قطعه فلز چسبیده و بعنوان پوششهای محافظ در محیط‌های خنثی می‌‌توانند کارایی داشته باشند.

این پوششها بیشتر به ‌این دلیل فراهم می‌‌شوند که ‌از روی آنها بتوان پوششهای رنگ را بر روی قطعات فلزی بکار برد. پس پوششهای فسفاتی ، کروماتی ، بعنوان آستر نیز در قطعات صنعتی می‌‌توانند عمل کنند؛ چرا که وجود این پوشش ، ارتباط رنگ با قطعه را محکم‌تر می‌‌سازد. رنگ کم و بیش دارای تحلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمی‌‌تواند از خوردگی جلوگیری کند.

پوششهای اکسید فلزات

اکسید برخی فلزات بر روی خود فلزات ، از خوردگی جلوگیری می‌‌کند. بعنوان مثال ، می‌‌توان تحت عوامل کنترل شده ، لایه‌ای از اکسید آلومینیوم بر روی آلومینیوم نشاند. اکسید آلومینیوم رنگ خوبی دارد و اکسید آن به سطح فلز می‌‌چسبد و باعث می‌‌شود که ‌اتمسفر به‌ آن اثر نکرده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی داشته باشد. همچنین اکسید آلومینیوم رنگ‌پذیر است و می‌‌توان با الکترولیز و غوطه‌وری ، آن را رنگ کرد. اکسید آلومینیوم دارای تخلخل و حفره‌های شش وجهی است که با الکترولیز ، رنگ در این حفره‌ها قرار می‌‌گیرد

همچنین با پدیده ‌الکترولیز ،آهن را به اکسید آهن سیاه رنگ (البته بصورت کنترل شده) تبدیل می‌‌کنند که مقاوم در برابر خوردگی است که به آن "سیاه‌کاری آهن یا فولاد" می‌‌گویند که در قطعات یدکی ماشین دیده می‌‌شود.

پوششهای گالوانیزه

گالوانیزه کردن (Galvanizing) ، پوشش دادن آهن و فولاد با روی است. گالوانیزه ، بطرق مختلف انجام می‌‌گیرد که یکی از این طرق ، آبکاری با برق است. در آبکاری با برق ، قطعه‌ای که می‌‌خواهیم گالوانیزه کنیم،کاتد الکترولیز را تشکیل می‌‌دهد و فلز روی در آند قرار می‌‌گیرد. یکی دیگر از روشهای گالوانیزه ، استفاده ‌از فلز مذاب یا روی مذاب است. روی دارای نقطه ذوب پایینی است.

در گالوانیزه با روی مذاب آن را بصورت مذاب در حمام مورد استفاده قرار می‌‌دهند و با استفاده ‌از غوطه‌ور سازی فلز در روی مذاب ، لایه‌ای از روی در سطح فلز تشکیل می‌‌شود که به ‌این پدیده ، غوطه‌وری داغ (

پوششهای قلع

قلع از فلزاتی است که ذاتا براحتی اکسید می‌‌شود و از طریق ایجاد اکسید در مقابل اتمسفر مقاوم می‌‌شود و در محیطهای بسیار خورنده مثل اسیدها و نمکها و ... بخوبی پایداری می‌‌کند. به همین دلیل در موارد حساس که خوردگی قابل کنترل نیست، از قطعات قلع یا پوششهای قلع استفاده می‌‌شود. مصرف زیاد این نوع پوششها ، در صنعت کنسروسازی می‌‌باشد که بر روی ظروف آهنی این پوششها را قرار می‌‌دهند.

پوششهای کادمیم

این پوششها بر روی فولاد از طریق آبگیری انجام می‌‌گیرد. معمولا پیچ و مهره‌های فولادی با این فلز ، روکش داده می‌‌شوند.

فولاد زنگ‌نزن

این نوع فولاد ، جزو فلزات بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و در صنایع شیر آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فولاد ، آلیاژ فولاد با کروم می‌‌باشد و گاهی نیکل نیز به ‌این آلیاژ اضافه می‌‌شود.  

با تشکر از جناب آقای داعی- مرجع 

Hot dip galvanizing) می‌گویند. لوله‌های گالوانیزه در ساخت قطعات مختلف ، در لوله کشی منازل و آبرسانی و ... مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.  در جامعه منابع فلزات محدود است و مسیر برگشت طوری نیست که دوباره آنها را بازگرداند. وقتی فلزی را در اسید حل می‌‌کنیم و یا در و پنجره دچار خوردگی می‌‌شوند، دیگر قابل بازیابی نیستند. پس خوردگی یک پدیده مضر و ضربه زننده به ‌اقتصاد است.  

طیف نشری خطی اتمها

بررسی جذب ونشر انرژی تابشی توسط اتم ها اطلاعات زیادی در مورد ساختمان

اتمی به ما میدهد .برای مطالعه این مبحث  شناخت ماهیت انرژی تابشی نیز

 تعریف مفاهیمی مانند  جذب ،نشر ،طیف خطی وپیوسته  ضروری به نظر

می رسد ........

برروی ادامه مطلب کلیک کنید

عوامل موثر بر حلالیت اکسیژن در آب

عوامل موثر بر حلالیت اکسیژن در آب

مقدار هر گاز محلول در آب با فشار گاز در بالای آب مربوط است. در سطح دریا ، فشار هوا اتمسفر است. هوا ترکیبی از 78% نیتروژن و 21% اکسیژن است. بیشترین فشار اکسیژن در بالای تودۀ آب فقط 21% اتمسفر است.

اکسیژن به مقدار کمی در آب حل می شود. وقتی که یک محلول مایع در فشار 1 اتمسفر و ئرجۀ حرارت cº25 با هوا اشباع می شود ، مقدار اکسیژن موجود در محلول حدود 32/8 میلی گرم در لیتر است.

اکسیژن فقط به میزان کمی در آب حل می شود.

برای اینکه حیات موجودات در میزان معینی حفظ شود ، باید مقدار اکسیژن محلول در آب زیاد شود . بیشتر ماهیان برای بقای خود حداقل به 6-5 میلی گرم در لیتر اکسیژن نیاز دارنئ. مقدار اکسیژن محلول در آب به دو طریق محدود می شود : 1- از طریق حلالیت فیزیکی ذاتی مقدار اکسیژن محلول در آب ،2- اکثر آب ها نمی توانند به درجۀ اشباع بالا ( فوق اشباع) برسند.

 سه عامل در حلالیت ذاتی اکسیژن در آب تأثیر دارد :

1- درجه حرارت:

با افزایش درجۀ حرارت ، مقدار اکسیژن ( یا هر گاز دیگر ) محلول در آب کاهش می یابد. احتمالاً می دانید که چگونه یک نوشیدنی شیرین داغ گاز خود را نسبت به نوع سرد آن سریعاً از دست می دهد ( به علت حل شدن گاز ). اگر آب را روی اجاق گرم کنید، حباب های هوا قبل از جوشیدن در بالای سطح آب ظاهرشده و گازهای حل شده ناپدید می شوند.

همبستگی معکوس بین حلالیت اکسیژن با درجۀ حرارت آب باعث افزایش آلودگی حرارتی در محیط آب می شود. بسیاری از صنایع در فرآیندهای کار خود از آب به عنوان یک وسیلۀ خنک کننده استفاده می کنند ، که این عمل باعث تولید گرما در آب می شود. نیروگاه های تولید حرارت الکتریکی سهم عمده ای در ایجاد این مشکلات دارند ، به طوری که میلیون ها متر مکعب آب گرم سالیانه توسط صنایع تولید نیرو در رودخانه ها و جویبارها وارد می شود. مناطق شهری نیز در ایجاد آلودگی حرارتی سهیم هستند ، در هنگام بارندگی هرز آب هایی که برسطح زمین پخش می شوند در اثر تابش نور خورشید گرم می شوند. مشابه چنین گرمایشی در رودخانه یا جویبارهای کانال کشی شده نیز اتفاق  می افتد. به خصوص رودخانه ها یا جویبارها ی که سنگفرش شده ،ل سبب انتقال گرما به آب هستند.

درجۀ حرارت زیاد آب باعث کاهش مقدار اکسیژن محلول در آب می شود.

اعداد کوانتمی و اسپین

عبارت دیگر در طول موج خطوط طیفی که از اتمها گسیل می‌‌شود، باید جابجایی در ترازهای انرژی آنها ظاهر شود که مربوط به اسپین الکترون باشد. در طیف سنجی های دقیق، چنین جابجائی‌هایی دیده شده‌ است. این نوع آزمایشها و نیز شواهد تجربی دیگر نشان می‌‌دهند که الکترون ، تکانه زاویه‌ای و گشتاور مغناطیسی دارد که به حرکت آن بر مدار پیرامون هسته مربوط نبوده، بلکه به ذات ذره مربوط است.

ویژگیهای اسپین
تاسپین الکترون را با S نشان می‌‌دهند. مانند تکانه حرکت زاویه‌ای مداری، این کمیت نیز کوانتیده است. بنابراین در میدان مغناطیسی، S هر جهتی را اختیار نمی‌‌کند و فقط مجاز است در جهت هایی قرار گیرد که مولفه آن در امتداد میدان مغناطیسی (اگر میدان مغناطیسی در جهت z فرض شود) ، مضرب 1/2 از ћ باشد. یعنی:




تفاوت بارز مولفه S_z (ناشی از اسپین) با مولفه z انداه حرکت زاویه‌ای مداری ، در این است که اندازه حرکت زاویه‌ای مداری برخلاف S_z مضرب صحیحی از ћ است.


مفهوم مقدار اسپین

برای درک اینکه مکانیک کوانتومی چه چیزی در باره ی اسپین ذره مطرح می کند، باید سرعت دوران اصلی و رابطه ی اسپین را با آن توضیح داد. این یک واحد بنیادی است که اسپین واقعی ذره بر حسب آن اندازه گیری می شود. مکانیک کوانتومی می گوید که چگونه این سرعت را برای هر ذره محاسبه کنیم. برای مطالعه بیشتر در این زمینه جرم اصلی و اسپین را مطالعه کنید.

اسپین الکترون در مکانیک کوانتومی

در مکانیک کوانتومی ‌که تابع موج جانشین مدارهای بوهر می‌‌شود، ارائه تصویری از چرخش الکترون غیر ممکن است. اگر توابع موج الکترون را مانند توده‌های ابری تصور کنیم که پیرامون هسته قرار گرفته‌اند، می‌‌توان تعداد بی‌شماری پیکان بسیار کوچک را در نظر مجسم کرد که در درون توده ابری پراکنده‌اند و همگی در یک راستا ، z+ یا z- امتداد دارند. البته آنچه گفته شد یک تصور خیالی است و امیدی به دیدن ساختار اتمی ‌وجود ندارد. چون ابعاد آن هزاران مرتبه از طول موجهای نور کوچکتر است. همچنین برهمکنش فوتونها با اتم ، ساختاری را که دیدن آن مورد نظر است، بشدت تغییر می‌‌دهد.
در هر حال ، مفهوم اسپین الکترون با آزمایشهای متعدد تجربی مورد تائید قرار گرفته است و در مکانیک کوانتومی ‌برای مشخص کردن عدد کوانتومی ‌جدیدی به نام عدد کوانتومی ‌اسپینی الکترون در نظر گرفته می‌‌شد.
ساختار ریز

شکافت تراز انرژی در اثر گشتاور مغناطیسی اسپین الکترون در نبود میدان خارجی را جفت شدگی اسپین مدار می‌‌نامند. چون اسپین الکترون با میدان مغناطیسی ناشی از اندازه حرکت زاویه‌ای مداری (حرکت الکترون پیرامون هسته) برهمکنش می‌‌کند. در مکانیک کوانتومی ‌با استفاده از حل معادله شرودینگر مقدار این شکافتگی را می‌‌توان تعیین نمود. شکافتگی‌هایی را که از این نوع برهمکنش مغناطیسی در خطوط طیف مربوط به اتمهای مختلف ایجاد می‌‌شوند، در مجموع ساختار ریز می‌‌گویند.




البته شکافتگی‌های به مراتب کوچکتر دیگری نیز وجود دارند که حاصل برهمکنش گشتاور مغناطیسی هسته با تکانه زاویه‌ای مداری و اسپین الکترون هستند و ساختار فوق ریز نام دارد

اعداد کوانتومی

در بررسی ساختار اتم مدلهای مختلفی ارائه شده است. ابتدایی‌ترین این مدلها ، مدل سیاره‌ای رادرفورد است. بعد از مدل سیاره‌ای رادرفورد ، نیلز بوهر مدل جدیدی را ارائه داد (مدل اتمی بوهر). این مدل می‌‌توانست ساختار طیفی اتم هیدروژن را توضیح دهد. در اصل موضوع بوهر که اساس و مبنای مدل بوهر است، فرض بر این است که الکترونها مقیدند در مدارهایی حرکت کنند که در آنها اندازه حرکت الکترون مضرب درستی از ћ است. همچنین در این مدل فرض می‌‌شود که ترازهای انرژی کوانتیده‌اند. بعدها که ساختار طیف مربوط به عناصر مختلف مورد توجه قرار گرفت، انرژی هر الکترون در اتم را با یک سری اعداد که اعداد کوانتومی نامیده می شوند، مشخص کردند.



بنابر نظریه الکترومغناطیس هرگاه ذره ی بارداری شتاب بگیرد، انرژی الکترومغناطیسی تابش می کند. بنابراین الکترونی که در ساختمان اتم دارای شتاب است می بایست در هسته سقوط می کرد. در مدل اتمی بور که ترازهای مجاز انرژی را مطرح کرد، این مشکل برطرف شد.

عدد کوانتومی اصلی ..........ادامه مطلب را مشاهده بفرمایید

تیتراسیون های تشکیل کمپلکس

واکنشگر های تشکیل کمپلکس کاربرد وسیعی در تیتراسیو کاتیون ها دارند .مفید ترین این واکنش گر ها ترکیبات آلی با چندین گروه الکترون دهنده اند  که تشکیل پیوند ها ی کوالانسی چند گانه با یون های فلزی را می دهند

واکنش های تشکیل کمپلکس

اکثر یون های فلزی با زوج الکترون دهنده ها واکنش می دهند تا ترکیبات کئوردینانسیون با یون های کمپلکس تشکیل دهند.یا لیگاند باید حداقل یک زوج الکترون غیر مشترک مفید برای تشکیل پیوند داشته باشد.آب آمونیاک و یون های هالید لیگاند های معدنی متداول هستند.

تعداد پیوئند های کوالانسی را که یک کاتیون تمایل دارد با الکترون دهنده ها تشکیل دهد عدد کئوردینانسیون آن می نامند.مقادیر نوعی برای اعداد کئوردینانسیون  دو چهار و شش است.گونه های تشکیل دهنده ادر نتیجه ی کئوردینانسیون می توانند از نظر الکتریکی مثبت خنثی و منفی باشند.

روش های تیتر سنجی مبتنی بر تشکیل کمپلکس که گاهی روش های کمپلکس سنجی نامیده می شوند بیش از یک قرن است که به کار رفته اند و توسعه قابل ملاحظه ی واقعی آنها در استفاده عای تجزیه ای از دهه 1940 شروع شد و بر کاربرد دسته ای از ترکیبات کوئور دینانسی خاص به نام کی لیت قرار گرفت.یک کی لیت زمانی حاصل می شود که یک یون فلزی با دو گروه دهنده یا بیشتر از یک لیگاند تک کوئور دینانس می شود تا ناجور حلقه های پنج یا شش عضوی تشکیل دهد.کمپلکس مس با گلیسین که در بند قبل به آن اشاره شد مثالی از این نوع است.در اینجا مس هم با اکسیژن گروه کربوکسیلات وهم با نیتروژن گروه آمین پیوند دارد.

لیگاندی که یک گروه دهنده دارد مانند آمونیاک یک دندانه ای خوانده می شود در حالی که گلیسین که دو گروه مفید برای برای تشکیل پیوند کوالانسی دارد دو دندانه ای است .عوامل کی لیت ساز سه دندانه ای چهار دندانه ای پنج دندانه ای و شش دندانه ای نیز شناخته شده اند .

لیگاند ها ی چند دندانه ای  به ویژه آنهایی که چهار یاشش گروه دهنده دارند دو مزیت نسبت به لیگاند ها ی یک دندانه ای به عنوان تیتر کننده دارند.اولا لیگاند های چند دندانه ای واکنش کاملتری با کاتیون ها  می دهند و د ر نتیجه نقاط پایانی تیز تری به وجود می آورند .ثانیا واکنش آنها با یون های فلزی به ور معمول در یک فرایند یک مرحله ای انجام می شود در حالی که تشکیل کمپلکس با لیگاند های یک دندانه ای معمولا با تشکیل دو یا چند گونه یواسط همراه است. 

با تشکر از سرکار خانم فکوری 

منبع

نمایش جدول تناوبی

لطفا به این آدرس مراجعه فرمایید

آشکارسازها در کروماتوگرافی

آشکارساز هدایت گرمایی ( T.C.D) :

اساس این آشکارساز بر روی درجه از دست دادن حرارت از فیلامانها به گاز اطراف خود می باشد و از دست دادن حرارت بستگی به ترکیب گاز دارد. هدایت حرارتی اغلب ترکیبات آلی از گاز حامل بیشتر است. در اثر گرم شدن سیم پیچها شدت جریان عبوری کاهش می یابد.

عوامل موثر در حساسیت آشکارساز :

1- جریان الکتریکی : هر چه جریان بیشتر شود حساسیت زیادتر خواهد شد ولی افزایش بیش از حد باعث سوختن فیلامانها خواهد شد .

2- گاز حامل : هر چه قابلیت هدایت گرمایی گاز حامل بیشتر باشد حساسیت بیشتر خواهد شد به همین جهت گاز هلیم و هیدروژن برای این آشکارساز مناسب می باشد ولی هیدروژن به دلیل قابل انفجار بودن کمتر مورد استفاده قرار می گیرد .

3- درجه حرارت : افزایش شدت جریان باعث افزایش درجه حرارت فیلامانها شده که نتیجه آن افزایش حساسیت آشکارساز می باشد .

 رعایت نکات زیر هنگام کار با T.C.D ضروری است :

1-  قبل از روشن نمودن آشکارساز گاز حامل را در سرویس قرار داده و از خروج گاز از خروجی آشکارساز مطمئن شوید .

2-  هنگام خاموش کردن دستگاه ، ابتدا جریان فیلامانها را قطع کرده اجازه دهید درجه حرارت آشکارساز پایین آید سپس جریان گاز را قطع کنید .

3-  هنگام تعویض ستون ، یا Septum و یا هر تغییر دیگر جریان عبوری از فیلامانها را قطع کنید چون وجود اکسیژن باعث اکسیده شده فیلامانها گشته ، حساسیت آشکارساز را کم خواهد کرد .

4-  تزریق نمونه هایی نظیر اسید کلرید ریک ، الکیل هالیدها وترکیبات خورنده به آشکارساز صدمه خواهد زد .

آشکارساز یونیزاسیون شعله ای :  ( F.I.D)

اساس این آشکارساز برروی قابلیت هدایت الکتریکی گاز که بستگی به ذرات باردار دارد قرار دارد . گاز خروجی از ستون همراه با نمونه بین دو الکترود وارد شده ، یونیزه می شوند .

اکثر ترکیبات آلی هنگامی که در دمای شعله هیدروژن-هوا، گرماکافت میشوند، واسطه های یونی تولید میکنند که مکانیسمی را در اختیار میگذارند که توسط آن الکتریسیته میتواند از درون شعله عبور کند.

عمل یونیزاسیون در شعله بدرستی روشن نیست و ممکن است یکی از حالتهای زیر اتفاق بیافتد .

1-  تشکیل یون H3O + و اگزوترمیک بودن فعل و انفعال باعث عمل یونیزاسیون می شود.

2-  یونیزاسیون توسط شعله ایجاد شده در آشکارساز .

3-  تشکیل رادیکال آزاد که اگزوترمیک می باشد باعث عمل یونیزاسیون  می شود . به هر حال در اثر یونیزاسیون یک میکرو جریان به وجود آمده که پس از تقویت توسط یک الکترومتر به صورت یک سیگنال به ثبات فرستاده می شود .

فاصله بین دو الکترود مانند یک مقاومت متغیر عمل کرده و مقدار مقاومت از روی تعداد ذرات باردار معین می شود . شعله ایجاد شده در این آشکارساز حاصل مخلوط  هوا و  هیدروژن می باشد . ناخالصی های موجود در گاز حامل و bleeding ستون همیشه یک جریان ثابتی از ذرات باردار بین دو الکترود ایجاد می نماید که به جریان زمینه موسوم می باشد که معمولا برای حذف این جریان از Bucking  Votlage  استفاده می شود تا خط مبدا بدون پارازیت باشد . برای استفاده از این آشکارساز در ماکزیمم حساسیت ، نیاز به بهینه کرده سرعت جریان گازهای هوا و هیدروژن می باشد که معمولا   هیدروژن و  هوا می باشد و دامنه خطی آشکارساز 107   می باشد .

آلوده شدن FID و تمیز کردن آن :

آلودگی در این آشکارساز به سه دسته تقسیم می شوند ؛

1-  آلوده شدن توسط فاز مایع

2-  آلوده شدن در اثر استفاده از حلالهایی نظیر بنزن و تولوئن

3-  آلوده شدن توسط آب

  فازهای مایع سیلیکونی به دلیل تشکیل SiO2 در شعله باعث آلوده شدن این آشکارساز شده و وجود ذرات SiO2 در قسمتهای Jet  ,  Collector Ion سبب نوساناتی در خط مبدا خواهد شد در چنین مواردی باید دتکتور را باز کرده قسمت های آلوده شده را با حلال مناسب و یا سمباده نرم تمیز نمود .

  استفاده از حلالهایی نظیر بنزن و تولوئن در شعله ایجاد دوده نموده و آلوده شدن قسمتهای مختلف سبب نوساناتی در خط مبدا خواهد شد که باید آشکارساز تمیز گردد .

  در صورت پایین بودن درجه حرارت آشکارساز آب تشکیل شده در شعله آنرا آلوده کرده که برای رفع آن کافی است درجه حرارت آشکارساز بالاتر از 120°c انتخاب شود .

 منبع

مکانیسم برانگیختگی در لیزرهای رنگی

مکانیسم برانگیختگی در لیزرهای رنگی

یکی دیگر از سیستمهای توسعه یافته لیزری که برای انتخاب طول موج پیوسته مورد استفاده قرار می گیرد لیزر رنگی است . لیزرهای رنگی ساده ترین  و متداولترین منابع در نواحی مرئی و فرابنفش طیف الکترومغناطیس می باشند . مواد آلی مورد استفاده در این لیزرها آن سری از مواد هستند که قادر به جذب نور در نواحی فرابنفش نزدیک ، مرئی و فرو سرخ نزدیک می باشند . حالت فیزیکی این مواد می تواند هر کدام از حالات سه گانه جامد ، مایع و یا گاز باشد . پایین ترین تراز انرژی مولکول رنگی یک تراز یکتایی است که خود شامل چند ریز تراز انرژی  ، ارتعاشی و چرخشی می باشد . فاصله ترازهای ارتعاشی 1400 تا cm^-1 1700می باشد و فاصله ترازهای چرخشی کمتر از  این مقادیر است ، به طوری که می توان ادعا کرد که ترازهای چرخشی تقریبا پیوسته بوده و هر تراز انرژی الکترونی مجموعه ای از ترازهای انرژی پیوسته خواهد بود . جهشهای الکترونی بین این ترازها باعث ایجاد نوارهای جذبی و یا نشری پهن می گردد . 

مولکول رنگی با جذب نور از ترازهای انرژی پایین به ترازهای ارتعاشی ( یا چرخشی ) بالاتر ، برانگیخته می شود. در زمان بسیار کوتاهی به اندازه 11-10 ثانیه توزیع مجدد تابش بین زیر ترازها اتفاق می افتد . این جهشها به صورت گرمایی انجام می گیرند .

برای اغلب مولکولها جهش های بدون تابش به پایین ترین تراز ارتعاشی انجام می گیرد. برانگیخته شدن از ترازی به تراز دیگر نیز امکان پذیر است که متعاقب آن برای اغلب مولکولهای رنگی جهش بدون تابش  در زمانی حدود ^10- 10 الی ^11-10 ثانیه اتفاق می افتد . سایر جهشها از قبیل جهش بدون تابش نیز امکان پذیر هستند . طول عمر  مربوط به حالت سه تایی بیشتر از طول عمر فلورسانس بوده و این به خاطر غیر مجاز بودن انتقال   است . از آنجا که جهش مجاز است. این انتقال ممکن است توسط جذب نور نشر شده از انتقال صورت پذیرد و لذا این فرآیند مزاحم عمل لیزر خواهد بود . برای حذف این مزاحمت از یک فرونشاننده استفاده می شود . بدین منظور تعدادی مواد دیگر به ماده رنگی افزوده می شود . اکسیژن و اغلب دی ان ها ، مثل پی پریلین ، سیکلواکتادی ان ، 1 و 3 سیکلواکتادی ان مثال هایی از این گونه مواد می باشند . به این ترتیب عمل لیزر اتفاق خواهد افتاد. مواد آلی که در لیزرهای رنگی مورد استفاده قرار می گیرند اغلب از خانواده اکسازول ، زانتن ، پلی متین ، آکریدین ، آنتراسین و کومارین می باشند .  

 مرجع

یونیزاسیون آب

لطفا به این لینک مراجعه فرمایید

تست شعله

تست شعله ( Flame Test ):

یکی از روش های شناسایی مواد که از گذشته ای نزدیک رایج شده است استفاده از طیف نوری برای تشخیص نوع عنصر موجود در یک ترکیب است .

این روش بر این مبنا استوار است که ابتدا عنصر مورد نظر را مشتعل کرده و سپس از روی رنگ خاصی که هر عنصر در یک طیف یا یک دسته نور در محیط مرئی ساطع می کند عنصر مورد نظر را شناسایی می کنند .

برای مثال هنگامی که نمک طعام یا خوراکی را که شامل عنصر فلزی سدیم در ترکیب ساختمانی است را روی شعله یکنواخت و آبی رنگ که دارای شدت یکنواخت است

 می گیریم از خود نور نارنجی مایل به زرد خارج می کند از آنجایی این نور, تنها مربوط به فلز سدیم با این درجه خلوص در ترکیب مورد نظر است, می توان در شناسایی ترکیباتی که در آنها شعله مورد نظر دارای این رنگ می گردد از بودن سدیم در آن ترکیب مطمئن گردید.

از مزیت های این روش به روش های ساده شناسایی دیگر می توان به قدرت تشخیص عنصر در ترکیب در حالت های کمپلکس های پایدار و ترکیبات مختلف یک عنصر ( مانند کربنات,سولفات,نیترات و ...) اشاره نمود که حسنی بزرگ برای شروع تجزیه و شناسایی و کار با یک ترکیب ناشناخته است . 

یکی از کمبود های این روش عدم قدرت تشخیص چند طول موج نزدیک به هم از نظر چشم است . که امروزه با پیشرفت تکنولوژی و ساخت تجهیزاتی نظیر طیف سنج RI یا دستگاه NMR این کمبود ها جبران شده و از این روش تنها برای شناسایی مواد بسیار ساده و در سطحی کم استفاده می گردد. این در صورتی است که ماده خالص بوده(؟) , اشتعال زا نباشد و تولید گاز در هنگام سوختن نکند (؟)

در این آزمایش به تفاوت های بین چند ماده در هنگام سوختن در شعله پی می بریم .

روش کار :

ابتدا یک میله فلزی  و نسوز را در شعله گرفته تا سرخ شود و دیگر دود نکند سپس آن را تا دمای اتاق سرد کنید .

نمونه های مورد نظر را تحویل گرفته و دور از حرارت شعله قرار دهید .

ابتدا میله را کمی داغ کرده و در ظرفی که شامل مقدار بسیار کمی ماده است فرو ببرید تا کمی از پودر ماده به نوک میله بچسبد .

شعله گاز را تنظیم کنید تا به طور کامل به رنگ آبی پر رنگ بسوزد سپس میله فلزی را  در مکانی که شعله مورد نظر بیشترین حرارت را داراست بگیرید و به آرامی بچرخانید (از تنفس گاز های خارج شده جدا خودداری کنید!) رنگ شعله را برای ترکیب مورد نظر یادداشت کنید . برای ترکیب بعدی دوباره میله را تمیز کنید , روی شعله تا سرخی حرارت دهید و تا دمای محیط خنک کنید و مراحل را دوباره تکرار کنید .

برای هر ترکیب رنگ مورد را به دقت یادداشت کنید تا در گزارش کار خود نوع عنصر ماده داده شده را از روی رنگ شعله مورد نظر شناسایی کنید .  

مرجع

کروماتوگرافی ستونی

کروماتوگرافی ستونی

در کروماتوگرافی ستونی جسم بین فازهاى مایع و جامد پخش میشود. فاز ساکن جسم جامدی است و این جسم اجزای مایعی را که از آن میگذرد به طور انتخابی در سطح خود جذب میکند و آنها را جدا میکند. اثرهایی که باعث جذب سطحی میشوند همان اثرهایی هستند که موجب جذب در مولکولها میشوند. این اثرها عبارتند از: جاذبه الکترواستاتیکی، ایجاد کمپلکس، پیوند هیدروژنی، نیروی واندروالس و غیره.

برای جدا کردن یک مخلوط با کروماتوگرافی ستونی، ستون را با جسم جامد فعالی (فاز ساکن) مانند آلومینا یا سیلیکاژل پر میکنند و کمی از نمونه مایع را روی آن میگذارند. نمونه ابتدا در بالای ستون جذب میشود. سپس حلال استخراج کننده ای را در داخل ستون جریان میدهند. این فاز مایع متحرک، اجزای مخلوط را با خود میبرد. ولی به علت نیروی جاذبه انتخابی فاز جامد، اجزای مربوط میتوانند با سرعتهای مختلفی به طرف پایین ستون حرکت کنند. ترکیبی که با نیروی کمتری جذب فاز ساکن شود سریعتر خارج میشود زیرا که درصد مولکولی آن در فاز متحرک از ترکیبی که با نیروی زیادتری جذب فاز ساکن میشود بیشتر است.

اجزای تفکیک شده را میتوان مجددا به دو روش به دست آورد:

1) مواد جامد ستون را میتوان خارج کرد و قسمتی از آنرا که حاوی باند مورد نظر است برید و با حلال مناسب استخراج کرد.

2) چون باندها با زمانهای مختلفی خارج میشوند میتوان آنقدر حلال را از ستون عبور داد تا باندها از انتهای آن خارج شوند و در ظرف جداگانه ای بریزند.

معمولا روش دوم کاربرد بیشتری دارد.

در مورد اجسام رنگین میتوان باندهایی را که به طرف پایین ستون می آیند مستقیما مشاهده کرد.

 اما در مورد اجسام بیرنگ نمیتوان تغییرات را مستقیما مشاهده کرد. با این حال بسیاری از اجسام در هنگام تابش نور ماورای بنفش فلوئورسانس پیدا میکنند و در چنین مواردی از این خاصیت جهت مشاهده باندها استفاده میشود. معمولا برای پی بردن به جریان عمل کروماتوگرافی ستونی حجمهای کوچک و ثابتی (مثلا 25 میلی لیتر) از محلول استخراج شده را جمع آوری میکنند. سپس حلال آنها را تبخیر میکنند تا ببینند جسمی در آنها وجود دارد یا خیر. گرچه ممکن است یک جسم در چند ظرف پخش شود، ولی اگر حجم هر جزء نسبتا کم گرفته شود (مثلا کمتر از 10% حجم ستون) معمولا باندهای مختلف در ظروف مختلف جمع آوری میشوند. روش دیگری که برای پی بردن به وضع تفکیک مناسب است آن است که محلول استخراج شده در فاصله زمانی مختلف با کروماتوگرافی لایه نازک مورد بررسی قرار گیرد.

تعدادی از جاذبهای جامدی که عموما مصرف میشوند عبارتند از: آلومینا، سیلیکاژل، فلورسین، زغال چوب، منیزیم اکسید، کلسیم کربنات، نشاسته و شکر. معمولا شیمیدانهای آلی از آلومینا، سیلیکاژل و فلورسین بیشتر استفاده میکنند.

آلومینا (Al₂O₃) ترکیب قطبی بسیار فعالی است که قدرت جذب زیادی دارد و به سه صورت موجود است: خنثی، شسته شده با اسید و شسته شده با باز. آلومینای بازی برای ترکیبهای اسیدی و آلومینای اسیدی برای ترکیبهای بازی قدرت تفکیک خوبی نشان میدهد. در ترکیبهایی که به شرایط اسیدی و بازی حساسیت دارند و واکنش شیمیایی دارند باید از آلومینای خنثی استفاده کرد. آلومینا با قطبیت زیادی که دارد ترکیبهای قطبی را به شدت جذب میکند و در نتیجه ممکن است استخراج آنها از ستون را مشکل کند. فعالیت (قدرت جذب) آلومینا را میتوان با افزایش کمی آب کاهش داد، درجه فعالیت آلومینا با درصد وزنی آب موجود مشخص میشود. سیلیکاژل و فلورسین هم قطبی هستند ولی قطبیت آنها از آلومینا کمتر است.

برای اینکه جاذبهای جامد نیروی موثر تری داشته باشند، باید اندازه ذرات آنها یکنواخت و سطح مخصوص آنها زیاد باشد. چنین سطحی باعث تسریع تعادل جسم در دو فاز میشود. این حالت در ایجاد باندهای باریک اهمیت دارد.

در تعیین شرایط یک تجربه کروماتوگرافی باید به ماهیت فاز مایع (حلال) مصرفی توجه کرد. حلال نیز میتواند در جسم جامد جذب شود و به این وسیله برای جذب مواضع جذبی که در سطح جامد وجود دارند، با جسم حل شده رقابت کند. چنانچه حلال قطبی تر باشد و شدیدتر از اجزای مخلوط جذب شود، تقریبا تمام اجزاء در فاز مایع متحرک باقی میمانند و تفکیکی که در ضمن تجربه صورت میگیرد ناچیز خواهد بود. در نتیجه برای این که تفکیک خوب انجام شود باید قطبیت حلال استخراجی به طور قابل ملاحظه ای کمتر از اجزای مخلوط باشد. به علاوه باید اجزای مخلوط در حلال حل شوند، زیرا در غیر این صورت اجزا به طور دایم در فاز ساکن ستون جذب میشوند و در آن باقی میمانند. قدرت استخراجی حلالهای مختلف (یعنی توانایی آنها در انتقال یک جسم معین به پایین ستون) بترتیب زیر از بالا به پایین زیاد میشود:

هگزان

کربن تترا کلرید

تولوئن

بنزن

دی کلرومتان

کلروفرم

اتیل اتر

اتیل استات

استون

پروپانول

اتانول

متانول

آب

در یک کروماتوگرافی ستونی ساده نمونه را در بالای ستون میگذارند و در طول تفکیک از حلال واحدی استفاده میکنند. بهترین حلال انتخابی، حلالی است که بیشترین فاصله را در باندها ایجاد کند. چون احتمالا بهترین حلال در اثر تجربه بدست می آید، گاهی راحتتر است که در انتخاب حلال برای کروماتوگرافی ستونی از روش کروماتوگرافی لایه نازک استفاده شود. تعداد زیادی از تجربه های کروماتوگرافی لایه نازک را میتوان با استفاده از حلالهای مختلف، در زمان نسبتا کوتاهی انجام داد. معمولا بهترین حلال یا مخلوط حلالی که به این روش به دست می آید برای کروماتوگرافی ستونی مناسب است.

معمولا از روشی که به استخراج تدریجی (یا جزء به جزء) معروف است استفاده میشود. در این روش برای ظهور کروماتوگرام از یک سری حلالهایی استفاده میکنند که قطبیت آنها مرتبا رو به افزایش میرود. در شروع با یک حلال غیر قطبی (معمولا هگزان) ممکن است یک باند به طرف پایین ستون حرکت کند و از آن خارج شود و در این حال باندهای دیگر در نزدیکی ابتدای ستون باقی بمانند. سپس حلالی که قطبیت آن اندکی بیشتر است به کار میبرند. در حالت ایده آل باید یک باند دیگر خارج شود و در این حال بقیه باندها در عقب آن باقی بمانند. چنانچه قطبیت حلال یکباره زیاد بالا رود، ممکن است تمام باندهایی که باقی مانده اند یکباره از ستون خارج شوند. بنابر این باید در هر مرحله قطبیت حلال به مقدار کم و با قاعده معینی افزایش یابد. بهترین راه انجام این کار آن است که از حلالهای مخلوط استفاده شود و تعویض کامل حلال چندان مناسب نسیت.

طریقه پر کردن ستون بسیار اهمیت دارد زیرا ستونی که خوب پر نشود اجزاء را هم خوب تفکیک نمیکند. جسم پرشده باید همگن باشد و در آن هوای محبوس یا حباب بخار وجود نداشته باشد.

آماده سازی ستون کروماتوگرافی

یک بورت 50 میلی لیتری را در حالت عمودی به گیره ای ببندید. شیر بورت باید بسته و چرب نشده باشد. بورت را با اتر نفت (60-30 درجه ) تا نزدیکی درجه 40 میلی لیتری آن پر کنید و به کمک یک لوله شیشه ای طویل کمی پشم شیشه را به انتهای بورت فرو برید. درون بروت به حدی شن بریزید تا ارتفاع 1 سانتی متری بالای پشم شیشه را بپوشاند. پس از خروج کامل حبابهای درون شن، در حالی که به آرامی به دیواره بورت ضربه میزنید 15 گرم آلومینا را به داخل لوله بریزید. هنگام پایین رفتن آلومینا ستون را تکان دهید. این اعمال به پر شدن یکنواخت ستون کمک میکنند. جدار داخلی بورت را که آلومینا به آن چسبیده با اتر نفت اضافی بشویید. برای محافظت از آلومینای پر شده یک لایه 1 سانتی متری شن در بالای ستون قرار دهید. شیر بورت را باز کنید و بگذارید تا حلال خارج شود و درست به بالای لایه شن بالایی برسد. حال ستون برای قرار دادن نمونه مخلوط مورد تفکیک آماده است. 

 منبع

Chemistry in Polymer and Material

لطفا به این لینک مراجعه فرمایید

هیدروکربنها

ساختار متان

 

هر یک از چهار اتم هیدروژن بوسیله پیوند کووالانسی ، یعنی با یک جفت الکترون اشتراکی به اتم کربن متصل شده است. وقتی کربن به چهار اتم دیگر متصل باشد، اوربیتالهای پیوندی آن (اوربیتالهای sp³ که از اختلاط یک اوربیتال s و سه اوربیتال p تشکیل شده‌اند) ، به سوی گوشه‌های چهار وجهی جهت گیری کرده‌اند.

این آرایش چهار وجهی ، آرایشی است که به اوربیتالها اجازه می‌دهد تا سر حد امکان از یکدیگر فاصله بگیرند. برای اینکه همپوشانی این اوربیتالها با اوربیتال کروی اتم هیدروژن به گونه ای موثر صورت پذیرد و در نتیجه ، پیوند محکم‌تری تشکیل شود، هر هسته هیدروژن باید در یک گوشه این چهار وجهی قرار بگیرد.

ساختار چهار وجهی متان بوسیله پراش الکترونی که آرایش اتمها را در این نوع مولکولهای ساده به روشنی نشان می‌دهد، تایید شده است. بعد شواهدی که شیمیدانها را خیلی پیش از پیدایش مکانیک کوانتومی REDIRECT (نام صفحه) یا پراش الکترونی d ، به پذیرش این ساختار چهار وجهی رهنمون شد، بررسی خواهیم کرد.

ما به طور معمول ، متان را با یک خط کوتاه برای نمایش هر جفت الکترون مشترک بین کربن و هیدروژن نشان خواهیم داد. برای آنکه توجه خود را بر روی الکترونها بطور انفرادی متمرکز کنیم، گاهی ممکن است یک جفت الکترون را بوسیله یک جفت نقطه نشان دهیم. سرانجام ، وقتی بخواهیم شکل واقعی مولکول را نمایش دهیم، از فرمولهای سه بعدی استفاده می‌کنیم.
برای دریافت اطلاعات بیشتر به ادامه مطلب مراجعه فرمایید

اسمز معکوس چیست؟

اسمز معکوس [reverse Osmosis (RO)] صنایع امروز برای تصفیه آب مورد استفاده در بخشهای تولید بخار و فرآیند خود از سیستم اسمز معکوس استفاده فراوانی می برند. اساس کار این دستگاهها بر عبور ملکولهای غیریونی مثل آب از یک غشاء با روزنه های بسیار ریز بنا شده است. این غشاءها به صورتی ساخته شده اند که ملکولهای خنثی را براحتی از خود عبور می دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم، که دارای املاح مختلف است به آب تقریبا خالص تبدیل می گردد. در سیستم اسمز معکوس، جریان ورودی یا خوراک (Feed) به دو جریان آب تصفیه شده (Permeate) و پساب غلیظ (Reject) یا (Brine) تبدیل می شود.

اساس کار اسمز معکوس
فرض کنید دو ظرف مطابق شکل 1 ،یکی حاوی آب نمک (1) ودیگری حاوی آب خالص (2) توسط یک لوله به یکدیگر متصل بوده وهر دو دارای ارتفاع مساوی از آب و در یک سطح قرار داشته باشند. جهت برقراری تعادل در غلظت یونهای سدیم و کلراید از ظرف آب نمک، یونهای نمک به صورت نفوذ مولکولی به ظرف آب خالص انتقال یافته تا تعادل غلظت بین هر دو ظرف برقرار گردد. اما اگر بین این دو ظرف و در مسیر جریان آب یک غشاء قرار گیرد که فقط اجازه دهد مولکولهای آب از آن عبور کنند، یونهای نمک اجازه عبور نخواهند داشت. لذا برای برقراری تعادل در غلظت، آب خالص از ظرف شماره (2) به ظرف شماره (1) انتقال می یابد و این عمل تا آنجا ادامه می یابد که افزایش ارتفاع حاصله در ظرف آب نمک، فشار مضاعف ایجاد کرده و اجازه انتقال آب از ظرف شماره (2) به ظرف شماره (1) را ندهد. این فشر را فشار اسمزی می گویند و طبق قانون Vant Hoff تابعی است از غلظت نمک در هر دو ظرف غشاء.
 

(با عرض پوزش به خاطر عدم امکان ارائه تصاویر.جهت مشاهده به منبع مراجعه فرمایید)F : فشار اسمزی                                                         F = (Cs₁ – Cs₂) RT

در معادله فوق Cs1 غلظت نمک در ظرف شماره (1) (محلول خوراک)، Cs₂ غلظت نمک در ظرف شماره (2) (آب تصفیه شده) و R ثابت گازهاست و T درجه حرارت بر اساس درجه کلوین میباشد.

بر طبق شکل بالا در صورتی که بخواهیم جریان را بر عکس کرده یعنی از ظرف شماره (1) به ظرف شماره (2) انتقال دهیم لازم است فشاری بیش از فشار اسمزی به محلول آب نمک وارد آوریم. این فشار را فشار عملیاتی گفته و با P نمایش می دهند. لذا مقدار فشار خالص که باعث می گردد آب از ظرف آب نمک به ظرف آب خالص انتقال یابد برابر است با P – F و فشار محرکه یا Driving Pressure نامیده می شود. (شکل زیر)

مثال مذکور فرآیند اسمز معکوس به صورت Batch را ارائه میکرد. اما در صنعت لازم است تصفیه آب به صورت پیوسته صورت پذیرد و اگر بخواهیم مطابق با این مثال عمل تصفیه را انجام دهیم، افزایش غلظت نمک در ظرف خوراک (1) باعث ازدیاد فشار اسمزی گشته لذا بایستی دائما فشار عملیاتی را زیاد کرده و برای جلوگیری از این مشکل همواره جریانی از قسمت محلول غلیظ از دستگاه خارج کنیم تا غلظت ثابت بماند. بنابراین همواره جریان Permeate کمتر از مقدار جریان خوراک میباشد.

انتخاب غشاء (Membrane Selection)
در سیستم اسمز معکوس غشاء مهمترین و حساسترین قسمت دستگاه می باشد. زیرا فشار عملیاتی مورد نیاز ارتباط مستقیم با ضخامت غشاء و قطر سوراخهای آن دارد. همچنین غشاء به علت تماس مداوم با مواد شیمیایی افزوده شده به آب، بایستی مقاوم بوده و با مواد بازدارنده و ضد زسوب گذار و زیست کشها (Biocides) واکنش ندهد.

عوامل مؤثر در مقایسه غشاءها عبارتند از:
     1. قطر سوراخها
     2. ضخامت
     3. مقاومت در مقابل مواد شیمیایی
     4. قیمت
     5. افت فشار
     6. شرکت سازنده

سعی می شود آب قبل از ورود به دستگاه اسمز معکوس، حتما تصفیه مقدماتی گردد. ولی با این حال لازم است پیش از انتخاب غشاء عملیت پایلوتی صورت پذیرد. به علت کیفیت بسیار عالی آب خروجی از سیستم اسمز معکوس امروزه بیشتر صنایع از این روش، بجای بکارگیری سیتمهای تعویض یونی استفاده می کنند. زیرا مبادله کننده های یونی به علت مصرف زیاد مواد شیمیایی و رزین، دارای هزینه راهبری و نگهداری زیادی می باشند.  

منبع

گاز کروماتوگرافی ( GC )

گاز کروماتوگرافی  ( GC )

از گاز کروماتوگرافی ( GC ) برای شناسایی و تعیین مقدار انجام می شود. در گاز کروماتوگرافی ( GC ) با دو فاز سر و کار داریم : فاز ساکن و فاز متحرک ، فاز متحرک یک گاز است و فاز ساکن می تواند مایع یا جامد باشد. فاز متحرک هیچ نقشی در جداسازی ندارد و یکی از تفاوت های GC با HPLC همین موضوع است. در HPLC فاز متحرک یک مایع است که در جداسازی نقش دارد. تنها نقش فاز متحرک در GC حمل مواد به جلو و خارج کردن آنها از ستون است. به همین دلیل کیفیت جداسازی در HPLC بهتر است از GC.

ابتدا نمونه را توسط سرنگ داخل injector تزریق می کنیم. نمونه پس از ورود به injector به بخار تبدیل شده و با فاز متحرک مخلوط شده ، وارد ستون می شود. نمونه جذب ستون می شود و در زمانهای مختلف به وسیله گاز بی اثر از ستون بیرون می آید و وارد دتکتور می شود. ستون قلب دستگاه است زیرا عمل اصلی که جداسازی است در آنجا انجام می شود. دتکتور شناسایی را انجام می دهد جهت شناسایی مواد با GC از R_t) Retention time ) استفاده می شود. Retention time  زمانی است که طول می کشد تا جسم از دتکتور بیرون بیاید ، یعنی از زمان تزریق نمونه تا زمان ظاهرشدن پیک ها روی دستگاه که برای یک ماده تحت شرایط ثابت ، مقداری ثابت است. بنابراین از مقایسه R_t معلوم با R_t مجهول، می توان اجزای موجود در مجهول را تشخیص داد.
اگر مجهول و استاندارد، Rt یکسان داشتند، می توان نتیجه گرفت که هر دو نمونه یکی هستند.

پارامتر مهم دیگر در GC ، سطح زیر منحنی ( AUC ) است. رکوردر به ما کروماتوگرامی می دهد که در راس هر پیک Rt  را می نویسد و AUC مربوط به آن را هم می دهد پس کروماتوگرام حاوی دو اطلاع ارزنده است:
1- Rt برای شناسایی کیفی جسم
2- AUC برای تعیین مقدار کمی جسم

گاز حامل : یک گاز بی اثر است (He,( H₂, N₂ ، He از همه بهتر است ولی چون گران است کاربرد کمی دارد. نگهداری H₂ هم خطرناک است چون قابلیت انفجار دارد، بنابراین N₂ استفاده می شود.

اجزاء و قسمتهای مختلف دستگاه GC

سلیندر: حاوی گاز حامل، در بیشتر دستگاه ها از گاز ازت که گازی خنثی، ارزان و در دسترس است استفاده می شود.

فلومتر:
توسط این قسمت از دستگاه تنظیم فشار گاز حامل صورت می گیرد که اگر نمونه سریعتر بیرون بیاید ممکن است دو پیک روی هم بیفتند. هر چه فلو بیشتر باشد، مواد سریعتر از ستون خارج می شوند. . فلو برحسب ml/min است. ( در کار با GC باید نوع گاز حامل و flue آن ذکر شود ).

محل تزریق نمونه  (injector) :
دو محل تزریق در بالا و پائین وجود دارد که نمونه را به سرعت و توسط یک سرنگ در یکی از آنها بسته به اینکه از ستون بالایی یا پایینی استفاده می کنیم تزریق می کنیم. با GC می توان نمونه های با حجم های بسیار کم تا دهم های میکرولیتر را اندازه گیری نمود.

ستون (column) :
ستون نقش اصلی جداسازی را به عهده دارد که از جنس های مختلف می باشد:ستون فولادی،مسی ، شیشه ایی یا استیل باشد که سخت پر می شود و حتما باید توسط کارخانه سازنده پر شود.
ستون مسی انعطاف پذیری خوبی دارد و به راحتی پر می شود زیرا می توان آن را به صورت مستقیم پر کرد و سپس به صورت مارپیچ در آورد. ولی عیب آنها تشکیل اکسید مس در جداره ستون می باشد که می تواند برخی واکنش ها را کاتالیز کند. در حالی که ستون های فولادی این عیب را ندارند.
ستون های شیشه ای که مزیت آنها این است که داخل آنها را می توانیم مشاهده کنیم بنابراین اگر هوا گرفته باشد متوجه می شویم و عیب آنها شکننده بودنشان است. ستون های فولادی خیلی مستحکمند و باید در کارخانه بصورت مارپیچ در آیند ، بنابراین پرکردن آنها مشکل است و احتیاج به دستگاه ویبراتور داریم. یک ویژگی مهم و تاثیر گذار در ستون ها پلاریته آنهاست که توسط کارخانه سازنده مشخص می شود که بر این اساس می توان ستون های مشابه را انتخاب کرد.
برای فاز مایع از خاکه آجر یا chromosorb p که بی اثر است برای تثبیت مایع استفاده می کنند آن را پر می کنند. و مایع دیرجوش را روی خاکه آجر می دهند و تثبیت می کند که معمولا پارافین یا silicon greas است.

Oven :
Oven قسمت گرم کننده است. سه قسمت از دستگاه باید گرم شوند. Injector, oven و Column (که دو عدد هستند و در بالا و پایین oven قرار می گیرند) و نیز Detector قرار دارد.
دمای ستون باید چند درجه بالاتر از نقطه جوش دیر جوش ترین جزء موجود در نمونه باشد مثلا اگر بالاترین نقطه جوش ۱۵۰ درجه سانتیگراد باشد، دمای ستون ۱۷۰ درجه سانتیگراد باشد. دمای injector باید چند درجه بالاتر از ستون و دمای دتکتور هم چند درجه بالاتر از injector باشد با ستون با دو برنامه دمایی می توان کار کرد: اگر روش کار ایزوترمال باشد به oven یک دمای ثابت می دهیم اما اگر به روش برنامه ریزی کار کنیم ، باید به آن برنامه دمایی بدهیم.

روش Isothermal :
در این روش با یک دمای ثابت کار می کنیم  ، بیشتر زمانی استفاده می شود که در نمونه فقط یک ماده مورد شناسایی وجود دارد یا اگر چند ماده وجود دارد، نقطه جوش آنها نزدیک به هم است.

روش برنامه ریزی دمایی (programming) :
در مواقعی استفاده می شود که مواد موجود در نمونه Range وسیعی از نقطه جوش دارند و اگر ابتدا دمای Oven را بالاتر از نقطه جوش دیر جوش ترین ماده قرار دهیم ، مواد با نقطه جوش کمتر تجزیه خواهد شد و نمی توان آنها را شناسایی کرد. بنابراین طوری دما را تنظیم می کنیم که با سرعت مشخصی از چند درجه بالاتر ازمواد به ترتیب نقطه جوش از ستون بیرون می آیند یعنی هر چه تعداد کربن های ماده بیشتر باشد دیرتر بیرون می آیند و پیک آنها دیرتر ظاهر می شود. وقتی نمونه ای حاوی چند جزء با طیف وسیع BP است نمی توان از روش ایزوترمال استفاده کرد زیرا با داشتن فقط یک دما ، ممکن است یک جزء خیلی سریع بیرون بیاید و از دست برود یا بیرون آمدن آن ، زمان طولانی ببرد. بنابراین باید از روش Programming استفاده کنیم ، یعنی از چند Oven استفاده کرده و به هر یک ، دمایی خاص می دهیم.

آشکارساز (Detector) :دتکتور بر اساس پاسخی که می دهد به دو دسته تقسیم می شود :
دتکتور انتگرالی ، که پاسخ انتگرالی می دهد. که امروزه منسوخ شده است.
دتکتور تفکیکی ، پاسخ این دتکتور به این صورت است که وقتی گاز حامل به تنهایی می آید، خط صاف و وقتی به همراه نمونه می آید یک پیک می دهد.
یکی از دتکتورهای تفکیکی که در GC استفاده می شود Flame Ionization Detector (FID)می باشد. نمونه ها بعد از اینکه از ستون خارج می شوند وارد دتکتور می شوند. نمونه ها در شعله دتکتور می سوزند و ایجاد یون و الکترون می کنند. آنچه مهم است الکترون هایی است که تولید می شوند. الکترونها جریانی را که از FID عبور می کند افزایش می دهند و غلظت نمونه متناسب با افزایش میزان جریان است.
برای تشکیل شعله از سوخت هیدروژن با اکسیژن هوا استفاده می شود. برای تامین اکسیژن هم از کپسول هوا استفاده می شود.
نشانه روشن بودن دستگاه دتکتور این است که بخار آب از آن خارج شود. FID حساسیت بالایی دارد و عیب آن تخریب نمونه است. ( نوع دتکتور هم باید در کار تحقیقاتی ذکر شود ).
 
رکوردر :چگونگی تنظیم دما:
دمای ستون را چند درجه بالاتر از نقطه جوش دیر جوشترین جزء موجود در نمونه قرار می دهیم و دمای injector را چند درجه بالاتر از ستون و نیز دمای دتکتور نیز چند درجه بالاتر از دمای injector قرار می دهیم.

برنامه دمایی ایزوترمال:
70 درجه سانتیگراد  = oven
۹0 درجه سانتیگراد  = Injector
۱۰۰ درجه سانتیگراد = Detector
mLit = مقدار تزریق   

علت استفاده از استاندارد داخلی :در روش AUC باید از استاندارد داخلی استفاده کنیم که علت استفاده از استاندارد داخلی ، حذف خطای حاصل از حجم تزریق می باشد. زیرا حجم تزریق کم است و احتمال اشتباه زیاد می باشد و برای استفاده کمی و حذف این خطا از یک استاندارد داخلی که از لحاظ ساختمان شیمیایی نزدیک به نمونه باشد استفاده می کنیم مثلا برای تعیین مقدار اتانول ، از بوتانول به عنوان استاندارد داخلی استفاده می کنیم زیرا از لحاظ ساختمان شیمیایی نزدیک به نمونه اتانول است بنابراین ضمن اینکه پیک های مربوط به هر کدام جدا می باشد، خیلی هم از هم فاصله ندارند. 

منبع

MOLECULAR SIEVES

Molecular sieves are crystalline metal aluminosilicates having a threedimensional interconnecting network of silica and alumina tetrahedra. Natural water of hydration is removed from this network by heating to produce uniform cavities which selectively adsorb molecules of a specific size.

A 4 to 8-mesh sieve is normally used in gasphase applications, while the 8 to 12-mesh type is common in liquidphase applications. The powder forms of the 3A, 4A, 5A and 13X sieves are suitable for specialized applications.

Long known for their drying capacity (even to 90°C), molecular sieves have recently demonstrated utility in synthetic organic procedures, frequently allowing isolation of desired products from condensation reactions that are governed by generally unfavorable equilibria. These synthetic zeolites have been shown to remove water, alcohols (including methanol and ethanol), and HCl from such systems as ketimine and enamine syntheses, ester condensations, and the conversion of unsaturated aldehydes to polyenals

Type	3A
Composition	0.6 K2O: 0.40 Na2O : 1 Al2O3 : 2.0 ±
Description	The 3A form is made by substituting potassium cations for the inherent sodium ions of the 4A structure, reducing the effective pore size to ~3Å
Major Applications	Commercial dehydration of unsaturated hydrocarbon streams, including cracked gas, propylene, butadiene, acetylene; drying polar liquids such as methanol and ethanol. Adsorption of molecules such as NH3 and H2O from a N2/H2 flow. Considered a general-purpose drying agent in polar and nonpolar media.

Type	4A
Composition	1 Na2O: 1 Al2O3: 2.0 ±
Description	This sodium form represents the type A family of molecular sieves. Effective pore opening is 4Å, e.g., propane
Major Applications	Preferred for static dehydration in closed liquid or gas systems, e.g., in packaging of drugs, electric components and perishable chemicals; water scavenging in printing and plastics systems and drying saturated hydrocarbon streams.Adsorbed species include SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6, and C3H6. Generally considered a universal drying agent in polar and nonpolar media.

Type	5A
Composition	0.6 K2O: 0.40 Na2O : 1 Al2O3 : 2.0 ±
Description	Divalent calcium ions in place of sodium cations give apertures of ~5Å, e.g., all 4-carbon rings, and iso-compounds.
Major Applications	Separation of normal paraffins frombranched-chain and cyclic hydrocarbons; removal of H2S, CO2 and mercaptans from natural gas

Type	13X
Composition	1 Na2O: 1 Al2O3 : 2.8 ±
Description	The sodium form represents the basicstructure of the type X family, with an effective pore opening in the 910¼ r range. Will not adsorb(C4F9)3N, for example.
Major Applications	Commercial gas drying, air plantfeed purification (simultaneous H2O and CO2 removal) and liquid hydrocarbon/natural gas sweetening (H2S and mercaptan removal).

(Regeneration activation)

Regeneration in typical cyclic systems constitutes removal of the adsorbate from the molecularsieve bed by heating and purging with a carrier gas. Sufficient heat must be applied to raise the temperature of the adsorbate, the adsorbent and the vessel to vaporize the liquid and offset the heat of wetting the molecular-sieve surface. The bed temperature is critical in regeneration. Bed temperatures in the 175-260° range are usually employed for type 3A. This lower range minimizes polymerization of olefins on the molecularsieve surfaces when such materials are present in the gas. Slow heatup is recommended since most olefinic materials will be removed at minimum temperatures; 4A, 5A and 13X sieves require temperatures in the 200-315 °C range.

After regeneration, a cooling period is necessary to reduce the molecularsieve temperature to within 15° of the temperature of the stream to be processed. This is most conveniently done by using the same gas stream as for heating, but with no heat input. For optimum regeneration, gas flow should be countercurrent to adsorption during the heatup cycle, and concurrent (relative to the process stream) during cooling. Alternatively, small quantities of molecular sieves may be dried in the absence of a purge gas by oven heating followed by slow cooling in a closed system, such as a desiccator.

مرجع: http://www.molecularsieve.org/Molecular_Sieve.htm.