هر چه اسباب اندازه گیری دقیقتر باشد اندازه اشتباه کمتر است، در اندازه گیریهای فیزیک چنانچه درجه دقت معلوم نباشد، اندازه گیری نمی‌تواند کاملا مورد استفاده قرار گیرد، اطلاع بر حدود خطا اغلب از اتلاف وقت آزمایش کننده جلوگیری می‌کند مثلا ممکن است یک کمیت از روی کمیات دیگر محاسبه می‌شود و در رابطه‌ای که مورد استفاده قرار می‌گیرد یک کمیت با توان n و در کمیت دیگر با توانی کمتر از n وارد شود.

خطاهای اندازه گیری

خطاهای قابل اجتناب

این خطاها در نتیجه روش غلط اندازه گیری یا نقص اسباب یا خطا در طرز خواندن رخ می‌دهد که البته می‌توان اینگونه اشتباهات را رفع کرد.

خطاهای غیر قابل اجتناب

این خطاها ، خطاهایی هستند که می‌توان حدود آنها را تخمین زد، خطاهای اتفاقی قسمتی از خطاهای غیر قابل اجتناب است، هنگامی که با یک اسباب و در شرایط متشابه ، یک عمل اندازه گیری تکرار شود نتایج حاصله در اثر خطای اتفاقی اختلاف پیدا می‌کند. مثلا اگر طول میله‌ای را بخواهیم با دقت حدود یک سانتیمتر اندازه بگیریم در تمام اندازه گیریهای مکرر عددی مانند 15 سانتیمتر بدست می‌آید، ولی اگر بخواهیم با دقت 10/1 میلیمتر اندازه بگیریم ممکن است به ترتیب نتایجی از قبیل 15.56 و 15.69 و 15.61 و 15.56 و 15.58 و 16.61 سانتیمتر می‌شود. اگر به دفعات متعدد آزمایش تکرار شود اغلب نتایج در حول یک مقدار متوسط خواهد بود.

خطای ماکزیمم

اگر نتایج اندازه گیری یک کمیت را با x₁ و x₂ و ... و x_n نمایش دهیم مقدار متوسط عددی x = (x₁ + x₂ + … + x_n)/n را می‌توان اندازه آن کمیت اختیار کرد و بزرگترین مقادیر: |x_n - x| , … , |x₁ - x| را خطای ماکزیمم گویند. هنگامی که یک یا چند نتیجه اندازه گیری از مقدار متوسط اختلاف اتفاقی قابل ملاحظه داشته باشد در محاسبات مربوط به خطا ، خطای متوسط را در نظر می‌گیرند.

خطای مطلق

اگر نتیجه اندازه گیری برای یک کمیت به x نمایش داده شود و اندازه حقیقی آن کمیت که برای ما نامعلوم است x + ∆x فرض شود تفاضل این دو مقدار یعنی (x - (x+∆x که مساوی x∆- است، خطای مطلق اندازه گیری نامیده می‌شود.

خطای نسبی

نسبت خطای مطلق به اندازه حقیقی کمیت را که مساوی ∆x/x- است را خطای نسبی می‌نامند.

محاسبات مربوط به خطا

اگر اندازه یک کمیت ε را با دو کمیت y , x بوسیله (ε = f(y,x بستگی داشته باشد، اشتباهی را که روی اندازه ε در اثر خطا روی y , x رخ می‌دهد، می‌توان محاسبه کرد:

(Z = f(x,y) - f(x+∆x , y+∆y

چون مقادیر ε  ∆y  ∆x∆ کوچک هستند در محاسبات مربوط می‌توان این مقادیر را مانند دیفرانسیل ε , y , x منظور داشت یعنی: ε = fx∆x + fy∆y∆ چون علامت خطا برای ما نامعلوم است، از این جهت در محاسبات مربوط قدر مطلق خطا در نظر گرفته می‌شود. اگر کمیت ε برابر یا تفاضل دو کمیت y , x باشد خطای مطلق ماکزیمم روی ε برابر مجموع خطاهای مطلق ماکزیمم روی y , x خواهد بود. مقادیر تقریبی بعضی عبارات جبری و خطوط مثلثاتی و میزان خطا که باید در محاسبات مورد توجه قرار گیرد. هنگامی که x کوچک باشد بجای عبارات ستون اول ، ستون دوم و اندازه تقریبی خطا در ستون 3 قید شده است.

خطا که تفاوت دو عبارت است عبارت تقریبی عبارت اصلی x²- 1+2x 2(1 + x) x²- 1-2x 2(1 - x) x³/6 x radians Sinx x²/2 x radians Cosx x³/3- x radians tanx

 

شیمی کاغذ

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.

دامنه شیمی کاغذ ، وسیع و جالب است شامل مباحثی از قبیل شیمی کربوهیدراتها ، رنگدانه‌های معدنی ، رزینهای آلی طبیعی و سنتزی و افزودنیهای پلیمری متعدد می‌باشد. در فرآیند تشکیل نیز تا حد زیادی شیمی کلوئید و شیمی سطح دخالت دارد. نقش پلیمر ، شیمی محیط زیست و شیمی تجزیه را نیز نباید فراموش کرد.
 

ترکیب شیمیایی کاغذ از آنجا که کاغذ از الیافی ساخته می‌شود که قبلا تحت تاثیر تیمارهای فیزیکی و شیمیایی قرار گرفته‌اند، سلولهای گیاهی حاصل از ترکیب شیمیایی ثابتی نسبت به ساختار منابع گیاهی اولیه برخوردار نیستند. سلولهای گیاهی عمدتا از پلیمرهای کربوهیدراتی آغشته شده به مقادیر مختلف لیگنین (یک ترکیب پلیمری آروماتیک که میزان آن با افزایش سن گیاه افزایش می‌یابد و در حین فرآیند لیگنینی شدن تولید می‌گردد) تشکیل شده‌اند. بخش کربو هیدراتی سلول بطور عمده از پلی ساکارید سلولز تشکیل شده است. بخشی از این ترکیبات شامل پلی ساکاریدهای غیر ساختمانی با وزن مولکولی کم به نام همی سلولز هستند، که نقش بسیار مهمی در خصوصیات خمیر و کاغذ دارند.

به نظر می‌رسید که با توجه به نام همی سلولزها ، این ترکیبات با سلولز ارتباط داشته باشند و به روش مشابهی با سلولز بیوسنتز شده باشند. اما در حال حاضر بخوبی مشخص شده است که این پلی ساکاریدها به روش متفاوتی بیوسنتز شده باشند. اما در حال حاضر به خوبی مشخص شده است که این پلی ساکاریدها به روش متفاوتی بیوسنتز می‌شوند و نقش ویژه‌ای در دیواره سلول گیاهان ایفا می‌کنند. علاوه بر این ترکیبات مهم ، مقادیر کمی از مواد آلی قابل استخراج و مقادر بسیار کمی از مواد معدنی نیز در دیواره سلولی الیاف وجود دارد.
 

مواد عصاره‌ای و اندک (%)	لیگنین(%)	همی سلولزها (%)	سلولز (%)
10>	25 تا 35	20	40 تا 45	سوزنی برگان
10>	17 تا 25	15 تا 35	40 تا 45	پهن برگان

ترکیب کلی استخراج الیاف گیاهی از نظر درصد کربن ، هیدروژن و اکسیژن بسته به درجه لیگنین شدن متغیر است. میزان این عناصر برای چوب حدود 50% کربن ، 6% هیدروژن و 44% اکسیژن است. از آنجایی که ترکیب عنصری کربوهیدراتها کم و بیش به صورت CH2O)n) است، میزان کربن موجود تقریبا حدود 40% است. لیگنین یک ترکیب آروماتیک با فرمول تقریبی C10H11O4 می‌باشد. بنابراین ، میزان کربن آن بطور متوسط حدود 65 - 60% است.
 

سلولز سلولز مهمترین ترکیب ساختاری دیواره‌های سلول است و بعد از حذف لیگنین و انواع دیگر مواد استخراجی نیز مهمترین ترکیب ساختاری کاغذ محسوب می‌شود. از نظر شیمیایی ، سلولز یک پلیمر دارای ساختمان میکرو فیبریلی شبه بلوری متشکل از واحدهای D-β گلوکوپیرانوزی با اتصالات (4 <---- 1) گلیکوزیدی است. همچون بسیاری از پلی ساکاریدها ، سلولز پلیمری بسپاشیده با وزن مولکولی زیاد است. بسته به نوع منبع سلولزی، درجه پلیمریزاسیون سلولز از 10000 تا 15000 متفاوت است.

سلولز 100% بلوری شناخته نشده است، اما ساختمان سلولز دارای یک بخش بلوری و یک بخش غیر بلوری یا بی‌شکل است. درجه بلورینگی بستگی به منشاء سلولز دارد. سلولز پنبه و انواع جلبکها مانند والونیا درجه بلورینگی بسیار بالایی است. در حالیکه سلولز چوب درجه بلورینگی پایینی دارد. سلولز بوسیله باکتریها نیز تولید می‌گردد که البته به عنوان منابع سلولزی برای کاغذ کاربردی ندارند.
 

همی سلولزها همی سلولزها گروهی از پلی ساکاریدهای غیر ساختاری با وزن مولکولی کم و اغلب ناهمگن هستند که ارتباطی با سلولز نداشته و از راه بیوسنتز متفاوتی تولید می‌شوند. نام همی سلولزها نشان دهنده ارتباط یا نزدیکی آنها با سلولز نیست. نقش همی سلولزها در دیوراه سلول بخوبی شناخته شده نیست، اما وزن مولکولی خیلی کم آنها نمی‌تواند همی سلولزها را به عنوان یک پلیمر ساختاری مطرح کند (درجه پلیمریزاسیون آنها بین 150 - 200 است).

تحقیقات نظری در این زمینه نشان می‌دهد که همی سلولزها ممکن است نقشی در انتقال آب داشته باشند. همی سلولزها معمولا از واحدهای مونومری هگزوزی مثل D- گلوکوپیرانوز ، D- مانوپیرانوز و D- گالاکتوپیرانوز و واحدهای پنتوزی مثل D- زایلو پیرانوز و –L آرابینوفورانوز تشکیل شده‌اند. بخش قابل توجهی از همی سلولزها حتی بعد از لیگنین زدایی شیمیایی ، در خمیر کاغذ باقی می‌مانند. مهمترین همی سلولز موجود در سوزنی برگان گالاکتو گلوکومانان است که حدود 20% از وزن خشک چوب را تشکیل می‌دهد.
 

لیگنین لیگنین ، پلیمری آروماتیک با ساختاری بسیار پیچیده است. تقریبا کلیه خصویات لیگنین در کاربردهای کاغذ سازی نقش منفی دارند و کاغذهای با کیفیت خوب از الیافی ساخته می‌شود که تقریبا عاری از لیگنین هستند. لیگنین سبب شکننده شدن کاغذ می‌شود و به دلیل اکسایش نوری و تشکیل گروههای رنگی سبب افزایش زردی و تیرگی کاغذ می‌شود. کاغذ روزنامه مثال خوبی در این زمینه است و بطور کلی کلیه خمیرهای مکانیکی که در آنها مقدار زیادی لیگنین وجود دارد، چنین اثرهایی را نشان می‌دهد.
 

رزینها و مواد استخراجی چوب حاوی مقدار کمی (کمتر از 5%) از ترکیباتی است که توسط حلالهای آلی مثل اتانول یا دی کلرومتان قابل استخراج هستند. میزان این ترکیبات در پهن برگان و سوزنی برگان و در بین گونه‌های مختلف چوبی متفاوت است. اگر چه این ترکیبات ممکن است در حین فرآیندهای شیمیایی تهیه خمیر کاغذ حذف شوند، اما همیشه مقداری از آنها در کاغذ باقی می‌ماند. ترکیب شیمیایی این مواد بسیار متغیر است و شامل آلکانها ، آلکنها ، اسیدهای چرب (اشباع یا غیز اشباع) ، استرهای گلیسرول ، مومها ، اسیدهای رزینی ، ترپنها و ترکیبات فنولی هستند.

میزان باقیمانده این ترکیبات این ترکیبات در خمیر و کاغذ بستگی به فرآیند تهیه خمیر مورد استفاده دارد. در مجموع ، ترکیبات اسیدی مثل اسیدهای چرب و رزینی در محیط قلیایی براحتی از طریق تبدیل شدن به نمکهای محلول حل می‌گردند، اما در خمیر سازی اسیدی ، این ترکیبات براحتی قابل حل و خارج سازی نیستند. چندین محصول فرعی مفید در عملیات خمیر سازی از مواد استخراجی قابل استحصال است که مهمترین آنها شامل تربانتین و روغن تال است. تربانتین مخلوطی از هیدروکربنهای دو حلقه‌ای با فرمول C10H16 است که ترکیبات عمده آن α و β- پنن است.

این ترکیبها به صورت محصولات فرعی فرار با بازده 5-4 لیتر به ازای هر تن چوب (کاج) قابل استحصال بوده و به عنوان حلال مور استفاده اند. روغن تال عمدتا از اسیدهای رزینی به همراه حدود 10% ترکیبات خنثی تشکیل شده است. این اسیدها از نظر ساختمانی ایزومرهای اسید آبیتیک هستند و به عنوان مواد افزودنی شیمیایی و مواد آهارزنی در تهیه کاغذ مصرف می‌شوند. 

مرجع

چگونه دی ان آ را از میوه ها استخراج کنیم؟

How to Extract DNA From Fruits

G. Carboni, January 2007
Text editing by Donald Desaulniers, Ph.D. 

مرجع

داستان کشف آسپرین:

داستان کشف آسپرین:

Felix Hoffmann
سازنده اولین قرص آسپرین

فردریک بایر (Fredrich Bayer) در سال 1825 بدنیا آمد. پدر او یک نساج و رنگرز پارچه بود و طبق عادت آن زمان وی در ابتدا شغل و حرفه پدر را برای کار انتخاب کرد و پس از مدتی فعالیت با پدر، در سال 1848 تشکیلاتی مشابه برای خود راه اندازی کرد و در آن حرفه بسیار هم موفق شد.

تا قبل از 1856 برای رنگرزی از مواد رنگی طبیعی استفاده می شد اما با کشف و صنعتی شدن ساخت رنگهای حاصل از مواد نفتی، بایر که پتانسیل موجود در این کشف را بخوبی احساس کرده بود با کمک شخصی بنام فردریک وسکوت (Friedrich Weskott) کمپانی Bayer را راه اندازی کرد.

بایر در ماه می سال 1880 در گذشت و تا آن زمان کمپانی هنوز در فعالیت رنگرزی مشغول بود، اما شرکت تصمیم گرفت با استخدام تعدادی شیمیدان نوآوری هایی در این صنعت بوجود آورد و این اتفاق هم افتاد اما نه در صنعت رنگرزی.

هنگامی که فلیکس هوفمن (Felix Hoffmann) در حال انجام آزمایش با یکسری از ضایعات رنگی بود تا شاید بتواند دارویی برای درمان درد ناشی از بیماری پدرش بدست آورد توانست به پودری دسترسی پیدا کند که امروزه شما آنرا به نام آسپرین می شناسید.

هوفمن آسپرین را کشف نکرد
تعجب نکنید! هوفمن آسپرین را دوباره کشف کرد. آسپرین چهل سال قبل توسط یک شیمیدان فرانسوی کشف شده بود، این شیمیدان بخوبی می دانست که پودر اسید استیل-سالی-سیلیک (acetylsalicylic acid) دارای خاصیت شفا بخشی بسیار می باشد. در واقع بیش از 3500 سال بود که بشر این پودر را می شناخت چرا که در سال 1800 یک باستان شناس آلمانی که در مصر تحقیق می کرد، با ترجمه یکی از پاپیروس های مصری متوجه شد که بیش از 877 نوع مواد دارویی برای مصارف مختلف در مصر باستان شناخته شده بود که یکی از آنها همین پودر اسید بود که برای برطرف کردن درد از آن استفاده می شد.

Fredrich Bayer ، موسس شرکت بایر

در برخی از شواهد و نوشته های دیگری که در یونان بدست آمده است نیز مشخص شده که بشر حدود 400 سال پیش از میلاد از شیره پوست درخت بید برای درمان تب و درد استفاده می کرده است. همچنین آنها هنگام زایمان زنان از این ماده برای کاهش درد استفاده می کردند. امروزه مشخص شده که ماده موجود در این شیره چیزی جز اسید سالی-سیلیک نیست.

ثبت رسمی کشف آسپرین
در ماه مارچ 1899 کمپانی بایر رسما" محصول خود بنام آسپرین را به ثبت رساند و به دنبال آن در سایر کشورهای جهان نیز تحقیقاتی گسترده راجع به این دارو انجام گرفت بگونه ای که هنگام بازنشستگی هوفمن در سال 1928، آسپرین در تمام دنیا شناخته شده بود.

آسپرین از مهمترین اکتشافات هوفمن بود اما این تنها کشف او نبود. درست چند روز پس از کشف آسپرین هوفمن به ماده ای دست پیدا کرد که امروز در بازار بنام هروئین (Heroin) مشهور شده است. از این ماده مخدر در تمام مدت جنگ جنگ جهانی اول بعنوان یک دارو استفاده می شد اما امروزه در تمام کشور های جهان از فهرست دارو ها خط خورده است.  

مرجع

تهیه آب اکسیژنه و بررسی برخی از خواص آن

پراکسیدها به دو دسته تقسیم می شوند: پلی اکسیدها که با اسید سولفوریک تولید اکسیژن می کنند و هیپر اکسیدها که با اسید سولفوریک رقیق تبدیل به آب اکسیژنه می شوند.به این دسته نمکهای آب اکسیژنه می گویند.    

دمای ذوب و جوش آن به ترتیب ºC 89- و ºC150 می باشد. ثابت دی الکتریک H2O2  بالا می باشد. مایع خالص آن در دمای ºC  25 ، 93= ε و محلول آبی 60% آن 120= ε می باشد. بنابراین ترکیب جزء حلاللهای یونی کننده خیلی خوبی هستند ولی بعلت قدرت اکسیدکنندگی زیاد و ناپایداری ، قدرت حل کنندگی آنها محدود است.   

 برای پایدار کردن، آنرا با موادی از قبیل اسید فسفریک، اسید سیتریک و گلیسرول که خاصیت ضد کاتالیزوری دارند، مخلوط می کنند.خاصیت اکسید کنندگی آب اکسیژنه بعلت سهولت آزاد شدن یک اتم اکسیژن فعال است

اصول دوازده گانه شیمی سبز

واژه شیمی، اغلب با کلماتی نظیر محصولات، صنعت، شغل، تجارت، پیشرفت و خطرات همراهاست. صنایع شیمیایی برای افراد زیادی اشتغال ایجاد کرده اند. بنابراین در حیاتاجتماعی و اقتصادی جوامع نقش کلیدی دارند. از سوی دیگر بسیاری از فرایندهایی که ازمواد شیمیایی استفاده می کنند می توانند اثرهای زیان آوری روی محیط زیست یا سلامتیانسان داشته باشند. بنابراین حذف یا کاهش این خطرات تا یک سطح قابل قبول، مسئله ایبسیار مهم است. خطرهای مواد شیمیایی را می توان با رابطه زیر نشان داد: انتشار * زیان آوری = خطر

با توجه به رابطه بالا با کاهش انتشار مواد خطرناک می توان ازخطرهای احتمالی مواد شیمیایی کاست. این کار معمولاً با اعمال محدودیت های قانونی درمراحل استفاده، جابه جایی، تصفیه و یا دفع مواد شیمیایی انجام می شود. اما شیمی سبزبه پارامتر اول یعنی زیان آوری مواد شیمیایی می پردازد و به دنبال این است که خطرذاتی مواد را کاهش دهد. شیمی سبز بنابر پذیرفته ترین تعریف آن عبارت است از: طراحی،توسعه و به کارگیری فرایندها و محصولات برای کاهش یا حذف موادی که برای انسان یامحیط زیست خطرناک هستند. برای شیمی سبز ۱۲ اصل بیان می کنند که عبارتند از:

۱ _ بهتر است که مواد زاید در فرایندها تولید نشوند تا اینکه به فکر راهی برای از بینبردن آنها باشیم.

۲ _ روش های ساخت مواد باید به گونه ای طراحی شوند که بیشتریناستفاده از مواد واکنش دهنده انجام شود و تمامی آنان به محصول تبدیل شوند.

۳ _ تا آنجا که امکان پذیر است روش های ساخت مواد به گونه ای طراحی شود که خطری رامتوجه انسان یا محیط زیست نکند.

۴ _ محصولات جدید باید به گونه ای طراحی شوندکه بیشترین کارایی همراه با کمترین میزان سمیت را داشته باشند.

۵ _ استفاده ازمواد کمکی مانند حلال ها و... به کمترین میزان ممکن برسد و در شرایط اضطرار هم ازمواد کم خطرتر استفاده شود.

۶ _ انرژی مورد نیاز فرایندها با توجه به شرایطاقتصادی و محیطی فراهم شود و تا آنجا که ممکن است فرایندهای شیمیایی در دما و فشارمعمولی انجام شوند.

۷ _ از مواد خامی استفاده شود که قابلیت تولید مجدد درطبیعت را داشته باشند. (منابع تجدیدشونده)

۸ _ تا آنجا که امکان پذیر است مراحلفیزیکی و شیمیایی واکنش ها کوتاه شود.

۹ _ از واکنشگرهای کاتالیزوری به جایواکنشگرهای استوکیومتری استفاده شود.

۱۰ _ سعی شود محصولات فرایندهای شیمیاییبه صورت زیست تخریب پذیر باشند.

۱۱ _ روش های تجزیه ای برای کنترل لحظه به لحظهواکنش های شیمیایی طراحی و توسعه داده شوند تا بتوان در هر لحظه تولید مواد مضر راتشخیص داد. ۱۲ _ از مواد یا حالتی از مواد استفاده شود که کمترین قابلیت برایایجاد حوادثی مانند نشت، انفجار و آتش سوزی را داشته باشد. هم اینک نزدیک به پانزدهسال از تلاش های جدی شیمیدانان برای استفاده از اصول شیمی سبز می گذرد و در همینمدت کارهای ارزنده ای به انجام رسیده است. این تلاش های علمی را می توان در ۳ محورزیر خلاصه کرد.

الف _ استفاده از مواد اولیه جایگزین:

آنتی بیوتیک

آنتی بیوتیکها (Antibiotic) فرآورده‌های حاصل از فعالیت میکروارگانیسمها هستند که بطور اختصاصی رشد دسته‌ای دیگر از میکروارگانیسمها را متوقف ساخته یا آنها را از بین می‌برند. آنتی بیوتیکها برای میزبان نسبتا بی‌زیان می‌باشند و می‌توانند برای درمان بیماریها بکار روند.

اطلاعات اولیه

آنتی بیوتیکها مواد شیمیایی هستند که از میکروارگانیسمهایی مانند قارچهای میکروسکوپی و باکتریها گرفته می‌شوند و از ادامه زندگی سلولهای یوکاریوتها یا پروکاریوتها جلوگیری نموده و یا مانع تکثیر آنها می‌شوند. اجزای سازنده آنتی بیوتیکها بسته به کاری که انجام می‌دهند متفاوت است. بیشتر آنتی بیوتیکها بر روی هر دو نوع سلول پروکاریوتها و یوکاریوتها اثر می‌کنند و به همین دلیل نمی‌توان همه آنها را از نظر درمانی برای انسان مورد استفاده قرار داد.

آنتی بیوتیکها روی واکنشهای بنیادی یک سلول اثر می‌کنند. بعضی از آنها خاصیت ضد سرطانی دارند زیرا اثر آنها بیشتر روی سلولهایی است که در حال تقسیم سریع هستند و به همین دلیل باکتریها و سلولهای مغز استخوان که سازنده گویچه‌های سفید خون و گویچه‌های قرمز خون می‌باشند و همچنین سلولهای سرطانی در مقابل آنتی بیوتیکها حساسیت بیشتری دارند.

تاریخچه

مدتها قبل از کشف پنی‌سیلین بشر آموخته بود بطور تجربی بعضی مواد خام را به عنوان عامل ضد میکروب مورد استفاده قرار دهد. 600 - 500 سال قبل از میلاد ، چینیها شیره کپک زده لوبیای شور را برای درمان عفونتها بکار می‌بردند. اصطلاح آنتی بیوز (Antibiosis) اولین بار در سال 1889 بوسیله ویلمین برای توجیه ماهیت رقابتی جوامع بیولوژیک که در آن فقط قویترین و اصلح‌ترین زنده می‌ماند بکار برده شد و چند سال بعد این اصطلاح برای آنتاگونیسم میکروارگانیسمها نیز مورد استفاده قرار گرفت. به دنبال کشف پنی‌سیلین بوسیله فلیمینگ در سال 1929 دوبوس در سال 1939 آنتی بیوتیک تیرو تریسین را از باکتری باسیلوس برویس بدست آورد.

آنتی بیوتیکهای مهار کننده همانند سازی DNA

آنتی بیوتیکهایی که از همانند سازی DNA جلوگیری می‌کنند عبارتند از:میتومیسین (Mytomycin) که به دو رشته DNA مکمل متصل شده و از جدا شدن آنها از یکدیگر جلوگیری می‌کند. آنتی بیوتیک دیگری به نام اکتینومایسین D درغلظتهای زیاد همانندسازی DNA را مهار می‌کند. این آنتی بیوتیک دارای دو حلقه مسطح با پیوندهای مضاعف است و می‌تواند خود را بین نوکلئوتیدها جای داده و بدین ترتیب همانند سازی را مختل کند.

آنتی بیوتیکهای مهار کننده سنتز RNA

اکتینومایسین آنتی بیوتیکی است که به DNA (به باز گوانین) متصل شده و از سنتز RNA پیک جلوگیری می‌کند. از این آنتی بیوتیک در پژوهشهای بیوشیمی برای مطالعه اثر برخی از مواد شیمیایی بر روی سنتز RNA پیک استفاده می‌شود مثلا برای تعیین طول عمر RNA پیک. اکتینومایسین یکی از داروهای ضد سرطانی خوب محسوب می‌شود. آنتی بیوتیک ریفامپسین با آنزیم RNA پلیمراز ترکیب شده و سنتز RNAها را متوقف می‌کند.

آنتی بیوتیکهای مهارکننده پروتئین سازی

موثر در پروکاریوتها

تعداد زیادی از این آنتی بیوتیکها وجود دارد که به بعضی از آنها اشاره می‌شود. یورین تری کربوکسیلیک اسید در مرحله آغازی سنتز پروتئین ، آنیزومایسین و کلرامفنیکل و تتراسایکلین در مرحله طویل شدن و تتراسایکلین و استرپتومایسین در مرحله آخر از پروتئین سازی ممانعت به عمل می‌آورند.

موثر در یوکاریوتها

پورومایسین و اسپارسومایسین و استرپتومایسین از پروتئین سازی در یوکاریوتها جلوگیری می‌کنند.

منابع و اختصاصات برخی از آنتی بیوتیکهای متداول

آنتی بیوتیک تاریخ کشف منبع ماهیت شیمیایی موارد مصرف اختصاصی پنی‌سیلین 1929 پنی‌سیلیوم نوتاتوم دی‌پپتید علیه باکتریهای گرم منفی ، گونوککها ، مننگوکوکها)) و اسپیروکت استرپتومایسین 1944 استرپتومیسس تری رئوس گلوکوزید بازی علیه سالمونلا و در درمان بیماری سل نئومایسین 1949 استرپتومیسس فرادی آمینو گلوکوزید علیه باکتریهای گرم مثبت و منفی و بکار رفتن آن به عنوان ضدعفونی کننده موضعی و عمومی نیستاتین 1951 استرپتومیسس نورسئی نامشخص موثر علیه قارچ کاندیدا آلبیکنس و سایر قارچها کانامایسین 1957 استرپتومیسس نیوئوس آمینو گلیکوزید موثر بر علیه استافیلوکوکوس طلایی و اغلب باکتریهای گرم منفی بجز سودوموناس و درمان عفونت مجاری ادراری

خصوصیات آنتی‌بیوتیک موفق برای درمان بیماریها

یک آنتی بیوتیک وقتی می‌تواند برای درمان بیماریها با موفقیت بکار رود که دارای خصوصیات زیر باشد.

• روی عامل بیماری اثر داشته باشد بدون اینکه آثار جانبی سمی قابل توجهی ایجاد نماید.
• باید به حد کافی پایدار باشد بطوری که بتوان آنرا از محیط کشت جدا نمود و برای مدت معقولی ذخیره کرد بدون اینکه اثرش کاهش یابد.
• سرعت دتوکسیفیکاسیون (سم زدایی) و دفع دارو از بدن به گونه‌ای باشد که غلظت کافی را برای مدت معینی در خون نگاه داشته و احتیاجی به دوزهای مکرر نباشد.
• دفع دارو به حد کافی سریع و کامل باشد و پس از قطع مصرف دارو بطور کامل دفع گردد.

مقاومت بر علیه آنتی بیوتیکها

در هر یک میلیون تقسیم سلولی یک جهش یافته را می‌توان یافت که به یک آنتی بیوتیک مقاوم باشد. هر گاه این جهش در بیمار تحت درمان با آنتی بیوتیک رخ دهد، جهش یافته قدرت زنده ماندن بیشتر از سایر میکروارگانیسمهای میزبان را دارا بوده و در مدت کوتاهی تعداد آنها افزایش می‌یابد و از اینرو درمان با همان آنتی بیوتیک نتیجه مطلوبی بدست نمی‌دهد. و باید آنتی بیوتیک دیگری جایگزین آن شود.

چشم انداز

با تکیه بر آنتی بیوتیکها جهت کنترل عفونتهای میکروبی بدون شک پزشکان به تکنیک سترونی توجه زیادی معطوف نداشته و بدون تشخیص دقیق مکان به درمان عفونتهای میکروبی پرداختند. این روش غالبا قبل از پیدایش میکروارگانیسمهای مقاوم به آنتی بیوتیکهای بدون نسخه در دسترس عموم قرار گرفت و مصرف بیش از حد آنها در درمان بیماریها موجب پیدایش حساسیت و آلرژی در بسیاری از افراد گردید.

سینتیک داروها

سینتیک داروها ، مکانیسمهای عمل داروها و چگونگی ارتباط این مکانیسمها با منطق درمانی و جذب و دفع داروها را بیان می‌کند.

<><>

اطلاعات اولیه

برخی از عوامل شیمی دارویی می‌توانند دارای یک یا هر دو اثر باشند:

1. اثر متوقف کننده.یعنی این ترکیبات مانع رشد یا تکثیر بیشتر موجود ذره بینی یا یاخته مهاجم می‌شوند.
2. اثر کشنده. یعنی عامل مهاجم را کشته یا از بین می‌برد. اثر متوقف کننده یا کشندگی به عوامل متعددی از جمله غلظت دارو ، PH ، درجه حرارت ، مدت اثر و مرحله متابولیکی عامل مهاجم و حضور مواد تداخل‌کننده بستگی دارد.

سیر تحولی

عبارت شیمی درمانی در سال 1913 توسط "پل ارلیش" پدر شیمی درمانی نوین بکار برده شد. این جمله مشهور اوست که:

"داروها اثر نخواهند گذاشت، مگر این که اتصال یافته باشند."

در سال 1975 "فرد اچ. هامن" این جمله را تغییر داده و به صورت جمله مثبت بیان کرد:

"داروها اثر می‌کنند، زیرا اتصال می‌یابند."

سینتیک داروها در ارتباط با بیماری

درمان دارویی آنژین صدری قفسه سینه

نیتراتها و بلوک کننده های کانال کلسیم.

• نیتراتها:
  
  
  • مکانیسم:موجب شل شدن عضلات صاف احتمالا در اثر آزاد شدن گروه اکسید نیتریک (NO) می‌شود.
  • جذب:دارو ممکن است سریع و کوتاه العمل (زیر زبانی) در عرض 30-15 دقیقه ، متوسط (خوراکی یا دهانی) در عرض 4-2 ساعت ، یا طویل العمل (ترانس درمال یا جلدی) در عرض 8-4 ساعت باشد.
  • دفع:داروهای فعال و سه گروه بسرعت در کبد و جای دیگر متابولیزه شده و نیمه عمر آنها ، 8-2 دقیقه است.
• بلوک کننده های کانال کلسیمی:
  
  
  • مکانیسم:بطور مستقیم موجب اشباع محیطی عروق و کاهش میزان ورودی کلسیم فعال‌کننده به داخل عضله صاف و سلولهای قلبی می‌شود. این داروها از روده جذب می‌شوند و توسط کلیه دفع می‌شوند.

آنتی بیوتیکها

• مکانیسم:در اصل با مهار مرحله‌ای از سنتز دیواره سلولی باکتری (و نه غشا سلولی) عمل کرده که منجر به انهدام خود به خود با کتری می‌گردند.
• جذب:تعدادی از آنتی بیوتیکها توسط اسید معده تجزیه می‌گردند و آنتی بیوتیکهای مقاوم به اسید در روده بوسیله غذاها جذب می‌شوند.
• دفع:در صفرا و ادرار ترشح می‌شوند.

سرطان

• مکانیسم:اغلب ، عوامل ضد سرطان از راه تداخل با متابولیسم اسید نوکلئیک DNA با سنتز زیستی تداخل می‌یابند. اثر آنها در یک یا چند مرحله از چرخه سلولی بروز می‌نماید.

<><>

سینتیک داروها

جذب و دفع و مدت اثر داروهای متنوع ، مختلف است و بیشتر از طریق ادرار دفع می‌شوند.

داروهای خواب آور و کاهنده اضطراب

• مکانیسم:داروهای مورد استفاده ، در محل کانالهای کلرید در غشا نرونی متصل می‌شوند که موجب افزایش جریان کلرید و هیپرپلاریزه شدن نرون می‌گردد.
• جذب:جذب دارو از طریق عضلانی نامنظم بوده و مشخص نیست و سرعت جذب ، عامل تعیین کننده شروع عمل داروهاست.
• دفع:از طریق متابولیسم کبدی ، دفع صورت گرفته و نیمه عمر داروها در بیماران کبدی طولانی می‌شود.

داروهای بیماریهای گوارشی

• مکانیسم:آنتی اسیدها ، PH معده و قسمت فوقانی دوازدهه را افزایش می‌دهند.
• جذب:جذب این داروها از دستگاه گوارشی ، %60-50 می‌باشد.
• دفع:از طریق کلیه صورت می‌گیرد.

<><>

داروهای بیماریهای پوستی

• مکانیسم:ترکیبات مورد استفاده ، مقدار آب لایه شاخی را از طریق تشکیل لایه‌ای انسدادی که از دفع آب جلوگیری به عمل می‌آورد، افزایش می‌دهد و باعث نرم شدن پوست شده و پوسته‌ریزی و ترک ترک شدن را کاهش می‌دهد.

شیمی ‌دارویی ، گستره‌ای از علوم دارویی است که‌ اصول شیمی ‌و محیط زیست شناسی را برای ایجاد واکنشی که می‌تواند منجر به مواد دارویی جدید شود، بکار می‌برد.

تعاریف اولیه ‌از شیمی ‌دارویی

شیمی ‌دارویی ، جنبه‌ای از علم شیمی ‌است که درباره کشف ، تکوین ، شناسایی و تغییر روش اثر ترکیبات فعال زیستی در سطح مولکولی بحث می‌کند و تاثیر اصلی آن بر داروهاست، اما توجه یک شیمی‌دان دارویی تنها منحصر به دارو نبوده و بطور عموم ، دیگر ترکیباتی که فعالیت زیستی دارند، باید مورد توجه باشند. شیمی ‌دارویی ، علاوه بر این ، شامل جداسازی و تشخیص و سنتز ترکیباتی است که می‌توانند در علوم پزشکی برای پیشگیری و بهبود و درمان بیماریها بکار روند.

سیر تاریخی شیمی ‌دارویی

آغاز درمان بیماریها با دارو ،‌ در قدمت خود محو شده ‌است. اولین داروها منشاء طبیعی داشته و عمدتا از گیاهان استخراج می‌شدند و برای درمان بیماریهای عفونی بکار رفته‌اند. قرنها پیش از این ، چینی‌ها ، هندی‌ها و اقوام نواحی مدیترانه ، با مصارف درمانی برخی گیاهان و مواد معدنی آشنا بوده‌اند. به عنوان مثال ، برای درمان مالاریا از گیاه چه‌انگشان(Changshan) در چین استفاده می‌شد. اکنون ثابت شده ‌است که ‌این گیاه ، حاوی آلکالوئیدهایی نظیر فبریفوگین است.

سرخپوستان برزیل ، اسهال و اسهال خونی را با ریشه‌های اپیکا که حاوی آستن است، درمان می‌کردند. اینکاها از پوست درخت سین کونا ، برای درمان تب مالاریا استفاده می‌کردند. در سال 1823 ، کینین از این گیاه ‌استخراج شد. بقراط در اواخر قرن پنجم قبل از میلاد استفاده ‌از نمکهای فلزی را توصیه کرد و درمانهای طبی غرب را نزدیک به 2000 سال تحت نفوذ خود قرار داد.

تاریخ معرفی شیمی ‌دارویی به عنوان علم

اولین فارماکوپه در قرن 16 و قرنهای بعد منتشر شد. گنجینه عوامل دارویی سرشار از داروهای جدید با منشاء گیاهی و معدنی معرفی شدند. در اواخر قرن 19 ، شیمی ‌دارویی با کشف "پل ارلیش" که ‌او را پدر شیمی ‌درمانی جدید می‌نامند، در ارتباط با اینکه ترکیبات شیمیایی در برابر عوامل عفونی ویژه‌ای از خود سمیت انتخابی نشان می‌دهند، دچار یک تحول شگرف شد.

در همین دوران ، "امیل فیشر" ، نظریه قفل و کلید را که یک تغییر منطقی برای مکانیسم عمل داروها بود، ارائه داد. تحقیقات بعدی ارلیش و همکارانش ، منجر به کشف تعداد زیادی از عوامل شیمی ‌درمانی جدید شد که ‌از آن میان ، آنتی بیوتیک‌ها و سولفامیدها ، از همه برجسته‌تر بودند.

<><>

جنبه‌های بنیادی داروها

سازمان بهداشت جهانی ، دارو را به عنوان « هر ماده‌ای که در فرایندهای دارویی بکار رفته و سبب کشف یا اصلاح فرایندهای فیزیولوژیک یا حالات بیماری در جهت بهبود مصرف کننده شود. » تعریف نموده ‌است و فراورده‌های دارویی را تحت عنوان « یک شکل دارویی که حاوی یک یا چند دارو همراه با مواد دیگری که در فرایند تولید به آن اضافه می‌شود. » معرفی می‌کند.

شکل داروها

بسیاری از داروها ، حاوی اسیدها و بازهای آلی می‌باشند. دلایل متعددی مبنی بر اینکه ‌این ترکیبات در داروسازی و پزشکی باید به فرم نمک مصرف شوند، عبارتند از :

• اصلاح خصوصیات فیزیکوشیمیایی ، مانند حلالیت ، پایداری و حساسیت به نور و اثر بر اعضاء مختلف
• بهبود نواحی زیستی از طریق اصلاح جذب ، افزایش قدرت و گسترش اثر
• کاهش سمیت

کاربرد داروها

داروها بر اساس مقاصد خاصی بکار می‌رود که عبارتند از :

1. تامین مواد مورد نیاز بدن ، مثل ویتامینها
2. پیشگیری از عفونتها ، مثل سرمهای درمانی و واکسنها
3. سمیت‌زدایی ، مانند پادزهرها
4. مهار موقتی یک عملکرد طبیعی ، مانند بیهوش کننده‌ها
5. تصحیح اعمالی که دچار اختلال شده‌اند و ... .

<><>

فعالیت زیستی داروها

عملکرد داروها در سه مرحله مشاهده می‌شود :

• تجویز دارو (فروپاشی شکل دارویی مصرف شده)
• سینتیک دارو (جذب ، توزیع ، متابولیسم و دفع دارو)
• نحوه ‌اثر دارو (پدیده‌های شیمیایی و بیو شیمیایی که باعث ایجاد تغییرات زیستی مورد نظر می‌شوند.)

دارو نماها

داروهایی هستند که ‌اثرات ویژه‌ای بر ارگانیسم دارند، اما درمان کننده بیماری خاصی نیستند. نمونه‌هایی از این داروها عبارتند از : مورفین (مسکن) ، کوکائین (بیهوش کننده) ، آتروپین (ضد تشنج) و ... . استفاده ‌از این داروها ممکن است به بهبودی یک بیماری عفونی میکروبی یا ویروسی کمک کند. اما دارو مستقیما روی ارگانیزم بیماری‌زا عمل نمی‌کند، در صورتی که در درمان شیمیایی عامل بیماری‌زا هدف اصلی است.

طبقه‌بندی داروها

داروها را بر اساس معیارهای گوناگون طبقه‌بندی می‌کنند که عبارتند از :

1. ساختمان شیمیایی
2. اثر فارماکولوژی
3. مصارف درمانی
4. ساختمان شیمیایی درمانی ، تشریحی
5. مکانیسم عمل در سطح سلول

<><>

نامگذاری داروها

هر دارو دارای سه یا چند نام می‌باشد که عبارتند از:

1. شماره رمز یا رمز انتخابی
2. نام شیمیایی
3. نام اختصاصی غیر علمی ‌(تجاری)
4. نام غیر اختصاصی ژنریک
5. نامهای مترادف

نام شیمیایی دارو ، نامی ‌است که بدون ابهام ، ساختمان شیمیایی دارو را توصیف و آن را دقیق و کامل معرفی کند و بر اساس قوانین نامگذاری ترکیبات شیمیایی نامگذاری می‌شود.

شیمی سبز چیست؟

اصطلاح شیمی سبز در رابطه با طراحی محصولات و فرآیندهای شیمیایی است که در تولید و استفاده از مواد خطرناک را کاهش داده یا کاملاً از بین می­برد. این روش در ایالت متحده با تصویب قانون جلوگیری از آلودگی را کاهش داده یا کاملاً از بین می­برد. این روش در ایالت متحده با تصویب قانون جلوگیری از آلودگی درسال 1990 آغاز شد. این قانون پایه­گذار سیاست­های دولتی ایالات متحده برای کاهش یا جلوگیری از آلودگی در منشاء آن، هر کجا که امکان­پذر باشد بود.

این قانون همچنین راهی برای اجرای اقدامـاتی فراتـر از آنـچه توسط برنامه­های سازمان محافظت از محیط زیسـت EPA ایالـت متحده انجام می­شود و برنامه­ریزی استراتژی­های خلاقانه برای محافظت از سلامتی انسان­ها و محیط زیست فراهم کرد. طبق این قانون، کاهش آلودگی در منشاء «اساساً متفاوت و مطلوب­تر از مدیریت زباله و کنترل آلودگی است».

پس از تصویب این قانون، اداره­ی جلوگیری از آلودگی و مواد سمی آژانس محافظت از محیط زیست OPPT ایده ایجاد یا بهبود محصولات و فرآیندهای شیمیایی جهت کاهش خطرات آن­ها در دست بررسی قرار داد. در سال 1991، OPPT یک برنامه آزمایشی را آغاز کرد. طبق این برنامه، برای اولین بار، کمک مالی به پروژه­های تحقیقاتی مربوط به جلوگیری از آلودگی در تولید مصنوعات شیمیایی عرضه شد. از آن زمان تا کنون، برنامه­ی شیمی سبز سازمان محافظت از محیط زیست با دانشگاه­ها، صنایع، دیگر آژانس­های دولتی و سازمان­های غیردولتی همکاری نزدیکی برای جلوگیری از آلودگی از طریق اجرای شیمی سبز ایجاد کرده است.

طرز کار شیمی سبز

ساعت یدی

ساعت یدی  نام آزمایشی است با مولکول ید ( I₂ ) وسدیم تیوسولفات (     NaS₂O₃ )  . سرعت این واکنش مانند اکثر واکنش ها به غلظت ودما  بستگی دارد . با تغییر وازدیاد  غلظت هریک از واکنشگرها سرعت افزایش می یابد .

آزمایش کلی به این ترتیب است که ابتدا  با افزایش آب اکسیژنه به مخلوط سولفوریک اسید و (پتاسیم یدید)KI  می توان ید تهیه نمود .

                          2KI + H₂SO₄ + H₂O₂  ------------- K2SO4 + I₂ + 2H₂O

ید  رنگ نشاسته موجود در مخلوط آزمایش را آبی می کند . حال اگر به این مخلوط تیوسولفات اضافه شود . ید وارد واکنش می شود . رنگ آبی کم کم ازبین می رود .

                                     I₂ + 2 Na₂S₂O₃------------- 2NaI + Na₂S₄O₆ 

چنانچه ید اضافی باقی بماند سبب  آبی رنگ شدن نشاسته می شود.

نحوه آزمایش به این شکل است که ابتدا محلولی از مخلوط پتاسیم یدید وسدیم تیوسولفات با غلظت مشخص و معین تهیه می کنند ( محلول الف ) سپس  درچند لوله آزمایش به تساوی حجم ثابتی از این محلول  ریخته وبه آن ها   حجم  مناسبی  سولفوریک اسید رقیق وچند قطره چسب نشاسته می افزایند  (لوله های A) .

به همان تعداد درچند لوله آزمایش دیگر محلول پر اکسید هیدروژن که با غلظت معین رقیق نموده اند . با حجم های مثلا  5 ٬10 ٬ 15 .....آماده می  کنند. ( لوله های B ).

 در مرحله آخر همزمان هریک از محلول های لوله های ( A) را به محتویات لوله های( B ) می  افزایند وزمان  انجام  واکنش را درهر لوله آزمایش  اندازه گیری  می کنند. چون حجم محلول  در لوله های B به یک اندازه افزایش یافته فاصله زمان انجام واکنش درآن ها برابر خواهد بود .

هیدروژن و فواید آن

هیدروژن و فواید آن

هیدروژن ساده ترین عنصر شناخته شده برای انسان است؛ هر اتم هیدروژن تنها یک پروتون و یک نوترون دارد. هیدروژن فراوانترین گاز هستی است. ستاره ها در ابتدا از هیدروژن ساخته شده بودند. انرژی خورشید از هیدروژن به دست می آید. هیدروژن توپ عظیمی از گازهای هیدروژن و هلیوم است. درون خورشید، اتمهای هیدروژن ترکیب می شود و اتمهای هلیوم را پدید می آورد. این پدیده گدازه « Pusiun » انرژی پرتوهای خورشید را تولید می کند.
انرژی پرتوی خورشید باعث برقراری حیات روی زمین است. این انرژی به ما نور می دهد، باعث رشد گیاهان می شود، بادها را به جریان می اندازد، باعث بارش باران می شود. این انرژی در سوختهای فسیلی ذخیره شده است. بیشتر انرژی مصرفی ما در حال حاضر از خورشید منشأ می گیرد.

هیدروزن گازی (H2) روی زمین وجود ندارد. این عنصر همیشه به صورت ترکیبی است. به طور مثال، ترکیب با اکسیژن (H2O - آب) ترکیب هیدروژن با کربن ترکیبات شیمیایی متفاوتی مانند متان (CH4) و زغال و نفت را به دست می دهد . همچنین، هیدروژن در تراکم زیست و مواد عالی یافت می شود. هیدروژن از نظر امروزی بیشترین محتوای انرژی هر سوخت را دارد؛ اما از نظر حجمی، کمترین فشار عادی به صورت گاز وجود دارد. هیدروژن می تواند انرژی را ذخیره کند. بیشتر انرژی که ما امروزه مصرف می کنیم از سوختهای فسیلی به دست می آید. تنها 6% منابع انرژی از منابع تجدیدپذیرند؛ زیرا این انرژیها تمیزتر و مناسب استفاده تر در طول یک زمان کوتاه اند.
منابع انرژی تجدیدپذیر مانند خورشید و باد نمی توانند همه وقت انرژی تولید کند. خورشید همیشه نمی تابد و باد همیشه نمی وزد. منابع تجدیدپذیر در زمان و مکانی که ما نیاز داریم انرژی تولید نمی کند. ما نمی توانیم منابع انرژی زیادی برای تولید هیدروژن استفاده کنیم؛ هیدروژن می تواند انرژی را در زمان و مکانی که ما نیاز داریم تأمین کنید.

هیدروژن انتقال دهنده انرژی:
هر روز ما انرژی برقی بیشتری مصرف می کنیم. برق منبع ثانویه انرژی است؛ منابع ثانویه انرژی که گاهی به آنها ناقلهای انرژی هم گفته می شود انرژی را به مصرف کننده می رساند. از آنجا که استفاده و انتقال برق برای ما آسانتر است، ما انرژیها را به انرژی برق تبدیل می کنیم. برق به ما نور، گرما، آب داغ، غذای سرد، تلویزیون، رایانه می دهد. زندگی بسیار سخت می شد، اگر ما مجبور بودیم زغال بسوزانیم، اتم بشکافیم، یا سدهای خود رابسازیم؛ پس انرژی زندگی را ساده تر کرده است.

هیدروژن ناقل انرژی برای آینده است. این عنصر سوخت تمیزی است که می توان آن را در جاهایی جایگزین کرد که ما بسختی از برق استفاده می کنیم. فرستادن برق در مسیرهایی طولانی 4 برابر بیشتر از حمل دریایی هیدروژن به صورت خطوط لوله ای هزینه دارد.

هیدروژن چطور ساخته می شود؟
از آنجا که هیدروژن گازی در زمین وجود ندارد، ما باید آن را بسازیم. با جدا کردن هیدروژن از آب، تراکم زیست یا گاز طبیعی از منابع محلی هیدروژن می سازیم. دانشمندان حتی کشف کرده اند که بعضی جلبکها و باکتریها هیدروژن تولید می کنند. تولید هیدروژن در حال حاضر بسیار گران است؛ اما فنون جدیدی برای این کار در حال توسعه است. هیدروژن را می توان برای خدمات رفاهی مرکزی بزرگ یا دستگاههای کوچک با کاربرد محلی تولید کرد. از این رو، انعطاف پذیری هیدروژن یکی از امتیازات عمده آن است .

کاربردهای هیدروژن:
هیدروژن در صنعت به مصرف پالایش و پرداخت فلزات و فراوری غذاها می رسد.NASA اولین کاربر هیدروژن به عنوان ناقل انرژی است که هیدروژن را برای سالها در برنامه فضایی مورد استفاده قرار داد. تنها محصول فرعی در چنین فرایندهایی آب است که خدمه موشک از آن برای نوشیدن استفاده می کند. سلولهای سوختی هیدروژن یا باتریهای هیدروژنی برق تولید می کند. آنها کارایی بسیاری دارند، اما ساخت آنها گران است. سلولهای سوختی کوچک می توانند برق مناطق دوردست را تأمین کند.

هیدروژن به عنوان سوخت:
دستگاههای نیروی هیدروژنی برای مدتی ساخته نخواهند شد؛ زیرا هزینه زیادی به همراه دارد. هیدروژن ممکن است بزودی به گاز طبیعی اضافه شود تا از آلودگی دستگاههای موجود بکاهد. هیدروژن بزودی به گازوئیل اضافه خواهد شد تا آلودگی را کاهش دهد و کارایی را زیاد کند. اضافه کردن تنها 5% هیدروژن به گازوئیل ممکن است به میزان درخور توجهی اکسید نیتروژن را (که در آلودگی لایه اوزن بسیار مؤثر است) کاهش دهد.
موتوری که هیدروژن خالص می سوزاند تقریباً هیچ آلودگی ندارد. شاید حدود 10 تا 20 سال به استفاده از خودرو شخصی مصرف کننده هیدروژن باقی مانده است.

آینده هیدروژن:
قبل از اینکه هیدروژن به عنوان سوختی مهم شناخته شود، باید سامانه های جدید زیادی ساخت. ما به سامانه هایی نیاز خواهیم داشت که هیدروژن بسازند ذخیره کنند و انتقال دهند. ما به خطوط لوله و سلول سوختی اقتصادی نیاز خواهیم داشت و مصرف کنندگان به فناوری و آموزش استفاده از آن نیاز خواهند داشت.

پلیمر اسفنجی

نگاه کلی

اسفنجها مواد متخلخلی هستند که حبابهای گاز در حفره‌های آنها حبس شده است. اسفنجها انواع گوناگونی دارند و با توجه به نرمی یا سختی کاربرهای مختلفی دارند. از اسفنجهای نرم در تهیه بالش و تشک و … استفاده می‌شود و اسفنجهای سخت و با چگالی گوناگون مصارف گوناگونی در تهیه وسایل خانگی و صنعتی دارند. امروزه ، گونه‌های زیادی از اسفنجها شناخته شده و تولید و مصرف می‌شوند. پلی‌اورتانها و پلی‌استایرن از عمده‌ترین و پُرمصرف‌ترین اسفنجها می‌باشند.

انواع اسفنج

اسفنجها با توجه به ساختار سلولی به دو گونه نرم و سخت تقسیم می‌شوند. اسفنجهای سخت ، سیستمهای بسته سلولی و متخلخل هستند و اسفنجهای نرم سیستمهای باز می‌‌باشند. برای اینکه اسفنجی انعطاف‌پذیر باشد، باید دارای سلولهای باز باشد تا هنگام فشردگی هوای داخل آنها خارج شود.

تشکیل اسفنج

رزینهای پلاستیکی را می‌توان با روشهای زیر بصورت اسفنج در آورد:

• فرآورده‌های جنبی گازی‌ که طی واکنش پلیمریزاسیون تشکیل می‌شوند.
• تبخیر یک مایع که دارای نقطه جوش پایین باشد.
• واکنش شیمیایی یک عامل پُف‌کننده ثانوی که بوسیله حرارت فعال می‌شود.

<><>

رسانایی گرمایی اسفنجها

رسانایی گرمایی در اسفنجهای با چگالی کم ، اندکی بیشتر از رسانایی گاز حبس شده در سلولهای آنهاست. هرچه وزن مولکولی گاز بیشتر باشد، رسانایی گرمایی کمتر می‌گردد. گازهایی که رسانایی گرمایی کمتری دارند، در تهیه اسفنجهای نارسانا بکار می‌روند. ممکن است در اثر مرور زمان ، گاز اسفنج از آن خارج شده و گازهای دیگر مثل هوا یا بخار آب در آن وارد شود.

فرئونها ( گازهای فلوئوروکربن ) معمولا در سلولهای پلی اورتان ماندگارترند، اما هوا و آب هم ممکن است وارد سلولها شوند و رسانایی گرمایی اسفنج را حدود 20 تا 40 درصد افزایش دهند.

<><>

جدول : برخی گازهای مورد استفاده در تهیه اسفنجها

گاز	فرمول شیمیایی	جرم مولکولی	نقطه جوش	رسانایی گرمایی
هیدروژن	H2	2	- 253	4.28
نیتروژن	N2	28	-196	0.62
اکسیژن	O2	32	-183	0.62
بخار آب	H2O	18	100	0.43
دی‌اکسید کربن	CO2	44	-78	0.40
پنتان	C5H12	72	36	0.34
فلوئوروکربن12	CCl2F2	121	-30	0.23
فلوئوروکربن11	CCl3F	127	24	0.18

نمونه اسفنجهای کاربردی

<><>

جدول نمونه‌ای از اسفنجهایی که امروزه به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند

اسفنج	نوع	سلول	گستره چگالیKg/M3	حداکثر دمای کار بر درجه سانتی‌گراد
گرما سختها
پلی اورتان	سخت	بسته	24 – 640 +	93 – 121
پلی اورتان	انعطاف پذیر	باز	14.5 – 320	66 – 93
پلی ایزو سیانورات	سخت	بسته	24 – 320 +	149+
فنولی	سخت	باز یا بسته	5.1 – 352	149+
اوره فرمالدئید	نیمه سخت	کمی بسته	13 – 19	49
پلی آمید	سخت	باز یا بسته	32 – 640	260
گرمانرم
پلی استیرن	سخت	بسته	16 – 160	79
پلی اتیلن	نیمه سخت	بسته	21 – 800	82
پلی وینیل کلرید	سخت	بسته	32 – 64	93
پلی وینیل کلرید	انعطاف پذیر	باز یا بسته	46 – 960	62 – 107
نایلون	سخت	بسته	640 – 960	149

• اسفنجهای گرماسخت : پلیمرهایی که در اثر گرما به پلیمرهای غیر قابل ذوب و انحلال ناپذیر تبدیل می‌شوند.
• اسفنجها گرمانرم : پلیمرهایی که در اثر گرما می توانند ذوب یا نرم شوند.

پوشش های پودری

پوشش های پودری شامل رنگدانه ها و افزودنی های پخش شده در یک بایندر تشکیل دهنده فیلم ( رزین و عامل پخت) می باشند که بصورت پودرهای ریز تولید می شوند . چنین پودرهایی با یک تفنگ الکترواستاتیک بر روی سطوح مورد نظر پاشش می‌گردند. ذرات پودر در تفنگ باردار شده و لایه نازک چسبناکی را روی سطح مورد نظر تشکیل می‌دهند و پس از عبور از یک کوره در اثر حرارت ، ذرات پودری ذوب شده و پس از ایجاد چسبندگی و باند عرضی یک پوشش سخت ، بادوام و غیرقابل انحلال را ارائه می‌دهند. لغت پوشش پودری به هر دو پوشش پخت شده و حالت پودری اطلاق می‌شود و هیچ گونه ابهامی در بکار بردن آن وجود ندارد ولی ترم پودر پوششی فقط برای حالت پودری استفاده می‌شود .

» متن کامل (pdf)

نانوتکنولوژی چیست؟

نانوتکنولوژی چیست؟

نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاهها و سیستمها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر، و بهره برداری از خواص و پدیده های نوظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته اند. یک نانومتر چقدر است؟

یک نانومتر یک میلیاردم متر (9-m 10) است. این مقدار حدوداً چهار برابر قطر یک اتم است. مکعبی با ابعاد 5/2 نانومتر ممکن است حدود 1000 اتم را شامل شود. کوچکترین IC های امروزی با ابعادی در حدود 250 نانومتر در هر لایه به ارتفاع یک اتم، حدود یک میلیون اتم را در بردارند. در مقایسه یک جسم نانومتری با اندازه ای حدود 10 نانومتر، هزار برابر کوچکتر از قطر یک موی انسان است.

امکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن (R.Feynnman)، برنده جایزه نوبل فیزیک، مطرح شد. فین من طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیز ها را رد نمی کند. وی اظهار داشت که می توان با استفاده از ماشین های کوچک ماشین هایی به مراتب کوچک تر ساخت و سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد. همین عبارت های افسانه وار فاینمن من راهگشای یکی از جذاب ترین زمینه های نانو تکنولوژی یعنی ساخت روبوت هایی در مقیاس نانو شد. در واقع تصور در اختیار داشتن لشکری از نانوماشین هایی در ابعاد میکروب که هر کدام تحت فرمان یک پردازنده مرکزی هستند ، هر دانشمندی را به وجد می آورد. در رویای دانشمندانی مثل جی استورس هال (J.Storrs Hall) و اریک درکسلر (E.Drexler) این روبوت ها یا ماشین های مونتاژکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزی به هر شکل دلخواهی درمی آیند. شاید در آینده ای نه چندان دور بتوانید به کمک اجرای برنامه ای در کامپیوتر، تختخوابتان را تبدیل به اتومبیل کنید و با آن به محل کارتان بروید. چرا این مقیاس طول اینقدر مهم است؟

خواص موجی شکل (مکانیک کوآنتمی) الکترونهای داخل ماده و اثر متقابل اتمها با یکدیگر از جابجایی مواد در مقیاس نانومتر اثر می پذیرند. با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتر، امکان کنترل خواص ذاتی مواد ازجمله دمای ذوب، خواص مغناطیسی، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی بوجود می آید. استفاده از این پتانسیل به محصولات و تکنولوژیهای جدیدی با کارایی بالا منتهی می شود که پیش از این میسر نبود. نظام سیستماتیک ماده در مقیاس نانومتری، کلیدی برای سیستمهای بیولوژیکی است. نانوتکنولوژی به ما اجازه می دهد تا اجزاء و ترکیبات را داخل سلولها قرارداده و مواد جدیدی را با استفاده از روشهای جدید خود_اسمبلی بسازیم. در روش خود_اسمبلی به هیچ روبات یا ابزار دیگری برای سرهم کردن اجزاء نیازی نیست. این ترکیب پرقدرت علم مواد و بیوتکنولوژی به فرایندها و صنایع جدیدی منتهی خواهد شد.

ساختارهایی در مقیاس نانو مانند نانوذرات و نانولایه ها دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که آنها را برای استفاده در مواد کامپوزیت، واکنشهای شیمیایی، تهیه دارو و ذخیرة انرژی ایده ال می سازد. سرامیک های نانوساختاری غالباً سخت تر و غیرشکننده تر از مشابه مقیاس میکرونی خود هستند. کاتالیزورهای مقیاس نانو راندمان واکنشهای شیمیایی و احتراق را افزایش داده و به میزان چشمگیری از مواد زائد و آلودگی آن کم می کنند. وسایل الکترونیکی جدید، مدارهای کوچکتر و سریعتر و … با مصرف خیلی کمتر می توانند با کنترل واکنش ها در نانوساختار بطور همزمان بدست آیند. اینها تنها اندکی از فواید و مزایای تهیه مواد در مقیاس نانومتر است. منافع نانوتکنولوژی چیست؟

مفهوم جدید نانوتکنولوژی آنقدر گسترده و ناشناخته است که ممکن است روی علم و تکنولوژی در مسیرهای غیرقابل پیش بینی تأثیر بگذارد. محصولات موجود نانوتکنولوژی عبارتند از: لاستیکهای مقاوم در برابر سایش که از ترکیب ذرات خاک رس با پلیمرها بدست آمده اند، شیشه هایی که خودبخود تمیز میشوند, مواد دارویی که در مقیاس نانو ذرات درست شده اند، ذرات مغناطیسی باهوش برای پمپهای مکنده و روان سازها, هد دیسکهای لیزری و مغناطیسی که با کنترل دقیق ضخامت لایه ها از کیفیت بالاتری برخوردارند، چاپگرهای عالی با استفاده از نانو ذرات با بهترین خواص جوهر و رنگ دانه و …

قابلیتهای محتمل تکنیکی نانوتکنولوژی عبارتند از :

1- محصولات خوداسمبل
2- کامپیوترهایی با سرعت میلیاردها برابر کامپیوترهای امروزی
3- اختراعات بسیار جدید ( که امروزه ناممکن است)
4- سفرهای فضایی امن و مقرون به صرفه
5- نانوتکنولوژی پزشکی که درواقع باعث ختم تقریبی بیماریها، سالخوردگی و مرگ و میر خواهد شد.
6- دستیابی به تحصیلات عالی برای همه بچه‌های دنیا
7- احیاء و سازماندهی اراضی

فلزات و افزودنی های موجود در مواد غذایی

برخی از فلزات موجود در مواد غذایی
سرب
سرب یکی از فلزات سنگین است که بطرق مختلف ، سبب آلودگی محیط و در نتیجه ایجاد عوارض مسمومیت حاد و یا مزمن در انسان می‌شود. تماس دراز مدت با این فلز سبب تجمع آن در بدن شده و یکی از مواد سرطانزا به حساب می‌آید. آلودگی مزارع و گیاهان به واسطه راه یابی فضولات کارخانجات که با ترکیبات سرب سروکار دارند، باعث افزایش میزان سرب در شیر و گوشت دامهائی که در مراتع چرا می‌کنند، شده و بطور مستقیم یا غیرمستقیم آلودگی غذای انسان را سبب می‌شود.
حداکثر میزان سرب برحسب استانداردهای موجود در کشورهای مختلف در آب آشامیدنی 50 میکروگرم در لیتر (ppb) و در مواد غذایی ، 2 میلیگرم در کیلوگرم (ppm) می‌باشد. همچنین لحیم قوطیهای کنسرو و در برخی موارد ، حاوی سرب است و نگاهداری غذا در این قوطی‌ها بخصوص در مورد اغذیه اسیدی سبب پیدایش سرب در ماده غذایی می‌شود.
 

مس مس یکی از عناصر لازم در تغذیه انسان و دام است و به مقادیر کم در تولید هموگلوبین خون موثر است. به مقدار زیاد در اغذیه ایجاد عوارض و مسمومیت می‌نماید. استاندارد مس در بیشتر کشورها ، 20ppm در اکثر مواد غذایی است و در نوشابه‌ها و آب میوه این مقدار 2ppm می‌باشد. وجود مس در شیر به عنوان کاتالیزور در تسریع اکسیداسیون چربی و تغییر طعم شیر موثر است و میزان 2ppm مس در شیر و یا کره ، مدت نگاهداری این مواد را کاهش می‌دهد. همچنین وجود مس در میوه‌ها و سبزی‌های قوطی شده ، میزان ویتامین C موجود را کاهش می‌دهد.
 

قلع مواد غذایی حاوی قلع در انسان ایجاد مسمومیت می‌نماید. گزارشهای متعددی مبنی بر مسمومیت افراد ناشی از مصرف آب‌میوه و یا مشروبات نگاهداری شده در قوطی ، در دست است. در صنایع غذایی ، قوطی‌های فلزی که به منظور نگاهداری اغذیه بکار می‌روند، اغلب بوسیله یک ورقه قلع پوشیده می‌شوند. اغذیه مختلف بخصوص اغذیه اسیدی و همچنین اغذیه گوگرددار مانند ماهی و گوشت در مدت نگاهداری با سطح فلز قوطی ایجاد واکنش نموده و قسمتی از فلز در آن حل می‌شود. حداکثر مجاز قلع در اغذیه در بیشتر کشورها 250ppm است.


افزودنیهای مواد غذایی
محافظها
نگهدارنده‌ها ، موادی شیمیایی هستند که با جلوگیری از رشد میکروارگانیسمها و اکسیداسیون مواد اکسید شونده و کنترل فعالیت آنزیمها ، فساد مواد غذایی را به تاخیر انداخته و مدت نگهداری آنها را طولانی می‌نمایند.
 

تثبیت‌کننده‌ها و استحکام دهنده‌ها شامل موادی مانند صمغ‌ها ، نشاسته و دکسترین و ژلاتین و بعضی ترکیبات پروتئینی و غیره می‌باشد که در اثر ترکیب آنها با آب مواد غذایی ، خاصیت چسبندگی به ماده غذایی داده و حالت ژله‌ای‌شکل تولید می‌کنند و در بیشتر پودینگها ، سسهای سالاد ، انواع ژله و غیره استفاده می‌شود.
 

مکملهای غذایی مکملهای غذایی ، موادی هستند که به عنوان تکمیل کننده و تقویت کننده به مواد غذایی اضافه می‌شوند. مثلا ویتامین D به شیر ، ویتامینهای گروه B به محصولات غلات ، ویتامین A یا بتاکاروتن به مارگارین و روغن‌های گیاهی ، ویتامین C به آبمیوه‌جات کنسرو شده و مصنوعی که از اسانس ، شکر و رنگ تهیه می‌شوند، افزوده می‌گردند.
 

امولسیون کننده‌ها امولسیون کننده‌ها موادی هستند که به عنوان استحکام دهنده و ایجاد امولسیون برای روغن در آب ، آب در روغن ، گاز در مایعات و گاز در جامدات بکار می‌روند که یا از امولسیون کننده‌های طبیعی مانند لیستین و یا از امولسیون کننده‌های مصنوعی مانند مونو یا دی گلیسریدها و اسیدهای چرب و مشتقات آنها استفاده می‌کنند.
 

بی رنگ و سفید کننده ، اصلاح کننده و تعدیل کننده نشاسته مواد اکسیدانی مانند پراکسید هیدروژن جهت سفید کردن شیری که جهت تهیه نوع خاصی از پنیر است، استفاده می‌شود. همچنین برای تغییر رنگ آرد تازه آسیاب شده و کیفیت عمل آوری نان ، از مواد اکسیداسیون استفاده می‌شود.
 

عوامل اسید کننده این عوامل موادی هستند که جهت پایین آوردن PH به مواد غذایی افزوده می‌شوند که ضمن اصلاح طعم ، بطور غیرمستقیم از رشد باکتری‌ها جلوگیری نموده و مدت زمان استریل محصولات کنسرو را کمتر می‌نمایند. همچنین باعث جلوگیری از شکرک زدن مرباجات در غلظتهای زیاد می‌گردند. این مواد عبارتند از: اسید سیتریک ، اسید استیک ، اسید مالیک و ... .

طعم دهنده‌ها
برای تغییر طعم و اصلاح طعم مواد غذایی از طعم دهنده‌های طبیعی مانند ادویه‌جات و اسانسهای طبیعی و یا از طعم دهنده‌های مصنوعی مانند اسانسها استفاده می‌شود. اسانسهای طبیعی را از میوه ، گل ، برگ و غیره گیاهان توسط تقطیر در خلاء بدست می‌آورند. بعضی از اسانسهای مصنوعی عبارتند از: بنزآلدئید با طعم گیلاس ، اتیل بوتیرات با طعم آناناس و متیل آنترانیلات با طعم انگور و ...
 

رنگها رنگها مواد رنگی مختلفی می‌باشند که به صورت طبیعی و یا مصنوعی تهیه شده و جهت خوش‌منظر کردن و یا متحدالشکل کردن و گاهی هم برای مخفی کردن و نامحسوس جلوه دادن عیوب و تقلب در فراورده‌های غذایی بکار می‌روند. 

مرجع

تصفیه آبهای صنعتی

برای تهیه آب مورد استفاده در صنعت شناخت کامل آب و املاح موجود در آن ضروری است. زیرا برای هر دستگاه صنعتی یک نوع آب با مشخصات ویژه ای قابل استفاده می باشد و چون آب به صورت طبیعی دارای این مشخصات نمی باشد لازم است آن را طی فرآیندهای مختلفی، منطبق با نیاز صنعت تصفیه نمود.
مهمترین املاحی که معمولا در آب صنعتی تولید اشکال می کنند، نمکهای فلزات قلیائی خاکی می باشند که در آب باعث پدید آمدن سختی (Hardness) می گردند. از مشخصات آب سخت دیر کف کردن صابونها و نتایج مصرف آن، گرفتگی دستگاهها، ایجاد رسوب، کاهش راندمان حرارتی و نهایتا خوردگی و سوراخ شدن لوله ها می باشد.
یکی دیگر از موادی که وجودش در آب برای صنعت تولید اشکال می کند، سیلیس می باشد. وجود سیلیس در آب برای بویلرهایی که با فشار کم کار می کنند چندان مهم نمی باشد. ولی در بویلرهای با فشار متوسط و بالا، افزایش غلظت سیلیس بیش از حد مجاز، باعث حمل آن همراه با بخار آب شده و در لوله ها جریان می یابد که در توربینها به علت کاهش دمای بخار، سیلیس نیز سرد شده و بر روی پره های توربین رسوب می کند. افزایش مقدار رسوب بتدریج فاصله بین پره های ثابت و متحرک را پر کرده و سطح عبور بخار را کوچک و کوچکتر می کند و بالاخره توربین را از کار می اندازد. همچنین سیلیس در اثر برخورد با پره های توربین، باعث خوردگی مکانیکی (Erosion) پره ها شده که در تخریب و از کارافتادگی توربین بسیار مؤثر می باشد.
رسوبات سخت سیلیس را که در شرایط کار بویلر تشکیل می شود، به سختی میتوان تمیز نمود. اینرسوبات حتی اگر بصورت لایه ای نازک باشند، انتقال حرارت را در درون لوله ها به شدت کاهش داده و موجب افزایش درجه حرارت لوله و در نتیجه سوختن (Over Heating) و پاره شدن لوله های بویلر (Tube Failure) میگردند.
مقدار مجاز سیلیس در آب خوراک بویلرهای مختلف متفاوت بوده و بستگی به فشار عملیاتی بویلرها و قلیائیت آب دارد. جدول شماره یک محدوده غلظت سیلیس را در بویلرهای با فشارهای 0-900 PSIG مشخص می نماید.

فشار بویلر PSIG	سیلیس بر حسب ُSiO2 ppm	حداکثر قلیائیت بر حسب CaCo3 ppm
0-300	150	700
300-450	90	600
450-600	40	500
600-750	30	400
750-900	20	300

جدول شماره 1

لازم است آب صنعتی را قبل از استفاده در بویلرها مورد تصفیه ای خاص قرار داد تا بتوان سختی و سیلیس آن را در حد مجاز (TH < 2 ppm) کنترل نمود.

سختی آب (Hardness)
سختی آب به خاطر حضور املاح (کاتیونهای) دوظرفیتی در آن است که مهمترین آنها کلسیم و منیزیم می باشند (آهن و منگنز در آبهای سطحی بندرت با غلظت قابل توجهی وجود دارند) و از نظر نوع سختی به دو نوع موقت و دائم تقسیم میگردد.
سختی موقت یا کربناته مربوط به کربناتها و بی کربناتهای کلسیم و منیزیم می باشد و چون در اثر حرارت ایجاد رسوب می کند سختی موقت نامیده میشود.

Ca(HCo3)₂ →  CaCo₂ ↓ + Co₂↑ + H₂O
 

اما سختی دائم مربوط به سولفاتها و کلرورها و ... کلسیم و منیزیم بوده و چون سختی کربناته (موقت) بسیار نامحلولتر از سختی دائم آب می باشد، بیش از سختی دائم ایجاد اشکال می کند.

Total Hardness (TH) = سختی موقت + سختی دائم

LPG یکی از محصولات جانبی صنعت نفت

LPG هم یکی از محصولات جانبی صنعت نفت است که شامل پروپان، پروپیلن، بوتان و بوتیلن در نسبت‌های مختلف است. البته قسمت عمده LPG از پروپان و بوتان با نسبتی تقریبا مساوی تشکیل شده‌است.

● مقایسه با بنزین
در مقایسه بنزین و CNG باید گفت که این گاز، اکتان بالایی دارد، تمیز می سوزد، قابل اندازه‌گیری است و معمولاً میزان تولید گازهای خروجی آن پایین است. وسایل نقلیه با سوخت LPG هم نسبت‌به وسایل بنزین‌سوز و گازوئیل‌سوز آلودگی کمتری دارند.
گازهای گلخانه‌ای و اکسیدهای نیتروژن حاصل ‌ احتراق LPG در وسایل نقلیه، کمتر از بنزین و گازوئیل است. همچنین در مرحله تولید، انتقال و سوخت‌گیری، به‌دلیل ماهیت گازی LPG، بر خلاف بنزین و افزودنی‌های آن مثل MTBE آلودگی برای آب‌های زیرزمینی را درپی ندارد. 

مزایا و معایب LPG 

۱) به دلیل حالت گازی، موتور خودروی LPG‌سوز در هوای سرد نیز به راحتی روشن می‌شود.
۲) سیستم‌های سوخت LPG پوشیده و ضایعات تبخیری آنها قابل چشم‌پوشی است.
۳) حمل‌ونقل آن آسان و سوخت‌گیری آن برای مصرف‌کنندگان برخلاف LNG و CNG راحت است.
۴) وسایل نقلیه LPG سوز برای استانداردشدن گازهای خروجی به استفاده از کاتالیزر نیاز ندارند.
۵) ذرات سمی حاصل از احتراق آن نسبت به بنزین و گازوئیل ناچیز است.
۶) در مقایسه با سایر سوخت‌ها، هرگونه افزایش تقاضا برای LPG از منابع گاز طبیعی و نیز منابع پالایش نفت خام قابل تامین است.
۷) نشر PAH و آلدهید حاصل از احتراق LPG نسبت به وسایل نقلیه با سوخت‌های فسیلی ناچیز است.
اگر این مزایا را بادقت و درمقایسه با CNG بررسی کنیم می‌بینیم که همه دلایل غیر از دلیل سوم، جزو مزایای CNG هم هست،ضمن این‌که با توجه به شبکه گسترده لوله‌کشی گاز شهری، دلیل سوم هم درمقایسه با CNG خودبه‌خود مرتفع می شود. 

عیب‌های مصرف LPG عبارتند از: 

۱) مقدار انرژی LPG پایین است و از این رو تانک‌های LPG در قیاس با تانک‌های بنزینی و گازوئیلی فضای بیشتری اشغال می‌کنند.
۲) تانک‌های LPG فشرده و وزن بیشتری نسبت به نوع بنزینی و دیزلی دارند.
۳) LPG ضریب انبساط زیادی دارد، بنابراین، تانک‌های آن می‌توانند تا ۸۰ درصد ظرفیت پر شوند.
۴) LPG سنگینتر از هواست و برای شعله‌ور شدن نیازمند جابه‌جایی مناسب است.
۵) LPG در شکل مایع، در موارد کاربرد نامناسب باعث سوختگی پوست ناشی از سرما می‌شود. 

دراین بین، نتایج آزمایش‏ها در اغلب کشورهای دنیا، آمار تکان دهنده‏ای را نشان می‏دهد. براساس گزارش بانک جهانی، وقتی خودروی بنزین سوز به گازسوز تبدیل می‏شود، ظرف ۲سال مقدار آلاینده‏هایی که ایجاد می‏کند، بیش از موتورهای بنزین‏سوز است.

▪ البته CNG هم معایبی در مقایسه با بنزین دارد که عبارتند از:۱) چون به صورت گاز وارد موتور می‌شود هوای بیشتری در مقایسه با بنزین جایگزین می‌کند و در نتیجه کارایی حجمی پایین‌تری دارد.
۲) مسافت کوتاه‌تری را در مقایسه با اتومبیل‌های بنزین‌سوز طی می‌کند مگر آنکه موتور بتواند علاوه بر گاز از بنزین هم استفاده کند.
۳) سائیدگی نشیمنگاه شیر که بستگی به میزان رانندگی دارد بیشتر است.

۴) خطر ‌ آتش‌سوزی بیشتری به هنگام تصادف در مقایسه با اتومبیل‌های بنزینی دارد ( البته تاکنون در سوابق ایمنی خطر بیشتر ثابت نشده‌است). 

موتورهای گازسوز و بنزین‌سوزبه‌کارگیری هر نوع سوخت گازی در مقایسه با بنزین، روی‌هم‌رفته ۱۵ درصد از قدرت موتور اتومبیل می‌کاهند. ضمن این‌که مخازن گاز فضای زیادی از خودرو را اشغال می‏کنند و صاحب‌خودرو، بخشی از فضای مفید خودرواش را از دست می‏دهد.

از سویی شتاب خودرو کاهش می‏یابد، استهلاک لاستیک‏ها بالا می‏رود و اگر خودروها پایه غیرگازسوز باشند، استهلاک موتور ۳۰ درصد بیشتر می‌شود، یعنی اگر قرار باشد موتور ۱۵ سال کار کند، فقط ۱۰ سال کار خواهد کرد.

هزینه‏های تعمیراتی نیز بالاتر است چون خدمات بعد از فروش این خودروها به جایگا‏ه‏های خاص و ابزار ویژه تعمیراتی نیاز دارد. این‌طور نیست که تعمیرکار کنار خیابان تا کمر در موتور فرو برود و رفع عیب کند؛ در ضمن زمان سوخت‏گیری نیز طولانی‏تر است.

دوگانه‌سوز کردن خودرو باعث کاهش قدرت خواهد شد و مستلزم تغییر تجهیزات سیستم جرقه‏ای موتور (سیستم) است. علاوه بر موارد یاد شده، از آنجا که سیستم خنک‌کننده خودرو برای موتورهای بنزینی طراحی شده، در صورت مصرف گاز، مشکلات خاص خودش را دارد.
اگر یک کاتالیز کانورتور برای بنزین در نظر گرفته شود، ممکن است همان کارایی را برای گاز، به‌عنوان سوخت، نداشته باشد. در مجموع در موتورهای دوگانه‌سوز، از توانمندی‏های گاز استفاده نمی‏شود. 

مرجع

دانستنیهای علمی

تیتانیوم چیست؟

تیتانیوم ، جسمی معدنی است که در سال 1790 در کرنوال کشف شد . این عنصر با سایر عناصر ترکیب نمی شود و به سختی ذوب می شود . تیتانیوم در واقع یکی از معمول ترین عناصر است و در هر خاکی پیدا می شود و به طور خالص به سختی از سنگ معدنش بدست می آید. حتی مقدمات خالص کردن سنگ معدن آن آسان نیست . تاکنون مصرف اصلی تیتانیوم در ساختن فولاد تیتانیوم بوده است . ** 

سیلیکون چیست ؟

سیلیکون  ، ماده ای غیر فلزی است که در طبیعت به طور ناخالص وجود دارد . سیلیکون خالص سخت و خاکستری تیره است . پوسته زمین 28% و خاک چینی 50% سیلیکون دارد .صخره ها ، شن ، استخوان و آب دارای سیلیکون هستند . قسمت اعظم سیلیکون به فرم سیلیکا یا دی اکسید سیلیکون یافت می شود . کوارتز ، پشم و سنگ های شیری رنگ فرم هایی از سیلیکا به شمار می آیند . سیلیکات ها در ساخت شیشه ، لعاب و چینی به کار می رود . همچنین سیلیکات ها در ساختن صابون و در رنگ ها به کار می روند و برای پیشگیری از فساد چوب مصرف می شوند . مورد استفاده اصلی سیلیکون خالص در ساخت سلول های نوری ، ترانزیستور ، هیپ های سیلیکون شامل مدار های کوچک کامپیوتر است . 

**چرا در ساعت ها از کوارتز استفاده می شود ؟

کوارتز که از سیلیکون و اکسیژن تشکیل می شود ، رایج ترین ، ماده معدنی در کره زمین است .میلیارد ها نفر در هر روز از کوارتز استفاده می کنند ولی از آن اطلاع ندارند . بلورهای ریز کوارتز در داخل ساعت های مچی و دیواری پنهان شده اند . این بلورهای سفید یا شفاف در سراسر جهان یافت می شوند . بعضی از مواد مانند برخی سرامیک ها و بلورهای کوارتز وقتی تحت فشار مکانیکی قرار گیرند الکتریسیته تولید می کنند . توانایی تبدیل دو جانبه فشار مکانیکی و الکتریسیته به یکدیگر <<خاصیت پیزو الکتریک >> نامیده می شود .بلورهای کوارتز که دارای این خاصیت هستند با یک ولتاژ معین برق همیشه با بسامد یا فرکانس خاصی به ارتعاش در می آیند . در نتیجه ، این بلورها معیار دقیقی از بسامد یا فرکانس را حفظ می کنند که به تنظیم حرکت  ساعت کمک می کند و دقت آن را بسیار بالا می برد . کوارتز علاوه بر ساعت ، در رادیو ، ریزپردازشگرها ، و بسیاری از دستگاه های صنعتی دیگر نیز به کار می رود .  

 منبع: دانستنی های علمی و فنی جهان(دکتر علیرضا منجّمی – رقیه اسلامی) 

مرجع

The Chemistry and Technology of Petroleum

مرجعی کامل برای مشخصات نفت و محصولات آن به درخواست بازدید کنند گان عزیز. 

لطفا به این لینک مراجعه فرمایید