روشی برای جداسازی مواد اجزای سازنده یک محلول
تقطیر
Distillation
روشهای مختلفی برای جداسازی مواد اجزای سازنده یک محلول وجود دارد که یکی از این روشها فرایند تقطیر میباشد در روش تقطیر جداکردن اجزاء یک مخلوط ، از روی اختلاف نقطه جوش آنها انجام میگیرد. تقطیر در عمل به دو روش زیر انجام میگیرد. روش اول شامل تولید بخار از طریق جوشاندن یک مخلوط مایع ، سپس میعان بخار ، بدون اینکه هیچ مایعی مجددا به محفظه تقطیر بازگردد. در نتیجه هیچ مایع برگشتی وجود ندارد. در روش دوم قسمتی از بخار مایع شده به دستگاه تقطیر باز میگردد و به صورتی که این مایع برگشتی در مجاورت بخاری که به طرف مبرد میرود قرار میگیرد. هر کدام از این روشها میتوانند پیوسته یا ناپیوسته باشند.
انواع تقطیر
تقطیر ساده غیر مداوم : در این روش تقطیر ، مخلوط حرارت داده میشود تا بحال جوش درآید بخارهایی که تشکیل میشود غنی از جزء سبک مخلوط میباشد پس از عبور از کندانسورها (میعان کننده ها) تبدیل به مایع شده ، از سیستم تقطیر خارج میگردد. به تدریج که غلظت جزء سنگین مخلوط در مایع باقی مانده زیاد میشود، نقطه جوش آن بتدریج بالا میرود. به این ترتیب ، هر لحظه از عمل تقطیر ، ترکیب فاز بخار حاصل و مایع باقی مانده تغییر میکند.
تقطیر ساده مداوم : در این روش ، مخلوط اولیه (خوراک دستگاه) بطور مداوم با مقدار ثابت در واحد زمان ، در گرم کننده گرم میشود تا مقداری از آن بصورت بخار درآید، و به محض ورود در ستون تقطیر ، جزء سبک مخلوط بخار از جزء سنگین جدا می شود و از بالای ستون تقطیر خارج میگردد و بعد از عبور از کندانسورها ، به صورت مایع در میآید جزء سنگین نیز از ته ستون تقطیر خارج میشود. قابل ذکر است که همیشه جزء سبک مقداری جزء سنگین و جزء سنگین نیز دارای مقداری از جزء سبک است.
تقطیر تبخیر آنی (ناگهانی) : وقتی محلول چند جزئی مانند نفت خام را حرارت میدهیم، اجزای تشکیل دهنده آن بترتیب که سبکتر هستند، زودتر بخار میشود. برعکس وقتی بخواهیم این بخارها را سرد و دوباره تبدیل به مایع کنیم، هر کدام که سبکتر باشد دیرتر مایع میگردد. با توجه به این خاصیت ، میتوانیم نفت خام را به روش دیگری که به آن "تقطیر آنی" گویند، تقطیر نماییم. در این روش ، نفت خام را چنان حرارت میدهیم که ناگهان همه اجزای آن تبدیل به بخار گردد و سپس آنها را سرد میکنیم تا مایع شود. در اینجا ، بخارها به ترتیب سنگینی ، مایع میشوند یعنی هرچه سنگینتر باشند، زودتر مایع میگردند و بدین گونه ، اجزای نفت خام را با ترتیب مایع شدن از هم جدا میکنیم.
تقطیر در خلا : با توجه به اینکه نقطه جوش مواد سنگین نفتی نسبتا بالاست و نیاز به دما و انرژی بیشتری دارد، و از طرف دیگر ، مقاومت این مواد در مقابل حرارت بالا کمتر میباشد و زودتر تجزیه میگردند، لذا برای جداکردن آنها از خلا نسبی استفاده میشود. در این صورت مواد دمای پایینتر از نقطه جوش معمولی خود به جوش میآیند. در نتیجه ، تقطیر در خلا ، دو فایده دارد: اول این که به انرژی و دمای کمتر نیاز است، دوم اینکه مولکولها تجزیه نمیشوند. امروزه در بیشتر موارد در عمل تقطیر ، از خلا استفاده میشود. یعنی این که: هم تقطیر جزء به جزء و هم تقطیر آنی را در خلا انجام میدهند.
تقطیر به کمک بخار آب : یکی دیگر از طرق تقطیر آن است که بخار آب را در دستگاه تقطیر وارد میکنند در این صورت بی آنکه خلاءای ایجاد گردد، اجزای نفت خام در درجه حرارت کمتری تبخیر میشوند. این مورد معمولا در زمانی انجام میشود که در نقطه جوش آب ، فشار بخار اجزای جدا شونده بالا باشد تا به همراه بخار آب از مخلوط جدا گردند.
تقطیر آزئوتروپی : از این روش تقطیر معمولا در مواردی که نقطه جوش اجزاء مخلوط بهم نزدیک باشند استفاده میشود، جداسازی مخلوط اولیه ، با افزایش یک حلال خاص که با یکی از اجزای کلیدی ، آزئوتوپ تشکیل میدهد امکانپذیر است. آزئوتروپ محصول تقطیر یا ته مانده را از ستون تشکیل میدهد و بعد حلال و جزء کلیدی را از هم جدا میکند. اغلب ، ماده افزوده شده آزئوتروپی با نقطه جوش پایین تشکیل میدهد که به آن شکننده آزئوتروپ میگویند. آزئوتروپ اغلب شامل اجزای خوراک است، اما نسبت اجزای کلیدی به سایر اجزای خوراک خیلی متفاوت بوده و بیشتر است.
مثالی از تقطیر آزئوتروپی استفاده از بنزن برای جداسازی کامل اتانول از آب است، که آزئوتروپی با نقطه جوش پایین با 6/95% وزنی الکل را تشکیل میدهد. مخلوط آب- الکل با 95% وزنی الکل به ستون تقطیر آزئوتروپی افزوده میشود و جریان جریان غنی از بنزن از قسمت فوقانی وارد میشود. محصول ته مانده الکل تقریبا خالص است وبخار بالایی یک آزئوتروپی سهگانه است. این بخار مایع شده، به دو فاز تقسیم میشود. لایه آلی برگشت داده شده، لایه آلی به ستون بازیافت بنزن فرستاده میشود. همه بنزن و مقدار الکل در بخار بالایی گرفته شده، به ستون اول روانه میشوند. جریان انتهایی در ستون سوم تقطیر میشود تا آب خالص و مقداری آزئوتروپ دوگانه از آن بدست آید.
حضور مقادیر زیادی از فلزات سمی همانند جیوه، سرب، کادمیوم، روی و فلزات دیگر در محیط زیست، خطرات جدی سلامتی برای انسان به همراه دارد و این خطرات جوامع علمیرا تحت فشار قرار میدهد تا روشهای اقتصادی و موثر جدیدی برای شناسایی و حذف آلایندههای سمی توسعه دهند.
در اثر ترکیب نمودن تحقیقات انجام شده در زمینه تصفیه پسابها و علوم مواد نوع جدیدی از نانومواد با نام سیلیس نانوساختاری توسعه یافته است که ویژگیهای مورد نیاز برای این کاربردها را دار میباشد.
این ماده جدید با دارا بودن......
پلیمرها در زندگی روزمره به وفور یافت میشوند. از لفاف و پوششهای مواد خوراکی گرفته تا کیسههای مورد استفاده برای زباله، پلیمرهایی هستند که در گوشه و کنار یافت میشوند. خودروها نیز از این قاعده مستثنی نیستند. پلیمرها افزودن بر ۴۰ درصد از هر خودروی مدرن را تشکیل میدهند. قطعاتی همچون فرش، صندلی، لایی، موکت، دستگیره، سویچ و داشبورد، از یک یا چند پلیمر تشکیل شدهاند. صنعتگران و استفادهکنندگان از مواد پلیمری، با توجه به تنوع خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی این مواد در مصارف گوناگون، ناگزیر به تعیین نوع و شناسایی نمونه پلیمری بوده، اما اغلب فاقد آزمایشگاهی مجهز و افراد مجرب در این زمینهاند.
ترکیبات جیوه
compounds of Mercury
کارن وترهان یک پروفسور بین المللی شیمی و یک محقق ماهر در زمینه اثر فلزات سنگین بر روی سیستم های زنده و بویژه نقششان در ایجاد سرطان بود . اما خود او سرانجام قربانی یک فلز سنگین سمی شد . |
جوزف تامسون چگونه نسبت بار به جرم الکترون رااندازه گیری کرد؟
آزمایش تامسون ( محاسبه نسبت بار به جرم الکترون )
در آزمایش تامسون از اثر میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی استفاده شده است. دستگاهی که در این آزمایش مورد استفاده قرار گرفته است از قسمتهای زیر تشکیل شده است:
الف ) اطاق یونش که در حقیقت چشمه تهیه الکترون با سرعت معین می باشد بین کاتد و آند قرار گرفته است. در این قسمت در اثر تخلیه الکتریکی درون گاز ذرات کاتدی ( الکترون ) بوجود آمده بطرف قطب مثبت حرکت می کنند و با سرعت معینی از منفذی که روی آند تعبیه شده گذشته وارد قسمت دوم می شود. اگر بار الکتریکی q تحت تاثیر یک میدان الکتریکی بشدت E قرار گیرد، نیروییکه از طرف میدان بر این بار الکتریکی وارد می شود برابر است با:
F= q.E
در آزمایش تامسون چون ذرات الکترون می باشند q = -e بنابراین:
F= -eE
از طرف دیگر چون شدت میدان E در جهت پتانسیلهای نزولی یعنی از قطب مثبت بطرف قطب منفی است بنابراین جهت نیرویF در خلاف جهت یعنی از قطب منفی بطرف قطب مثبت می باشد. اگرx فاصله بین آند و کاتد باشد کار نیروی F در این فاصله برابر است با تغییرات انرژی جنبشی ذرات .
از آنجاییکه کار انجام شده در این فاصله برابراست با مقدار بار ذره در اختلاف پتانسیل موجود بین کاتد وآند بنابراین خواهیم داشت :
ev0 =½m0v2
که در آن v0 اختلاف پتانسیل بین کاتد و آند e بار الکترون v سرعت الکترون و m0 جرم آن می باشد. بدیهی است اگر v0 زیاد نباشد یعنی تا حدود هزار ولت رابطه فوق صدق می کند یعنی سرعت الکترون مقداری خواهد بود که می توان از تغییرات جرم آن صرفنظ نمود . بنابراین سرعت الکترون در لحظه عبور از آند بسمت قسمت دوم دستگاه برابر است با:
v = √(2e v0/ m0)
ب) قسمت دوم دستگاه که پرتو الکترونی با سرعت v وارد آن می شود شامل قسمتهای زیر است :
ادامه مطلب ...
دانشمندان با خطرات موجود در آزمایشگاهها کم و بیش آشنایند. خطراتی همچون اسیدها و بازهای غلیظ، سرنگهای حاوی مواد شیمیایی و یا مواد رادیواکتیو و ویروسهای مرگبار. اما در این میان، برخی از خطرات هم هستند که نیاز به ریزبینی و دقت بیشتری دارند. حساسیت به مواد شیمیایی یا حیوانات آزمایشگاهی، خطری است که به طور دائم، دانشمندان را تهدید میکند. البته اطلاعات در مورد شیوع این مشکلات هماکنون بسیار اندک است و بنابراین ممکن است در طولانی مدت خطرات بیشتری خود را نشان دهند که درحال حاضر شناختهشده نیستند. با این وجود، حتی درمورد خطرهای شناخته شده نیز، خیلی وقتها دقت کافی به عمل نمیآید و برای رسیدن به جواب آزمایشها، مرحله سلامت و ایمنی ندیده گرفته میشوند. این سهلانگاریها عموما مشکلی به وجود نمیآورند، اما گاهی تحقیقات را به تاخیر میاندازند یا باعث آسیب جسمی و حتی مرگ میشوند.
کار روغن موتور چیست:وظایف اصلی روغن موتور ؛ روان سازی قسمتهای متحرک موتور ، به حداقل رساندن اصطحکاک و فرسایش ، کمک به کاهش حرارت و به خود گرفتن کثافات ، ذرات معلق و رسوبات لجنی حاصل از احتراق می باشد.
بدلیل اینکه روغن موتور باید این چند کار پیچیده را به طور همزمان انجام دهد ، یک فرمولاسیون شیمیایی پیچیده را می طلبد ، اما شما برای آنکه بدانید روغن موتور چگونه عمل می کند ، چگونه رده بندی می شود و چگونه باید نوع صحیح آنرا برای خودرویتان برگزینید ، نیاز به شیمیدان و یا مهندس شیمی بودن ، ندارید. کافی است با انواع مختلف روغن موتور ، رده بندیهای آن و علائم و اختصاراتی که برای آن استفاده می شود ، آشنا باشید. ◄ انواع روغنها:
در حال حاضر روغنهای موتور خودروها به ۳ نوع کلی تقسیم می شوند :
الف : مینرال ( ارگانیک ) ب : سنتتیک ج : نیمه سنتتیک Premium )) الف - مینرال :
روغنی است که بر پایه نفت خام ساخته می شود و همان روغنی است که سالهاست در خودروها بکار برده می شود و همه ما با آن آشنایی داریم. ب - سنتتیک :
روغنی است که از ترکیبات شیمیایی یا پولیمراسیون هیدروکربنها (Olefins ) تولید می شود و نه با تصفیه نفت خام ، این نوع روغن ، اولین بار برای موتورهای جت بکار گرفته شد که بدلیل مزایایی که این نوع روغن نسبت به نوع مینرال داراست در سالیان اخیر مصرف آن در خودروها نیز فزونی یافته است. روغنهای سنتتیک انواع مختلف با مواد تشکیل دهنده متفاوتی دارند که این امر آنها را از لحاظ کیفیت و نوع مصرف نیز با یکدیگر متمایز می سازد ، از بین صدها نوع روغن سنتتیک با فرمولاسیون های مختلف که هر یک محاسن و معایبی را نیز دارا هستند ، نوعی که بر پایه Polyalphaolefins یا به اختصار ( PAO ) ساخته می شود و مقادیر کمی هم Ester در خود دارد ، دارای کارآیی و مقبولیت بیشتری است.
از مزیت های اکثر روغن های سنتتیک می توان موارد زیر را ذکر کرد :
۱- کاهش مصرف روغن بدلیل عمر بیشتر روغن
۲- غیر خورنده و غیر سمی بودن
۳- تبخیر شوندگی پایین
۴- دمای سوختن بالا
۵- مقاومت در برابر اکسیداسیون بالا
۶- دارا بودن شاخص ویسکوزیته بالا به صورت طبیعی ( عکس العمل سریع در مقابل تغییرات دما )
۷- کاهش مصرف سوخت تا ۲/۴ درصد
۸- نقطه روان شدن پایین
۹- قابلیت استفاده از روغنهای با گستره ویسکوزیته زیاد بدون نگرانی از شکست پلیمرها ( در ادامه توضیح داده خواهد شد )
عیب این نوع روغنها نیز ، قیمت بالای آنها و عدم تطابق کامل با موتورهای با تکنولوژی قدیمی است.
ادامه مطلب ...
● چگونگی شکل گیری پرتوهای کاتدی وقتی مقدار گاز داخل لوله تخلیه الکتریکی کاهش مییابد، فضای تاریک کاتد ، بیشتر و ستون مثبت کوتاهتر و روشنایی آن کمتر میشود. با کاهش بیشتر فشار تابانی باز هم ضعیفتر میشود و شیشه لوله در مجاورت کاتد شروع به تابانی مختصری میکند. وقتی که فشار تا ۰.۰۰۱میلیمتر جیوه افت کند، تابانی گاز عملا متوقف میشود، درحالی که تمام سطح شیشه لوله ، نور درخشانی (معمولا سبز) گسیل میدارد.
اگر هوا باز هم با پمپ تخلیه بیشتر خارج شود، تابانی شیشه سبز ضعیفتر میشود. با شروع فشار از ۰.۰۰۰۰۱ تا ۰.۰۰۰۱ میلیمتر جیوه این تابانی بکلی محو میشود و تخلیه خاتمه میپذیرد.
روشهای تشخیص نقطه اکی والان:
اصولا" نقطه اکی والان زمانی بدست می آید که آنالیت با تیترانت با نسبت استکیومتری مربوطه به طور کامل واکنش دهند. اگر تیتراسیون را به عنوان " شمارش یونها یا مولکولها " بدانیم، بدست آوردن نقطه اکی والان باید خیلی مهم باشد. انجام این کار می تواند با استفاده از خواص بعضی محلولها به عنوان شناساگر رنگی که در بهترین حالت در نقطه اکی والان تغییر رنگ می دهند، انجام شود.
اما این تغییر رنگ در نقطه پایان اتفاق می افتد نه در نقطه اکی والان با اینکه نقطه پایان بسیار نزدیک به نقطه اکی والان است . اما همواره در این روش انتشار خطا خواهیم داشت از آن گذشته تشخیص افراد مختلف در تشخیص رنگ بسیار متفاوت است. اصولا" تشخیص نقطه اکی والان به سه روش مرسوم انجام می پذیرد : ● روش چشمی یا فتومتری ● روش پتانسیومتری ● روش بی ولتامتری/بی آمپرومتری
◄ اساس روش پتانسیوتری : روش پتانسیومتری یکی از متداول ترین روشهای تشخیص نقطه اکی والان است این روش تشخیص ، کل تیتراسیونهای آبی ، غیر آبی اسید و باز ، اکسیداسیون احیاء ، رسوبی و کمپلکسومتری را پوشش می دهد .
اساس تشخیص نقطه اکی والان به این روش مبتنی بر دو الکترود می باشد ، یکی الکترود شناساگر و دیگری الکترود مرجع و چیزی که در اینجا اندازه گیری می شود پتانسیل الکترود ها نیست بلکه تفاضل پتانسیل بین الکترود شناساگر و الکترود کار در هر لحظه می باشد. در واقع الکترود شناساگر پتانسیلی را تامین می نماید که وابسته به وضعیت محلول داخل ظرف تیتراسیون می باشد. و الکترود مرجع عهده دار تامین پتانسیلی است که کاملا" مستقل از وضعیت محلول داخل ظرف تیتراسیون است . این اختلاف پتانسیل بین دو الکترود توسط یک ولتامتر اندازه گیری می شود که مقاومت داخلی بسیار بالایی دارد.
رابطه تئوری اندازه گیری این اختلاف پتانسیل به قرار زیر می باشد
R= ثابت گازها ( 8.314 J/K/mol )
U= اختلاف پتانسیل بین دو الکترود
Uo= پتانسیل الکترود شناساگر
Zi= بار یونی
F= عدد فارادی ( 96484.56 C/mol )
ai= فعالیت یونی
◄ دستگاههای تیتراسیون های پتانسیومتری: همانطور که در قبل نیز شرح داده شد این روش نیاز به مدار الکتریکی به نام ولتمتر دارد که دارای مقاومت داخلی بالایی باشد. امروزه دستگاههای ولت متر ساخته شده برای این منظور تنها یک ولتمتر ساده نیست . این دستگاهها علاوه بر وظیفه اصلی که به عهده دارند که همانا پیدا کردن حجم مصرفی از تیترانت در نقطه اکی والان است بسیار پیشرفته تر شده ، می توانند پس از پیدا کردن این نقطه اطلاعات را نیز توسط فرمولی که خود کاربران برای آنها تعریف می کنند پردازش نمایند و نتیجه را به صورت مستقیم با دیمانسیون و تعداد ارقام پس از اعشار تعیین شده به نمایش در آورند .
علاوه بر آن اطلاعات حاصل از هر آزمایش را می توان توسط کامپیوتر ذخیره یا توسط دستگاه چاپگر نمود که از این طریق به کاربران اجازه می دهند تا بانک اطلاعاتی تیتراسیون را در آزمایشگاه خود داشته باشد تا هر زمان که نیاز بود بتوانند به نتیجه آزمایشی در روز خاصی رجوع کرده آن را ملاحظه یا چاپ نماید. در نسل جدید این دستگاه کاربر قادر خواهد بود حتی تیترانت خود را در پله های i0.05µLit اضافه نماید .یکی از کمپانی هایی که بیش از 65سال در ارتباط با تولید این نوع دستگاهها در جهان سابقه کار دارد کمپانی Metrohm سوئیس است که در 65 سال پیش در شهر کوچکی در کشور سوئیس بوجود آمد و تا به امروز که تبدیل به بزرگترین کمپانی در این ارتباط شده است . دستگاههایی که در این کمپانی امروزه برای تیتراسیون تولید می کند ، در دو نسل Titrando, Titrino تولید می شوند .
جدیدترین مدل این دستگاهها دارای قابلیت های منحصر به فردی می باشد که در جهان بی همتاست استفاده از تکنولوژی میکرو الکترو مکانیک، استفاده از بورتهای هوشمند، استفاده از الکترود هوشمند، تبدیل پتانسیل الکترود از آنالوگ به دیجیتال امکان انجام دو تیتراسیون به صورت همزمان از توانمندی های منحصر به فرد این دستگاه ها می باشد. یکی دیگر از تیتراسیونهای نام آشنا در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی تیتراسیون کارل فیشر می باشد در این تیتراسیون که I2 به عنوان تیترانت در تیتراسیونی با استکیومتری یک به یک با آب بعنوان آنالیت واکنش می دهد و شما با اندازه گیری مقدار مصرف I2 به آب نمونه مجهول پی می برید.
کمپانی یاد شده بزرگترین و دقیق ترین این دستگاهها را تولید می نماید از دیگر تیتراسیونهای نام آشنا در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی می توان اندازه گیری H2S، مرکاپتان ، برم نامبر ، برم ایندکس TAN,TBN را نام برد.