تجزیه کیفی مواد آلی به روش ذوب قلیایی

تجزیه کیفی مواد آلی به روش ذوب قلیایی جهت تشخیص ازت، گوگرد و هالوژنها : 
 برای تشخیص این عناصر در ترکیبات آلی ابتدا باید آنها را به ترکیبات معدنی یونیزه تبدیل کرد سپس شناسایی نمود. این تبدیل ممکن است به روشهای مختلف صورت گیرد ولی بهترین روش ذوب ترکیبات با فلز سدیم است. در این روش سیانید سدیم (NaCN)، سولفید سدیم (Na2S) و هالید سدیم (NaX) تشکیل میشود که به آسانی قابل تشخیص هستند.  
ترکیب آلی (1)
معمولا سدیم به مقدار اضافی به کار برده میشود. در غیر اینصورت اگر گوگرد و نیتروژن هردو وجود داشته باشند، احتمالا تیوسیانات سدیم (NaSCN) تشکیل میشود. در این صورت در تشخیص نیتروژن به جای آبی پروس رنگ قرمز مشاهده میشود زیرا بجای یون (CN-)، یون (SCN-) خواهیم داشت. اما با سدیم اضافی تیوسیانات تشکیل شده تجزیه میشود و جواب درست به دست می آید. 

به مخلوط حاصل آب اضافه کرده مخلوط قلیایی را صاف نموده و سپس به آن (FeSO4) اضافه کنید در این صورت فروسیانید سدیم تشکیل میشود.
 
وقتی محلولهای قلیایی نمکهای فروی بالا جوشانده میشود بر اثر اکسیژن هوا کمی یون فریک تشکیل میشود. (بر اثر سولفوریک اسید رقیق هیدروکسیدهای فرو و فریک تشکیل شده حل میشوند) فروسیانیدها با نمک فریک تشکیل فروسیانید فریک (آبی پروس) میدهند.
 
برای اسیدی کردن محیط نباید از (HCl) استفاده کرد زیرا به علت تشکیل (FeCl6) رنگ زرد در محیط ایجاد میشود و به جای آبی پروس رنگ سبز ظاهر میشود. به همین دلیل کلرید فریک نیز نباید اضافه شود. همانطوری که قبلا ذکر شده است بر اثر اکسیداسیون به وسیله هوا در محیطهای قلیایی گرم به مقدار کافی یونهای فریک تشکیل میشود بنابراین نیازی به افزایش یون فریک نیست، افزایش مقدار کمی محلول رقیق فلئورید پتاسیم ممکن است به تشکیل آبی پروس در محلول که به آسانی قابل صاف شدن است کمک نماید (Fe3+ با F- تولید FeF63- میکند که پایدار است و باعث خارج شدن Fe3+ از محیط عمل میشود).
گوگرد به صورت یون سولفید را میتوان به وسیله استات سرب و استیک اسید و یا به و سیله پلمبیت سدیم (محلول قلیایی استات سرب) به صورت رسوب سولفید سرب (PbS) سیاه رنگ تشخیص داد.

برای تشخیص یونهای هالوژن (Cl, Br, I) از اثر محلول نیترات نقره در محیط اسید نیتریکی استفاده میشود در این صورت هالید نقره به صورت رسوب حاصل میشود.

درج شکل ها و نشانه های علمی در Word با Scienc64 v6.2

درج شکل ها و نشانه های علمی در Word با Scienc64 v6.2

 نسخه جدید نرم افزار Scienc64 v6.2 با  امکانات اضافه که مطمئنا شما را شگفت زده خواهد کرد.  این نرم افزار تعداد زیادی نوار ابزار جدید به Word اضافه می کند که با استفاده از آن ها می توانید انواع و اقسام شکل ها، ابزارها، فرمول ها و علائم مورد استفاده در علوم مختلف مانند شیمی، فیزیک و ریاضی را تنها با یک کلیک به متن خود اضافه کنید.

از جمله امکانات جدید این نرم افزار در مورد شیمی نسبت به نسخه قبلی می توان امکان درج شکل ابزارها به صورت سه بعدی و درج نشانه شیمیایی عناصر با عدد اتمی و عدد جرمی و .... را نام برد. در زیر برخی شکل های رسم شده با این نرم افزار را مشاهده می کنید:

 

 روش نصب و استفاده :

قبل از نصب نرم افزار Scienc64 ابتدا باید اجازه استفاده از Macro ها را به Word بدهید. برای این کار در محیط Word از منوی Tools وارد مسیر Tools>Macro>Security شده و گزینه Medium را انتخاب کرده و تایید کنید. سپس به طور کامل از Word خارج شوید و سپس نصب Scienc64 را شروع کنید.

برای نصب Scienc64 فایل installS64GD8.exe را اجرا کرده و  به ترتیب گزینه های زیر را انتخاب کنید:

Install>I agree>خانه ها را خالی بگذارید>Activate>Close

بعد از نصب نرم افزار، وارد Word شده و در صورت دادن پیغام، با انتخاب Always trust macros ... روی Enable Macros کلیک کنید. حال اگر به قسمت نوار ابزارهای Word نگاه کنید، یک نوار ابزار کوچک مثل شکل زیر اضافه شده است:

با کلیک روی دکمه s64 چند نوار ابزار و یک منوی جدید به محیط Word اضافه می شود. از منوی Scienc64 برای ظاهر نمودن نوار ابزارهای اختصاصی شیمی، فرمول نویسی، فلش ها، الکتریسیته، مکانیک، نور، صوت، ریاضی و ... استفاده کنید:

برای فعال سازی نرم افزار و از بین بردن محدودیت 15 روزه آن، از منوی Scienc64 گزینه Activation/Licence را انتخاب کنید. در گوشه بالای سمت راست پنجره ظاهر شده یک کد 10 رقمی به نام Windows serial مشاهده می شود. فایل Keygen Scienc64.exe را از پوشه نصب نرم افزار اجرا کنید و این کد 10 رقمی را (بدون خط تیره) در قسمت Code Windows وارد کنید و سپس روی Calculer کلیک کنید. حال کد ایجاد شده در قسمت Code de Débridage را در قسمت Registration Code پنجره Activation وارد کنید. قسمت Name/Email را نیز به دلخواه قرار دهید و روی Activate کلیک کنید. آن گاه روی OK و سپس Close کلیک کنید.

 
مرجع

عنصر 118

عنصر 118 !!!

پس از فروکش کردن تب کشف این عنصر در سال 2002 ، تیمی جدید مرکب از محققان مدعی شده که موفق به تولید تعدادی از سنگین ترین عنصرها شده و پس از شمردن تعداد پروتون های هسته ، آن را عنصر 118 نامگذاری کرده اند.
این کشف در نتیجه ماهها بمباران یک هدف رادیواکتیو توسط اتمهای سنگین و سپس جستجو برای رشته ای مشخص از نیمه عمرهای رادیو اکتیو به دست آمده است.
به هرحال گزارش موقعی تایید شد که گروه دیگری نیز این نتیجه را به دست آورده بود. در شیمی هر عنصر دارای تعدادی ثابت از الکترون ها ، نوترون ها و پروتون ها هستند.
محققان معتقدند که دسته ای دیگر از عناصر وجود دارند که دارای تعداد نسبتا ثابتی از ذرات سنگین فوق یعنی پروتون ها هستند.
آزمایش های انجام شده در مرکز تحقیقات مشترک واقع در روسیه تعداد عناصر ثبت شده را قبلا از 113 به 116 رسانیده است.
این گروه هدف قرار دادن کالیفرنیم 249 را توسط یونهای کلسیم 48 آغاز کرده و این تصامات منجر به ترکیب این دو عنصر شده و حاصل عنصری با 118 پروتون و 143 نوترون می شود. این عنصر در جدول تناوبی دقیقا زیر رادون قرار خواهد گرفت.
پس از تشکیل عنصر 118 در فرآیند آزمایش ، این عنصر متلاشی شده و به عنصر 116 و عناصر سبک تر تجزیه می شود. این پروسه با آزاد سازی تشعشعات آلفا همراه است که هر کدام دو پروتون دارند.
یکی از اعضای این تیم می گوید نزدیک شدن به این تعداد پروتون در دمای بالایی که توسط این بمباران صورت می گیرد ، کاملا ثابت و پایدار نیست و گروه باید در میان حوادث اتفاق افتاده به جستجو بپردازد.
سرانجام بعد از 4 ماه آزمایش انجام شده در 2002 و 2005 محققان متوجه سه اتفاق افتاده در فرآیند شدند که مشابه با تلاشی عنصر 118 بوده و نیمه عمر میلی ثانیه ای داشته است.
4 سال پیش فیزیکدانی به نام ویکتور نینوو به خاطر گزارش اشتباه درباره کشف عنصر 118 از طرف لابراتوار لورنس برکلی مورد خشم قرار گرفت.

ویسکوزیته

ویسکوزیته

ویسکوزیته ( لزجت ) خاصیتی است که سیال به وسیله آن در مقابل تنش برشی مقاومت می کند. با افزایش دما لزجت گازها افزایش می یابد اما لزجت مایعات کاهش می یابد این تفاوت را می توان با بررسی عوامل لزجت توضیح داد.
هر فازی در مقابل حرکت توده های خود دارای مقاومت می باشد . این مقاومت برای فاز گاز ناچیز و برای فاز جامد خیلی زیاد می باشد . مایعات نیز در برابر حرکت لایه های خود از خود مقاومت نشان می دهند .
لزجت سیالات یعنی مقاومت آنها به تنش برشی ناشی از دو عامل است:
1- نیروی جاذبه مولکولی
2- تبادل مومنتوم مولکولی

برای مایعات بیشتر تحقیقات بر عبور مایع در لوله ها معطوف شده است و بیشتر روابط موجود نیز برای مایعات با سرعتهای مختلف در لاله ها با قطر و زبریهای متفاوت بدست آمده اند. حرکت یک مایع در درون لوله می تواند شامل سه بخش عمده باشد : 
1- حرکت آرام ( Laminar Flow ) در این نوع حرکت لایه های مایع به آرامی برروی هم می لغزند و حرکت مایع ادامه می یابد طول این ناحیه بنا به سرعت اولیه مایع یا زبری سطح لوله می تواند کوتاه یا بلند باشد.
2- ناحیه گذار ( Transition Zone ) در این ناحیه حرکت آرام مایع کم کم به حرکت اغتشاشی تبدیل می گردد و معمولاٌ طول این ناحیه بسیار کوتاه است.
3- حرکت  آشفته ( مغشوش ) ( Torbulent Flow ) در این ناحیه مایع حرکت آرام خود را از دست داده و ذرات مایع دارای حرکات متفاوتی در جهت های مختلفی می شوند این ناحیه ممکن است دارای زیر لایه ای باشد که در آن هنوز حرکت مایع آرام باشد.

در مایعات فاصله مولکولها بسیار نزدیکتر از گازها است لذا نیروی جاذبه مولکولی در گازها کمتر از مایعات است از این رو عامل اصلی لزجت مایعات نیروی جاذبه مولکولی است اما در گازها جاذبه مولکولی بسیار کم است مقاومت گازها به تنش برشی عمدتا ناشی از تبادل مومنتوم مولکولی است.
مایعات با سرعت اولیه وارد لوله می گردند و لایه های زیرین که در مجاورت دیواره های لوله هستند سرعتشان صفر می گردد لایه های مجاور این لایه ها متاثراز لایه های ساکن از سرعت اولیه شان کاسته می شود و لایه های بالاتر از این لایه ها تحت تاثیر این لایه ها سرعتشان کاسته می شود ولی این تاثیر کمتر از لایه قبلی است همینطور این تاثیر لایه قبلی کاسته می شود تا جایی که سرعت سیال بربر با سرعت اولیه می شود و آنجا پایان لایه مرزی است.
ممکن است قطر لوله آنقدر کم باشد که لایه های مرزی تداخل پیدا کنند و یا ممکن است دیواره های لوله آنقدر از هم فاصله داشته باشند که حتی لایه های مرزی به همدیگر هم نرسند .
این تاثیر لایه ها را و نیروی بازدارندگی آنها را اصطلاحا نیروی برشی یا  Shear Stress  نامیده می شود و با نماد  τ  نشان داده می شود.

این نیروی برشی افقی متناسب است با تغییرات سرعت به تغییرات ارتفاع .

و ویسکوزیته را برای سیالات درای حرکت  kinematic viscosity  نشان می دهند و دارای رابطه زیر است.

ویسکوزیته معیار بسیار مناسبی برای روانروی یا گرانروی سیالات در لوله ها می باشد ، برای سیالات غلیظ  که دارای گرانروی بالایی هستند این مقدار مقدار بزرگی است مانند روغنهای اتومبیل و برای آنهایی که براحتی حرکت می کنند و روانروی خوبی دارند این مقدار کوچکی می باشد مانند آب.
با محاسبات ابعادی برای ویسکوزیته در حالت دینامیک ( Dynamic viscosity  ) می توان واحد آن را بدست آورد که واحد آن Pa . s یا بطور مشابه N.s/m²  و یا Kg / m.s است که آنرا با CP  نیز نمایش می دهند .  
                                                                                    ۱۰۰centipoise =  ۱g/cm.s = ۰.۱Pa.s 

معمولا ویسکوزیته را در دمای معینی اندازه می گیرند و به عنوان مرجع از آن استفاده می کنند برای آب خالص این مقدار در دمای 20 درجه اندازه گیری شده است و برابر است با  1.0cP و این آب مرجع و مبنای محاسبات سایر ویسکوزیته ها برای سایر مواد می باشد .
برای  Kinematic viscosity واحد ν  در سیستم SI برابر با m²/s است و در سیستم cgs هم برابر با stokes یا در برخی موارد هم با (centistokes (cS نشان می دهند.

                                                               ۱stokes = 100 centistokes =  0.0001m²/s  = 1s²/m

پلاریمتری ( Polarimetry )

این روش برای تجزیه کمی و کیفی اجسامی که فعالیت نوری دارند به کار می رود. نور سفید در تمام جهات ارتعاش دارد و اگر از اجسام Polaroid مانند بعضی مواد پلاستیکی یا بلورهای طبیعی مانند کلسیت که فرمول آنها CaCO3 است عبور کند به دو اشعه تقسیم می شود. چون سرعت هر یک از دو اشعه در داخل بلور متفاوت است. در صورتی که بلور را در امتداد یکی از قطب ها با  یک زاویه مناسب برید و مجددا آن را با صمغی بنام کانادا بالسام بچسبانیم، جزئی که اشعه عادی نامیده می شود منعکس شده و خارج می شود. در صورتی که جزئی که اشعه غیرعادی (پلاریزه) نامیده می شود بدون شکست خارج می شود ارتعاش این نور در یک سطح و عمود بر جهت انتشار آن است این بلور را که نور پلاریزه ایجاد می کند، منشور نیکل نامیده می شود. اجسامی دارای فعالیت نوری هستند که در ساختمان مولکولی آنها کربن نا قرینه (یعنی اتم کربنی که به چهار گروه مختلف متصل باشد) وجود داشته باشد. این اتم کربن باعث نامتقارن شدن مولکول می شود و مولکول نمی تواند بر تصویر آینه ای خود منطبق باشد. اگر این اجسام در مسیر نور پلاریزه قرار بگیرند باعث چرخش نور پلاریزه می شوند در صورتی که جسم نور پلاریزه را در جهت عقربه ساعت بچرخاند ، راست گردان  (Dextrorotatory) می گویند و چنانچه در جهت عکس عقربه ساعت بچرخاند ، آن را چپ گردان  (Levorotatory) می گویند.

مقدار چرخش (الفا) با غلظت جسم (C) متناسب است. و یا می توان گفت نور پلاریزه وقتی از ترکیبات نامتقارن عبور کند، به علت پخش نامتقارن دانسیته الکترونی در مولکول، الکترونهای مولکول بطور نامتقارن بر نور پلاریزه اثر می گذارند و باعث چرخش آن حول محور انتشار می شوند. مولکولهائی که فعالیت نوری ندارند چون با پخش الکترونی متقارن مواجه هستند بر نور پلاریزه اثر ندارند.
ترکیباتی که تصویر آینه ای قابل انطباق نداشته باشند دارای ایزومر نوری هستند. دو ایزومر نوری یک زوج انانتیومر را تشکیل می دهند. که از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی یکسان هستند و فقط در جهت چرخش نور پلاریزه اختلاف دارند. مخلوط مساوی دو انانتیومر که از نظر قدر مطلق یکسان ولی از نظر جهت مخالف هستند کاملا همدیگر را خنثی می کنند. چرخش حاصله صفر است به چنین مخلوطی راسمیک می گویند.

 

اجزاء و قسمتهای مختلف دستگاه پلاریمتر

1- منبع نور:
تولید کننده نور تک رنگ است، چون میدان چرخش با  طول موج تغییر می کند. لذا باید به عنوان منبع از یک تولید کننده نور تک رنگ استفاده کرد. معمولا از لامپ بخار سدیم (خط زرد D) استفاده می شود. لامپ جیوه هم ممکن است بکار برده شود. طول موج لامپ سدیم 589.3 A° لامپ جیوه °546 A

۲- شکاف( Slite) :
میزان نور رسیده به نمونه را تنظیم می کند.

3- عدسی:
نقش موازی کننده نور را دارد.

4- منشور نیکل :
 اولین منشور نیکل که پلاریزور نام دارد و نور را پلاریزه می کند.

5- سل نمونه:
استوانه ای شیشه ای است و جهت قرار دادن نمونه مورد آزمایش در داخل آن است طول آن ممکن است 1 ،  2 ، 3 ، 4  سانتیمتر باشد. (اگرحباب هوا داشت در برآمدگی سل باید قرار گیرد.)

6- منشور نیکل :
دومین منشور نیکل که آنالایزور(Analyzer) بعنوان تجزیه کننده است که با چرخاندن آن می توان نور پلاریزه را به حالت اول برگرداند و مقدارانحراف آن را بر حسب درجه از روی یک سطح دایره ای مدرج خواند.
در این حالت روشنائی دو نیم دایره ای که از عدسی چشمی ملاحظه می شود به یک اندازه خواهد بود.

7- عدسی چشمی و ردیاب (دتکتور):
معمولا از چشم انسان بعنوان ردیاب استفاده می شود. در دستگاههای پیشرفته فتوالکتریک هستند و تا 001/0 درجه را تعیین می کند.

پلاریمتر نیم سایه:
یک پلاریزور کوچک متحرک بنام نیکل نیم سایه بعد از پلاریزور قرار دارد که می توان آن را با چرخاندن طوری تنظیم نمود که مانع عبور نور شود. در این حالت نیمی از دایره ای که از عدسی چشمی ملاحظه می شود سیاه به نظر می رسد، بعد شدت نور هر دو نیم دایره را به وسیله چرخاندن آنالایزور مساوی تنظیم می کنیم. در این حالت دستگاه باید روی صفر باشد. با گذاشتن نمونه در مسیر نور، شدت روشنائی دو نیم دایره فرق می کند که بایستی با چرخاندن آنالیزور به حالت اول برگرداند و مقدار چرخش را که a نام دارد از روی درجات خواند.

نمونه‌برداری از جامدات

اطلاعات اولیه

نمونه برداری از مواد جامد به علت همگن نبودن و همچنین رابطه اندازه ذرات با مقدار نمونه ، گاهی اشکالاتی دارد که باید موقع نمونه‌برداری مورد توجه قرار گیرد. برای مثال ، در مورد همگن نبودن جسم جامد ، می‌توان فرض کرد که یک نمونه سنگ معدن ، 50 درصد ناخالصی دارد که به شکل کلوخه‌های کوچکی است که 0.5 گرم وزن دارند و بقیه ماده به صورت پودر می‌باشد. اگر بدون همگن کردن نمونه ، بخواهیم یک گرم از آن را وزن کنیم، ممکن است:

• یک کلوخه نمونه وجود داشته باشد، که دراین صورت 50 درصد نمونه خالص است و 50 در صد ناخالص.
• ممکن است نمونه از دو کلوخه تشکیل شده باشد که به این ترتیب ، نمونه صددرصد ناخالص است.
• در نمونه اصلا کلوخه‌ای وجود نداشته باشد، که در این صورت نمونه صددرصد خالص است.

در سه حالت بالا به استثنای مورد اول که بطور تصادفی نمونه‌ای از کل جسم به دست آمده است، نمونه‌برداری ، بطور غلط انجام شده است. پس ، لزوم همگن‌سازی نمونه برای نمونه‌برداری صحیح آشکار می‌شود. اندازه ذرات یک جامد و وزن نمونه‌ای که باید از آن انتخاب شود، توسط معادله زیر به یکدیگر مربوط می‌شود:

وزن نمونه /100 x وزن بزرگترین قطعه موجود

یعنی وزن نمونه‌ای که به عنوان نمونه بزرگ باید از یک جسم جامد انتخاب شود، با بزرگی ذرات موجود در آن نسبت مستقیم دارد. پس هرچه ذرات جسم جامد کوچکتر باشد، وزن نمونه بزرگ کمتر می‌شود.

تکنیک نمونه‌برداری از جامدات

بهترین زمان برای نمونه‌برداری از سنگهای معدنی به هنگام استخراج آنها از معدن یا در هنگام تخلیه آنها از کشتی یا کامیون است. اگر مواد جامد به وسیله تسمه نقاله از معدن به بیرون انتقال می‌یابد، باید در فواصل زمانی مساوی قسمتهای هم‌ارزی از آن را انتخاب کرده ، روی هم انباشت. چنانچه خالی کردن سنگ معدن از کشتی به وسیله سطح شیب‌دار انجام می‌شود، باید جهت مواد را در فواصل زمانی معین تغییر داد و اگر تخلیه به صورت دستی انجام می‌شود، باید از هر ده یا پنجاه پیمانه یکی را انتخاب کرده ، روی هم ریخت. به این ترتیب نمونه بزرگ تشکیل می‌شود.

تقلیل اندازه نمونه بزرگ

در توده تشکیل شده از نمونه بزرگ ، معمولا ذرات کوچکتر در قسمتهای زیرین و ذرات بزرگتر در قسمتهای خارجی قرار می‌گیرند. برای یکنواخت کردن این توده و تقلیل اندازه آن ، از روش مخروط کردن و چهار بخش کردن استفاده می‌کنیم. برای این منظور باید مواد را توسط آسیاب خرد کرده ، از الکهای مخصوص عبور دهیم، بطوری که قطر ذرات حاصل حدود 4 میلیمتر شود. روش خرد کردن باید با وضعیت جسم متناسب باشد. مثلا در مورد پیریت ، مقداری از گوگرد در اثر گرمای حاصل از سایش در مجاورت هوا اکسید می‌شود، یا سنگهای معدنی دارای آهنII در اثر سایش و مجاورت با هوا به آهن IIIتبدیل می‌شوند.

بعد از سایش و یکنواخت کردن نمونه ، باید وزن آن به مقداری که قابل حمل به آزمایشگاه باشد، تقلیل یابد. برای کاهش مقدار نمونه می‌توان از وسایل مکانیکی استفاده کرد که دقیقتر و سریعتر هستند. نمونه‌ای از این ابزار ظرفی قیفی شکل به نام هاپر است که در انتهای آن ، 4 لوله به قطر مساوی قرار دارد. هوا با استفاده از وسایل مکانیکی در هاپر ریخته شده ، نمونه‌ای که از یکی از لوله‌های هاپر خارج می‌شود، انتخاب می‌گردد.

دستگاه دیگری که برای مخلوط کردن و کاهش نمونه بزرگ به کار می‌رود، نمونه‌بردار رایفل است.

روشهای نمونه‌برداری از جامدات

• برای نمونه‌برداری از موادی که به صورت پودر هستند، مثل سیمان و آرد ، از وسیله‌ای به نام میله نمونه‌برداری استفاده می‌شود. این وسیله یک لوله شیشه‌ای یا فولادی توخالی است که یک طرف آن باریک شده ، دارای سوراخهایی جانبی است. میله نمونه‌برداری را از چند جهت تا نیمه در کیسه یا ظرف حاوی نمونه بزرگ فرو برده ، نمونه لازم را برای آزمایش بیرون می‌آورند.
• در مورد شمش فلزات و آلیاژها ، باید به وسیله سوهان ، سوند یا وسایل دیگر از قسمتهای مختلف آنها ، یعنی قسمتهای خارجی و داخلی نمونه‌برداری کرد، زیرا در اینگونه مواد تنها نمونه‌برداری از سطح کافی نیست. نمونه مورد نظر از مخلوط کردن مواد برداشته شده ، بدست می‌آید.
• در نمونه‌برداری تصادفی ، نمونه به بخشهایی تقسیم شده ، از هر قسمت جداگانه نمونه‌برداری می‌شود. پس از آزمایش روی نمونه‌ها ، میانگین نتایج به دست می‌آید.
• در مورد جامدات همگن ، مثل خمیری که برای ساخت لاستیک بکار می‌رود، قسمتی از ماده را مستقیما برای آزمایش انتخاب می‌کنند و لذا سایر مراحل نمونه‌برداری وجود ندارد.

کاتالیزور و واکنش شیمیایی

کاتالیزور ماده‌ای است که سرعت یک ماده شیمیایی را زیاد می‌کند، بدون اینکه ، خود ، در واکنش شیمیایی مصرف شود. کاتالیزور را می‌توان بدون تغییر ، در پایان واکنش بازیابی کرد.

<><> 

نگاه اجمالی

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

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

پیوند هیدروژنی و نقش آن در زندگی

پیوند هیدروژنی و نقش آن در زندگی 

 

               مقدمه              

وقتی اتم هیدروژن به دو یا چند اتم دیگر پیوند شده باشد، یک پیوند هیدروژنی وجود دارد. این تعریف اشاره بر این دارد که پیوند هیدروژنی نمی‌تواند یک پیوند کووالانسی عادی باشد، زیرا اتم هیدروژن تنها یک اوربیتال (1S) در سطح انرژی به قدر کافی پایین دارد که درگیر تشکیل پیوند کووالانسی شود.

      جاذبه بین مولکولی و پیوند هیدروژنی     

جاذبه بین مولکولی در برخی از ترکیبات هیدروژن‌دار بطور غیر عادی قوی است. این جاذبه در ترکیباتی مشاهده می‌شود که در آنها بین هیدروژن و عناصری که اندازه کوچک و الکترونگاتیوی زیاد دارند، پیوند هیدروژنی وجود دارد. در این ترکیبات ، اتم عنصر الکترونگاتیو چنان جاذبه شدیدی بر الکترونهای پیوندی اعمال می‌کند که در نتیجه آن ، هیدروژن دارای بار مثبت قابل ملاحظه ⁺δ می‌گردد. هیدروژن در این حالت ، تقریبا به صورت یک پروتون بی‌حفاظ است، زیرا این عنصر فاقد الکترون پوششی است. اتم هیدروژن یک مولکول و زوج الکترون غیر مشترک مولکول دیگر ، متقابلا همدیگر را جذب می‌کنند و پیوندی تشکیل می‌شود که به پیوند هیدروژنی مرسوم است. هر اتم هیدروژن قادر است تنها یک پیوند هیدروژنی تشکیل دهد.

         نقطه جوش و پیوند هیدروژنی        

ترکیباتی که پیوند هیدروژنی دارند، خواص غیر عادی از خود نشان می‌دهند. تغییرات نقاط جوش در مجموعه ترکیبات SnH₄ , GeH₄ , SiH₄ , CH₄ مطابق روال پیش بینی شده برای ترکیبات است نیروهای بین مولکولی آنها منحصر به نبروهای لاندن است. نقطه جوش در این مجموعه با افزایش اندازه مولکولی ، زیاد می‌شود. ترکیبات هیدروژنی عناصر گروه چهار اصلی ، مولکولهای ناقطبی هستند. اتم مرکزی هر مولکول فاقد زوج الکترون غیر مشترک است. در گروههای پنج ، شش و هفت اصلی نیروهای دو قطبی - دوقطبی به نیروهای لاندن در چسباندن مولکولها به یکدیگر کمک می‌کند. ولی نقطه جوش نخستین عنصر هر مجموعه (NH₃,H₂O , HF) بطور غیر عادی بالاتر از نقاط جوش سایر اعضای آن مجموعه است. پیوند هیدروژنی در هر یک از این سه ترکیب ، جدا شدن مولکولها را از مایع مشکلتر می‌کند.

      سایر خواص غیر عادی مربوط به پیوند هیدروژنی     

ترکیباتی که مولکولهای آنها از طریق پیوند هیدروژنی به همدیگر پیوسته‌اند، علاوه بر دارا بودن نقاط جوش بالا ، بطور غیرعادی در دمای بالا ذوب می‌شوند و آنتالپی تبخیر ، آنتالپی ذوب و گرانروی آنها زیاد است.

ولکانیزاسیون

ولکانیزاسیون

در اوایل سده شانزدهم، کلمب و دیگر کاوشگران اسپانیایی مشاهده کردند که سرخپوستان آمریکایی جنوبی با توپی که از شیره گیاهی یا شیرابه ی انواع خاصی از درختان درست شده بود بازی می کردند. یکی از نام هایی که سرخپوستان بر شیرابه اطلاق می کردند هِـوِئا بود، و مهمترین درختی که شیرابه مزبور را از آن به دست می آوردند هوئا برزیلینسیس نام داشت. گر چه کاوشگران اسپانیایی مقداری از این" صمغ هندی" را با خود به اروپا آوردند، اما استفاده چندانی از آن نشد، تا سرانجام جوزف پریستلی، کاشف اکسیژن، نشان داد که مالش آن بر خطوطی که با مداد نوشته شده باشند، آنها را پاک می کند. بر اساس همین کاربرد نسبتاً عوامانه اما با وجود ای پر فایده، امروزه در زبان انگلیسی لاستیک راRUBBER می خوانند.

علت این که اروپاییان در طی دو قرن نتوانستند استفاده مهمی برای لاستیک بیابند این بود که در دماهای زیاد نرم، چسبنده، و در دماهای کمتر سفت و شکننده می شد. چارلز مکینتاش اسکاتلندی دو قطعه پارچه را از لاستیک می پوشاند و در حالی که لاستیک در و سط آن دو به عنوان چسب عمل می کرد، آنها را به یکدیگر می فشرد؛ بدین ترتیب با استفاده از چسبندگی لاستیک در حرارت های بالا، مصرفی برای لاستیک هندی پیدا کرد.

مکینتاش از پارچه مضاعفی که با این روش ضد آب شده بود برای تولید بارانی استفاده می کرد. بدین ترتیب بارانی مکینتاش اختراع شد، و هنوز هم در انگلستان لباس های بارانی را که از پارچه های امروزی تهیه شده باشند به همین نام می خوانند.

در ابتدا چکمه ها و کفش هایی که از لاستیک یا پارچه های پوشیده از لاستیک تهیه شده بودند در انگلستان تولید و به ایالات متحده صادر می شدند؛ بعدها در دهه 1830، در خود ایالات متحده به مرحله تولید رسیدند. اما چندی نگذشت که آمریکاییان از کفش هایی که در زمستان سفت و در تابستان نرم و بی شکل می شدند بیزار شدند. در همین زمان بود که چارلز گودییر وارد صحنه شد.

گودییر در سال 1800 در نیوهیون کانتیکت به دنیا آمد. پدرش مخترع و تاجر ناموفقی بود. گودییر جوان دوست داشت راهی برای مقاوم ساختن لاستیک در برابر تغییرات دما بیابد تا در مصارف گوناگونی کاربرد پیدا کند. این علاقه به شیفتگی عمیقی تبدیل شد که سلامتی و سرمایه اندکی را که او و خانواده اش در فاصله سالهای 1830 تا 1839 داشتند، به باد داد. دراین مدت گودییر چندین بار به زندان بدهکاران افتاد؛ برای تامین غذا و مسکن محتاج خویشاوندانش شد؛ اما باز هم شیفتگی اش باقی بود. یکی از شکست های زندگی اش فروش تعداد زیادی کیسه نامه به دولت بود که برای ضد آب شدن با لاستیک آمیخته شده بودند، اما هنوز آنها را از کارخانه بیرون نبرده بودند که در برابر گرما چسبناک و بی شکل شدند.

Goodyear, Charles

پس از تلاش های ناموفق و غیرعلمی بسیاری که برای بهبود لاستیک انجام داد، در یکی از این تلاش ها که قصد داشت آن را با گوگرد مخلوط کند، تصادفاً مخلوطی از لاستیک و گوگرد با اجاق تماس پیدا کرد. گود ییر در کمال شگفتی مشاهده کرد که لاستیک ذوب نشد، بلکه مثل قطعه ای چرم فقط کمی سوخت. گودییر بلافاصله به اهمیت این تصادف پی برد. بعدها دخترش گفت:

همچنان که از اتاقش می گذشتم، بر حسب اتفاق قطعه صمغ کوچکی را که نزدیک آتش گرفته بود دیدم و نیز متوجه شدم که بر اثر اکتشافی که ظاهراً کرده بود، برخلاصه همیشه حالتی سرزنده داشت. قطعه صمغ را در سرمای شدید بیرون در آشپزخانه بر میخی آویزان کرد. وقتی آن را صبح روز بعد به داخل آورد، با خوشحالی بر دست بلندش کرد. آن را درست مثل روز قبل که بیرونش گذاشته بود، ارتجاعی یافت.

گودییر پس از انجام آزمایش های بیشتر، بهترین دما و مدت حرارت را برای تثبیت لاستیک تعیین کرد. تقاضای ثبت اکتشافش را کرد، و در سال 1844 فرایند خود را بر اساس نام خدای آتش روم باستان، ولکان، فرایند ولکانیزاسیون نامید، که به نام او ثبت شد.

وقتی لاستیک در مجاورت گوگرد حرارت داده شود، اتمهای گوگرد زنجیره های بلند مولکول های پلیمری لاستیک را به یکدیگر متصل می کنند و بدین ترتیب ماده زمینه ای لاستیک را به توده یکپارچه ای تبدیل می کنند که حساسیت کمتری به تغییر دما نشان می دهد.

اگر بخواهیم تعریف والپول را به طور کاملاً دقیق تفسیر کنیم، کشف تصادفی ولکانیزاسیون لاستیک به دست گودییر را نمی توان بخت یارانه نامید. به جای اینکه چیزی را که مورد جست و جو نبود به طور تصادفی کشف کند، تصادفاً راه حلی پیدا کرد که سخت به دنبال آن بود. همان طور که در دیباچه گفته ام نمونه های بسیاری از تصادف های پر برکت می توان یافت که وقوع آنها منجر به اکتشافاتی شده است، و تا زمانی که این حوادث اتفاق نیفتاده بودند، کسانی که به دنبال چیزی بودند آن را نمی یافتند. این تصادف ها درست آن مفهومی را که منظور والپول از بخت یاری بود نمی رسانند، ولی آن قدر شبیه اند که می توان آنها را شبه بخت یاری نامید.

گودییر حتی پس از کشف فرایند ولکا نیزاسیون هم زندگی خوشی نداشت. درگیر دفاع قانونی از حق امتیاز اکتشافش شد، و اگر چه دانیال وبستر توانست در یکی از پرونده های نقض امتیازش او را در دادگاه پیروز کند، اما تا زمان مرگش در سال 1860 ، هرگز نتوانست از زیر بار سنگین بدهیهایش کمر راست کند. با این حال فرایند ولکا نیزاسیون منجر به فعالیت گسترده ای در زمینه تولید و مصرف لاستیک شد. تا سال 1858، ارزش اجناس تولید شده از لاستیک به حدود 5000000 دلار رسید. بزرگترین شرکتهای لاستیک سازی از جمله شرکت گودییر از سال 1870 به بعد در آکرون اوهایو تاسیس شدند. این قبل از اختراع اتوموبیل، کامیون و هواپیما بود، که قسمت اعظم لاستیکی که امروزه مصرف می شود در تایرهای آنها به کار رفته است.

ولکانیزاسیون محصولات اکسترود شده

معرفی تکنولوژی لاستیک / پخت لاستیک / ولکانیزاسیون محصولات اکسترودری

در گذشته محصولات اکسترود شده تقریبا فقط در اتوکلاو ،هوای داغ و یا بخار ولکانیز می شدند.

طی سالهای اخیر،بنا به دلایل اقتصادی،روشهای ولکانیزاسیون پیوسته،برای محصولات اکسترود شده آغاز شد.

در حالی که بخشی از محصولات اکسترود شده قبل از آنکه ولکانیز شوند به عنوان محصولات حد واسط فرآیند می شوند(به عنوان مثال ترد تایر) و بخشی دیگر از آنها به دلیل تعداد یا حجم کم آنها تحت فرآیند ولکانیزاسیون جداگانه قرار می گیرند،ولی ولکانیزاسیون بخش قابل ملاحظه ای از محصولات اکسترود شده بلافاصله پس از خروج از دای Die اکسترودر و به طریقه پیوسته صورت می گیرد.

در این ارتباط فرآیند ولکانیزاسیون پیوسته ، با استفاده از بخار با فشار بالا نیز در اهمیت است.

v ولکانیزاسیون در اتوکلاو:

در فرآیند ولکانیزاسیون ناپیوسته محصولات اکسترود شده ،هنوز استفاده از حرارت داغ یا اتوکلاو (بخار تحت فشار) بیشترین اهمیت را دارد.

برای جلوگیری از تغییر شکل محصولات اکسترود شده حین فرآیند ولکانیزاسیون ،در طراحی آمیزه مورد استفاده برای تولید اینگونه محصولاات از مقادیر مناسبی فکتیس استفاده می شود یا نوار اکسترود شده در داخل کانالهای نگهدارنده یا پودر تالک قرار داده می شود.

برای پخت شیلنگهایی که ضخامت دیواره آنها خیلی کم است به منظور جلوگیری از تغییر شکل محصول در حین پخت ، از میله توپری که از داخل شیلنگ عبور داده می شود،استفاده می کنند و سپس شیلنگ در داخل اتوکلاوی به طول 30 متر یا بیشتر تحت فشار پخت می شود.

همچنین برای جلوگیری از تغییر شکل محصول حین پخت می توان محصول را به صورت غوطه ور درآب در داخل اتوکلاو قرار داد .

از آنجایی که این شیوه ولکانیزاسیون به طریقه ناپیوسته صورت می گیرد تنها در مواقعی که برای ولکانیزاسیون پیوسته محدودیت داشته باشیم ویا ولکانیزاسیون پیوسته غیر اقتصادی باشد از این شیوه استفاده می شود.

v تجهیزات ولکانیزاسیون :

برای ولکانیزاسیون در بخار آزاد از ظروف افقی یا اتوکلاوها استفاده می شود.

اتوکلاو ها دارای ریلهایی می باشند که یک چرخ می تواند در داخل آن حرکت کند .

درب این ظروف به مکانیسم گیره یا قفل فنری مجهز است .درزگیرهایی در محل درب اتوکلاو تعبیه شده که به عنوان آب بند کننده به کار می رود.

درب اتوکلاو می تواند روی یک جفت لولا یا یک ببازوی تاب خور بچرخد وباز شود.

اتوکلاو معمولا به صورت عمودی قرار می گیرد به نحوی که درب آن در نقطه فوقانی قرار دارد .

در بیشتر موارد این دستگاه در زمین فروبرده  می شود که البته می تواند از زمین برداشته شود.

اتوکلاوهای جدید نیز دارای دریچه با مکانیسم بسته شدن با گیره فنری است.آب بند کننده دیگری نیز در بین درب و بدنه اتوکلاو قرار دارد.

v ولکانیزاسیون:

ولکانیزاسیون در بخار با انتقال خوب حرارت و بنابراین زمان حرارت دهی کوتاهتر نسبت به سیستم ولکانیزاسیون با هوای داغ همراه است.

هنگامی که بخار اشباع به کار برده می شود ، که در این شرایط بخار و آب در حال تعادل هستند،انتقال حرارت خیلی یکنواخت صورت می گیرد که این امر به خاطر وجود تراکم خیلی بالا (Free Heat) بوقوع می پیوندد.

به هر حال در ظروف بزرگتر ،هوای موجود در ظروف می تواند تحت شرایط خاصی در بعضی از نقاط آن به دام بیفتد که در نتیجه آن ،خارج کردن هوا ، با انتقال حرارت بد انجام می شود.

به منظور جلوگیری از پیدایش این حالت و در نتیجه بروز پخت ناقص در برخی از نقاط محصول ،اتوملاو باید قبل از ولکانیزاسیون از طریق باز کردن بخار به اصطلاح هواگیری شود و هوای موجود آن خارج گردد .

هنگامی که تاسیسات و لوله های انتقال بخار به اتوکلاو به اندازه کافی بزرگ باشد ،خیلی سریع فشار بخار مطلوب در اتوکلاو ودر نتیجه دمای مورد نظر ولکانیزاسیون بدست می آید که می توا ن به راحتی آن را کنترل نمود .

عیب بزرگی که ولکانیزاسیون با بخار اشباع دارد  این است که فشار بخار به دما و برعکس آن دما به فشار بستگی دارد .

عیب دیگری که ولکانیزاسیون با بخار اشباع دارد این است که هنگامی که اتوکلاو در آغاز شیفت سرد است ،مقادیر زیادی آب کندانس شده در آن تشکیل می شود که طبعا از ایجاد حرارت یکنواخت در محفظه پخت جلوگیری می کند .

مقدار تشکیل این آب کندانس شده می تواند از طریق پیش حرارت دادن اتوکلاو یا قرار دادن المنت های حرارتی در داخل آن به حد مینیمم برسد و یا کاملا حذف شود .بخاطر تسکیل قطراتآب کندانس شده ،لکه هایی که اصطلاحا"  water spots  نامیده می شود می تواند روی محصول ولکانیز شده تشکیل شود که نتنها باعث بد شکل وبد منظر شدن سطح آن می شود  بلکه همچنین باعث می شود که محل هایی از محصول به خوبی ولکانیزه نشود.

می توان از ایجاد پدیده نامطلوب به طور نسبی با استفاده از عامل مرطوب کننده ،و آغشته سازی محصول پخت نشده با آن جلوگیری نمود.

 نکته: ولکانیزاسیون در بخار سبب می شود که درجه حرارت ایجاد شده به مقدار قابل توجهی از درجه حرارت پخت در هوا باشد،زیرا بخار بر خلاف هوا مانند یک گاز بی اثر عمل می کند.

بنابراین می توان در طی ولکانیزاسیون با بخار بدون هیچ مشکلی دمای  ولکانیزاسیون را تا بیش ازc ° 200 ویا بیشتر بالا برد.

v  ولکانیزاسیون پیوسته در حمام مایع (LCM):

از سالها قبل یک روش ولکانیزاسیون پیوسته برای پخت نوارهای اکسترودی،شیلنگ،.. توسط شرکت دوپونت ابداع شده است.

در این روش آمیزه لاستیکی در داخل یک مایع داغ پخت می شود و آن را با روش پخت با مایع یا (LCM) می خوانند.

v اصول:

اصول کار بسیار ساده است .نوارهای لاستیکی (شیلنگها،انواع پروفایلها) بلافاصله پس از خروج از دای اکسترودر به وسیله یک تسمه نقاله وارد یک حمام طولانی حاوی مایع داغ می شوند.

آنها در داخل مایع به صورت غوطه ور نگه داشته می شوند و از درون حمام به وسیله یک تسمه نقاله فولادی عبور می کنند و وقتی به انتهای حمام می رسند ، کاملا ولکانیز شده اند.

v مزیت های اصلی روش پخت با مایع در مقایسه با روش پخت با اتوکلاو علاوه بر امکان تولید نوارهای پیوسته طویل عبارتند از:

-کاهش درصد ضایعات

-کیفیت ظاهری بهتر نوارها

-کاهش زمان پخت

کاهش درصد ضایعات محصول در این روش به این دلیل است که در مقایسه با پخت در اتوکلاو در اغلب محیط های حرارت دهی به روش LCM ،نوارهای متحمل حداقل فشار وتغییر شکل می شوند.

 دلیل کاهش بیشتر درصد ضایعات در روش پخت با LCM آن است که در این روش ابعاد و کیفیت ظاهری محصول ولکانیزه شده ی نهایی بلافاصله پس از خروج از حمام ،قابل کنترل و بررسی است در حالیکه در روش پخت با اتوکلاو ، برای ارزیابی موارد فوق تنها به روش بچی می نوان عمل کرد و درصورت تشخیص عیب و نقص در محصول پخت شده ، ناگزیر کل بچ به ضایعات تبدیل خواهد شد.

به علاوه،کارایی تجهیزات LCM نیز در مقایسه با اتوکلاو بیشتر است.زیرا هنگام پخت با اتوکلاو هر بار که درب اتوکلاو باز می شود،با اتلاف حرارت مواجه هستیم.

از آنجاییکه در روش پخت LCM  استفاده از مواد پودری روی محصول ضرورتی ندارد و لکه هایی که در اثر وجود بخار آب اشباع در اتوکلاو روی محصول ایجاد می شود نیز در روش LCM  تشکیل نمی شود .بنابراین به این روش می توان محصولات اکسترودری خوش ظاهرتر و زیباتری را به دست آورد.

* برای پخت به روش LCM   به تجهیزات زیر نیاز است:

حمام نمک،که شامل یک حوضچه طویل است و یک تسمه نقاله از جنس فولاد در داخل آن حرکت می کند.این حوضچه در نزدیکی اکسترودر قرار می گیرد و محصول اکسترود شده خروجی از اکسترودر فورا" در دال حمام نمک غوطه ور شده و به وسیله یک تسمه نقاله انتقال می یابد .

طول مورد نیاز برای حمام سیال نه تنها به سرعت ولکانیزاسیون نوار اکسترودشده ودرجه حرارت نمک،بلکه به سرعت خروجی اکسترودر متصل به آن ویا به عبارت دیگر به حداکثر سرعت اکسترودر نیز بستگی دارد.که آن هم به نوبه خود به ابعاد نوار اکسترود شده بستگی دارد ،در روش پخت با حمام نمک به جهت درجه حرارت بالای ولکانیزاسیون در حمام ،باقی ماندن نوار در حمام برای مدت زمانی طولانی تر از زمان پخت بهینه آن خطرناک است .بنابراین لازم است موازنه دقیقی بین سرعت اکستروژن و مدت زمان اقامت محصول در حمام برقرار شود.

عامل حرارت دهنده برای حمام ولکانیزاسیون به عنوان مثال از مخلوط نمکها ،مخلوط فلزات(خیلی به ندرت) ،پلی آلکیل گلیکول ها،گلیسیرین ، روغن سیلیکون و ... می باشد.

به جهت آنکه غالبا از مخلوط نمک ها به عنوان محیط حرارت زا استفاده می شود، این روش را ولکانیزاسیون با استفاده از حمام نمک نیز می خوانند.

متداولترین مخلوط نمک مورد مصرف در LCM  ،مخلوط اوتکتیک نمک ذوب شده با ترکیب درصد وزنی زیر است:

- نیترات پتاسیم    53 %

- نیترات سدیم     40 %

- نیترات سدیم     7%

v مزایا ومعایب LCM  :

با استفاده از این حمام ها نوارهایی با ظاهر بسیار تمیز به دست می آید.عیب مخلوط نمک دانسیته بالای آن است. از آنجاییکه که دانسیته* آمیزه های الاستومری عملا و همواره به میزان قابل ملاحظه ای پایین تر از دانسیته مخلوط نمک هاست،بنابراین نوار لاستیکی در داخل حمام کم وبیش حالت شتاور پیدا می کند و لازم است به وسیله تسمه فولادی که نوار لاستیکی را با فشار به درون حمام فرو می برد بر این حالت غلبه شود.

در این صورت فشار وارده از سوی تسمه فولادی می تواند در آمیزه های الاستومری خیلی نرم که دانسیته پایینی داشته و مقطع آنها شکل پیچیده ای دارد تغییر شکل ایجاد می کند.

برای ملکانیزاسیون نوارهای بزرگتر و ضخیم تر در داخل حمام مایع ،باید مدت اقامت نوار در داخل حمام طولانی تر باشد تا حرارت کاملا به تمام مقطع آن منتقل شود.اما این عمل سبب می شود که سطوح خارجی نوار (به ویژه وقتی که درجه حرارت نوار خیلی بالا باشد) شدیدا دچار فرا پخت می شود.

مشکل دیگری که هنگام ولکانیزاسیون در LCM   با آن مواجه می شویم ،ایجاد تخلخل در محصول پخت شده است که این پدیده به سبب پایین بودن فشار در هنگام ولکانیزاسیون رخ می دهد ،تخلخل در محصول پخت شده در اثر وجود هوا و رطوبت در آمیزه الاستومری ایجاد می شود و بدیهی است که آن هم تا حدود زیادی به نوع و مقدار فیلرها و سایز اجزای به کا رفته در آمیزه و همچنین به فناوری مورد استفاده در فرآورش آمیزه بستگی دارد.

معمولا هر قدر سختی آمیزه ولکانیز شده بیشتر باشد،مساله تخلخل کمتر است.

عامل اصلی بروز تخلخل در محصول ولکانیز شده،وجود مقداری رطوبت در آمیزه است که با استفاده از مواد جاذب الرطوبه در فرمول آمیزه نظیر اکسید کلسیم می توان به میزان قابل توجهی مشکل تخلخل را کاهش داد .اما برطرف کردن مشکل تخلخل ناشی از محبوس شدن هوا در داخل آمیزه کار دشواری است.

برای حذف هوای محبوس شده می توان از اکسترودرهایی که در استوانه مارپیچ آنها منطقه خلا وجود دارد استفاده کرد ،همچنین استفاده از مقدار کمی فکتیس

(5-10 phr) برای خروج گازها حین فرآیند اختلاط بسیار مؤثر است.

v مزایای ولکانیزاسیون به روش LCM:

1- عدم ایجاد وقفه در فرآیند اکستروژن پیوسته

2- عدم نیاز به جابه جایی و انتقال نوارهای خام

3- داشتن اتلاف حرارتی بسیار کم

4- عدم نیازبه ابزار نگهدارنده اضافی خاص

5- عدم نیاز به پودر ضد چسبندگی و عدم نیاز به عملیات تمیز کنندگی

6- درصد ضایعات کم

7- صرفه جویی در نیروی کارگری

8- کیفیت ظاهری بهتر نوارهای تولید شده و...

v معایب واکانیزاسیون به روش LCM :

1- ضرورت استفاده از اکسترودرهای گران قیمت

2- سرعت اکستروژن کم نسبت به فرآیند اکستروژن معمولی

3- اتلاف(مصرف) نمک موجود در حمام نمک،بسته به نوع محصول ،سرعت اکستروژن ودرجه حرارت

4- ضرورت نیاز به مراقبت ونگهداری از حمام نمک

5- نیاز به تمیز کردن نوارها

6- درصد مخاطره بیشتر هنگام کار کردن با حمام نمک

7- تشکیل نیتروزآمین ها(عوامل سرطان زا)

8- ایجاد تغییر شکل در نوارها

*محدوده دمای زیر را با تجربه می توان برای انواع الاستومرها بدست آورد:

انواع الاستومر	حداکثر درجه حرارت ولکانیزاسیون	توضیح
NR SBR NBR CR	حداکثر     c °  210 حداکثر     c °  240 حداکثر    c °   240 حداکثر    c °   240	بالاتر از این دما،چسبندگی و بازگشت اتفاق می افتد. شاید حتی بالاتر شاید حتی بالاتر در برخی موارد استثنایی بالاتر

خطرات کار با هیدرازین

دید کلی

هیدرازین به فرمول N₂H₄ ، در صنعت کاربرد فراوانی دارد. اما همانند هر ماده شیمیایی دیگری ، کار با آن مستلزم رعایت اصول ایمنی و آزمایشگاهی است. با برخی از خطرات کار با هیدرازین و چگونگی مقابله با این خطرات آشنا می‌شویم.

ساختمان هیدرازین

انفجار و آتش سوزی

مخلوط حاوی بیش از 4,7% حجمی هیدرازین بی‌آب و هوا می‌تواند در دماهای بالاتر از 38 درجه سانتی‌گراد ، بر اثر گرما ، شعله یا تابش فرابنفش منفجر شود. دمای اشتعال هیدرازین آبدار 75 درجه سانتی‌گراد است. در مورد محلولهای هیدرازین ، خطر انفجار کاهش می‌یابد و در محلولهای رقیقتر از 40 درصد خطر اشتعال از بین می‌رود. تماس هیدرازین با فلزات ، اکسیدهای فلزی و مواد اکسید کننده ، اسیدها ، مواد متخلخل نظیر خاک ، چوب ، کاغذ یا پارچه ممکن است به آتش سوزی یا انفجار منجر شود.

در صورت کار با پوشاک و تجهیزات آلوده ، محصولات سمی مانند اکسیدهای نیتروژن و آمونیاک بوجود می‌آید.

طریقه مقابله

برای جلوگیری از بروز خطرها ، هیدرازین بی‌آب را باید در محیط بسته مجهز به تجهیزات الکتریکی هشدار دهنده مورد استفاده قرار داد. هرگز نباید از هیدرازین در نزدیکی شعله ، جرقه و عوامل مشابه استفاده شود. در محل استفاده از هیدرازین ، هرگز نباید سیگار استعمال شود. باید از تابش مستقیم نور خورشید و تماس هیدرازین با فلزات و ترکیبهای شیمیایی مانند اکسیدها ، بشکه‌های حاوی هیدرازین را باید با پاشیدن آب خنک کرده ، از نشت هیدرازین بیشتر به محیط جلوگیری و همزمان به خاموش کردن آتش اقدام شود. ماموران اطفا حریق باید مجهز به ماسکهای تنفسی ، ماسک صورت و پوشش کامل ایمنی باشند.

برای خاموش کردن آتش‌سوزی‌های کوچک ناشی از هیدرازین از پاش آب ، مواد شیمایی خنک یا گاز CO₂ استفاده می‌شود. در مورد آتش سوزیهای بزرگ باید از کف الکل یا آب با فشار زیاد استفاده شود.

حمل و مقل و ذخیره سازی هیدرازین

هیدرازین را باید در بشکه های محکم دربسته و در جو خنثی نگهداری کرد. محل نگهداری بشکه‌ها باید مجهز به سیستم تهویه ، فاضلاب مطمئن ، دور از تابش مستقیم نور خورشید و دیگر منابع انرژی باشد. باید از وجود فلزات ، اکسیدهای فلزی ، مواد متخلخل در این محل اجتناب و برای جلوگری از جرقه‌های الکتریکی ناشی از الکتریسیته ساکن ، مخازن نگهداری هیدرازین را به زمین منتقل کرد.

طبق مقررات بین‌المللی موجود ، هیدرازین آبدار و محلولهای آبی آن باید در مخازن فلزی با پوشش داخلی پلی اتیلنی ، قوطی‌های پلاستیک یا مخازن استیل ضد زنگ حمل شوند.

<><><>

دفع ضایعات هیدرازین

باید کلیه منابع احتمالی ایجاد احتراق را از محیط دور و مایع نشت شده را جمع آوری کرد. در صورتی‌که هیدرازین روی سطح زمین یا محل نگهداری ریخته شده باشد، آن را با آب تا غلظت کمتر از 40 درصد رقیق می‌کنند و روی ناحیه ناحیه مزبور را کف می‌پاشند تا هیدرازین تبخیر نشود. برای جمع آوری مقادیر کم هیدرازین از شن و ماسه استفاده می‌شود.

افراد مسئول نظافت باید مجهز به تجهیزات کامل ایمنی از جمله ماسک و لباسهای محافظ باشند و پس از رقیق کردن هیدرازین تا محلول کمتر از 40% می‌توان آنرا با محلول رقیق سولفوریک اسید خنثی و به همراه مقادیر زیادی آب به محیط زیست وارد کرد. بقایای هیدرازین را می‌توان پس از رقیق کردن با الکل در یک زباله سوز شیمیایی مجهز به سیستم جذب گازهای مضر دودکش بوسیله سوختهای هیدروکربنی سوزاند و از بین برد.

اثرات مضر هیدرازین بر روی انسان

با وجود استفاده های صنعتی گسترده از هیدرازین ، مطالعات مدون کمی درباره اثرات مضر آن در انسان انجام گرفته است. انسان ممکن است از راههای مختلفی از جمله شغلی ، مصرف داروهای حاوی هیدرازین ، مصرف سیگار یا به صورت تصادفی در معرض هیدرازین قرار گیرد. هیدرازین از طریق پوست ، ریه و دستگاه گوارش جذب و به سرعت در سراسر بدن پخش می‌شود. در مورد مسمومیتهای حاد انسان ، استفراغ ، آسیبهای متعدد دستگاه تنفسی ، سیستم اعصاب مرکزی کبد و کلیه‌ها گزارش شده است.

با این همه گزارشهای موجود از مسمومیتهای حاد خوراکی با هیدرازین روشن می‌کند که خوردن حدود 20 تا 50 میلی‌لیتر هیدرازین ممکن است مرگ آور باشد.
اغلب اثرات مشاهده شده در افرادی که در معرض هیدرازین قرار گرفته‌اند، در حیوانات آزمایشگاهی نیز دیده شده است. علاوه بر اثرات فوق ، کاهش وزن بدن ، کم‌خونی ، کاهش قند خون و چربی کبد نیز در برخی موارد مشاهده شده است.

سمیت هیدرازین نسبت به جنین و جوانه برخی حیوانات آزمایشگاهی و گیاهان به اثبات رسیده است، ولی اطلاعاتی در مورد سمیت هیدرازین بر جنین انسان وجود ندارد. سوزش پوست و چشم در انسان بر اثر تماس با هیدرازین مشاهده شده است، ولی اطلاعات کافی برای بیان بدون اثرات سوزش آور وجود ندارد. هیدرازین حساسیت زای قوی برای پوست انسان بوده ، با مشتقات خود تداخل می‌کند.

هیدرازرین در مطالعات خارج از محیط زنده بدن در برخی از گیاهان ، باکتریها ، قارچها و سلولهای پستانداران ، جهش ژنی و انحرافات کروموزومی ایجاد می‌کند. سرطانزایی هیدرازین در جانوران آزمایشگاهی به اثبات رسیده است، ولی در مورد انسان ، داده‌های کافی برای چنین ادعایی وجود ندارد. در غیاب چنین داده‌هایی و با در نظر گرفتن اطلاعات موجود در مورد جهش زایی و سرطانزایی هیدرازین در حیوانات ، هیدرازین از سوی موسسه بین المللی سرطان ، به عنوان یک ماده سرطانزا برای انسان معرفی شده است. بدین ترتیب باید قرار گرفتن انسان در معرض هیدرازین به حداقل ممکن کاهش داده شود.

<><><>

میزان در معرض هیدرازین قرار گرفتن انسان و سایر موجودات

هیدرازین بجز در موارد تصاوفی وحوادث ، خطر قابل توجهی برای مردم عادی ندارد. ولی در محیطهای صنعتی کارکنان را تهدید می‌کند. آستانه تشخیص بوی هیدرازین با حس بویایی انسان حدود 3 تا 5ppm است، در حالی‌که غلظت مجاز هیدرازین در محیط خیلی کمتر و در حدود چند دهم ppm است. به این دلیل ، در محیطهای صنعتی که از این ماده استفاده می‌شود، باید تا حد امکان از آن در سیستمهای بسته استفاده و همچنین تجهیزات دقیقی برای تشخیص غلظتهای پایین آن در هوا فراهم شود.

تجزیه هیدرازین در آب کند است و به شرایط فیزیکی و شیمیایی آن بستگی دارد. وجود هیدرازین برای گیاهان و میکروارگانیسمهای آبزی خطرناک است. باید به استفاده از روشهای صحیح انبارداری ، حمل و نقل و دفع ضایعات از آلودگی آب ، هوا و خاک جلوگیری شود.

یکی از نکات مهم دیگر ، آموزش کارکنان با چگونگی پیشگیری و نیز کمکهای اولیه در صورت بروز خطرهاست. همان طور که پیشتر نیز اشاره شد، متاسفانه در اغلب نیروگاههای کشور بدلیل عدم آگاهی کافی و در موارد زیادی بی‌توجهی ، محلول هیدرازین بدون رعایت کوچکتری موارد ایمنی جابه‌جا و مصرف می‌شود. بدین وسیله به نظر می‌رسد ارائه آگاهیها و اطلاعات لازم به کارگران و حتی برخی از دست اندرکاران نیروگاههای کشور ، زمینه خطرها و عوارض کوتاه مدت و دراز مدت ناشی از هیدرازین از سوی مسئولین ذی‌ربط ضروری است و لازم است کلیه افرادی که در معرض تماس با هیدرازین قرار دارند یا امکان قرار گرفتن آنها در معرض هیدرازین وجود دارد، دوره‌های آموزشی خاصی را در زمینه روشهای صحیح حمل و نقل ، استفاده ، از بین بردن ضایعات و همچنین روشهای صحیح مقابله با حوادث ناشی از هیدرازین طی کنند.

هیدروکربن های اروماتیک

هیدروکربن های اروماتیک 

مشتقات بنزن با فشار بالا و نقطه جوش پایین هستند که با افزایش وزن مولکولی افزایش می یابد . این حلال دارای دانسیته بخار بالا هستند . بیشتر این ترکیبات به عنوان مواد شمیایی اولیه یا واسطه در ترکیبات دیگر بکار می روند. حلالهای الی همچنین در هزاران صنعت وشغل مثل :تولید رنگ ،رزین ومواد دارویی ،چاپ ، سریش و چسبها و ساخت لاستیک و… بکار می رود.

ترکیبات اروماتیک معمول استفاده شده شامل تولوئن ،بنزن ،زایلن ،استیرن ،اتیل بنزن ،مونوکلروبنزن (MCB ) وتری متیل بنزن می باشد.

بیشتر حلالهای اروماتیک تجاری نقطه جوشی دارند که خیلی کمتر از صفر درجه و بشتر از 200 درجه سانتیگراد نمی باشد .اگر نقطه جوش یک حلال خیلی بالاوفشار بخار آن خیلی کم باشد جداسازی حلال از موادی که برای حل کردن استفاده می شود بسیار دشوار خواهد بود.بنابراین بسیاری از حلالهای الی در دمای اتاق مایع هستند . حلالهای الی بوسیله خصوصیت غیر قطبی وحلالیت بالا در چربی توصیف می شوند . این  حلالها به فراوانی در مخلوطهایی در محیطهای شغلی مثل ترکیبات تولوئن ، بنزن ، استیرن ،اتیل بنزن ، تری متیل بنزن و زایلن استفاده شده است . نفتالن ، اگر چه یک ترکیب اروماتیک است حلال نیست ، جامدی کریستالی ، سفید رنگ دافع بید و با فراریت بالا می باشد . حلالهای اروماتیک به اسانی از تصفیه نفت خام و زغال مشتق می شود وقتی زغال در فقدان هوا گرم می شود به ترکیبات فراری شامل گاز زغال وقطران زغال شکسته می شود . باقیمانده این پروسه کک نامیده می شود . تقطیر قطران زغال منجر به تولید ترکیباتی مثل تولوئن ،بنزن ،زایلن ، فنول ها ، کروزول ، نفتالن می شود.ترکیبات اروماتیک همچنین می تواند توسط فرایند های کاتالیکی که در ان هیدروکربن های الیفاتیک در دماهای بالا وفشار بالا برای دهیدروژنه کردن ترکیبات وشکل گیری ساختارهای حلقوی هیدروکربن های اروماتیک بکار می رود ایجاد می شوند .

فاکتورهای دخیل در سمیت حلالها

تماس با حلالهای اروماتیک ار طریق تماس با بخار یا مایع انها رخ می دهد راههای اصلی جذب راه تنفسی وپوستی است . سمیت حلالها به ترکیب فیزیوشمیایی انها ، سمیت ذاتی ، متابولیت ها و داروهای کلینیکی بستگی دارد. برای حلالهایی مثل بنزن و استیرن متابولیت ها سموم اصلی هستند .

فاکتورهای سمیت می تواند بصورت زیر خلاصه شود:

           1.      ماهیت سمی ترکیب اصلی

           2.      طبیعت سمی متابولیت ها

           3.      بافت ها وارگان های هدف

           4.      مداخله با دیگر داروها یا حلالها

           5.      اثر بیماریهای قلبی

           6.      تماس (دوز ،مدت ، شدت )

           7.      خاصیت فیزیکو شمیایی حلال (فشار بخار ، دانسیته بخار ، واکنش پذیری )

           8.      راههای تماس (تنفسی ، پوستی ، GI  )

دوز ، تماس ، ارگان هدف

سنتز کربونیلهای فلزی

سنتز کربونیلهای فلزی

سنتز کربونیلهای فلزی
فلزاتی مانند مس ، طلا ، پلاتین ، پالادیوم ، تیتانیوم و … ،‌ معمولا کربونیلهای ساده فلزی تشکیل نمی‌دهند. این عناصر فقط در صورتی که فلز با سایر لیگاندها کوردینانس شده باشند، کمپلکسهای کربونیل تشکیل می‌دهند یا اینکه فقط کمپلکسهای آنیونی مانند ایجاد می‌کنند.

سنتز کربونیلهای ساده فلزی خنثی (تک هسته‌ای)
برای سنتز کربونیلهای ساده دو روش سنتز وجود دارد.

واکنش مستیم فلز با مونو کسید کربن
نیکل و آهن تنها فلزاتی هستند که تحت شرایط ملایم بطور مستقیم با CO ترکیب می‌شوند و برای بقیه فلزات باید از روش دوم استفاده کرد.

طیف‌سنجی جرمی یون ثانویه(SIMS)

روش‌های آنالیزی بر مبنای یون به دلیل حساسیت و قابلیت آنها برای آشکار کردن تغییرات ترکیب شیمیایی در عمق نمونه (پروفیل عمق) به کار می‌روند. در روش طیف‌نگاری جرمی یون ثانویه (SIMS) پرتوی از یون‌های اولیه که می‌تواند تا قطر حدود 20 نانومتر متمرکز شود، نمونه را روبش می‌کند و برای بیرون انداختن یون‌های ثانویه از نمونه به کار می‌رود. جرم یون های ثانویه توسط یک طیف‌نگار جرمی تعیین می‌شود. این تکنیک مخرب است و لایة اتم‌های مورد بررسی از نمونه برداشته می‌شود. در جریان‌های پایین از پرتو یونی اولیه،‌ این اتفاق به آهستگی رخ می‌دهد و این تکنیک به عنوان Static SIMS شناخته می‌شود. در موارد بهینه، حتی 1/0 درصد یک تک لایه از ماده را هم می‌توان آشکار کرد. اگر از جریان‌های بیشتر پرتو یونی اولیه استفاده شود، ماده با سرعت بیشتری برداشته می‌شود و هر لایه در حین برداشته شدن آنالیز می‌شود بنابراین می‌توان پروفیل عمقی را به دست آورد. این تکنیک به عنوان Dynamic SIMS شناخته می‌شود. تجهیزات مدرن طیف نگاری جرمی یون ثانویه قدرت تفکیکی تا حدود 1 نانومتر دارند و بنابراین می‌توانند نقشه‌های ترکیب شیمیایی را نمایش دهند که مشابه نقشه‌های پرتو X می‌باشد. این نقشه‌ها Imaging نامیده می‌شوند. تمام روش ‌های طیف نگاری جرمی یون ثانویه دو مزیت عمده دارند. مزیت اول محدوده عناصر است؛ از آنجا که طیف‌نگاری جرمی نسبت به همه عناصر حساس است. تمام ایزوتوپ‌ها و حتی عناصر سبک از هیدروژن تا اکسیژن را می‌توان آنالیز کرد و نقشه آنها را تهیه کرد. مزیت دوم حساسیت است، طیف‌نگاری جرمی یون ثانویه معمولاً قادر به آشکار کردن غلظت‌هایی در حد یک قسمت در یک میلیون (ppm) است و در شرایط خوب حساسیتی در حد یک قسمت در یک میلیارد (PPb) دارد تصویر شماتیکی طیف‌نگاری جرمی یون ثانویه کاربردها SIMS عبارتند از: • آنالیز ترکیب شیمیایی سطح با قدرت تفکیک عمقی در حدود 5 تا10 نانومتر • تهیه پروفیل غلظت عناصر در عمق ماده • آنالیز عناصر در غلظت‌های بسیار کم (trace) در محدوده ppt تا ppm • شناسایی لایه‌های سطحی آلی یا غیرآلی بر روی فلزات، شیشه‌ها، سرامیک‌ها و لایه‌های نازک • تهیه پروفیل عمقی لایه‌های سطحی اکسید، لایه‌های نازک خوردگی، لایه‌های نازک حل شده (leached) و تهیه پروفیل‌های نفوذی • پروفیل‌عمقی غلظتی مقادیر کم عناصر ذوب شده (dopants) (PPm 1000 ) که به صورت نفوذی یا کاشته شده (implanted) به مواد نیمه‌هادی افزوده شده است • تعیین غلظت هیدروژن و پروفیل‌های عمقی در آلیاژهای فلزی ترد شده (embrittled) لایه‌های نازک تهیه شده از نشاندن بخار (Vapor- deposited)، شیشه‌های هیدراته و مواد معدنی • آنالیز کمی غلظت بسیار کم عناصر در جامدها • فراوانی ایزوتوپ‌ها در نمونه‌های زمین‌شناسی • مطالعات غلظت‌های بسیار کم (برای مثال نفوذ و اکسیداسیون) • توزیع فلزی در مواد معدنی زمین شناسی، سرامیک‌های چند فازی و فلزه • توزیع فاز ثانویه ناشی از جدایش مرزدانه‌ها، اکسیداسیون داخلی یا رسوب محدودیت‌های SIMS نیز به شرح زیر می‌باشند: • آنالیز به صورت مخرب است. • آنالیز کیفی و کمی به دلیل تغییرات وسیع حساسیت آشکارسازی از عنصری به عنصر دیگر و از زمینه یک نمونه به زمینه نمونه دیگر، پیچیده است. • کیفیت آنالیز (دقت، صحت، حساسیت و غیره) از طراحی دستگاه و پارامترهای عملیاتی هر آنالیز شدیداً تأثیر می‌پذیرد.

نیمه هادی های آلی

Organic semiconductor 

Organic semiconductor

From Wikipedia, the free encyclopedia

Jump to: navigation, search

STM image of self-assembled supramolecular chains of the organic semiconductor Quinacridone on Graphite.

An organic semiconductor is any organic material that has semiconductor properties. A semiconductor is any compound whose electrical conductivity is between that of typical metals and that of insulating compounds. Single molecules, short chain (oligomers) and long chain (polymers) organic semiconductors are known. Examples of semiconducting small molecules (aromatic hydrocarbons) are : pentacene, anthracene and rubrene. Examples of polymers are: poly(3-hexylthiophene), poly(p-phenylene vinylene), F8BT, as well as polyacetylene and its derivatives.

There are two major classes of organic semiconductors, which overlap significantly: organic charge-transfer complexes, and various "linear backbone" polymers derived from polyacetylene, such as polyacetylene itself, polypyrrole, and polyaniline. Charge-transfer complexes often exhibit similar conduction mechanisms to inorganic semiconductors, at least locally. This includes the presence of a hole and electron conduction layer and a band gap. As with inorganic amorphous semiconductors, tunneling, localized states, mobility gaps, and phonon-assisted hopping also contribute to conduction, particularly in polyacetylenes. Like inorganic semiconductors, organic semiconductors can be doped. Highly doped organic semiconductors, for example Polyaniline (Ormecon) and PEDOT:PSS, are also known as organic metals. 

مرجع

ظرفیت گرمایی ماده در حالت های فیزیکی مختلف

ظرفیت گرمایی ماده در حالت های فیزیکی مختلف

ذرات سازنده ی ماده حرکت های متفاوتی از قبیل حرکت ارتعاشی ، چرخشی و انتقالی دارند. انرژی جنبشی هر ذره ماده از این حرکت ها شکل می گیرد. بسته به حالت فیزیکی ماده ممکن است ذرات ماده یک ، دو و یا هرسه نوع حرکت را داشته باشند.

                       

نکته :

به طور کلی هرچه تعداد راه هایی که ذرات یک ماده بتوانند انرژی بگیرند بیشتر باشد، ظرفیت گرمایی ویژه ی آن ماده نیز بیشتر است.

به عنوان مثال ظرفیت گرمایی ویژه ی آب در حالت مایع نسبت به حالت های جامد و بخارآن بیشتر است. مولکول های آب در حالت جامد فقط حرکت ارتعاشی و نیروی جاذبه بین مولکولی دارند، اما در حالت مایع هر سه نوع حرکت را داشته و درضمن بین مولکول ها نیروی جاذبه وجود دارد، و درحالت گاز نیروی جاذبه بین مولکولی از بین رفته و مولکول ها تنها هرسه نوع حرکت را دارند.

 البته باید توجه داشت که در حالت گاز انرژی جنبشی مولکول های بخارآب زیادتر شده است. لذا در حالت مایع راه های کسب انرژی بیشتر است(از چهارطریق ممکن) و ضمن اینکه در حالت بخار نیروی جاذبه ی بین مولکولی وجود ندارد.

 در نتیجه اینکه در حالت مایع مولکول ها از چهار طریق ممکن ، درحالت بخار از سه طریق و در حالت جامد از دو طریق انرژی کسب می کنند.

نکته: همواره ظرفیت گرمایی ویژه ی یک مایع به طور قابل توجهی از بخار همان ماده بیشتر است.

انواع لکه‌ برها

انواع لکه‌ برها

لکه‌برها یا لکه‌زداها (Stain removers) حلالهای قوی هستند که لکه‌ها را در خود حل می‌کنند و از این طریق باعث پاک شدن آنها می‌شوند. اکثر این حلال ها سمی هستند و باید هنگام کار با آنها مراقب بود. بسیاری از لکه‌برها ، موادی هستند که در خانه وجود دارند و از آنها به عنوان مواد ضدعفونی کننده و پاک کننده استفاده می شود. مانند آب ژاول ، آمونیاک ، آب ، صابون ، الکل ، آب اکسیژنه و.... برخی هم مثل پربورات و اسید اگزالیک در منزل یافت نمی‌شوند، ولی خوب است تهیه شوند.

1) آب و صابون

آب و صابون بسیاری از لکه‌های تازه را از بین می‌برند و بسیاری از لکه‌ها را نیز کم رنگ کرده و بعد راحت‌تر پاک می‌شوند. برای لکه‌های مثل لکه تخم مرغ ، لکه خردل ، لکه خون تازه ، شیر و شیرینی ابتدا باید آنها را با آب و صابون شسته و سپس از لکه‌برهای معرفی شده دیگر استفاده کرد. بهتر است از آب و صابون برای لکه‌های میوه استفاده نکنید. چون ممکن است لکه را مقاوم‌تر کند.

2) آب اکسیژنه

آب اکسیژنه خالص H₂O₂ یک مایع ناروانی است که کمی آبی رنگ می‌باشد و با زحمت زیاد می‌توان آن را تهیه نمود. آب اکسیژنه‌ای که در داروخانه‌ها به اسم آب اکسیژنه رقیق فروخته می‌شود محلولی است از آب اکسیژنه در آب که در 100 قسمت آن سه قسمت آب اکسیژنه است و مانند آب بی‌رنگ و بی‌بوست و مزه تلخی دارد و کمی اسیدی است.

به مرور آب اکسیژنه تجزیه و تبدیل به آب و اکسیژن می‌گردد. این عمل تجزیه در محیط بازی سریعتر و در محیط اسیدی کندتر تا در محیط خنثی صورت می‌گیرد. ممکن است که اگر مدت مدیدی آب اکسیژنه را انبار کنند، کاملا" تجزیه و تبدیل به آب گردد. بر اثر گرد بعضی اجسام عمل تخریب آب اکسیژنه تسریع می‌گردد مانند گرد بی‌اکسید منگنز و گرد فلزات و …

کروماتوگرافی به روش تعویض یون

**کروماتوگرافی به روش تعویض یون Ion Exchange Chromatography

یکی از متداولترین روشهای کروماتوگرافی در فرایند تخلیص بیومولکولها به طور عام و پروتئینها بطور خاص روش کروماتوگرافی تعویض یونی است. باتوجه به اینکه در این روش از خاصیت عام پروتئین ها یعنی توانایی ایجاد جاذبة یونی با یک مادة جاذب باردار با بار مخالف برای جداسازی پروتئین مورد نظر از سایر  ناخالصی‌ها استفاده می‌شود، 

جهت مشاهده اطلاعات بیشتر به این لینک مراجعه فرمایید

جذب گاز بوسیله کمپلکسهای فلزی تریس اتیلن دی آمین

Gas-adsorbing ability of  

tris-ethylenediamine metal complexes  

 We previously reported that a single crystal of [Co(en)₃]Cl₃ shows gas adsorbency for various gases and organic vapors accompanying channel expansion in its crystal structure. To investigate the possibility of a single crystal of tris-ethylenediamine metal complex as an ionic single-crystal host for vapor adsorption, a series of adsorbencies of single crystals of [M^III(en)₃]Cl₃ (M = Co 1, Cr 2, Rh 3, Ir 4) were studied. All complexes have channels in their crystal structures, which dynamically and reversibly change size with vapor adsorption and show similar vapor adsorbency similar to the adsorption behavior of [Co(en)₃]Cl₃. لطفا به این لینک مراجعه فرمایید

رزین‌های مبادله کننده یون

پدیده تبادل یون برای اولین بار در سال 1850 و به دنبال مشاهده توانایی خاک‌های زراعی در تعویض برخی از یون‌ها مثل آمونیوم با یون کلسیم و منیزم موجود در ساختمان آنها گزارش شد. در سال 1870 با انجام آزمایش‌های متعددی ثابت شد که بعضی از کانیهای طبیعی بخصوص زئولیت‌ها واجد توانایی انجام تبادل یون هستند. در واقع به رزین‌های معدنی ، زئولیت می‌گویند و این مواد یون‌های سختی آور آب (کلسیم و منیزیم) را حذف می‌کردند و به جای آن یون سدیم آزاد می‌کردند از اینرو به زئولیت‌های سدیمی مشهور شدند که استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیاد داشت چون احتیاج به مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند.
اما زئولیت‌های سدیمی دارای محدودیتهایی بودند. این زئولیتها می‌توانستند فقط سدیم را جایگزین کلسیم و منیزیم محلول در آب نمایند و آنیونهایی از قبیل سولفات ، کلراید و سیلیکات‌ها بدون تغییر باقی می‌مانند. واضح است چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست. پس از انجام تحقیقات در اواسط دهه 1930 در هلند زئولیتهایی ساخته شد که به جای سدیم فعال ، هیدروژن فعال داشتند. این زئولیتها که به تعویض کننده‌های کاتیونی هیدروژنی معروف جدید ، سیلیس نداشته و علاوه بر این قادرند همزامان هم سختی آب را حذف کنند و هم قلیائیست آب را کاهش دهند.
برای بهبود تکنولوژی تصفیه آب ، گامهای اساسی در سال 1944 برداشته شد که باعث تولید زرین‌های تعویض آنیونی شد. زرین‌های کاتیونی هیدروژنی تمام کاتیونی آب را حذف می‌کنند و رزین‌های آنیونی تمام آنیونهای آب را از جمله سیلیس را حذف می‌نمایند ، در نتیجه می‌توان با استفاده از هر دو نوع زرین ، آب بدون یون تولید کرد. همچنین پژوهشگران دریافتند که سیلیکات آلومینیم موجود در خاک قادر به تعویض یونی می‌باشد. این نتیجه گیری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیم از ترکیب محلول سولفات آلومینیم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید. بنابراین اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیم بود. و امروزه اکثر زرین‌های تعویض یونی که در تصفیه آب بکار می‌روند رزین‌های سنتزی هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل شده‌اند.
شیمی رزین‌ها
رزین‌های موازنه کننده یون ، ذرات جامدی هستند که می‌توانند یونهای نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند. رزین‌های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می‌باشد بگونه‌ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند. موازنه کننده‌ها با محلول‌های الکترولیت این تفاوت را دارند که فقط یکی از دو یون ، متحرک و قابل تعویض است به عنوان مثال ، یک تعویض کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که شامل رادیکالهای آنیونی SO2-3 می‌باشد که کاتیون متحرکی مثل +H یا +Na به آن هستند.
این کاتیونهای متحرک می‌توانند در یک واکنش تعویض یونی شرکت کنند به همین صورت یک تعویض کننده آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی است که آنیون‌های متحرکی مثل -Cl یا -OH به آن متصل می‌باشد. در اثر تعویض یون ، کاتیون‌ها یا آنیون‌های موجود در محلول با کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در رزین تعویض می‌شود ، بگونه‌ای که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می‌ماند. در اینجا با تعادل جامد مایع سروکار داریم بدون آنکه جامد در محلول حل شود. برای آنکه یک تعویض کننده یونی جامد مفید باشد باید دارای شرایط زیر باشد:

1. خود دارای یون باشد.
2. در آب غیر محلول باشد.
3. فضای کافی در شبکه تعویض یونی داشته باشد ، بطوریکه یونها بتوانند به سهولت در شبکه جامد رزین وارد و یا از آن خارج شوند.
در مورد رزین‌های کاتیونی هر دانه رزین با آنیون غیر تحرک و یون متحرک +H را می‌توان همچون یک قطره اسید سولفوریک با غلظت 25% فرض نمود. این قطره در غشایی قرار دارد که فقط کاتیون می‌تواند از ان عبور نماید. شکل زیر تصویر یک دانه رزین و تصویر معادل یک قطره اسید سولفوریک 25% نشان می‌دهد.
طبقه بندی رزین‌ها
رزین‌ها بر حسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

1. رزین‌های کاتیونی قوی SAC) Strongacidis Cation)
2. رزین‌های کاتیونی ضعیف WAC) Weak acidis Cation)
3. رزین‌های آنیونی قوی SBA) Strongbasic anion)
4. رزین‌های آمونیونی ضعیف WBA) Weak basic anion
بطور کلی رزین‌های نوع قوی در یک محدوده وسیع PH و رزین‌های نوع ضعیف در یک محدوده کوچک از PH مناسب هستند. ولیکن با استفاده از رزین‌های نوع ضعیف ، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف مواد شیمیایی مورد نیاز برای احیا رزین را باعث می‌شود. رزین‌های کاتیونی قوی قادر به جذب کلیه کاتیونهای موجود در آب می‌باشد ولی نوع ضعیف قادر به جذب کاتیونهای هستند که به قلیائست آب مرتبط است و محصول سیستم اسید کربنیک است.

نوع قوی
Ca(HCO3)2 OR MgSO4 + 2ZSO3H -----> Ca2++2H2CO3 OR Mg2+ + H2SO4
نوع ضعیف
Mg(HCO3)2 OR Ca(HCO3)2 + 2ZCOOH -----> (ZCOO)2+ + Mg(ZCOO)2+Ca + 2H2CO3
مزیت رزین‌های کاتیونی ضعیف بازدهی بالای آنها در مقایسه با رزینهای کاتیونی قوی می‌باشد ، در نتیجه باعث تولید پساب کمتر در احیا مکرر می‌گردد. اصولا زمانی که هدف جداسازی کلیه کاتیونهای آب است بکارگیری توام رزین کاتیونی قوی و ضعیف اقتصادی تر از بکارگیری رزینهای کاتیونی قوی می‌باشد. رزین‌های آنیونی قوی قادر به جذب کلیه آنیونهای موجود در آب بوده ولی رزین‌های آنیونی قادر به جذب آنیون اسیدهای قوی نظیر اسید سولفوریک ، کلریدریک و نیتریک می‌باشد. رزین‌های آنیونی ضعیف مقاومتر از رزینهای آنیونی قوی بوده و به همین جهت در سیستم‌های تصفیه آب ، رزین‌های آنیونی قوی در پاین دست رزینهای آنیونی ضعیف قرار می‌گیرند.

2HCl OR 2H2SiO3 + 2ZOH -----> 2ZHSio3ZCl + H2O

2HCl OR 2HNO3 + ZOH -----> 2ZCl OR 2ZNO3 + H2O

برخی از کاربردهای رزین‌ها
· رزین‌های کاتیونی سدیمی نه تنها کاتیون‌های سختی آور آب بلکه همه یون‌های فلزی را با سدیم تعویض می‌کنند. برای احیا این نوع رزین‌های کافی است که رزین را با آب نمک شست و شو دهیم تا رزین به فرم اولیه خود برگردد.
· با رزین‌های کاتیونی چه نوع هیدروژنی و چه نوع سدیمی می‌توان آهن و منگنز را چون بقیه کاتیونها حذف کرد اما به علت امکان آلوده شدن رزین‌ها معمولا مشکلاتی داشته و باید نکاتی را رعایت کرد. اولا باید دقت کرد که قبل از حذف یون آهن توسط رزین هیچ هوایی با آب در تماس قرار نگیرد چون در اثر مجاورت با هوا ، آهن و منگنز محلول در اب اکسیده شده غیر محلول در می‌آیند و در نتیجه روی ذرات رزین رسوب کرده و باعث آلوده شدن رزین می‌گردد.
· با استفاده از رزین‌های تبادل یونی می‌توان لیزین را که جز اسید آمینه ضروری مورد نیاز رژیم غذایی خوکها ، ماکیان و سایر گونه‌های حیوانی می‌باشد ، را تخلیص کرد. دلیل اهمیت تخلیص این اسید آمینه ، نزدیکتر شدن رژیم غذایی حیوانات به نیازمندیهای آنها در مصرف مواد خام و ... است با توجه به اینکه مقدار لیزین در دانه‌ها ، بخصوص غلات ناچیز می‌باشد.
· حذف سیلیکا از آبهای صنعتی با استفاده از رزین‌های آنیونی قوی
· حذف آمونیاک از هوا بوسیله زئولیت‌های طبیعی اصلاح شده کلینوتپلولیت
منابع
1. نشریه علمی و پژوهشی شیمی ایران دوره 23 شماره 2
2. اصول تصفیه آب تالیف دکتر محمد چالکش امیری
3. روشهای پیشرفته در صنعت تصفیه آب تالیف مهندس محمد کرمانی 

مرجع

تجزیه کیفی مواد آلی به روش ذوب قلیایی جهت تشخیص ازت، گوگرد و هال

تجزیه کیفی مواد آلی به روش ذوب قلیایی جهت تشخیص ازت، گوگرد و هالوژنها : 
 برای تشخیص این عناصر در ترکیبات آلی ابتدا باید آنها را به ترکیبات معدنی یونیزه تبدیل کرد سپس شناسایی نمود. این تبدیل ممکن است به روشهای مختلف صورت گیرد ولی بهترین روش ذوب ترکیبات با فلز سدیم است. در این روش سیانید سدیم (NaCN)، سولفید سدیم (Na2S) و هالید سدیم (NaX) تشکیل میشود که به آسانی قابل تشخیص هستند.  
ترکیب آلی (1)
معمولا سدیم به مقدار اضافی به کار برده میشود. در غیر اینصورت اگر گوگرد و نیتروژن هردو وجود داشته باشند، احتمالا تیوسیانات سدیم (NaSCN) تشکیل میشود. در این صورت در تشخیص نیتروژن به جای آبی پروس رنگ قرمز مشاهده میشود زیرا بجای یون (CN-)، یون (SCN-) خواهیم داشت. اما با سدیم اضافی تیوسیانات تشکیل شده تجزیه میشود و جواب درست به دست می آید. 

به مخلوط حاصل آب اضافه کرده مخلوط قلیایی را صاف نموده و سپس به آن (FeSO4) اضافه کنید در این صورت فروسیانید سدیم تشکیل میشود.
 
وقتی محلولهای قلیایی نمکهای فروی بالا جوشانده میشود بر اثر اکسیژن هوا کمی یون فریک تشکیل میشود. (بر اثر سولفوریک اسید رقیق هیدروکسیدهای فرو و فریک تشکیل شده حل میشوند) فروسیانیدها با نمک فریک تشکیل فروسیانید فریک (آبی پروس) میدهند.
 
برای اسیدی کردن محیط نباید از (HCl) استفاده کرد زیرا به علت تشکیل (FeCl6) رنگ زرد در محیط ایجاد میشود و به جای آبی پروس رنگ سبز ظاهر میشود. به همین دلیل کلرید فریک نیز نباید اضافه شود. همانطوری که قبلا ذکر شده است بر اثر اکسیداسیون به وسیله هوا در محیطهای قلیایی گرم به مقدار کافی یونهای فریک تشکیل میشود بنابراین نیازی به افزایش یون فریک نیست، افزایش مقدار کمی محلول رقیق فلئورید پتاسیم ممکن است به تشکیل آبی پروس در محلول که به آسانی قابل صاف شدن است کمک نماید (Fe3+ با F- تولید FeF63- میکند که پایدار است و باعث خارج شدن Fe3+ از محیط عمل میشود).
گوگرد به صورت یون سولفید را میتوان به وسیله استات سرب و استیک اسید و یا به و سیله پلمبیت سدیم (محلول قلیایی استات سرب) به صورت رسوب سولفید سرب (PbS) سیاه رنگ تشخیص داد.

برای تشخیص یونهای هالوژن (Cl, Br, I) از اثر محلول نیترات نقره در محیط اسید نیتریکی استفاده میشود در این صورت هالید نقره به صورت رسوب حاصل میشود.