X
تبلیغات
کیمیا برای زندگی
آزمایش شعله

آزمایش شعله‌‌‌ ؛ آزمايشی ساده و جذاب

آزمون شعله يكي از روش هاي شناسايي مواد در علم کیمیا است . از اين آزمايش براي تشخيص برخي عنصرها ( معمولاًفلزها ) در مواد مختلف استفاده مي شود .  اساس اين آزمون بر منحصر به فرد بودن طيف نشري عناصر مختلف بناگذاري شده است . براي انجام اين آزمايش به سادگي مي توان مقداري ازيك نمونه ي مجهول را در شعله ي چراغ گاز قرار داد و تغيير رنگ شعله را زير نظر گرفت . در اين مورد روشهاي مختلفي براي قرار دادن نمونه ها در شعله آتش پيشنهاد شده است . مثلاً براي برداشتن نمونه ها مي توان از يك سيم فلزي تميز و بي اثر ( مانند طلا پلاتين ) يا آلياژ نيكل و كروم ، ( سيم نيكرومي) كه انتهاي آن به شكل حلقه پيچيده  شده است ،‌استفاده كرد . يا اينكه نوك يك چوب باريك ، بلند و تميز را خيس مي كنند و مقدار كمي از نمونه را با كمك آن برداشته در شعله قرار مي دهند .

در جدول زيرفهرستي از رنگ شعله ي چند عنصر ارايه شده است . بهتر است هريك از آنها را هم خودتان در آزمايشگاه تجربه كنيد و از يك ازمايش شيمي  ساده ولي جذاب لذت ببريد.

سمبول عنصر

نام

رنگ شعله

As

آرسنيك

آبي

B

بور

سبز روشن

Ba

باريم

سبز مايل به زرد( مغز پسته اي)

Ca

كلسيم

قرمز- نارنجي

Cs

سزيم

بنفش كم رنگ

Cu  نمكهاي غير هاليد

مس

سبز زمردي

Cu  نمكهاي هاليد

مس

آبي مايل سبز

In

اينديوم

آبي

Li

ليتيم

قرمز لاكي ( قرمز سير)

K

پتاسيم

بنفش كم رنگ

Mo

موليبدن

سبز مايل به زرد

Na

سديم

زرد پررنگ

P

فسفر

سبز مايل به آبي كم رنگ

Pb

سرب

سبز كمرنگ

Rb

روبيديم

بنفش كم رنگ

Sb

آنتيموان

سبز كمرنگ

Se

سلنيم

آبي لاجوردي

Sr

استرنسيم

قرمز سير

Te

تلوريم

سبز كمرنگ

Tl

تاليم

سبز خالص

Zn

روي

سبز مايل به آبي



تاريخ : دوشنبه پانزدهم مهر 1392 | 20:24 | نویسنده : حسین علی " رضایی " |
انبار كردن مواد کیمیاوی

شيوه صحيح نگهداري مواد شيميايي در آزمايشگاه هميشه يكي از مطالب بسيار با اهميت است.
مواد شيميايي كه به شيوه ناصحيح در كنار همديگر نگهداري مي شوند ممكن است با همديگر واكنش داده و محصولات خطرناك توليد كنند.

گاهي اوقات نگهداري ناصحيح مواد شيميايي علاوه بر آلودگي، باعث هدررفتن مواد و كاهش خواص و اثرات مواد شيميايي مي شود

انبار كردن مواد شيميايي

شيوه صحيح نگهداري مواد شيميايي در آزمايشگاه هميشه يكي از مطالب بسيار با اهميت است.
مواد شيميايي كه به شيوه ناصحيح در كنار همديگر نگهداري مي شوند ممكن است با همديگر واكنش داده و محصولات خطرناك توليد كنند.
گاهي اوقات نگداري ناصحيح مواد شيميايي علاوه بر آلودگي، باعث هدررفتن مواد و كاهش خواص و اثرات مواد شيميايي مي شود.
رعايت نكات ذيل مي توان خطرات ناشي از ناسازگاري مواد را حذف كند.
• از نگهداري اسيدها در مجاورت بازها يا فلزات فعال مانند سديم- پتاسيم و منيزيم خودداري كنيد.
• از نگهداري جامدات يا اسيدهاي اكسيدكننده در مجاورت اسيدهاي آلي و مواد قابل اشتعال اجتناب نمائيد.
• از نگهداري موادي كه با آب واكنش مي دهند در اطراف سينك دستشويي يا نزديكي محلولهاي آبي خودداري كنيد.
• از نگهداري اسيدها در مجاورت موادي كه در تماس با آنها گازهاي سمي توليد مي كنند اجتناب كنيد (مانند سديم سيانيد- سولفيد آهن)
در جدول ذيل اسامي تعدادي از مواد شيميايي كه با يكديگر ناسازگاري دارند و نبايد در مجاورت هم نگهداري شوند آمده است.
 
ماده شيميايي ناسازگار با ...
اسید استیک
عوامل اكسيدكننده : مانند اسيد كرميك- اسيد نيتريك- تركيبات هيدروكسيل دار – اتيلن گليكول – پركلريك اسيد- پراكسيدها- پرمنگناتها
استون اسيد نيتريك- اسيد سولفوريك- ساير عوامل اكسيدكننده
استيلن كلر- برم- مس- فلئور- نقره- جيوه
فلزات قليايي و قليايي خاكي مانند: پودر آلومينيوم- منيزيم-كلسيم- ليتيم- سديم- پتاسيم آب- تتراكلريد كرين- ساير تركيبات هيدروكربني كلردار- دي اكسيد كربن- هالوژنها
آمونياك(بي آب)    جيوه (مثلاً در فشارسنج جيوه اي)- كلر- هيپوكلريت كلسيم-يد- برم- هيدروفلوريك اسيد
نيترات آمونيوم اسيدها- پودر فلزات- محلولهاي قابل اشتعال- كلراتها- نيتريت ها- گوگرد- تركيبات آلي ريز يا مواد قابل احتراق
آنيلين اسيد نيتريك- پراكسيد هيدروژن
مواد حاوي آرسنيك عوامل كاهنده
آزيدها اسيدها
برم عوامل مربوز به كلر را مشاهده كنيد
اكسيد كلسيم آب
كربن فعال هيپوكلريت كلسيم- ساير عوامل اكسيدكننده
كلراتها نمكهاي آمونيوم- اسيدها- پودر فلزات – گوگرد- تركيبات آلي ريز يا مواد قابل احتراق
كلر آمونياك- استيلن- بوتا دي ان – بوتان- متان- پروپان (يا ساير گازهاي بدست آمده از نفت) – هيدروژن – سديم كاربيد-بنزن – پودر فلزات- تربانتين
دي اكسيد كلر (clo2)  آمونياك- متان- فسفين (PH3)- سولفيد هيدروژن
اسيد كرميك (كروميوم تري اكسيد) اسيد استيك- نفتالين- كامفور- گليسرول- الكل- محلولهاي قابل اشتعال
مس استيلن- پراكسيد هيدروژن
سيانيدها اسيدها
محلوهاي قابل اشتعال نيترات آمونيوم- اسيد كرميك(H2cro4)- پر اكسيد هيدروژن- اسيد نيتريك- سديم پراكسيد- هالوژنها
هيدروكربن ها (مانند: بوتان- پروپان- بنزين) فلئور- كلر- برم- اسيدركرميك- پراكسيد سديم- ساير عوامل اكسيد كننده
اسيد هيدروسيانيك قليا
اسيد هيدروفلئوريك پرمنگنات پتاسيم- اسيد سولفوريك
سولفيد هيدروژن       اكسيدهاي فلزي – پودر مس- عوامل اكسيدكننده
هيپوكلريت ها اسيدها- زغال فعال- آمونياك
يد استيلن- آمونياك (گاز يا محلول آبي)- هيدروژن
جيوه استيلن- فولمينيك اسيد- آمونياك
نيترات ها پودرهاي فلزي و غيرفلزي- سولفيد هاي فلزي- محلولهاي قابل احتراق
اسيد نيتريك استيك اسيد- آنيلين- اسيد كرميك- هيدروسيانيد اسيد- سولفيد هيدروژن- گازها و محلولهاي قابل اشتعال- مس- آلياژ برنج-فلزات سنگين- قليايي ها
نيتريت ها نمكهاي آمونيوم- آميدها- فسفيدها- عوامل كاهنده
نيترو پارافين ها اسيدها- بازها- آمين ها- هاليدها
اسيد اگزاليك    نقره- كلريت ها- اوره
اكسيژن روغنها- گريس- هيدروژن- ساير عوامل كاهنده شامل گازها، محلولها و مواد جامد قابل اشتعال
پركلرات ها مشابه كلرات ها
پركلريك اسيد عوامل كاهنده مانند : استيك انيدريد- بيسموت و آلياژهاي آن- الكها- كاغذ – پشم- گريس- روغنها
فسفر (سفيد) هوا- اكسيژن- قلياها- هالوژنها- اكسيدهاي هالوژن- عوامل اكسيدكننده
پتاسيم تتراكلريد كرين- دي اكسيد كربن - آب
پرمنگنات پتاسيم گليسرول- اتيلن گليكول- بنز آلدئيد- ساير عوامل كاهنده- اسيد سولفوريك
سديم تتراكلريد كربن- دي اكسيد كربن- آب
پراكسيد سديم اتانول- متانول- اسيد استيك گلاسيال- استيك انيدريد- بنز آلدئيد- كربن دي سولفيد- گليسرين- اتلين گليكول- اسيتل استات- متيل استات- فورفورال
سولفيدها اسيدها
سولفوريك اسيد پرمنگنات ها- آب – محلولهاي آبي- عوامل كاهنده- كلرات ها- پركلرات ها- اسيد نيتريك

در جدول زیر به تعدادی از واکنش های مواد نا سازگار با هم اشاره شده و محصول هر واکنش به همراه خطرات احتمالی آن قید شده است:

ردیف

دو ماده ناسازگاری که نباید در کنار هم باشند

واکنش های ممکن

1

فلزآلومینیوم وآمونیوم نیترات

حاصل یک ماده ی قابل انفجار است

2

آمونیوم نیترات و استیک اسید

مخلوط این دو ممکن است باعث احتراق گردد مخصوصا اگر استیک اسید غلیظ باشد

3

هیدروژن پر اکسیدو اکسید سرب

یک واکنش شدید و قابل انفجار است

4

هیدروژن پر اکسیدو سولفید آهن

یک واکنش شدیدا گرمازاست

5

جیوه نیترات و متانول

میتواند باعث ایجاد فولمینات جیوه شود که یک ماده قابل انفجار است

6

نیتریک اسید و فسفر

فسفر در حضور نیتریک اسید خود به خود آتش می گیرد

7

پتا سیم سیا نید و پتا سیم پر اکسید

مخلوط این دو ماده اگر حرارت داده شود می تواند باعث انفجار گردد

8

سدیم نیترات وسدیم تیو سولفات

مخلوط نمونه های خشک این دو می تواند قابل انفجار باشد

9

سولفید سرب وهیدروژن پر اکسید

واکنشی است شدیدا قا بل انفجار



تاريخ : دوشنبه پانزدهم مهر 1392 | 20:13 | نویسنده : حسین علی " رضایی " |
معرفی وسایل آزمایشگاه کیمیا

بوته چینی (کروزه چینی):

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

بوته چینی

کاربرد: از بوته در آزمایشـگاه معمولی برای اندازه گیری آب تبلور کات کـبود یا سولفات مس زاج سبز یا سولفات آهنو نمک قلیا یا کربنات سدیم به فرمول و همچنین برای ذوب قند، پارافین جامد و استفاده می شود. چون بوته چینی در برابر گرما (تا حدودْ۱۲۰۰C) مقاوم است، از آن در آزمایشگاه های شیمی تجزیه برای خشک کردن رسوب کردن رسوب و پختن رسوب در کوره الکتریکی استفاده می شود.
طرز کار: هنگام گرم کردن بوته باید آن را با گیره ویژه ای (گیره بوته) برداشت و در حفره مثلث نسوز مناسب، قرار داد. مثلث نسوز طبق شکل، به شکل مثلث است که از یک مثلث فلزی با سه قطعه روکش چینی نسوز ساخته شده است و از آن عمدتاً برای نگهداشتن بوته، به هنگام گرما دادن آن استفاده می شود. یک مثلث نسوز هنگامی برای یک بوته مناسب است که بوته در حفره آن قرار گیرد، در غیر این صورت حالت نامتعادلی پیدا می کند و در اثر ضربه کوچکی ممکن است بشکند

چند نکته درباره بوته چینی
- اسیدها بر بوته اثر ندارند اما بازها سبب خوردگی بوته می شوند. برای پاک کردن بوته تا حد امکان نباید از اسیدها هم استفاده کرد.
- بوته های شکسـته را نباید دور ریخـت زیرا از خرده های آنها برای آب گیری الکل و تهیه اتیلن می توان استفاده کرد. (بوته شکسته را می توان خرد کرده، به عنوان ماده آبگیر مورد استفاده قرار داد)

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

شیشه ساعت

شیشه ساعت ابزاری است و همان طور که از نامش پیداست شبیه شیشه ساعت است و در اندازه های مختلف ساخته می شود.

شیشه ساعت

کاربرد: از شیشه ساعت برای تبخیر سریع مایع ها و محلول ها استفاده می شود.
طرز استفاده: شیشه ساعت را مانند ابزار شیشه ای دیگر، باید شست و شو داد و در صورت لزوم آن را با دستمال خشک کرد.
گاهی برای سرعت بخشیدن به عمل تبخیر، شیشه ساعت را در دهانه بشر قرار می دهند تا با جوشاندن آب درون بشر و گرم شدن شیشه ساعت با بخار آب جوش، عمل تبخیر و تبلور سریعتر انجام گیرد.

قیف شیشه ای :ابزار مخروطی شکل است که در قسمت پایین آن لوله باریک و بلندی قرار دارد. نوک این لوله مورب است. شیشه بدنه قیف معمولاً ۶۰ درجه است.

 

قیف شیشه ای

کاربرد: از قیف برای انتقال محلول از ظرفی به ظرف دیگر استفاده می شود (به عنوان مثال برای انتقال محلول از ظرفی به بورت، استوانه مدرج، بالن پیمانه ای، قیف شیردار، ارلن و از قیف استفاده می شود) برای این کار، محلول موردنظر را نخست در بشـر ریخته سپس به کمک قیف تمـیز به ظرف دلخواه منتقل می شود.
- از قیف برای جدا کردن مایع از جامد نیز می توان استفاده کرد. این کار در شیمی تجزیه وزنی برای صاف کردن رسوبها از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
طرزکار: برای این کار نخست باید قیف راشست و خشک کرد سپس کاغذ صافی متناسب با قیف و با ذره های رسوب برگزید (کاغذ صافی با قیف مناسب است که پس از قرار دادن در قیف حدود ۵/۰ تا ۵/۱ سانتی متر از لبه قیف پایینتر باشد ـ و زمانی متناسب با ذره های رسوب است که آب زیر صافی کاملاً زلال باشد.
برای گذاشتن کاغذ صافی در قیف ابتدا باید آن را چندین با تا کرد، به شکل قیف درآورد و در آن گذاشت. برای این که کاغذ به قیف بچسبد باید آن را خیس کرد و با انگشت تمیز کاغذ صافی را کاملاً به جداره قیف چسباند. اگر کاغذ صافی کاملاً به قیف نچسبد و حبابهای هوا بین کاغذ و جداره داخلی قیف بماند عمل صاف کردن کند می شود.

قیف جدا کننده

وسیله‌ای است که مایعات را بر اساس شاخص چگالی از هم جدا می‌کند مثلا اگر مخلوط یک ماده آلی و آب را که با هم قابل اختلاط نیستند در مخزن این وسیله بریزیم بر حسب چگالی، مواد در داخل این ظرف تفکیک می‌شود و ماده با چگالی بالاتر در زیر قرار میگیرد و وقتی شیر زیر ظرف را باز کنیم مایعی که دارای چگالی بالاتر است و در زیر قرار گرفته، از دستگاه خارج می‌گردد تا اینکه به مرز جدایی مایعات برسد، در چنین حالتی شیر را می‌بندیم و ظرف دوم را در زیر قیف جدا کننده قرار میدهیم و شیر را باز میکنیم و در نهایت قیف جدا کننده با موفقیت دو مایع مخلوط را از هم جدا می‌کند.

قیف جداکننده (دکانتور)

قطره چکان :

وسیله ای شیشه ای یا پلاستیکی است که یک طرف آن دارای حباب لاستیکی قابل ارتجاع و طرف دیگر آن یک میله شیشه ای (یا پلاستیکی) با نوک بسیار باریک است طول لوله قطره چکان با ارتفاع دهانه ظرف محتوای مایع مورد استفاده متناسب می باشد و از چند سانتی متر تجاوز نمی کند.

آبفشان (پیست)

 

کاربرد: معمولاً از قطره چکان برای ریختن معرفها (فنل فتالئین، تورنسل، هلیانتین) و یا برداشتن محلول هایی که بخار سـمی تولید می کنند (مانند: اسید کلریدریک غلیظ، آب برم، آمونیاک و) و یا محلول هایی که احتمال خطر آنها هنگام ریختن به دست و لباس زیاد است (مانند: محلول اسید سولفوریک غلیظ یا اسید نیتریک غلیظ) استفاده می کنند.

* در ظرف های قطره چکانی تیره رنگ، معمولاً باید موادی را ریخت که در اثر جذب نور تجزیه و یا تغییر می کنند (مانند پرمنگنات پتاسیم، پراکسیدهیدروژن، اسید نیتریک غلیظ و)
* در ظرف های قطره چکانی یا ظرف های درپوش دیگر، هیچ گاه نباید محلول سود یا پتاس ریخت، زیرا از نوع مواد، هنگام تبخیر و خشک شدن درِ ظروف را مسدود می کنند و جدا کردن آنها بسیار دشوار خواهد بود.

طرز کار: هنگام کار کردن با قطره چکان ابتدا با فشار دادن به لاستیک، هوای درون میله شیشه ای را باید خالی کرد و آن را به داخل مایع قرار داد. سپس با برداشتن فشار از روی لاستیک، مایع را به طرف میله شیشه ای کشید. پس از بالا کشیدن مایع، از مایع داخل آن، برای آزمایش استفاده کرد.

 

انواع بالن:

۱-ته گرد که توانایی حرارت های بسیار بالا رادارد .۲-ته صاف که توانایی حرارت های بسیر بالا را ندارد اما قابل ایستادن است ۳-بالن حجمی: ظرفیشیشه ای با گردن باریک و دراز است که بر روی آن خطّ نشانه حلقوی وجود دارد. گنجایشبالن حجمی با عددی که بر روی آن نوشته شده است مشخص می شود که حدّ آن همان خط نشانهاست.

بالن حجمی

 

بالن حجمی


کاربرد: بالن حجمی برای ۲ منظور به کار می رود: یکی برای رقیق کردن محلول با غلظت معین، دیگری برای تهیه محلول های سنجیده یا استاندارد.

طرز استفاده: بالن حجمـی را معمولاً با قیفـی که در دهانه آن قـرار می گیرد، باید پر کرد. نخست می توان مایع یا محلول را با سرعت تا رسیدن سطح آن به نزدیک خط نشانه در بالن حجمی ریخت برای پر کردن بالن تا خط نشانه، بهتر است از قطره چکان کمک گرفت و با ریختن قطره قطره‌ محلول موردنظر آن را به طور دقیق به خط نشانه رسانید (این عمل را اصطلاحاً به حجم رسانیدن می نامند). برای دقت بیشتر باید انحنای سـطح مایع یا محلول بر خطِ نشانه مماس باشـد. در این حالت باید چشم را طوری نگاهداشت که نیم دایره خط نشانه سمت آزمایش کننده، نیمه دیگر خط نشانه پشتی را کاملاً بپوشاند (دیده نشود). چون از بالن حجمی برای سنجش های دقیق استفاده می شود، رعایت این نکته بسیار ضروری است.

 

استوانه مدرج

لوله شیشه ای استوانه ای شکل، مشابه لوله آزمایش است که در پایه ای از جنس پلاستیک جای می گیرد و یا عموماً دارای پایه پهن شیشه ای است که می تواند آن را روی میز به طور قائم نگهدارد. لبه آن مانند بشر، برگشتگی شیارمانندی برای خالی کردن محلول دارد. تفاوت درجه بندی آن با بورت و پیپت در این است که درجه های کوچکتر آن در پایین قرار دارد.

استوانه مدرج


کاربرد: ابزاری است که در اندازه گیری حجم مایع ها به کار می رود.
طرز استفاده: استوانه مدرج را باید در جای کاملاً صاف و مسطح قرار داد و هنگام ریختن یا برداشتن محلول، پایه آن را با دو انگشت محکم نگهداشت تا از افتادن و شکستن آن جلوگیری شود.

چند نکته: چون استوانه مدرج، برخلاف لوله آزمایش جای خاصی ندارد. از این رو باید بی درنگ پس از انجام کار، آن را دور از دسترس، در جای امنی قرار داد. اگر لبه استوانه مدرج پریده باشد، نباید آن را دور انداخت. زیرا با استفاده از لوله های پلاستیکی شفاف و مناسب می توان از آنها دوباره استفاده کرد. برای این منظور می توان قسمت شکسته آن را با سوهان صاف کرد و حلقه ای از لوله پلاستیکی مناسب به لبه آن وصل و با باریک کردن یک گوشه لوله پلاستیکی از آن استفاده کرد. از استوانه مدرجی که ارتفاع آنها در اثر شکسته شدن، خیلی کوتاه شده باشد، برای اندازه گیری چگالی مایع ها (آب، نفت، جیوه) می توان استفاده کرد.

 

بشر

بشر یا لیوان آزمایشگاهی وسیله استوانه ای شکل است که در اندازه های مختلف از شیشه و یا پلاستیک ساخته می شود.

بشر

  • کاربرد: بشـر ممکن است ساده یا مدرج باشـد. از بشر مدرج اغلب برای برداشتن حجم معینی ازمایع ها هم استفاده می شود. از بشر مدرج یا ساده، برای برداشتن مایع ها، گرم کردنمحلول ها (از جنس شیشه ای) تهیه‌ محلول، حل کردن مواد، انتقال محلول، رسوب گیری،تهیه مواد و غیره استفاده می شود
طرز کار: پیش از هر کاری باید بشر را شست. برای شستن بشر باید با لوله شوی جداره داخلی و خارجی بشـر را سایید تا مواد چسبنده به آن جدا شود، سپس آن را با آب معمولی شست. بسته به نوع کار می توان بشر را مانند بورت یا پیپت شست و شو داد (یعنی شستن، آب کشیدن با آب معمولی، کُر دادن با آب مقطر، کر دادن با محلول موردنظر که باید در بشر ریخته شود)
بیرون بشـر را پس از شست و شـو باید با دسـتمال تمیز خشک کرد، برای خشک کردن داخل آن می توان از این روش استفاده کرد:

- بشر را روی سه پایه و توری نسوز گذاشت و شعله چراغ گاز را دور تا دور گرداند. (شعله را نباید داخل بشر برد زیرا این عمل سبب شکستگی آن می شود) تا کاملاً داخل آن خشک شود. بشر را تا مدتی به همان حال باید باقی گذاشت تا سرد شود.

 

اسپاتول

ابزار چینی یا فلزی است که دارای ۲ قسمت می باشد، یکی دسته و دیگری تیغه. که کمی پهنتر است. از اسپاتول برای نرم کردن مواد جامد و برداشتن آن استفاده می شود. لازم است یادآوری کنیم که مواد شیمیایی را نباید با دست برداشت. برای برداشتن مواد ابزاری مانند: اسپاتول، انواع قاشق های چینی و پلاستیکی و یا فلزی را باید به کار برد.

اسپاتول


بورت

بورت وسیله ای شیشه ای به صورت لوله دراز و باریک است که در انتهای زیری آن محلی برای خارج شدن محلول وجود دارد. بورت معمولا برحسب میلی لیتر درجه بندی و هر میلی لیتر نیز معمولاً خود به ده قسمت برابر تقسیم می شود.

بورت


کاربرد: در اندازه گیری حجم مایع ها به کار می رود.
طرز استفاده: شیر شیشه ای بورت را همواره باید با انگشتهای دست چپ گرفت و باز و بسته کرد. برتری این کار در این است که شیر به طرف داخل فشرده می شود و از شُل شدن آن و چکه کردن مایع از بورت جلوگیری می کند. درصورتی که با گرفتن شیر بورت با دست راست، شیر به تدریج به طرف بیرن کشیده می شود و در این صورت احتمال دارد محلول از بورت چکه کند.
* هنگام استفاده از بورت باید آن را شست. برای شستن آن به ترتیب از آب معمولی داغ. آب و صابون و سولفوکرومیک (مخلوطی مناسب از دی کرومات پتاسیم و اسید سولفوریک) استفاده می کرد. نشانه تمیز شدن بورت این است که قطره های آب به جداره داخلی آن نچسبد. پس از شستن بورت ابتدا باید آن را با آب معمولی، آب کشید و سپس با آب مقطر (کُر) داد. با این عمل محلول قبلی از بورت خارج می شود. اما برای خارج کردن آب مقطر آغشته به جدار داخلی بورت، باید آن را یکبار با محلول مورد آزمایش نیز کُر داد. بیرون بورت را باید با دستمال تمیز خشک کرد. این عمل به بهتر خوانده شدن درجه های بورت کمک می کند.
- باید توجه داشت که هنگام پر کردن بورت لوله باریک پایین بورت (پس از شیر بورت) کاملاً پر از مایع بوده و حباب هوا نداشته باشد. اگر بورت دارای شیر شیشه ای است، با باز و بسته کردن ممکن است حباب هوا خارج نشود. در این صورت، برای خارج کردن حباب هوا باید نوک باریک بورت را در داخل مایع گذاشت و شیر بورت را باز کرد و با مکیدن از دهانه بالایی بورت، قسمت باریک آن را از مایع پر کرد.

بورت

 

بالن تقطیری

(بالن با لوله جانبی): بالن تقطیر مانند بالن ته گرد است، با این تفاوت که در گردن آن یک لوله جانبی توخالی و باریکی وجود دارد که محل خروج مواد گازی است.

بالن تقطیر


کاربرد: از بالن تقطیر، علاوه بر تقطیر مایع ها، می توان در تهیه آب مقطر، تهیه اتیلن (آبگیری از الکل) تهیه گازهای استیلن، هیدروژن، کلر، دی اکسیدگوگرد، دی اکسیدکربن و غیره استفاده کرد.

طرز استفاده: ابتدا باید مانند هر ظرف شیشه ای آزمایشگاهی، بالن را شست. برای این منظور باید مقداری آب داخـل آن ریخت و با درپوش پلاسـتیکی یا با کف دست، دهانه آن را بست، سپس با تکان دادن، آن را شست و شو داد. در صورت تمیز نشدن می توان عمل شستن را طبق معمول با آب و با صابون و یا مواد شیمیایی و با استفاده از لوله شوی ادامه داد تا مواد چسبیده به جداره و ته آن کاملاً جدا شود. پس از شستن باید بیرون آن را با دستمال خشک کرد. برای خشک کردن داخل آن مانند بالن ته گرد به کمک گرم کردن، آن را خشک کرد.

 

ارلن:

ارلن (یا ارلن مایر) ظرف مخروط شکلی است که در اندازه های متفاوت درست می شود و قسمت بالای آن باریکتر و اندکی برگشته و قیفی شکل است، بدینوسیله هم می توان از ریختن مایع به بیرون جلوگیری کرد و هم می توان مایع را به داخل آن آسانتر ریخت.

ارلن مایر

کاربرد: ارلن ممکن است ساده یا مدرج باشد. از نوع مدرج آن برای برداشتن حجم معینی از مایع یا تعیین تقریبی حجم مایع استفاده می شود اما نوع ساده آن برای استفاده از کارهای گوناگون مانند گرم کردن مایع ها است.
افزون بر آن یک نوع از ارلن دارای لوله جانبی است و به ارلن تخلیه موسوم است، برای صاف کردن با خلأ و نیز تهیه مواد گازی و غیره استفاده می شود.

* همان نکته های گفته شده درباره بشر (از قبیل شستن و گرم کردن و) نیز در مورد ارلن رعایت شود.

 

کپسول چینیکپسول چینی، ظرف ته گرد کاسه مانندی است که دهانه بازی دارد. در لبه آن مانند بشر شیاری وجود دارد که به آسان ریختن مایع از آن کمک می کند.

کپسول چینی

کاربرد: تبخیر سریع محلول ها، ذوب کردن مواد (موم، پارافین و ) گرفتن آب تبلور. استفاده به عنوان ظرف توزین. برای معین کردن قابلیت حل شدن مواد.
*شکسته های کپسول چینی را هم مانند بوته چینی نباید دور ریخت (در تهیه اتیلن کاربرد دارد)

طرز استفاده: تبخیر سریع محلول ها: برای این کار کپسول را روی سه پایه و توری نسوز می گذارند و گرما می دهند. اگر هدف از تبخیر محلول، خشک شدن آن و جدا کردن ماده جامد باشد، در آخر هر کار باید کپسول را با پنس بوته نگهداشت و با همزن، محلول را همزد تا ذره های آن به بیرون پرتاب نشود.

 

هاون چینی

هاون چینی شبیه کپسول چینی است که ضخامت بدنه آن بیشتر است و لبه آن ممکن است صاف باشد. این ابزار دارای دسته ای است که آن هم از جنس چینی می باشد و از آن برای خرد کردن و نرم کردن مواد استفاده می شود.
کاربرد: اجسـام و مواد بسـیار سـخت با عمل ساییدن در هاون به صورت کاملاً نرم و پودر شده درمی آیند.
طرز کار: ضمن کار کردن با هاون باید آن را با دست چپ محکم نگهداشت و با دست راست دسته آن را به صورت چرخشی در هاون گرداند و فشار به آن وارد کرد تا در اثر چرخیدن مواد، ساییده و نرم شوند.
در پایان آزمایش، پس از پودر کردن مواد، باید هاون و دسته آن را کاملاً تمیز و خشک کرد. برای این کار از لوله شـوی باید استفاده کرد. اگر مواد چسبیده به هاون از طریق شست و شوی با آب جدا نشد، می توان از اسید رقیق برای تمیز کردن هاون استفاده کرد. پس از پاک کردن فوری باید هاون را آب کشید و با دستمال تمیز آن را خشک کرد و در جای مطمئنی قرار داد.
دسته هاون را نباید روی میز کار گذاشت. زیرا این عمل سبب لغزیدن آن می شود و در صورت افتادن و ضربه خوردن می شکند. دسته هاون را همیشه باید داخل هاون گذاشت. در مواقع ضروری اگر ناچار به برداشتن آن شدید، باید آن را در جای مطمئنی قرار دهید که احتمال لغزیدن افتادن و شکستن آن وجود نداشته باشد.

دسیکاتور:ظرف شیشه ای شـبیه قابلمه است دارای ۲ قسمت: قسمت پایین آن: محل قرار دادن ماده نم گیر(کلریدکلسیم بی آب، اسید سولفوریک غلیظ، آهک، اکسیدفسفر «V ») است و قسمت بالای آن که به وسیله صفحه مشبکی از قسمت پایین جدا می شود: محل قرار دادن بوته یا کپسول است و محتوای ماده ای است که به منظور خشک کردن (جذب CO2 و H2O موجود در هوا) در دسیکاتور قرار داده می شود.
طرز کار: هنگام کار کردن با دسیکاتور رعایت نکات زیر لازم است: – چون سرپوش دسیکاتور لغزنده است، هنگام جابه جا کردن دسیکاتور، باید سرپوش آن را با دست، محکم نگهداشت.
- لبه سرپوش دسیکاتور را با وازلین یا ماده چرب مخصوص که سفت تر از وازلین است باید چرب کرد تا محکم به دسیکاتور بچسبد و هوا نکشد. در ضمن در اثر چسبندگی زیاد آن با قسمت بدنه، خطر لیز خوردن و افتادن آن کمتر می شود.
- هنگام گذاشتن سرپوش دسیکاتور باید لبه آن را به دهانه دسیکاتور نزدیک کرد و روی دهانه به طرف جلو فشار داد تا درپوش همه دهانه را بپوشاند. هرگز نباید مانند قابلمه، سرپوش را گذاشت و برداشت، زیرا به علت چرب بودن محل اتصال سرپوش و بدنه دسیکاتور انجام این کار دشوار است و ممکن است در اثر بلند کردن سرپوش، بدنه دسیکاتور به همراه آن بلند شود و از درپوش جدا شود و به زمین بیفتد و بشکند.
- هنگامی که بوته داغ در دسیکاتور گذاشته می شود نباید سرپوش دسیکاتور را فوری گذاشت. زیرا اگر بوته خیلی داغ باشد، پس از سرد شدن به علت تفاوت فشار بیرون و داخل دسیکاتور برداشتن درِ آن بسیار دشوار است.
جا لوله: برای قرار دادن لوله های آزمایش از این وسیله استفاده می شود.

پیپت:

معمولا ۲ نوع پیپت در آزمایشگاه به کار می رود:

۱- حباب دار ۲- ساده یا مدرج. یک پیپت حباب دار در وسط دارای مخزنی است که گنجایش پیپت روی آن ثبت شده است. در بالای حباب در قسمت باریک یک خط نشانه (به صورت دایره سفیدرنگی) وجود دارد که باید پیپت را تا این خط نشانه پُر کرد. پیپت ساده، مانند بورت درجه بندی شده است و صفر آن در بالا قرار دارد و باید آن را مانند بورت روی درجه صفر تنظیم و تا آخر خالی کرد.

پی پت

کاربرد: ابزاری ست که در اندازه گیری حجم مایع ها به کار می روند.
طرز استفاده: برای پر کردن پیپت، نخست باید آن را در قسمت گود محلول قرار داد تا هنگام مکیدن محلول هوا داخل پیپت نشود. زیرا در این صورت محلول به سرعت بالا می آید و وارد دهان می شود (در صورت کم بودن محلول در ظرف). وقتی سطح محلول حدود ۲ میلی لیتر از خط نشانه گذشت، باید دهانه پیپت را با انگشت بست و آن را با ظرف محلول بالا آورد تا هم سطح چشم شود و به طور عمودی نگاهداشت. با کم کردن فشار انگشت، قطره قطره، زیادی محلول را خارج کرد تا سطح زیرین مایع به خط نشانه برسد و در این وضعیت دوباره با فشار انگشت بر دهانه پیپت مانع خارج شدن مایع شد. سپس باید نوک پیپت را از محلول خارج کرد و در ظرفی که محلول در آن باید ریخته شود قرار داد. برای خالی کردن پیپت، فشار انگشت را باید کم کرد. هنگام خارج کردن پیپت از ظرف دوم، ظرف را باید کج کرد و نوک پیپت را در جایی که محلول نباشد، به جداره ظرف تماس داد. به این ترتیب قسمتی از مایع که در نوک پیپت مانده خارج می شود. برای خارج کردن این قسمت از مایع نباید به داخل پیپت فوت کرد.
- شستشوی پیپت مانند بورت است.

پووار:

از پووار برای مکش استفاده می شود اما در صورتی که مواد سمی باشند قبل از استفاده از پووار باید از سالم بودن آن اطمینان حاصل کنیم و آن را با آب امتحان کنیم

پوآر


طرز استفاده: دکمهA برای خالی کردن هوای داخل پووار است. دکمهB برای مکش مواد سمی است. دکمهE برای خالی کردن مواد مکش شده است.



تاريخ : دوشنبه پانزدهم مهر 1392 | 19:46 | نویسنده : حسین علی " رضایی " |

مطالعه ی ساختار ماده ،تلاشی به قدمت تاریخ

مطالعه روی عنصرها به حدود 2500 سال پیش برمی گردد زمانی که تالس فیلسوف یونانی آب را عنصر اصلی جهان هستی می دانست دو صد سال پس از او ارسطو سه عنصر هوا، خاک ،وآتش را به عنصر پیش نهادی تالس افزود این چهار عنصر را عنصر های سازنده ی کاینات اعلان کرد .این دیدگاه تا دوهزار سال بعد نیز مورد پذیرش بود تااینکه درسال 1661 میلادی رابرت بویل دانشمند انگلیسی باانتشار کتاب به عنوان  کیمیا دان شکاک مفهوم تازه ای از عنصررامعرفی کرد وی در این کتاب ضمن معرفی عنصر به عنوان ماده ای که نمیتوان آنرا به مواد ساده تری تبدیل کرد کیمیا را علمی تجربی نامید واز دانشمندان خواست که افزون برمشاهده کردن اندیشیدن ونتیجه گیری کردن هرسه ابزار یونانیان در مطالعه طبیعت بود به پژوهش های علمی نیز اقدام کنند توصیه او مورد توجه قرارگرفت ودرسال 1803 جان دالتون کیمیا دان انگلیسی بانظریه ی اتومی خود گام مهمی برای مطالعه ماده و ساختار آن برداشت .

دالتون بااستفاده از واژه ی یونانی اتم به معنای تجزیه ناپذیر است ذره های سازنده عنصر را توضیح داد .نظریه اتومی اتومی دالتون قرارذیل است .

1- ماده از ذره های تجزیه ناپذیر بنام اتوم ساخته شده است

2- همه ی اتوم های یک عنصر مشابه یکدیگرند.

3- اتوم ها نه به وجود ونه از بین میرود

4- اتوم عنصرهای مختلف کتله و خواص کیمیاوی متفاوت دارند .

5- اتوم عنصر های مختلف به هم متصل می شوند ومولکول ها رابه وجود می آورند .

6- در هر مولکول ازیک ترکیب معیین همواره نوع وتعداد نسبی اتم های سازنده ی آن یکسان است .

7- تعامل های کیمیاوی شامل جابه جایی ااتم ها باتعییر درشیوه ی اتصال آن ها در مولکول هاست دراین تعامل ها اتم ها خود تغییری نمی کنند .



تاريخ : یکشنبه هفدهم شهریور 1392 | 18:33 | نویسنده : حسین علی " رضایی " |

روزانه شاهد تعییر های بسیاری در اطراف خود هستیم وسایل آهنی به کندی و بعد از مدتای زنگ می زند وسطح آنها جلای خود خود را از دست می دهند تکه های رنگی بعد از مدتی قرار گرفتن در برابر نور خورشید تعییر زنگ می دهند .

تعییر و انواع آن :

می دانید که ذوب شدن یخ یعنی تبدیل یخ جامد به آب مایع نمونه ای از تعییر در حالت ماده استاین تعییر از آب در حالت جامد (یخ) آغاز وبه آب در حالت مایع تبدیل می شوند .

خواص فیزیکی و تعییر فیزیکی :

یک توته قند را دردست بیگرید وبه دقت به آن نگاه کنید شاید شکل و رنگ توته قند توجه شما را جلب کند شاید هم کتله و یا ابعاد آن مورد توجه شما قرارا گیرد این ویژگی ها به برخی از خواص فیزیکی توته قند اشاره دارد .ممکن است است این توته قنتد را در یک لیوان آب بیندازید و حل شدن تدریجی آن را مشاهده کنید همان طوریکه می دانید با حل شدن یک ماده در یک حلال ماده از بثین نمی رود بلکه برخی از خواص فیزیکی آن تعییر می کنند در این جا آن توته قند با ابعاد و شکل معیین دیگر مشاهده۹ نمی شود ولی می توان با چشیدن محلول به دست آمده به وجود قند در آن فهمید که قند دردآن حل گریده است .



تاريخ : سه شنبه بیست و دوم اسفند 1391 | 14:7 | نویسنده : حسین علی " رضایی " |

غیرفلزات

دید کلی

غیر فلزات ، عناصری هستند که آخرین لایه یا سطح انرژی اتم خود ، اغلب بیش از 4 الکترون دارند و تراز p آخرین لایه آنها در حال پرشدن است. عناصری هستند الکترونگاتیو ، در گروههی اصلی 5 ، 6 و 7 جدول تناوبی و تعدادی هم در گروه 4 جای دارند. در هر گروه غیر فلزی ، از بالا به پایین با افزایش عدد اتمی و بزرگتر شدن شعاع اتمها در اثر افزایش تعداد لایه‌های الکترونی ، الکترونگاتیوی کم می‌شود بطوریکه پایینترن عنصر گروه ، بیشتر خصلت فلزی دارد و این عناصر هنگام یونی شدن الکترون گرفته به یون منفی تبدیل می‌شوند که شعاع آنها بیشتر از شعاع اتمی می‌گردد.

عناصر گروه اصلی VII

این گروه شامل فلوئور ، کلر ، برم ، ید و آستالین می‌باشد. این عناصر در آخرین سطح انرژی خود ، 7 الکترون دارند. آرایش الکترونی آخرین لایه اتمشان s2p5 است. بسیار فعالند و به همین دلیل هیچ یک از آنها در طبیعت بحالت آزاد وجود ندارد. آستالین عنصری است مصنوعی و رادیواکتیو و در طبیعت وجود ندارد. اما بقیه بحالت ترکیب یافت می‌شوند.

 

چون همه در حالت عادی در آخرین لایه اتم ، فقط یک اوربیتال نیمه‌‌پر دارند، ظرفیت آنها در حالت عادی 1 است و در واکنش با فلزات ، هیدروژن و غیر فلزات الکتروپوزیتیوتر از خود با همین ظرفیت 1 عمل می‌کند و عدد اکسیداسیون 1- دارند. بطور کلی اتم هالوژن را با علامت X و یون آن را با علامت -X و مولکول دو اتمی هالوژنها را با X2 نمایش می‌دهند. منظور از X ، اتمهای F، Cl ، Br و I و منظور از -X یونهای منفی اتمهای فوق که بطور کلی به آنها یون هالید گفته می‌شود.

 

منظور از X2 ، مولکولهای دو اتمی و غیر قطبی F2، Cl2 ، Br2 و I2 می‌باشد. هالوژنها در حالت آزاد سمی و خطرناکند، ولی بحالت بسیار مفید هستند. مانند NaCl که ماده‌ای ضروری برای حیات انسان است. چون عناصر این گروه با فلزات ، نمک تولید می‌نمایند، به آنها هالوژن به معنی نمک زا یا نمک ساز گفته می‌شود. چون مولکول همه هالوژنها غیر قطبی هستند، میان آنها فقط جاذبه ضعیف واندروالسی وجود دارد و به همین دلیل نقطه ذوب و نقطه جوش آنها پایین است. مثلا ید که جامد نیز می‌باشد با کمی حرارت تصعید می‌شود. تمام هالوژنها در حالت جامد از نوع جامد مولکولی هستند.

فعالیت شیمیایی هالوژنها

فعالیت شیمیایی هالوژنها از بالا به پایین با افزایش عدد اتمی و بزرگتر شدن شعاع اتمها کمتر می‌شود. هر هالوژن از هالوژنهای پایینتر از خود فعالتر است و می‌تواند آنها را از ترکیبشان خارج سازد و جانشین آنها گردد. عکس این عمل امکان ندارد. به واکنشهای زیر توجه کنید:

 

بی اثر <-------- 2F- + Cl2 2Br2 + Cl2 → 2Cl- + Br2

بی اثر <-------- 2NaCl + I2           2I- _ Br2 → 2Br- + I2

 

 

 

عناصر گروه اصلی VI یا خانواده اکسیژن

این عناصر ، شامل اکسیژن ، گوگرد ، سلنیوم ، تلور و پولونیوم بوده که پولونیوم عنصری رادیواکتیو است و به علت بزرگی شعاع اتم ، بیشتر خصلت فلزی دارد، ولی بقیه ، غیر فلز و دارای خواص مشابه هستند که خلاصه‌ای از آنها را در جدول زیر ملاحظه می کنید:

 

نام         علامت شیمیایی     حالت فیزیکی        آرایش الکترونی آخرین سطح انرژی اتم

اکسیژن   8O        جامد       2S2 2P4

گوگرد    16S       جامد       3S2 3P4

سلنیوم    16Se     جامد       4S2 4P4

تلور       34Te     جامد       5S2 5P4

 

 

 

 

 

 

در عناصر گروه ششم ، پولونیوم Po فلز بوده و خاصیت رادیواکتیوی دارد و فرمول کلی هیدرید عناصر گروه ششم H2X و X تمام عناصر گروه ششم فرض شود و حداکثر عدد اکسیداسیون آنها در فرمول XO3 می‌باشد. عدد اکسیداسیون +6 دارد و در H2X عدد اکسیداسیون -2 دارد. برای عناصر این گروه XF4 و XF6 وجود دارد. جز برای اکسیژن و آنهم به علت نداشتن سطح انرژی Cl.

خواص شیمیایی و فیزیکی

در این گروه نیز مثل همه گروهها از بالا به پایین با افزایش عدد اتمی و بزرگتر شدن شعاع اتمها بر اثر افزایش تعداد لایه‌های الکترونی اتم ، از الکترونگاتیوی و انرژی یونیزاسیون کاسته شده و بر الکتروپوزیتیوی افزوده می‌گردد. این عناصر هم مثل عناصر گروه هفتم دارای مولکولهای غیر قطبی هستند و در حالت جامد از نوع جامد مولکولی می‌باشند. اغلب نقطه ذوب و نقطه جوش پایین دارند و چون از بالا به پایین ، مولکولهایشان سنگینتر می‌شود، نقطه ذوب و نقطه جوش عناصر پایینتر بیشتر می‌باشد. نقطه ذوب آنها به ترتیب از 219- تا 450 درجه سانتیگراد و نقطه جوش آنها به ترتیب از 183- تا 1390 درجه سانتیگراد متغیر است.

 

همه در حالت عادی در آخرین لایه الکترونی فقط دو اوربیتال نیمه‌پر دارند، 2 ظرفیتی هستند، در واکنش با عناصر الکتروپوزیتیو از خود ، همیشه عدد اکسیداسیون -2 و ظرفیت 2دارند. اکسیژن به علت نداشتن اوربیتال خالی در تراز p و نداشتن تراز d در آخرین لایه اتم خود ، نمی‌تواند برانگیخته شود و ظرفیتش همیشه 2 است، ولی بقیه در آخرین لایه ، تراز d دارند و می‌توانند برانگیخته شوند و ظرفیتهای 4 و 6 هم پیدا کنند.

عناصر گروه اصلی V یا خانواده نیتروژن

در این گروه مثل همه گروهها، از بالا به پایین با افزایش عدد اتمی، شعاع اتمی بزرگتر شده و الکترونگاتیوی و انرژی یونیزاسیون کمتر می‌شود. این گروه شامل نیتروژن ، فسفر ، آرسنیک ، آنتیموان و بیسموت است. آنتیموان و بیسموت بیشتر خصلت فلزی دارند و آمفوتر هستند و همه مولکول غیر قطبی دارند. جامدشان از نوع جامد مولکولی بوده ، نقطه ذوب و جوش آغلب آنها پایین است. نقطه ذوب آنها به ترتیب Cْ 2 -10 تا Cْ 271 و نقطه جوش آنها به ترتیب از Cْ -192 تا Cْ 156 تغییر می‌نماید.

خواص و فعالیت شیمیایی

همه به علت داشتن 3 اوربیتال نیمه‌پر در آخرین لایه ، ظرفیت 3 دارند. نیتروژن نمی‌تواند برانگیخته شود، ولی بقیه چون در آخرین تراز d دارند، برانگیخته می‌شوند و با ارتقاء یک الکترون از s به d دارای ظرفیت 5 می‌شوند. همه در حالت عادی ، هیبریداسیون sp3 انجام می‌دهند و ظرفیت 3 دارند. مثل نیتروژن در آمونیاک. ولی در حالت برانگیخته ، هیبریداسیون sp3d دارند، مثل فسفر در PCl5 که از نظر آرایش الکترونی به شکل زیر است:( 15P در حالت برانگیخته:)

 

 

1S2 2S2 2P6 3S1 3P3 3d1

 

مولکولهای PBr5 ، PF5 و SbCl5 و سایر مولکولهای نظیر آن به همین شکل می‌باشند.

عناصر گروه اصلی IV یا خانواده کربن

عناصر این گروه عبارتند از کربن ، سیلیسیوم ، ژرمانیوم ، قلع و سرب. عناصر این گروه در حالت عادی همه جامدند. اتمهایشان در حالت برانگیخته دارای ظرفیت 4 هستند. زیرا همه در تراز p خود یک اوربیتال خالی دارند و می‌توانند برانگیخته شوند. کربن و سیلیسیوم غیر فلزند. بقیه آمفوتر هستند و بیشتر خصلت فلزی دارند. در این گروه نیز مانند سایر گروهها ، از بالا به پایین ، با افزایش عدد اتمی و بزرگتر شدن شعاع اتمها ، از خصلت غیر فلزی کاسته شده بر خصلت فلزی افزوده می‌شود. به عنوان غیر فلزها باید فقط کربن و سیلیسیوم را در نظر بگیریم.

خواص فیزیکی

کربن و سیلیسیوم و ژرمانیم از نوع جامد کوالانسی و قلع و سرب از نوع جامد فلزی هستند. بطور کلی ، نقطه ذوب جامدهای گروه چهارم نسبت به گروههای 5 و 6 و 7 به مراتب بالاتر است.

موارد استفاده

در ساختن حروف چاپ ، ساچمه و گلوله از سرب ، در ساختن حلبی و در لحیم کاری از قلع و در ساختمان ترانزیستورها ژرمانیوم استفاده می‌شو

موا د کیمیا وی

ماده ، به هر چیزی که حجمی را اشغال کند و جرمی داشته باشد، اطلاق می‌شود. مواد شیمیایی به موادی اطلاق می‌گردد که معمولا از طریق سنتز شیمیایی تهیه می‌شوند و یا اینکه منشأ طبیعی داشته و مواد اولیه تهیه سایر مواد شیمیایی به حساب می‌آیند.

 

 

 

طبقه بندی مواد شیمیایی

مواد شیمیایی بطور عمده به دو گروه بزرگ مواد معدنی و مواد آلی تقسیم بندی می‌شوند. هر یک از این دو گروه ، در دو مبحث شیمی آلی و شیمی معدنی بررسی می‌شوند. در این مطالعه ، خواص فیزیکی و شیمیایی مواد آلی و معدنی ، منابع ، طریقه سنتز و واکنش‌ها و ... مورد بررسی قرار می‌گیرند.

 

 

 

مواد شیمیایی آلی

در قدیم ، ماده آلی به ماده‌ای اطلاق می‌گردید که بوسیله بدن موجودات زنده ساخته می‌شد. تا اینکه در سال 1828 ، "وهلر" (Wohler) دانشمند آلمانی ، برای اولین بار جسمی به نام اوره به فرمول CO(NH2)2 را در آزمایشگاه از یک ترکیب معدنی به نام ایزوسیانات تهیه نمود و از آن پس معلوم شد که می‌توان مواد آلی را نیز در آزمایشگاه ساخت.

 

امروزه بیش از یک میلیون نوع ماده آلی شناخته شده است که بسیاری از آنها را در آزمایشگاهها تهیه می‌کنند. مواد آلی ، به مواد غیر معدنی گفته می‌شود و با مواد معدنی تفاوتهای کلی در چند مورد دارند.

مواد شیمیایی معدنی

اگر شیمی آلی به عنوان شیمی ترکیبات کربن ، عمدتا آنهایی که شامل هیدروژن یا هالوژنها به علاوه عناصر دیگر هستند، تعریف شود، شیمی معدنی را می‌توان بطور کلی به عنوان شیمی عناصر دیگر در نظر گرفت که شامل همه عناصر باقیمانده در جدول تناوبی و همینطور کربن ، که نقش عمده‌ای در بیشتر ترکیبات معدنی دارد، می‌گردد.

 

شیمی آلی - فلزی ، زمینه وسیعی که با سرعت زیاد رشد می‌کند، به علت اینکه ترکیبات شامل پیوندهای مستقیم فلز - کربن را بررسی می‌کند دو شاخه را بهم مرتبط می‌سازد. همانطوری که می‌توان حدس زد، قلمرو شیمی معدنی با فراهم کردن زمینه‌های تحقیقی اساسا نامحدود ، بسیار گسترده است.

مقایسه مواد آلی و مواد معدنی

مواد شیمیایی آلی و معدنی با همدیگر تفاوتهای کلی دارند که عبارتند از:

در تمام مواد آلی حتما کربن وجود دارد، در صورتی که مواد معدنی بدون کربن بسیارند. ضمنا در ترکیبات آلی ، اتمهای کربن می‌توانند با یکدیگر ترکیب شوند و زنجیرهای طویل تشکیل دهند، در حالی‌که این خاصیت در عناصر دیگر خیلی کمتر دیده می‌شود.

مقاومت مواد آلی در برابر حرارت از مواد معدنی کمتر است.

اغلب واکنش‌های میان مواد آلی کند و دو جانبه یا تعادلی هستند، در صورتی‌که اغلب واکنش‌های معدنی تند می‌باشند.

در ترکیبات آلی ، ممکن است 2 یا چند جسم مختلف با فرمولهای ساختمانی مختلف ، دارای یک فرمول مولکولی باشند که در این صورت به آنها ایزومر یا همفرمول گفته می‌شود. مثلا الکل معمولی C2H5OH با جسمی به نام اتر اکسید متیل CH3OCH3 همفرمول یا ایزومر است. زیرا هر دو دارای فرمول بسته یا مولکولی C2H6O هستند، در صورتی که پدیده ایزومری در ترکیبات معدنی وجود ندارد.

تقسیم بندی مواد شیمیایی آلی

عناصر تشکیل دهنده ترکیبات شیمیایی آلی به ترتیب فراوانی مطابق زیر است:

فلزات , هالوژنها , C , H , O , N , S , P , As . فراوانترین چهار عنصر N , O , H , C عناصر اصلی سازنده مواد آلی به حساب می‌آیند. زیرا اغلب اجسام آلی از این چهار عنصر تشکیل یافته‌اند و با توجه به همین مطلب ، مواد آلی را به چهار دسته کلی تقسیم می‌کنیم:

هیدروکربنهای ساده

ترکیباتی هستند که فقط از H , C درست شده‌اند و به همین دلیل ، هیدروکربن شده‌اند. آنها با فرمول کلی CxHy نمایش می‌دهند. بسته به اینکه y , x چه اعدادی باشند، هیدروکربنهای گوناگون یافت می‌شوند.

هیدروکربنهای اکسیژن‌دار

ترکیباتی هستند که از O , H , C درست شده اند و با فرمول کلی CxHyOz نشان داده می‌شوند.

هیدروکربنهای نیتروژن‌دار

ترکیباتی هستند که از N , H , C درست شده‌اند و با فرمول کلی CxHyNt نشان داده می‌شوند.

هیدروکربنهای اکسیژن و نیتروژن دار

ترکیباتی هستند که علاوه بر H ، C ، اکسیژن و نیتروژن و با فرمول کلی CxHyOzNt نمایش داده می‌شوند

تاريخ : چهارشنبه ششم دی 1391 | 14:22 | نویسنده : حسین علی " رضایی " |

جرم اتومی

دید کلی

اتمها ذرات بسیار کوچکی هستند که تک تک آنها را نمی‌توان وزن کرد. یک جنبه بسیار مهم از کار "دالتون" ، کوشش او برای تعیین جرمهای نسبی اتمها بود. دالتون سیستم سنجش خود را برمبنای اتم هیدروژن گذاشت و جرم همه اتمهای دیگر را با جرم اتم هیدروژن مقایسه کرد.

دالتون و تعیین جرم اتمی اکسیژن از آب

آب ، ماده مرکبی است که از لحاظ جرمی % 88.8 هیدروژن و % 11.2 اکسیژن دارد. دالتون بطور نادرست پذیرفته بود که آب از یک اتم اکسیژن با یک اتم هیدروژن ترکیب شده است. براین مبنا ، نسبت جرم یک اتم اکسیژن تنها به یک اتم هیروژن تنها ، 88.8 یعنی تقریبا 8 به 1 می‌شد. با تخصیص جرم اختیاری 1 به اتم هیدروژن ، جرم نسبی 8 برای اتم اکسیژن بدست می‌آید.

فرمولی را که دالتون برای آب بکار گرفته بود، نادرست بود. در واقع یک اتم اکسیژن با دو اتم هیدروژن ترکیب می‌شود. بنابراین جرم یک اتم اکسیژن تقریبا 8 برابر جرم دو اتم هیدروژن است. اگر به یک اتم هیدروژن جرم 1اختصاص داده شود، جرم دو اتم هیدروژن 2 خواهدشد و بر این مقیاس جرم نسبی یک اتم اکسیژن 8 برابر 2 یعنی 16 می‌شود.

وزن اتمی

گرچه دالتون در تعیین جرمهای نسبی اشتباه کرده بود، اما اعتبار معرفی این مفهوم و تشخیص اهمیت آن را باید از آن دالتون بدانیم. این مقادیر را وزنهای اتمی نامیده‌اند. این واژه از لحاظ معنی درست نیست، زیرا باید جرم ارجاع شود نه وزن ، اما بر اثر کاربرد طولانی مجاز شمره می‌شود.

واحد جرم اتمی

هر گونه مقیاس برای جرم اتمی نسبی باید بنابر مقداری اختیاری باشد که به یک اتم انتخابی استاندارد نسبت داده می‌شود. دالتون اتم هیدروژن را به‌عنوان اتم استاندارد انتخاب کرد و مقدار یک را به آن نسبت داد. در سالهای بعد شیمیدانان ، اکسیژن طبیعی را به عنوان استاندارد انتخاب کردند و وزن اتمی آن را دقیقا 16 در نظر گرفتند.

 

استانداردی که امروزه بکار می‌رود، اتم 612C است. واحد جرم اتمی ( که نماد SI آن U است) به عنوان یک دوازدهم جرم اتم 612C تعریف می‌شود. بنابراین با این مقیاس جرم اتم 612C دقیقا 12U است. اما جرم یک اتم را نمی‌توان با این مقادیر محاسبه کرد. به استثنای 11H (که هسته آن تنها یک پروتون دارد) ، حاصل جمع جرمهای ذراتی که یک هسته را می‌سازند، همواره بیشتر از جرم واقعی هسته است.

انرژی اتصال هسته

"انیشتین" نشان داد که جرم و انرژی هم‌ارز هستند. این تفاوتهای جرمی ، برحسب انرژی ، آنچه را که انرژی اتصال هسته نامیده می‌شود، توجیه می‌کند. اگر جدا کردن اجزای هسته ممکن باشد، انرژی اتصال ، انرژی لازمه برای چنین کاری است. عکس این فرایند یعنی متمرکز شدن نوکلئونها در یک هسته ، موجب آزاد شدن انرژی اتصال می‌شود که همراه با کاهش جرم است.

تعیین جرمهای اتمی با استفاده از طیف‌سنج جرمی

جرمهای اتمی با استفاده از طیف سنج جرمی معین می‌شود. غالبا عناصر موجود در طبیعت مخلوطی از ایزوتوپها هستند. در این موارد ، با طیف سنج جرمی می‌توان مقدارنسبی هر ایزوتوپ موجود در عنصر و همچنین جرم اتمی هر ایزوتوپ را معین کرد. داده‌های آزمایشی در مورد کلر نشان می‌دهد که این عنصر مرکب از % 75.77 اتمهای 1735Cl ( باجرم 34.969 u) و % 24.23 اتمهای 1735Cl (با جرم 36.266 u ) است. هر نمونه از کلر که از یک منبع طبیعی بدست آمده باشد، شامل این دو ایزوتوپ با همین نسبت است.

جرم اتمی ایزوتوپهای طبیعی

وزن اتمی عنصر کلر میانگین جرمهای اتمی توزین شده ایزوتوپهای طبیعی این عنصر است. این میانگین را نمی‌توانیم با جمع کردن جرمهای ایزوتوپها و تقسیم کردن آن بر 2 بدست بیاوریم. مقداری که به این طریق به دست می‌آید، تنها در صورتی درست است که عنصر کلر شامل تعدادی مساوی از اتمهای دو ایزوتوپ باشد. برای بدست آوردن میانگین وزنی باید جرم اتمی هر ایزوتوپ را در کسر فراوانی آن ضرب کنیم و مقادیر حاصله را با هم جمع کنیم. کسر فراوانی معادل اعشاری در صد فراوانی است. مقدار پذیرفته شده برای کلر 35.453±0.001U است. هیچ اتم کلری ، جرم 35.453 u ندارد، اما فرض چنین اتمی آسانتر است.

درطبیعت چند نوع اتم کربن وجود دارد. اتم کربن 12 ، که به‌عنوان استاندارد برای وزنهای اتمی بکار گرفته می‌شود، فراوانترین نوع آن است. هر گاه درصدها و جرمهای همه انواع کربن را به‌حساب آوریم، جرم نسبی میانگین برای کربن موجود در طبیعت 12.011 می‌شود و این مقداری است که به‌عنوان وزن اتمی کربن ثبت می‌شود.

 

عنصر شیمیایی

دید کلی

عناصر شیمیایی ، بر اساس خصوصیات شیمیایی و فیزیکی ، در گروههای مختلفی در جدول تناوبی طبقه‌بندی شده‌اند. در بین عناصر هر گروه نیز علاوه بر برخی تشابهات ، تفاوتهای عمده‌ای نیز وجود دارد.عناصر را با مشخصات گوناگونی طبقه‌بندی می‌کنند. یکی از آن مشخصات ، آرایش الکترونی می‌باشد. عناصر را می‌توان بر اساس آرایش الکترونی آنها به چهار گروه تقسیم کرد.

گازهای نجیب

در جدول تناوبی ، گازهای نجیب در انتهای هر دوره جای دارند. این عناصر گازهای بی‌رنگ ، از نظر شیمیایی غیر فعال و دیا مغناطیسی هستند. به استثنای هلیم ، تمام گازهای نجیب دارای آرایش الکترونی خارجی ns2 np6 هستند که آرایش‌های بسیار پایدارند.

 

 

 

عناصر نماینده

این عناصر ، گروه های A از جدول تناوبی را تشکیل می‌دهند و شامل فلزات و غیر فلزات هستند. خواص شیمیایی و فیزیکی این عناصر بسیار متنوع است. بعضی از آنها دیامغناطیس و بعضی دیگر پارامغناطیس هستند. ولی ترکیبات این عناصر معمولا دیامغناطیس و بی‌رنگ هستند. لایه های الکترونی تمام این عناصر یا کامل هستند و یا پایدارند به استثنای لایه‌های خارجی که الکترونهای آنها را می‌توان بعنوان الکترونهای اضافه شده در نظر گرفت.

 

این لایه خارجی را لایه والانس و الکترونهای آن را الکترونهای والانس می‌نامند. تعداد الکترونهای والانس هر اتم برابر شماره گروه آن اتم است. خواص شیمیایی این عناصر ، به تعداد الکترونهای والانس آنها بستگی دارد.

عناصر واسطه

عناصر واسطه ، گروههای B از جدول تناوبی را تشکیل می‌دهند. از ویژگیهای این عناصر ، درون سازی آنهاست. یعنی آخرین الکترونی که بر اساس روش آفبا به آنها اضافه می‌شود، یک الکترون d درونی است. الکترونهای دو لایه آخری عناصر واسطه در واکنشهای شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. تمام این عناصر ، فلز بوده، بیشتر آنها پارامغناطیسی‌اند و ترکیبات شدیدا رنگین و پارامغناطیس تولید می‌کنند.

عناصر واسطه داخلی

این عناصر در پایین ، جدول تناوبی قرار دارند. یک سری از عناصر دوره ششم که بعد از لانتانیم قرار دارند، سری لانتانیدها نامیده می‌شود و نظیر این سری در دوره هفتم به سری آکتنیدها معروفند. آخرین الکترون اضافه شده به هر یک از این عناصر یک الکترون f است. چون این الکترون به سومین لایه از آخر اضافه می‌شود، بدین جهت ، سه لایه آخر این عناصر ممکن است در واکنشهای شیمیایی آنها دخالت کنند. تمام عناصر واسطه داخلی فلزند. این عناصر بطور کلی پارامغناطیس‌اند و ترکیبات آنها پارامغناطیس و بشدت رنگین هستن

فلز

فلز ماده‌ای است که می‌توان آن را صیقل داده و براق کرد، یا به طرح‌های گوناگون در آورد و از آن مفتول‌های سیمی ظریف تهیه کرد. فلز جسمی است که آزمایش‌های مربوط به گرما و مهمتر از همه جریان الکتریکی را به خوبی هدایت می‌کند. فلزات با یکدیگر فرق زیادی دارند، از جمله در رنگ و سختی و نرمی ، تعدادی از آنها ممکن است به آسانی خم شده و یا خیلی محکم و مقاوم باشند.

 

 

دید کلی

امروزه ، بازتاب اثرات فلزات در زندگی انسان ، بقدری محسوس است که هر گاه از فلز نام می‌بریم ، ساختمانهای بدیع و آسمان خراشهای عظیم در برابر چشم مجسم می‌شود، همچنین هواپیماها و موشک‌های غول پیکری به خاطر می‌آید که در دل آسمان و کهکشانها راه می‌پویند و با پرواز خود فاصله و زمان مسافرت را کوتاهتر ساخته ، انسان را در رسیدن به کرات دیگر یاری می‌کنند. راستی اگر فلز نبود، زندگی و تمدن بشری به چنین مرحله‌ای می‌رسید؟

 

گروهی از عناصر هستند که خواص مشترک معینی دارند. این مواد ، گرما و الکتریسیته را به خوبی هدایت می‌کنند، و به همین دلیل ظروف آشپزی و سیمهای برق از فلز ساخته می شود. فلزها همچنین محکم‌اند و بآسانی می‌توان آنها را شکل داد؛ به همین دلیل است که از آنها برای ساختن سازه هایی از قبیل پلها استفاده می شود. اگر چه شباهتهای زیادی بین فلزها وجود دارد، تفاوتهایی نیز دارند که مشخص می‌کند یک فلز تا چه حد برای یک کاربرد خاص مناسب است.

از 109 عنصری که امروزه شناخته شده است، 87 عنصر فلز است. از فلزها بندرت به شکل خالص استفاده می‌شود؛ معمولا با مخلوط کردن یک فلز با فلزهای دیگر یا غیر فلزها آلیاژی از آن را تشکیل می‌دهند.

 

 

 

شکل واقعی فلزات

شکل واقعی فلزات به اندازه یون و تعداد الکترون‌هایی که هر یون در حوزه اشتراکی دارد و انرژی یون‌ها و الکترون‌ها بستگی دارد. هر قدر فلز گرمتر شود این انرژی زیادتر خواهد شد. پس فلزات گوناگون ممکن است طرح‌های گوناگونی به خود بگیرند. یک فلز ممکن است در حرارت‌های مختلف ، طرح‌های متنوعی را اختیار کند، اما در بیشتر آرایش‌ها ، یون‌ها کاملا پهلوی هم قرار دارند، و معمولا تراکم در فلزات زیادتر از دیگر مواد است.

اختلافات عمده فلزات و دیگر جامدات و مایعات

فلزات هادی خوب برق هستند. چون الکترون‌های آنها برای حرکت مانعی ندارند. همه فلزات جامد و مایع گروهی الکترون آزاد دارند، طبعا همه فلزات هادی‌های خوب الکتریسیته می‌باشند. به این سبب فلزات از دیگر گروه‌های عناصر ، کاملا متفاوت دارد.

 

اختلاف عمده فلزات و دیگر جامدات و مایعات ، در توانایی هدایت گرما و الکتریسیته است. هادی خوب آزمایش‌های مربوط به گرما جسمی است که ذرات آن طوری تنظیم شوند که بتوانند آزادانه نوسان یافته و به ذرات مجاور خود نیز امکان نوسان آزاد را بدهند. "گرم شدن" همان نوسانات سریع یون‌ها و الکترون‌ها است. در فلزات چون گروه الکترون‌ها ، غبار مانند یون‌ها را احاطه می‌کنند، طبعا هادی‌های خوبی برای حرارت هستند (رسانش گرمایی فلزات).

مقاومت فلز

مقصود آن مقدار باری است که فلز می‌تواند تحمل کرده ، نشکند. بسیاری از فلزات ، وقتی گرم هستند، اگر تحت فشار قرار گیرند، شکل خود را زیادتر از موقعی که سرد هستند، تغییر می‌دهند. بسیاری از فلزات در زیر فشار متغییر مانند نوسانات ، آسانتر از موقعی که سنگین باری را تحمل می‌کنند، می‌شکنند.

چرا فلزات ظاهر درخشنده یا براق دارند؟

دلیل اول آن است که با طرح ریزی و براق کردن صحیح می‌توان فلزات را به شکل خیلی صاف تهیه کرد. گر چه آنها نیز تصاویر را خوب منعکس می‌کنند، ولی ظاهر سفید و درخشان بیشتر قطعات فلزی صیقلی شده را ندارند. بطور کلی جلا و درخشندگی فلز بستگی دارد به گروه الکترون‌های آن دار

الکترون‌ها می‌توانند هر نوع انرژی را که به روی فلزات می‌افتد جذب کنند؛ زیرا در حرکت آزاد هستند. بیشتر انرژی الکترون‌ها از تابش نوری است که به آنها می‌افتد، خواه نور آفتاب باشد یا نور برق. اکثر فلزات همه انرژی جذب شده را پس می‌دهند، به همین دلیل ، نه تنها درخشان بلکه سفید به نظر می‌آیند.

چرا فلزات تغییر شکل می‌دهند؟

بسیاری از فلزات در حرارت ویژه‌ای ، آرایش یون‌های خود را تغییر می‌دهند. با تغییر ترتیب آرایش یون‌های بسیاری از خصوصیات دیگر فلز نیز دگرگون می‌شود و ممکن است فلز کم و بیش شکننده ، قردار ، بادوام و قابل انحنا شود یا اینکه انجام کار با آن آسان گردد. بسیاری از فلزات در هنگام سرد بودن ، به سختی تغییر شکل می‌پذیرند. بیشتر فلزات جامد را به زحمت می‌توان در اثر کوبیدن به صورت ورقه و مفتو‌ل‌های سیم در آورده ، ولی اگر فلز گرم شود، انجام هر دو آسان است

تاريخ : چهارشنبه ششم دی 1391 | 14:20 | نویسنده : حسین علی " رضایی " |

مخلوط ومرکب

نگاه کلی

علم ، طبیعت را بر اساس ماده و انرژی تعریف می‌کند. ماده ، چیزی است که جهان از آن بوجود آمده است. دارای جرم می‌باشد و فضا اشغال می‌کند. جرم یک جسم ، ذاتی و تغییرناپذیر است. اما وزن یک جسم یعنی نیروی جاذبه‌ای که از جانب زمین بر جسم وارد می‌شود، برحسب فاصله آن از مرکز زمین تغییر می‌کند. ماده به سه حالت گاز ، مایع و جامد وجود دارد و می‌تواند در اثر تغییرات فیزیکی ، حالت خود را عوض کند، مانند ذوب شدن یک جامد و تبدیل آن به مایع.

 

یک ماده از روی خواص ذاتی خود یعنی صفاتی که آن را از دیگر مواد متمایز می‌کند، شناخته می‌شود. خواصی مانند رنگ ، چگالی ، نقطه ذوب ، رسانایی و … خواص فیزیکی یک ماده هستند و خواصی که تغییرات شیمیایی یک ماده را بیان می‌کند، خواص شیمیایی نامیده می‌شود.

انواع مواد

ماده همگن

بخش مشخصی از ماده که تمام آن ، از نظر ترکیب و خواص ذاتی ، یکسان و یکنواخت باشد فاز نامیده می‌شود. اگر ماده‌ای دارای یک فاز باشد آن را ماده همگن می‌گویند. آهن نمک و محلول نمک در آب ، موادی همگن هستند. مخلوطهای همگن را محلول می‌نامند. در مخلوط همگن ، خواص ذاتی مخلوط به خواص ترکیب مخلوط وابسته است و با تغییر نسبتهای تشکیل دهنده مخلوط ، این خواص هم تغییر می‌کند.

ماده ناهمگن

ماده‌ای که بیش از یک فاز داشته باشد، ماده ناهمگن نامیده می‌شود. فازهای یک ماده ناهمگن حدود مرزی مشخصی دارند و به آسانی قابل تشخیص‌اند، ترکیب ثابتی ندارند و مخلوط هستند و هر فاز ، خواص مخصوص به خود را داراست. مانند مخلوطی از یخ و آب که از دو فاز جامد و مایع تشکیل شده است.

مواد خالص

مواد خالص ، جزئی از ماده همگن می‌باشند که ترکیب ثابت و خواص ذاتی تغییرناپذیر دارند. ماده خالص به دو صورت یافت می‌شود.

عنصر

عنصرها مواد خالصی هستند که به مواد خالص ساده‌تر از خود تجزیه نمی‌شوند و تاکنون هیچکس نتوانسته است عناصر را به دو ماده یا مواد بیشتر ، طوری تفکیک کند که خاصیت مواد بدست آمده متفاوت باشد. مانند هیدروژن و سدیم.

ماده مرکب یا ترکیبات

ماده مرکب ماده خالصی است که از دو یا چند عنصر به نسبتهای ثابت و معین ترکیب یافته است. روشهای زیادی برای تجزیه آن به عناصر سازنده‌اش وجود دارد. "جوزف پرتیلر" شیمیدان انگلیسی با قرار دادن یک عدسی قوی در مسیر نور شدید خورشید و تاباندن اشعه حاصل به اکسید مرکوریک ، توانست آن را به عناصر تشکیل دهنده آن یعنی اکسیژن و جیوه تجزیه کند. "سرهمفری دیوی" با عبور دادن جریان الکتریکی از درون آهک مذاب و جمع کردن اکسیژن و کلسیم در الکترودها ،‌ ثابت کرد که برخلاف تصور قدیمی ، آهک عنصر نیست، بلکه یک ماده مرکب است.

عناصر به ندرت به صورت آزاد در طبیعت یافت می‌شوند، بلکه همه آنها به صورت ترکیبی از سایر عناصر هستند. مثلا فلزات در طبیعت به صورت اکسید یا سولفات ، کربنات و … یافت می‌شود که با تجزیه کردن این ترکیبات به روشهای گوناگون ، فلز آزاد بدست می‌آید. همانگونه که یک ماده مرکب را می‌توان به عناصر سازنده‌اش تجزیه کرد، یک ماده مرکب را می‌توان از عناصر تشکیل دهنده‌اش سنتز کرد.

شناسایی مواد خالص (عناصر و ترکیبات)

عناصر و ترکیبات را می‌توان از روی خواص فیزیکی آنها شناسایی کرد. خواص فیزیکی را بدون تغییر خواص شیمیایی یک ماده می‌توان اندازه گیری کرد. با اندازه گیری خواص فیزیکی مثل نقطه ذوب ، نقطه جوش ، چگالی و … و مقایسه آن با جدولهای مربوط به خواص فیزیکی مواد در کتابهای مرجع ، می‌توان ماده را شناسایی کرد.

رفتار ماده خالص در حین ذوب و جوش

بررسی رفتار نقطه ذوب یک ماده در شناسایی و تخمین میزان خلوص آن مؤثر است. یک جامد خالص بلوری در اثر گرما در دمای معینی به سرعت ذوب می‌شود و دمای جسم تا ذوب کامل ثابت می‌ماند و بعد از ذوب کامل ، دما بالا می‌رود. اما یک ماده ناخالص در دمایی پایینتر از دمای ذوب همان جسم در حالت خالص ، شروع به ذوب می‌کند و در طی عمل ذوب ، دما بطور یکنواختی بالا می‌رود. به همین ترتیب ، ثابت بودن دما در فرایند جوش معیار خلوص مایع است.

جداسازی مواد خالص

تعداد عناصر و ترکیبات خالص در طبیعت اندک است و غالبا به صورت مخلوط با مواد دیگرند. با استفاده از روشهای تقطیر (جداسازی یک جامد از مایع) ، تقطیر جزء به جزء (جداسازی دو مایع از هم ) ، تبلور جزء به جزء (خالص کردن جامدات) و کروماتوگرافی ،می‌توان مواد خالص را از مخلوط مواد دیگر به راحتی جدا کرد.

 

حالات ماده

از وارسی مخلوطها و مواد خالص سه حالت از چهار حالت ماده ، به آسانی مشخص می‌شود که این سه حالت عبارتند از: جامدات ، مایعات و گازها. پلاسما حالت چهارم ماده است. پلاسما ، حالت معمول مواد موجود در زندگی روزمره ما نیست، ولی متداولترین حالت ماده در جهان است.

دید کلی

یونانیان باستان ، عالم را متشکل از چهار عنصر آتش ، خاک ، آب و هوا می‌دانستند. امروزه دانشمندان بکمک این عناصر ، تمام اجزای تشکیل دهنده جهان را آن طور که هست ، توضیح می‌دهند. آتش بیانگر انرژی بوده و سه عنصر دیگر نشان دهنده سه حالت از ماده جامد ، مایع و گاز) می‌باشند. بر طبق این تقسیم بندی ، مواد جامد دارای شکل و ابعاد مشخصی بوده و همچنین جرم ، حجم و وزن مشخصی دارند.

مایعات و گازها شاره هستند، یعنی جریان می‌یابند. این اجسام شکل معینی ندارند و شکل ظرفی را که در آن قرار دارند بخود می‌گیرند، در حالیکه مقدار معینی دارند. مثلا مقدار آب ، دی اکسید کربن ، هوا ، شیر و غیره جرم قابل اندازه گیری و معینی دارند، اما نمی‌توانند همانند جامدات با اعمال نیروی پس زنی کشانی ، در مقابل تغییر شکل ، مقاومت کنند.

آزمایشات ساده

مقدار معینی مایع ، حجم مشخصی دارد، گاز چنین نیست. اگر یک لیتر شیر را در چهار لیوان بریزیم، در مجموع همان یک لیتر حجم را اشغال می‌کند. حجم اشغال شده توسط سطح افقی بالای شیر در لیوان مشخص می‌شود. همین سطح است که باعث تمایز مایعات از گازها می‌شود.

اگر گاز سنگین و قابل روئیت (رنگی) کلر را از ظرفی به ظرف دیگر بریزیم و در ظرف را باز بگذاریم ، گاز درون ظرف باقی نمی‌ماند. گازها همانند مایعات ، سطح افقی در بالای حجم اشغال کرده خود ندارند و در همه جا پخش می‌شوند. بنابراین ، حجم گاز برابرحجم هر ظرفی است که در آن قرار می‌گیرد.

جامد

در حالت جامد ، نیروهای بین مولکولی ، بقدری قویتر از انرژی جنبشی هستند که باعث سخت شدن جسم در نتیجه عدم جاری شدن آن می‌گردند. جامدات شکل و حجم معینی دارند. در جامدات فاصله مولکولها مانند فاصله آنها در مایع است. جامدات نمی‌توانند مانند وضعیتی که حالات مایع و گاز دارند، آزادانه به اطراف حرکت کنند. بلکه ، در جامد ، مولکولها در مکانهای خاصی قرار می‌گیرند و فقط می‌توانند در اطراف این مکانها حرکت نوسانی رفت و برگشتی بسیار کوچک انجام دهند.

این حرکت نوسانی ، بخصوص در جامدات بلورین ، کاربردهای صنعتی و علمی زیادی را برای این دسته از مواد به دنبال دارد.

مایع

در حالت مایع ، مولکولها بهم نزدیک‌تر بوده، بطوریکه نیروهای مابینشان قویتر از انرژی جنبشی آنان می‌باشد. از طرف دیگر ، نیروها آنقدر قوی نیستند که قادر به ممانعت از حرکت مولکولها گردند. از این روست که جریان مایع از ظرفی به ظرف دیگر شدنی است، اما نسبت سرعت جاری شدن آب در مقایسه با مایعات دیگر از قبیل روغنها و گلسیرین بسیار متفاوت است که این تفاوت در سرعت جاری شدن ، میزان مقاومت یک مایع در مقابل جاری شدن ،یعنی ویسکوزیته آن خوانده می شود که خود تابعی از شکل ، اندازه مولکولی ، درجه حرارت و فشار می‌باشد. بنابراین مایعات حجم معین و شکل نامعینی دارند.

 

فاصله مولکولها در مایعات در مقایسه با گازها بسیار کم است. در مایعات ، مولکولها به اطراف خود حرکت می‌کنند و به سهولت روی هم می‌لغزند و راحت جریان (شارش) پیدا می‌کنند. مواد مایع با قابلیت شکل پذیری و جریان یافتن در شبکه‌های ریز ، کاربردهای زیادی در صنعت پیدا کرده‌اند.

گاز

حالت فیزیکی مواد در شرایط فشار و درجه حرارت طبیعی ، بستگی به اندازه مولکولی و نیروهای فی‌مابین آن دارد. اگر مقدار کمی از یک گاز ، در یک تانک نسبتا بزرگی قرار گیرد، مولکولهای آن با سرعت در سرتاسر تانک پخش می‌شوند. پخش سریع مولکولهای گاز دلالت بر آن می‌کند که نیروهای موجود فی‌مابین مولکولها ، بمراتب ضعیفتر از انرژی جنبشی آن است و از آنجایی که ممکن است مقدار کمی از یک گاز در سرتاسر تانک یافت شود، نشان دهنده آن است که مولکولهای گاز باید نسبتا از هم فاصله گرفته باشند. بنابراین گازها شکل و حجمشان بستگی به ظرفی دارد که در آن جای دارند.

در حالت گازی ، مولکولها آزادانه به اطراف حرکت کرده و با یکدیگر و نیز با دیواره ظرف برخورد می‌کنند. فاصله مولکولها در حالت گازی در حدود چند ده برابر فاصله آنها در حالت مایع و جامد است. اگر در یک ظرف نوشابه پلاستیکی را بسته و آنرا متراکم کنید و سپس آنرا با آب پر کرده و دوباره سعی کنید که آنرا متراکم کنید، در حالت اول بعلت فاصله زیاد بین مولکولی در گاز ، متراکم کردن سنگین‌تر و سخت‌تر صورت می‌گیرد، در صورتی که در حالت دوم چنین نیست.

پلاسما

پلاسما حالت چهارمی از ماده است که دانش امروزی نتوانسته آنها را جزو سه حالت دیگر پندارد و مجبور شده آنرا حالت مستقلی به حساب آورد. این ماده با ماهیت محیط یونیزه ، ترکیبی از یونهای مثبت و الکترون با غلظت معین می‌باشد که مقدار الکترونها و یونهای مثبت در یک محیط پلاسما تقریبا برابر است و حالت پلاسمای مواد ، تقریبا حالت شبه خنثایی دارد. پدیده‌های طبیعی زیادی از جمله آتش ، خورشید ، ستارگان و غیره در رده حالت پلاسمایی ماده قرار می‌گیرند.

پلاسما شبیه به گاز است، ولی مرکب از ذرات باردار متحرکی به نام یون است. یونها بشدت تحت تاثیر نیروهای الکتریکی و مغناطیسی قرار می‌گیرند. مواد طبیعی در حالت پلاسما عبارتند از انواع شعله ، بخش خارجی جو زمین ، اتمسفر ستارگان ، بسیاری از مواد موجود در فضای سحابی و بخشی از دم ستاره دنباله‌دار و شفقهای قطبی شمالی. نمایش خیره کننده از حالت پلاسمایی ماده است که در میدان مغناطیسی جریان می‌یابد.

بد نیست بدانید که دانش امروزی حالات دیگری از جمله برهمکنش ضعیف و قوی هسته‌ای را نیز در دسته‌بندیها بعنوان حالات پنجم و ششم ماده بحساب می‌آورد که از این حالات در توجیه خواص نکلئونهای هسته ، نیروهای هسته‌ای ، واکنش های هسته‌ای و در کل ((فیزیک ذرات بنیادی استفاده می‌شود.

ساختمان گاز متان ، یک گاز طبیعی

چگال بوز-اینشتین

حالت پنجم با نام ماده چگال بوز-اینشتین (Booze-Einstein condensate) که در سال ۱۹۹۵ کشف شد، در اثر سرد شدن ذراتی به نام بوزون‌ها (Bosons) تا دماهایی بسیار پایین پدید می‌آید. بوزون‌های سرد در هم فرومی‌روند و ابر ذره‌ای که رفتاری بیشتر شبیه یک موج دارد تا ذره‌های معمولی ، شکل می‌گیرد. ماده چگال بوز-اینشتین شکننده‌ است و سرعت عبور نور در آن بسیار کم است.

چگال فرمیونی

حالت تازه هم ماده چگال فرمیونی (Fermionic condensate) است. "دبورا جین" (Deborah Jin) از دانشگاه کلورادو که گروهش در اواخر پاییز ۱۳۸۲ ، موفق به کشف این شکل تازه ماده شده‌ است، می‌گوید: "وقتی با شکل جدیدی از ماده روبرو می‌شوید، باید زمانی را صرف شناخت ویژگیهایش کنید. آنها این ماده تازه را با سرد کردن ابری از پانصدهزار اتم پتاسیم با جرم اتمی 40 تا دمایی کمتر از یک میلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق پدیدآوردند. این اتمها در چنین دمایی بدون گرانروی جریان می‌یابند و این ، نشانه ظهور ماده‌ای جدید بود. در دماهای پایین‌تر چه اتفاقی میافتد؟ هنوز نمیدانیم."

 

ماده چگال فرمیونی بسیار شبیه ماده چگال بوز-اینشتین (BEC) است. ذرات بنیادی و اتمها در طبیعت می‌توانند به شکل بوزون یا فرمیون باشند. یکی از تفاوتهای اساسی میان آنها حالتهای کوانتومی مجاز برای ذرات است. تعداد زیادی بوزون می‌توانند در یک حالت کوانتومی باشند ، مثلا انرژی ، اسپین و ... آنها یکی باشد ، اما مطابق اصل طرد پائولی ، دو فرمیون نمی‌توانند همزمان حالتهای کوانتومی یکسان داشته باشند.

برای همین ، مثلا در آرایش اتمی ، الکترونها که فرمیون هستند، نمی‌توانند همگی در یک تراز انرژی قرار گیرند.در هر اوربیتال تنها دو الکترون که اسپین‌های متفاوت داشته باشند، جا می‌گیرد و الکترونهای بعدی باید به اوربیتال دیگری با انرژی بالاتر بروند. بنابراین اگر فرمیونها را سرد کنیم و انرژی آنها را بگیریم ، ابتدا پایین‌ترین تراز انرژی پر می‌شود ، اما ذره بعدی باید به ترازی با انرژی بالاتر برود.

وجود ماده چگال فرمیونی همانند ماده چگال یوز- اینشتین سالها قبل پیش‌بینی شده و خواص آن محاسبه شده بود ، اما رسیدن به دمای نزدیک به صفر مطلق که برای تشکیل این شکل ماده لازم است تاکنون ممکن نشده بود. هر دو از فرورفتن اتمها در دماهایی بسیار پایین ساخته می‌شوند. اتمهای BEC بوزون ‌هستند و اتمهای ماده چگال فرمیونی ، فرمیون



تاريخ : چهارشنبه ششم دی 1391 | 14:19 | نویسنده : حسین علی " رضایی " |

 

ماده

تمام موادی را که جهان از آنها ترکیب یافته است، بر روی هم ماده می‌گوییم. ماده را می‌توان به‌صورت چیزی تعریف کرد که جرم دارد و فضا اشغال می‌کند. جرم ، پیمانه ای از کمیت ماده است. جسمی که تحت تاثیر نیروی خارجی نیست، مایل است که به حال سکون بماند و اگر در حال حرکت باشد، مایل است که به حرکت یکنواخت خود در همان جهتی که دارد، ادامه دهد. این خاصیت ، اینرسی نامیده می‌شود. جرم متناسب با اینرسی آن است.

وزن ماده

جرم یک جسم ، تغییرناپذیر است، اما وزن آن چنین نیست. وزن ، نیروی جاذبه گرانشی است که از طرف زمین بر جسم وارد می‌شود. بنابراین وزن یک جسم معین برحسب فاصله آن از مرکز زمین تغییر می‌کند. وزن یک جسم با جرم آن و با جاذبه گرانشی زمین نسبت مستقیم دارد. بنابراین ، در هر جای معین ، دو جسم که جرم مساوی داشته باشند، وزن آنها با هم برابر است.

عنصر

یونانیان باستان به این مفهوم رسیده بودند که کل ماده ، از تعداد محدودی مواد ساده که آنها را عمنصر می‌نامیدند، ترکیب یافته است. یونانیان ، کل ماده موجود در زمین را مشتق از چهار عنصر خاک ، هوا ، آتش و آب می‌دانستند. از آنجا که اجرام آسمانی ، کامل و تغییرناپذیر دانسته می‌شد، آنان جرم فلکی را مرکب از عنصر پنجمی به نام اتر در نظر می‌گرفتند. اتر بعدا به نام quinessence (از واژه لاتین به معنی عنصر پنجم) معروف شد.

این نظریه یونانی ، قرنها تسلط خود را بر اندیشه‌های علمی حفظ کرد. در سال 1661 ، "رابرت بویل" در کتاب خود زیر عنوان شیمیدان شکاک ، تعریف کاملا جدید برای عنصر ارائه کرد: ««اکنون منظور من از عناصر ، اجسام اولیه و ساده یا کاملا غیر آمیخته ای است که از هیچ گونه اجسام یا از یکدیگر ساخته نشده باشند. آنها اجزای اجسامی هستند که وقتی کاملا با هم آمیخته شوند، فورا با هم ترکیب می شوند و آن اجسام در نهایت به این اجزا تجزیه می‌شوند.»»

بویل برای مشخص کردن این مواد خامی که عنصر می‌نامیدند، اقدامی نکرد. اما او تاکید می‌کرد که دلیل وجود این عناصر ، همچنین تشخیص آنها موکول به آزمایش شیمیایی است. مفهومی که بویل از عنصر شیمیایی بدست آورده بود، در سده بعد بوسیله "آنتوان لاوازیه" به نحوی پابرجا استقرار یافت. لاوازیه ماده ای را به عنوان عنصر پذیرفت که به مواد ساده تری تجزیه نشود. علاوه بر این ، او نشان داد که یک ماده مرکب از اتحاد عناصر تولید می‌شود. لاوازیه 23 عنصر را بدرستی مشخص کرد ( گرچه او نور ، گرما و چند ماده مرکب ساده را پیوست فهرست خود کرده بود).

هر عنصر ، بنابر موافقت بین‌المللی ، با یک نماد شیمیاییی نشان داده می‌شود. غالب این نمادها ، مرکب از یک یا دو حرف است. نمادهای سه‌حرفی برای غالب عناصری که اخیرا کشف و از طریق واکنشهای هسته‌ای تهیه شده‌اند، بکار برده می‌شوند.

مواد مرکب

مواد مرکب ، موادی هستند که از دو یا چند عنصر به نسبت ثابت ترکیب یافته‌اند. قانون نسبتهای مشخص ( که نخستین بار در 1799 بوسیله "ژوزف پروست" پیشنهاد شد ) می‌گوید که یک ماده مرکب خالص همواره از عناصر یکسان و با نسبت جرمی یکسان ترکیب یافته‌اند. مثلا آب همیشه از عناصر هیدروژن و اکسیژن به نسبت %11.19 هیدروژن و %88.81 اکسیژن تولید می‌شود.

بیش از دوازده هزار ماده مرکب معدنی شناخته شده است و بیش از چهار میلیون ماده سنتز شده یا از منابع طبیعی بدست آمده‌اند. خواص ماده مرکب با خواص عناصر تشکیل دهنده این مواد کاملا متفاوت است.

ماده خالص و مخلوط

یک عنصر یا یک ماده مرکب را ماده خالص می‌گویند. تمام انواع دیگر ماده مخلوط هستند. مخلوطها از دو یا چند ماده خالص تولید می‌شوند و ترکیب درصدهای قابل تغییر دارند. خواص یک مخلوط بستگی به ترکیب درصد مخلوط و خواص مواد خالصی دارد که آن مخلوط را بوجود آورده‌اند. دو نوع مخلوط وجود دارد: مخلوط ناهمگن ، مخلوط همگن. مخلوط ناهمگن ، کاملا یکنواخت نیست، بلکه مرکب از اجزایی است که از لحاظ فیزیکی متمایز از یکدیگرند. مخلوط همگن کاملا یکنواخت به نظر می‌رسد و آن را محلول می‌گویند. هوا ، نمک حل شده در آب و آلیاژ نقره- طلا ، بترتیب نمونه‌هایی از یک محلول گازی ، یک محلول مایع و یک محلول جامد است.

فاز

بخشی از ماده را که از لحاظ فیزیکی مشخص و ترکیب درصد و خواص آن تماما یکنواخت باشد، فاز می‌گویند. مواد همگن تنها مرکب از یک فاز هستند و مواد ناهمگن بیش از یک فاز دارند. فازهای مخلوط‌های ناهمگن ، حدود مشخص دارند و معمولا به‌آسانی قابل تمیزند. مثلا در گرانیت که یک مخلوط ناهمگن است، بلورهای صورتی رنگ فلدسپار ، بلورهای کوارتز بی‌رنگ و بلورهای سیاه و درخشان میکا قابل تشخیص است.

 

وقتی تعداد فازهای یک نمونه معین شود، تمام بخشهایی از آن که از یک نوع‌اند، تنها یک فاز به حساب می‌آیند.بنابراین ، گرانیت مرکب از سه فاز است. البته اجزای نسبی سه فاز گرانیت ممکن است از نمونه ای به نمونه دیگر تفاوت داشته باشند 



تاريخ : چهارشنبه ششم دی 1391 | 14:18 | نویسنده : حسین علی " رضایی " |


تاريخ : چهارشنبه ششم دی 1391 | 14:14 | نویسنده : حسین علی " رضایی " |