بحث و تبادل نظر در مورد شیمی آلی و همچنین پاسخگویی به سوالات دانشجویان


فنل ( Phenol ) ترکیبی است که از جایگزینی هیدروژن یک هسته آروماتیک با گروه هیدروکسیل ( OH ) ایجاد می‌شود. از این لحاظ از نظر ساختمان شیمیایی ، فنل یک الکل نوع سوم مخصوص می‌باشد.


img/daneshnameh_up/c/c4/2ph.gif

اطلاعات اولیه

فنل ، اکثرا بنام اسید کاربولیک نامیده می‌شود، چون خاصیت اسیدی ضعیفی دارد. فنل به شکل کریستالهای سوزنی شکل بهم پیچیده یا جدا از هم ، یا توده کریستالی بیرنگ یا کمی صورتی و با بوی مخصوص وجود دارد. آب به نسبت 10 درصد در فنل حل می‌شود. فنل پایدارترین جسم از دسته فنل‌هاست. در اثر هوا کمی اکسیده می‌شود بوسیله حرارت می‌تواند استرلیزه شود.

فنل یکی از قدیمی‌ترین آنتی سپتیک‌ها است که در سال 1867 در جراحی وارد شد. اثر فنل روی نسوج سمی است و فنل خالص روی پوست اثر خورنده داشته، بسیاری نسوج را ضایع می‌کند.

تفاوت فنل با الکل نوع سوم

گرچه فنل‌ها از یک نظر می‌توانند بعنوان الکل‌های نوع سوم فرض شوند، آنها با الکلها این تفاوت را دارند که بطور ضعیف ، اسیدی هستند.

خصوصیات فنل

قدرت اسیدی فنل

یک خاصیت اسیدی بعلت وجود اوربیتال n ، مربوط به حلقه بنزن است. قدرت اسیدی فنل‌ها بوسیله جانشین‌های جاذب یا دافع الکترون تغییر می‌کند. از طرف دیگر ، وارد شدن گروههای جاذب الکترون ، مانند گروههای نیترو بسته به تعداد آنها موجب افزایش قدرت اسیدی فنل می‌شود.

حلالیت فنل در آب

مطابق قانون عمومی با افزوده شدن تعداد گروه هیدروکسیل در یک ترکیب میزان حلالیت آن در آب افزایش پیدا می‌کند، ولی در مورد فنل چند ظرفیتی صادق نیست.

رنگ فنل

بسیاری از فنل‌ها بصورت محلولهای خیلی رقیق در آب یا الکل بوسیله میکرورفریک ایجاد رنگهای مشخص می‌نمایند. گاهی برای ایجاد رنگ ، محلول غلیظ الکلی فنل لازم است. این رنگها بر حسب نوع فنل در تعداد گروه‌های هیدروکسی و محل قرار گرفتن آنها متفاوت است. برای مثال ، فنل بنفش ، گایاکول آبی یا سبز و …

پایداری فنل

فنل‌ها در مقابل حمله اکسیژن هوا و عوامل اکسید آن ، مانند میکرورفریک و اسید کرومیک حساس هستند. گروههای جاذب الکترون مانند Cl ، NO2 و غیره پایداری فنل‌ها را افزایش می‌دهد، در حالیکه گروههای الکترون‌دهنده موجب کاهش پایداری آنها در مقابل اکسید شدن بوسیله هوا و غیره می‌شود.

img/daneshnameh_up/9/98/phen_h2o.gif

خصوصیات فیزیولوژیکی

PH محیط که ترکیبات قبلی در آن آزمایش می‌شوند یا مورد استعمال قرار می‌گیرند، می‌تواند تا حد زیادی قدرت اثر آنها را تغییر دهد. بنابراین PH کمتر می‌تواند قدرت اثر فنل‌های اسیدی‌تر را از طریق جلوگیری از یونیزاسیون آنها افزایش دهد. علت این مطلب این است که نوع خنثی ، بیشتر ، محلول در چربی بوده و می‌تواند سریعتر از نوع یونیزه که کمتر محلول در چربی است در غشای سلول میکروبی نفوذ کند.

در مورد فنل‌هایی که کمتر اسیدی هستند، این موضوع صدق نمی‌کند. فعالیت بیولوژیکی ( در بعضی حالات اثرات سمی ) فنل‌ها کم و بیش می‌تواند تحت نفوذ مستقیم تغییرات PH محیط باشد که میزان دسوسیه شدن فنل را تعیین کند. تقریبا تمام ترکیبات فنلی تا حدی از خود ، فعالیت ضد میکروبی نشان می‌دهند و این فعالیت خیلی اختصاصی نیست. در بعضی حالات ، ترکیبات فنلی ممکن است بمنظور ایجاد بعضی اثرات تکاملی با DNA تداخل حاصل نماید.

فعالیت ضد میکربی فنل‌ها ممکن است در نتیجه زیان وارد شدن به ساختمان و تغییر مکانیسم نفوذ پذیری میکرو اورگانیسم ، لیزوزومها و دیوار سلول باشد. گرچه این نوع فعالیت مخصوص بعضی آنتی بیوتیکها است، اثرات عمومی ضد میکروبی بسیاری فنل‌ها با رقیق نمودن با آب غیر قابل برگشت است. بعلاوه باکتریها در مقابل غلظت مهار کننده اولیه یک فنل نمی‌توانند ایمنی کسب کنند.

بنابراین فنل‌ها از نظر اقتصادی عوامل ضد میکربی بسیار با ارزشی هستند. فنل دارای فعالیت کرم ‌کشی مشخص است که با وجود گروههای آلکیل افزایش می‌یابد. موثرترین ترکیبات ضد کرم در این دسته باید حلالیت نسبتا کمی در آب داشته باشد تا از معده و روده زیاد جذب نمی‌شود.

استخراج فنل

فنل از مونوهیدروکسی بنزن که از قطران زغال سنگ در محیط قلیایی با راندمان 0.7 درصد استخراج می‌شود.

مباحث مرتبط با موضوع

+ نوشته شده در  دوشنبه بیست و ششم شهریور 1386ساعت 14:0  توسط   | 

دید کلی

معمولا ترکیبات رنگی را به طرق مختلف طبقه‌بندی می‌کنند؛ مثلا رنگهای گیاهی و غیر گیاهی ، رنگ طبیعی و مصنوعی ، رنگ آلی و معدنی. ولی یکی از طبقه‌بندیهای جدید بر اساس کاربرد رنگهاست. در اینجا رنگها را بر اساس کارایی آنها در رنگرزی طبقه‌بندی می‌کنیم و خصوصیات هر یک و کاربردشان را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

رنگهای بازی

این نوع رنگها ، از ترکیبات آلی یا هیدروکلریدها می‌باشند که کرومورفورها بصورت کاتیونی است. از این نظر این دسته رنگها را رنگهای کاتیونی نیز می‌گویند و معمولا دارای فرمول عمومی می‌باشند. رنگ باز وقتی ظاهر می‌شود که بصورت نمک در آید. رنگهای مختلفی که به این گروه تعلق دارند عبارتند از:


  • مشتقات تری‌فنیل متان نظیر مالاکیت سبز ، متیل سبز و ...
  • مشتقات تیازین که بارزترین نمونه آن آبی ‌متیلن است.
  • رنگ بازی که حاوی گروه اکسازین است، مانند آبی ملدولا.
  • آذین‌ها مانند قرمز خنثی
  • رنگهای بازی که حاوی گروههای آزو هستند، مانند قهوه‌ای بیسمارک

خصوصیات رنگهای بازی

رنگهای بازی به راحتی در الکل حل می‌شوند، ولی بندرت و تحت شرایط ویژه ای در آب حل می‌شوند. در برخی از موارد ، انحلال با تجزیه شدن مولکول رنگ همراه می‌شود. بدون استثنا همه آن با اسید تانیک ترکیب شده به جسم نامحلول تبدیل می‌شوند.

کاربرد رنگهای بازی در رنگرزی

الیاف سلولزی تمایلی به واکنش با رنگهای بازی ندارند، مگر اینکه تمایل را با آغشته کردن اسید تانیک به‌عنوان تثبیت کننده با الیاف سلولزی ایجاد کرد. رنگهای بازی برای رنگ آمیزی ابریشم و پشم مناسب هستند. برای الیاف سنتزی نیز عملیاتی شبیه به الیاف سلولزی باید انجام داد.

رنگهای اسیدی

این رنگها نمکهای سدیم ، اسیدهای سولفونیک و کربوکسیلیک هستند و برای الیاف سلولزی نامناسب‌اند. اما برای الیاف پروتئینی و پلی‌آمیدی مناسب‌اند. رنگهای اسیدی فقط بکمک گرما جذب الیاف می‌شوند و در کمتر از ابدا جذب الیاف نمی‌شوند و هر چه دما از بالاتر رود، شدت جذب رنگ توسط الیاف نیز افزایش می‌یابد. از انواع مختلف رنگها ، می‌توان نمونه‌های زیر را نام برد:


  • مشتقات تری ‌فنیل متان ، مانند آبی زایلن.
  • رنگهای نیترو که ترکیب آروماتیک موجود در ساختار آنها نیتره شده‌اند، معمولا برای الیاف پروتئینی مناسب‌اند، مانند زرد مفتول.
  • رنگهای حاوی گروه آزو مانند آزوگرانین.

رنگهای مستقیم

این رنگها بدلیل داشتن گروههای اسید سولفونیک یا نمکهای سدیم آنها به رنگهای اسیدی شباهت دارد و بطور کلی ، از ترکیبات سولفونه شده آزو می‌باشند. این رنگها مستقیما برای رنگرزی الیاف سلولزی بکار گرفته می‌شود. اما برای الیاف پروتئینی شرایط ویژه‌ای لازم است. مهمترین این سری رنگها عبارتند از :


  • رنگهای مستقیم منو آزو مانند دی ‌آزوامین اسکارلت B
  • رنگهای مستقیم دی آزو
  • رنگهای مستقیم تریس آزو ، مانند قهوه‌ای دی‌آزو
  • رنگهای مستقیم تترا آزو

ماهیت اتصال مولکولهای رنگ به الیاف عمدتا پیوند هیدروژنی است که بین هیدروژن گروه الیاف سلولزی با گروههای و موجود بر روی رنگهای مستقیم برقرار می‌شود. با افزایش دما تمایل رنگ پذیری الیاف ، کاهش می‌یابد.

رنگهای دندانه‌ای

این رنگها به‌تنهایی روی الیاف نمی‌توانند تثبیت شوند، بلکه برای این کار به ماده تثبیت کننده که اصطلاحا «دندانه» نامیده می‌شود، نیاز دارند که مهمترین انها هیدروکسیدهای کروم ، قلع ، آلومینیوم و آهن است. در این سیستم رنگرزی ، مولکولهای رنگ در نقش لیگاند یک یا چند الکترون غیر پیوندی خود را به فلزی که دارای اوربیتالهای خالی است، می‌دهند. بدین صورت پیوند داتیو بین آنها تشکیل می‌شود.


  • رنگهای دندانه‌ای دو نوع‌اند :

    • رنگهای دندانه‌ای طبیعی که از معروفترین آنها آلیزارین یا ( 1 و –2 دی هیدروکسی آنتراکینون ) را می‌توان نام برد.
    • رنگهای دندانه‌ای اسیدی که نمونه معرف آنها اریوکروم سیاه آوسولوکروم نارنجی M است که در رنگرزی الیاف پشم و پلی‌آمید کاربرد وسیعی دارند و هر دو بوسیله کروم تثبیت می‌شوند.

رنگهای آزوئیکی

این سری از رنگها در آب نامحلول‌اند و در داخل الیاف بوجود می‌آیند. سپس با باز دی‌ازوی نیتره شده ترکیب می‌شوند. عمدتا برای رنگ‌آمیزی الیاف سلولزی بکار می‌روند. اما برای الیاف پروتئین چندان مناسب بنظر نمی‌رسند. نمونه‌ای از این رنگها قرمز نیتروز امین است.

رنگهای گوگردی

این دسته از رنگها ترکیبات آلی پیچیده‌ای هستند که در ساختار آنها گوگرد شرکت دارد، براق نیستند و معمولا در رنگرزی الیاف سلولزی بکار می‌روند. در آب حل نمی‌شوند، ولی در محلول سولفید سدیم حل می‌شوند. در این عمل سولفید سدیم در نقش احیاکننده مولکول اصلی را به مولکولهای کوچکتر محلول در آب تفکیک می‌کند. یکی از رنگهای گوگردی را می‌توان از حرارت دادن پارائولوئیدین با گوگرد تهیه کرد. از حرارت دادن مخلوط دی هیدرو ـ تولوئیدن با بنزوروین و گوگرد ، نیز یک رنگ زرد که ایمدیال نامیده می‌شود، بدست می‌آید.

img/daneshnameh_up/1/1a/PIGMENT2.JPG

رنگهای خمره‌ای

این رنگها از نظر غیر محلول بودن در آب ، شبیه رنگهای گوگردی‌اند. بطوری که پس از واکنش با هیدرو سولفیت سدیم بصورت محلول در‌می‌آید. ایندیگو یکی از رنگهای طبیعی خمره‌ای است که امروزه در مقیاس صنعتی از قطران زغال ‌سنگ (نفتالین) تهیه می‌شود. رنگهای خمره‌ای به دو دسته تقسیم می‌شوند.


  • رنگهای خمره‌ای ایندیگویی حاوی کروموفور مثل مشتقات ایندیگویتی
  • رنگهای خمره‌ای آنتراکتیونی که از آنتراکینون مشتق می‌شوند. مثل: زردی ایندانترن

رنگهای کلوئیدی

الیاف هیدروفوبیک مانند استات سلولز نوع سوم و دوم ، عمدتا رنگها غیر محلول در آب را بهتر به خود می‌گیرند. این سری رنگها هم می‌توانند از زمره ترکیبات آزو باشد (مانند زرد قند دیسپر سول G ) و هم می‌توانند از مشتقات آنتراکینون باشد (مانند آبی براق دوانول CB) اتصال بین الیاف و رنگ از طریق پیوند هیدروژنی ، نیروهای واندروالسی و همچنین جاذبه دو قطبی ـ دو قطبی تامین می‌شود.

رنگهای فعال

رنگهایی که برای رنگ‌آمیزی الیاف سلولزی معرفی شده‌اند، پس از انتقال از حالت محلول به حالت جامد ، بر روی الیاف تثبیت می‌شوند و بعضی از آنها به علت اینکه در مقابل رطوبت مقاوم نیستند، کارایی چندانی ندارند (مانند رنگهای مستقیم). از اینرو پژوهشگران تلاش کردند تا رنگ را بوسیله پیوند کووالانسی به الیاف سلولزی متصل کنند. برای این منظور ، تمام کوشش خود را بر روی کلرید سیانوریک یا به بیان دیگر به رنگهای تری ازینیل معطوف داشتند. زیرا اتمهای کلر می‌تواند به‌آسانی بوسیله یک ، یا دو یا سه گروه هیدروکسیل یا گروه آمین و ... جایگزین شود و مولکول رنگ را به گروههای روی الیاف متصل کند. مانند رنگهای زرد و قرمز و آبی پرویسون.

مباحث مرتبط با عنوان

+ نوشته شده در  دوشنبه بیست و ششم شهریور 1386ساعت 13:58  توسط   | 

به نام خالق زيباييها

مراقب افكارت باش آنها به گفتار تبديل مي شوند

مراقب گفتارت باش آنها به كردار تبديل مي شوند

مراقب كردارت باش آنها به عادات تبديل مي شوند

مراقب عاداتت باش آنها به شخصيت تبديل مي شوند

مراقب شخصيتت باش آنها سرنوشتت خواهند شد.

+ نوشته شده در  شنبه هفدهم شهریور 1386ساعت 16:24  توسط   | 

ریشه لغوی

واژه پلیمر از دو واژه یونانی Poly و Meros مشتق شده است و به معنی بسپار است.

مقدمه

بشر نخستین ، آموخته بود چگونه الیاف پروتئینی پشم و ابریشم و الیاف سلولزی پنبه و کتان را عمل آورد، رنگرزی کند و ببافد. بومیان جنوبی از لاستیک طبیعی ، برای ساختن اشیاء کشسان و پارچه‌های ضد آب استفاده می‌کردند. پلی کلروپرن ، نخستین لاستیک سنتزی است که در آمریکا تهیه شد و گسترش یافت. پلی بوتادین ، نخستین کائوچوی سنتزی است که آلمانی‌ها به نام بونا- اس به مقدار کافی تهیه کردند. بوتیل کائوچو ، یکی از چهار لاستیک سنتزی است که اکنون به مقدار بیشتری تهیه و مصرف می‌شود.

تاریخچه

نخستین لاستیک مصنوعی ، سلولوئید است که از نیترو سلولز و کافور توسط "پارکر" در سال 1865 تهیه شد. ولی در سال 1930، عمل پلیمریزاسیون و الکلاسیون کشف شد و در صنعت بکار گرفته شد. در این دوران ، آمونیاک برای تولید مواد منفجره ، تولوئن برای TNT و بوتادین و استیرن برای تولید لاستیک مصنوعی به مقدار زیادی از نفت تولید شد.

سیر تحولی

استات سلولز در سال 1894 توسط "بران دکرس" سنتز شد و در سال 1905 توسط "میلس" کامل شد. در سال 1900، "رم" ، پلیمریزاسیون ترکیبات آکریلیک را آغاز کرد و در سال 1901، "اسمیت" نخستین فتالات گلسیرین (یا فتالات گلسیریل) را تهیه کرد. در اواسط قرن بیستم در آلمان ، "اشتودینگر" ، قانون مهم ساختار مولکولهای بزرگ را وضع کرد. در سال 1934، کارخانه (ICI) موفق به تهیه مولکولهای بزرگ پلی اتیلن شد.

"دوپن" بطور منظم در زمینه تراکم مواد بررسیهایی انجام دارد که در نتیجه ، به تهیه پلی آمیدها یعنی الیاف نایلون نایل شد و الیاف پلی آمید را از کاپرولاکتام تهیه کرد که به الیاف پرلون شهرت یافت.

نقش و تاثیر پلیمرها در زندگی

کاغذ ، چوب ، نایلون ، الیاف پلی استر ، ظروف ملامین ، الیاف پلی اتیلن ، اندود تفلون ظروف آشپزی ، نشاسته ، گوشت ، مو ، پشم ، ابریشم ، لاستیک اتومبیل و... ، ماکرومولکولهایی هستند که روزانه با آنها برخورد می‌کنیم.

تصویر

مفاهیم مرتبط با شیمی پلیمر

در مورد پلیمرها با مفاهیمی همچون خواص فیزیکی و مکانیکی ، مکانیسم پلیمر شدن ، فرآورش پلیمرها روبرو هستیم.

خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمرها

در بر گیرنده مفاهیم زیر است:

مورفولوژی ، رئولوژی ، انحلال پذیری ، وزن مولکولی ، روشهای آزمودن ، روشهای شناسایی.

مکانیسم پلیمری شدن

از سه طریق زیر است:

پلیمرشدن تراکمی ، پلیمرشدن افزایشی ، کوپلیمرشدن.

فرآورش پلیمرها

در برگیرنده مباحث زیر است:

پر کننده‌ها ، توان دهنده‌ها ، نرم سازها ، پایدار کننده‌ها، عمل آورنده‌ها ، رنگ‌ها و غیره.

شاخه‌های شیمی مرتبط با شیمی پلیمر

شیمی پلیمر با مباحث زیر در ارتباط است:


چند کاربرد مهم پلیمرها

پلی آمید (نایلون)

برای تهیه الیاف ، طناب ، تسمه ، البسه ، پلاستیک صنعتی ، جایگزین فلز در ساخت غلتک یا تاقان ، بادامک ، دنده ، وسایل الکتریکی بکار می‌رود.

پلی استر

بصورت الیاف ، جهت تهیه انواع لباسها ، نخ لاستیک ، بصورت لایه برای تهیه نوار ضبط صوت و فیلم بکار می‌رود.

تصویر

پلی اتیلن (کم‌چگالی ، شاخه‌دار)

بصورت لایه ورقه در صنایع بسته بندی ، کیسه پلاستیکی ، الیاف پارچه بافتنی ، بسته‌بندی غذای منجمد ، پرده ، پوشش پلاستیکی ، عایق ، سیم و کابل ، بطری بکار می‌رود.

پلی استیرل

برای تهیه رزینهای تبادل یونی ، انواع کوپلیمرها ، رزینهای ABC ، مواد اسفنجی ، وسایل نوری ، وسایل خانگی ، اسباب بازی ، مبلمان بکار می‌رود.

مباحث مرتبط با عنوان

+ نوشته شده در  دوشنبه دوازدهم شهریور 1386ساعت 17:45  توسط   | 

شیمی آلی فلزی

شیمی آلی فلزی به ترکیباتی گفته می‌شود که حداقل یک پیوند کربن _ فلز داشته باشد (C-M) و شامل فلزات واقعی و شبه فلزات از قبیل Si ، As ، B می‌باشد. بنابراین این پیوند می‌تواند یک پیوند کووالانسی ساده باشد. مانند پیوند در تترااتیل سرب. یا یک پیوند داتیو باشد، مانند پیوند در فروسین یا حتی یونی باشد، مانند پیوند در اتیل سدیم ().


تاریخچه

شیمی آلی فلزی را به شیمیسیت انگلیسی « فرانکلند » (Frankland) نسبت می‌دهند. او در سال 1849 دی‌اتیل روی را سنتز نمود و سپس استفاده از ترکیبات آلی روی را در سنتز مواد آلی توسعه داد. نمک زایس () نیز بیش از یک قرن است که شناخته شده است.

در اوایل قرن اخیر (1900 میلادی) شیمیست فرانسوی victor. Grignard روش مناسبی جهت تهیه
ارگاند منیزیم هالید را توسعه داد، بطوری که بزودی بجای ترکیبات آلی روی به عنوان حد واسط در سنتز ترکیبات آلی مورد استفاده قرار گرفت. سنتز اتفاقی فروسین در سال 1951 و شناخته شدن متعاقب ساختمان مولکولی آن راه تحقیق را برای زمینه‌ای با تنوع غیر قابل پیش بینی هموار کرد که اهمیت بسزایی در درک ما از پیوندهای شیمیایی داشته است.

خواص ترکیبات آلی فلزی

شباهت ترکیبات آلی فلزی از نظر خواص فیزیکی به ترکیبات آلی در مقایسه با ترکیبات معدنی بیشتر است. بسیاری از این ترکیبات دارای ساختار مولکولی منفک هستند و در نتیجه در دماهای معمولی بصورت بلورهایی با نقطه ذوب پایین ، مایعات و یا گازها دیده می‌شوند. این ترکیبات معمولا در حلالهای آلی کم قطبی از قبیل تولوئن ، اترها و یا دی‌کلرو متان قابل حل هستند.

از نظر خصوصیات شیمیایی ، تفاوت قابل ملاحظه‌ای بین ترکیبات آلی فلزی وجود دارد و مثلا ، پایداری حرارتی آنها بطور قابل ملاحظه‌ای به ترکیب شیمیایی آنها بستگی دارد. از این رو ،
تترامتیل سیلان () پس از چندین روز نگهداری در دمای 500 درجه سانتیگراد بلا تغییر می‌ماند، در حالی که تترامتیل تیتان () در دمای اطاق سریعا تجزیه می‌شود.

پایداری در برابر اکسایش

کلیه ترکیبات آلی فلزی از نقطه نظر ترمودینامیکی اکسایش ناپایدار هستند. نیروی محرکه لازم برای اکسایش این ترکیبات به واسطه تشکیل اکسید فلز ، دی‌اکسید کربن و آب که انرژی آزاد منفی بالایی دارند، تامین می‌شود. همچنین بیشتر این ترکیبات از نقطه نظر سینتیکی در دمای اطاق یا پایین‌تر در مقابل اکسایش ناپایدار هستند. اغلب این ترکیبات مانند ، ، به خودی خود در هوا آتش می‌گیرند. همچنین بیشتر مشتقات فلزات واسطه در برابر اکسیژن حساس هستند و معمولا متداول و غالبا ضروری است که این مشتقات ، زیر اتمسفر بی‌اثری از گاز نیتروژن یا آرگون مورد بررسی و مطالعه قرار بگیرند.

پایداری در برابر آبکافت

سرعت آبکافت یک ترکیب آلی فلزی به قطبیت پیوند C-M آن بستگی دارد. مثلا وقتی قطبیت پیوند زیاد باشد (مثلا در ) حمله مولکولهای آب بطور سریع انجام می‌گیرد، در صورتی که در دمای اطاق با وجود داشتن یک اوربیتال خالی 2P در اتم بور تحت تاثیر مولکولهای آب قرار نمی‌گیرد. اکثر مشتقات آلی فلزات واسطه خنثی در مقابل فرآیند آبکافت بی اثر هستند، ولی لانتانیدهای آلی بشدت ، مستعد آبکافت می‌باشند و علت آن را می‌توان به خاصیت قطبی پیوند ، اندازه بزرگتر اتم مرکزی و حضور تعداد زیاد اوربیتالهای خالی کم‌انرژی نسبت داد.

طبقه بندی ترکیبات آلی فلزی

مشتقات عناصر گروه اصلی

عناصر اصلی در گروهها (که فقط با الکترونهای s و p پیوند تشکیل می‌دهند.) عموما پیوندهای کووالانسی سیگما با کربن تشکیل می‌دهند، باستثنای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی با کربن عمدتا یونی است. ساختمانهایی که کمبود الکترون دارند، بوسیله عناصری از قبیل Al ، Mg ، Be ،Li تشکیل می‌شوند و ترکیبات خوشه‌ای را تولید می‌کنند ، مانند .

مشتقات عناصر واسطه

در مورد فلزات واسطه (که برای تشکیل پیوند از اوربیتالها و الکترونهای d و در صورت لزوم f استفاده می‌کنند) معمولا کمپلکسهای π دارنده پیوندهای داتیو تشکیل می‌شود. به عبارت دیگر ، عناصر واسطه d اغلب نه تنها دارای پیوندهای سیگما بوده، بلکه پیوندهایی از نوع π نیز دارند. به عبارت ساده‌تر ، پیوند بین اتمهای واسطه و مولکولهای آلی اشباع نشده بوسیله تبادل الکترون در دو جهت مخالف تشکیل می‌شود.

ساده‌ترین مثال پیوندی است که بین
مونوکسید کربن و اتم فلز در کربونیلهای فلزی تشکیل می‌شود. در این گونه پیوندها فلز باید اوربیتالهای خالی d داشته باشد، تا بتواند الکترونهای داده شده توسط CO را بپذیرد و نیز باید اوربیتالهای اشغال شده d داشته باشد، تا بتواند الکترونهای خود در اوربیتال d را به لیگاند بدهد.

برخی از کاربردهای ترکیبات آلی فلزی

  • استفاده از ترکیبات آلی سیلسیم به عنوان واسطه در تهیه پلیمرهای سیلسیم (سیلیکون‌ها).

  • استفاده از آلومینیوم آلکین‌ها به عنوان کاتالیزور در پلیمر کردن و الیگومر کردن اولفین‌ها در مقیاس وسیع.

  • استفاده از تترااتیل سرب و تترامتیل سرب برای بالا بردن درجه اکتان بنزین.

  • استفاده از ترکیبات آلی قلع به عنوان آفت کش و پایدار کننده پلیمرها.

  • کربونیل دار کردن متانول جهت تولید اسید استیک. از اسید استیک در تهیه پلی وینیل استات و محصول آبکافت آن یعنی پلی وینیل الکل ، استفاده می‌گردد و همچنین در تهیه انیدرید استیک که مورد نیاز صنایع تولید کننده الیاف استات سلولز و پلاستیکها می‌باشد، کاربرد دارد و نیز در تهیه استرهای استات که یکی از حلالهای صنعتی مهم به شمار می‌رود، از اسید استیک استفاده می‌شود.
+ نوشته شده در  سه شنبه بیست و نهم آذر 1384ساعت 18:56  توسط محیا خداپرستان   |  4 نظر

پیوند داتیو

پیوند داتیو ، در حقیقت همان پیوند کووالانسی است، فقط با کووالانسی این تفاوت را دارد که در کووالانسی دو الکترون مشترک بوسیله هر دو اتم به اشتراک گذاشته می‌شوند، ولی در داتیو ، دو الکترون مشترک ، فقط بوسیله یکی از اتمها به اشتراک گذاشته می‌شود و اتم مقابل در آنها شریک می‌گردد، بدون اینکه خود الکترونی به اشتراک کذاشته باشد.


 

شراط تشکسل پیوند

شرط تشکیل پیوند کوولانسی

لازمه تشکیل پیوند کوولانسی بین دو اتم ، این است که هر یک از دو اتم در آخرین تراز انرژی خود لااقل یک اوربیتال نیمه پر داشته باشند.

شرط تشکیل پیوند داتیو

در تشکیل پیوند داتیو باید اتمی که الکترون به اشتراک می‌گذارد، در آخرین لایه ، حداقل یک جفت الکترون غیر پیوندی داشته باشد و اتم دیگر نیز حداقل دارای یک اوربیتال خالی در آخرین لایه باشد.

پیوند یافتن با مولکول آمونیاک و تشکیل یون آمونیوم

وقتی مولکول آمونیاک در محیطی با یون مجاور شود، آن را به سوی قطب منفی خود که نیتروژن است، جذب می‌نماید و وقتی که اوربیتال 1s آن خالی است، به قدر کافی به نیتروژن نزدیک شد، نیتروژن آمونیاک ، جفت الکترون غیر پیوندی خود را با یون به اشتراک می‌گذارد.

باید توجه داشت که وقتی نیتروژن آمونیاک که دارای
هیبرید است، جفت الکترون غیر پیوندی خود را در اختیار یون گذاشت، هنوز هم حالت هیبریدی آن است، ولی دیگر چهار وجهی یون نامتقاون نیست، زیرا جفت الکترون غیر پیوندی نیتروژن که عامل نامتقارن کننده چهار وجهی آن بود، بکار گرفته شد و یون آمونیوم () به صورت یک چهار وجهی متقارن با زوایای پیوندی '28،˚109 در می‌آید و شبیه ، و ... می‌باشد.

پیوند یافتن با و تشکیل یون هیدرونیوم

اکسیژن آب دارای دو جفت الکترون غیر پیوندی است و وقتی با یون مجاور شود، آن را به سوی خود می‌کشد و با آن پیوند داتیو تشکیل می‌دهد و یون هیدرونیوم () را بوجود می‌آورد. باید توجه داشت که اتم اکسیژن در یون هیدرونیوم هم دارای هیبرید است، ولی چون یک جفت از الکترونهای غیر پیوندی آن بکار گرفته شده، نیروی دافعه وارد بر پیوندها نسبت به آن کمتر می‌شود، یعنی چهار وجهی آب نسبت به چهار وجهی یون هیدرونیوم نامتقارن‌تر است.

با اینکه هنوز یک جفت الکترون غیر پیوندی بر روی اکسیژن باقیمانده است، ولی نمی‌تواند با یون دیگر ، یک پیوند داتیو دیگر تشکیل دهد و یون را بوجود آورد. زیرا وقتی مولکول آب را با یون پیوند داتیو تشکیل داد و به یون تبدیل شد، یون دیگر نمی‌تواند به این یون مثبت نزدیک شود، زیرا مجموعه به علت داشتن بار مثبت ، آنها را از خود دور می‌نماید و شرط اول برقراری پیوند بین دو ذره که تماس آنها با هم است، برقرار نمی‌شود.

پیوند یافتن مولکول با مولکول

وقتی مولکول با مجاور شود، اتم نیتروژن آمونیاک ، جفت الکترون غیر پیوندی خود را در اوبیتال خالی بور در قرار می‌دهد و با آن پیوند داتیو برقرار می‌سازد.

الکتروفیل و نوکلئوفیل

در شیمی به ذراتی مانند یون که برای رسیدن به آرایش الکترونی گاز بی اثر به دو یا چند الکترون نیاز دارند و یا مولکولهایی مثل که در آنها اتم مرکزی در آخرین لایه ، اوربیتال خالی دارد و برای رسیدن به آرایش گاز بی اثر به الکترون محتاج است و در واکنشها به نقاطی متمایل می‌شوند که دارای الکترون باشند، ذرات الکترون دوست یا الکتروفیل گفته می‌شود.

ذراتی مثل که در آنها اتم مرکزی دارای جفت الکتورن غیر پیوندی بوده و در صورت لزوم می‌توانند جفت الکتورن خود را در اختیار اتم دیگر بگذارند و پیوند داتیو برقرار نمایند و در واکنشها به سوی نقاطی که دارای بار مثبت هستند، متمایل شوند، ذرات هسته دوست یا مثبت دوست یا نوکلئوفیل نامیده می‌شوند.

به این ترتیب تمام یونهای مثبت و مولکولهایی که اتم مرکزی آنها هنوز از نظر آرایش الکترونی شبیه گاز بی اثر نشده است، الکتروفیل هستند و تمام یونهای منفی و مولکولهایی که اتم مرکزی آنها دارای حداقل یک جفت الکترون غیر پیوندی است، نوکلئوفیل می‌باشند. الکتروفیلها مثل ، ، ، ، و ... ، نوکلئوفیلها مثل ، ،
آمین‌ها و الکلها و ... .

عناصر گروههای مختلف و تشکیل پیوند داتیو

  • عناصر گروه اصلی اول در تشکیل پیوند داتیو شرکت نمی‌کنند.

  • عناصر گروه اصلی دوم پس از تشکیل مولکول در آخرین لایه ، 4 الکترون دارند. در صورتی که خصلت غیر فلزی داشته باشند، مثل Be در ، می‌توانند با دو اوربیتال خالی باقیمانده خود به عنوان گیرنده الکترون در تشکیل دو پیوند داتیو با سایر ذرات شرکت نمایند. مثل مولکولهای که وقتی در کنار هم قرار می‌گیرند، هر اتم Be با دو اتم کلر از دو مولکول مجاور خود ، 4 الکترون به صورت دو تا پیوند داتیو می‌گیرد و به همین دلیل همه مولکولهای در حالت جامد به هم متصل هستند و به جای اینکه از نوع جامد مولکولی باشد، از نوع جامد کووالانسی است.

  • عناصر گروه اصلی سوم پس از تشکیل مولکول ، می‌توانند با یک اوربیتال خالی آخرین لایه اتم خود ، به عنوان گیرنده دو الکترون در یک پیوند داتیو با سایر یونهای منفی یا مولکولها شرکت نمایند. مثل B در که با مولکول آمونیاک یک پیوند داتیو تشکیل داده است.

  • عناصر گروه اصلی چهارم نه به عنوان گیرنده الکترون و نه به عنوان دهنده الکترون در داتیو شرکت نمی‌نمایند.

  • عناصر گروه اصلی پنجم بعد از تشکیل مولکول و رسیدن به آرایش گاز بی اثر ، یک جفت الکترون غیر پیوندی دارند و می‌توانند آن را به عنوان دهنده الکتون در یک پیوند داتیو شرکت دهند. مثل نیتروژن در آمونیاک.

  • عناصر گروه اصلی ششم بعد از تشکیل مولکول و رسیدن به آرایش الکترونی گاز بی اثر ، دارای دو جفت الکترون غیر پیوندی هستند و حداکثر دو پیوند داتیو با سایر اتمها برقرار می‌سازند. مثل گوگرد در اسید سولفوریک.

  • عناصر گروه اصلی هفتم یا هالوژنها حداکثر 3 پیوند داتیو می‌توانند با سایر اتمها برقرار سازند. مثل کلر در اسید پرکلریک () که فرمول ساختمانی آن به صورت است.
+ نوشته شده در  جمعه بیست و پنجم آذر 1384ساعت 22:5  توسط محیا خداپرستان   |  2 نظر

جفت الکترون ناپیوندی

جفت الکترونی که در تشکیل پیوند کووالانسی بین دو اتم شرکت دارد و از به اشتراک گذاشتن الکترونهای دو اتم حاصل می‌شود، جفت الکترون پیوندی نامیده می‌شود.




تصویر
نقطه‌ها ، جفت الکترونهای پیوندی را نشان می‌دهند.


انواع جفت الکترون

جفت الکترون ناپیوندی

جفت الکترون ناپیوندی ، جفت الکترونی است که در تشکیل پیوند کووالانسی شرکت ندارد و به شکل جفت الکترون تنها بر روی اتم قرار می‌گیرد و چون جفت الکترونهای ناپیوندی بیشتر تحت تاثیر یک هسته قرار می‌گیرند، تحرک بیشتری دارند و فضای بزرگتری اشغال می‌کنند. این جفت الکترونها در تشکیل پیوند هیدروژنی ، پیوند داتیو و تعیین شکل هندسی مولکول نقش اساسی دارند.

جفت الکترون پیوندی

آنچه اتم‌های یک مولکول را به هم متصل نگه می‌دارد، پیوند کووالانسی است. در تشکیل پیوند کووالانسی ، الکترون‌ها به جای آنکه از اتمی به اتم دیگر منتقل شوند، میان دو اتم به اشتراک گذاشته می‌شوند. بعبارتی ، تمایل دو اتم برای از دست دادن یا گرفتن الکترون کم و بیش مشابه است. به همین دلیل ، بین آنها پیوند اشتراکی صورت می‌گیرد. در نتیجه ، جفت الکترونی که از اشتراک دو اتم در تشکیل پیوند کووالانسی حاصل می‌شود، به جفت الکترون پیوندی معروف است.

استحکام پیوند کووالانسی ناشی از کشش متقابل دو هسته مثبت و ابر منفی جفت الکترون‌های پیوندی است یا به عبارت دیگر مربوط به آن است که هر دو هسته الکترون‌های مشترک را جذب می‌کنند.

نحوه تشکیل پیوند کووالانسی (جفت الکترونهای پیوندی)

برای ایجاد یک پیوند کووالانسی ، دو اتم بایستی به نحوی قرار گیرند که اوربیتال یکی از آنها قادر به همپوشانی با اوربیتال اتم دیگر باشد و هر اوربیتال باید دارای یک الکترون منفرد باشد. وقتی چنین شرایطی ایجاد شد، دو اوربیتال اتمی ، یک اوربیتال پیوندی منفرد را تشکیل می‌دهند که با هر دوا لکترون اشغال می‌شود.

دو الکترون مشترکی که یک اوربیتال پیوندی را اشغال می‌نمایند، بایستی دارای اسپین مخالف بوده ، یعنی بایستی زوج شده باشند. هر الکترون ، کل اوربیتال پیوندی را در اختیار دارد و بنابراین می‌توان فرض کرد که به هر دو هسته اتمی متعلق است. آن
آرایش الکترونها و هسته‌ها ، حاوی انرژی کمتر یعنی پایدارتر از آرایش اتم‌های مجزا است. در نتیجه ، تشکیل پیوند با آزاد شدن انرژی همراه است.

تصویر


پیش بینی تعداد جفت الکترون‌های پیوندی برای یک اتم

اغلب می‌توان تعداد پیوندهای جفت الکترونی را که یک اتم در یک مولکول بوجود می‌آورد، از تعداد الکترون‌های مورد نیاز برای پر شدن پوسته والانس آن اتم (قاعده هشت تایی یا اُکتت) ، پیش بینی کرد.

چون برای عناصر اصلی
جدول تناوبی ، شماره گروه با تعداد الکترونهای والانس برابر است، می‌توان پیش بینی کرد که عناصر گروه هفت اصلی یعنی هالوژنها مثل کلر با هفت الکترون والانس برای رسیدن به هشت تایی پایدار یک پیوند کووالانسی ، عناصر گروه شش اصلی مثل S و O (با شش الکترون والانس) دو پیوند کووالانسی ، عناصر گروه پنج اصلی مثل P و N (با پنج الکترون والانس) سه پیوند کووالانسی و عناصر گروه چهار اصلی مثل C با چهار الکترون والانس چهار پیوند کووالانسی بوجود خواهند آورد.

هر اتم به تعداد الکترونهای جفت نشده خود پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهد و اگر آرایش الکترونی عناصر گروه (8-3) اصلی جدول تناوبی را که می‌توانند در پیوند کووالانسی شرکت کنند در نظر بگیرید، متوجه خواهید شد که اوربیتال نیمه‌پُر به اندازه کافی ندارند و یا انتظار دارید که Be و B نتوانند پیوند کوالانسی تشکیل دهند. در حالیکه مولکولهای گازی BeCl2 با ساختار خطی و زاویه پیوندی 180 درجه و BCl3 با ساختار مثلثی و زاویه پیوندی 120 درجه وجود دارند که بیانگر این مطلب است که Be دارای دو اوربیتال تک الکترونی و B دارای سه اوربیتال تک الکترونی بوده و در پیوند کووالانسی با اتم کلر شرکت نموده‌اند.

برانگیخته شدن برای تولید الکترونهای منفرد

اگر در حالت اصلی ، اتمی اوربیتال نیمه‌پر کافی نداشته باشد، با استفاده از حالت برانگیخته (ارتقای الکترون) تعداد کافی اوربیتال نیمه پر پیدا می‌کند. حالت برانگیخته برای بسیاری از اتم‌ها برای تشکیل پیوند کووالانسی صورت می‌گیرد و این ارتقای الکترون ، باید از یک لایه فرعی دیگر (در همان لایه اصلی) باشد. مثلا از 2s به 2p یا از 3s به 3p یا به 3d و... .

برای مثال ، اتم کربن در حالت اصلی (حالت پایه) 2 الکترون منفرد دارد، در صورتی که در ترکیب‌های مختلف ، کربن چهار ظرفیتی است، یعنی 4 الکترون با اتم دیگر به اشتراک می‌گذارد و 4 زوج الکترون مشترک تشکیل می‌دهد. بنابراین به صورت زیر برانگیخته می‌شود:


1s2 2s2 2p2(energy) →1s2 2s1 2p3


ارتقای الکترون در اتم کربن به صورت 2s1 2p2 به 406 کیلوژول انرژی نیاز دارد. در نتیجه ، اوربیتال هیبریدی sp3 (یک s وسه p) تشکیل می‌دهد.

مولکول IF3

در مولکول IF3 نیز اتم یُد باید 3 الکترون منفرد داشته باشد، بنابراین باید برانگیخته شود و یک الکترون از لایه 5p به لایه 5d انتقال یابد. لایه ظرفیت یا والانس اتم یُد بصورت 5s2 5p5 می‌باشد که درحالت برانگیخته بصورت 5s2 5p4 5d1 در می‌آید و در نتیجه سه الکترون منفرد حاصل می‌شود که با سه اتم فلوئور پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهند.

مولکول BeCl2

اتم بریلیم دارای 2 الکترون جفت شده در اوربیتال 2s می‌باشد که یکی از الکترون‌ها در اثر برانگیخته شدن به اوبیتال 2p انتقال می‌یابد و دو اوربیتال هیبریدی sp حاصل می‌شود که با اتم‌های کلر پیوند کووالانسی بوجود می‌آورد.

مولکول BCl3

اتم بور (B) در حالت پایه دارای 2 الکترون در اوربیتال 2s و یک الکتون در اوبیتال 2p می‌باشد. برای تشکیل مولکول ، باید اتم B از حالت پایه 1s2 2s2 به حالت برانگیخته 1s2 2s1 2p2 تبدیل شود و در اثر هیبرید شدن اوربیتالها ، سه اوربیتال هیبریدی sp2 حاصل می‌شود که با اتم‌های کلر ، پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهند.


تصویر
خطوط ، جفت الکترونهای پیوندی را نشان می‌دهند.


دو اتم می‌توانند بیش از یک جفت الکترون به اشتراک بگذارند

از آن جا که کربن در بیرونی‌ترین لایه الکترونی خود چهار الکترون ظرفیت دارد، با رعایت قاعده هشت تایی ، حداکثر می‌تواند با چهار اتم ، پیوند تشکیل دهد. در مولکول اتان ، C2H6 ، هر اتم کربن به یک کربن و سه اتم هیدروژن متصل است. بین هر اتم هیدروژن و کربن و همچنین بین دو اتم کربن ، یک جفت الکترون مشترک وجود دارد. اما در مولکول اتن ، C2H4 ، بین دو اتم کربن دو جفت الکترون مشترک وجود دارد.

افزون بر کربن ، عنصرهای دیگر از جمله
نیتروژن ، اکسیژن و گاهی گوگرد نیز می‌توانند با اتم‌های دیگر ، با رعایت قاعده هشت‌تایی ، بیش از یک جفت الکترون به اشتراک بگذارند. اگر بین دو اتم به جای یک جفت الکترون ، دو جفت الکترون به اشتراک گذاشته شود، یک پیوند کووالانسی دو گانه یا پیوند دوگانه تشکیل می‌شود و همچنین اگر بین دو اتم به جای یک جفت الکترون ، سه جفت الکترون به اشتراک گذاشته شود، پیوند سه گانه تشکیل می‌شود. مانند مولکول نیتروژن ( N3 ) که در آن بین دو اتم نیتروژن ، سه جفت الکترون پیوندی وجود دارد.

+ نوشته شده در  سه شنبه بیست و دوم آذر 1384ساعت 14:35  توسط محیا خداپرستان   |  2 نظر

+ نوشته شده در  دوشنبه بیست و یکم آذر 1384ساعت 16:3  توسط محیا خداپرستان   |  یک نظر

ایزوتوپ

 یکی از فرض های بدیهی نظریه اتمی دالتون این است که هر یک از اتمهای یک عنصر از هر لحاظ (از جمله جرم) با اتمهای دیگر آن یکسان است. ولی در اوایل قرن بیستم معلوم شد که یک عنصر ممکن است شامل چند نوع اتم باشد که اختلاف آنها با یکدیگر در جرم اتمی است. فردریک سودی اصطلاح ایزوتوپ (از واژه یونانی به معنای هم مکان) را برای اتمهای یک عنصر که که از نظر جرم با یکدیگر تفاوت دارند پیشنهاد کرد.

برای بررسی ایزوتوپها از طیف نگار جرم استفاده می شود.دستگاههایی از این نوع ابتدا توسط فرانسیس استون (1919) و آرتور دمپستر (1918) با پیروی از اصول روشهایی که جی جی تامسون در 1912 ارائه کرده بود ساخته شد. اگر عنصری شامل چند نوع اتم با جرمهای متفاوت (ایزوتوپها ) باشد، این تفاوت در مقادیر یونهای مثبت حاصل از این اتمها پدیدار می گردد.طیف نگار جرمی یونها را بر حسب مقادیر نسبت بار به جرم ، از یکدیگر جدا می کند، و سبب می شود که یونهای مثبت متفاوت در محلهای مختلف روی یک صفحه عکاسی اثر کند.
وقتی دستگاه کار می کند، اتمهای بخار ماده مورد مطالعه در معرض
بمباران الکترونی قرار گرفته و به یونهای مثبت تبدیل می شوند.این یونها بر اثر عبور از یک میدان الکتریکی ، به قدرت چندین هزار ولت ، شتاب پیدا می کنند. اگر ولتاژ این میدان ثابت نگه داشته شود، تمام یونهایی که مقدار بار به جرم مساوی دارند، با سرعت مساوی وارد یک میدان مغناطیسی می شوند. این سرعت، مقدار بار به جرم و شدت میدا مغناطیسی، شعاع مسیر یون را در میدان مغناطیسی تعیین می کند.

img/daneshnameh_up/9/9a/izotop.jpg



اگر شدت میدان مغناطیسی و ولتاژ شتاب دهنده ثابت نگه داشته شوند، تمام یونهایی که مقدار بار به جرم مساوی دارند، در یک محل بر روی صفحه عکاسی متمرکز می شوند. این محل را می توان با تغییر پتانسیلی که موجب شتاب یونها می شود، تغییر داد. ولی یونهایی که مقدار بار به جرم متفاوت دارند در محلهای مختلف روی صفحه عکاسی متمرکز می شوند. هر گاه یک وسیله الکتریکی که شدت اشعه یونی را اندازه می گیرد، جای گزین صفحه عکاسی شود، دستگاه را طیف سنج جرمی می نامیم. با استفاده از طیف سنج جرمی می توان هم جرم اتمی دقیق ایزوتوپها و هم ترکیب ایزوتوپی عناصر (انواع ایزوتوپهای موجود و مقدار نسبی هر یک) را تعیین کرد.

ایزوتوپها، اتمهایی با عدد اتمی مساوی و عدد جرمی متفاوتند. این اتمها دارای خواص شیمیایی بسیار مشابه هم (در اغلب موارد غیر قابل تشخیص) هستند. مثلا در طبیعت دو نوع اتم کلر وجود داردکه هر دو 17 پروتون و 17 الکترون دارند ولی یکی دارای 18 نوترون و دیگری دارای 20 نوترون است. بنابراین، اختلاف ایزوتوپها در تعداد نوترونهای هسته ها آنهاست. بعضی از عناصر فقط به یک شکل ایزوتوپی در طبیعت وجود دارند(مثل سدیم، بریلیم و فلوئور). ولی اغلب عناصر بیش از یک ایزوتوپ دارند.مثلا قلع دارای ده ایزوتوپ است. اصطلاح
نوکلید، به طور کلی، برای گونه های اتمی به کار می رود.

بسیاری از ایزوتوپها از ایزوتوپها
رادیواکتیو هستن ، یعنی ذراتی با فرکانس بالا را از هسته (مرکز) اتمهای خود را ساطع می کنند . از آنها می توان برای دنبال کردن مسیر مواد متحرکی که از دید پنهان هستند ، مانند جریان خون در بدن یک بیمار در بیمارستان ، استفاده کرد.

جریان خون


مقدار کمی از یک ایزوتوپ رادیو اکتیو به درون جریان خون بیمار تزریق می شود . سپس مسیر آن توسط آشکارسازهای خاصی که فعالیت رادیواکتیویته را مشخص می کنند دنبال می شود . این اطلاعات به یک کامپیوتر داده می شود ، که صفحه آن هر گونه اختلالی ، مانند انعقاد خون در رگها ، را نشان می دهد . با استفاده از روشی مشابه ، می توان از ایزوتوپها برای مطالعه جریان مایعات در تاسیسات شیمیایی نیز استفاده کرد.

فرسودگی ماشین آلات


آهنگ فرسودگی ماشین آلات صنعتی را نیز می توان با استفاده از ایزوتوپها اندازه گرفت . مقادیر اندکی از ایزوتوپهای رادیواکتیو به بخشهای فلزی ماشین آلات ، مانند یاتاقانها و رینگ وپیستونها اضافه می شود . سپس سرعت فرسودگی با اندازه گرفتن رادیواکتیویته روغنی که برای روغنکاری این بخشها به کار رفته است مححاسبه می شود.

+ نوشته شده در  شنبه نوزدهم آذر 1384ساعت 17:45  توسط محیا خداپرستان   |  2 نظر

جدول تناوبی

حدود پانزده میلیارد سال پیش با انفجار بزرگ (BIG BANG) جهان بوجود آمد. جهانی که در ابتدا بسیار داغ بود (107K) اجازه به هم پیوستن ذرات اتم و ایجاد اتمها را نمی داد اما کم کم اتمهای اولیه که بیشتر شامل هیدروژن (89%) و هلیم (11%) بودند تشکیل شدند که با سرد شدن تدریجی دمای جهان و به هم پیوستن این اتمها به هم و ایجاد سحابی ها و ستاره ها این اتمها در واکنشهای هم جوشی با آزاد کردن مقادیر بسیار زیادی انرژی به عناصر سنگین تر تبدیل شدند.

از چند قرن پیش که کم کم بشر عناصر را شناخت و تعداد عناصر شناسایی شده افزایش یافت نیاز به طبقه بندی آنها احساس گردید به طوری که در ابتدا عناصر را به دو دسته فلزات و نافلزات تقسیم بندی نمودند و بعد بر اساس ترکیباتی که تشکیل می دادند آنها را تقسیم بندی کردند.

اما در سال 1869 دیمیتری مندلیف عناصر (60 عنصر شناخته شده آن روز) را بر اساس جرم اتمی طبقه بندی نمود و مشاهده کرد که عناصر با خصوصیات یکسان در کنار هم قرار گرفتند. او همچنین از روی این جدول توانست وجود بعضی از عناصر را که تا آنروز کشف نشده بود حدس بزند.

جدول تناوبی امروزی

در جدول تناوبی که امروزه ما می بینیم ساختار کلی همان است که در جدول مندلف وجود داشت اما عناصر بجای جرم اتمی بر اساس عدد اتمی در جدول قرار می گیرند.

چگونه از جدول تناوبی استفاده نمائیم؟

یک جدول تناوبی می تواند شامل اطلاعات متفاوت و متنوعی باشد که بسته به نوع کاربردی که از آن متصور است طراحی می شود، در یک جدول معمولی می توان علامت اختصاری عناصر، عدد اتمی و جرم اتمی آنها را یافت. همچنین از روی گروهی که آن عنصر به آن وابسته است خصوصیات شیمیایی آنرا حدس زد.

مثلا در گروه 1 که فلزات قلیایی جای دارند عناصر وابسته به آن فلزاتی هستند به شدت واکنش پذیر که در طبیعت بطور خالص یافت نمی شوند و برای تهیه آنه معمولا از روشهای مشکل الکترولیز استفاده میشود که در این روشها ممکن است از نمک هالوژن مذاب آنها استفاده کنند. این فلزات با آب به شدت واکنش پذیرند و تعدادی از آنها در واکنش با آب تولید مقادیر زیادی حرارت و گاز هیدروژن میکنند که گاز تولید شده در اثر حرارت آتش میگیرد و واکنش با شعله همراه خواهد بود.

همانطور که می بینید یک گروهبندی ساده خواص بسیار زیادی از مواد را در اختیار ما قرار داد.

در بعضی جدولهای تناوبی نام انگلیسی عنصر مورد نظر و (یا) آرایش الکترونی عنصر آن نیز نمایش داده شده است. بعضی از آنها شامل نیمه عمر عناصر رادیو اکتیو هستند، بعضی ممکن است شکل بلوری نقطه ذوب و جوش و خواص دیگر فیزیکی عنصر را به همراه داشته باشند.

در این قسمت یک جدول تناوبی کامل قرار داده شده است که با کلیک بر روی هر عنصر می توانید خصو صیات آنرا مشاهده کنید.

جدول تناوبی

+ نوشته شده در  جمعه یازدهم آذر 1384ساعت 11:18  توسط محیا خداپرستان   |  نظر بدهید

پیدایش دانش شیمی (Chemistry science)

انسان از بدو خلقت که بناچار پیوسته با اشیای محیط زیست خود سرو کار پیدا کرد، با شناخت تدریجی نیازهای زندگی خویش و کسب اطلاعات بیشتری درباره خواص آنها ، آموخت که برای ادامه حیات خود به ناچار باید از آنها استفاده کند. با گذشت زمان دریافت که برای استفاده هر چه بیشتر و بهتر از این مواد ، باید در وضعیت و کیفیت آنها تغییراتی وارد کند. این کار با استفاده از گرما و بویژه کشف آتش بصورت عملی در آمده بود.

آغاز دانش بشری را در واقع می‌توان همان آغاز استفاده از
آتش دانست. زیرا گرم کردن و پختن مواد و … ، تغییراتی شیمیایی می‌باشد و این خود نشان دهنده این واقعیت است که شیمی ، علمی است که در ارتباط با اولین و حیاتی‌ترین نیازهای جامعه بشری بوجود آمده و برای برآورده کردن هر چه بیشتر این نیازها که روز به روز تنوع حاصل می‌کرد، توسعه و تکام یافته است.

از آنجایی که شیمی ، علم تجربی است و بشر اولیه قبل از هر نوع تفکر و نظریه پردازی ساختار و چگونگی پیدایش مواد موجود در محیط زیست خود ، در اندیشه حفظ خود از سرما و آزمایش‌های مربوط به گرما ، رفع گرسنگی و احتمالا دفاع از هستی خویش بوده و در راه دسترسی به چگونگی تغییر و تبدیل آنها به منظور استفاده هر چه بهتر و بیشتر از آنها قدم برمی‌داشت، بر همین اساس بود که بخش
شیمی نظری
خیلی دیرتر از بخش کاربردی آن آغاز شد و پیشرفت کرد.

تصویر


سیر تکامی و رشد

اولین نظریه درباره ساختار مواد ، حدود 400 سال قبل از میلاد توسط فلاسفه یونان بیان شد، در صورتی که شاخه کاربردی شیمی چندین هزار سال قبل از میلاد رواج داشت و قابلیت توجیه پیدا کرده بود. به چند مورد اشاره می‌کنیم.


  • طلا ، اولین فلزی بود که توسط بشر کشف شد و نقره پس از طلا کشف شد و در زندگی بشر کاربرد پیدا کرد.

    مس سومین فلزی بود که کشف شد. سرب ، قلع و جیوه بعد از مس و قبل از آهن
    کشف شدند.

    آهن به علت دشواریهایی که در استخراج آن وجود داشت، دیرتر از
    فلزات فوق کشف و مورد استفاده قرار گرفت.

  • ساختن شیشه رنگی (سبز و آبی) و شیشه بی‌رنگ در مصر و بین‌النهرین و در کشورهای مجاور دریای اژه و دریای سیاه و تهیه بطری‌های شیشه‌ای در بین‌النهرین متداول شد.

  • کوزه‌گری ، سفالگری و استفاده از لوحه‌های سفالی و تهیه لعاب و لعاب دادن ظروف سفالی در مصر و بین‌النهرین متداول شد.

  • تهیه پارچه‌های نخی ، ابریشمی و پشمی و رنگرزی آنها با رنگهای نیلی ارغوانی و قرمز و … رواج یافت. رنگ قرمز از حشره‌ای به نام قرمزدانه ، رنگ نیلی از گیاهی بنام ایندیگو و رنگ بنفش از جانور دریایی بدست آمد.

  • دباغی پوست با استفاده از زاجها ، تهیه الکل ، سرکه ، روغن ، مومیا و استخراج نمک از آب دریا انجام گرفت.


تصویر


طبقه‌بندی علم شیمی

شیمی محض یا شیمی نظری

درباره شناخت خواص و ساختار و ارتباط خواص و ساختار مواد و قوانین مربوط به آنها بحث می‌کند.

شیمی عملی یا شیمی کاربردی

راههای تهیه ، استخراج مواد خالص از منابع طبیعی ، تبدیل مواد به یکدیگر و یا سنتز آنها را مورد بررسی قرار می‌دهد.

دامنه علم شیمی

بدین ترتیب دامنه علم شیمی در زمینه‌های نظری و عملی فوق‌العاده گسترش حاصل کرد و نقشهای حساس را در زندگی انسان به عهده گرفت. بطوری که امروزه میزان برخورداری هر جامعه از تکنولوژی شیمیایی ، معیار قدرت و ثروت و رفاه آن جامعه محسوب شده و بصورت جزئی از فلسفه زندگی در آمده است.

+ نوشته شده در  سه شنبه هشتم آذر 1384ساعت 18:55  توسط محیا خداپرستان   |  یک نظر



یک اتم ، کوچکترین جزء اصلی غیر قابل تقلیل یک سیستم شیمیایی می‌باشد.



 

img/daneshnameh_up/a/a0/saniatom.gif


 

ریشه لغوی

این کلمه ، از کلمه یونانی atomos ، غیر قابل تقسیم ، که از a- ، بمعنی غیر و tomos، بمعنی برش ، ساخته شده است. معمولا به معنای اتم‌های شیمیایی یعنی اساسی‌ترین اجزاء مولکول‌ها و مواد ساده می‌باشد.

تاریخچه شناسایی اتم

مواد متنوعی که روزانه در آزمایش و تجربه با آن روبه رو هستیم، متشکل از اتم‌های گسسته است. وجود چنین ذراتی برای اولین بار توسط فیلسوفان یونانی مانند دموکریتوس (Democritus) ، لئوسیپوس (Leucippus) و اپیکورینز (Epicureanism) ولی بدون ارائه یک راه حل واقعی برای اثبات آن ، پیشنهاد شد. سپس این مفهوم مسکوت ماند تا زمانیکه در قرن 18 راجر بسکوویچ (Rudjer Boscovich) آنرا احیاء نمود و بعد از آن توسط جان دالتون (John Dalton) در شیمی بکار برده شد.


راجر بوسویچ نظریه خود را بر مبنای مکانیک
نیوتنی قرارداد و آنرا در سال 1758 تحت عنوان:

Theoria philosophiae naturalis redacta ad unicam legem virium in natura existentium


چاپ نمود.

img/daneshnameh_up/0/07/Layehaye_electroni.jpg


براساس نظریه بوسویچ ، اتمها نقاط بی‌اسکلتی هستند که بسته به فاصله آنها از یکدیگر ، نیروهای جذب کننده و دفع کننده بر یکدیگر وارد می‌کنند. جان دالتون از نظریه اتمی برای توضیح چگونگی ترکیب گازها در نسبتهای ساده ، استفاده نمود. در اثر تلاش آمندو آواگادرو (Amendo Avogadro) در قرن 19، دانشمندان توانستند تفاوت میان اتم‌ها و مولکول‌ها را درک نمایند. در عصر مدرن ، اتم‌ها ، بصورت تجربی مشاهده شدند.

اندازه اتم

اتم‌ها ، از طرق ساده ، قابل تفکیک نیستند، اما باور امروزه بر این است که اتم از ذرات کوچکتری تشکیل شده است. قطر یک اتم ، معمولا میان 10pm تا 100pm متفاوت است.

ذرات درونی اتم

در آزمایش‌ها مشخص گردید که اتم‌ها نیز خود از ذرات کوچکتری ساخته شده‌اند. در مرکز یک هسته کوچک مرکزی مثبت متشکل از ذرات هسته‌ای ( پروتون‌ها و نوترون‌ها ) و بقیه اتم فقط از پوسته‌های متموج الکترون تشکیل شده است. معمولا اتم‌های با تعداد مساوی الکترون و پروتون ، از نظر الکتریکی خنثی هستند.

طبقه‌بندی اتم‌ها

اتم‌ها عموما برحسب عدد اتمی که متناسب با تعداد پروتون‌های آن اتم می‌باشد، طبقه‌بندی می‌شوند. برای مثال ، اتم های کربن اتم‌هایی هستند که دارای شش پروتون می‌باشند. تمام اتم‌های با عدد اتمی مشابه ، دارای خصوصیات فیزیکی متنوع یکسان بوده و واکنش شیمیایی یکسان از خود نشان می‌دهند. انواع گوناگون اتم‌ها در جدول تناوبی لیست شده‌اند.

اتم‌های دارای عدد اتمی یکسان اما با
جرم اتمی متفاوت (بعلت تعداد متفاوت نوترون‌های آنها) ، ایزوتوپ نامیده می‌شوند.

ساده‌ترین اتم

ساده‌ترین اتم ، اتم هیدروژن است که عدد اتمی یک دارد و دارای یک پروتون و یک الکترون می‌باشد. این اتم در بررسی موضوعات علمی ، خصوصا در اوایل شکل‌گیری نظریه ی کوانتیم ، بسیار مورد علاقه بوده است.

واکنش شیمیایی اتم‌ها

واکنش شیمیایی اتم‌ها بطور عمده‌ای وابسته به اثرات متقابل میان الکترون‌های آن می‌باشد. خصوصا الکترون‌هایی که در خارجی‌ترین لایه اتمی قرار دارند، به نام الکترون‌های ظرفیتی ، بیشترین اثر را در واکنش‌های شیمیایی نشان می‌دهند. الکترون‌های مرکزی (یعنی آنهایی که در لایه خارجی نیستند) نیز موثر می‌باشند، ولی بعلت وجود بار مثبت هسته اتمی ، نقش ثانوی دارند.

img/daneshnameh_up/2/2b/atom3.gif


 

پیوند میان اتم‌ها

اتم‌ها تمایل زیادی به تکمیل لایه الکترونی خارجی خود و (یا تخلیه کامل آن) دارند. لایه خارجی هیدروژن و هلیم جای دو الکترون و در همه اتمهای دیگر طرفیت هشت الکترون را دارند. این عمل با استفاده مشترک از الکترونهای اتم‌های مجاور و یا با جدا کردن کامل الکترون‌ها از اتمهای دیگر فراهم می‌شود. هنگامیکه الکترونها در مشارکت اتمها قرار می گیرند، یک پیوند کووالانسی میان دو اتم تشکیل می‌گردد. پیوندهای کووالانسی قویترین نوع پیوندهای اتمی می‌باشند.

یون

هنگامیکه بوسیله اتم ، یک یا چند الکترون از یک اتم دیگر جدا می‌گردد، یون‌ها ایجاد می‌شوند. یون‌ها اتم‌هایی هستند که بعلت عدم تساوی تعداد پروتو ن‌ها و الکترون‌ها ، دارای بار الکتریکی ویژه می‌شوند. یون‌هایی که الکترون‌ها را برمی‌دارند، آنیون (anion) نامیده شده و بار منفی دارند. اتمی که الکترون‌ها را از دست می‌دهد کاتیون (cation) نامیده شده و بار مثبت دارد.

پیوند یونی

کاتیون‌ها و آنیون‌ها بعلت نیروی کولمبیک (coulombic) میان بارهای مثبت و منفی ، یکدیگر را جذب می‌نمایند. این جذب پیوند یونی نامیده می‌شود و از پیوند کووالانسی ضعیفتر است.

مرز مابین انواع پیوندها

همانطور که بیان گردید، پیوند کوالانسی در حالتی ایجاد میشود که در آن الکترون‌ها بطور یکسان میان اتمها به اشتراک گذارده می‌شوند، درحالیکه پیوند یونی در حالی ایجاد می‌گردد که الکترون‌ها کاملا در انحصار آنیون قرار می‌گیرند. بجز در موارد محدودی از حالتهای خیلی نادر ، هیچکدام از این توصیف‌ها کاملا دقیق نیست. در بیشتر موارد پیوندهای کووالانسی ، الکترون‌ها بطور نامساوی به اشتراک گذارده میشوند، بطوریکه زمان بیشتری را صرف گردش بدور اتم‌های با بار الکتریکی منفی‌تر می‌کنند که منجر به ایجاد پیوند کووالانسی با بعضی از خواص یونی می‌گردد.

بطور مشابهی ، در پیوندهای یونی ، الکترون‌ها اغلب در مقاطع کوچکی از زمان بدور اتم با بار الکتریکی مثبت‌تر می‌چرخند که باعث ایجاد بعضی از خواص کووالانسی در پیوند یونی می‌گردد.

+ نوشته شده در  دوشنبه پنجم شهریور 1386ساعت 16:40  توسط   |