بسم الله الرحمن الرحیم

اشعه‌ي كاتدي چيست؟

جريان از اين قرار است كه در ساختار بلور فلزّات، به ازاي هر اتم يك يا چند الكترون آزاد وجود دارد كه تقريباً در همه‌ي نمونه‌ي فلزّي كه مي‌بينيم مي‌تواند آزادانه حركت كند. ميزان انرژي لازم براي اين كه بشود اين الكترونها را از فلز خارج كرد كم است و البتّه براي فلزّات مختلف متفاوت است. امّا به طور كلّي اگر شما يك قطعه فلز را داغ كنيد، ميلياردها الكترون به راحتي انرژي لازم براي فرار كردن از ساختار بلوري فلز را به دست مي‌آورند و از سطح آن جدا مي‌شوند. فلزّاتي كه انرژي لازم براي جدا كردن الكترون از آنها كمتر است، غالباً براي ساخت كاتد به كار مي‌روند و جرياني كه با گرم كردن آنها (كاتد گرم) يا انرژي دادن به آنها به روشهاي ديگر (كاتد سرد) به دست مي‌آيد، جريان يا اشعه‌ي كاتدي نام دارد. اگر الآن اين نوشته‌ها را روي يك مانيتور CRT مي‌خوانيد، در پشت صفحه‌ي مانيتور و دقيقاً روبه‌روي شما يك تفنگ الكتروني قرار دارد كه الكترونها مورد نيازش را از طريق يك قطعه فلزّ كاتد فراهم مي‌كند و بعد از جهت‌دهي آنها را به سمت صفحه مي‌فرستد.

اشعه كاتدي: ذرات الكتروني پر انرژي هستند كه از كاتد حرارت ديده ساطع ميشوند.
از اشعه هاي يون زا براي استريل كردن وسائل و بسته هاي پلاستيكي مثل سرنگ ها و بوات هاي يكبار مصرف استفاده ميشود.

شناخت اشعه کاتدي

طي آزمايشاتي كه بر روي الكتروليز توسط فاراده Faraday انجام شد وي دو قانون معروف خود را به شرح زير در سال ۱۸۳۰ ميلادي منتشر نمود:
۱- در الكتروليز مقدار عنصر آزاد شده متناسب با مقدار جريان الكتريسته است.به عنوان مثال اگر ۱ فاراد يا ۹۶۵۰۰ كولن الكتريسته را ازمحلول نمك حاوي يون تك ظرفيتي جيوه عبور دهيم، ۱ مول اتم جيوه و اگر از محلول نمك حاوي يون دو ظرفيتي عبور دهيم ۰.۵ مول اتم جيوه ته نشين مي شود. پس بسته هايي از الكتريسته وجود دارد كه يك بسته از آن ها به سمت فلز تك ظرفيتي و دو بسته به سمت فلز دو ظرفيتي حركت مي كنند.
۲- هرگاه مقدار يكسان جريان الكتريسيته را از سه ظرف بگذرانيم كه حاوي نمك ها با ظرفيت هاي متفاوت هستند، يعني در ظرف اول نمك يك ظرفيتي، در ظرف دوم نمك دو ظرفيتي و در ظرف سوم نمك سه ظرفيتي داشته باشيم. رسوبهاي فلز حاصل از عبور جريان الكتريسيته از ظروف متناسب با جرم اتمي فلز تقسيم بر ظرفيت عناصر آن مي باشد.
نتيجه: هر اتم مقداري ثابت بار مي گيرد. اتم يك ظرفيتي يك بسته، اتم دو ظرفيتي دو بسته و اتم سه ظرفيتي سه بسته بار مي تواند حمل نمايد.و هرگز جزء كسري از بار الكتريكي مانند ۱.۲۳ را به خود نمي گيرند. اين بسته براي تمام اتمها يكسان است، يعني الكتريسته از بسته ها يا ذرات كوچكي تشكيل شده اند. كه آنها را الكترون مي گوييم.

بعد از آزمايش الكتروليز بر روي مايعات و جامدات نوبت به الكتروليز گازها رسيد كه در الكتروليز گازها نتايج زير به دست آمد:
۱- ولتاژ معمولي از گازها عبور نمي كند.
۲- در ولتاژهاي بالا چنانچه فاصله دو الكترود زياد باشد جريان الكتريسيته عبور نمي كند.
۳- در فشار معمولي به ازاي هر سانتيمتر فاصله الكترودها به ۳۰۰۰۰ ولت اختلاف پتانسيل نيازمنديم.

در جريان اين آزمايش ها دانشمندان مجبور به ساختن لوله هايي از جنس شيشه شدند تا بتوانند فشار داخل آن را كاهش داده و به بررسي هاي مختلف بپردازند. بعد از ساخت اين لوله ها دانشمندان به نتايج زير دست يافتند:
۱- در فشار 0.1 اتمسفر اگر ولتاژ ۱۰۰۰۰ ولت برقرار شود، گاز درون لوله ملتهب شده و به رنگ هاي گوناگون پرتو افشاني مي نمايد. به عنوان مثال نئون رنگ قرمز، هوا رنگ صورتي ملايم، بخار سديم رنگ زرد و بخار جيوه رنگ آبي مايل به سبز را ايجاد مي نمايد.

۲- در فشار کمتر از 0.0001 اتمسفر و ولتاژ بالاي ۱۰۰۰۰ ولت جداره شيشه ملتهب شده و نور سبز مغز پسته از خود منتشر مي نمايد.

۳- با کم کردن فشار تا 0.000001 اتمسفر روشنايي از بين رفته و نوعي درخشندگي يا تابش مهتابي در ديواره لوله ايجاد مي شود که در حضور صفحات فلوئور به طور کامل قابل مشاهده است.

اين اشعه که توسط ويليام كروكس William Crookes كشف گرديد به اشعه کاتدي معروف شد. اشعه كاتدي نيز به نوبه خود مورد مطالعه قرار گرفته و ويژگي هاي يكي پس از ديگري كشف گرديد. به آزمايش هاي زير و نتايج به دست آمده از آنها توجه كنيد:
۱- براي اينكه ماهيت اين اشعه هرچه بيشتر براي ما روشن گردد يك مانع بين دو الكترود در لوله قرار مي دهيم.
همانطور كه مشاهده مي شود ، در سمت آند سايه اي تشكيل مي شود و اين بدان معناست كه اشعه از كاتد خارج شده و به سمت آند حركت مي كند. همچنين مي توان نتيجه گرفت كه اين اشعه به خط مستقيم سير مي كند.

۲- جابجايي کاتد در لوله تأثيري در جهت اشعه نداشته و اشعه به خط مستقيم سير مي نمايد.

به محل قرار گرفتن آند توجه کنيد.

۳- جنس كاتد را تغيير مي دهيم ولي در اشعه هيچ تغييري مشاهداه نمي شود. بنابراين ماهيت اشعه به جنس كاتد بستگي ندارد و تمام فلزات توان توليد اين اشعه را دارند.
۴- جنس گاز داخل لوله را تغيير مي دهيم ولي باز در ماهيت اشعه تغييري مشاهده نمي شود. بنابراين ماهيت اشعه به جنس گاز داخل لوله بستگي ندارد.
۵- يك فرفره پره دار را در مسير اشعه قرار مي دهيم.
مشاهده مي شود كه مدتي پس از شروع به كار دستگاه فرفره شروع به حركت مي نمايد. اين مطلب نشان دهنده آن است كه اشعه كاتدي حامل ذراتي است كه داراي انرژي هستند. اين ذرات پس از برخورد با پره هاي فرفره انرژي خود را به پره ها مي دهند به همين دليل پره ها گرم شده و باعث گرم شدن گاز اطراف خود مي شوند. گاز گرم شده درون لوله توسط جريان همرفتي به حركت درآمده و باعث چرخش فرفره مي گردد.

۶- يك ميدان الكتريكي قوي را از خارج لوله بر اشعه اثر مي دهيم.

همانطور كه مشاهده مي شود، اشعه در ميدان الكتريكي به سمت قطب مثبت منحرف مي شود. يعني اينكه داراي بار منفي است.

۷- از خارج از لوله يك ميدان مغناطيسي را بر اشعه اثر مي دهيم.

اشعه در راستاي عمود بر ميدان در جهتي منحرف مي شود كه از بار ذرات داراي بار منفي انتظار مي رود. بنابراين اشعه از جنس ذرات باردارمي باشد.

بنابراين با توجه به آزمايشات فوق داريم:

۱- اشعه کاتدي از ذراتي که داراي بار منفي هستند تشکيل شده است. اين ذرات را در سال ۱۸۷۴ الکترين ناميدند که در سال ۱۸۹۱ بعد از آزمايشات فوق اين نام به الکترون تغييريافت.
۲- اين اشعه به نوع فلز کاتد يا گاز داخل لوله بشتگي نداردُ بنابراين تمام مواد داراي الکترون هستند.
بعدها از اشعه کاتدي در ساخت تلويزيون ها و مانيتورها استفاده شد، ساخت اين تجهيزات شايد بدون اشعه كاتدي ميسر نمي شد. به صفحه نمايش مانيتورها و تلويزيون هايي با استفاده از اشعه كاتدي تصوير را ايجاد مي نمايند بطور اختصاري CRT گفته مي شود كه مخفف Cathode Ray Tube مي باشد. در شكل نحوه عملكرد اين نمايشگرها را مي بينيد.

با توجه به اينکه آزمايشات فوق نشان دهنده وجود ذره اي کوچکتر از اتم با بار منفي هستند، بنابراين نظريه اتمي دالتون به چالش بزرگي كشانده شده است، اما در علم براي اثبات وجود يك ذره بايد مختصات آن ذره يعني جرم و مقدار بار آن تعيين گردد.

+ نوشته شده در چهارشنبه 1386/08/30ساعت 21:33 توسط علیرضا |

	جدول تناوبی
اینم یه جدول تباوبی که خیلی جالب هست گذاشتم تا شما هم استفاده ببرید ... تو کامپیو ترتون ذخیرش کنید تا بتونید درست ببینید
+ نوشته شده در شنبه 1386/08/12ساعت 12:25 توسط علیرضا \|

صابون بسازيد

صابون كه آن را خوب مي‌شناسيم تا قرن اول ناشناخته بود. صابون‌سازي يكي از قديمي‌ترين سنتزهاي شيميايي است. حدوداً 2000 سال است كه روش تهيه‌ي صابون تغيير نكرده است.

وقتي آلماني‌هاي زمان «سزار»، پيه «بز» را با «پتاس» حاصل از «خاكستر چوب» مي‌جوشاندند درست همان واكنش‌هايي را انجام مي‌دادند كه امروزه توليدكنندگان صابون‌هاي جديد در مقياس خيلي بزرگ انجام مي‌دهند و آن «هيدروليز قليايي چربي‌ها»ست. از نظر شيميايي، چربي‌ها همان «تري‌گليسريدها» هستند و همان‌گونه كه مي‌دانيم «تري‌گليسريدها» داراي عوامل «استري» هستند. فرمول عمومي گليسيريدها به‌شكل 1 است:

شكل 1 - تري گليسيريد.

امروزه صابون معمولي مخلوطي از نمك‌هاي سديم اسيدهاي چرب بلند زنجير است زيرا چربي سازنده‌ي آن نيز يك مخلوط است و براي شستن دست و لباس، يك مخلوط بهتر از يك نمك خالص عمل مي‌كند.

صابون‌ها از نظر تركيب درصد و روش فرايند متفاوتند. صابون‌هايي كه از «روغن زيتون» ساخته مي‌شوند به صابون زيتون معروفند. مي‌توان به آن «الكل» اضافه كرد تا صابون شفاف به‌دست آيد. بهترين صابون‌ها آن‌هايي هستند كه «كربوكسيليك اسيد»شان زنجير اشباع دارد. صابون‌هاي حاصل از هيدروليز با «هيدروكسيد سديم» (NaOH) سخت بوده و به‌صورت صابون‌هاي قالبي مصرف مي‌شوند اما صابون‌هاي حاصل از هيدروليز «هيدروكسيد پتاسيم» (KOH) نرم هستند. به هر حال صابون‌ها از نظر شيميايي يكسان بوده و عملكرد مشابهي دارند.

واكنش تهيه‌ي صابون مطابق ‌شكل 2 است:

شكل 2

ابتدا ممكن است انتظار داشته باشيم اين نمك‌ها محلول در آب باشند. البته مي‌توان آن‌چه را كه محلول‌هاي صابوني ناميده مي‌شوند تهيه كرد ولي اين محلول‌ها حقيقي نيستند و در آن مولكول‌هاي ماده‌ي حل شده به‌شكل جداگانه در اطراف خود حركت نمي‌نمايند. در عوض صابون به‌شكل خوشه‌هاي كروي موسوم به ميسل‌ها پخش مي‌شود؛ هر يك داراي از ميسل‌ها، صدها مولكول صابون هستند (شكل 3).

شكل 3 - نمودار ميسل صابوني.

مولكول صابون يك سر قطبي و يك سر غيرقطبي دارد:

سرهاي ناقطبي مولكول‌هاي صابون در روغن حل مي‌شوند و سرهاي «كربوكسيلات» را در محاصره‌ي لايه‌ي آبي قرار مي‌دهند. دافعه‌ي بين بارهاي مشابه قطره‌هاي روغن را از به هم پيوستن باز مي‌دارد و به اين ترتيب، امولسيون پايداري از روغن و آب به‌وجود مي‌آيد كه مي‌تواند از روي سطح جدا شده و باعث تميزي شود.

شكل 4

ü وقتي آلماني‌هاي زمان «سزار»، پيه «بز» را با «پتاس» حاصل از «خاكستر چوب» مي‌جوشاندند درست همان واكنش‌هايي را انجام مي‌دادند كه امروزه توليدكنندگان صابون‌هاي جديد در مقياس خيلي بزرگ انجام مي‌دهند و آن «هيدروليز قليايي چربي‌ها»ست.

شكل 5

ü امروزه صابون معمولي مخلوطي از نمك‌هاي سديم اسيدهاي چرب بلند زنجير است زيرا چربي سازنده‌ي آن نيز يك مخلوط است و براي شستن دست و لباس، يك مخلوط بهتر از يك نمك خالص عمل مي‌كند.

شكل 6

ü بهترين صابون‌ها آن‌هايي هستند كه «كربوكسيليك اسيد»شان زنجير اشباع دارد.

شكل 7

شكل 8

منبع:رشد

ازیه جای دیگه در ادامه مطلب<<انواع صابون از نظر نوع مصرف >>

ادامه مطلب

+ نوشته شده در پنجشنبه 1386/06/29ساعت 15:53 توسط علیرضا |

	طیف سنجی جرمی
طیف سنجی جرمی تاریخچه اصول طیف سنجی جرمی ، جلوتر از هر یک از تکنیکهای دستگاهی دیگر ، بنا نهاده شده است. تاریخ پایه گذاری اصول اساسی آن به سال 1898 بر می‌گردد. در سال 1911 ، "تامسون" برای تشریح وجود نئون-22 در نمونه‌ای از نئون-20 از طیف جرمی استفاده نمود و ثابت کرد که عناصر می‌توانند ایزوتوپ داشته باشند. تا جایی که می‌دانیم، قدیمیترین طیف سنج جرمی در سال 1918 ساخته شد. اما روش طیف سنجی جرمی تا همین اواخر که دستگاههای دقیق ارزانی در دسترس قرار گرفتند، هنوز مورد استفاده چندانی نداشت. این تکنیک با پیدایش دستگاههای تجاری که بسادگی تعمیر و نگهداری می‌شوند و با توجه به مناسب بودن قیمت آنها برای بیشتر آزمایشگاههای صنعتی و آموزشی و نیز بالا بودن قدرت تجزیه و تفکیک ، در مطالعه تعیین ساختمان ترکیبات از اهمیت بسیاری برخوردار گشته است. اصول طیف سنجی جرمی به بیان ساده ، طیف سنج جرمی سه عمل اساسی را انجام می‌دهد: مولکولها توسط جرایاناتی از الکترونهای پرانرژی بمباران شده و بعضی از مولکولها به یونهای مربوطه تبدیل می‌گردند. سپس یونها در یک میدان الکتریکی شتاب داده می‌شوند. یونهای شتاب داده شده بسته به نسبت بار/جرم آنها در یک میدان مغناطیسی یا الکتریکی جدا می‌گردند. یونهای دارای نسبت بار/جرم مشخص و معین توسط بخشی از دستگاه که در اثر برخورد یونها به آن ، قادر به شمارش آنها است، آشکار می‌گردند. نتایج داده شده خروجی توسط آشکار کننده بزرگ شده و به ثبات داده می‌شوند. علامت یا نقشی که از ثبات حاصل می‌گردد یک طیف جرمی است، نموداری از تعداد ذرات آشکار شده بر حسب تابعی از نسبت بار/جرم. دستگاه طیف سنج جرمی هنگامی که هر یک از عملیات را بدقت مورد بررسی قرار دهیم، خواهیم دید که طیف سنج جرمی واقعا پیچیده‌تر از آن چیزی است که در بالا شرح داده شد. سیستم ورودی نمونه قبل از تشکیل یونها باید راهی پیدا کرد تا بتوان جریانی از مولکولها را به محفظه یونیزاسیون که عمل یونیزه شدن در آن انجام می‌گیرد، روانه ساخت. یک سیستم ورودی نمونه برای ایجاد چنین جریانی از مولکولها بکار برده می‌شود. نمونه‌هایی که با طیف سنجی جرمی مورد مطالعه قرار می‌گیرند، می‌توانند به حالت گاز ، مایع یا جامد باشند. در این روش باید از وسایلی استفاده کرد تا مقدار کافی از نمونه را به حالت بخار در آورده ، سپس جریانی از مولکولها روانه محفظه یونیزاسیون شوند. در مورد گازها ، ماده ، خود به حالت بخار وجود دارد. پس ، از سیستم ورودی ساده‌ای می‌توان استفاده کرد. این سیستم تحت خلاء بوده، بطوری که محفظه یونیزاسیون در فشاری پایینتر از سیستم ورودی نمونه قرار دارد. روزنه مولکولی نمونه به انبار بزرگتری رفته که از آن ، مولکولهای بخار به محفظه یونیزاسیون می‌روند. برای اطمینان از اینکه جریان یکنواختی از مولکولها به محفظه یونیزاسیون وارد می‌شود، قبل از ورود ، بخار از میان سوراخ کوچکی که "روزنه مولکولی" خوانده می‌شود، عبور می‌کند. همین سیستم برای مایعات و جامدات فرار نیز بکار برده می‌شود. برای مواد با فراریت کم ، می‌توان سیستم را به گونه‌ای طراحی کرد که در یک اجاق یا تنور قرار گیرد تا در اثر گرم کردن نمونه ، فشار بخار بیشتری حاصل گردد. باید مراقب بود که حرارت زیاد باعث تخریب ماده نگردد. در مورد مواد جامد نسبتا غیر فرار ، روش مستقیمی را می‌توان بکار برد. نمونه در نوک میله‌ای قرار داده می‌شود و سپس از یک شیر خلاء ، وارد محفظه یونیزاسیون می‌گردد. نمونه در فاصله بسیار نزدیکی از پرتو یونیزه کننده الکترونها قرار می‌گیرد. سپس آن میله ، گرم شده و تولید بخاری از نمونه را کرده تا در مجاورت پرتو الکترونها بیرون رانده شوند. چنین سیستمی را می‌توان برای مطالعه نمونه‌ای از مولکولهایی که فشار بخار آنها در درجه حرارت اتاق کمتر از 9 - 10 میلیمتر جیوه است، بکار برد. محفظه یونیزاسیون هنگامی که جریان مولکولهای نمونه وارد محفظه یونیزاسیون گشت ، توسط پرتوی از الکترونهای پرانرژی بمباران می‌شود. در این فرآیند ، مولکولها به یونهای مربوطه تبدیل گشته و سپس در یک میدان الکتریکی شتاب داده می‌شوند. در محفظه یونیزاسیون پرتو الکترونهای پرانرژی از یک "سیم باریک" گرم شده ساطع می‌شوند. این سیم باریک تا چند هزار درجه سلسیوس گرم می‌شود. به هنگام کار در شرایطی معمولی ، الکترونها دارای انرژی معادل 70 میکرون - ولت هستند. این الکترونهای پرانرژی با مولکولهایی که از سیستم نمونه وارد شده‌اند، برخورد کرده و با برداشتن الکترون از آن مولکولها ، آنها را یونیزه کرده و به یونهای مثبت تبدیل می‌کنند. یک "صفحه دافع" که پتانسیل الکتریکی مثبتی دارد، یونهای جدید را به طرف دسته‌ای از "صفحات شتاب دهنده" هدایت می‌کند. اختلاف پتانسیل زیادی (حدود 1 تا 10 کیلو ولت) از این صفحات شتاب دهنده عبور داده می‌شود که این عمل ، پرتوی از یونهای مثبت سریع را تولید می‌کند. این یونها توسط یک یا چند "شکاف متمرکز کننده" به طرف یک پرتو یکنواخت هدایت می‌شوند. بسیاری از مولکولهای نمونه به هیچ وجه یونیزه نمی‌شوند. این مولکولها بطور مداوم توسط مکنده‌ها یا پمپهای خلا که به محفظه یونیزاسیون متصل نیستند، خارج می‌گردند. بعضی از این مولکولها از طریق جذب الکترون به یونهای منفی تبدیل می‌شوند. این یونهای منفی توسط صفحه دافع جذب می‌گردند. ممکن است که بخش کوچکی از یونهای تشکیل شده بیش از یک بار داشته باشند، (از دست دادن بیش از یک الکترون) اینها مانند یونهای مثبت تک ظرفیتی ، شتاب داده می‌شوند. پتانسیل یونیزاسیون انرژی لازم برای برداشتن یک الکترون از یک اتم یا مولکول ، پتانسیل یونیزاسیون آن است. بسیاری از ترکیبات آلی دارای پتانسیل یونیزاسیونی بین 8 تا 15 الکترون ولت هستند. اما اگر پرتو الکترونهایی که به مولکولها برخورد می‌کند، پتانسیلی معادل 50 تا 70 الکترون ولت نداشته باشد، قادر به ایجاد یونهای زیادی نخواهد بود. برای ایجاد یک طیف جرمی ، الکترونهایی با این میزان انرژی برای یونیزه کردن نمونه بکار برده می‌شوند. تجزیه گر جرمی پس از گذر کردن از محفظه یونیزاسیون ، پرتو یونها از درون یک ناحیه کوتاه فاقد میدان عبور می‌کند. سپس آن پرتو ، وارد "تجزیه گر جرمی" شده که در آنجا ، یونها بر حسب نسبت بار/جرم آنها جدا می‌شوند. انرژی جنبشی یک یون شتاب داده شده برابر است با: 12mv²=ev که m جرم یون ، v سرعت یون ، e بار یون و V اختلاف پتانسیل صفحات شتاب دهنده یون است. در حضور یک میدان مغناطیسی ، یک ذره باردار مسیر منحنی شکلی را خواهد داشت. معادله‌ای که شعاع این مسیر منحنی شکل را نشان می‌دهد به صورت زیر است: ^{(r =MV)}/_eH که r شعاع انحنای مسیر و H قدرت میدان مغناطیسی است. اگر این دو معادله را برای حذف عبارت سرعت ترکیب کنیم، خواهیم داشت: این معادله مهمی است که رفتار و عمل یک یون را در بخش تجزیه‌گر جرمی یک طیف سنج جرمی توجیه می‌کند. طیف سنج جرمی تجزیه گر جرمی و قدرت تفکیک از معادله فوق چنین بر می‌آید که هر قدر ، مقدار m/e بزرگتر باشد، شعاع انحنای مسیر نیز بزرگتر خواهد بود. لوله تجزیه‌گر دستگاه طوری ساخته شده است که دارای شعاع انحنای ثابتی است. ذره‌ای که نسبت m/e صحیحی داشته باشد، قادر خواهد بود تا طول لوله تجزیه‌گر منحنی شکل را طی کرده ، به آشکار کننده نمی‌رسند. مسلما اگر دستگاه ، یونهایی را که جرم بخصوصی دارند، نشان دهد. این روش چندان جالب نخواهد بود. بنابراین بطور مداوم ، ولتاژ شتاب دهنده یا قدرت میدان مغناطیسی تغییر یافته تا بتوان کلیه یونهایی که در محفظه یونیزاسیون تولید گشته‌اند را آشکار ساخت. اثری که از آشکار کننده حاصل می‌گردد، بصورت طرحی است که تعداد یونها را بر حسب مقدار m/e آنها رسم می‌کند. فاکتور مهمی که باید در یک طیف سنج جرمی در نظر گرفتن قدرت تفکیک آن است. قدرت تفکیک بر طبق رابطه زیر تعریف می‌شود: (R=M)/M که R قدرت تفکیک ، M جرم ذره و M∆ اختلاف جرم بین یک ذره با جرم M و ذره بعدی با جرم بیشتر است که می‌تواند توسط دستگاه تفکیک گردد. دستگاههایی که قدرت تفکیک ضعیفی دارند، مقدار R آنها حداکثر 2000 در بعضی مواقع قدرت تفکیکی به میزان پنج تا ده برابر مقدار فوق مورد نیاز است. آشکار کننده آشکار کننده بسیاری از دستگاهها ، شامل یک شمارشگر است که جریان تولیدی آن متناسب با تعداد یونهایی است که به آن برخورد می‌کند. با استفاده از مدارهای الکترون افزاینده می‌توان آن قدر دقیق این جریان را اندازه گرفت که جریان حاصل از برخورد فقط یک یون به آشکار کننده اندازه ‌گیری شود. ثبات آشکار کننده سیگنال تولید شده از آشکار کننده به یک ثبات داده می‌شود که این ثبات خود طیف جرمی را ایجاد می‌نماید. در دستگاههای جدید ، خروجی آشکار کننده از طریق یک سطح مشترک به رایانه متصل است. رایانه قادر به ذخیره اطلاعات بوده و خروجی را به هر دو صورت جدولی و گرافیکی در می‌آورد. دست آخر داده‌ها با طیفهای استاندارد ذخیره شده موجود در رایانه مقایسه می‌گردد. در دستگاهها قدیمیتر ، جریان الکترونی حاصل از آشکار کننده به یک سری از پنج گالوانومتر با حساسیتهای متفاوت داده می‌شود. پرتو نوری که به آینه‌های متصل به گالوانومترها برخورد می‌کند و به یک صفحه حساس به نور منعکس می‌گردد. بدین طریق یک طیف جرمی با پنج نقش بطور همزمان ، هر یک با حساسیتی متفاوت ایجاد می‌گردد. در حالی که هنوز دستگاه قویترین قله‌ها را در صفحه طیف نگاه می‌دارد، با استفاده از این پنج نقش ثبت ضعیفترین قله‌ها نیز ممکن می‌گردد. منبع : سايت رشد
+ نوشته شده در سه شنبه 1386/05/02ساعت 13:45 توسط علیرضا \|

شیمی ولیزر

دید کلی

امروزه لیزر کاربردهای بیشماری در جنبه‌های مختلف علوم دارد و زمینه تحقیقاتی گسترده‌ای برای تمام علوم و از جمله شیمی فراهم آورده است. تکفامی و شدت زیاد ، لیزر را برای استفاده در شیمی و بویژه شاخه طیف سنجی مناسب ساخته است. در زمینه شیمی ، از لیزر هم برای تشخیص و هم برای ایجاد تغییرات شیمیایی برگشت ناپذیر استفاده شده است.

لیزر و ایجاد شاخه‌های جدید در شیمی

کشف و استفاده از لیزر ، باعث ایجاد تغییرات مهمی در رشته‌های علمی از جمله شیمی شده است. ایجاد شاخه‌های جدید در شیمی مانند طیف‌نمایی غیر خطی و فتوشیمی لیزری از آن جمله است.

کاربردهای لیزر در شیمی

جداسازی ایزوتوپها

به علت بهای زیاد فوتونهای لیزری ، این روش وقتی استفاده می‌شود که ارزش محصولات نهایی بالا باشد. به عنوان مثال ، جداسازی اورانیوم 235 از اورانیوم طبیعی (حاوی 99.2% اورانیوم 238 و 7% اورانیوم 235) با لیزر گزنون و کریپتون.

تکنیکهای جهش دما

تغییر دادن تعادل یک واکنش به وسیله افزایش ناگهانی درجه حرارت برای مطالعه واکنشهایی که سرعتشان بین 10^-2 تا 10^-6 ثانیه است. مانند تشکیل پیوند هیدروژنی و استخلاف لیگاند. لیزر ید برای انجام این کار مناسب است.

طیف سنجی

توان زیاد پرتو لیزری ، کاربرد آن را در اندازه گیری جذب نمونه‌های چگال ، امکان‌پذیر می‌سازد. حساسیت روش ، بسیار بالاست و لیزر ، همزمان کار چندین لامپ هالوکاتد را انجام می‌دهد. یکی از کاربردهای طیف سنجی با لیزر ،‌ اندازه گیری غلظت با لیزر|اندازه گیری غلظت خاکهای نادر در محلولهای آبی یا مخلوط آنها می‌باشد.

تجزیه مقادیر ناچیز و تک اتم

حساسیت فوق العاده یونیزاسیون با لیزر برای دستیابی به حد تشخیص بی‌نهایت کم از شگفت‌انگیزترین نتایجی است که دانشمندان را برای تشخیص یک اتم یا یک مولکول ، بیش از پیش امیدوار کرده است.

طیف سنجی مولکولی

از مطالعات لیزر در طیف سنجی لیزر در طیف سنجی مولکولی ، می‌توان لومنیسانس و فتویونیزاسیون را نام برد که نتایج درخشانی در تفکیک کامل طیفی و گزینش پذیری در جذب چند فوتونی برای اندازه گیری مقادیر کم اجسام ، حاصل شده است.

طیف سنجی جرمی

در چندین سال اخیر ، علاقه زیادی به ترکیب لیزر و طیف سنجی جرمی (MS) معطوف شده است. این ترکیب در بر گیرنده دو روش است: روشهای چند فوتونی و شیوه‌های دفع سطحی.

سایر کاربردهای لیزر در شیمی

استفاده از لیزر در شیمی ، گسترده‌تر از آن است که در این بحث مطرح شود. از دیگر کاربردهای لیزر را ، می‌توان طیف سنجی پیکوثانیه به کمک لیزرهای پالسی ، استفاده در آشکارسازهای کروماتوگرافی ، همراستا کردن اجزاء داخلی و ابزار دقیق آزمایشگاهی و انواع فراورشهای شیمیایی نام برد.

لیزر و آینده علم شیمی

لیزر با وجود استفاده وسیع و روز افزون در رشته‌های مختلف علوم و از جمله شیمی ، هنوز هم نویدهای زیادی برای آینده دارد. با توجه به ساخت لیزرهای جدید با کاربری وسیع و تکامل روشهای قدیمی ، در آینده می‌توان شاهد تحولات عظیم در شیمی تجزیه و استفاده گسترده از لیزر در فراوشها و سنتزهای شیمیایی بود.

همچنین استفاده از لیزر برای سنتز و مطالعه اجزا ، خوشه‌های فلزی و کربن در آینده مورد توجه خاص خواهد بود. چشم انداز آینده ، استفاده از لیزر در تولید و سنتز مواد حیاتی مهم با کمترین هزینه خواهد بود.

+ نوشته شده در سه شنبه 1386/05/02ساعت 13:35 توسط علیرضا |

شیمی تابش

اطلاعات اولیه

فوتونی پرانرژی که به یک سیستم جذب کننده وارد می‌شود، در یک تک مرحله به مولکولهای زیستی مهم ، آسیب ناشی از یونش وارد نمی‌آورد. در هر حالت ، فوتون ، دستخوش رویدادهای پراکندگی قرار می‌گیرد که به تولید الکترونهای پرانرژی می‌انجامد که سرانجام در گونه‌های مولکولی انرژی را رسوب می‌دهد. انرژی جنبشی این الکترونها عموما در گستره کیلو و مگا الکترون ولت است و برای اینکه آسیب ناشی از یونش در مولکولهای زیستی مهم موثر باشد، این الکترونها باید از رویدادهای انتقال انرژی ، حدود دهها الکترون ولت متاثر شوند.

برهمکنش تابش با مولکولها در محیط جذب کننده از طریق فوتون اولیه صورت نمی‌گیرد، بلکه بیشتر از طریق انتقال از ذرات باردار با انرژی جنبشی زیاد است که بر اثر فرآیندهای پراکندگی بوجود آمده‌اند. انرژی جذب شده در مولکول محیط ، می‌تواند به پرتاب یک یا چند الکترون از مولکول بیانجامد که به ایجاد یک زوج یون یا یونش مولکول هدف منجر شود. انرژی جذب شده ممکن است به بالا بردن الکترونها از حالت پایه به حالت برانگیخته بیانجامد، فرآیندی که برانگیزش نام دارد. مولکولها در حالت برانگیخته بسیار ناپایدارند.

فرآورده‌های اولیه رادیولیز آب

آب ، بخش بزرگی از محیط موجودات زنده را تشکیل می‌دهد و عجیب نیست که برای موجودات زنده ، مقدار چشمگیری از انتقال انرژی با این مولکول انجام می‌شود. اثر مستقیم برانگیزشها و یونشهای ناشی از الکترون ثانویه ، واکنش غالب در موجودات زنده برای تابش با LET (انتقال خطی انرژی) پایین به شمار می‌آید. نتیجه نهایی این شیمی تابش اولیه برانگیزش و یونش در یک آبدار که در یک مقیاس زمانی^12-10 _ ^16-10 ثانیه روی می‌دهد، عبارتند از: فرآورده‌های شامل H₂O و فرآورده‌های ناشی از تجزیه آن02O و ⁰OH و الکترون.

واکنش رادیکالهای آب با گیرنده آن

واکنش رادیکالهای آب یا آب ، به خودی خود ، فرآیند جالبی است، اما برای بدست آوردن یک نتیجه زیست شناختی ناشی از رویداد تابش ، باید یک برهمکنش شیمیایی از گونه واکنشی یا مولکولهای زیستی موجود باشد تا سرانجام به تداخلی در عملکرد یاخته‌ای طبیعی منجر شود. شیمیدانهای تابش ، عبارت رباینده را برای انواع مواد شیمیایی بکار می‌برند که با رادیکالها و سایر صورتهای فعال موجود در آب پرتو گرفته ، بر همکنش برقرار کنند.

رباینده که می‌تواند هر نوع مولکول قادر به بر همکنش باشد، با رادیکالها واکنش انجام می‌دهد تا شیمی آب را به سرانجامی برساند. نکته جالب این است که برای غلظتهای پایین هر مولکول رباینده ، کسری از رادیکالها که با رباینده برهمکنش انجام می‌دهد. تقریبا در گستره وسیعی از غلظت رباینده‌ها ، ثابت است.

کنش مستقیم و غیر مستقیم

آب با آثار ممکن بر سیستمهای زیستی ، رابطه دارد. علاوه بر واکنش پذیری فرآورده‌های رادیولیز آب که سبب می‌شود با مولکولهای زیستی مهم موجود در یاخته برهمکنش انجام دهند، این امکان هم وجود دارد که انرژی ذخیره شده توسط الکترون با انرژی جنبشی بالا مستقیما در مولکول زیستی مورد نظر ، ذخیره شود. در آن مورد واکنشهای فیزیکی - شیمیایی بیشتر در مولکولهای اجزای تشکیل دهنده مهم مانند DNA صورت می‌گیرد تا در آب ، نتیجه یونش و یا برانگیزش در اتمهای این مولکولها و تشکیل رادیکال از این مولکول زیستی حائز اهمیت است.

کنش مستقیم

برای این فرآیند ، انرژی مستقیما در مولکول هدف که دارای اهمیت زیستی است، بدون دخالت انواع رادیکالی حاصل از رادیولیز آب انباشته می‌شود. رابطه دوز - پاخ عموما لگاریتمی - خطی است، بطوری که در قالب رابطه زیر بیان می‌شود. که در آن تعداد آغازگر مولکولهای دست نخورده بوده ، تعداد باقیمانده پس از دوز مقداری ثابت است.

این رابطه بر این فرض استوار است که یک تک رویداد یونش یا برانگیزش در مولکولهای زیستی به تغییری خواهد انجامید که منجر به اتلاف فعالیت زیستی در مولکول می‌انجامد.

کنش غیر مستقیم

کنش غیر مستقیم ، عبارت است از حاصل کنش فرآورده‌های رادیولیتی آب بر هدف که از اهمیت زیستی ناشی می‌شود. مشخصه مهم کنش مستقیم از این قرار است که آسیب وارده از جانب این سازوکار ، عبارت است از آسیبی که تنها وقتی می‌تواند حادث شود که انواع رادیکال تولید شده از طریق رادیولیز آب به مولکولهای مهم زیستی ، برسند و با آنها برهمکنش برقرار نمایند.

بنابراین فرآیند ، معمولا از لحاظ پخش یا انتشار محدود می‌شود و غالبا رابطه دوز - پاسخ پیچیده خواهد بود. اثر غیر مستقیم به صراحت به صورت برهمکنش مولکولهای جسم حل شده و انواع واکنش پذیر مولکولهای حلال تعریف می‌شود که از طریق کنش مستقیم تابش بر حلال تشکیل خواهد شد. چون آب ، حلال عمده سیستمهای حیاتی است، اکثر کنشهای غیر مستقیم نتیجه انواع واکنش پذیر تشکیل شده از مولکولهای آب خواهد بود.

بازترکیب ، استرداد و ترمیم

بازگرداندن مولکولها به حالت قبل از پرتو گیری از طریق سه ساز و کار ممکن است: بازترکیب ، استرداد و ترمیم.

بازترکیب

بازترکیب می‌تواند در مراحل بسیار اولیه پس از رویداد پرتو گیری تحقق پذیرد، ضمن اینکه گونه‌های ناشی از رادیولیز آب تولید شده هنوز بسیار به یکدیگر نزدیک هستند. مقیاس زمانی برای بازترکیب کوتاهتر از ^11-10 ثانیه است. بازترکیب به سادگی به هم نزدیک شدن زوج یونها یا زوج رادیکالها برای تشکیل شدن مولکولی است که از آنها ناشی شده‌اند.

استرداد

عبارت است از بازگشت شیمیایی مولکول تغییر یافته به حالت اولیه‌اش بدون دخالت مراحل آنزیمی یا مراحل کاتالیستی زیستی دیگر. مقیاس زمانی برای استرداد ، یک چهارم ثانیه یا کمتر است. استرداد شیمیایی می‌تواند به چندین طریق پیشروی کند که بعضی از آنها به خوبی فهمیده نشده است. مثالی برای فهم این فرآیند مفید خواهد بود.

مثالی در مورد استرداد: فرض کنید که در نتیجه کنش مستقیم و غیر مستقیم ، DNA دستخوش یک رویداد شیمیایی شده است که یک رادیکال را در محلی از مولکول باقی می‌گذارد. این رادیکال به نوبه خود می‌تواند دستخوش واکنشی شود که آسیب را به نحوی کم و بیش دائم تثبیت کند (مثلا واکنش با اکسیژن) ، یا ممکن است با یک مولکول دیگر در واکنش مبادله رادیکال ، واکنشی را برقرار کند که مولکول DNA را به حالت قبل از پرتو گیری بازگرداند و یک رادیکال دیگر ، تولید شود. یک مثال نوعی از فرآیند اخیر می‌تواند برهمکنش رادیکال DNA با مولکولی که دارای سولفیدریل باشد، انجام گیرد که منجر به بازگشت مولکول DNA و تبدیل مولکول سولفیدریل به یک ترکیب رادیکالی باشد.

ترمیم

در یک مقیاس زمانی طولانیتر ، ممکن است ترمیم آنزیمی روی دهد. مقیاس زمانی برای این فر‌‌‌آیند چند دقیقه تا چند ساعت می‌باشد.

هدف بزرگ مولکولی در یاخته

هدف اساسی برای تبدیل شیمیایی ناشی از القای تابش یونساز که این تغییرات می‌توانند از لحاظ زیستی برای زنده ماندن سلول مهم باشد، هم اکنون فهمیده شده است که DNA است. این مولکول اطلاعات ژنومی لازم برای خود تکثیری و نوسازی زیست شیمیایی در یاخته و تقسیم یاخته‌ای را با خود حمل می‌کند. قسمتی از آسیب القا شده توسط تابش ، نتیجه کنش غیر مستقیم فرآورده‌های رادیولیز آب است. قسمتی از آن حاصل کنش مستقیم روی مولکول DNA است. ضمن اینکه DNA هدف عمده به شمار می‌آید.

روشن است که مولکولهای فعال زیستی دیگر موجود در یاخته نیز دستخوش غیر فعال سازی ناشی از آسیب تابشی مستقیم و غیر مستقیم می‌شوند. یاخته می‌تواند از دست دادنهای بسیار بزرگ را در فعالیت زیستی اکثر بیومولکولها ، جز DNA را بدون وارد آوردن نقص جدی به کارهایش ، تحمل کند. مثلا آنزیمها پیوسته ساخته می‌شوند و مولکولهای آسیب دیده مرتبا جایگزین می‌شوند.

شواهد موجود برای DNA به عنوان مولکول هدف

برای موجودات زنده ساده‌تر مانند باکتری خوار و ویروسها ، می‌توان یک رابطه کمی بین آسیب وارد به DNA و کارکرد زیستی برقرار کرد.
برای موجودات زنده عالیتر ، از دست رفتن کارکرد باگمستت تک‌رشته‌ای و یا دو رشته‌ای ، همبستگی دارد.
ترمیم آسیب وارد بر DNA در بسیاری از موجودات زنده رابطه تنگاتنگی با زنده ماندن یاخته دارد که از طریق توانایی یاخته برای تقسیم شدن ، سنجیده می‌شود.
یاخته‌هایی که فاقد توانایی ترمیم DNA ناشی از تغییر ژنتیکی هستند، به مراتب نسبت به پرتو گیری حساستر از یاخته‌های طبیعی هستند.
عوامل شیمیایی که معلوم شده است، مانع ترمیم آسیب وارد بر DNA می‌شوند، حساسیت یاخته‌ها را نسبت به پرتو گیری ، افزایش می‌دهند.
کنشهای مستقیم تابش یوننده بر DNA و سایر مولکولهای زیستی فعال در یاخته به سهولت به صورت گسیختگی پیوند یا تشکیل رادیکال در محل نهشت انرژی تجسم می‌یابد، که به غیر فعال شدن مولکول هدف می‌انجامد. کنشهای غیر مستقیم از طریق فرآورده‌های تجزیه تابشی پیچیده‌تر هستند.

دستگاه مخصوص مطالعات شیمی تابش

آسیبهای وارده بر DNA در اثر رادیکالها

گروههای کارکردی در پورینها ممکن است بطور برگشت ناپذیری تغییر کنند تا به حضور یک نوکلئوتید نادرست منجر شود.
آسیب وارد آمده به پورینها و پریمیدینها ممکن است چنان زیاد باشد که به از دست رفتن آنها در مولکول DNA منجر شود.
یکی از ساز و کارهای انتقال رادیکال معلوم است که تشکیل شده در مکان بازها به ستون قند - فسفات منتقل شده و منجر به اتلاف باز و قطع زنجیره شود.
وارد آمدن آسیب به محور اصلی دی اکسی ریبوز - فسفات DNA ممکن است سبب قطع این محور اصی و منجر به گسست یک تک رشته شود. وارد آمدن این آسیب بسیار مهم را گسست تک رشته‌ای (SSB) می‌نامند.
وارد آمدن آسیب به محور اصلی دی‌اکسی ریبوز - فسفات در دو یا چند نقطه مجاور ممکن است به گسیختگی مولکول منجر شود و این آسیب را گسست دو رشته (DSB) می‌نامند.

گسیختگی زنجیره در DNA

گسیختگی زنجیره تک رشته‌ای از مولکول DNA برای یاخته ، رویداد چندان خطرناکی نیست زیرا فرآیندهای ترمیم در سلولهای بازده بالایی هستند. عقیده همگان بر این است که گسستهای تک رشته‌ای در یک یاخته رویداد شایع است، خواه با تابش و خواه بدون تابش و ترمیم آن بسیار کارآمد است. گسستهای دو رشته ای DSB) DNA) برای یاخته دارای عواقب جدی تری هستند. DSB ، یک فرآیند مستعد خطا هستند که اغلب به جهش در ژنوم و یا از دست رفتن ظرفیت تولید مثل ، منجر می‌شوند.

+ نوشته شده در جمعه 1386/04/01ساعت 21:16 توسط علیرضا |

شیمی محیط زیست

شیمی در محیط زیست ما نقش اساسی دارد. در واقع در بین مردم متداول است که بیشتر مسائل آلودگی جاری را به گردن مواد شیمیایی سنتزی و پدید آورندگان آنها بیاندازند. اما این نکته ناگفته می‌ماند که بیشتر مسائل زیست محیطی ، قرنها و دهه‌های گذشته ، مانند آلودگی میکروبی آب آشامیدنی ، تنها زمانی برطرف شدند که روشهای علمی بطور کلی و شیمی بطور اخص در مورد آنها بکار گرفته شد. افزایش شگفت‌ انگیز عمر انسان و بهبود کیفیت زندگی در دهه‌های اخیر به مقدار زیاد به علت پیشرفت شیمی و پدید آمدن مواد شیمیایی جدید بوده است.

محصولات فرعی اجسامی که برای بهتر شدن سلامتی و بالا رفتن استاندارد زندگی ما بکار گرفته شده‌اند، در مواردی بوسیله تنزل دادن سلامتی ما و همچنین سلامتی گیاهان و حیوانات ، همچون شبهی ما را دنبال می‌کنند. بطور خلاصه ، غلبه ما بر آلودگی گسترده زیست شناختی و بالا بردن استانداردهای سلامتی و ثروت مادی در کشورهای توسعه یافته به قیمت آلودگی شیمیایی گسترده کره زمین در سطح کم تمام شده است.
img/daneshnameh_up/5/57/46846_wallpaper280.jpg

img/daneshnameh_up/5/57/46846_wallpaper280.jpg

مواد شیمیایی و نظرات دانشمندان

تا به حال در بین دانشمندان در این باره که آیا آلودگی بوسیله مواد شیمیایی در سطح کم بر روی سلامتی انسانها یا سایر موجودات زنده اثر مضر و نامطلوب دارد، اتفاق نظر نیست. بعضی از دانشمندان ، خطر هر گونه اثرهای زیان آوری را به علت تاثیر مواد شیمیایی سنتزی (بویژه موادی که در ایجاد سرطان دخالت دارند) بطور کامل رد می‌کنند. این مواد به غلظتهای خیلی بیشتر اجسام سمی طبیعی مانند آفت کشهایی که بوسیله گیاهان تولید می‌شود و ما در معرض آنها قرار داریم، اشاره می‌کنند. در انتهای دیگر این طیف ، دانشمندانی هستند که معتقدند مواد شیمیایی در محیط زیست نقش عمده‌ای در شروع انواع معینی از سرطانها و نواقص در انسانها و حیات وحش دارند.

مواد شیمیایی سمی و نوزادان

نگرانی جامعه ، با توجه به وجود مواد شیمیایی در محیط زیست معمولا مربوط به قابلیت آنها در ایجاد سرطان است. اما پژوهشگران کار خود را صرفا روی اثرهای سرطانزایی احتمالی متمرکز نمی‌کنند. دانشمندان به این موضوع پی برده‌اند که در مسائل مربوط به تولید مثل ، از جمله مسائلی که به نقص جنین می‌انجامد، در حیوانات آزمایشگاهی که در معرض غلظتهای زیاد مواد شیمیایی زیست محیطی قرار می‌گیرند به همان اندازه مشخص کننده است.

اخیرا برای پی بردن به اینکه آیا افرادی که مدتهای طولانی در معرض همان نوع مواد شیمیایی بوده‌اند، البته در سطوح کمتر ، نیز با خطر مشکلات تولید مثلی روبه رو هستند یا نه ، کارهای پژوهشی انجام شده است. برای آشکار ساختن اثرهای نسبتا ظریفی که احتمال می‌رود در انسانها رخ بدهد، لازم است جمعیتی پیدا کنیم و مورد بررسی قرار دهیم موقعیت جغرافیایی ، نوع کار ، یا رژیم غذایی آنها ممکن است این افراد را در معرض بیش از مقادیر میانگین از مواد شیمیایی مورد نظر قرار داده باشد.

راههای جلوگیری از آلودگی

این نکته روشن است که احتمالا سلامتی و رفاه انسانها از راههای ظریف اما موثری بوسیله غلظتهای کم از مواد شیمیایی در محیط زیست ما تحت تاثیر قرار می‌گیرد. از نظر تاریخی بطور ضمنی یا به طور صریح اینطور فرض شده بود که مواد شیمیایی منتشر شده در محیط زیست بوسیله طبیعت تحلیل خواهند رفت. اما امروزه می‌دانیم که چنین نیست. بسیاری از مواد پلیمری که امروزه در جامعه و صنعت تولید می‌شوند قرنها قابل تجزیه و بازگشت به چرخه طبیعی نیستند.

راهبرد اولیه این بود اغلب بوسیله جمع آوری و دور ریختن توده‌های زیادی از این مواد ، پیش از اینکه در محیط زیست پخش شوند، از رها شدن آنها جلوگیری شود. پس از جمع آوری ، آنها را به صورت اجسام جامد درمی‌آورند و در زمینهای بایر می‌ریزند. یک اشکال این قبیل راهبردها این است که آلاینده‌ها معمولا در این فرآیند منهدم نمی‌شوند بلکه صرفا به صورت مطلوب‌تری درمی‌آیند یا اینکه در محیط متفاوتی رسوب داده می‌شوند. راهبرد شیمی سبز که اکنون جای راه حل بالا را می‌گیرد، تجدید نظر در فرمول ‌بندی راههایی است که در سنتز مواد شیمیایی در درجه اول محصولات فرعی سمی تولید نشوند.

قلمروهای شیمی زیست

موضوع شیمی محیط زیست هم شامل اجسام و فرآیندهای طبیعی است که در یک محیط زیست پاکیزه حائز اهمیتند و هم اینکه مسائل آلودگی قابل ملاحظه‌ای را که مبنای شیمیایی دارند، دربرمی‌گیرد. اگر چه طبیعت اکثرا موضوعهای مورد بحث به گونه‌ای است که بیش از یک محیط فیزیکی یا یک ترکیب را دربرمی‌گیرند، اما مطالب مورد بحث شیمی محیط زیست به اینگونه طبقه بندی کلی می‌شوند:

شیمی اتمسفر
مواد شیمیایی آلی سمی
شیمی آب ، از جمله فلزات سنگین و نقش خاکها و رسوبها
منابع سوخت و انرژی ، از جمله انرژی هسته‌ای

مسائل محیط زیستی بطور کلی ناشی از افزایش جمعیت دنیاست افزون بر این بسیاری از مسائل زیست محیطی وجود دارند که مورد بحث شیمی محیط زیست نیستند، زیرا این مسائل عمدتا منشا شیمیایی ندارند.

+ نوشته شده در یکشنبه 1386/03/06ساعت 22:52 توسط علیرضا |

	آب سنگین چیست
آب سنگین چیست آب خالص ماده‌اي است بي‌رنگ، بي‌بو و بدون طعم. فرمول شيميايي آب H2O است، يعني هر مولكول آب از اتصال دو اتم هيدروژن به يك اتم اكسيژن ساخته شده است. نكته‌اي كه بايد در نظر داشت آن است كه عنصر هيدروژن همانند بسياري ديگر از عنصرهاي طبيعت ايزوتوپ‌هايي دارد كه عبارتند از H ۲ كه با D دوتريم و H ۳كه با T تريتيم نمايش مي‌دهند. براي آشنا شدن با تفاوت اين ايزوتوپ ها بهتر است يك بار ديگر ساختار اتم را به يادآوريم. ساختار اتم اتم كوچكترين بخش سازنده يك عنصر شيميايي است كه هنوز هم خواص شيميايي آن عنصر را دارد. خود اتم ها از سه جزء ساخته شده اند: الكترون، پروتون و نوترون. پروتون و نوترون در درون هسته اتم قرار دارد و الكترون به دور هسته اتم مي‌گردد. الكترون بار منفي و جرم بسيار كمي دارد. پروتون بار مثبت و نوترون بدون بار است. جرم پروتون و نوترون برابر و حدود ۱۸۷۰ بار سنگين تر از الكترون است، بنابر اين بخش عمده جرم يك اتم درون هسته آن قرار دارد. ايزوتوپ: ايزوتوپ به صورت‌هاي گوناگون يك عنصر گفته مي‌شود كه جرم آنها با هم تفاوت داشته باشد. تفاوت ايزوتوپ‌هاي مختلف يك عنصر از آنجا ناشي مي‌شود كه تعداد نوترون‌هاي موجود در هسته آنها با هم تفاوت دارد. البته تعداد پروتون‌هاي تمام اتم‌هاي يك عنصر از جمله ايزوتوپ ها با هم برابر است. براي مثال عنصر هيدروژن داراي سه ايزوتوپ است: H هيدروژن كه در هسته خود فقط يك پروتون دارد، بدون نوترون. H ۲يا D دوتريم كه در هسته خود يك پروتون و يك نوترون دارد و H ۳ يا H تريتيم كه يك پروتون و دو نوترون دارد. از آنجايي كه خواص شيميايي يك عنصر به تعداد پروتون‌هاي هسته مربوط است، ايزوتوپ‌هاي مختلف در خواص شيميايي با هم تفاوت ندارند، بلكه خواص فيزيكي آنها با هم متفاوت است. عمده هيدروژن‌هاي طبيعت H يا هيدروژن معمولي است و فقط ۰۱۵۰ درصد آن را دوتريم تشكيل مي‌دهد، يعني از هر ۶۴۰۰ اتم هيدروژن، يكي دوتريم است. حال در نظر بگيريد كه به جاي يك اتم هيدروژن معمولي در مولكول آب H2O اتم D بنشيند. آن وقت مولكول HDO به وجود مي‌آيد كه به آن آب نيمه سنگين مي‌گويند. اگر جاي هر دو اتم هيدروژن، دوتريم بنشيند، D2O به وجود مي‌آيد كه به آن آب سنگين مي‌گويند. خواص فيزيكي آب سنگين تا حدودي با آب سبك يا آب معمولي تفاوت دارد.با توجه به جانشيني D به جاي H در آب سنگين، انرژي پيوندي پيوند‌هاي اكسيژن هيدروژن در آب تغيير مي‌كند و در نتيجه خواص فيزيكي و به ويژه خواص زيست شناختي آب عوض مي‌شود. تاريخچه توليد آب سنگين والتر راسل در سال ۱۹۲۶ با استفاده از جدول تناوبي «مارپيچ» وجود دو تريم را پيش بيني كرد. هارولد يوري يكي از شيميدانان دانشگاه كلمبيا در سال ۱۹۳۱ توانست آن را كشف كند. گيلبرت نيوتن لوئيس هم در سال ۱۹۳۳ توانست اولين نمونه از آب سنگين خالص را با استفاده از روش الكتروليز تهيه كند. هوسي و هافر نيز در سال ۱۹۳۴ از آب سنگين استفاده كردند و با انجام اولين آزمون‌هاي رديابي زيست شناختي به بررسي سرعت گردش آب در بدن انسان پرداختند. توليد آب سنگين: در طبيعت از هر ۳۲۰۰ مولكول آب يكي آب نيمه سنگين HDO است. آب نيمه سنگين را مي‌توان با استفاده از روش‌هايي مانند تقطير يا الكتروليز يا ديگر فرآيندهاي شيميايي از آب معمولي تهيه كرد. هنگامي كه مقدار HDO در آب زياد شد، ميزان آب سنگين نيز بيشتر مي‌شود زيرا مولكول‌هاي آب هيدروژن‌هاي خود را با يكديگر عوض مي‌كنند و احتمال دارد كه از دو مولكول HDO يك مولكول H2O آب معمولي و يك مولكول D2O آب سنگين به وجود آيد. براي توليد آب سنگين خالص با استفاده از روش‌هاي تقطير يا الكتروليز به دستگاه‌هاي پيچيده تقطير و الكتروليز و همچنين مقدار زيادي انرژي نياز است، به همين دليل بيشتر از روش‌هاي شيميايي براي تهيه آب سنگين استفاده مي‌كنند. كاربرد‌هاي آب سنگين آب سنگين در پژوهش‌هاي علمي در حوزه‌هاي مختلف از جمله زيست شناسي، پزشكي، فيزيك و... كاربردهاي فراواني دارد كه در زير به چند مورد آن اشاره مي‌كنيم. طيف سنجي تشديد مغناطيسي هسته: در طيف سنجي تشديد مغناطيسي هسته NMR هنگامي كه هسته مورد نظر ما هيدروژن و حلال هم آب باشد از آب سنگين استفاده مي‌كنند. در اين حالت چون سيگنال‌هاي اتم هيدروژن مورد نظر با سيگنال‌هاي اتم هيدروژن آب معمولي تداخل مي‌كند، مي‌توان از آب سنگين استفاده كرد، زيرا خواص مغناطيسي دوتريم و هيدروژن با هم تفاوت دارد و سيگنال دوتريم با سيگنال‌هاي هيدروژن تداخل نمي‌كند. كند كننده نوترون آب سنگين در بعضي از انواع رآكتورهاي هسته‌اي نيز به عنوان كند كننده نوترون به كار مي‌رود. نوترون‌هاي كند مي‌توانند با اورانيوم واكنش بدهند.از آب سبك يا آب معمولي هم مي‌توان به عنوان كند كننده استفاده كرد، اما از آنجايي كه آب سبك نوترون‌هاي حرارتي را هم جذب مي‌كنند، رآكتورهاي آب سبك بايد اورانيوم غني شده اورانيوم با خلوص زياد استفاده كنند، اما رآكتور آب سنگين مي‌تواند از اورانيوم معمولي يا غني نشده هم استفاده كند، به همين دليل توليد آب سنگين به بحث‌هاي مربوط به جلوگيري از توسعه سلاح‌هاي هسته‌اي مربوط است. رآكتورهاي توليد آب سنگين را مي‌توان به گونه‌اي ساخت كه بدون نياز به تجهيزات غني سازي، اورانيوم را به پلوتونيوم قابل استفاده در بمب اتمي تبديل كند. البته براي استفاده از اورانيوم معمولي در بمب اتمي مي‌توان از روش‌هاي ديگري هم استفاده كرد. كشورهاي هند، اسرائيل، پاكستان، كره شمالي، روسيه و آمريكا از رآكتورهاي توليد آب سنگين براي توليد بمب اتمي استفاده كردند.با توجه به امكان استفاده از آب سنگين در ساخت سلاح هسته اي، در بسياري از كشورها دولت توليد يا خريد و فروش مقدار زياد اين ماده را كنترل مي‌كند. اما در كشورهايي مثل آمريكا و كانادا مي‌توان مقدار غير صنعتي يعني در حد گرم و كيلوگرم را بدون هيچ گونه مجوز خاصي از توليد كنندگان يا عرضه كنندگان مواد شيميايي تهيه كرد. هم اكنون قيمت هر كيلوگرم آب سنگين با خلوص ۹۸۹۹درصد حدود ۶۰۰ تا ۷۰۰ دلار است. گفتني است بدون استفاده از اورانيوم غني شده و آب سنگين هم مي‌توان رآكتور توليد پلوتونيوم ساخت. كافي است كه از كربن فوق العاده خالص به عنوان كند كننده استفاده شود از آنجايي كه نازي‌ها از كربن ناخالص استفاده مي‌كردند، متوجه اين نكته نشدند در حقيقت از اولين رآكتور اتمي آزمايشي آمريكا سال ۱۹۴۲ و پروژه منهتن كه پلوتونيوم آزمايش ترينيتي و بمب مشهور «Fat man» را ساخت، از اورانيوم غني شده يا آب سنگين استفاده نمي‌شد. آشكارسازي نوترينو رصد خانه نوترينوي سادبري در انتاريوي كانادا از هزار تن آب سنگين استفاده مي‌كند. آشكار ساز نوترينو در اعماق زمين و در دل يك معدن قديمي كار گذاشته شده تا مئون‌هاي پرتو‌هاي كيهاني به آن نرسد. هدف اصلي اين رصدخانه يافتن پاسخ اين پرسش است كه آيا نوترينوهاي الكترون كه از همجوشي در خورشيد توليد مي‌شوند، در مسير رسيدن به زمين به ديگر انواع نوترينوها تبديل مي‌شوند يا خير. وجود آب سنگين در اين آزمايش‌ها ضروري است، زيرا دوتريم مورد نياز براي آشكارسازي انواع نوترينوها را فراهم مي‌كند. آزمون‌هاي سوخت و ساز در بدن از مخلوط آب سنگين با ۱۸O H2 آبي كه اكسيژن آن ايزوتوپ ۱۸O است نه ۱۶O براي انجام آزمايش اندازه گيري سرعت سوخت و ساز بدن انسان و حيوانات استفاده مي‌شود. اين آزمون سوخت و ساز را معمولا آزمون آب دوبار نشان دار شده مي‌نامند. توليد تريتيم هنگامي كه دوتريم رآكتور آب سنگين يك نوترون به دست مي‌آورد به تريتيم ايزوتوپ ديگر هيدروژن تبديل مي‌شود. توليد تريتيم به اين روش به فناوري چندان پيچيده‌اي نياز ندارد و آسان تر از توليد تريتيم به روش تبديل نوتروني ليتيم ۶ است. تريتيم در ساخت نيروگاه‌هاي گرما هسته‌اي كاربرد دارد. منبع:http://www.baztab.com/news/46652.php
+ نوشته شده در یکشنبه 1386/03/06ساعت 22:43 توسط علیرضا \|

درباره رشته شیمی

رشته شیمی

هدف :

شیمی علم اتم‌ها، پیوندها و مولکول‌هاست. دانشی که می‌تواند خواص ماده، چگونگی تغییرات و شیوه تولید آن‌ها را از هسته اتم گرفته تا کهکشان‌ها بررسی کند و رشته شیمی، رشته‌ای است که به پرورش متخصصانی می‌پردازد که با مطالعه و تحقیق و آزمایش به ابداع و نوآوری پرداخته و یا فرآورده‌های شیمیایی را کنترل می‌کنند.

دکتر محمدحسین رفیعی استاد شیمی دانشگاه تهران در معرفی این رشته می‌گوید:

«رشته شیمی دارای دو بخش علم شیمی و صنایع شیمی است که علم شیمی به عنوان یکی از علوم پایه زیربنای علوم مختلفی همچون بیولوژی ، بیوتکنولوژی ، پزشکی ، دندانپزشکی ، داروسازی و رشته‌های متعدد مهندسی است. اما صنایع شیمیایی عبارت است از صنایعی که در آنها واکنش شیمیایی انجام می‌گیرد یعنی اقسام مواد اولیه تبدیل به محصولات جدید می‌گردد که خواص این محصولات تا حدودی با مواد اولیه متفاوت است.»

وی در ادامه می‌گوید:

«با توجه به تعریف فوق صنایع شیمی طیف گسترده‌ای از صنایع را در بر می‌گیرد که از آن جمله می‌توان به صنایع غذایی، داروسازی، پتروشیمی ، الیاف مصنوعی ، بهداشتی و آرایشی و صنایع تولید لوازم خانگی اشاره کرد.»

یکی دیگر از اساتید دانشگاه در معرفی این رشته می‌گوید:

«بررسی و مطالعه اجمالی ترکیب، ساختار و ویژگی‌های ماده و همچنین کنترل آزمایشگاهی فرآیندهای شیمیایی، مطالب و فعالیتهایی است که در رشته شیمی در سطح کارشناسی ارائه می‌گردد. در سطح کارشناسی ارشد و دکترا نیز دانشجویان در گرایش‌های تخصصی این رشته که عبارتند از : شیمی آلی ، شیمی تجزیه ، شیمی معدنی ، شیمی فیزیک و شیمی کاربردی به صورت عمیقتری با بخشی از علم شیمی آشنا می‌گردند تا در آینده بتوانند مرزهای دانش شیمی را گسترش دهند.»

اطلاعات بیشتررا در ادامه مطلب بخوانید

ادامه مطلب

+ نوشته شده در جمعه 1386/01/24ساعت 14:10 توسط علیرضا |

صنایع پتروشیمی

دید کلی

صنایع پتروشیمی(Petrochemical industry) ، بخشی از صنایع شیمیایی است که فرآورده‌های شیمیایی را از مواد خام حاصل از نفت یا گاز طبیعی تولید می‌کند. تا پیش از وارد شدن نفت به مفهوم امروزی در زندگی انسان ، مواد شیمیایی مورد نیاز ، بر اثر تغییر و تبدیل صنایع گیاهی و حیوانی بدست می‌آمد. اما در اوایل قرن بیستم نفت خام و گاز طبیعی به عنوان ماده اولیه برای تهیه بسیاری از ترکیبات مورد نیاز انسان ، اهمیت حیاتی و روز افزونی پیدا کرده است.

img/daneshnameh_up/4/43/p-palayesh.jpg

تاریخچه

اقوام متمدن دوران باستان ، بویژه سومری‌ها و آشوری‌ها و بابلی‌ها ، در حدود چهار هزار و پانصد سال پیش در سرزمین بین‌النهرین (محل عراق کنونی) با برخی از مواد نفتی که در دریاچه قیر بدست می‌آمد، آشنایی داشتند.