بهشتیان را اردیبهشت شایسته است  که زمین با غنچه های گل

مزد بارش های آسمان را قدر می نهند

همه ی گل های گشوده ی اردیبهشت نثارتان از امروز تا دوازدهمین روز

روز معلم مبارک

نوروز ۱۳۹۲ مبارک

چرا صابون ها در کف کردن متفاوت هستند؟

  كف از نظر شيميايي يك امولسيون هوا است كه در آن حجم هوادرمايع  بيشتر از مايع  مي باشد . اگر مقداري آب را بشدت تكان دهيد در سطح آن كف ناپايداري ايجاد مي شود . اما اگر با مقداري صابون ويا پودرپاك كننده اين آزمايش را تكرار كنيد كف بيشتر وپايداري تري  تشكيل خواهد شد . عواملي كه درتشكيل كف دخالت دارند بسيارند .كه از آن جمله مي توان كم شدن كشش سطحي ٬افزايش ويسكوزيته سطحي ٬غلظت محلول ودرجه حرارت را نام برد. البته قدرت چرك بري يك دترجنت رابطه مستقيمي  با قدرت كف كندگي آن  ندارد .

به منظور بالا بردن قدرت كف كنندگي به صابون سديم كربنات  اضافه مي كنند.

در دترجنت هااز نوع آلكيل سولفاتها براي افزايش كف از منواتانل آميد ودر آلكيل آريل سولفناتها از دي اتانل آميد بعنوان عامل افزاينده كف استفاده مي شود .درصنعت علاوه برموارد ذكر شده از ليستين ( lecithin)  وساپونين  ( saponins) نيز به اين منظور استفاده مي شود .

  به عنوان ثابت نگهدارنده كف به دترجنت ها استر حاصل ازتركيب اسيد هاي چرب با گليكول وهگزا دكان 1و2 دي ال اضافه مي شود .

  کف کلوئیدی است که ازپخش یک گاز دریک مایع ایجاد می شود. پراکندگی گاز درمایع  به صورتی است که بخش اعظم  محیط راگاز تشکیل داده ومایع به صورت لایه های بسیار نازکی میان حباب های گاز قرارگرفته باشد. درکف شیمیایی CO2 ودرکف مکانیکی هوا وجوددارد.

مواد خالص کف نمی کنند . با به همزدن مایع هادرگازها ودرحضور عوامل پایدار کننده کف ایجاد می شود . عوامل پایدارکننده  معمولا مواد فعال درسطح ( نظیر لوریل الکل ) هستند که کشش سطحی محلول را به شدت کاهش می دهند ودرفصل مشترک گاز – محلول ،جذب سطحی می شود . برای جلوگیری ازترکیدن حباب ها این فرایند جذب سطحی بایستی به سرعت صورت گیرد .دوام برخی کف هاازچندثانیه ( مثلا محلول آمیل الکل ) تاساعت هاوحتی ماه ها ( صابون ومحلول های پروتئین ) خواهد بود .

توانایی یک هسته برای انتشار انرژی تابشی به میزان پایداری آن مربوط است،  سه تراز پایداری هسته ای را نشان می دهد. یک هسته ی پایدار، متحمل تغییرات داخلی  درون خود نخواهد شد و این وضعیت برای تمام موادی که رادیو اکتیو نیستند، اتفاق می افتد. هسته های رادیواکتیو در یک دوره ی زمانی خاص می توانند بدون تغییر و پایدار باقی بمانند اما بعد از گذشت زمان خاصی، خود به خود دچار یک دگرگونی و تغییر خواهند شد که به صورت متوالی از خود انرژی منتشر کرده و پایدارتر خواهند شد؛ این حالت ثانویه، یک حالت پایدارتر رادیواکتیو است. ...

       کربن          

کربن به دوشکل بلوری  الماس و گرافیت وجود دارد.خواص فیزیکی الماس وگرافیت  به دلیل تفاوت در ساختار بلوری کاملا متفاوت است.

 الماس فرم بلوری کربن باچگالی ( g/cm³ 3/520) ٬ یک از سخت ترین ودیر گدازترین مواد شناخته شده است   تمامی پیوندهای  ( C-C )  کوالانسی  و طول آن ها برابر 54/ 1    ⁰A   بوده وبرابر پیوند های مشاهده شده درهیدروکربن های سیر شده است. در الماس هر اتم کربن با اوربیتال های هیبریدی  sp³ به چهار اتم کربن دیگر باآرایش چهاروجهی پیوند یافته است.این آرایش یک شبکه مکعبی مراکز وجوه پرراتشکیل می دهد.چون هراتم کربن باتمام اتم های اطراف خود پیوند دارد بلور الماس ٬ به عنوان مولکول واحد تلقی می شود. علاوه براین تمام الکترون های والانس هر اتم کربن دراوربیتال های پیوندی جفت شده اند وتراز والانس هراتم کربن بیش از هشت الکترون نمی تواند داشته باشد. به همین دلیل الماس فوق العاده سخت دیر ذوب پایدار بوده و رسانای الکتریسته نمی باشد واین بازتابی از ساختمان سه بعدی آن است.الماس ماده ای بیرنگ شفاف وشکننده است.رسانا یی گرمایی الماس از هر ماده دیگری بیشتراست .ودرحدود 5 برابر رسانایی گرمایی مس است. ضریب شکست الماس بالاست واگر به طرز خاصی تراش داده شود بازتاب نور را به رنگ های مختلف نشان می دهد.

 گرافیت جامدی سیاه  نرم باکمی جلای فلزی است. بلور گرافیت ازلایه های مرکب از حلقه های شش گوشه ازاتم های کربن ترکیب یافته است این لایه هابا نیروی لاندن نسبتا ضعیف به هم متصل اند فاصله بین اتم کربن یک سطح با سطح مجاور ⁰A    3/35  است درصورتی که فاصله بین اتم های کربنی که درسطح به هم پیوند یافته اند 415/1 ⁰A    است .درمقایسه این فاصله با الماس نمایانگر آن است که درگرافیت تاحدی پیوند  ( C-C)  خصلت چند گانه به خود گرفته است. در هر لایه هر اتم کربن با هیبرید SP² وبه وسیله پیوند کووالانسی σ باسه اتم دیگر متصل شده است بنابراین ساختارمسطح دارد. وچهارمین الکترون والانس موجود در اوربیتال P از هر اتم  به صورت غیر مستقر روی این سه پیوند متحرک می باشد.و یک سیستم پیوندی πگسترده که تما م ساختار را دربر می گیرد تشکیل می دهد.دراین صورت گرافیت را می توان به صورت یک هیبرید رزونانسی که هرپیوند  آن 1و ۳ /1 پیوند است. نشان داد . ازاین روی گرافیت جلای فلزی داشته ورسانای الکتریسته بوده واین رسانایی درجهت موازی بالایه ها نسبتا زیاد ودرجهت عمود باسطوح بلور کم است وبعنوان الکترود وبه صورت بوته برای فلزات داغ به کار می برند. . اتم ها درهرلایه بایکدیگر اتصال محکمی دارند

ولی نیروی بین لایه ها ضعیف است وامکان می دهد که  لایه ها به آسانی بریکدیگربلغزند.ازاین روگرافیت نرم ولیزبوده وبعنوان چرب کننده استفاده می شود.  تراکم وجرم حجمی گرافیت کمتر از الماس است.

امروزه ديگر آنچنان كه شيميدان ها مي پنداشتند تهيه الماس كار دشواري به نظر نمي رسد.روشي كه به تازگي جهت توليد ساده و ارزان الماس به كار گرفته شده مي تواند در آينده به روشي صنعتي با كاربردي گسترده جهت پوشاندن مواد با الماس بينجامد.در اين فرايند الماس به شكل جواهر و با قيمت بالا توليد نمي شود چنان كه قطر بلورهاي الماسي كه از اين روش به دست مي آيد بيش از 5 نانو متر نيست.هزينه هاي توليد اين نوع الماس به اندازه اي چشمگير پايين است از اين رو از آن براي كاربردهايي مانند توليد بالشتك هاي ترمز خودروها مي توان بهره گرفت.در كنار اين روش دو فرايند ديگر نيز براي توليد الماس وجود دارد.
در اين فرايند ها در فشارهاي بسيار بالا يا در جريان پلاسماي پرانرژي سيلسيم از تركيب سيلسيم كربيد حذف مي شود.اما هزينه هر دو روش بسيار بالاست و تنها در مقياس هاي كوچك كاربرد دارند.
يوري گوگتسي از دانشگاه دركسل فيلادلفيا در فشار هواكره موفق به پياده سازي روش ياد شده براي توليد الماس در يك كوره شد.گروه پژوهشي او مخلوطي از گاز كلروهيدروژن را در دماي 1000درجه سلسيوس از رويSiCگذراندند. هنگامي كه كلر با سيلسيم واكنش مي دهد. كربن به جا مانده به صورت بلورهايي در ابعاد نانو متر در شكل الماس و يا گرافيت و چند شكل غير معمول كربن ترتيب مي يابد كه از آن جمله مي توان به لوله هاي نانو ,كربن هاي پيازي شكل و لونسدانيت كه شكلي كمياب از كربن با بلورهاي شش وجهي است اشاره كرد.گفتني است كه اين شكل كمياب به طور طبيعي تنها در محل برخورد شهاب سنگ ها با زمين ايجاد ميشود. لايه نازك بلورهاي كربن كه به اين ترتيب تشكيل مي شود پوششي سخت شبيه به الماس است و ساختار غير معمول آن ويژگي هاي خاصي به آن داده است.اين ماده جاذب رطوبت و رساناي جريان الكتريسيته است.

گلهای اردیبهشت به پاس قدردانی از معلم طبیعت می رویند

زیباترین گلهای بهاری تقدیم دستان پر مهر شما معلمان این مرز و بوم

از جدول رتبه بندی شرکت کنندگان ضمیمه می باشد. 

برآمد باد صبح و بوی نوروز

                                به کام دوستان و بخت پیروز

مبارک بادت این سال و همه سال

                              همایون بادت این روز و همه روز

که از سوی دفتر متوسطه نظری ارسال شده است، به شرح زیر تقدیم می شود:

سال تحصیلی  ۹۱-۹۰ بر شما

همکاران گرامی مبارک

 ضمن تبریک به مناسبت سال جهانی شیمی به اطلاع همکاران گرامی می رساند نظرات و

 پیشنهادهای خود را   با عنوان ( با شیمی از خانه تا مدرسه)به منظور ارائه مطالب منسجم در قالب

 نشریه و یا قرار دادن در سایت به آدرس وبلاگ ارسال نمایید . قبلا از همکاری شما سپاسگزارم

                                                              حیدری    

ضمن گرامی داشت یاد و خاطره ی استاد شهید مرتضی مطهری روز وهفته ی معلم را فرصتی

 مغتنم دانسته  از تمامی تلاشگران عرصه ی پیکار با جهل قدر دانی می کنیم . گر چه به قول

 ایرج میرزا " حق استاد نکو دانستن را نیاموخته ایم "...

                           حق استاد

                                     گفت استاد مبر درس از یاد               یاد باد آنچه به من گفت استاد

                                     یاد  باد  آن که مرا یاد  آموخت              آدمی  نان  خورد از دولت یاد

                                   هیچ  یادم  نرود  این معنی                      که مرا مادر من نادان زاد

                                    پدرم نیز  چو  استادم دید                       گشت  از تربیت  من  آزاد

                                     پس مرا منت استاد بود                        که به تعلیم من استاد استاد

                               هر چه می دانست آموخت مرا                غیر یک اصل که ناگفته نهاد

                                 قدر استاد نکو   دانستن                        حیف استاد به من یاد نداد

                                      گر بمرده است روانش پر نور                      ور بود زنده خدا یارش باد

الماس

الماس همان کربن معمولی است که در فشرده ترین حالت ممکن قرار میگیرد. کربن، یکی از معمولی ترین عناصر جهان است و در تمام کیهان میتوان ردی از ان پیدا کرد. کربن همچنین یکی از چهار عنصر اصلی برای پیدایش و ادامه حیات است. 18 درصد بدن از کربن تشکیل شده است. هوایی هم که تنفس میکنیم حاوی دی اکسید کربن است و بیشتر مواد غذایی ترکیبات کربن دارند.
در حالت خالص کربن معمولا در 3 شکل یافت میشود .
1) الماس: که یک بلور شفاف و بسیار سخت است.
2) گرافیت: ماده ای معدنی که از کربن خالص تهیه میشود و بسیار نرم و سیاه رنگ است. ساختار مولکولی ان به فشردگی الماس نیست و به همین دلیل از الماس ضعیف تر است.
3) فولریت: جدید ترین شکل مولکول کربن که 13 سال از شناخته شدن ان نمی گذرد. این ماده معدنی دقیقا از60 اتم کربن تشکیل شده است که یک کره کامل را شکل میدهند.
الماس در حدود160 کیلومتری زیر پوسته زمین . درون صخره های مذاب جبه تشکیل میشوند. در این بخش از زمین فشار و حرارت به قدری است که فرایند تبدیل کردن به الماس میتواند صورت پذیرد. حداقل شرایط این فرایند. دمای 400 درجه سانتیگراد و فشار 30 هزار اتمسفر  است . اندکی پایین تر از این شرایط، گرافیت تولید میشود. شرایط تولید الماس در عمق 150کیلومتری زیر پوسته زمین مهیاست، جایی که فشار به 50 هزار اتمسفر و دما به 1200 درجه سانتیگراد میرسد.
فوران های قوی گدازه ای، این الماس ها را به سطح زمین اورده و انها مجراهای کیمبرلیت را تشکیل دادند ( کیمبرلیت نام مکانی در افریقای جنوبی است که این مجراها برای نخستین بار در ان کشف شد ) بسیاری از این فوران ها در فاصله یک میلیارد تا 20 میلیون سال پیش صورت گرفت.
این جریان های گدازه ای که به مراتب از فوران های اتشفشانی امروز شدیدتر بودند و از اعماق بیشتری سر چشمه گرفتند، درون این مجراهای کیمبرلیت سرد شدند و رگه های مخروطی شکل صخره ای کیمبرلیت را تشکیل دادند که الماس ها را نیز در برداشت

سختی الماس
همان طور که گفتیم الماس سخت ترین ماده طبیعی است. البته دانشمندان توانسته اند الماس هایی مصنوعی بسازند که به مراتب از خویشاوندان طبیعی خود سخت ترند. در الماس، اتمهای کربن در یک ساختار مشبک قرار دارند. بدین شکل که هر اتم الکترون های خود را با 4 اتم دیگر به اشتراک میگذارد و یک واحد 4 وجهی را تشکیل می دهد. این مجموعه4 وجهی که از 5 مولکول تشکیل شده است یک مولکول فوق العاده قوی را تشکیل میدهد. اما هر 5 اتم مجاور می توانند چنین شبکه ای را تشکیل دهند.
به همین دلیل، بلور الماس تا بدین حد مستحکم است. اما در گرافیت، اتمهای کربن در یک حلقه به یکدیگر متصل میشوند؛ یعنی هر اتم فقط به یک اتم دیگر متصل است و به همین دلیل آن قدر نرم است. زغال و مغز مداد، نمونه های بارز گرافیت هستند .

چرا الماس تا بدین حد درخشان است
الماس فشرده ترین ماده شفاف جهان است که تا کنون شناخته شده است. ضریب شکست آن 12/2 است . یعنی سرعت نور درون آن کمتر از نصف سرعت معمولی خود می شود .اما همین فشردگی است که باعث میشود الماس درخشنده ترین جسم شفاف باشد و برق بزند. چون سطح الماس با یکدیگر زاویه های بزرگی میسازند. بنابراین وقتی پرتویی از یکی از آنها وارد میشود. چند بار بازتاب میشود.

 ن- حیدری

سه پژوهشگر به خاطر کشف پروتئین نورانی در چتر دریایی(عروس دریایی) برنده جایزه نوبل شیمی شدند.

دو پژوهشگر آمریکایی و یک پژوهشگر ژاپنی به خاطر کشف پروتئینی نورانی در  چتر دریایی که سلول‌ها، بافت‌ها و حتی اندام‌ها را درخشان می‌کند - ابزاری که اکنون هزاران پژوهشگر در سراسر دنیا از آن استفاده می‌کنند -  برنده جایزه نوبل شیمی شدند.

به گزارش خبرگزاری رویترز جایزه 10 میلیون کرونی (1.4 میلیون دلاری) نوبل در رشته شیمی به اوسامو شیمومورا، دانشمند متولد ژاپن که اکنون در آزمایشگاه زیست‌شناسی دریایی  Woods Hole در ماساچوست آمریکا کار می‌کند، مارتین چالفیه از دانشگاه کلمبیا در نیویورک و راجر تسین از دانشگاه کالیفرنیا در سان‌دیه‌گو به خاطر کشف پروتئین دارای خاصیت فلورسانس سبز اهدا شد.

 کمیته نوبل شیمی از  آکادمی سلطنتی علوم سوئد در بیانیه‌ای گفت: "پروتئین سبز نورانی فلورسان" (GFP) در ابتدا در یک  گونه "چتر دریایی" (Aequorea victoria) در سال 1962 کشف شد. از آن هنگام به بعد این پروتئین به یکی از مهم‌ترین ابزارهای مورد استفاه در علوم زیستی معاصر بدل شده است."

شیمومورا در ابتدا GFP را از چترهای دریایی ساحل غربی آمریکای شمالی جدا کرد، و کشف کرد که این پروتئین در برابر نور ماورای‌بنفش می‌درخشد. از سال 1967 برای 20 سال او هر تابستان بندر فرایدی در ایالت واشنگتن در غرب آمریکا می‌رفت تا هر روز بیش از 3000 چتر دریایی جمع کند.

چالفیه و همکارانش باکتری‌‌هایی مانند "ای‌ کولای" (E. coli) و کرم‌های ریز به نام "کانوربیتیدیس الگانس" (C. elegans) را برای تولید این پروتئین با "چسباندن" (splicing) ژن‌ مناسب به کار گرفتند.

رنگ سبز پروتئین چتر دریایی زیر نور آبی و نور ماورای بنفش خود را نشان می‌دهد، به پژوهشگران امکان می‌دهد که سلول‌های توموری را نورانی کنند، مواد سمی را ردیابی کنند و خاموش و روشن بودن ژن‌ها را تحت نظر بگیرند.

 چالفیه در مصاحبه‌ای تلفنی گفت:‌ "ما می‌توانیم به سادگی به درون جانور نگاه کنیم و بگوییم در کجا این رنگ سبز روشن شده است، از چه هنگامی روشن شده است و  پروتئین ایجاد کننده رنگ سبز در کجا ساخته شده است و به کجا می‌رود؟"

 تسین، که پژوهشگر انستیتوی پزشکی هاوارد هیوز در آمریکا است، نیز از پروتئین مرجان استفاده کرد، و این رنگ فلورسانس را در فراسوی سبز به زرد، آبی و سایر رنگ‌ها گسترش داد تا فرایند‌های زیست‌شناختی متعددی را در یک زمان دنبال کند.

تسین گفت در زمان کودکی به علت ابتلا به آسم مجبور بود که در خانه بماند، و برای همین ساعت ها با رنگ‌‌ها به عنوان بخشی از آزمایش‌های شیمی در زیرزمین خانه‌شان بازی می‌‌کرد.

 تسین گفت او به خاطر جایزه بسیار مفتخر است و تصدیق کرد که دانشمندان دیگری در این حوزه کار کرده‌اند که ممکن بود در این جایزه سهیم شوند.

  او گفت: "من تنها سه شخص دیگر را می‌شناسم که می‌توانستند این جایزه را بگیرند و مطمئن هستم که کمیته داوران با تصمیم‌گیری مشکلی روبه‌رو بوده است."

این سه پژوهشگر با برنده‌شدن جایزه نوبل شیمی، به ردیف برخی بزرگترین نام‌ها در علم  مانند ماری کوری، که جایزه نوبل فیزیک را هم برد، و لینوس پائولینگ، دانشمند و فعال مشهور راه صلح  که در سال 1954 این جایزه را برد، پیوستند.

بهترین هدیه تولدی که می‌تواند یک دانشمند را خوشحال کند چیست؟ شاید یک کیف پول الکتریکی یا یک خودروی کم مصرف بتواند آنها را شاد کند اما برای شیمی دانی مانند «مارتین پولیاکوف» چنین هدایایی کافی نخواهدبود.
به گزارش خبرگزاری مهر، همکاران و دانشجویان پولیاکوف در مرکز علوم و فناوری نانو در دانشگاه ناتینگهام برای تبریک تولد وی، کوچکترین هدیه جهان را برایش درنظر گرفتند و بر روی یکی از تارهای موی او یک جدول تناوبی عناصر را حک کردند.
برای حک کردن این جدول تناوبی از پرتو یونهای گالیوم استفاده شد و دانشمندان توانستند کوچکترین جدول تناوبی از عناصری که در جهان وجود دارند را در چند ثانیه بر روی یک تار مو حک کنند. یونهای گالیومی معمولا برای ترمیم ساختارهای آسیب دیده میکروسکوپی در نیمه رساناها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
با این حال محققان این بار از این پرتوها برای هدفی دیگر استفاده کردند، هر یک از نشانه‌های عناصر جدول تناوبی که بر روی تار موی پولیاکوف ثبت شده طولی برابر چهار میکرون دارد، به بیانی دیگر 250 هزار نمونه از این سمبل‌ها باید به صورت طولی بر روی یکدیگر قرار گیرند تا بتوانند ارتفاع خود را به یک متر برسانند.
ابعاد کل جدولی که بر روی تار مو حک شده 88 میکرون در 46 میکرون بوده و از این رو بر روی تار موی پولیاکوف هنوز فضای کافی برای حک کردن هزاران جدول تناوبی دیگر وجود دارد.
پولیاکوف به همراه تیمی تصویربرداری تمامی روند حک شدن جدول تناوبی بر روی تار مویش را به ثبت رسانده است، وی به همراه تیمش مجموعه فیلمهایی را درباره 118 عنصر موجود در جدول تناوبی تولید کرده و بر روی وب سایت یوتیوب قرار داده است.

بنده ای دو روز مانده به پايان جهان تازه فهميد كه هيچ زندگی نكرده است، تقويمش پر شده بود و تنها دو روز، خط نخورده باقی بود. آشفته و عصبانی نزد خدا رفت تا روزهای بيشتری از خدا بگيرد، داد زد و بد و بيراه گفت، خدا سكوت كرد، جيغ زد و جار و جنجال راه انداخت،كفر گفت،اما همچنان خدا سكوت كرد، دلش گرفت و گريست و به سجده افتاد، خدا سكوتش را شكست و گفت: "عزيزم، اما يك روز ديگر هم رفت، تمام روز را به بد و بيراه و جار و جنجال از دست دادی، تنها يك روز ديگر باقی است، بيا و لااقل اين يك روز را زندگی كن." لا به لای هق هقش گفت: "اما با يك روز چه كار می توان كرد؟" خدا گفت: "آن كس كه لذت يك روز زيستن را تجربه كند، گويی هزار سال زيسته است و آنكه امروزش را در نمی‌يابد هزار سال هم به كارش نمی‌آيد"، آنگاه سهم يك روز زندگی را در دستانش ريخت و گفت: "حالا برو و یک روز زندگی كن." او مات و مبهوت به زندگی نگاه كرد كه در گودی دستانش مي‌درخشيد. با خودش گفت: "وقتی فردايی ندارم، نگه داشتن اين زندگی چه فايده‌ای دارد؟ بگذار اين مشت زندگی را مصرف كنم." آن وقت شروع به دويدن كرد، زندگی را نوشيد و بوييد، چنان به وجد آمد كه ديد می‌تواند تا ته دنيا بدود، می تواند .... او در آن يك روز زمينی را مالك نشد، مقامی را به دست نياورد، اما در همان يك روز دست بر پوست درختی كشيد، روی چمن خوابيد، كفش دوزدكی را تماشا كرد، سرش را بالا گرفت و ابرها را ديد و به آنهايی كه او را نمی‌شناختند، سلام كرد و برای آنها كه دوستش نداشتند از ته دل دعا كرد، او در همان يك روز آشتی كرد و خنديد و سبك شد، لذت برد و سرشار شد و بخشيد، عاشق شد و عبور كرد و تمام شد. او در همان يك روز زندگی كرد. فردای آن روز فرشته‌ها در تقويم خدا نوشتند: "امروز او درگذشت،كسی كه هزار سال زيست!"

در این تحقیق عملکرد یک برج جذب بدون ناودان به کمک یک نمونه نیمه صنعتی بررسی شده است. نمونه اصلی این برج با سه سینی، هر کدام به مساحت۱۹m۳ برای تصفیه جریان ۱۱۰۰۰m۳/hr هوای آلوده ساخته شده است. جریان مایع که این تصفیه را انجام می دهد با شدت ۴۰m۳/hr در برج جریان دارد. نمونه نیمه صنعتی ساخته شده برمبنای برج اصلی دارای سه سینی و با سطح مقطع ۰/۲۸m۲ است. تعداد سوراخ های هر سینی برج۸۰۰ عدد، قطر سوراخ ها ۶mm با آرایش مثلثی و ضخامت سینی ها ۶mm است. در این برج جذب همانند نمونه اصلی از محلول آبی کربنات سدیم به منظور جذب گاز دی اکسید گوگرد از هوا به عنوان گاز حامل، استفاده شده است.

پژوهش های مشابهی در این زمینه انجام شده است و چون این بررسی ها بر روی مدل های نیمه صنعتی یک واحد عظیم صنعتی و یا یک سیستم جذب جدید انجام می شود، اهمیت زیادی دارند. Cutierrez و همکارانش در سال۲۰۰۱ تاثیر پارامترهای مختلف از جمله غلظت و شدت جریان گاز ورودی و میزان غبار موجود در گاز را بر روی عملکرد یک سیستم جذب گاز دی اکسید گوگرد خشک در یک بستر سیال، بررسی کردند. این آزمایش ها بر روی یک نمونه نیمه صنعتی در یک نیروگاه با حداکثر غلظت گاز اسیدی ۲۰۰۰ppm انجام شده و در نهایت یک مدل ساده برای تعریف سیستم تبیین شده است.

Meikap و همکارانش در سال۲۰۰۱ به مدل سازی و انجام آزمایش های تجربی روی یک ستون چند مرحله ایMSBCS (Mulit-Stage Bubble Scruber) پرداخته اند. مدل و آزمایش های آنها نشان داده است که این سیستم تنها به کمک آب قادر است به بازدهی حدود۱۰۰ درصد دست یابد. در سال۲۰۰۳، Gerbec و همکارانش به منظور بررسی پدیده های فیزیکی و شیمیایی که در طول فرآیند جذب اتفاق می افتد یک مدل ارایه کردند. در این مدل روابط تعادلی مربوط به انواع محلول هایی که به صورت جاذب گاز دی اکسید گوگرد به کار می رود، در نظر گرفته شده است و اطلاعات مربوط به سیستم، به عنوان ورودی به مدل داده می شود. این مدل اساساً بر مبنای یک نمونه نیمه صنعتی طرح ریزی شده است و می توان از آن به منظور طراحی و بهینه سازی سیستم های مشابه استفاده کرد.

Zheng در سال۲۰۰۳ بر روی نمونه ای نیمه صنعتی که براساس راکتورهای جذب گاز دی اکسید گوگرد ساخته شده یک سری آزمایش انجام داده است. در این آزمایش ها pH محلول قلیایی، غلظت گاز دی اکسید گوگرد ورودی، دمای راکتور، غلظت Cr در محلول قلیایی به عنوان متغیر و بازدهی سیستم، غلظت محلول قلیایی باقی مانده و مقدار مواد جامد موجود در آن به عنوان پارامترهای اندازه گیری شده مدنظر قرار گرفته اند.

در سال۲۰۰۰ نیز Chain و Chu به بررسی جذب گاز دی اکسید گوگرد و مونواکسید نیتروژن به صورت منفرد و مخلوط با یکدیگر پرداخته اند. آنها غلظت هر یک از گازها و نسبت L/G و pH اولیه محلول جاذب را به عنوان متغیرهایی در آزمایشات انجام شده در یک ستون جذب سینی دار در نظر گرفته و بازدهی سیستم را بدست آورده اند. نتایج کار آنها نشان می دهد که نسبت L/G مؤثرترین پارامتر در بازدهی یک برج جذب است. لازم به ذکر است کار این افراد در مقیاس آزمایشگاهی صورت گرفته است.

● دستگاه ها و مواد مورد استفاده

به منظور محاسبه بازدهی برج لازم است پارامترهای مختلفی اندازه گیری شود. برای اندازه گیری غلظت گاز دی اکسید گوگرد در جریان هوای ورودی و خروجی برج از دستگاه NOVA analytical system مدل ۶۱۳۶۷۸TK به همراه یک کولر قبل از آنالایزر که مانع ورود بخار آب می شود، استفاده شد. اندازه گیری افت فشار توسط دستگاه APM ۵۰K انجام شد و سرعت جریان گاز توسط یک فلومتر پروانه ای LCA۳۰VA ساخت شرکت AirFlow انجام شد. در انجام آزمایش ها از یک نمونه کربنات سدیم صنعتی به عنوان جاذب گاز دی اکسید گوگرد استفاده شد. مطابق استاندارد ASTM E۳۵۹-۰۰ درجه خلوص آن۹۳ درصد جرمی بود و گاز دی اکسید گوگرد مورد استفاده در این آزمایش ها با خلوص۹۹/۹ درصد از یک کپسول تامین شد.

● سیستم پایلوت

به منظور انجام آزمایش ها از مجموعه ای نیمه صنعتی استفاده شده است.

▪ روش انجام آزمایش: مطابق استاندارد ASME PIC ۴۰-۱۹۹۱ که هدف آن بررسی و گزارش عملکرد یک سیستم عاری سازی دی اکسید گوگرد است، جهت بررسی عملکرد این برج لازم است درصد حذف دی اکسید گوگرد، نسبت ماده شیمیایی محلول جاذب که به صورت نسبت مول های قلیایی افزوده شده به مول های گاز دی اسید گوگرد ورودی تعریف می شود، میزان مصرف انرژی، شدت جریان گاز آلوده و شدت جریان مایع تصفیه کننده، در نظر گرفته ▪ عملکرد هیدرولیکی سینی ها: از جمله عوامل مهم در بهینه سازی یک سیستم جذب، مقدار انرژی مصرف شده در آن است. پارامتری را که می توان به عنوان معرف مصرف انرژی در سیستم حاضر در نظر گرفت افت فشار گاز درون برج می باشد. هدف از انجام این آزمایش ها رسم منحنی هایی است که در شدت جریان های متفاوت مایع، نحوه تغییر افت فشار گاز روی هر یک از سینی ها و کل برج با شدت جریان گاز را نشان دهد تا در ادامه بتوان نحوه مصرف انرژی در سیستم را مورد بررسی قرار داد.

▪ بررسی اثر عوامل مختلف روی بازدهی جذب: در این بخش از آزمایش ها هدف بررسی تاثیر پارامترهای مختلف چون غلظت محلول قلیایی، غلظت گاز وروی، شدت جریان گاز، شدت جریان مایع بر عملکرد برج در جذب گاز دی اکسید گوگرد همراه هوا بود. آزمایش ها در سه غلظت متفاوت۰/۱، ۱ و۳ درصد وزنی محلول کربنات سدیم انجام شد.

روش انجام کار به این ترتیب بود که ابتدا محلول ساخته شده با غلظت مناسب به حجم۱۰۰lit تهیه و در مخزن برج ریخته می شد. فن و پمپ دستگاه روشن شده و شدت جریان های مایع و گاز روی مقادیر مناسب هر آزمایش تنظیم می شد. پس از تامین زمان مناسب برای رسیدن به شرایط پایا، افت فشار برج و شدت جریان گاز اندازه گیری و ثبت می گردید. در این حالت شیر ورودی گاز دی اکسید گوگرد باز شده، تا گاز، وارد هوای ورودی به برج شود و شدت عبور آن چنان تنظیم شد که آنالایزر در ورودی برج مقدار در نظر گرفته شده برای هر آزمایش را نشان دهد. در ادامه مقدار دی اکسید گوگرد در جریان خروجی ثبت و پس این مرحله دی اکسید گوگرد در جریان خروجی ثبت و پس از این مرحله جریان گاز قطع شده و شرایط دستگاه برای آزمایش بعدی آماده شد.

▪ نتایج آزمایش هاعملکرد هیدرولیکی سینی ها: مربوط به شرایطی است که برج به صورت خشک کار می کند. نحوه تغییرات افت فشار در سینی اول، دوم و سوم و همچنین کل برج برحسب سرعت عبور گاز از برج است و زمانی که مایع، روی سینی ها حضور دارد، در شدت جریان های کم گاز، هر سه سینی تقریباً افت فشار یکسانی دارند، ولی به تدریج با افزایش شدت جریان گاز مشاهده می شود که افت فشار در سینی اول کمتر از افت فشار سینی سوم است. افت فشار بیشتر در سینی های دوم و سوم در شدت جریان های بالاتر گاز می تواند ناشی از کاهش فشار در بالای برج نسبت به پایین برج و افزایش نسبی حجم هوای عبوری از برج باشد. این امر سبب افزایش سرعت گاز در سینی های بالایی و افزایش نگه داشت و تجمع مایع بر روی آنها در مقایسه با سینی های پایین تر می شود. در حین انجام آزمایش نیز زیاد بودن نسبی تجمع مایع بر روی سینی های بالا در مقایسه با سینی های پایین، کاملاً مشهود است.

▪ بررسی اثر عوامل مختلف بر بازدهی جذب: تغییرات بازدهی جداسازی برای محلول های۰/۱، ۱، ۳ درصد کربنات سدیم با تغییر در شدت جریان گاز را نشان می دهد. میزان جداسازی در شدت جریان های بالای مایع بیشتر است و نیز بازدهی جداسازی با افزایش شدت جریان گاز افزایش پیدا می کند.

 آيا مي‌دانيد منشأ اين دود چيست؟ آيا مي‌دانيد اين دود چه اثرات مضري بر روي سلامتي انسان دارد؟ آيا مي‌دانيد به چه روشي مي‌توان از آلوده شدن گوشت با دود جلوگيري کرد؟

در روش رايج کباب کردن گوشت منبع حرارت مستقيماً در پايين گوشت قرار دارد. اين امر باعث مي‌شود در حين کباب کردن گوشت، روغن و آب گوشت بر روي منبع حرات ريخته و در اثر برخورد شعله مستقيم به گوشت و همچنين سوختن روغن آن ترکيبات هيدروکربني چند حلقه‌اي معطر(PAHs) توليد مي‌شود که به‌صورت دود بر روي گوشت رسوب کرده و به مصرف مي‌رسد.

 ترکيبات هيدروکربني چند حلقه‌اي معطر گروهي مرکب از بيش از 100 نوع ماده شيميايي مختلف است که در اثر سوختن ناکامل ذغال، روغن، گاز و ساير مواد آلي نظير تنباکو و يا در گوشت کباب شده بر روي ذغال و در غذاهاي فرآوري شده به‌وجود مي‌آيد.

مطالعات بر روي حيوانات آزمايشگاهي نشان داده است که اغلب اين ترکيبات سرطان‌زا نيستند ولي تعدادي از اين ترکيبات اثرات مخربي روي پوست، مايعات بدن و سيستم ايمني بدن داشته و باعث بروز سرطان در پوست و ريه مي‌شوند.

بنزوپيرن يکي از شايع‌ترين و خطرناک‌ترين مواد شيميايي در بين ترکيبات هيدروکربني چند حلقه‌اي معطرمي‌باشد. دود ذغال و کباب دودي حاوي ppb 1 و روغن‌هاي نباتي خام ميزان بيشتري ماده بنزوپيرن مي‌باشند. روغن‌هاي تصفيه شده ميزان کمتري از اين ماده را دارند. سوسيس کباب شده بر روي حرارت مستقيم حاوي بيش از ppb 200 بنزوپيرن مي‌باشد.

 با توجه به اين‌که بيشتر اين مواد در اثر برخورد شعله مستقيم به گوشت و همچنين رسوب دود حاصل از سوختن روغن گوشت در طي کباب کردن به‌وجود مي‌آيند با اعمال تغييرات جزيي در شيوه کباب کردن مي‌توان ميزان اين مواد را در داخل گوشت کم کرد.

با جلوگيري از برخورد شعله مستقيم گاز به گوشت (ايجاد حرارت غيرمستقيم) و قرار دادن منبع حرارت در کنار و يا بالاي آن و در نتيجه حذف دود مي‌توان بهترين نوع کباب را تهيه کرد.

بنا براين به تمامي دست‌اندرکاران تهيه کباب هم توصيه مي شود که با ايجاد تغيير بسيار کوچک در دستگاه‌هاي کباب‌پزي مي‌توان توليد ترکيبات هيدروکربني چند حلقه‌اي معطر (PAHs) و از جمله بنزوپيرن که يک ماده سرطان‌زا است را کم کرد.

 اين کار کاملاً غيرمنطقي است که ما بهترين ماده غذايي (گوشت) را با دست خود آلوده به مواد سرطان‌زا کرده و بعد بخوريم و اين در حالي است که با کمي حوصله و با صرف هزينه بسيار کم مي‌توانيم  اين مواد خطرناک را تا حد بسيار زيادي از مواد غذايي کم کنيم.

مهمترین حلال قطبی آب می باشد. انواع اسیدها مانند سولفوریک اسید H۲SO۴ و هیدروزن فلوئورید HF ، نیز در این دسته قرار می گیرند.

در حلال های غیر قطبی ، ذرات حلال غیرقطبی بوده و بنابراین تنها نیروی جاذبه ی ضعیف واندروالسی بین ذرات وجود دارد، به همین دلیل این حلال ها اغلب، دارای نقطه ی جوش بسیار پایین بوده و فرار هستند.

حلال های آلی نسبت به حلال های غیر آلی یا حلال های معدنی، قطبیت کمتری دارند و درنتیجه معمولا" این دسته از حلالها ، مواد غیر قطبی را بهتر در خود حل می کنند. چند حلال در زیر آمده است. حلالها موقعی مفید هستند که مایع باشند به عنوان مثال آب در محدوده ی ۰ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد مایع می باشد، پس تنها در این محدوده دمایی می توانند به عنوان حلال مورد استفاده قرار گیرند. هنگامی موادی که قرار است حل شوند، در دماهای پایین تر یا بالاتر قرار داشته باشند باید از حلالهای دیگر استفاده نمود. محدوده مایع بودن برخی حلالها در زیر آمده است:

۱) متانولCH۳OH که خواصی شبیه آب را دارد.

۲) اتانول CH۳-CH۲OH

۳) پروپانون CH۳-CH۲-HC=O

۴) پروپانول CH۳-CH۲-CH۲OH

۵) بوتانول CH۳-CH۲-CH۲-CH۲OH

۶) اتیل استات C۴H۸O۲

۷) اتوکسی اتان C۴H۱۰O

۸) تولوئن C۷H۸

۹) بنزن C۶H۶

۱۰) کربن تتراکلرید CCl۴

۱۱) سیکلوهگزان C۶H۱۲

۱۲) دی متیل فرم آمید با نام اختصاری DMF و فرمول HC(O)N(CH۳)۲ محدوده مایع بودن بین ۶۱- تا ۱۵۳ درجه سانتیگراد می باشد.

۱۳) تترا هیدرو فوران با نام اختصاری THF و فرمول CH۸O که به شکل یه حلقه ی پنج ضلعی است که در یکی از گوشه هایش اتم اکسیژن قرار گرفته است. محدوده مایع بودن بین ۶۵- تا ۶۶ درجه سانتیگراد می باشد.

۱۴) دی متیل سولفوکسید با نام اختصاری DMSO و فرمول (CH۳)۲SO محدوده مایع بودن بین ۱۸ تا ۱۸۹ درجه سانتیگراد می باشد.

۱۵) هگزا متیل فسفر آمید با نام اختصاری HMP و فرمول OP[N(CH۳)۲]

۱۶) استونیتریل CH۳CN محدوده مایع بودن بین ۴۵- تا ۸۲ درجه سانتیگراد می باشد.

۱۷) نیترومتان CH۳NO۲ محدوده مایع بودن بین ۲۹- تا ۱۰۱ درجه سانتیگراد می باشد.

۱۸) دی کلرومتان CH۲Cl۲ محدوده مایع بودن بین ۹۷- تا ۴۰ درجه سانتیگراد می باشد.

۱۹) سولفولان C۴H۸SO۲ (یک حلقه ی پنج ضلعی است که SO۲ یک گوشه و چهار CH۲ گوشه های دیگر را تشکیل داده اند. محدوده مایع بودن بین ۲۸ تا ۲۸۵ درجه سانتیگراد می باشد.

۲۰) پروپان-۱و۲-دیول کربنات C۴H۶O۳ . یک حلقه ی پنج ضلعی که C=O یک گوشه و دو تا o نیز دو گوشه ، CH۲ یک گوشه و H۳CH گوشه دیگر را تشکیل می دهند. این حلال از ۴۹- تا ۲۴۲ درجه سانتیگراد مایع می باشد.

طبق یک اصل کلی، مواد قطبی در حلال های قطبی و مواد غیرقطبی در حلال های غیر قطبی حل می شوند.

حلال های آلی دسته ی بسیار مهمی از حلال ها را تشکیل می دهند که در زندگی کاربردهای بسیاری دارند. به عنوان مثال، حلال ادکلن ها، انواع اسپری ها، چسب ها و ... انواع الکلها و دیگر حلال های آلی را تشکیل می دهند. چند حلال بسیار مهم صنعتی عبارتند از:

دی متیل فرم آمید با نام اختصاری DMF و فرمول HC(O)N(CH۳)۲

تترا هیدرو فوران با نام اختصاری THF و فرمول CH۸O که به شکل یه حلقه ی پنج ضلعی است که در یکی از گوشه هایش اتم اکسیژن قرار گرفته است.

دی متیل سولفوکسید با نام اختصاری DMSO و فرمول (CH۳۲SO )

بیان شد که الکلها دسته ی بسیار مهمی از حلال های صنعتی را تشکیل می دهند. میان ذرات حلال در الکلها، پیوند های هیدروزنی می باشد، اما یک سر الکلها، سر آلی و غیرقطبی آنها می باشد درنتیجه این حلالها می توانند هم مواد غیرقطبی را با سر غیرقطبی در خود حل کنند و هم مواد یکه می توانند با آن پیوند هیدروزنی برقرار نمایند، مانند آب.

میان ذرات حلال غیرقطبی، فقط نیروهای واندروالس وجود دارند. میان ذرات ماده ی حل شده غیر قطبی نیز فقط نیروهای واندروالس وجود دارند. بنابراین تمام ذرات موجود در محلول، فقط تحت تاثیر این نیرو هستند و امکان تشکیل محلول وجود دارد.

یک مثال حلال های غیر قطبی، هیدروکربنهای سیر شده خطی مانند هگزان است. موم که یک ماده ی غیرقطبی است در هگزان حل خواهد شد.

البته تمام اجسام غیرقطبی در یکدیگر حل نمی شوند. حال متداولترین نوع محلول یعنی، یک جامد حل شده در یک مایع را در نظر می گیریم. انحلال پذیری یک جامد غیرقطبی در یک مایع غیرقطبی به دو عامل بستگی دارد: دمای ذوب و آنتالپی ذوب آن. وقتی این جامد حل می شود، محلول مایع به دست می آید. جامد تغییر فاز می دهد. جامدهایی که دمای ذوب و انتالپی ذوبشان بالاست، انحلال پذیری بیشتری نشان می دهند. این تفاوت به علت نیروهای جاذبه قویتر در بلورهای اجسامی است که دمای ذوب بالا دارند. در جریان حل شدن باید بر این نیروها فایق آمد.

برخی از حلال ها مانند کربن تتراکلرید CCl۴ کلروفرم CHCl۳ به شدت سمی می باشد. همچنین کار با اسیدها مهارت و تدابیر خاص می طلبد.

اثرات زیان اور حلال های آلی در محیط های کوچک خود را نشان می دهد ، زیرا حلال های آلی به مراتب بسیار فرار بوده و درنتیجه به دیلی سمی بودن ، هم برای انسان و هم موجودات زنده دیگر زیان دارد.

یکی از مهارتهای کار با حلال ها این است که حلال های بی خطرتر پیدا کنیم: اغلب در آزمایشگاه ها، باید سعی کنیم که استفاده از حلال های سمی برای حل کردن موادی که در واکنش شیمیایی به کار برده می شوند، را حذف نماییم.

بسیاری از حلال ها که در مقادیر زیاد در صنعت به کار برده می شوند برای سلامت انسان مضر هستند یا می توانند خطرات دیگری مانند آتش سوزی و انفجار به وجود آورند. حلال هایی که به طور گسترده استفاده می شوند و برای سلامت انسان مضر باشند شامل تتراکلرید کربن، کلروفورم، و پرکلورواتیلین هستند.
 
  

تمام موجودات زنده برای انجام متابولیسم و تهیه انرژی جهت رشد و تولید مثل نیاز به اکسیژن به فرمهای مختلف دارند. واکنشهای هوازی دارای اهمیت خاصی بوده زیرا به اکسیژن آزاد نیاز دارند. تمام گازخای موجود در هوا به مقدارهای مختلف در آب محلولند. نیتروژن و اکسیژن بعلت حلالیت کم در آب مورد توجه می‌باشند. زیرا با آب فعل و انفعال شیمیائی انجام نداده و حلالیت آنها مستقیماً به فشار جزئی آنها بستگی دارد. حلالیت اکسیژن دردرجه حرارتهای مختلف آب متفاوت است. مقدار حلالیت اکسیژن اتمفسر در آب نسبتاً خالص از ۶/۱۴ میلیگرم در لیتر در صفر درجه سانتیگراد تا ۷ میلیگرم در لیتر در ۳۵ درجه سانتیگراد تحت فشار ۱ اتمسفر متفاوت است. اکسیژن به مقدار کم در آب محلول بوده و حلالیت آن با فشار اتمسفر و درجه حرارت متغیر است. کمبود حلالیت اکسیژن در آب یکی از فاکتورهای اصلی است که ظرفیت تصفیه طبیعی آب را کاهش می‌دهد. لذا تصفیه فاضلابها قبل از ورود به رودخانه‌ها ضروری می‌گردد. اکسیژن محلول رودخانه‌ها نیز می‌توان آلودگی آنها را کنترل نمود. اکسیژن فاکتور مهمی در ایجاد خورندگی آهن و فولاد بخصوص در سیستمهای توزیع آب و بویلرها می‌باشد. لذا تعیین مقدار اکسیژن محلول برای کنترل خورندگی آب به کار می‌رود.

● اساس روش اندازه‌گیری:

معمولی‌ترین روش تعیین اکسیژن محلول بر اساس آزاد کردن ید توسط اکسیژن محلول می‌باشد. ید آزاد شده عموماً توسط یک محلول احیاءکننده مانند تیوسولفات سدیم اندازه‌گیری می‌شود. چسب نشاسته خاتمه عمل را نشان می‌دهد. نشاسته ید آزاد شده را جذب نموده و رنگ آبی ایجاد می‌کند و هنگامیکه تمامی ید احیاء گردید محلول بیرنگ می‌شود.

روش و نیکلر یا یدومتری روش استانداردی برای تعیین اکسیژن محلول می‌باشد. این روش بر اساس اکسیداسیون Mn۲+ به ظرفیت بالاتر (Mn۴+) در محیط قلیائی توسط اکسیژن می‌باشد. منگنز با ظرفیت چهار یون ید را در محیط اسیدی به ید آزاد اکسیده می‌کند و مقدار ید آزاد شده که برابر با اکسیژن محلول می‌باشد توسط تیتزاسیون با تیوسولفات استاندارد اندازه‌‌گیری می‌شود.

در این روش وجود بعضی از مواد مانند نیتویتها و آهن سه ظرفیتی قابلیت اکسیدکنندگی I- را به I۲ دارند. و نتیجه آزمایش را زیاد نشان می‌دهد. و بر عکس مواد احیاء کننده مانند S۲-, So۳۲-, Fe۲+ ید را احیاء کرده و به I- تبدیل می‌کنند و نتیجه آزمایش را کمتر از حد واقعی نشان می‌دهد. بنابراین روش تصحیح نشده چنانکه اکسیژن در محیط وجود نداشته باشد با افزایش سولفات منگنز و معرف یدور قلیائی (NaOH, KI) رسوب سفید رنگ ۲Mn(OH) تشکیل می‌گردد.

Mn۲+ + ۲OH- Mn(OH)۲

● رسوب سفید رنگ

اگر در محیط اکسیژن موجود باشد مقداری از Mn۲+ به ظرفیت بالاتر اکسیده شده و رسوب قهوه‌ای رنگ Mno۲ ظاهر می‌گردد.

Mn(OH)۲ + ½ O۲ Mno۲ + H۲O

● رسوب قهوه‌ای رنگ

اکسیداسیون Mn۲+ به Mno۲ به آهستگی انجام می‌گیرد بدین منظور محلول تکان داده می‌شود تا تمام اکسیژن محلول به صورت ترکیب درآید. حرکت دادن محلول برای مدت حداقل ۲۰ ثانیه لازم است در صورتیکه آب مورد آزمایش شور باشد. زمان تماس بایستی به مراتب طولانی‌تر باشد. پس از حرکت دادن، نمونه را برای ترکیب کامل اکسیژن در جائی ساکن گذاشته و پس از مدتی به آن اسید سولفوریک اضافه می‌کنند. در محیط اسیدی Mno۲ یون I- را اکسید کرده و ید آزاد می‌کند. برای انجام واکنش بطور کامل بایستی درب بطری را بست و برای حداقل ۱۰ ثانیه آن را حرکت داد تا ید به طور یکسان در تمام محلول پخش گردد. ید حاصله را با تیوسولفات سدیم استاندارد تیتر می‌کنند.

Mno۲ + ۲ I- + ۴H+ Mn۲+ + I۲ + ۲H۲O

I۲ + ۲ Na۲S۲o۳ Na۲S۴O۶ + ۲ NaI

همانطور که اشاره شد یون نیتریت یکی از مواد مزاحم در تعیین اکسیژن محلول مب‌باشد. یون نیتریت Mn۲+ را اکسیده نمی‌کند ولی ‌I- را در محیط اسیدی به I۲ اکسید می‌نماید. لذا اگر نیتریت در محیط وجود داشته باشد تشخیص نقطه پایانی مشکل خواهد بود. زیرا به محض اینکه رنگ آبی معرف نشاسته و ید محو می‌گردد نیتریتها مقداری از I- را به I۲ اکسید کرده و رنگ آبی دوباره ظاهر می‌گردد. برای حذف دخالت نیتریتها از آز ید سدیم (Nan۳) استفاده می‌شود.

NaN۳ + ۹H+ ۳NH۳ + Na+ + NH۳ + NO۲- + H+ N۲ + N۲O + H۲O

HN۳ + NO۲- + H+ N۲ + N۲O + H۲O

بدین طریق دخالت نیتریتها می‌گردد.

● معرفهای لازم:

محلول سولفات منگنز: مقدار ۴۸۰ گرمMnSO۴.۴H۲۰ یا ۴۰۰ گرم MnSO۴. ۲H۲O و یا ۳۶۴ گرم MnSO۴.H۲O را در آب مقطر حل کرده و حجم آن را به یک لیتر برسانید.

معرف یدور و آز ید قلیائی: مقدار ۵۰۰ گرم از NaOH را با ۱۵۰ گرم یدور پتاسیم در آب مقطر حل کرده و حجم آن را به یک لیتر برسانید. به آن مقدار ۱۰ گرم آز ید سدیم که در ۴۰ سی سی آب مقطر حل شده اضافه کنید.

- اسید سولفوریک غلیظ

- نشاسته: ۲ گرم نشاسته و ۲/۰ گرم اسید سالیسیلیک را در ۱۰۰ سی سی آب مقطر گرم حل کنید.

- سدیم تیوسولفات استاندارد M ۰۲۵/۰: ۲۰۵/۶ گرم از Na۲S۲O۳. ۵H۲O را در آب مقطر جوشیده سرد شده حل کرده به آن ۴/۰ گرم سود افزوده و در بالن ژوژه یک لیتری به حجم برسانید. این محلول را در مقابل محلول استاندارد ۰۲۵/۰ نرمال بیکرمات پتاسیم و یا بی یدات پتاسیم استاندارد کنید.

● روش کار:

به نمونه مورد آزمایش که در بطریهای ۲۵۰ سی‌سی یا ۳۰۰ سی‌ سی جمع‌آوری شده مقدار ۱ سی سی محلول سولفات منگنز و ۱ سی سی معرف یدور و آزید قلیائی اضافه کنید. سپس درب بطری را با دقت بسته چندین بار آن را تکان داده تا رسوب هیدروکسید منگنز ظاهر گردد. بعد از ته‌نشین شدن رسوب مقدار ۱ سی سی اسید سولفوریک غلیظ به آن افزوده و آن را مخلوط کنید تا رسوب بطور کامل حل شود، ۲۰۰ سی سی از محلول فوق را در یک ارلن ریخته و با تیوسولفات N ۰۲۵/۰ تا رنگ زرد کم رنگ تیتر کنید. سپس چند قطره چسب نشاسته به آن افزوده و تیتراسیون را تا بی رنگ شدن محلول ادامه دهید. حجم تیوسولفات مصرفی را یادداشت کنید. با استفاده از معادله‌های واکنش مقدار اکسیژن محلول نمونه را بر حسب میلیگرم در لیتر محاسبه کنید.
 

کروماتوگرافی (chromatoghraphy) ، در زبان یونانی chroma یعنی رنگ و grophein یعنی نوشتن است.

● اطلاعات اولیه

پر کاربردترین شیوه جداسازی مواد تجزیه‌ای کروماتوگرافی است که در تمام شاخه‌های علوم کاربردهایی دارد. کرماتوگرافی گروه گوناگون و مهمی از روش‌های جداسازی مواد را شامل می‌شود و امکان می‌دهد تا اجزای سازنده نزدیک به هم مخلوط‌های کمپلکس را جدا ، منزوی و شناسایی کند بسیاری از این جداسازی‌ها به روش‌های دیگر ناممکن است.

● سیر تحولی رشد

ـ اولین روش‌های کروماتوگرافی در سال ۱۹۰۳ بوسیله میخائیل سوئت ابداع و نامگذاری شد. او از این روش برای جداسازی مواد رنگی استفاده کرد.

ـ مارتین و سینج در سال ۱۹۵۲ به پاس اکتشافاتشان در زمینه کروماتوگرافی جایزه نوبل دریافت کردند.

● توصیف کروماتوگرافی

کروماتوگرافی را به دلیل اینکه در برگیرنده سیستمها و تکنیکهای مختلفی است نمی‌توان به طور مشخص تعریف کرد. اغلب جداسازی‌ها بر مبنای کروماتوگرافی بر روی مخلوطهایی از مواد بی‌رنگ از جمله گازها صورت می‌گیرد. کروماتوگرافی متکی بر حرکت نسبی دو فاز است ولی در کروماتوگرافی یکی از فازها بدون حرکت است و فاز ساکن نامیده می‌شود و دیگری را فاز متحرک می‌نامند. اجزای یک مخلوط به وسیله جریانی از یک فاز متحرک از داخل فاز ساکن عبور داده می‌شود. جداسازی‌ها بر اساس اختلاف در سرعت مهاجرت اجزای مختلف نمونه استوارند.

● روش‌های کروماتوگرافی

روش‌های کروماتوگرافی را می‌توان ابتدا بر حسب ماهیت فاز متحرک و سپس بر حسب ماهیت فاز ساکن طبقه‌بندی کرد. فاز متحرک ممکن است گاز یا مایع و فاز ساکن ممکن است جامد یا مایع باشد. بدین ترتیب فرآیند کروماتوگرافی به چهار بخش اصلی تقسیم می شود. اگر فاز ساکن جامد باشد کروماتوگرافی را کروماتوگرافی جذب سطحی و اگر فاز ساکن ، مایع باشد کروماتوگرافی را تقسیمی می‌نامند.

● انواع کروماتوگرافی

هر یک از چهار نوع اصلی کروماتوگرافی انواع مختلف دارد:

۱) کروماتوگرافی مایع ـ جامد

ـ کروماتوگرافی جذب سطحی

ـ کروماتوگرافی لایه نازک

ـ کروماتوگرافی تبادل یونی

ـ کروماتوگرافی ژلی

۲) کروماتوگرافی گاز - جامد

۳) کروماتوگرافی مایع - مایع

ـ کروماتوگرافی تقسیمی

ـ کروماتوگرافی کاغذی

۴) کروماتوگرافی گاز- مایع

ـ کروماتوگرافی گاز - مایع

ـ کروماتوگرافی ستون مویین

● مزیت روشهای کروماتوگرافی

ـ با روشهای کروماتوگرافی می‌توان جداسازی‌هایی را که به روش‌های دیگر خیلی مشکل می‌باشند انجام داد. زیرا اختلافات جزئی موجود در رفتار جزئی اجسام در جریان عبور آنها از یک سیستم کروماتوگرافی چندین برابر می‌شود‌. هر قدر این اختلاف بیشتر شود قدرت جداسازی مواد بیشتر و برای انجام جداسازی مواد نیاز کمتری به وجود اختلافات دیگر خواهد بود.

ـ مزیت کروماتوگرافی نسبت به ستون تقطیر این است که نسبتا آسان می‌توان به آن دست یافت با وجود اینکه ممکن است چندین روز طول بکشد تا یک ستون تقطیر به حداکثر بازده خود برسد ولی یک جداسازی مواد کروماتوگرافی می‌تواند در عرض چند دقیقه یا چند ساعت انجام گیرد.

ـ یکی از مزایای برجسته روش‌های کروماتوگرافی این است که آنها آرام هستند. به این معنی که احتمال تجزیه مواد جداشونده به وسیله این روش‌ها در مقایسه با سایر روش‌ها کمتر است.

ـ مزیت دیگر روش‌های کروماتوگرافی در این است که تنها مقدار بسیار کمی از مخلوط برای تجزیه لازم است به این دلیل روش‌های تجزیه‌ای مربوط به جداسازی مواد کروماتوگرافی می‌توانند در مقیاس میکرو و نیمه میکرو انجام گیرند.

ـ روش‌های کروماتوگرافی ساده سریع و وسایل مورد لزوم آنها ارزان هستند. مخلوط‌های پیچیده را می‌توان نسبتا به آسانی به وسیله این روش‌ها به دست آورد.

● انتخاب بهترین روش کروماتوگرافی

انتخاب نوع روش کروماتوگرافی بجز در موارد واضح (مانند کروماتوگرافی گازی در جداسازی مواد گازها) عموما تجربی است. زیرا هنوز هیچ راهی جهت پیش بینی بهترین روش برای جداسازی مواد اجسام مگر در چند مورد ساده وجود ندارد. در ابتدا روش‌های ساده‌تر مانند کروماتوگرافی کاغذی و لایه نازک امتحان می‌شوند. زیرا این روش‌ها در صورتی که مستقیما قادر به جداسازی مواد نباشند نوع سیستم کروماتوگرافی را که جداسازی مواد بوسیله آن باید صورت بگیرد، مشخص می‌کنند آنگاه در صورت لزوم از روش‌های پیچیده‌تر استفاده می‌شود. از فهرست زیر می‌توان به عنوان یک راهنمای تقریبی استفاده کرد‌.

در جداسازی‌های مشکل وقتی که روش‌های ساده فاقد کارایی لازم هستند روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HELC) می تواند جوابگو باشد.

● ستون کروماتوگرافی جذب سطحی

برای جداسازی مواد یک مخلوط ‏‏‏‎، می‌توان از ستون استفاده کرد. داخل این ستون با جامد فعالی مانند آلومین (فاز ساکن) پر شده است و با حلالی مانند هگزان (فاز متحرک) پوشیده شده است. هرگاه نمونه کوچکی از مخلوط در بالای ستون قرار گیرد ، نواری از ماده جذب شده تشکیل می‌شود، حلال با عبور خود از میان ستون اجزای مخلوط را با خود حمل می‌کند.

▪ جداسازی کامل

سرعت حرکت هر جزء‏ ، به میزان جذب سطحی آن بر روی ماده داخل ستون بستگی دارد. به این ترتیب ، ماده‌ای که کم جذب شده است، سریع‌تر از ماده‌ای که زیاد جذب شده است، حرکت می‌کند. واضح است که اگر اختلاف بین جذب‌های سطحی به حد کافی زیاد باشد، جداسازی مواد کامل انجام خواهد گرفت. اجزایی که قابلیت جذب بالاتری دارند، در قسمت بالای ستون و اجسامی که کمتر جذب می‌شوند در قسمت‌های پایین ستون ، جذب خواهند شد.

● نیروهای بین اجزا

این نیروها ممکن است یا از نوع نیروهای واندروالسی ، مانند نیروهایی که در مورد آلومین است یا از نوع نیروهای الکترستاتیک باشند، مانند جداسازی یون‌ها بوسیله کروماتوگرافی تبادل یونی که در آن فاز ساکن یک ماده مبادله کننده یون است ، یا ممکن است از یک ستون که از ماده مناسب متخلخلی پر شده، برای جدا کردن مواد حل‌شده بر اساس اندازه مولکول آنها استفاده کرد، مانند کروماتوگرافی ژلی.

کروماتوگرافی لایه نازک نمونه ویژه‌ای از کروماتوگرافی جذب سطحی است که در این روش ، به جای اینکه جاذب را در یک ستون استوانه‌ای پر کنیم، آن را بصورت لایه نازک روی یک صفحه شیشه‌ای یا لایه پلاستیکی یا ورقه فلزی قرار می‌دهیم.

● مقایسه با کروماتوگرافی تقسیمی

روش‌های جذب سطحی ، برای جداسازی مواد انواع مختلف ترکیبات شیمیایی بهتر هستند. ظرفیت یک ستون جذب سطحی ، در واحد حجم ، غالبا بزرگتر از ظرفیت یک ستون تقسیمی بوده و گاهی این اختلاف خیلی زیاد است.

کروماتوگرافی تبادل یونی در ستون‌ها ، بطور انحصاری ، کاربرد رزین‌های تبادل یونی محدود می‌شود زیرا این مواد به طور عمده خواص مطلوبی ، مانند پایداری مکانیکی و شیمیایی و یکنواختی اندازه دانه‌ها ( ذرات ) دارند، پودر سلولز که آن گرده‌های تبادل یونی به طریق شیمیایی قرار داده شده باشند نیز برای جداسازی مواد در ستون‌ها به کار می‌رود. ورقه‌هایی از سلولز عمل شده فوق و ورقه‌های سلولز پر شده با رزین‌های تبادل یونی را در روش کروموتوگرافی کاغذی برای جداسازی‌هایی که شامل تبادل یونی هستند، می‌توان مورد استفاده قرار داد.

▪ توصیف

در کروماتوگرافی تبادل یونی جداسازی مواد از نوع کروماتوگرافی که در آنها رزین به جای جاذب در کروماتوگرافی جذبی قرار می‌گیرد، است. مقادیر زیادی از رزین‌های تبادل یونی برای جدا کردن کامل یون‌ها از محلول در آزمایشگاه و نیز در مقیاس صنعتی به کار می‌روند. یعنی از جداسازی‌های فوق العاده جالب عبارتند از جداسازی مواد لانتایندها، آکتینیدها و اسیدهای آمینه.

● رزین‌های متداول تبادل یونی

رزین‌های متداول تبادل یونی که به طور مصنوعی ساخته می‌شوند، بر پایه قالب غیر محلولی از یک بسپار بزرگ ، معمولا پلی استیرن ، استوار هستند. ولی بعضی از آنها متکی بر اسید متا اکریلیک هستند. نوع اول با بسپار کردن استیرن در حضور مقدار کمی از دی وینیل بنزن ساخته می‌شود. دی وینیل بنرن میزان اتصالات عرضی را که عامل مهمی در کروماتوگرافی است کنترل می‌کند. اتصالات عرضی ، بسپار را به حالت نامحلول در می‌آورد. اگر میزان اتصالات عرضی خیلی کم باشد رزین مستعد جذب مایع اضافی می‌شود و در نتیجه آماس زیادی می‌کند، در حالی که اتصالات عرضی زیاده از حد ، ظرفیت تبادل رزین را ، احتمالا به علت ممانعت فضایی کم می‌کند.

گرده‌های قطبی که باعث خواص تبادل یون در رزین می شوند به جز در مورد اسید پلی متا اکریلیک، بعد از عمل بسپار شدن به رزین اضافه می‌شوند. با بسپار شدن در یک امولسیون آبی می‌توان دانه‌هایی با اندازه‌های معین تهیه کرد و در این صورت است که رزین‌ها برای عمل یون زدایی و اهداف کروماتوگرافی به کار می‌روند. بعضی از رزین‌ها را به شکل ورقه می‌سازند که در این صورت غشاهای تبادل یونی به دست می‌آیند. این غشاها به این صورت کاربردی در کروماتوگرافی ندارند ولی می‌توان از آنها برای نمک‌زدایی محلول‌ها ، که ممکن است یک عمل مقدماتی ضروری برای یک جداسازی مواد کروماتوگرافی مورد نظر باشد، استفاده کرد.

ـ مواد مبادله کننده یون :

تبادل گرهای کاتیونی و آنیونی دو نوع عمده مواد مبادله کننده یون هستند که آنها را به نوبه خود می‌توان بر حسب قدرتشان به اسید و باز تقسیم‌بندی کرد.

ـ تبادل‌گر کاتیونی :

گروه‌های قطبی در تبادل‌گرهای کاتیونی، که یا و یا می‌باشند، خاصیت اسیدی دارند این گروه‌‌ها به مولکول‌های بسپار به طور قطعی متصل هستند و در معرض محلول‌ حاوی یون‌هایی که باید حذف یا جدا شوند، قرار می‌گیرند.

ـ گروه‌های قطبی در تبادل گرهای آنیونی گروه‌های آمونیوم نوع سوم یا چهارم هستند و مثل هم عمل می‌کنند. تبادل‌گر آنیونی بیشتر به شکل کلرید هستند تا به شکل هیدروکسید زیرا کلریدها پایدارتر هستند.

▪ خواص رزین‌ها

ـ باید دارای گروه‌های مبادله کننده تک عاملی باشد. برای رزین‌های جدید هیچ مشکلی در این مورد وجود ندارد ولی محصولات اولیه که از فنل ساخته می‌شدند چند عاملی بودند و خواص تبادل آنها بستگی به PH محلولی که در آن قرار می‌‌گرفتند، داشت. از این نقطه نظر این رزین‌ها برای کروماتوگرافی مناسب نبودند.

ـ باید درجه اتصالات عرضی کنترل شده داشته باشد. ۴ - ۸ % بهترین درجه برای کروماتوگرافی است.

ـ گستره اندازه ذرات باید تا آنجایی که ممکن است کوچک باشد.

ـ اندازه ذرات باید، تا آنجایی که عملی است کوچک باشد.

● مزیت اساسی کروماتوگرافی تبادل یونی

در کروماتوگرافی ، محلول‌های بکار رفته اکثرا رقیق هستند و در نتیجه روش شستشو بیشتر به کار می‌رود و اغلب جداسازی‌های بسیار رضایت بخشی به دست می‌آید. در مورد رزین‌ها تجزیه جانشینی و تجزیه مرحله‌ای و شستشوی تدریجی همگی به کار می‌روند. ولی از تجزیه جبهه‌ای استفاده نمی‌شود. روش دیگر شستشو ، تحت عنوان گزینش پذیری ، نیز کارآیی مفیدی دارد. این روش به تغییر فعالیت یون‌هایی بستگی دارد که باید بوسیله عامل شوینده‌ای که با یون‌ها تشکیل کمپلکس می‌دهد جدا شوند.

تشکیل کمپکس بدون شک عامل مهمی در سایر روش‌های کروماتوگرافی ، مخصوصا در جداسازی‌های معدنی روی کاغذ است، ولی در هیچ یک از سایر روش‌ها این موضوع به همان وسعت که در کروماتوگرافی تبادل یونی استفاده شده، مطالعه نشده است. یکی از قدیمیترین و جالب‌ترین موفقیت‌ها در کروماتوگرافی تبادل یونی جداسازی مواد لانتایندها در یک رزین اسید قوی و با استفاده از یک محلول سیترات تامپونی برای شستشو است.

● کروماتوگرافی نمک زنی

در روش کروماتوگرافی نمک‌زنی ، از رزین‌های تبادل یونی برای جداسازی مواد غیر الکترولیت‌ها ، با شستن آنها از ستون به وسیله محلول‌های آبی یک نمک ، استفاده می‌شود. اجسام جدا شده بوسیله این روش ، اترها ، آلدئیدها ، کتون‌ها و آمین‌ها هستند.

▪ تبادل‌گرهای یون معدنی

بعضی از نمک‌های معدنی برای پر کردن کاغذ و آماده سازی آن به منظور استفاده در جداسازی‌ها که بر اثر تبادل یون صورت می‌گیرند، بکار می‌روند. یکی از دلایل توجه به مواد معدنی این است که تبادل‌گرهای یونی رزینی بر اثر تابش مستعد خراب شدن هستند. بنابراین در حقیقت برای استفاده با محلول‌های خیلی فعال مناسب نیستند. اگر چه برای جداسازی مواد ، به عنوان مثال ، مخلوط‌های اکتیندها یا موفقیت به کاربرده شده‌اند. مواد معدنی دارای مزایای دیگری مانند گزینش پذیری خیلی زیاد برای بعضی از یون‌ها مانند روبیدیم و سزیم و توانایی در برابر محلو‌ل‌های با دمای بالا هستند.

به علاوه تبادل گرهای یونی معدنی وقتی که در آب قرار می‌گیرند به مقدار قابل توجهی آماس نمی‌کنند و حجم آنها با تغییر قدرت یونی محلول در تماس با آنها تغییر نمی‌کند. از طرف دیگر ، بعضی از مواد معدنی معایبی مانند انحلال پذیری یا والختی در بعضی از PHها که در آن معمولا رزین‌ها پایدارند، دارند یا ممکن است در محلول‌هایی که رزین‌ها غیر محلول هستند، حل شوند. همچنین تبادل‌گرهای یونی معدنی ممکن است به شکل بلورهای ریز باشند که به علت ممانعت از عبور فاز متحرک ، برای پر کردن در ستون‌ها مناسب نیستند. اگر چه راههایی برای فائق آمدن به این مشکل وجود دارد.

در مطالعات جذب سطحی بر روی سیلیکاژل و کربن فعال ، اثرات الک مولکولی با موادی که جرم مولکولی بالایی دارند، مشاهده شده است. جداسازی‌های مبتنی بر الک کردن مولکولی را می‌توان بر روی اجسام بی‌بار در جریان مهاجرت الکترو اسمزی از داخل ژل‌ها انجام داد. این اساس جداسازی‌هایی را که مبتنی بر اندازه‌های نسبی مولکول‌ها هستند، تشکیل می‌دهند و از اصطلاح صاف کردن بوسیله ژل استفاده می‌شود.

▪ سیر تحولی و رشد

در سال ۱۹۵۴ ، "مولد وسینچ" نشان دادند که جداسازی‌ها مبتنی بر الک کردن مولکولی را می‌توان بر روی اجسام بی‌بار از داخل ژل‌ها انجام داد. در سال ۱۹۵۹ "پورات" و "فلودین" ، اصل معینی را ارائه دادند و از اصطلاح ، صاف کردن بوسیله ژل برای شرح روش خودشان در مورد جداسازی مواد مولکول‌هایی با منشاء زیستی در سیستم‌های آبی بوسیله ژل‌های پلی‌ساکارید استفاده کردند.

ولی "دترمان" در سال ۱۹۶۴ پیشنهاد کرد که کروماتوگرافی ژلی ( Gel Cromatography ) ، عمومی‌ترین اسم برای این شیوه است.

▪ نکات قابل توجه این روش

در کروماتوگرافی ژلی ، فاز ساکن از یک قالب بسپار متخلخل تشکیل شده است که منفذهای آن بوسیله حلالی که به عنوان فاز متحرک بکار می‌رود، کاملا پر شده است. اندازه سوراخ بسیار مهم است چون اساس جدایی بر این است که مولکولی‌های بزرگتر از یک اندازه معین اصلا وارد سوراخ‌ها نشوند و تمام یا قسمتی از سوراخ‌ها برای ورود مولکول‌های کوچکتر آماده است. جریان فاز متحرک موجب می‌شود که مولکول‌های بزرگتر بدون برخورد با مانعی ، بدون نفوذ در قالب ژل از ستون عبور کنند، در حالی‌که مولکول‌های کوچک‌تر بر حسب شدت نفوذ آنها در ژل در ستون نگه داشته می‌شوند.

▪ خروج اجزای مخلوط

بدین ترتیب اجزای مخلوط به ترتیب جرم مولکولی نسبی از ستون خارج می‌شوند، ابتدا بزرگترین مولکول خارج می‌شود. ترکیباتی که اصلا وارد ژل نمی‌شوند از یکدیگر جدا نمی‌شوند و همچنین مولکول‌های کوچکی که کاملا در ژل نفوذ می‌کنند، از یکدیگر جدا نمی‌شوند. مولکول‌های کوچکی که کاملا در ژل نفوذ می‌کنند از یکدیگر جدا نمی‌شوند. مولکول‌های با اندازه متوسط بر حسب درجه نفوذ آنها در قالب در ستون نگه داشته می‌شوند. اگر مواد ترکیب شیمیایی مشابه داشته باشند، به ترتیب جرم مولکولی نسبی از ستون شسته می‌شوند.

▪ مقایسه با کروماتوگرافی تقسیمی

از اثرات جذب سطحی بر روی سطح ذرات ژل معمولا می‌توان صرف نظر کرد و در نتیجه کروماتوگرافی ژلی را می‌توان به‌عنوان نوعی کروماتوگرافی تقسیمی در نظر گرفت. مایع موجود در داخل قالب ژل ، فاز ساکن و شوینده سیالی که بقیه ستون را پر می‌کند، فاز متحرک را تشکیل می‌دهند. به‌عبارت دیگر ، یک ستون تقسیمی داریم که در آن دو فاز مایع ، متحرک و ساکن ، ترکیب یکسانی دارند.

● ماهیت ژل کروماتوگرافی

ژل باید تا حد ممکن از نظر شیمیایی بی‌اثر و از نظر مکانیکی تا حد امکان پایدار باشد. مواد ژلی بصورت دانه تهیه می‌شوند و لازم است همانند رزین‌های تبادل یونی ، اندازه ذرات نسبتا یکنواخت باشد و تخلخل یکنواختی داشته باشد.

▪ نمونه

گرانروی نمونه مهم است و نباید از دو برابر گرانروی شوینده بیشتر باشد. حجم نمونه نیز مهم است. هر قدر حجم نمونه کمتر باشد، کاهش غلظت هر جزء در محلول خارج شده بیشتر خواهد بود. این اثر رقیق شدن در تصمیم‌گیری در مورد اندازه‌های ستون و نمونه باید مد نظر قرار گیرد.

▪ کاربرد کروماتوگرافی ژلی

با اینکه این روش بیشتر برای جداسازی‌هایی در مقیاس کوچک در کارهای تحقیقاتی و تجزیه‌های روزمره بکار می‌رود، ولی کاربردهایی نیز در مقیاس بالاتر در تولیدات صنعتی دارد. کروماتوگرافی ژلی ابتدا برای جداسازی مواد مولکول‌های بزرگی که منشاء زیستی دارند، مانند پروتئین‌ها ، پلی‌ساکاریدها ، اسیدهای نوکلئیک و آنریم‌ها بکار رفت و هنوز هم بیشترین کاربرد این روش در همین زمینه‌ها است.

اخیرا جداسازی مواد و بررسی بسپارهای مصنوعی ، حدود کاربرد این روش را افزایش داده‌اند و این روش ، قسمت مهمی از تکنولوژی بسپارها شده است. نمک‌زدایی از محلول‌ها برای مثال از پروتئین‌ها، یکی از کاربردها‌ی مهم محیط‌های ژلی است.

کروماتوگرافی تقسیمی نمونه‌ای از کروماتوگرافی مایع-مایع است که فاز جامد یک لایه از محلول ( مثل آب ) است که روی سطح یک جامد ناصاف مثل سیلیکاژل و یا خاک سیلیسی قرار دارد و فاز متحرک مایعی است که غیر محلول در مایع اولی می‌باشد.

▪ اطلاعات اولیه

در جداسازی مواد بوسیله کروماتوگرافی تقسیمی در ستون ، شیوه کار بسیار شبیه به شیوه کروماتوگرافی جذب سطحی است. اختلاف اصلی دو روش در ماهیت ماده پر شده در ستون است.

● اساس کار کروماتوگرافی تقسیمی

سرعت حرکت یک جزء از مخلوط تابع انحلال پذیری آن در فاز ساکن است. به عبارت دیگر ، جدا شدن اجزا بر اساس تقسیم بین دو مایع است. اجسامی که بیشتر حل می‌شوند، کندتر از اجسامی که کمتر حل می‌شوند به طرف پایین ستون حرکت می‌کنند. در جریان عبور از ستون ، اجسام میان دو فاز تقسیم می‌شوند و جداسازی مواد بر اساس اختلاف میان ضرایب تقسیم آنها انجام می‌شوند.

▪ یک مورد خاص

کروماتوگرافی کاغذی مورد خاصی از کروماتوگرافی تقسیمی به شمار می‌رود که در آن صفحات کاغذی جای ستون پر شده را می‌گیرند.

▪ خصوصیات

یکی از خصوصیات اساسی کروماتوگرافی این است که مخلوط اجسام ابتدا به صورت یک نوار در ستون که در نتیجه جذب سطحی یا جذب به وسیله فاز ساکن به وجود می‌آید، ظاهر می‌شود. برای جداسازی مواد اجزای باید عمل دیگر روی نوار انجام گیرد. تجزیه به روش‌های گوناگونی انجام می‌گیرد.

▪ مقایسه با کروماتوگرافی جذب سطحی

می‌توان گفت که روش‌های تقسیمی برای جداسازی ترکیبات شیمیایی نزدیک به هم ، مانند اعضای سری‌های ترکیبات مشابه ، مناسب‌تر است. مزیت اصلی روش تقسیمی این است که نوارهای کروماتوگرافی حاصل ، به علت وجود دنباله ، نسبتا باریک و در نتیجه استفاده از ستون‌ها کارآمدتر است. ظرفیت یک ستون تقسیمی ، در واحد حجم ، غالبا کوچک‌تر از ظرفیت یک ستون جذب سطحی بوده و گاهی این اختلاف خیلی زیاد است.

● کروماتوگرافی کاغذی (paper chromatoghraphy)

▪ اطلاعات اولیه

انواع جداسازی‌های مختلف و ساده بر روی کاغذ به عنوان پیشروان کروماتوگرافی کاغذی توصیف شده‌اند. این سیستم معمولا به عنوان نمونه بارزی از سیستم تقسیمی در نظر گرفته می‌شود که در آن فاز ساکن آب است و به وسیله جذب سطحی بر روی مولکول‌های سلولز قرار می‌گیرد و مولکول‌های سلولز نیز به نوبه خود به وسیله ساختار الیافی کاغذ در وضعیت‌های ثابت نگه داشته می‌شود. امروزه ، به هر حال ، مشخص شده است که جذب سطحی اجزای فاز متحرک و حل شونده‌ها و اثرات تبادل یون نیز نقش‌هایی را ایفا می‌کنند و کاغذ به هیچ عنوان تنها به صورت تکیه گاه بی اثر نیست.

▪ سیر تحولی رشد

روش پیشنهادی رانگ در سال ۱۸۵۰ و فرآیندی که آن را تجزیه موئینه‌ای می‌نامند، از جمله آنها می‌باشند. چنین روش‌هایی در واقع بیشتر شبیه کروماتوگرافی جذب سطحی بودند و کروماتوگرافی کاغذی به مفهوم فعلی ، گسترش سیستم تقسیمی است که به وسیله مارتین و سینج در سال ۱۹۴۱ ارائه شد. در سال ۱۹۴۴ کونسدن ، گوردن و مارتین اسیدهای آمینه و پپتیدهای موجود در محصول آبکافت ، پروتئین پشم را به وسیله روشی جدا کردند که در آن به جای ستون پودر از یک صفحه یا نوار کاغذی آویزان در داخل یک ظرف سرپوش‌دار استفاده شده بود.

▪ کاربرد

در ابتدا کروماتوگرافی کاغذی برای جداسازی مخلوط‌های مواد آلی به کار رفت. ولی بعد از آن ، عمدتا به وسیله برستال و پولارد و همکاران آنها ، برای جداسازی یون‌های معدنی به سرعت به کار گرفته شد. هم آنیون‌ها و هم کاتیون‌ها را به وسیله این روش می‌توان جدا کرد.

▪ خصوصیت ویژه

یک خصوصیت ویژه روش کروماتوگرافی کاغذی این است که چیزی مربوط به محلول یا گاز خارج شده از ستون که در سیستم‌های معمول مایع یا گاز با آن برخورد می‌کنیم وجود ندارد. ترکیبات جدا شده روی کاغذ مکان‌یابی و شناسایی می‌شوند در نتیجه ، جداسازی به طور نسبتا دائم در روی کاغذ ثبت می‌شود. در این روش اجزای جدا شده جمع آوری نمی‌شوند و احتیاجی به وسایل پیچیده کنترل پیوسته نیست. اندازه گیری کمی ترکیبات جدا شده را می‌توان روی کاغذ انجام داد ولی اگر بخواهند اجرای را از کاغذ خارج کنند. تنها کار لازم این است که قسمت مربوط به هر یک از اجسام را از کاغذ ببرند و هر یک را به طور جداگانه بشویند.

▪ طرح کلی روش

قطره‌ای از محلولحاوی مخلوطی که باید جدا شود را روی یک صفحه یا نوار کاغذ صافی در محل علامت گذاری شده قرار می‌دهند. در این محل ، قطره به صورت یک لکه حلقوی پخش می‌شود. وقتی که لکه خشک شده کاغذ را در یک ظرف مناسب سربسته طوری قرار دهند که یک سر آن در حلال انتخاب شده به عنوان فاز متحرک فرو رود. حلال از طریق الیاف کاغذ در نتیجه عمل موئینگی نفوذ می‌کند و نکته مهم این است که سطح کاغذ نباید کاملا به وسیله حلال پوشانده شود. زیرا در این صورت ، اصلا جدا سازی صورت نمی‌گیرد یا نواحی خیلی پخش می‌شوند.

وقتی که جبهه حلال مسافت مناسبی را طی کرد یا بعد از یک زمان از قبل تعیین شده ، کاغذ را از طرف بیرون آورده ، جبهه حلال را با علامتی مشخص می‌کنند و می‌گذارند تا صفحه خشک شود. وقتی که محل‌های مناطق جدا شده آشکار شدند لازم است که هر یک از اجسام به طور جداگانه شناسایی شوند. در موارد ایده‌آل ، هر جسم با واکنشگر مکان‌یاب ، رنگ مخصوصی می‌دهد که در مورد مواد معدنی بیشتر و درمورد مواد آلی کمتر مشاهده می‌شود. ساده‌ترین روش شناسایی بر اساس مقدار Rf یعنی نسبت فاصله طی شده به وسیله جبهه حلال است.

خارج کردن جسم از کاغذ

روش‌های ارائه شده مستلزم به کارگیری یک واکنشگر مکان یاب شیمیایی برای تعیین محل لکه هستند، و لکه‌های رنگی اساس ارزیابی را تشکیل می‌دهند. بعضی اوقات می‌توان کمپلکس را شستشو داد و به وسیله روش رنگ سنجی تخمین زد، ولی اگر تغییر شیمیایی قابل قبول نباشد ماده تغییر نیافته را باید شستشو داد. عمل شستشو را می‌توان با وارد کردن تکه کاغذ در یک حلال ، به وسیله استخراج در یک دستگاه سوکسیله ، یا با استفاده از آرایش خاصی ، که در کاغذ یک جریان نزولی کروماتوگرافی ایجاد می‌نماید، انجام داد. برای جداسازی‌های معدنی تکه‌های کاغذ را می‌توان به صورت خاکستر در آورده ، باقیمانده‌ها را در اسید حل کرد. نتایج این روش به اندازه روش شستشو خوب نیستند. از اینرو محلول‌های به دست آمده را می‌توان به وسیله هر روش مناسبی تجزیه کرد، روش‌هایی که اغلب به دنبال روش‌های کروماتوگرافی به کار می‌روند عبارتند از رنگ سنجی و قطبش نگاری.

پیدا کردن یک روش کروماتوگرافی ، که بتواند به طور کمی تمامی اجزای یک مخلوط را جدا کند، مطلقا ضروری نیست. ارزیابی کمی فلزات با قطبش نگاری و ارزیابی کمی مواد آلی مشکل‌تر از فلزات است زیرا ، برای مواد آلی ، روش‌های موجود برای آزمایش محلول حاصل از شستشو محدودتر هستند. ارزیابی مواد آلی معمولا بر روی کاغذ صورت می‌گیرند و بنابراین ، لازم است که هر جسمی از اجسام دیگر به طور کمی جدا شود.

▪ نقایص کروماتوگرافی کاغذی

ـ لکه‌های چند تایی :

در کروماتوگرافی یون‌ها فلزی ، اگر دارای آنیونی متفاوت از آنیون موجود در محلول اولیه باشد، ممکن است رقابتی بین آنیون‌ها برای یون فلزی وجود داشته باشد، که در نتیجه دو لکه به دست می‌آید که هر یک از آنها مربوط به یکی از نمکهای فلزی می‌باشد. ممکن است یون فلزی دو کمپلکس متفاوت با حلال ایجاد کند. در جدا سازی‌های آلی ، ممکن است جسم دو شکل متفاوت وجود داشته باشد. به عنوان مثال یک آمینو اسید می‌تواند به صورت کاتیون و یون دو قطبی باشد.

ـ دنباله دار شدن :

اگر مخلوط یه مقدار زیاد از حد روی کاغذ قرار داده شود، یا سرعت عبور حلال متفاوت باشد، جسم نمی‌تواند برای ایجاد یک لکه مجزا به تعادل برسد. در این صورت این لکه ، در سطح بزرگی از کاغذ پخش شده و از حلال در حال پیشروی عقب می‌ماند. دنباله‌دار شدن ممکن است به سبب اثرات جذبی سطحی تر ایجاد شود.

ـ اثرات لبه یا کناره :

لکه‌ها خیلی نزدیک به کنار نوار ، ممکن است در امتداد کنار کاغذ پخش شوند، عمل نفوذ ممکن است به علت بالا بودن غلظت موضعی فاز متحرک در آن ناحیه ، و یا به علت بالاتر بودن سرعت تبخیر حلال در کنار کاغذ ، که منجر به اثرات تقسیمی غیرعادی می‌شوند، باشد.

▪ روش کمی کروماتوگرافی کاغذی

کاربرد کمی این روش نه تنها احتیاج به یک جداسازی کمی ، بلکه مکان‌یابی و ارزیابی کمی اجسام موجود نیز دارد. یک جداسازی کیفی رضایت بخش ، الزاما برای کار کمی مفید نیست. اندازه گیری کمی را می‌توان یا با سنجش مقدار جسم موجود در لکه روی کاغذ ، یا با خارج کردن جسم از کاغذ و تجزیه اجزای جدا شده به وسیله روش‌های کمی متداول انجام داد. لکه اولیه از نمونه مناسب روی کاغذ قرار می‌دهند، خشک کردن لکه باید تحت شرایط استاندارد زمان و دما صورت گیرد.

در تهیه حلال باید دقت زیادی روی نسبت‌های اجزای صورت گیرد، برقرار ساختن تعادل باید به طور استاندارد انجام گیرد، طول عبور حلال در تمامی نوبت‌ها یکسان باشد، در طول آزمایش ، دما باید ثابت بماند، و خشک کردن ورقه باید در یک زمان و دمای استاندارد انجام گیرد. واکنشگر مکان‌یاب (در صورت استفاده از لکه‌های رنگی) باید به طریق کاملا تکرارپذیر افزوده شود. و هر عمل بعدی ، مانند خشک کردن یا قراردادن در معرض بخار آمونیاک ، باید در مدت استاندارد انجام گیرد. مقدار جسمی که در یک جداسازی کروماتوگرافی باید روی کاغذ قرار گیرد، متغیر است.

▪ موارد استعمال کروماتوگرافی کاغذی

ـ منابع علمی مربوط به روش‌های تجزیه‌ای و بررسی ترکیبات طبیعی نشان می‌دهد که کروماتوگرافی کاغذی در هر رشته‌ای کاربرد دارد. با این همه ، این روش هنوز هم در جداسازی‌های مواد با ماهیت زیستی وسیعترین کاربرد را دارد.

ـ کروماتوگرافی کاغذی اکثرا به عنوان یک وسیله تحقیقاتی به کار می‌رود، و به طور گسترده‌ای در تجزیه‌های روزمره مخصوصا در جداسازی‌های جدیدی که هیچ روش کلاسیک برای آنها وجود ندارد، نیز مورد استفاده قرار می گیرد. روش اخیر در مسائل کلینیکی و زیست شیمیایی ، جداسازی اسیدهای آمینه و پپتیدها در بررسی ساختارهای پروتئین کاربد دارد.

ـ آزمایش روزمره ادرار و سایر مایعات بدن برای اسید آمینه و قند ، جداسازی بازهای پورین و نوکلئوتیدها در آزمایش اسیدهای نوکلئیک ، جداسازی استرئیدها ، تجزیه عمومی ، تجزیه بسپارها ، تشخیص و ارزیابی فلزات در خاک ها و نمونه های زمین شناسی ، بررسی ترکیبات فنلی در عصاره های گیاهی ، جداسازی آلکالوئیدها ، جداسازی ترکیبات علامت دار به وسیله رادیو ایزوتوپ‌ها ، کروماتوگرافی کاغذی برای جداسازی مواد فرار غیر فعال مانند هیدروکربن‌ها و دیگری جداسازی اسیدهای چرب با فراریت بیشتر مناسب نمی باشد.

● کروماتوگرافی ستون مویین (Capillary Column Chramatography)

▪ اطلاعات اولیه

گولای نظریه و موارد استعمال ستون‌های مویین را برای اولین بار ارائه داده به طور نظری ، برای ستونی که دارای یک لوله مویین طویل با جدار داخلی پوشانده شده از لایه نازکی از فاز ساکن است کارایی بسیار بالایی پیش‌بینی می‌شود و این پیش‌بینی در عمل به اثبات رسیده است.

برای انجام کروماتوگرافی ستون مویین ، تغییراتی باید انجام گیرد. این تغییرات شامل روش مخصوصی برای وارد کردن نمونه ، خود ستون مویین و استفاده از یک آشکارساز خیلی حساس با حجم کوچک و پاسخ سریع است.

▪ نمونه در ستون مویین

وقتی که از یک ستون مویین استفاده می‌شود، چون مقدار فاز ساکنی که می‌تواند در دیواره‌های ستون نگه داشته شود، کم است. بنابراین ، برای اندازه‌‌های نمونه باید خیلی کوچک باشد. برای اینکه مقدار نمونه وارد شده به ستون قابل تکرار باشد و در عین حال ، برای کارایی ستون ، به اندازه کافی کم باشد، ساده‌ترین راه ، استفاده از یک وسیله تقسیم کننده جریان است. تقسیم جریان باید خطی باشد. یعنی ، بدون در نظر گرفتن تغییرات دما ، سرعت عبور ، اندازه نمونه ، نسبت تقسیم و غیره ، قسمتی از هر جزء مخلوط که به ستون می‌رسد باید برابر با قسمتی از گاز حامل باشد که از ستون عبور می‌کند.

درصورت بهره‌برداری کامل ، ستون‌های مویین به خوبی می‌توانند حداکثر قدرت را در جداسازی مواد به روش‌های کروماتوگرافی نشان دهند. ستون‌های مویین می‌توانند مؤثرتر از ستون‌های پر معمولی باشند. قدرت جداسازی مواد ستون‌های مویین پنج برابر ستون‌های معمولی است و زمان جداسازی مواد کمتر است. ستون‌های مویین در دماهای پایین‌تر از آنچه که معمولا با یک ستون پر امکان دارد، به علت نیاز به مقادیر فوق‌العاده کمی از نمونه ، قادر به جداسازی مواد مخلوط‌ها هستند. استفاده از آشکارسازهای بسیار حساس ، ستون‌های معمولی را نیز قادر می‌سازد که در دماهای پایین‌تز از دمای نرمال عمل کنند، زیرا در این صورت هم نمونه‌های بسیار کم را می‌توان به کار برد.

▪ جداسازی مواد

شرایط لازم برای یک آشکارساز خوب ، حساسیت بالا ، حجم کوچک و پاسخ سریع است و این سه معیار در اغلب آشکارسازهای پوشش وجود دارند. زمان لازم برای بعضی از جداسازی‌ها آنقدر کوتاه است و اجزای جدا شده با چنان سرعتی از ستون خارج می‌شوند که ثبات‌های معمولی پتانسیل سنجی قادر به همگامی با علائم حاصل از آشکارساز نیستند. در چنین مواردی از دستگاه دیگری مانند یک نوسان کننده اشعه کاتد برای نمایش علائم می‌توان استفاده کرد. با اینکه چنین سرعت زیادی شاید اغراق‌ آمیز باشد ولی باز هم مصلحت است که از یک ثبات با سریع‌ترین سرعت پاسخ ممکن استفاده شود.

▪ معایب استفاده از ستون مویین

معایب استفاده از یک ستون مویین بیشتر مربوط به ریزه‌کاری هر روش است. یعنی احتیاط بیشتری در عمل لازم است. به عنوان مثال ، وارد کردن نمونه‌های خیلی کم به ستون بطور تکرار‌ پذیر مشکل است. و جمع‌آوری سطح مخصوص حداقل ۱ است. آکنه‌ای که بسیار در کروماتوگرافی استفاده می‌شود خاک دیاتومه‌ای است. با کاهش اندازه آکنه‌ها بازده ستون افزایش می‌یابد. اختلاف فشار مورد نیاز برای حفظ شدت جریان گاز حاصل با توان دوم اندازه ذرات نسبت عکس دارد.

▪ کاربرد

کروماتوگرافی مخصوصا در مطالعات آلودگی محیط زیست اهمیت دارد زیرا بسیاری از آلوده کننده‌ها مانند ترکیبات آلی فسفر و هیدروکربن‌های کروماتوگرافی گازی مخصوصا برای جداسازی ترکیبات آلی ، و تعداد کمی از مخلوط‌های معدنی به کار می‌رود، بنابراین پیشرفت‌های بیشتری در این رشته امکان پذیر است. امروزه کروماتوگرافی گازی بیشتر برای شناسایی اجسام پیچیده مانند بسپارها و مواد زیستی به کار می‌رود.

به این ترتیب که ابتدا این اجسام را در شرایط به دقت استاندارد شده گرما کافت می‌کنند و به دنبال آن محصولات گازی حاصل را در یک کروماتوگارف گازی جدا کرده، کروماتوگرام ویژه جسم را به دست می‌آورند. کاربردهای زیست پزشکی کروماتوگرافی گازی برای تشخیص طبی مطالعات بی‌نظمی‌های متابولیک و همچنین کاربرد آن در علوم جرم‌شناسی برای تشخیص داروهای تحریک کننده سیستم عصب مرکزی و الکل‌ها می‌باشد.

در هنگام کار با دستگاه K.U نکات ذیل را مدنظر داشته باشید:

ـ درجه حرارت خیلی دقیق تنظیم گردد.

ـ رنگ بایستی قبلاً کاملاً میکس شده باشد.

ـ رنگ بایستی عاری از حباب هوا و پوسته باشد.

ـ شفت میکسر بایستی تا حد علامت ، داخل رنگ قرار گیرد. نه بیشتر و نه کمتر.

ـ وزنه ها باید طوری گذاشته شوند که خطوط کاملاً ثابت به نظر آیند.

▪ پیگمانهای رنگی

معمولترین طبقه بندی پیگمانها بر مبناء نوع رنگ یا فام آنهاست اما می توان آنان را بر مبناء شیمیائی (آلی و غیر آلی) و طبیعی و مصنوعی و نهایتاً رنگ یا فام طبقه بندی نمود

اساساً دو نوع رنگدانه معدنی یعنی طبیعی و مصنوعی وجود دارد که رنگدانه های معدنی در معادن

موجود بوده و در قسمتهای مختلف دنیا از معادن استخراج می گردند و اکثراً همراه با ناخالصی هائی از قبیل آهن، منگنز و سیلیکاتها می باشند. رنگدانه های رنگی معدنی طبیعی در انواع قرمز، زرد، قهوه ای و سیاه با شدت فامهای گوناگون در طبیعت موجود می باشند، رنگدانه های رنگی معدنی مصنوعی اکثراً روشنتر، درخشانتر، ریزتر و گرانقیمت تر از انواع مشابه معدنی طبیعی می باشند.

▪ پیگمانهای رنگی معدنی (طبیعی و مصنوعی)

اوایل اکسیدهای آهن بطور طبیعی در فامهای مختلف از معادن تولید می گردیدند اما امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی هم به صورت معدنی با کیفیت بهتر و هم به صورت مصنوعی تولید می گردند. تمامی اکسیدهای آهن بطور اهم غیر سمی، نان بلیدینگ و ارزان قیمت بوده و وابسته به صنعت نفت نمی باشند اما در خواص دیگر با هم متفاوتند. مثلاً نوع قرمز مقاومت خوبی در برابر حرارت دارد در صورتی که نوع ئیدزات زرد آن در حرارت بالاتر از C ۱۸۰ دی ئیدراته گشته و تغییر رنگ میدهد. مجموعه خواص خوب فوق الذکر همراه با ارزانی قیمت مصارف آنان را در صنایع رنگسازی افزایش داده و در صورت امکان ایجاد کی فام مناسب دلخواه، اغلب دست اندرکاران صنایع رنگسازی ترجیح می دهند که از اکسید آهن استفاده نمایند.

▪ اکسید طبیعی سیاه آهن

از خرد و نرم کردن سنگ آهن معدن منگنیت به دست می آید و براساس خاصیت مغناطیسی طبقه بندی می شود و حدود ۹۲ الی ۹۵ درصد دارد.

این پیگمان همانند رنگدانه کربن سیاه فلوتینگ نمی کند و بیشتر در ساخت رنگهای فلزی بسیار ارزانقیمت و یا رنگهای عایق گرما و حرارت بکار می رود زیرا که هیچکدام از دیگر رنگدانه های مشکی مثل لمپ بلک و کربن جهت این کار مناسب نمی باشند و از آنجائیکه بسهولت با آب مرطوب می شود لذا در ساخت رنگهای پلاستیک مشکی بکار می رود و تا C ۱۵۰ نیز در مقابل حرارت پایدار می باشد.

▪ اکسید طبیعی قهوه ای آهن (آمبر خام سوخته و سینای سوخته)

آمبر خام از سنگ معدنی که حدود ۵۰ درصد اکسید منگنز و حدود ۲۰ الی ۳۵ درصد سیلیکات دارد بدست می آید و در حالت پودر نرم دارای رنگ قهوه ای متمایل به سبز سیر می باشد که همین فام در فیلم یک رنگ تقریباً سیاه بنظر می آید.

آمبر سوخته از اکسیده کردن یا سوزانیدن آمبر خام بدست می آید که در این عمل آب آمبر خام تبخیر شده و به آمبر سوخته قهوه ای سیر تبدیل می گردد. آمبر ها قدرت جذب روغن بیشتری از دیگر پیگمانهای طبیعی داشته و به سختی در یک وهیکل پخش می گردند. آمبرها ممکنست با وهیکلهای رزینی واکنش انجام داده و از اینرو می بایستی در مقدار مصرف آنان دقت کافی بعمل آید. در مقابل نور ثبات خوبی دارند اما نوع خام آن در دمای بالاتر از ۱۷۰ الی C ۱۸۰ قهوه ای تر می گردد. از آمبرها بطور وسیعی در ساخت انواع بی رنگ کننده ها و فیلرهای چوبی استفاده می گردد.

سینای سوخته نیز البته از کلسینه نمودن سینای خام بدست می آید و از آنجائیکه رنگ زرد آن دارای سایه قهوه ای تری از سینای خام است از اینرو جزء اکسید قهوه ای آهن طبقه بندی شده است و موارد مصرفش همانند سینای خام می باشد.
 
 
▪ پیگمانهای کرومی

پیگمانهای کرومی به طبقات ذیل تقسیم می شوند:

ـ پیگمانهای رنگی کرومات براساس کرومات سرب

ـ کروم سبز (کروم سبز، اکسید کروم سبز و اکسید کروم سبز آبدار)

ـ پیگمانهای کرومی ضد زنگ

ـ کروم سبز

رنگدانه کروم سبز از رسوب مخلوط با نسبتهای مختلف آهن آبی (فری سیانورفریک آمونیوم) و کروم زرد ( ) تولید می گردد که حدود تغییرات رنگ آن از سبز مایل به زرد تا سبز سیر می باشد و در بازار اغلب در رنگهای سبز روشن، سبز متوسط و سبز سیر در دسترس می باشد. هر چه درصد آهن آلی در مخلوط فوق بیشتر باشد (از ۱۲ الی %۶۵) فام کروم سبز حاصل تیره تر، قدرت جذب روغن آن بیشتر و درجه پخش آن در یک وهیکل مشکلتر می گردد.

توجه داشته باشید که کروم سبز را با اکسید کروم سبز اشتباه نگیرید. پیگمانهای کروم سبز دارای قدرت پوشش عالی و قدرت حفظ رنگ فوق العاده خوب می باشند و بیشتر از دیگر پیگمانهای سبز مصرف می گردند. تا حرارت C۱۸۰ مقاومت دارند و همانند کرومها نسبت به قلیائیها حتی کربنات کلسیم نیز حساس بوده و از اینرو نبایستی در ساخت رنگهای پلاستیک مصرف گردند. رنگ حاصل از کروم سبز وقتیکه در معرض نور و هوای آغشته به قرار گیرد سیاه می گردد و همانند آهن آبی نبایستی بهمراه مواد احتمالی اکسید کننده موجود در حمل کننده ها بکار رود. کروم سبز در حلالها، آب و روغنها بلیدینگ نمی کند و مقاومت نوری متوسط و مقاومت عالی ای دارد.

اخیراً کروم سبز با اکسید کروم سبز و فتالوسیانین سبز جانشین شده است زیار نه تنها کروم سبز روشنی فتالوسیاتین سبز را ندارد بلکه همچنین مقاومت خوبی نیز در مقابل اسیدها و بازها ندارد مضافاً به اینکه از کروم بعلت سمی بودن نمی توان در ساخت رنگهای مصرفی بر وسایل اسباب بازی بچه ها استفاده نمود . بعضی نیز از کروم سبز بهمراه کروم زرد پامچالی جهت ایجاد فام زیتونی رنگ استفاده می نمایند. از کروم سبز علاوه بر صنایع رنگسازی در صنایع مرکب، پلاستیک و کاغذ بعلت داشتن قدرت پوشش عالی هنوز هم به مقدار زیادی استفاده می گردد. در صورت استفاده از مخلوط فتالوسیانین سبز، زنگی با مقاومت شیمیائی، پایداری انبار و فام بهتری بدست خواهد آمد. یکی دیگر از عیوب اکسید سبز اینست که چه در ظرف و چه در فیلم تر ایجاد فلودینگ می نماید.

ـ آهن آبی

نام آهن آبی منوط به نام کلاسیک کمپلکسهای فری فروسیانید پتاسیم، سدیم و یا آمونیوم می باشد (توجه داشته باشید که نمک نمی باشد) و به نامهای دیگر آبی چینی، میلوری و آبی پروس نیز در صنعت مشهور است. آهن آبی در فامهای آبی بدون حالت برنزی، آبی سبز برنزی و آبی چینی که بهترین نوع فام آن است موجود می باشد. تا همین چند دهه اخیر در صنعت یک پیگمان آبی مناسبی بجز آهن آبی در دسترس نبود تا اینکه فتالوسیانین آبی به بازار آمد.

از آهن آبی معمولاً به نسبتهای مختلف با کروم زرد جهت ایجاد رنگهای سبز کرومی استفاده می گردد و آهن آبی وقتیکه به تنهائی بکار می رود پوشش خوبی ندارد اما وقتیکه با دیگر رنگدانه ها مخلوط گردد دارای قدرت پوشش و قدرت رنگدهندگی خوبی می گردد. آهن آبی مقاومت حرارتی و نوری خوبی نیز دارد و در صورت استفاده از آن در مجاورت مواد اکسید کننده، فری فروسیانید، احیاء شده و تبدیل به فروفروسیانید سفید رنگ می گردد.

مقاومت اسیدی آن بیشتر از مقاومت بازی بوده اما در مجموع ضعیف است و این بدان معنی است که آهن آبی نبایستی در ساخت رنگهای پلاستیک و یا آن رنگهائیکه در ساختشان کربنات کلسیم بکار رفته استفاده شود. بعلت داشتن ذرات فوق العاده کوچک تمایل زیاد به تراکم داشته که به پدیده فلوکیولیشن معروفست و این خود مشکلی از پخش آنان در یک وهیکل می باشد.

آهن آلی در حلالها و روغنها بلیدینگ نمی کند و میل به واکنش با وهیکل و پیگمانهای مصرفی بهمراه خود از عیوب آن به شمار می آید . آهن آبی در حرارتهای بالاتر از C ۱۷۵ در عرض حتی کمتر از چند دقیقه متلاشی می گردد.

ـ فسفات روی

فسفات روی یک پیگمان سفید، پوشش پائین و غیر سمی می باشد که ساساً در ساخت آستریهای ضد زنگ جهت پوشش سطوح استیلی به کار می رود. پوشش کم آن را می توان با استفاده از دیگر پیگمانهای پوشش دار افزایش داد. فسفات روی باوهیکل های کلرینیتدرابر، اپوکسی استر و ... آلکیدها با موفقیت فرموله می شود. یک تئوری، مکانیزم مناسب بودن آن به عنوان یک پیگمان ضد زنگ را ایجاد یک کمپلکس بین آهن و فسفات روی می داند.

بغیر از فسفات روی از فسفات کروم و متابورات باریم نیز میتوان بعنوان یک پیگمان ضد زنگ مناسب نام برد. از متابورات باریم اصلاح

شده علاوه بر خاصیت ضد زنگی آن بعنوان ضد کپک، استابلایزر، ضد آنزیم و مقاوم در مقابل گچ شوندگی نیز استفاده می نمایند.

پیگمانهای کادمیمی و یا کادمیم های رنگی

پیگمانهای کادمیمی در فامهای مختلف از زرد پامچالی نارنجی گرفته تا قرمز و مارون موجود می باشند رنگ کادمیم زرد بروشنی کروم زرد می باشد با این تفاوت که قدرت پوشش اش اندکی کمتر است و کادمیم قرمز دارای رنگ قرمز با سایه آلبالوئی می باشد که بسیار روشنتر از رنگ اکسید قرمز آهن است. سولفید کادمیم خالص (حدود ۱/۹۸ درصد) دارای رنگ زرد با سایه طلائی خوشرنگ می باشد. کادمیم ها اصولا برنگ روشن بوده و قدرت پوشش و مقاومت نوری خوبی دارند اما قدرت رنگدهندگی و قدرت جذب روغن پائینی دارند. از آنجائیکه در هنگام ساخت در درجه حرارتهای بالا اکسیده می شوند از اینرو در برابر حرارت نیز تابیش از C ۴۰۰ تحمل داشته که البته انواع جیوه ای مقاومت حرارتی شان کمتر از دیگر انواع است.

مقاومت اسیدی متوسطه داشته و اما در مقابل بازها مقاومت خوبی دارند و از اینرو در ساخت رنگهای پلاستیکی مصرف فراوانی دارند. بعکس مقاومت بازی خوب، مقاومت رطوبتی و چاکینگ ضعیفی دارند اما در عوض مقاومت بلدینگ عالی ای دارند. از عیوب آنان می توان حساسیت در برابر اکسیدها، مقاومت ضعیف در مقابل اسیدها و سمی بودن را نام برد که لذا نبایستی از آنان در ساخت پوششهای مصرفی بر سطوح ظروف خانگی و یا اسباب بازی کودکان استفاده نمود.

هر چند که کادمیم ها در نوع خالص نیز یافت می گردند اما عمدتاً در انواع لیتوپونی محتوی ۶۲ الی %۶۴ سولفات باریم تولید می گردند. از نقطه نظر خواص، لیتوپونهای کادمیمی قدرت پوشش خوب ولی قدرت رنگدهندگی ضعیفی دارند و مقاومت نوری آنان در صورت مصرف به عنوان یک پیگمان مستقیم، خوب اما بعنوان تینت ضعیف می باشد. جذب روغن آنان پائین و بی اثر بوده و بلدینگ نمیکنند و در مقابل حرارت و بازهای ضعیف نیز مقاومند. پیگمانهای کادمیمی گرانقیمت بوده و معمولاً جهت ارزانتر شدن قیمت از انواع لیتوپونی آنان استفاده می گردد. کادمیم ها در صنع بطرق ذیل تولید می گردند:

(۱) (نوع خالص)

(۲) (نوع لیتوپونی)

کادمیم حاصل از فرمول شماره (۱) نوع رسوب داده شده و خالص می باشد که سولفات سدیم آن از طریق شستشو جدا می گردد و اما کادمیم حاصل از فرمول شماره (۲) که کو رسوب کادمیم با اکستندر سولفات باریم است یک کادمیم لیتوپونی می باشد. کادمیم های خالص مقاومت حرارتی بیشتری از انواع لیتوپونی دارند و اندازه ذرات پیگمانهای کادمیمی معمولاً بین ۲/۰ الی mu ۸/۰ است.

ـ اکسید مس (CuO)

این پیگمان که به رنگ قرمز می باشد. بعضی از مواقع اشتباهاً به همراه اکستندرها و یا مواد اضافه شونده طبقه بندی می شود و در صورتی که در اصل یک پیگمان پوشش دار سمی می باشد. از آن بیشتر جهت ساخت رنگهای مصرفی بر بدنه ته کشتیهای دریائی به عنوان یک پیمان ضد رشد خزه و موجودات تک سلولی دریائی که بر بدنه ته کشتی می چسبند استفاده می گردد. مکانیزم عمل بدین صورت است که با ایجاد یونهای مسی که با سرعت خیلی کمی در آب آزاد می شوند سبب از بین رفتن موجودات تک سلولی می گردد. از اکسید مس علاوه بر ضد خزه بودنش به عنوان یک ماده رنگی در ساخت لعاب سرامیک و شیشه نیز استفاده می نمایند. اکسید مس را در صنعت از روش الکترونیکی بدست می آورند و همچنین می توان آن را از طریق اکسیداسیون فلز مس در حرارت ۹۲۷ الی ۱۰۳۸ درجه سانتیگراد و متلاشی نمودن مواد رسوب داده شده مسی تولید نمود.

▪ پیگمانهای متالیک

در بعضی از صنایع از جمله رنگسازی فلزات را به صورت ذرات بسیار ریز درآورده که از آنان به عنوان پیگمانهای فلزی پودر و خمیر آلومینیم، روی و برنز استفاده می نمایند که برنز مخلوط مس و روی می باشد که این مخلوط از %۱۰۰ مس تا %۷۰ مس و %۳۰ روی نوسان دارد. از پیگمانهای پودری آلومینیومی بجای خمیر آلومینیومی وقتی استفاده می نمایند که وهیکل بکار رفته با حلال همراه امتزاج پذیر نباشد، در غیر این صورت پیگمانهای آلومینیومی به صورت خمیر بفروش می رسند که مخلوطی است از حدود % ۶۵ وزنی پودر آلومینیوم و %۳۵ مابقی پلاستی سایزر و حلالها.

پیگمانهای فلزی از آنجائیکه نور طبیعی و ماوراء بنفش را از خود عبور نمی دهند دارای قدرت پوشش بسیار زیاد بوده و بعکس قدرت رنگدهندگی بسیار کمی دارند و در بعضی از مواقع بهمراه پیگمانهای رنگی دیگر جهت ایجاد فامهای رنگی مخصوص بکار می روند.

این پیگمانها در اثر مجاورت با رطوبت واکنش نموده و تولید گاز ئیدروژن را می نمایند که اگر درب مخازن آنان کاملاً بسته باشد انفجار صورت می گیرد و بنابراین این پیگمانها را بایستی در محیطهای دور از رطوبت انبار و نگهداری نمود و توجه داشته باشید که پیگمانهای آلومینیومی خاصیت ضد زنگی نداشته و از اینرو بدین منظور در آستریهای ضد زنگ بکار نمی روند مگر اینکه بهمراه پیگمانهای کروماتی از قبیل کرومات آسترونتیوم بکار روند.

▪ خمیرهای آلومینیومی

این خمیرها از فلز آلومینیوم خالص تهیه می شوند که نسبتاً سبک و نرم و برنگ سفید نقره ای می باشند و در دو نوع سوزنی شکل و برگچه ای موجود بوده که نوع سوزنی شکل آنان از تمایز کردن آلومینیوم مذاب با هوا از طریق یک نازل مخصوص برنگ خاکستری تولید می شود و از این رو مصرف آنچنانی در صنعت رنگسازی ندارد و بلکه بیشتر در صنایع متالوژی، شیمیائی و غیره بکار می رود نوع برگچه ای شکل آنان نیز خود در دو نوع متفاوت موجود می باشد که عبارتند از:

ـ نوع لیفینگ

ـ نوع نان - لیفینگ

طرز تهیه این دو نوع مشابه هم بوده و تحت یک پروسس مشابه انجام می گیرد با این تفاوت که اسید بکار رفته در پروسس ساختشان متفاوت است و تهیه آنان با استفاده از گلوله های گرد فولادی به عنوان واسطه هائی که عمل خرد کردن را بعهده دارند(بال میل) صورت می گیرد. فرق بین طرز کار بال میل صنایع رنگسازی با بال میل کاربرد در تولید پودر و خمیر آلومینیومی در این است که اولی باعث جدائی تراکم ذرات پیگمانها در یک وهیکل گشته در صورتی که دومی ضربه مکانیکی بر ذرات پودری آلومینیومی جهت خرد و نرم کردن آنان وارد می آورد.

فلز آلومینیوم بهمراه مقدار زیادی اسید چرب (پلاستی سایزر) و الکل معدنی وارد آسیاب می شود که در نوع لیفینگ از پلاستی سایزر اسید استئاریک بعنوان پلاستی سایزر استفاده می نمایند که تا از اتصال مکانیکی ذرات آلومینیومی بر اثر ضربه های وارده حاصل از ساچمه های بال میل جلوگیری بعمل آورد و همچنین باعث ایجاد ذرات برگچه ای شکل فلزی براق نیز گردد.

از اسید استئاریک معمولاً بعنوان یک پلاستی سایزر استفاده می نمایند هرچند که از اسیدها و یا روغنهای دیگری از قبیل روغن تالو و روغن زیتون نیز می توان استفاده نمود. بعد از خرد و آسیاب کردن که بمدت معینی ادامه می یابد و پوسته های آلومینیومی دلخواه تشکیل می گردند، بدان مقدار بیشتری از حلال ماینرال اسپریت اضافه کرده تا کاملاً نرم شود و سپس آسیاب را خالی نموده و براساس اندازه ذرات طبقه بندی کرده و بعد از صافیهای مخصوص عبور داده تا حلالهای اضافی آن گرفته شود و سپس در صورتی که پودر حاصل مورد دلخواه باشد خشک و بسته بندی می گردد.