گروه آموزشی شیمی ناحیه 2 اراک

درست همانطور كه هنگامي كه آهن به طور آزاد در معرض هوا قرار مي‌گيرد، زنگ مي‌زند و بك لايه قرمز-نارنجي رنگ روي آن تشكيل مي‌‌شود، مس نيز هنگامي كه در معرض هوا قرار گيرد، دستخوش يك رشته واكنش‌هاي شيميايي مي‌شود كه باعث مي‌شود در سطح بيروني اين فلز براق يك لايه سبز كم‌رنگ تشكيل شود كه زنگار ناميده مي‌‌شود.

زنگار معمولاً مس زير آن را از زنگ‌‌زدن بيشتر محافظت مي‌كند، بنابراين مس را به يك ماده خوب ضدآب بدل مي‌كند كه در سقف ساختمان‌هاي قديمي به كار مي‌رفت.

[ یکشنبه بیست و نهم فروردین 1389 ] [ 1:12 ] [ ]

نمایشگرهای کریستال مایع (LCD)

نمایشگرهای کریستال مایع معروف به LCD از آن دسته دستگاه‌هایی هستند که عالم و آدم به‌خودشان حق می‌دهند تا درباره آن‌ها اظهارنظر کنند. اما کمتر کسی به فناوری بسیار زیبایی که در بطن این دستگاه نهفته است توجه می‌کند. عموم مرتبطان با دنیای IT این‌گونه می‌اندیشند که جایگزینی نمایشگرهای طناز LCD با نمونه‌های کاتودی (CRT) به سهولت ممکن نیست و سالیان بسیاری صرف خواهد شد تا این سوسول‌های کریستالی جای در پای قدرتمندان عرصه نمایش (CRT) بگذارند. امکان دستیابی به کریستال ‌مایع در سال 1901 میلادی مطرح و در سال 1911 نیز ساختار و مشخصات آن را تشریح‌ شد. سال 1936 شرکت تلگراف بی‌سیم مارکونی حق امتیاز انحصاری تولید لامپ‌های نورانی کریستال ‌مایع را از آن خود کرد. این امر تا سال 1963 مسکوت ماند تا اینکه در این سال مقاله‌ای به ‌قلم دکتر جرج گری با عنوان ساختار مولکولی و خصوصیات کریستال‌های‌ مایع منتشر شد. تلاش‌ها برای عملی ساختن ایده نمایشگر کریستال‌ مایع در سال‌های پایانی دهه ‌شصت میلادی با همت دکتر جرج گری و موسسه سلطنتی RRE انگلستان قدرت بیشتری گرفت که در نهایت با همکاری تیم تحقیقاتی دانشگاه Hull نخستین نمایشگرهای کریستال ‌مایع ساخته شدند. اولین LCD به‌ دردبخور توسط شرکت RCA در سال 1968 با سرپرستی جناب جرج هیلمایر که بعدها شرکت Optel را بنیان نهاد معرفی شد. این LCD از فناوری DSM استفاده می‌کرد که بعدها توسعه یافت. اما اولین LCD آدمیزادی که قابل تولید انبوه و البته قابل اعتماد برای سرمایه‌گذاری بود، نه در آمریکا که در سوئیس و در سال 1970 پابر عرصه وجود نهاد. کار روی این سیستم‌ها شدت بیشتری گرفت. دوم اولین پانل نمایشگرهای LCD که از شیوه Active Matrix برای نمایش و مدیریت صفحه‌نمایش استفاده می‌کردند، در سال 1972 تولید شدند. دکتر پیتر برادی در سال 1975 برای توصیف شیوه مدیریت و تغییرات المان‌های تصویری این نمایشگرهای از واژه شبکه ‌فعال یا Active Matrix (AM) استفاده کرد که از لحاظ مفهومی و کارکرد واقعی در برابر شبکه غیرفعال یا Passive Matrix (PM) قرار می‌گیرند. در نمایشگرهای کریستال ‌مایع PM برای مدیریت پیکسل‌های هر ردیف یا ستون از یک مدار الکتریکی استفاده می‌کردند. اطلاق نام Passive Matrix به‌معنی شبکه‌ غیرفعال به این نمایشگرها بدین علت بود که پیکسل‌های هر ستون یا ردیف تا زمان تغییر وضعیت توسط مدار الکتریکی موظف به حفظ شرایط روشنایی خود بودند.
اما در نمایشگرهای کریستال ‌مایع ‌شبکه‌های فعال هر پیکسل یک ترانزیستور کنترلی اختصاصی داشت که شرایط هر پیکسل را به‌صورت جداگانه مدیریت می‌کرد. با این شیوه کیفیت نمایشگرها افزایش پیدا کرد و از طرفی میزان مصرف انرژی توسط نمایشگر کاهش و نیز موضوع تجدید صفحات (Refresh) که در نمایشگرهای CRT معضلی بزرگ محسوب می‌شود، به‌کلی حل شد. ترانزیستورهای این نمایشگرها به‌صورت لایه‌ای نازک در پشت آن‌ها قرار گرفته و بدین‌ علت نام این نمایشگرها را Thin Film Transistor (TFT) می‌خوانند. در شیوه Active Matrix هر سلول کریستالی مانند یک خازن عمل می‌کند، بدین ‌صورت که تا زمانی ‌که وضعیت آن سلول تغییری نکرده‌ است، بار الکتریکی را در خود حفظ می‌کند که باعث شفافیت بیشتر و وضوح بیشتر این نمایشگرها نسبت به نمایشگرهای Passive Matrix خواهد شد. سوم نمایشگرهای شبکه‌ فعال TFT به چند دسته TN، IPS، MVA و PVA تقسیم می‌شوند. اغلب نمایشگرهای کنونی برپایه TN تولید می‌شوند، چراکه قیمت آن‌ها بسیار مناسب و ارزان‌تر از نمونه‌های دیگر است. گونه دیگر IPS نامیده می‌شود که در سال 1996 توسط Hitachi به‌منظور بهبود مشکل دید زاویه‌ای در نمایشگرهای TN معرفی شد. هرچه با زاویه افقی بازتری به سطح نمایشگرهای LCD نگاه کنید، کیفیت تصویر با افزایش زاویه کاهش پیدا خواهد کرد. مشکل اول IPS قیمت بالای پانل‌های آن و مشکل دیگر آن زمان پاسخ‌گویی بلندمدت آن تا 50 میلی‌ثانیه است. به ‌بیان ساده، زمان پاسخ‌گویی (Response) که نمایشگرهای LCD از مهم‌ترین فاکتورها در کیفیت آن نمایشگر خواهد بود، به زمانی اطلاق می‌شود که هر پیکسل صرف می‌کند تا وضعیت خود را به‌شکل کامل تغییر دهد. البته تعریف فنی و دقیق زمان پاسخ‌گویی با چیزی که بیان کردیم قدری تفاوت دارد. تکنولوژی S-IPS برای بهبود ضعف‌های IPS معرفی شد و هم‌اکنون نیز TW-IPS توسط شرکت LG-Philips برای بهبود S-IPS معرفی شده است. در سال 1998 نیز Fujitsu فناوری MVA را که در واقع راه‌حل آشتی‌جویانه‌ای بود بین IPS و TN معرفی کرد. MVA تمام مشخصات یک نمایشگر خوب مانند زمان پاسخ‌گویی بسیار کوتاه، روشنایی خوب، دید زاویه‌ای مناسب و نسبت تقابل رنگ‌های بسیاری عالی ارایه می‌کند و تنها مشکل آن قیمت تولید بالا و وجود رقیب قدرتمندی با نام TN است. Samsung به‌صورت مستقل شیوه PVA را عرضه و البته در برخی محصولات خود استفاده می‌کند که به‌نوعی توسعه‌یافته MVA محسوب می‌شود. S-PVA نیز توسط همین شرکت درحال توسعه است. چهارم شرکت‌های صاحب سبک در دنیای تولید پانل‌های LCD از انگشتان دو دست تجاوز نمی‌کنند. Sharp، Samsung، LG-Philips، NEC و AU Optronics از بزرگان این صنعت هستند. با نگاه اجمالی به فهرست تولیدکنندگان اصلی این محصول در دنیا می‌توان دریافت که کره‌جنوبی و تایوان اصلی‌ترین سهم در بازار تولید و فروش انواع نمایشگرهای عرضه شده در بازار جهانی را در اختیار دارند. تا اوایل اردیبهشت امسال شرکت‌های کره‌ای Samsung و LG-Philips حدود 22 درصد سهم بازار و شرکت تایوانی AU Optronics که از زیرمجموعه‌های BenQ محسوب می‌شود، به‌تنهایی 19 درصد سهم بازار را در اختیار داشتند. چند ماه قبل نیز شرکت AU Optronics که خود از ادغام دو شرکت Acer Display و Unipac Optoelectronics به‌وجود آمده است، اقدام به خرید شرکت Quanta Disply از سازندگان تایوانی پانل LCD کرد تا سهم خود در بازار تولید این دستگاه را چهار درصد افزایش دهد. اتحاد در بین سازندگان پانل‌های LCD بسیار شایع شده است. کاهش هزینه R&D، طراحی، تولید و توزیع بهتر با استفاده از دو نام معتبر تجاری باعث توجه روزافزون شرکت‌ها به همکاری‌های دوجانبه شده ‌است. به‌عنوان مثال می‌توان از همکاری شرکت‌های ژاپنی NEC و Matsushita تحت نام NEC Display Solution به‌عنوان متخصص در ساخت نمایشگرهای IPS، شرکت‌های Samsung و Sony تحت نام S-LCD به‌عنوان تولیدکننده انحصاری نمایشگرهای PVA و نیز ترکیب آسیایی اروپایی LG-Philips به‌عنوان داعیه‌دار فناوری TW-IPS و TN نام برد. لازم به‌ذکر است که AU Optronics عهده‌دار تولید تمام پانل‌های BenQ است. Philips 170B7 در بازار نمایشگرهای LCD اروپا، شرکت هلندی Philips بدون رقیب است. بسیاری از محصولات توزیع ‌شده در اروپا در کارخانه این شرکت تولید و با نام‌های تجاری متفاوت در بازار توزیع می‌شوند. در خارج از حوزه اروپا، اما Philips نقش دیگری را بازی می‌کند، چراکه از بعد مالی حرف چندانی برای گفتن در برابر قدرتمندانی چون Samsung یا NEC نخواهد داشت، بنابراین در گستره جهانی این شرکت به‌جای سرمایه‌گذاری روی توزیع وسیع محصولات خود، دانش ‌فنی بالا و فناوری به‌روز خود را با قیمت بالا عرضه کرده و مهم‌ترین خریدار این دانش، LG Electronics ثروتمند جدید کره‌ای است. این دو با تاسیس شرکت LG-Philips شیوه همکاری نوینی را بنیان نهاده‌اند. اما در این اشتراک مساعی، Philips به دانش ‌فنی و تخصص خود می‌نازد و LG Electronics نیز بر ثروت بالا و نفوذ خود در بازارهای جهانی تکیه دارد. از این همکاری Philips و LG Electronics هر دو منتفع شده و رابطه برنده-برنده وجود دارد. در بازار ایران که به‌گونه‌ای در کنف اختیار کره‌ای‌ها قرار دارد، نمایشگرهای Philips به‌شکل مناسبی در بازار توزیع نشده و تبلیغات موثری نیز برای شناساندن آن به عموم مصرف‌کنندگان انجام نمی‌شود و به‌همین دلایل ساده است که نام Philips برای قاطبه خریداران در حوزه نمایشگرها ناآشنا و غیرقابل اعتماد است. کیفیت پانل و امکانات ارایه ‌شده برای نمایشگرهای LCD نقش مهمی در کیفیت کلی ایفا می‌کنند. به جرات می‌توان گفت که کیفیت پانل تولیدی این شرکت کم‌نظیر بوده و محصولات تولیدی تنها در امکانات جانبی با دیگر رقبا وارد چالش می‌شود. مدل معرفی ‌شده در این بخش از بعد کیفی در بالاترین سطح و از لحاظ قیمت در دسته ارزان‌ترها قرار گرفته ‌است. این مدل در بسیاری از سایت‌ها توصیه شده است. NEC MultiSync LCD175VXM+ نمایشگرهای تولید شده NEC کمتر در ایران شناخته ‌شده است. نام این شرکت بیشتر با تلویزیون‌های CRT و پلاسما و نیز با دستگاه‌های نوری باکیفیت شناخته ‌شده‌ است. NEC شرکتی ژاپنی و فعال در حوزه‌های عام سخت‌افزار مانند قطعات نوری و نمایشگرها و نیز فعال در حوزه‌های خاص سخت‌افزاری مانند طراحی و تولید سیستم‌های پردازشی بزرگ است. اگر به یاد داشته باشید، چند سال پیش رکورد سریع‌ترین کامپیوتر محاسباتی دنیا با نام شبیه‌ساز زمین در اختیار NEC بود که در حال حاضر در اختیار سیستم محاسباتی Blue Gen شرکت IBM قرار دارد. با ذکر این مقدمه، پذیرش توانایی‌های این شرکت در تولید پانل‌های باکیفیت LCD سهل خواهد بود. مدل معرفی شده در این صفحه پس از محصول Philips در رده دوم قرار می‌گیرد. در مقدمه بالا گفته شد که NEC متخصص تولید نمایشگرهای TFT LCD با فناوری IPS است که توسط Hitachi توسعه داده شده است. NEC به‌‌کمک شرکت ژاپنی Matsushita که محصولات Panasonic را تولید می‌کند، به‌همراه شرکت LG-Philips شیوه جدیدی را در ساخت پانل‌های بزرگ انتخاب کرده‌اند. درحال حاضر از این فناوری برای تولید پانل‌های 42 اینچی برای تلویزیون‌های LCD استفاده می‌شود که روشنایی بیشتر و زاویه دید کناری بهتری را فراهم می‌کند. خانواده نمایشگرهای MultiSync بیست سال سابقه تولید دارند. این شیوه ابتدا در نمایشگرهای CRT و هم‌اکنون در نمایشگرهای LCD مورد استفاده قرار دارند. از فناوری TFT LCD نمی‌توان انتظار روشنایی لامپ داشت و به‌همین دلیل این شرکت تحقیقات پیوسته‌ای را برای توسعه نمایشگرهای جدیدی دنبال می‌کند که از لحاظ روشنایی همچون لامپ‌های کاتودی پرتوان هستند. Samsung SyncMaster 770P این شرکت یکی از چهار غول بزرگ کره‌جنوبی است که در اغلب حوزه‌ها اعم از نفت، کشتی‌سازی، تجهیزات مصرفی خودرو، بیمه، مشاوره مالی، ساختمان‌سازی، کامپیوتر، نیمه‌رساناها، موسسات فرهنگی و مطالعاتی و تولید لوازم خانگی درحال فعالیت است. نگاه اولیه به گستره فعالیت‌های این شرکت، شائبه سطحی ‌بودن این فعالیت‌ها را در ذهن ایجاد می‌کند. در پاسخ به این شبهه باید بگویم که Samsung سردمداران حوزه نیمه‌رساناهاست. بسیاری از فناوری‌‌های مورد استفاده در دنیای دیجیتال امروز توسط متخصصان این شرکت توسعه داده شده‌اند. همچنانکه در مقدمه آمده است، تکنولوژی PVA به‌عنوان یک راه‌حل جدید در ساخت نمایشگرهای TFT LCD توسط این شرکت توسعه ‌یافته و به‌شکل انحصاری در محصولات آن استفاده می‌شود. در بین محصولات معرفی شده در این بخش، محصول Samsung از PVA به‌عنوان جایگزین TN استفاده کرده ‌است. PVA در ابتدای راه خود قرار دارد و چنان که باید نتوانسته است از تمام ظرفیت‌های خود در برابر TN استفاده کند، اما دیری نیست که TN باید رخت هجرت بربندد و میدان را به فناوری‌‌های جدید مانند DD-IPS، TW-IPS و PVA واگذار کند. نسخه اصلاح‌یافته PVA با نام S-PVA توسط متولی آن درحال تکمیل است. یکی از مشکلاتی که توسط PVA مرتفع شده ‌است، افزایش زاویه دید است. استفاده از فناوری PVA در تولید پانل‌های TFT LCD باعث شده تا میزان دید زاویه‌ای در این نمایشگرها تا 180 درجه افزایش یابد و به‌نوعی این مشکل از فهرست نواقص LCD حذف شود. کاهش زمان پاسخ‌گویی قابلیت دیگری است که Samsung خود را داعیه‌دار آن می‌داند. درحال حاضر نمایشگرهای این شرکت با زمان پاسخ‌گویی دو میلی‌ثانیه در خط مقدم قرار دارند. LG Flatron L1732P Flatron برای توصیف نمایشگرهای CRT صفحه تختی به‌کار می‌رود که هم از داخل و هم از خارج مسطح هستند. اینکه LG چه اصراری دارد تا دوطرف صفحه‌نمایش مسطح باشد، برای بنده و بسیاری دیگر نامعلوم است. در همین حال این شرکت برای نمایشگرهای TFT LCD که به‌صورت ذاتی مسطح هستند نیز از این واژه استفاده می‌کند. به‌مدد کمک‌های فنی و علم Optronics شرکت Philips و با سرمایه‌گذاری فراوان بخش تولید، نمایشگرهای LG وارد عرصه جهانی شد و البته موفقیت‌های بسیاری نیز کسب کرد. اغلب جوایزی که به نمایشگرهای LG تعلق گرفته مربوط به کیفیت طراحی ظاهری آن است، هرچند نسبت به‌ کیفیت کلی محصولات این شرکت نیز نمی‌توان بی‌تفاوت بود. در بین مدل‌های معرفی شده در این صفحه، نمایشگر LG کمترین زمان پاسخ‌گویی را با چهار میلی‌ثانیه ارایه کرده است. درباره تفاوت‌های زمان پاسخ‌گویی و پاسخ به این پرسش که آیا بین زمان‌های پاسخ مرتبه اول محصولات مختلف، تفاوتی وجود دارد یا خیر و یا به‌بیان دیگر هدف از این پرسش، دست یافتن به این واقعیت بود که آیا بین زمان پاسخ‌گویی مورد ادعای دو میلی‌ثانیه‌ای Samsung با نمونه هشت میلی‌ثانیه‌ای تولید شده توسط BenQ تفاوت محسوسی وجود دارد یا خیر، پاسخ بسیار جالب بود، نتیجه تحقیقات نشان‌دهنده تفاوت قابل اغماض بین زمان موجود است، یعنی بین دو میلی‌ثانیه تا 12 میلی‌ثانیه در واقعیت چندان تفاوتی دیده نمی‌شود، چراکه تفاوت‌های اسمی تا قبل از پیاده‌سازی و ارایه نتیجه مطلوب فقط برای انجام تبلیغات موثر هستند. می‌توان گفت که از زمان آغاز همکاری و افزایش نظارت فنی Philips بر نمایشگرهای LG میزان اعتماد به این شرکت کره‌ای به‌دلیل اعمال نظارت‌های اروپایی افزایش یافته است. Sony SDM-E76D نام Sony را اگر تخاصم رفتاری نمایندگان و قیمت‌های بالای آن در ایران خراب نکند، کمتر قابل خدشه است. این نام برای اغلب ایرانیان همواره با تلویزیون‌های رنگی اواخر دهه شصت همراه بوده است. کمتر محصولی قادر به رقابت با نوآوری‌های طراحی ظاهری محصول Sony است. این شرکت قصد دارد تا پایان سال 2007 میلادی از حوزه نمایشگرها خارج شود و تیم کاری خود در این حوزه را به شرکت جدید انتقال دهد. Sony و Samsung در سال 2004 میلادی اقدام به تاسیس شرکتی کردند که از ماه گذشته محصولات خود را با نام S-LCD وارد بازار کرد. طبق این توافق‌نامه تمام نمایشگرهایی که در آینده با نام Sony در بازار توزیع خواهند شد،. توسط Samsung تولید می‌شوند. مشکلی که تمام نمایشگرهای LCD با آن درگیر هستند، ثابت بودن رزولوشن تصویری است. نمایشگرهای CRT به‌راحتی می‌توانند تا حداکثر توان لامپ کاتودی خود روزولوشن‌های پشتیبانی شده توسط کارت‌گرافیک را نمایش دهند، اما نمایشگرهای LCD به‌علت تفاوت‌های تکنولوژیک قادر به انجام این درخواست نیستند. در نمونه‌های CRT از ابتدا روی صفحه‌نمایش هیچ پیکسلی وجود نداشته و این لامپ است که به‌ دستور مدار کنترلی اقدام به تولید پیکسل روی لایه فسفرسان صفحه اصلی نمایشگر می‌کند که با قطع پرتاب الکترون از تفنگ‌الکترونی انتهایی لوله کاتودی این پیکسل‌ها از بین می‌روند. در نمایشگرهای LCD پیکسل‌ها اندازه مشخصی داشته، از ابتدا و همواره روی صفحه‌نمایش وجود دارند. LCD چه خاموش باشد یا روشن، پیکسل‌های تصویری از بین نمی‌روند و به‌همین علت این نمایشگرها قادر به پشتیبانی از هر رزولوشن تصویری نخواهند بود. با کوچک‌تر شدن اندازه پیکسل این مشکل قابل حل خواهد بود."

[ شنبه بیست و هشتم فروردین 1389 ] [ 1:21 ] [ ]

ساخت شيشه اى مقاوم تر از سپر زره پوش

نيروى هوايى آمريكا ماده شفاف و مستحكمى توليد كرده كه قادر است در برابر گلوله هايى كه مى توانند سپر محافظ وسايط نقليه زره پوش را سوراخ كنند مقاومت كند. اين ماده كه از جنس اكسى نيترات آلومينيوم است و با نام تجارى آلون شناخته مى شود مى تواند جايگزين همه شيشه هاى كنونى در روى وسايط نقليه زره پوش شود كه به وسيله نيروهاى پليس و ارتش مورد استفاده قرارمى گيرد. به گفته ستوان دوم جوزف لا مونيكا رئيس پروژه تحقيقاتى قطعات شفاف وسايط نقليه زره پوش در آزمايشگاه نيروى هوايى آمريكا در اوهايو، اين ماده به مراتب از شيشه هاى ضدگلوله كنونى مستحكم تر است. آلون يك سراميك تركيبى از جنس آلومينيوم، اكسيژن و نيتروژن است و ساختار و خواص نورى آن مشابه ياقوت كبود است. در حالى كه شيشه هاى ضدگلوله متعارف از ورقه هاى چندلايه شيشه و پلى كربنات ساخته شده، شيشه هاى توليد شده از آلون از يك لايه بيرونى از جنس آلون، يك لايه ميانى از جنس شيشه مقاوم و يك ورقه پليمر ساخته شده است. به نوشته هفته نامه نيوساينتيست در جريان آزمايش اين ماده در دانشگاه ديتن در اوهايو اين شيشه جديد توانست در برابر گلوله هاى تفنگ دورزن روسى ام ۴۴ كه كاليبر ۳۰ دارد و تفنگ دورزن براونينگ كه داراى كاليبر ۵۰ است مقاومت كند. اين شيشه همچنين در برابر رگبار گلوله هاى ضدسپر كه داراى كاليبر ۳۰ هستند مقاومت كرد. اگر قرار باشد شيشه هاى ضدگلوله كنونى همين اندازه مقاومت را از خود ظاهر سازند قطر آنها بايد ده ها سانتيمتر كلفت تر شود. محققان در نظر دارند آزمايش هاى ديگرى بر روى اين شيشه جديد انجام دهند تا مشخص سازند ميزان مقاومت آن در برابر گلوله هايى با كاليبر بزرگتر و نيز امواج انفجار چه اندازه است. تنها جنبه منفى ماده جديد هزينه نسبتاً گران براى ساخت آن است. بهاى هر ۵/۲ سانتيمتر مربع از اين ماده ۱۵ دلار است كه سه برابر هزينه توليد شيشه هاى ضدگلوله كنونى است.

[ پنجشنبه بیست و ششم فروردین 1389 ] [ 12:38 ] [ ]

اسید وباز

اسید تركیبی است شیمیائی كه در محلول یون هیدروژن خود را از دست می دهد و باز تركیبی است كه وقتی در محلولی قرار می گیرد یون هیدروكسل خود را از دست می دَهد.
برای مثال :CIH=H+ +CL- NaOH=Na+ +OH-
(هیدروكسید سدیم ) (اسید هیدرو كلریك)
So4H2=H+ +So4- KOH=K+ +OH-
(هیدروكسید پتاسیم ) (اسید سولفوریك)
اسیدهای قوی نسبتا یونهای H+ بیشتری ار اسیدهای ضعیف ایجاد می كنند و بازهای قوی یونهای OH- بیشتری از بازهای ضعیف ایجاد می كند.
محلولهای آبگونه ای (آبی) شامل هر دو نوع یون H+ و OH- هستند . یك محلول اسیدی بیشتر دارای یون H+ در حالی كه یك محلول بازی دارای یون OH- بیشتری می باشد .
آب خالص محلولی است نه اسیدی و نه بازی (خنثی) زیرا دارای تعداد برابری یون H+ و OH- است :
H2O=H+ +OH-
H+ +OH-= H2O
در نتیجه تعیین انكه محلولی اسیدی یا بازی است به سادگی مربوط به تعداد یون H+ موجود در آن محلول دارد. در صورتی كه تعداد یونهای H+ بیشتر از تعداد یونهای OH- است محلول اسیدی واگر بالعكس است محلول بازی است .

تامپونها
دستگاه تامپونی دارای دو بخش است :
1- یك اسید ضعیف و 2- نمك آن اسید ضعیف.
هدف اصلی تامپوها هگهداری غلظت H+ به صورت ثابت است . از جمله تامپونها عبارتند از : اسید استیك ( اسید ضعیف ) استات سدیم (نمك ) اسید كربنیك (اسید ضعیف) و بیكربنات سدیم (نمك) . در بازی تامپون یك اسید با یك نمك واكنش داشته و نتیجه آن تشكیل یك نمك قوی تر و یك اسید ضعیفتر است . مثلا از تركیب اسید لاكتیك با بیكربنات سدیم و اسید كربنیك به شرح زیر می باشد :
LA+NaHCO3=NaLA+H2CO3
در خون اسید كربنیك یك اسید ضعیف است زیرا یون H+ زیادی تولید نمی كند همچنین اسید كربنیك به آب و انیدرید كربنیك كه هر دو آنها می توانند سریعا از بدن خارج شوند تجزیه خواهند شد:
H2CO3=H2O+CO2
H2O+CO2=H2CO3
بیكربنات سدیم به راحتی می تواند در برابر اسید هیدرو كلوریك عمل تامپونی و تولید یك نمك قوی و یك اسید ضعیف بنماید.:
NaHCO3+HCl=NaCl+H2CO3
یا
اسید ضعیف +نمك =اسید قوی +بیكربنات
در اینجا یون هیدروژن اضافی كه در نتیجه اسید هیدروكلوریك ایجاد شده به طور كلی از محلول جدا شده و تشكیل كربنیك اسید را خواهد داد . به یاد داشته باشید كه H2CO3 اسیدی است ضعیف زیرا مانند HCL به سرعت تجزیه نمی شود(یعنی یون H- زیادی تولید نمی كند) چنین دستگاه تامپونی از جمله راههائی است كه در آن از اسیدی یا بازی شدن مایع های بدن جلوگیری خواهد كرد.
PH (قدرت یون هیدروژن) (H+ )
برایبیان اسیدی و بازی در یك محلول می باید به تعیین تعداد یونهای H+ مجود در آن محلول پرداخت . نتیجه تعیین تعداد این یونها به عنوان پ هاش آن محلول یا قدرت یون هیدروژن بیان می گردد. از آن جایی كه برای نشان دادن قدرت یونی با ارقام بسیار كوچكی سرو كار خواهیم داشت ( مثلا وزن مقدار یون هیدروژن موجود در یك لیتر آب به مول) پ هاش یك مایع بر اساس لگاریتم منفی / پایه 10 بیان خواهد شد :
PH= -log[H]
در اینجا [H+] مساوی مقدار یونهای H+ موجود در یك لیتر محلول به گرم می باشد . غلظت یون هیدروژن در آب خالص تقریبا برابر 10 به توان منفی 7 مول در هر لیتر آب تعیین شده است .(0000007/0) مول در هر لیتر.
بنابراین :
PH= -log[10-7]=- (-7)
= -(-7)(لگاریتم 10به توان -7= -7)=7
آب خالصبرابر 7 است پ هاش بزرگتر از 7 (دارای یون هیدروژن كمتر ) به عنوان قلیایی . پ هاش برابر 7 خنثی و پ هاش كمتر از 7 اسیدی تعیین شده اند .
با افزودن یك اسیدبه یك محلول پ هاش آن را تنزل داده زیرا بر تعداد یونهای هیدروژن آن افزوده می شود در حالی كه یك باز غلظت یون هیدروژن را كاهش داده زیرا بر تعداد یون OH- افزوده شده و لذا پ هاش آن را بالا مس برد.
حدود تقییرات پ هاش بدن كه با حیات انسان سازگاری دارد در حال استراحت بین 7 تا 7/7 است تمرین بدنی سبب تغییر پ هاش عضله در جهت اسیدی خواهد شدكه ممكن است هنگام ورزشهای خیلی سنگین به 4/6 تا 6/6 تنزل یابد . چنین پ هاش تنزل یافته ای جنبه موقتی و گذرا داشته زیرا قدرت تامپونی بدن شامل دستگاههای كلیه و تنفس هر چه سریعا به كار افتاده و پ هاش را به حال طبیعی باز می گردانند.
علاوه بر دستگاه تامپونی تامپونی بیكربنات (مانند بیكربنات سدیم NaHCO3 )دستگاههای تامپونی دیگری مانند فسفات و پروتئین نیز وجود دارندكه همگی به یك طریق انجام وظیفه می نمایند . تامپون های فسفات مانند دی سدیم فسفات Na2HPO4 در كلیه متمركز بوده در حالی كه تامپونهای پروتئین (مانند هموگلوبین) در یاخته ها و پلاسما جای دارد . چون عمل تامنپونی بیشتر در درون یاخته صورت می گیرد تامپونهای پروتئینی كمال اهمیت را دارند.
تنظیم تنفسی PH
مركز تنفسی واقع در پیاز مغز تیره و در گیرنده های شیمیائی واقع در قوس آئورتی به تغییرات غلظت یون هیدروژن خون حساسمس باشند. افزایش CO2 در مایع های بدن ( كه برای تولید اسید كربنیك با آب تركیب می شوند) سبب كاهش پ هاش و بیرون راندن CO2 سبب افزایش پ هاش خواهد شد . افزایش غلظت یون یون H+ سبب تحریك دستگاه تنفسی شده لذا عمل تهویه را بالا برده ( پر تهویه ای ) و CO2 را به خارج منتقل می كند ( به خارج دمیدن ) برعكس كاهش غلظت یون H+ سازو كار تنفسی را پائین خواهد برد . تغییرات در سرعت و عمق تنفس یعنی تهویه حبابچه ای می تواند تغییرات سریعی در مایع پ هاش بدن به وجود آورد. مثلا وقتی پ هاش به به كمتر از سطح طبیعی استراحت (4/7) تغییر یافت تنفس شدیدا تحریك و پر تهویه ای حادث می گردد. همان گونه كه اكنون متذكر گردید تهوی سبب دفع CO2 شده كه به نوبه خود سبب افزایش مایع پ هاش می گردد .
پر تهویه ای به میزان دو برابر حالت طبیعی ( استراحت ) باعث افزایش پ هاش خون و مایعات بدن به مقدار 25/0 واحد پ هاش می شود از سوی دیگر وقتی تهویه به مقدار نصف حالت طبیعی تقلیل پیدا می كند مانند موردی كه پ هاش خون بیشتر از 4/7 است پ هاش در حدود 25/0 واحد پ هاش كاهش خواهد یافت .
در پ هاش خون 2/7 تهویه چهار برابر افزایش یافته و در پ هاش خون 5/7 تهویه در حدود نصف تقلیل پیدا می كند . توان دستگاه تامپونی تنفسی به اندازه یك تا دو برابر بزرگتر از همه دستگاههای تامپونی شیمیایی كه قبلا مورد بحث قرار گرفت می باشد.
ذخایر قلیائی
درجه ای را كه پ هاش مایعات بدن تحت تحت تاثیر تولید انیدریك كربنیك (CO2) و در نتیجه تشكیل اسید كربنیك قرار میگیرد بستگه به مقدار بیكرینات (HCO3-) موجود جهت عمل تامپونی دارد . در واقع پ هاش مایعات بدن مربوط است به نسبت تراكم یونهای بیكربنات به مقدار انیدریدكربنیك محلول این موضوع توسط فرمول به قرار زیر است :
PH=PK+log[HCO3- بخش بر CO2]
اختصار PK مربوط به عدد ثابت یك بافر است كه در ممورد دستگاه بافر بیكربنات برابر 1/6 میباشد این بدان معناست كه وقتی تراكم یونهای HCO3- برابر با CO2 محلول باشد پ هاش محلول ( در این مورد مایعات بدن ) برابر 1/6 خواهد بود هنگام استراحت و در پ هاش 4/7 به طور طبیعی نسبت یونهای HCO3 به CO2 برابر 20 :1می باشد . افزایش غلظت یون HCO3- (باز اضافه ) سبب افزایش پ هاش می گردد در حالی كه افزایش در CO2 محلول (اسید افزوده می شود ) سبب كاهش پ هاش می شود .
در بدن مقدار یون بیكربنات موجود كه از گان به عنوان تامپون استفاده می گردد ذخایر قلیائی خوانده می شوند.
عده ای را عقیده بر آنست كه با استفاده از مقادیر معینی بیكربنات و افزایش ذخایر قلیائی بدن از خستگی حاصل هنگام كار یا مسابقات قهرمانی سنگین و طولانی جلوگیری می شود . امید این افراد آنست كه این عمل با افزایش ظرفیت جهت تامپون اسید لاكتیك فراهم می گردد . در حالی كه تحقیق روی این موضوع كاملا پایدار نیست برخی از تحقیقات نشان داده اند كه حقیقت دارد .
كلیه و تعادل اسیدی—بازی
كلیه از طریق یك سلسله واكنشهای شیمیائی پیچیده غلظت یون H+ را كنترل می كند . طریق اصلی كه در آن كلیه به تنظیم غلظت یون H+ می پردازد افزایش یا كاهش غلظت یون بیكربنات است .
سازوكار كلیوی درگیر در كنترل غلظت یون بیكربنات به طور خلاصه به شرح زیر است :
1- اكسید دو كربن موجود در مایعات خارجی و یاخته های اپیتلیال مربوط به توبولهای كلیه جهت تشكیل اسید كربنیك در داخل توبول یاخته ها با آب تركیب می شود (در حضور آنزیم كربنیك انیدراز) CO2+H2O=H2CO3 2- همانگونه كه قبلا متذكر گردید اسید كربنیك به یون بیكربنات و یون هیدروژنH- تجزیه می گردد . یون H+ به طور فعال به توبولهای كلیه منتقل یا ترشح شده و سرانجام به صورت آب همراه با ادرار خارج می شود. یون HCO3- در مایعات خارج سلولی منتشر شده و لذا به بدن بازگشته و یا ذخیره می كردند.
3- یونهای H+ مترشحه در مجاری ظریف كلیه با یونهای بیكربنات كه آن هم در مجاری كلیه موجود است جهت تشكیل كربنیك اسید تركیب می شود اسید كربنیك به CO2 و H2O تجزیه می كردد . CO2 به داخل مجاری یاخته ها ئ یا مایعات خارجی سلول منتشر می گردد. همان گونه كه قبلا متذكر گردید آب به داخل ادرار دفع می گردد . همچنین باید اشاره گردد كه یون سدیم در مجاری توسط حمل فعال به داخل مایعات خارج سلولی ذخیره می گردد. این تبادل یونهای Na+ جهت یونهای H+ سبب حفظ تعدل الكتریكی بین مایعات مجاری و ماسعات خارجی سلول می شود.
این موضوع جالب توجهی است كه یونهای HCO3- موجود در مایعات مجاری ظریف مشابه با یونهایی كه در مایع خارجی سلول نگهداری می گردد نیست . به بسان دیگر غلظت یون بیكربنات كم و بیش به طور غیر مستقیم از طریق مقدار یون هیدروژن مترشحه توسط مجاری كلیه و توسط مقدار CO2 كه از طریق سوخت و ساز تولید شده تنظیم می گردد. همچنین این عمل نیاز به چند ساعت وقت كه ممكن است 10 الی 20 ساعت باشد داشته تا كلیه به تنظیم تراكم یون بیكربنات به طور جدی پاسخ دهد.
آلكالوز و اسیدوز
وقتی در مایعات خارجی بیكربنات اضافی وجود داشته باشد این حالت را آلكالوز گویند. این یونهای اضافی همراه با سدیم یا سایر یونهای مثبت (مثلا پتاسیم )از از طریق مجاری كلیه به داخل ادرار راه خواهد یافت . دفع یونهای بیكربنات از مایع خارجی پ هاش را به طرف اسیدی سوق می دهد .
وقتی CO2 در مایع خارج سلولی افزایش یابد حالت اسیدوز را به دنبال خواهد داشت .
در این مورد مقدار یون هیدروژن اضافی به داخل مجاری كلیه ترشح می گردد این ترشحات با مواد تامپونی مجاری تركیبب و سپس به داخل ادرار راه خواهند یافت .
تعادل اسیدی بازی پس از تمرینات ورزشی سنگین
هنگام تمرینات ورزشی بیشینه كوتاه زمان تغییرات فاحشی در شیمی سوخت و سازی اسید و باز رخ می دهد كه عمدتا به دلیل تولید اسید لاكتیك می باشد . اعمال بی هوازی كه تولیو اسید لاكتیك می كند سبب كاهش پ هاش خون و عضله می گردد. مقدار اسید لاكتیك تولیدی بستگی به :
1- مدت زمان تمرین
2- شدت كار و
3- مقدار توده عضله درگیر دارد .
هنگام كار بدنی بی هوازی مداوم طی چند دقیقه سطح اسید لاكتیك ممكن است تقریبا به 180 میلی گرم درصد و مقادیر پ هاش خون و عضله به ترتیب به 7 و 4/6 نزدیك گزدند . كار تناوبی ممكن است سبب رسیدن پ هاش به 80/6 ( كه از پئین ترین مقادیری كه تاكنون ثبت گردیده است ) و اسید لاكتیك را به 280 میلی گرم درصد برساند .
بیش از حد طبیعی بودن این مقادیر هنگامی مشخص می شود كه شخص توجه داشته باشد كه هنگام استراحت پ هاش خون كمتر از 4/7 نشانگر اسیدوز در حالی كه پ هاش خون بیش از 4/7 نشانگر آلككالوز می باشد . حد پائین پ هاش خون است كه انسان می تواند در آن برای چند دقیقه به زندگی ادامه دهد ( در حالت استراحت ) برابر 7 و بالا ترین سطح آن در حدود 7/7 می باشد .
غلظت بیكربنات پلاسما ( ارزشهای طبیعی آن به مقدار 23 الی 28 میلی مول در لیتر )(زنان كمتر از مردان) در پائین ترین سطح خود بهمقدار 6/2 میلی مول در لیتر ثبت شده است .

[ چهارشنبه بیست و پنجم فروردین 1389 ] [ 11:23 ] [ ]

یخ اما داغ

● آیا یخ در طبیعت فقط بر اثر سرما ایجاد می شود برای اغلب مردم، درست كردن یخ كار ساده ای است: كافی است یك ظرف آب را در فریزر قرار دهیم. اما شیمیدانی به نام «یون می چوی» Eun Mi Choi و همكارانش در دانشگاه ملی سئول در كره جنوبی به این مسئله به گونه ای دیگر می نگرند. برای آنها درست كردن یخ از طریق كاهش دما تا زیر نقطه انجماد آب، آخرین گزینه محسوب می شود و نه اولین گزینه. این محققان ترجیح می دهند با قرار دادن آب در معرض میدان های الكتریكی یخ درست كنند و شگفت انگیزتر آنكه این كار را در دمای اتاق انجام می دهند. اما همانطور كه «دنیس ویتلی» (Denys Wheatley) زیست شناس سلولی دانشگاه آبردین انگلستان كه بر روی تاثیر آب بر سیستم های زنده تحقیق می كند نیز اذعان دارد، ایجاد یخ در دمای اتاق یا اصطلاحا «یخ داغ» واقعا حیرت انگیز است چراكه قرن های متمادی تصور بشر آن بود كه ایجاد یخ فقط با سرما میسر است. آزمایش موفقیت آمیز «چوی» كه چند ماه پیش صورت گرفت سرانجام به جست وجویی ۱۰ساله در مورد نحوه تشكیل «یخ داغ» پایان داد. اما نتیجه غیرمنتظره این آزمایش شگفت انگیز سئوال جدیدی را نیز برای دانشمندان مطرح كرد. آزمایش «چوی» حاكی از آن است كه نه تنها تبدیل آب ولرم به یخ توسط اعمال میدان الكتریكی، كاری شدنی است بلكه شدت میدان لازم برای این كار نیز به طور غیرمنتظره ای پایین است، آنقدر پایین كه به سهولت می توان میدان های مشابهی را در گوشه و كنار طبیعت از شكاف میان تخته سنگ ها و خلل و فرج ذرات خاك معلق در هوا گرفته تا فضای میان پروتئین ها در سلول های بدن یافت. به همین علت تحقیقات اخیر پس از كشف «یخ داغ»، بر روی این پرسش متمركز شده است كه آیا «یخ داغ»، به طور طبیعی در طبیعت نیز شكل می گیرد اما بازگردیم به داستان كشف «یخ داغ». داستان تشكیل یخ در دمای اتاق با كشفی به ظاهر تصادفی در سال ۱۹۹۵ و توسط یك دانشمند علم مواد به نام «یاكوب كلین» Jacob Klein در مؤسسه علوم ویزمان Weizmann در اسرائیل آغاز شد. او متوجه شد كه مایعات آلی محصور شده مابین صفحاتی از جنس میكا كه تنها چند نانومتر با همدیگر فاصله گرفته اند در دمایی بسیار بالاتر از حالت معمول خود منجمد می شوند. همین مسئله سبب شد تا او به این فكر بیفتد كه شاید به روشی مشابه بتوان در دمای اتاق یخ ایجاد كرد. اینگونه بود كه كلین شش سال بعد را صرف آزمایش بر روی آب و دیگر مایعات كرد. آزمایش های او برای منجمد كردن اغلب مایعات در دمای اتاق موفقیت آمیز بود اما در مورد آب خیر. می دانیم كه آب یك مایع معمولی نیست. در حالی كه اغلب مواد در حالت جامد خود، چگال تر از حالت مایع هستند اما موضوع در مورد آب برعكس است به همین دلیل هم كوه های یخ در آب شناور می مانند چراكه آب، پس از انجماد، منبسط شده و نتیجتا چگالی یخ، كم تر از چگالی آب است. نهایتا «كلین» به این نتیجه رسید كه محصور كردن مولكول های آب در فضای تنگ مابین صفحات جامد خود به عنوان مانعی برای انجماد آب عمل می كند. به همین دلیل هم او از ادامه آزمایش خود بر روی آب منصرف شد. اما «كلین» یك عامل حیاتی را كه برای ایجاد یخ در دمای اتاق لازم است ندیده بود و آن، میدان الكتریكی بود. اما همین كه كلین پروژه تحقیقاتی خود را متوقف كرد دو زیست فیزیكدان به نام های «رونن زانگی» Ronen Zangi و «آلن مارك» Alan Mark كه در آن زمان در دانشگاه گرونینگن در هلند بودند، ادامه تحقیق را به دست گرفتند. این دو محقق در سال ۲۰۰۳ موفق به انجام یك شبیه سازی رایانه ای شدند كه نشان می داد در هنگام اعمال یك میدان الكتریكی چه اتفاقی برای مولكول های آب محصور میان صفحات جامد خواهد افتاد. از آنجایی كه دو اتم هیدروژن موجود در مولكول آب دارای بار جزیی مثبت بوده و اتم اكسیژن این مولكول نیز بار جزیی منفی دارد بنابراین اعمال میدان الكتریكی بر روی آب می تواند جهت گیری های تصادفی مولكول های آب را تغییر داده و آنها را همانند مولكول های جامدات منظم كند. شبیه سازی های «زانگی» و «مارك» حاكی از آن است كه این میزان نظم می تواند به حدی باشد كه حتی در دمای اتاق هم آب را منجمد و جامد گرداند.
«مارك» دراین باره می گوید: «با یك میدان الكتریكی قوی حتی می توان یك لیوان پر از آب را در دمای اتاق به یخ تبدیل كرد.» اما هیچ كس نتوانسته بود صحت این پیش بینی را حتی با مقادیر بسیار جزیی آب به طور تجربی نشان دهد تا اینكه نوبت به «چوی» رسید. «چوی» و همكارانش ابتدا لایه نازكی از آب را مابین یك صفحه و یك سوزن بسیار باریك فلزی محصور كردند. سپس میدان الكتریكی ضعیفی را مابین سوزن و صفحه فلزی اعمال كرده و سر سوزن را به تدریج به صفحه نزدیك كردند. هنگامی كه سر سوزن فقط ۷۰ نانومتر با صفحه فلزی فاصله داشت، سوزن به مانعی برخورد كرد و دیگر جلوتر نرفت. این مانع، در واقع لایه ای از یخ بود و بدین ترتیب «چوی» برای اولین بار در جهان موفق به ایجاد «یخ داغ» شده بود. اما آنچه محققان را به طور خاص شگفت زده كرد آن بود كه ایجاد «یخ داغ» با اعمال شدت میدانی در حدود یك میلیون ولت بر متر میسر شده بود. اگرچه ممكن است این شدت میدان، زیاد به نظر برسد اما برعكس تصور شما، این میدان در حدی است كه به راحتی می توان مشابه آن را در بسیاری از نقاط طبیعت یافت. به عنوان مثال، در میان خلل و فرج ذرات خاك معلق در هوا، بار الكتریكی كافی برای ایجاد چنین شدت میدانی وجود دارد. چنین میدانی می تواند حتی در هوای معتدل نیز توده ای از مولكول های آب را به بلورهای بسیار كوچك یخ تبدیل كند. بدین ترتیب پدیده «یخ داغ» ممكن است بتواند نحوه تشكیل ابرها در آسمان را كه سال هاست به شكل یك راز سر به مهر باقی مانده و دانشمندان علوم جوی را سردرگم كرده است تبیین كند برای توضیح بیشتر در این مورد، به حاشیه مقاله با عنوان «ابرها هیچگاه فراموش نمی كنند» مراجعه كنید. به همین ترتیب، میدان های الكتریكی موجود مابین غشاء سلول های عصبی و یا سطوح پروتئین ها و پلی ساكاریدها نیز می توانند به اندازه كافی شدید باشند كه منجر به شكل گیری ذرات بسیار كوچك یخ در درون سلول ها شوند. «ویتلی» معتقد است كه بدین ترتیب، به زودی جست وجو برای یافتن «یخ داغ» در حفره های درون پروتئین ها نیز آغاز خواهد شد. او می گوید: «در فواصل بسیار كوچك در سطح پروتئین ها می توان میدان های الكتریكی بسیار شدیدی را یافت.» درواقع ممكن است نشانه هایی از وجود «یخ داغ»، پیش از این نیز بدون آنكه كسی متوجه آن شده باشد خود را بروز داده باشد.
شیمیدان هایی كه میزان تحرك مولكول های آب را مطالعه می كردند دریافته بودند كه حركت این مولكول ها در اطراف یون هایی كه دارای دو یا سه بار مثبت هستند نظیر یون های كلسیم و كروم به شدت كند می شود. میزان این كند شدن به حدی است كه مولكول هایی كه در لایه های نزدیك این یون ها قرار دارند ممكن است تا پیش از آنكه جای خود را به دیگر مولكول ها بدهند حتی تا یك ساعت تمام همانطور در اطراف یون مزبور باقی بمانند. اما همین مولكول ها در اطراف یون های تك بار نظیر پتاسیم و سدیم برعكس بسیار پرجنب و جوش هستند. در واقع ممكن است حركت كند آب در اطراف یون های با بیش از یك بار مثبت، نشانه ای از انجماد آب در حضور میدان الكتریكی اطراف یون باشد. «ویتلی» معتقد است كه پیامدهای كشف این رفتار شگفت انگیز آب بسیار تكان دهنده خواهد بود. آب بستر حیات محسوب می شود و چنانچه ویژگی های این بستر حتی اندكی هم تغییر كند منجر به تحول بیش از یكصد عامل دیگر در سلول ها خواهد شد. «ویتلی» ادامه می دهد: «به نظر می رسد كه آب یعنی همان مایعی كه بیشترین بخش بدن ما را تشكیل می دهد هنوز هم جزء ناشناخته ترین عوامل طبیعت است. ویژگی های ناشناخته این مایع حیات بخش، هنوزهم پس از قرن ها تحقیق علمی، ما را شگفت زده می كند.»

منبع :

متن از elmiran1.mihanblog.ir

[ چهارشنبه بیست و پنجم فروردین 1389 ] [ 1:4 ] [ ]

ترکیبات جیوه

compounds of Mercury

کارن وترهان یک پروفسور بین المللی شیمی و یک محقق ماهر در زمینه اثر فلزات سنگین بر روی سیستم های زنده و بویژه نقششان در ایجاد سرطان بود . اما خود او سرانجام قربانی یک فلز سنگین سمی شد .
او در حال مطالعه طریقه ی اثر کردن یونهای جیوه بر پروتیینهای تعمیر کننده DNA بود و Hg(CH۳)۲ را به عنوان یک ماده مرجع استاندارد برای اندازه گیری ۱۹۹Hg NMR بکار برد.
وترهان از سمی بودن بسیار جیوه آگاه بود و برای همین اقدامات احتیاطی لازم را بکار برد ،‌در حالیکه عینک ایمنی می زد و از دست کش های لاستیکی استفاده می کرد آزمایش را در زیر یک هود انجام می داد و تنها با مقادیر کوچک ماده ی جیوه ای کار میکرد.
دی متیل جیوه در یک سل شیشه ای بسته شده قرار گرفت .یکی از همکارانش برای کاهش اثر فراریت این ماده ،‌سل را در آب یخ سرد می کرد . وترهان یک نمونه ی کوچک را با پیپت به لوله NMR انتقال داد ،‌ظرف را بست ،‌لوله ها را برچسب زد و دستکش های لاستیکی اش را به خوبی شستشو داد و دور انداخت . کمتر از یکسال او به واسطه اثر جیوه ی سمی کشته شد !!!
چرا او مرد؟
وترهان بعد ها به یاد ‌آورد که یک قطره ( احتمالا بیشتر ) از دی متیل جیوه بر روی دستکشهایش ریخته است. متعاقبا آزمایشها نشان داد که این قطره توانسته از دستکش نفوذ کند و ظرف مدت ۱۵ ثانیه وارد پوستش شده است . امروزه هنگام کار کردن با ترکیبات سمی این چنینی از دستکشهایی که یک ورقه مقاوم دارند در زیر یک جفت دستکش های آستین دار نیوپرن استفاده میکنند.
در ژانویه ۱۹۹۷ وترهان از ظهور علایم معینی نظیر لرزش انگشتان دست و پا و لکنت زبان نگران شد .
سپس مشکلاتی از بابت تعادلش آغاز شد و زمینه دیدش کم شد . جیوه سمی در ۲۸ ژانویه ۱۹۹۷ تشخیص داده شد . آزمایشها معلوم کردند که میزان جیوه خون، ۴۰۰۰ میکروگرم بر لیتر است که ۸۰ برابر آستانه سمی بودن است . دو هفته بعد او به حالت اغما رفت و مرگ او در ۸ ژوین ۱۹۹۷ رخ داد .
دی متیل جیوه
دی متیل جیوه در دمای اتاق مایع است و بوی کمی شیرینی دارد . در فشار اتمسفر نقطه جوشش ۹۲ ۰C است و دانسیته اش (‌چگالی )‌۹۶/۲ گرم بر سانتیمتر مکعب است . دی متیل جیوه از نظر شکلی ساختار خطی دارد و شبیه بسیاری از سیستمهای HgX۲است . (‌طول پیوند Hg – C برابر ۰۸۳/۲ انگستروم است)
دی متیل جیوه یکی از قویترین سموم اعصاب شناخته شده است . این ماده به راحتی از سد خون – مغز می گذرد و شاید منجر به تشکیل یک کمپلکس متیل جیوه سیستیین شود . این ترکیب سبب اختلال حسی ،‌فقدان تعادلی و تغییر در حالت روانی میشود.
به طور کلی جیوه یک اسید نرم است بنابراین با اتمهای دهنده ی براحتی قطبش پذیر در بازهای نرم پیوند می شود .این به یون جیوه تمایل زیادی برای پیوند با گوگرد و لیگاندهای حاوی اتم گوگرد را می دهد .بنابراین هنگامی که وارد بدن شد به گروههای تیول آنزیمها حمله می کند و از عملکرد آنها جلوگیری میکند.
Zeise اولین لیگاند های مرکاپتان را ساخت و نامشان را بر اساس عبارت لاتین Mercurium captans (تسخیر کننده و اسیرکننده ی جیوه Capturing mercury ) ابداع کرد.
سنگ معدن اصلی جیوه سولفور سیماب HgS است . که از معادن مهمی نظیر Almaden در اسپانیا و Idria و Serbia و Monte Amiata در ایتالیا استخراج میشود. در زمان رومی ها جنایتکارانی که به کار در معادن جیوه محکوم میشدند به دلیل خاصیت سمی جیوه طول عمر کوتاهی داشتند. در حقیقت به نوعی این مجازات مرگ برای ایشان بود .Pliny علایم جیوه سمی را در قرن اول میلادی شرح داد .شنگرف یا سولفورسیماب بعنوان یک دانه ی رنگی و به طور گسترده در جهان باستان به کار میرفت .
موارد دیگر
در یک زمانی مردم از جیوه و ترکیباتش برای درمان سیفلیس استفاده می کردند. اگر چه موفقیت آمیز نبود اما برای یک زمان قابل توجهی رواج داشت تا اینکه پنی سیلین که یک داروی موثر برای مراحل اولیه این بیماری بود کشف شد .
یکی دیگر از موارد استفاده از جیوه استفاده از آنها در کلاه سازی بود . ۲۰۰ سال پیش خزهای بکار رفته برای ساختن قسمت پایینی کلاه های نمدی در محلول نیترات جیوه (II) به عنوان یک محافظ و برای نرم کردن موهای حیوانات غوطه ور می شدند .متاسفانه کارگرانی که در این قسمت فعالیت داشتند بدلیل جذب جیوه از طریق پوستشان دچار لرزش و لکنت زبان میشدند . به این بیماری در گذشته بیماری کلاهدوزان می گفتند . که اعتقاد داشتند از شخصیت کلاهدوز عصبانی در داستان آلیس در سرزمین عجایب الهام گرفته است .
استفاده دیگر از ترکیبات آلکیل جیوه ،‌استفاده در قارچ کش های دانه ها بو د. بین جنگ های جهانی کارگران ساخت قارچ کش های گیاهی ،‌جیوه سمی را گسترش دادند .
در سال ۱۹۴۲ دو جوان منشی کانادایی بدلیل حضور در یک انبار گمرکی در کانادا به طرز شدیدی مسموم شدند . در انبار گمرک دانه های عمل شده با جیوه وجود داشت .
در سال ۱۹۶۰ کشاورزان سویدی متوجه شدند که پرندگان به طرز اسفناکی به روی زمین می افتند و می میرند . پرندگان دانه های عمل شده با جیوه یا حیوانانی که چنین دانه هایی را مصرف کرده بودند خورده بودند و به چنین سرنوشتی گرفتار شده بودند .
ترس بیشتر از همه گیر شدن این مسمومیت بود . استفاده مردم از چنین دانه های خطرناک …
یک اپیدمی مهم و خطرناک در عراق در سالهای ۱۹۵۶ و ۱۹۶۰ اتفاق افتاد . در حالیکه به کار بردن دانه های گندم (‌که با یک مخلوطی از C۲H۵HgCl و C۶H۵HgOCOCH۳ عمل شده بودند )‌برای غذا ،‌سبب مسمویمت حدود ۱۰۰ نفر در پاکستان در سال ۱۹۶۱ شد .حوادث دیگر در سال گواتمالا در سال ۱۹۶۵ و در عراق در سال ۱۹۷۱ تا ۱۹۷۲ رخ داد که بر طبق آمار رسمی ۴۴۵۹ نفر مردند. دانه با ترکیبات متیل جیوه به عنوان یک قارچ کش به عمل می آْمد و سپس کاشته میشد و بعد از آن آسیاب شده و به نان تبدیل میشد.
حادثه ی میناماتا
در اوایل ۱۹۵۰ ماموران ساحل میناماتا در جزیره کیوشو در ژاپن متوجه رفتارهای عجیب و غریبی در حیوانات آن منطقه شدند . گربه ها حرکات عصبی از خودشان نشان می دادند و به طور ناگهانی جیغ می کشیدند ،‌پرندگان از آسمان سقوط می کردند و علایم بیماری همچنین در ماهیها هم مشاهده شد که جزء مهمی در برنامه ی غذایی قشر فقیر بود .
علایم این بیماری مرموز در انسانها در سال ۱۹۵۶ شروع شد . در سال ۱۹۵۷ ماهیگیری به طور رسمی ممنوع اعلام شد .
پس از مدتی کشف شد که شرکت چیزو _ که یک کمپانی پتروشیمی و تولید کننده پلاستیک هایی ماننده وینیل کلراید – مواد زاید فلزی سنگین را به داخل دریا خالی میکرده است . آنها ترکیبات جیوه را به عنوان کاتالیزو در سنتزهایشان بکار می بردند .احتمالا بیش از ۱۴۰۰ نفر از مردم کشته شدند و شاید ۲۰۰۰۰ نفر هم به اندازه ی کمتری مسموم شدند .
علت
متیل کبال آمین ( یک کو آنزیم از ویتامین B۱۲ )قادر است ترکیبات جیوه ی غیر آلی و همچنین خود جیوه را به شکل CH۳Hg+(aq) متیله کند . گونه های واقعی جیوه حاضر در محلول احتمالا CH۳HgOH بودند.
یون CH۳Hg+(aq) بوسیله پلانکتون جذب می شد .
ماهی ها این پلانکتون های آلوده را می خوردند و خیلی آرام جیوه را دفع می کردند . جیوه بدین ترتیب به تدریج در سیستم بدنشان انباشته می شد . سپس این ماهی ها توسط ماهی های بزرگتر دیگر و در نهایت توسط حیوانات و انسانها خورده می شد .و هر بار غلظت جیوه افزایش پیدا می کرد .غلظت نهایی جیوه در حیوانات و انسانها هزاران یا میلیونها برابر از غلظت جیوه در آب اصلی بیشتر بود .
جیوه با بسیاری از فلزات مخلوط های مشهور به ملغمه تشکیل می دهد . از جیوه برای استخراج طلا ی فلزی از سنگ معدن طلا در تخمین آن استفاده می شد .طلا با تقطیر از جیوه بازیافت می شود .بیشتر معدنچیان جیوه را بازیابی نمی کردند. بنابراین جیوه وارد رودخانه ها میشد که تبدیل به یون متیل جیوه می گردید . جیوه برای خالص کردن وتصفیه نقره مکزیکی در قرن شانزدهم هم بکار می رفت . استفاده های نادرست از جیوه در استخراج طلا ،‌پیامدهایی را در ناحیه آمازون آمریکای شمالی ،‌آفریقای غربی و دیگر از جاها به دنبال داشته است .

منبع :

متن از elmiran1.mihanblog.ir

[ سه شنبه بیست و چهارم فروردین 1389 ] [ 5:8 ] [ ]

آب سنگین چیست؟

Heavy water

آب خالص ماده ای است بی رنگ، بی بو و بدون طعم. فرمول شیمیایی آب H۲O است، یعنی هر مولكول آب از اتصال دو اتم هیدروژن به یك اتم اكسیژن ساخته شده است. نكته ای كه باید در نظر داشت آن است كه عنصر هیدروژن همانند بسیاری دیگر از عنصرهای طبیعت ایزوتوپ هایی دارد كه عبارتند از H ۲ كه با D دوتریم و H ۳كه با T تریتیم نمایش می دهند. برای آشنا شدن با تفاوت این ایزوتوپ ها بهتر است یك بار دیگر ساختار اتم را به یادآوریم.

●ساختار اتم اتم كوچكترین بخش سازنده یك عنصر شیمیایی است كه هنوز هم خواص شیمیایی 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 می گردد. الكترون بار منفی و جرم بسیار كمی دارد. پروتون بار مثبت و نوترون بدون بار است. جرم پروتون و نوترون برابر و حدود ۱۸۷۰ بار سنگین تر از الكترون است، بنابر این بخش عمده جرم یك اتم درون هسته آن قرار دارد. ایزوتوپ: ایزوتوپ به صورت های گوناگون یك عنصر گفته می شود كه جرم آنها با هم تفاوت داشته باشد. تفاوت ایزوتوپ های مختلف یك عنصر از آنجا ناشی می شود كه تعداد نوترون های موجود در هسته آنها با هم تفاوت دارد. البته تعداد پروتون های تمام اتم های یك عنصر از جمله ایزوتوپ ها با هم برابر است. برای مثال عنصر هیدروژن دارای سه ایزوتوپ است: H هیدروژن كه در هسته خود فقط یك پروتون دارد، بدون نوترون. H ۲یا D دوتریم كه در هسته خود یك پروتون و یك نوترون دارد و H ۳ یا H تریتیم كه یك پروتون و دو نوترون دارد. از آنجایی كه خواص شیمیایی یك عنصر به تعداد پروتون های هسته مربوط است، ایزوتوپ های مختلف در خواص شیمیایی با هم تفاوت ندارند، بلكه خواص فیزیكی آنها با هم متفاوت است. عمده هیدروژن های طبیعت H یا هیدروژن معمولی است و فقط ۰۱۵۰ درصد آن را دوتریم تشكیل می دهد، یعنی از هر ۶۴۰۰ اتم هیدروژن، یكی دوتریم است. حال در نظر بگیرید كه به جای یك اتم هیدروژن معمولی در مولكول آب H۲O اتم D بنشیند. آن وقت مولكول HDO به وجود می آید كه به آن آب نیمه سنگین می گویند. اگر جای هر دو اتم هیدروژن، دوتریم بنشیند، D۲O به وجود می آید كه به آن آب سنگین می گویند. خواص فیزیكی آب سنگین تا حدودی با آب سبك یا آب معمولی تفاوت دارد.با توجه به جانشینی D به جای H در آب سنگین، انرژی پیوندی پیوند های اكسیژن هیدروژن در آب تغییر می كند و در نتیجه خواص فیزیكی و به ویژه خواص زیست شناختی آب عوض می شود.
●تاریخچه تولید آب سنگین والتر راسل در سال ۱۹۲۶ با استفاده از جدول تناوبی «مارپیچ» وجود دو تریم را پیش بینی كرد. هارولد یوری یكی از شیمیدانان دانشگاه كلمبیا در سال ۱۹۳۱ توانست آن را كشف كند. گیلبرت نیوتن لوئیس هم در سال ۱۹۳۳ توانست اولین نمونه از آب سنگین خالص را با استفاده از روش الكترولیز تهیه كند. هوسی و هافر نیز در سال ۱۹۳۴ از آب سنگین استفاده كردند و با انجام اولین آزمون های ردیابی زیست شناختی به بررسی سرعت گردش آب در بدن انسان پرداختند. تولید آب سنگین: در طبیعت از هر ۳۲۰۰ مولكول آب یكی آب نیمه سنگین HDO است. آب نیمه سنگین را می توان با استفاده از روش هایی مانند تقطیر یا الكترولیز یا دیگر فرآیندهای شیمیایی از آب معمولی تهیه كرد. هنگامی كه مقدار HDO در آب زیاد شد، میزان آب سنگین نیز بیشتر می شود زیرا مولكول های آب هیدروژن های خود را با یكدیگر عوض می كنند و احتمال دارد كه از دو مولكول HDO یك مولكول H۲O آب معمولی و یك مولكول D۲O آب سنگین به وجود آید. برای تولید آب سنگین خالص با استفاده از روش های تقطیر یا الكترولیز به دستگاه های پیچیده تقطیر و الكترولیز و همچنین مقدار زیادی انرژی نیاز است، به همین دلیل بیشتر از روش های شیمیایی برای تهیه آب سنگین استفاده می كنند.
●كاربرد های آب سنگین آب سنگین در پژوهش های علمی در حوزه های مختلف از جمله زیست شناسی، پزشكی، فیزیك و... كاربردهای فراوانی دارد كه در زیر به چند مورد آن اشاره می كنیم. طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته: در طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته NMR هنگامی كه هسته مورد نظر ما هیدروژن و حلال هم آب باشد از آب سنگین استفاده می كنند. در این حالت چون سیگنال های اتم هیدروژن مورد نظر با سیگنال های اتم هیدروژن آب معمولی تداخل می كند، می توان از آب سنگین استفاده كرد، زیرا خواص مغناطیسی دوتریم و هیدروژن با هم تفاوت دارد و سیگنال دوتریم با سیگنال های هیدروژن تداخل نمی كند.
●كند كننده نوترون آب سنگین در بعضی از انواع رآكتورهای هسته ای نیز به عنوان كند كننده نوترون به كار می رود. نوترون های كند می توانند با اورانیوم واكنش بدهند.از آب سبك یا آب معمولی هم می توان به عنوان كند كننده استفاده كرد، اما از آنجایی كه آب سبك نوترون های حرارتی را هم جذب می كنند، رآكتورهای آب سبك باید اورانیوم غنی شده اورانیوم با خلوص زیاد استفاده كنند، اما رآكتور آب سنگین می تواند از اورانیوم معمولی یا غنی نشده هم استفاده كند، به همین دلیل تولید آب سنگین به بحث های مربوط به جلوگیری از توسعه سلاح های هسته ای مربوط است. رآكتورهای تولید آب سنگین را می توان به گونه ای ساخت كه بدون نیاز به تجهیزات غنی سازی، اورانیوم را به پلوتونیوم قابل استفاده در بمب اتمی تبدیل كند. البته برای استفاده از اورانیوم معمولی در بمب اتمی می توان از روش های دیگری هم استفاده كرد. كشورهای هند، اسرائیل، پاكستان، كره شمالی، روسیه و آمریكا از رآكتورهای تولید آب سنگین برای تولید بمب اتمی استفاده كردند.با توجه به امكان استفاده از آب سنگین در ساخت سلاح هسته ای، در بسیاری از كشورها دولت تولید یا خرید و فروش مقدار زیاد این ماده را كنترل می كند. اما در كشورهایی مثل آمریكا و كانادا می توان مقدار غیر صنعتی یعنی در حد گرم و كیلوگرم را بدون هیچ گونه مجوز خاصی از تولید كنندگان یا عرضه كنندگان مواد شیمیایی تهیه كرد. هم اكنون قیمت هر كیلوگرم آب سنگین با خلوص ۹۸۹۹درصد حدود ۶۰۰ تا ۷۰۰ دلار است. گفتنی است بدون استفاده از اورانیوم غنی شده و آب سنگین هم می توان رآكتور تولید پلوتونیوم ساخت. كافی است كه از كربن فوق العاده خالص به عنوان كند كننده استفاده شود از آنجایی كه نازی ها از كربن ناخالص استفاده می كردند، متوجه این نكته نشدند در حقیقت از اولین رآكتور اتمی آزمایشی آمریكا سال ۱۹۴۲ و پروژه منهتن كه پلوتونیوم آزمایش ترینیتی و بمب مشهور «Fat man» را ساخت، از اورانیوم غنی شده یا آب سنگین استفاده نمی شد.
●آشكار سازی نوترینو رصد خانه نوترینوی سادبری در انتاریوی كانادا از هزار تن آب سنگین استفاده می كند. آشكار ساز نوترینو در اعماق زمین و در دل یك معدن قدیمی كار گذاشته شده تا مئون های پرتو های كیهانی به آن نرسد. هدف اصلی این رصدخانه یافتن پاسخ این پرسش است كه آیا نوترینوهای الكترون كه از همجوشی در خورشید تولید می شوند، در مسیر رسیدن به زمین به دیگر انواع نوترینوها تبدیل می شوند یا خیر. وجود آب سنگین در این آزمایش ها ضروری است، زیرا دوتریم مورد نیاز برای آشكارسازی انواع نوترینوها را فراهم می كند.
●آزمون های سوخت و ساز در بدن از مخلوط آب سنگین با ۱۸O H۲ آبی كه اكسیژن آن ایزوتوپ ۱۸O است نه ۱۶O برای انجام آزمایش اندازه گیری سرعت سوخت و ساز بدن انسان و حیوانات استفاده می شود. این آزمون سوخت و ساز را معمولا آزمون آب دوبار نشان دار شده می نامند.
●تولید تریتیم هنگامی كه دوتریم رآكتور آب سنگین یك نوترون به دست می آورد به تریتیم ایزوتوپ دیگر هیدروژن تبدیل می شود. تولید تریتیم به این روش به فناوری چندان پیچیده ای نیاز ندارد و آسان تر از تولید تریتیم به روش تبدیل نوترونی لیتیم ۶ است. تریتیم در ساخت نیروگاه های گرما هسته ای كاربرد دارد.

منبع :

متن از elmiran1.mihanblog.ir

[ دوشنبه بیست و سوم فروردین 1389 ] [ 18:10 ] [ ]

مروری بر تاریخچه تصفیه آب

تصفیه آب برای مصرف بشر دارای سابقه‌ای بسیار طولانی و قدیمی است. بیکر Baker به منابعی اشاره می‌کند که بر طبق آن، تاریخ تصفیه آب به دو هزار سال پیش از میلاد می‌رسد.
این مراحل تصفیه‌ای شامل جوشاندن و صاف کردن آب آشامیدنی می‌شده است. سیفون‌های فتیله‌ای که آب را از ظرفی به ظرف دیگر منتقل می‌نمایند، ناخالصی‌های معلق در فرایند را می‌گیرند. این عملیات در نقاشی‌های مصریان قرن ۱۳ قبل از میلاد مسیح نشان داده شده است. در کتاب‌های رومیان و یونانیان نیز به این امر اشاره شده است. این حقیقت که عملیات تصفیه آب در اسناد پزشکی زمان‌های قدیم دیده می‌شود بیان‌گر آن است که بین پاکیزگی آب و سلامتی بشر ارتباطی مشاهده شده است. بقراط که پدر پزشکی جدید شمرده می‌شود می‌گوید: هرکس که می‌خواهد به نحوی شایسته در پزشکی به بررسی و تحقیق بپردازد باید آب مورد مصرف ساکنین یک ناحیه را مورد توجه قرار دهد زیرا آب در سلامت انسان‌ها بسیار نقش دارد.
وسائل اولیه تصفیه آب در منازل افراد مورد استفاده قرار می‌گرفت و تا حدود سده نخست میلادی هیچ نشانه‌ای دال بر وجود عملیات تصفیه‌ای بر روی آب مصرفی جامعه وجود نداشت. برخی از آبراه‌های رومیان به حوضچه‌هائی متصل می‌شد که در آنها عمل ته‌نشینی آب صورت می‌گرفت و مجهز به کانال آبگیر شنی بود. این آبراه‌ها دارای تعدادی شیر بودند که برای مصرف عمومی توسط مردم مورد استفاده قرار می‌گرفتند. در شهر ونیز که بر روی جزیره‌ای بدون منبع آب شیرین قرار گرفته است، آب حاصل از بارندگی از طریق حیاط‌ها و بام‌ها که متصل به آب‌انبارهای بزرگ بودند سرازیر می‌شد و در مسیر حرکت خود از فیلترهای شنی عبور می‌کرد.
اولین نوع از این آب‌انبارها در حدود ۵ قرن پس از میلاد مسیح برای تهیه آب جهت مصارف خصوصی و عمومی ساخته شد. این آب‌انبارها حدود ۱۳ قرن مورد استفاده قرار می‌گرفتند.
عملیات تصفیه‌ آب در قرون وسطی دچار رکورد گردید و مجدداً در قرن ۱۸ مورد توجه قرار گرفت. در فرانسه و انگلستان امتیازاتی انحصاری برای وسائل صاف کردن صادر گردید. درست مثل زمان‌های قدیم این وسائل برای مصارف شخصی خانگی، انستیتوها و یا کشتی‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفت. در آغاز سده ۱۹ میلادی تصفیه مناقع آب برای مصرف عموم در مقیاس بزرگ آغاز گردید. شهر بیزلی در اسکاتلند به‌عنوان اولین شهری که آب مصرفی آن مورد تصفیه قرار گرفت شهرت دارد.
سیستم تصفیه آب متشکل از عملیات ته‌نشین‌سازی بود که متعاقب آن فیلتراسیون انجام می‌شد. این سیستم تصفیه در سال ۱۸۰۴ آغاز به کار کرد. به تدریج در اروپا استفاده از این سیستم متداول گردید و در پایان قرن ۱۹ بیشتر منابع عمده آب شهری فیلتر می‌شد. این فیلترها از نوع ماسه‌ای کند بودند.
توسعه عملیات تصفیه‌ آب در آمریکا پس از اروپا صورت گرفت. اولین تلاش برای فیلتراسیون در شهر ریچموند ایالت ویرجینیا در سال ۱۹۳۲ انجام گرفت ولی پروژه منجر به شکست گردید و چندین سال طول کشید تا تلاش مجددی برای انجام آن صورت پذیرد. پس از جنگ‌های داخلی تلاش‌های دیگری انجام شد تا از الگوی فیلتراسیون اروپائی پیروی شود اما تعداد کمی از آنها با موفقیت همراه بود. به‌طور مسلم ماهیت ذرات جامد معلق در رودخانه‌های اروپا تفاوت داشت و فرایند کند فیلتراسیون ماسه‌ای نمی‌توانست به خوبی مؤثر باشد. توسعه فیلترهای شنی تند که به‌صورت هیدورلیکی تمیز می‌شد رد اواخر قرن ۱۹ منجر به کارائی بیشتر فرایند تصفیه آب گردید، و با پایان این قرن کاربرد آن در مقیاس وسیع انجام می‌شد.
در خلال دو ثلث آخر قرن ۱۹ فیلتراسیون برای بهبود کیفیت ظاهری آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می‌گرفت.
یکی از مزایای شناخته نشده‌ٔ آن عبارت بود از حذف میکروارگانیسم‌هائی که شامل عوامل بیماری‌زا نیز می‌شد، و هم‌چنین موجب گواراتر شدن آب می‌گردید. پی بردن به خواص فیلتراسیون در ربع آخر قرن ۱۹ سبب ساخت و توسعه واحدهای مختلف فیلتراسیون در سراسر اروپا و آمریکا گردید. در انتهای قرن ۱۹ فیلتراسیون به‌عنوان عامل اصلی جلوگیری از بیماری‌های منشأ آبی به حساب می‌آمد.
پذیرش تئوری میکروبی در مورد انتقال بیماری‌ها منجر به انجام عملیات گندزدائی بر روی منبع آب مصرفی جامعه گردید. در ابتدا گندزدائی به‌صورت موقت انجام می‌گرفت. انجام این عمل با استفاده از پودرهای رنگ‌بر و هیپوکلریت‌ها در موارد خاص در قرن‌های ۱۸ و ۱۹ میلادی صورت می‌گرفت. اولین واحدی که به‌طور دائم آب را کلرینه می‌کرد، در سال ۱۹۰۲ در بلژیک راه‌اندازی شد.
تولید کلر مایع اولین بار در سال ۱۹۰۹ برای گندزدائی آب آغاز گردید، و در فیلادلفیا به سال ۱۹۱۳ برای اولین بار جهت ضدعفونی آب استفاده از سایر مواد مصرفی برای گندزدائی از جمله ازون به‌طور هم‌زمان توسعه پیدا کرد ولی مصرف آن فراگیر نشد. گندزدائی و استفاده‌ٔ وسیع از کلر در منابع آب مصرفی کاهش بسیار زیادی در مرگ و میر ناشی از بیماری‌های با منشأ آبی را سبب گردید.
سایر فرایندهای تصفیه آب با سرعت و گستردگی کمتری توسعه یافتند. منعقدسازی همراه با فیلتر شنی سریع به‌عنوان فرایند مکمل ته‌نشینی در ایالات متحده توسعه یافت.
نرم کردن آب‌های سخت در قرن نوزدهم در اروپا انجام می‌گرفت. اما تا آغاز قرن بیستم برای مصارف عمومی آب گسترش پیدا نکرد. ظرفیت ذغال برای جداسازی مواد آلی محلول در آزمایش‌های مربوط به فیلتراسیون مورد توجه قرار گرفت، اما برای مصرف عمومی آب استفاده نشد. اصلاح این ماده و تبدیل آن به کربن فعال همراه با استفاده آن در واحدهای تصفیه آب اخیراً انجام گرفته است. همان‌طور‌ی‌که استفاده از غشاهای مصنوعی برای عملیات فوق فیلتراسیون و جداسازی مواد معدنی محلول به تازگی انجام شده است.
پیشرفت‌های انجام شده در فرایندهای تصفیه آب در طول قرن حاضر از آن‌چه که قبلاً در طی تمام تاریخ رخ داده بیشتر است. به استثنای چند مورد فرایندهای تصفیه بدون اتکا به اطلاعات علمی در مورد اصول عملکردشان و تنها با وسائل اندک برای ارزیابی کمی میزان تأثیر آنها توسعه یافته‌اند. تنها در طی ۳۰ الی ۴۰ سال اخیر آگاهی‌های علمی بر فرایندهای تصفیه آب عملاً تأثیر گذار بوده است. جالب است بدانید یک تئوری منجر به بروز تغییرات چندی در فرایندهای اصلی تصفیه آب گردیده است. فهم مبانی علمی سبب بهتر شدن فرایندها و توسعهٔ جامع‌تر وسائل و افزایش کل راندمان راهبردی تصفیه آب گردیده است.

[ پنجشنبه نوزدهم فروردین 1389 ] [ 19:47 ] [ ]

جوان شدن با شیمی

● انتخاب بیمار

همانند تمامی اقدامات زیبایی صورت، در اینجا نیز انتخاب مناسب بیمار و برگزیدن درمان به خصوص برای هر شخص، برای كسب موفقیت بسیار مهم است. مهارت تكنیكی بدون توانایی انتخاب بیمار مناسب ممكن است منجر به نتایج فاجعه آمیزی شود . مواد شیمیایی لایه بردار نیز همانند تمامی روش‌های بازسازی پوست صورت، موارد مصرف بالینی مشخص دارند . به طور كلی افراد دارای چروك‌های خفیف صورت یا اختلالات رنگدانه‌ای خفیف بهترین شرایط را برای استفاده از شیوه های بازسازی سطحی یا با عمق متوسط دارا هستند.

● از سطحی ...

كسانی‌كه دارای چروك‌های خفیف صورت یا اختلالات رنگدانه ای خفیف هستند، بهترین شرایط را برای استفاده از شیوه‌های بازسازی سطحی دارند.بازسازی سطحی نوعی لایه برداری شیمیایی محسوب می‌شود.در این روش به‌طور معمول از آلفاهیدروكسی اسیدها استفاده می‌شود. آلفا هیدروكسی اسیدها دسته ای از اسیدهای آلی مشتق از میوه‌های گوناگون هستند كه تحت عنوان اسید میوه نیز از آنها نام برده می شود.

این داروها به اصلاح لایه شاخی كه به صورت غیرطبیعی ضخیم شده، كمك می‌كند و تاثیرات به مدت ۴۱ روز بعد از درمان باقی می ماند. آلفا هیدروكسی اسیدها معمولاً توسط متخصصان زیبایی به صورت مرحله‌ای ۵(‌تا۷ مرحله) به كار برده می شود. در خلال درمان با ماده ، بیماران ممكن است احساس سوزش كمی داشته باشند.

رتینوئیك اسید ماده رایج دیگری است كه به تنهایی یا به همراه به كار می‌رود. رتینوئیك اسید به عنوان یكی از تركیبات فعال اصلی در بسیاری از محصولات تجاری در دسترس وجود دارد.به طور كلی كاربرد این ماده بافت پوست را صاف‌تر و لطیف تر می كند و لكه های پر رنگ پوست را بهبود می بخشد و به پوست رنگ صورتی و شادابی می‌دهد. بیمارانی كه تحت درمان با تركیبات رتینوئیك اسید هستند باید نسبت به افزایش حساسیت پوست در برابر نور دقت كنند.

● تا عمقی ...

بسیاری از چروك‌های عمیق پوست، آفتاب سوختگی‌های شدید و یا لكه‌های پر رنگ را نمی‌توان به كمك لایه برداری سطحی از بین برد.در واقع برای جوان شدن پوست باید از لایه برداری عمقی استفاده كرد. بسیاری از جراحان پلاستیك صورت تری كلرواستیك اسید را بهترین ماده منفرد برای بازسازی سطح پوست صورت می‌دانند.

خواص منحصر به فرد این ماده این امكان را به جراحان زیبایی داده است كه آن‌را در درمان موارد مختلف كلینیكی بكار ببرند، این خواص چند منظوره بودن و انعطاف پذیری این ماده است. آثار سوء این ماده از سایر موادی كه برای لایه برداری شیمیایی استفاده می‌شود، كمتر است و حداقل تداخل را در زندگی بیمار ایجاد می‌كند، ضمن اینكه امكان به دست آوردن نتیجه ای قابل پیش بینی را برای بیمار فراهم می‌سازد. افراد ایده آل برای استفاده از‌ تری كلرواستیك اسید بیماران دچار اختلالات رنگدانه‌ای ، چروك‌های زودرس در صورت و آسیب شدید ناشی از آفتاب هستند .

تمامی بیمارانی كه تحت درمان با لایه برداری با این ماده قرار می‌گیرند باید تحت پیشگیری با داروهای ضد ویروسی و آنتی بیوتیك قرار گیرند. از چهار هفته قبل از لایه‌برداری شروع به استفاده از مكمل‌های غذایی نظیر آبمیوه كنید.

این رژیم باعث افزایش‌سرعت‌تجدید اپی تلیوم شده و ترمیم را تسریع می كند. بیماران به خوبی این رژیم را تحمل می‌كنند و اغلب تا ماه‌ها پس از جراحی به مصرف آن ادامه می‌دهند. از درمان‌های دیگر نظیر مومك انداختن، ریز سایش پوست و الكترولیز حداقل باید به مدت دو هفته پس از عمل تجدید پوست خودداری شود. این اقدامات ممكن است نفوذ مواد لایه بردار را تغییر داده و بصورت ناخواسته عمق لایه برداری را افزایش دهند. این امر می‌تواند باعث لایه برداری غیر یكنواخت و یا ایجاد زخم در صورت شود.

فنل ماده دیگری‌است كه در لایه‌برداری شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع این ماده شایع‌ترین ماده ای است كه برای لایه برداری شیمیایی عمقی به كار می رود. لایه برداری شیمیایی با فنل باعث بهبود قابل توجه چروك‌های خشن صورت می‌شود. فنل در بر طرف كردن چروك‌های‌صورت‌و‌تغییرات رنگدانه ای نامنظم ناشی از مواجهه با آفتاب و فرآیند پیری طبیعی نیز موثر است. دوام اثرات این ماده اثبات شده است.

البته باید توجه داشت فنل دارای اثرات سمی است، این ماده از پوست صورت جذب شده و به وسیله جریان خون به كبد حمل می شود، در آنجا سم زدایی شده و محصولات متابولیك آن از طریق كلیه دفع می‌شود. جذب میزان بالای فنل ممكن است به كبد و كلیه صدمه بزند . فنل می تواند دستگاه تنفس و قلب را ضعیف نماید.

● مراقبتهای بعد از لایه برداری

مراقبت پس از لایه‌برداری با تری كلرو برحسب عمق لایه برداری متفاوت است . بیمارانی كه تحت درمان سطحی با این ماده قرار گرفته اند باید به مدت ۳ تا ۵ روز تا انجام بازسازی اپیتلیوم ، از مواد پوشاننده مانند كرم اوسرین به صورت ۴ تا ۵ بار درروز استفاده كنند. باید به بیماران آموخت كه تا ۶ هفته از مواجهه با نور خورشید خودداری كنند تا خطر هیپر پیگمانتاسیون پس از التهاب كاهش یابد.

● و اما عوارض

▪ تیره شدن پوست: شایع‌ترین عارضه لایه برداری با تری كلرواستیك اسید تیره شدن پوست پس از التهاب است كه معمولاً بر اثر برخورد زود هنگام با آفتاب ایجاد می شود .

▪ عفونت: خطر عفونت با ویروس تب خال هر بیماری را با هر نوع بازسازی سطح پوست تهدید می كند. بیماران بدون توجه به سابقه عفونت باید از دو روز قبل از لایه‌برداری به مدت ۷ روز تحت درمان پیشگیرانه با داروهای ضد ویروس قرار بگیرند.

▪ ایجاد جوشگاه: اگر چه این موضوع نادر است اما ممكن است جوشگاه(اسكار) ناشی از لایه برداری با فنل رخ دهد كه برای بیمار ناراحت كننده است. نواحی دور دهان به ویژه لب فوقانی و نواحی روی فك تحتانی شایع‌ترین محل بروز اسكار هستند. اسكار ممكن است در نتیجه مراقبت ناكافی از زخم پس از لایه برداری رخ دهد.

▪ بی رنگ شدن پوست: ممكن است بیمارانی كه تحت لایه برداری با فنل قرار می‌گیرند دچار بی‌رنگ شدن پوست شوند.علت آن این‌است كه ملانوسیت‌ها كه مسئول ساختن رنگدانه‌های پوست هستند قابلیت تولید رنگدانه (ملانین) را از دست می‌دهند و این موضوع موجب می شود كه پوست نمای بی رنگ پیدا كند.

● مراقب باشید

جوان سازی پوست صورت یكی از روش‌های سرپایی غیر جراحی و پرطرفدار است كه بسیاری از جراحان پلاستیك به انجام آن می پردازند . تا كنون شیوه های مختلف لایه برداری شیمیایی نتایج پایدار و قابل اعتمادی به همراه داشته اند.

از آنجا كه هیچیك از شیوه های باز سازی سطح پوست برای تمامی بیماران كاربرد ندارد ، برای به دست آوردن بهترین نتیجه باید درمان مناسب هر فرد را انفرادی انتخاب كرد. در كل، روش‌های بازسازی سطح پوست یكی از امیدوار كننده‌ترین روش‌ها برای بیمار و پزشك است. اما توجه داشته باشید اعمال زیبایی كه روی پوست انجام می‌شود همچون استفاده از پیلینگ‌های شیمیایی، اگر با شیوه‌های صحیح انجام نشود، با ایجاد اسكارهای قرمز، ‌لكه‌های قهوه‌ای پررنگ و جوشگاه‌های بجا مانده، چهره فرد را بد شكل كرده و بروز انواع عفونت‌ها را برای فرد به دنبال خواهد داشت بنابراین هیچگاه پوست خود را به دست هر كسی نسپارید.

[ پنجشنبه نوزدهم فروردین 1389 ] [ 2:34 ] [ ]

ترمودینامیک و آزمایش قانون دوم

در دنیای دانش و فناوری، علوم گوناگونی وجود دارند که هر یک به نوبه خود و با توجه به اکتشافات و اختراعات وابسته به آن علم، خودنمایی می‌کنند؛ علومی همچون فیزیک، شیمی،ریاضی و... دانشمندان علم فیزیک بر این باورند که مادر همگی علوم، علم فیزیک است.
اصول اصلی «ترموداینامیک» بیانگر این خاصیت ترانهادگی متغیر دماست؛ بر این اساس که دو جسم هم‌دما در تقابل با جسم سوم، به دمای یکسان می‌رسند.
دیگر اینکه «ترموداینامیک» بیانگر پایستاری انرژی درونی است. انرژی درونی عبارت است از «تفاضل انرژی حرارتی داده‌شده به‌انرژی به کارگرفته‌شده.» به عنوان مثال اگر دو جسم گرم و سرد را در مجاورت یکدیگر قرار دهیم، باعث تغییر دمای هر دو جسم منتهی خواهد شد. ‌در صورت برقراربودن سیستم منزوی، کار انجام‌شده برابر صفر است و نتیجه اینکه، انرژی درونی هر جسمی برابر خواهد بود با انرژی گرمایی اولیه آن و تغییرات آن. خب! این قابل تشخیص است که مجموع آن دو برابر می‌شود با مجموع انرژی‌های اولیه هر دو جسم که این خود برابر است با قانون بقای انرژی. انرژی هرگز از بین نمی‌رود، بلکه از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌گردد. این را همه ما در طول سال‌های تحصیلی به فراخور، در دروس مختلف خوانده‌ایم.
در اصلی دیگر از ترموداینامیک آمده است: «هنگامی که دو جسم گرم و سرد در مجاورت هم قرار می‌گیرند، حرارت از جسم گرم به جسم سرد منتقل می‌شود» و این هم یعنی تبادل دما. و دیگر اینکه ترموداینامیک بیانگر این نکته است که صفر مطلق دما، منطقه‌ای است که هرگز نمی‌توان به آن رسید یا از آن پایین‌تر رفت. اصل ترموداینامیک را می‌توان توسط متغیر آنتروپی مدل کرد که تغییر آن برابر با تغییر گرمای تبادل‌شده تقسیم بر دماست؛ به عبارتی هر سیستمی همواره در جهتی حرکت می‌کند که مجموع آنتروپی سیستم و محیط، افزایش پیدا کند. به عنوان مثال، اگر دو مخزن آب ایزوله از هم، یکی ۲۵درجه و همان میزان آب در مخزن دیگر ۷۵درجه با هم مخلوط شوند و یا یکی صفر درجه و دیگری صد درجه. در حالت اول، میانگین می‌تواند چیزی حدود ۴۰ و ۶۰ باشد و در حالت دوم ۱۰ و ۹۰. بهتر است که بحث را در همین‌جا تمام کنیم که این مبحث هزاران ساعت برای مباحثه وقت می‌طلبد. تمامی این موارد گفته شد تا علم ترموداینامیک به صورت هر چند خلاصه بیان شود و هستند دانشمندان و فیزیک‌دان‌هایی که با این قوانین و اصول، صبح را به شب و شب را به صبح می‌رسانند و آنچنان اعتقادی به این اصول دارند که همچون بت به پرستش آن می‌پردازند و اگر کسی کوچک‌ترین اختلاف نظری داشته باشد، از جانب این قبیل افراد تکفیر می‌شود. سال‌ها این قوانین در علم فیزیک بود و به اثبات هم رسیده بود و هست اما یکباره یک آگهی در مجله بسیار معتبر «اکونومیست» آتش به جان هزاران فیزیک‌دان انداخته و دنیای علوم فیزیک و خصوصاً ترموداینامیک را به چالش کشانده است.
دانشمندان سالیان سال آرزو داشتند تا دستگاهی اختراع کنند که قادر به تولید یک میزان بی‌نهایت از انرژی باشد، اما هرگز نتوانسته بودند. حتی خود «لئوناردو داوینچی» نیز این کار را غیرممکن دانسته بود و به دانشمندان گفته بود که شما راه خطایی پیش رفته‌اید ولی گویی مهندسین شرکت «اس-تی- اورن» (Steorn) اذعان دارند که انتظار به سر رسیده و این امر تحقق یافته و تحقیقات آنان به پایان رسیده است. بازرگانانی که پشتیبان مالی این پروژه هستند نیز می‌گویند: «نه‌تنها گردش این تجهیزات به ‌طور خودگردان مؤید این موفقیت است، بلکه هنگامی که این دستگاه مولد می‌چرخد، یک انرژی، بیش از مقدار مصرف خود تولید می‌کند».
دکتر «شان مک‌آرتی» مدیر عامل شرکت «اس- تی- اورن» در همین زمینه گفت: «تحقیقات ما نشان داده است که اگر از یک میدان مغناطیسی ویژه‌ای، آهن‌رباهای دائمی عبور کنند، با ایستادن و حرکت در یک زمان می‌توان انرژی تولید کرد». آقای مک‌آرتی که خود از فیزیک‌دانان خبره است، گفت: «ما این پدیده را به‌طور کاملاً اتفاقی سه سال قبل کشف کردیم و در طول این سال‌ها بارها و بارها مورد آزمایش و تجزیه و تحلیل قرار دادیم تا مورد تمسخر و استهزا قرار نگیریم».
اذعان بر این کشف، باعث واکنش‌های عجیب و گاه خشمگینانه از سوی دانشمندان گردیده است.
آقای مک‌آرتی می‌گوید: «مسئولان این پروژه همه‌روزه نامه‌های تهدید‌آمیزی از طریق پست دریافت می‌کنند. برخی از این نامه‌ها به دفاتر «اس – تی- اورن» و برخی دیگر از نامه‌ها حتی به منازل دانشمندان مرکز «اس – تی- اورن» ارسال شده‌اند».
شرکت «اس – تی- اورن» در این ارتباط با چاپ یک آگهی در مجله معتبر «اکونومیست» از دانشمندان دعوت کرده است که برای دیدن و امتحان این پروژه به هیأت علمی ۱۲نفره آنان بپیوندند.
آقای مک‌آرتی می‌گوید: «علم ترموداینامیک دارای ۲ اصل مهم و بنیادی است؛ اول آنکه انرژی را نه می‌توان تولید کرد و نه می‌توان نابود کرد ولی می‌توان آن را از نوعی به نوع دیگر تبدیل کرد و دوم آنکه اگر انرژی وارد یک سیستم شود، نمی‌توان تمامی آن انرژی را از سیستم به بیرون آورد. اگرچه ممکن است آزمایشات در این زمینه سال‌ها طول بکشد، در عین حال نیز می‌تواند همراه با ریسک باشد. کارکنان ما در شرکت «اس – تی- اورن» می‌دانند که اگر جواب دانشمندان، جواب موافقی نباشد شرکت، مورد تمسخر جهانیان قرار خواهد گرفت».
کارشناسان می‌گویند اگر این اختراع مورد تایید قرار گیرد، پاداش بسیار بزرگ و بی‌حدوحصری از نظر مالی، با ثبت این اختراع برای شرکت «اس- تی – اورن» به همراه خواهد داشت.

[ چهارشنبه هجدهم فروردین 1389 ] [ 23:6 ] [ ]

خواص مواد

چه چيزي خواص مواد را مشخص مي‌‌کند؟

شايد تا بحال از خود پرسيده باشيد که چرا مواد مختلف با هم متفاوتند؟ چرا برخي از آن‌ها محکم تر از سايرين هستند؟ چرا برخي از مواد رسانا و برخي نارسانا؟ چرا نور مي‌تواند از بعضي از مواد عبور ‌کند و از بعضي ديگر نه؟
سئوالاتي از اين دست ذهن را متوجه تفاوت‌‌هاي مواد از نظر خواص مي‌‌کند و ما را در رابطه با علت اين تفاوت‌‌ها، به تفکر بيشتر وادار مي‌‌کند. با اطلاعاتي که ما از ساختمان عناصر و تفاوت‌‌هاي موجود در عناصر داريم شايد گمان کنيم که تفاوت‌‌‌‌هاي موجود در مواد مختلف حاصل تفاوت‌‌هاي عناصر تشکيل دهنده آنها است. با اين تفکر مواد تنها متاثر از تنوع عناصر تشکيل دهنده خود خواهند بود و تمامي ويژگي‌‌هاي رفتاري مواد با شناخت عناصر تشکيل دهنده آنها روشن خواهد شد. بر اين اساس مشخص شدن عناصر تشکيل دهنده يعني تعيين ترکيب شيميايي همه اسرار مربوط به خصوصيات مواد را آشکار مي‌‌کند. براستي با دانستن ترکيب شيميايي، خواص مواد معلوم خواهد شد؟
با کمي دقت و توجه به ترکيبات شيميايي مواد پيرامون خويش در مي‌‌يابيم که بسياري از آنها با وجود اين که در رفتار و خواص با يکديگر بسيار متفاوتند، داراي عناصر تشکيل دهنده و ترکيب شيميايي يکسان مي‌باشند و برخي ديگراز مواد با داشتن عناصر تشکيل دهنده و ترکيب شيميايي متفاوت با يکديگر، داراي خواص و رفتار مشابهي هستند. پس چه چيزي بجز ترکيب شيميايي موجب تفاوت در رفتار مواد مي‌‌شود؟
براي جواب اين سئوال لازم است که بيشتر با ساختار و ويژگي‌هاي مواد آشنا شويم.

ساختار مواد چيست؟
ساختار مواد ارتباط بين اتم‌‌ها، يون‌‌ها و مولکول‌‌هاي تشکيل دهنده آن مواد را مشخص مي‌‌کند. براي شناخت ساختار مواد ابتدا بايد به نوع اتصالات بين اتم‌‌ها و يون‌‌ها پي برد. به طور حتم با پيوندهاي شيميايي آشنايي داريد. پيوندهاي شيميايي نحوه اتصال ميان اتم‌‌ها و يون‌‌ها را مشخص مي‌‌کنند. بنابراين تفاوت پيوندهاي شيميايي مختلف را در ويژگي‌هاي اين پيوندها مي‌‌توان مشاهده کرد. به عنوان مثال در نمک طعام به دليل وجود پيوند يوني که منجر به محصور شدن الکترون‌‌ها مي‌‌شود، خاصيت "رسانايي" مشاهده نمي‌شود زيرا الکترون‌‌ها که حامل و انتقال دهنده‌ي بار الکتريکي هستند، به دليل محصور شدن امکان حرکت ندارند و چيزي براي انتقال بار الکتريکي در ميان ماده وجود نخواهد داشت. در مقابل در فلزات، مانند مس، به دليل وجود پيوند فلزي که موجب آزادي الکترون‌‌ها مي‌‌شود و امکان تحرک الکترون‌‌ها را فراهم مي‌‌نمايد، مي‌‌توانيم خاصيت رسانايي را انتظار داشته باشيم. زيرا الکترون‌‌هاي آزاد، امکان انتقال بار الکتريکي را در طول ماده فراهم مي‌آورند. همانطور که ذکر شد اطلاع از نوع پيوندهاي اتمي مي‌‌تواند به شناخت ما از رفتار و خواص مواد کمک کند. اما آيا تنها با دانستن نوع پيوندها تمامي خواص و رفتار يک ماده را مي‌‌توان پيش‌‌بيني کرد؟
براي روشن شدن مطلب مثال معروفي را ارائه مي‌‌کنيم. همانطور که مي‌‌دانيد گرافيت و الماس هر دو از اتم‌‌هاي کربن تشکيل شده‌‌اند و هر دو "ريخت‌‌هاي" مختلفي از عنصر کربن هستند. اما چرا خواص گرافيت و الماس تا اين حد با يکديگر متفاوت است؟ الماس به عنوان سخت‌‌ترين ماده طبيعي معرفي مي‌‌گردد و گرافيت به دليل نرمي بسيار، به عنوان ماده "روانساز" به کار گرفته مي‌‌شود! تفاوت رفتار و خواص گرافيت و الماس را به نوع اتصال و پيوند شيميايي اتم‌‌هاي کربن نمي‌‌توان نسبت داد زيرا در هر دو شکل اين ماده - که تنها داراي اتم‌‌هاي کربن است - يک نوع پيوند شيميايي وجود دارد. بلکه علت در "چگونگي اتصالات و پيوندهاي شيميايي" اين دو شکل کربن است. در گرافيت اتم‌‌هاي کربن شش ضلعي‌‌هاي پيوسته‌‌اي شبيه به يک لانه زنبور تشکيل مي‌‌دهند که در يک سطح گسترده شده است. لايه‌‌هاي شش ضلعي ساخته شده با قرار گرفتن روي هم، حجمي را تشکيل مي‌‌دهند که به آن گرافيت مي‌‌گوييم. واضح است که در ساختار گرافيت دو نوع اتصال وجود خواهد داشت: يک نوع اتصال، اتصالي است که بين اتم‌‌هاي کربن هر لايه لانه زنبوري وجود دارد و جنس آن از نوع پيوند کوالانسي است. نوع دوم اتصالي است که لايه‌‌هاي لانه زنبوري را به يکديگر وصل مي‌کند. بديهي است که اين نوع از جنس اتصالات اوليه يعني پيوندهاي اتمي نيست. بنابراين پيوند به هم پيوستگي دوم - که قدرت به هم پيوستگي لايه‌‌ها را مشخص مي‌‌کند - ضعيف‌‌تر از اتصال اوليه که يک پيوند کوالانسي است، خواهد بود. پس مي‌توان انتظار داشت که گرافيت، در جهت صفهات لانه‌زنبوري به دليل داشتن پيوند قوي کووالانسي استحکام بالايي داشته باشد؛ بالعکس، اين ساختار در جهت عمود بر صفحات لانه زنبوري به علت وجود پيوند ضعيف ثانويه بين لايه‌ها، به مراتب کمتر از استحکام درون آنها، داراي مقاومت است. از طرفي به دليل پيوندهاي ضعيف بين لايه‌‌اي انتظار مي‌‌رود که با اعمال نيرويي بيشتر، لايه‌‌هاي لانه زنبوري بتوانند بر روي يکديگر بلغزند.

1- ساختار گرافيت

در مقابل ساختار لايه‌اي گرافيت، الماس داراي يک ساختار شبکه‌اي است. در گرافيت پيوندهاي اوليه يعني پيوندهاي اتمي تنها در يک سطح (در يک وجه) برقرار مي‌‌شود در حالي که در ساختار الماس اين پيوندها به صورت شبکه‌‌اي سه بعدي فضا را پر مي‌‌کنند. در ساختار گرافيت هر اتم کربن با سه اتم کربن ديگر اتصال اتمي از جنس کوالانسي ايجاد مي‌‌کند، در حالي که در ساختار الماس هر اتم کربن با چهار اتم کربن ديگر پيوند اتمي و از جنس کوالانسي برقرار مي‌نمايد.

2- ساختار الماس

با توضيحاتي که راجع به تفاوت‌‌هاي ساختاري گرافيت و الماس داده شد مشخص مي‌‌گردد که دليل نرمي گرافيت و سختي الماس در چيست. همانطور که ديديد ساختار با مشخص کردن نوع، تعداد و چگونگي پيوندهاي تشکيل دهنده مواد، تاثير به سزايي در خواص مواد دارد. بنابراين از طريق مطالعه در ساختار مواد، بسياري از رفتارها و خواص آنها را مي‌‌توان پيش‌‌بيني کرد. همچنين براي دستيابي به برخي از خواص مي‌‌توان ساختار متناسب با آنها را طراحي نمود.

[ چهارشنبه هجدهم فروردین 1389 ] [ 11:14 ] [ ]

مدل های اتمی

مروری کوتاه برتاریخچه مدلهای اتمی از ٢٥٠٠سال پیش تا به حال

مطالعه روی عنصرها به حدود دو هزار پانصد سال پیش بر می گردد. زمانی که تالس فیلسوف یونانی آب راعنصر اصلی سازندهی جهان هستی می دانست . دویست سال پس از او ارسطو سه عنصر هوا و خاک و آتش را به عنصرپیشنهادی تالس افزود و این چهار عنصر را عنصرهای سازندهیکاینات تصورکرد . این دیدگاه تا دو هزارسال بعد نیز مورد مورد پذیرش بود تا این که در سال ١٦٦١میلادی رابرت بویل دانشمند انگلیسی با انتشار کتابی با عنوان شیمی دان شکاک مفهوم تازه ای از عنصر را معرفی کرد . وی دراین کتاب ضمن معرفی عنصر به عنوان ماده ای که نمی توان ان را به مواد ساده تر تبدیل کرد شیمی را علمی تجربی نامید و از دانشمندان خواست که افزون بر مشاهده کردن اندیشیدن و نتیجه گیری کردن که هر سه تنها ابزار یونانیان در مطالعهی طبیعت بود به پژوهش های علمی نیز اقدام کنند . توصیه های او مورد توجه قرار گرفت و در سال ١٨٠٣جان دالتون شیمی دان انگلیسی با نظریه یاتمی خود گام مهمی برای مطالعه ی ماده و ساختار آن برداشت .دالتون بااستفادهاز واژه ی یونانی اتم به معنای تجزیه نا پذیر است ذرهای سازنده ی عنصرها را توضیح داد . این ایده که همه ی مواد از ذره های کوچک و تجزیه ناپذیر ی به نام اتم ساخته شده اند نخستین بار ٢٥٠٠سال پیش توسط دموکریت فیلسوف یونانی مطرح شده بود اما دالتون با اجرای آزمایشهای بسیار ازنو به ان نتیجه گیری دست یافت . وی نظریه ی اتمی خود را در هفت بند به این ترتیب بیان کرد :١- ماده از ذرات تجزیه ناپذیری به نام اتم ساخته شده اند .٢- همه یاتمهای یک عنصر مشابه یک دیگرند .٣- اتم ها نه بوجود می ایند و نه از بین می روند .٤- همه ی اتمهای یک عنصر جرم یکسا ن و خواص شیمیایی مشابه ای دارند .٥- اتمهای عنصرهای مختلف به هم متصل میشوند و مولکولها رابه وجود می اورند .٦- در هر مولکول از یک ترکیب معین همواره نوع و تعدادنسبی اتمهای سازنده ی آن یکسان است.٧- واکنشهای شیمیایی شامل جابجایی اتمها یا تغییر در شیوه ی اتصال انها در مولکولهاست .در این واکنش اتم ها خود تغییری نمی کنند .الکترون نخستین ذره ی زیراتمی شناخته شدهپس از کشف الکتریسیته ی ساکن یا مالشی در آغاز قرن نوزدهم میلادی به این نکته پی برده شدکه بارهای الکتریکی مثبت یا منفی ایجاد شده به هنگام مالیدن یک جسم روی جسم دیگر از جایی نمی ایندو پیدایش آنها به خود ماده و شاید به اتمهای سازنده ی ان مربوط میشود.

.مایکل فارادی دانشمند معروف انگلیسی مشاهده کرد که به هنگام عبور جریان برق از میان محلول یک ترکیب شیمیایی فلزکار(برق کافت) یک واکنش شیمیایی در ان به وقوع می پیوندد .فیزیک دان ها رای توجیه این مطلب ذره ای بنیادی پیشنهاد کردند و ان را الکترون نامیدنداما درآ زمان به وجود رابطه میان اتم و الکترون پی برده نشد . و بعد از ان تا مسون با آزمایش هوشمندانه ای به نتایج جالبی دست یافت که به این شرح می باشند :١- پرتو های کاتدی (مانند نور) به خط راست حرکت میکنند . چون اگر در مسیر پرتو های کاتدییک جسم را قرار دهیم سایه ی ان جسم در انتهای لوله مشاهده می شود.٢- پرتو های اتدی به هنگام عبور گاز رقیق درون لوله را ملتهب می سازد . پر تو های کاتدیضمن عبور از لوله بخشی از انرژی خود را به اتمهای گازی داخل لوله منتقل میکنند و اتمهای گازیپرانرژی میشوند این اتمها ی گازی پرانرژی انرژی خود را بصو رت ور به ما پس می دهند .٣- پر تو های کاتدی دارای بار الکتریکی منفی هستند اگر در مسیر پرتو های کا تدییک میدانالکتریکی قرار دهیم پرتو های آندی سمت قطب مثبت منحرف میشوند بنابر این دارای بارالکتریکیمنفی هستند .همه ی مواد دارای الکترون هستند . جنس کاتد هر چه باشد پرتو ایی باخواص یکسان تولید میشودبنابراین پرتوهای کاتدی به نوع کاتد بستگی ندارد و این پرتوهاباید از چیزی ساخته شده باشند که در همه یمواد مشترک باشند این ذرات دارای بار منفی تامسون بعد ها الکترون نام گرفت .در حالی که تامسون مشغول مطالعه بر روی پرتوهای کاتدی بود کشف بسیار مهمی در فرانسهبه وقوع پیوست .در سال ١٨٩٦هانری بکرل فیزیکدانی که روی خاصیت فسفرسانس مواد شیمیایی کار می کردبه طور تصادفی با پدیده ی جالبی به قرار زیر مواجه شد :هانری با علا قه مندی کار پدرش را- که روی مواد فسفر سانس کار می کرد- دنبال می کرد . درآن زمان هانری با خواندن مقاله ای درمورد شیوه ی تولید پرتوهایxکه به تازگی توسط رونتگن کشف شده بود در این اندیشه فرو رفت که شاید مواد دارای خاصیت فلوئورسانس یا فسفرسانس نیز هنگام نور افشانی چنین پرتوی مرموزی را تابش میکنند . از این رو برآن شدکه ترکیب هایی برگزیند و در این باره به تحقیق بپردازد . او برای این کار بلورهای ماده ای را برای مدتی در برابر نور خورشید قرار می داد وبی درنگ در محیطی تاریک روی یک فیلم خام عکاسی میگذاشت که درون یک پاکت کاغذی تیره بود .پس از چند دقیقه فیلم را برداشته ظاهر میکرد و از روی میزان وضوح تصویر شدت تابش ان ماده را اندازه میگرفت .

روز چهار شنبه ٢٦فوریه ١٨٩٦هانری در ادامه ی آزمایش ها یش روی مواد فسفر سانس طبیعی ترکیبهای اورانیم دار پدرش دو قطعه از بلورهای یکی از این ترکیب ها را برداشت و همه ی وسایل کار خود را اماده کرد . اما از ان جا که هوای شهر پاریس کاملا ًابری بود از انجام ازمایش چشم پوشی کردو دو قطعه بلور را همراه با فیلم خام عکاسی در کشوی میز خود گذاشت و چند ساعتی به مطالعه پرداخت .عصر نیز زودتر از همیشه آزمایشگاه را به قصد خانه ترک کرد . وضعیت هوا چند روزی به همین منوال بود وتعطیلات اخرهفته نیز کار را بیشتر به تعویق انداخت .

بامداد روز دوشنبه اول مارس هنگامی که هانری به آزمایشگاه خود پانهاد یک باره به یادبلورهای درون کشوی میز خود افتاد . باعجله سراغ آنهارفت و تصمیم گرفت فیلم درون کشو را ظاهر کند .او با کنجکاوی فیلم را به تاریک خانه برد وان را در محلول ظهور عکس قرار داد . پس از چند دقیقه هیجان زده از تاریک خانه بیرون امد پشت میز کار خود نشست و عبارت زیر را نوشت : « دوشنبه اول مارس ساعت ٤٠/٩ نتیجه ی آزمایش روی نمونه ی شماره ی سیزده : با اینکه آزمایشهایم روی موادفسفر سانس نشان داده بود که همواره وضوح تصویر پس از چند ثانیه به شدت کاهش می یابد اما در این آزمایش برخلاف انتظارم پس از این مدت حضور در تاریکی ایجاد تصویری بااین وضوح شگفت انگیز به نظر می رسد . نمیدانم چرا؟ اما فکر می کنم که پدیده ی تازهای را کشف کرده ام . »هانری با مشاهده ی موضوع زیر نتیجه گرفت که پدیده ی تازه ای را کشف کرده است :هانری انتظار داشت اثرات بسیار کمی را بر فیلم عکاسی مشاهده کند اما در کمال تعجب اثراتبسیار شدیدی را مشاهده کرد بنابراین به این نتیجه رسید که این پرتوها مربوط به فسفر سانس نیست ضمنا ًاین پرتوها اشعه x نیز نبودند چون برای تولید اشعه ی x نیاز به پرتوی کاتدی داریمبنابراین هانری به این نتیجه رسید که پرتوهای جدیدی را کشف کرده است "

[ سه شنبه هفدهم فروردین 1389 ] [ 1:8 ] [ ]

سیلر که آمد قیر روسیاه شد

برای حفاظت زیربدنه خودرو در برابر رطوبت، سایش، ضربه و سایر عوامل محیطی، از پوشش‌هایی كه در واقع نقش عایق را در مقابل این عوامل مخرب ایفا می‌كنند، استفاده می‌شود. برای این منظور در گذشته‌های نه چندان دور از قیر استفاده می‌شد، اما كاربرد آن به تدریج منسوخ و استفاده از پوشش‌های خمیری پلیمری پی.وی.سی. جایگزین آن شد. مواد اصلی تشكیل‌دهنده این خمیرهای پی.وی.سی. شامل نرم‌كننده، پركننده، پایداركننده و مواد تكمیلی دیگر است.
استفاده از خمیرهای پی.وی.سی. به عنوان درزگیر و پوشش زیر لایه بدنه خودرو در كارخانه‌های خودروسازی دنیا متداول است. كاربرد اصلی سیلر، جلوگیری از نفوذ آب، گرد و غبار و گاز و همچنین ایجاد مقاومت در برابر خوردگی و نفوذ صدا به داخل اتاق است. همچنین پوشش‌های پلیمری باید چسبندگی مطلوب و مقاومت خوبی در برابر اكسیژن هوا، نور فرابنفش خورشید، سایش و درجات حرارت نسبتاً بالا داشته باشند.
سیلرهای به كار رفته در خودرو باید در برابر اثرات قلیایی و اسیدی بعد از مونتاژ بدنه و نیز دمای كوره در سالن رنگ مقاوم باشند و در زمان حركت خودرو هم در مقابل لرزش و اصطكاك از خود مقاومت نشان دهند.

ادامه مطلب

[ دوشنبه شانزدهم فروردین 1389 ] [ 17:3 ] [ ]

پیوند هیدروژنی و نقش آن در زندگی

وقتی اتم هیدروژن به دو یا چند اتم دیگر پیوند شده باشد، یک پیوند هیدروژنی وجود دارد. این تعریف اشاره بر این دارد که پیوند هیدروژنی نمی‌تواند یک پیوند کووالانسی عادی باشد، زیرا اتم هیدروژن تنها یک اوربیتال (۱S) در سطح انرژی به قدر کافی پایین دارد که درگیر تشکیل پیوند کووالانسی شود وقتی اتم هیدروژن به دو یا چند اتم دیگر پیوند شده باشد، یک پیوند هیدروژنی وجود دارد. این تعریف اشاره بر این دارد که پیوند هیدروژنی نمی‌تواند یک پیوند کووالانسی عادی باشد، زیرا اتم هیدروژن تنها یک اوربیتال (۱S) در سطح انرژی به قدر کافی پایین دارد که درگیر تشکیل پیوند کووالانسی شود. ● جاذبه بین مولکولی و پیوند هیدروژنی جاذبه بین مولکولی در برخی از ترکیبات هیدروژن‌دار بطور غیر عادی قوی است. این جاذبه در ترکیباتی مشاهده می‌شود که در آنها بین هیدروژن و عناصری که اندازه کوچک و الکترونگاتیوی زیاد دارند، پیوند هیدروژنی وجود دارد. در این ترکیبات ، اتم عنصر الکترونگاتیو چنان جاذبه شدیدی بر الکترونهای پیوندی اعمال می‌کند که در نتیجه آن ، هیدروژن دارای بار مثبت قابل ملاحظه +&#۹۴۸; می‌گردد. هیدروژن در این حالت ، تقریبا به صورت یک پروتون بی‌حفاظ است، زیرا این عنصر فاقد الکترون پوششی است. اتم هیدروژن یک مولکول و زوج الکترون غیر مشترک مولکول دیگر ، متقابلا همدیگر را جذب می‌کنند و پیوندی تشکیل می‌شود که به پیوند هیدروژنی مرسوم است. هر اتم هیدروژن قادر است تنها یک پیوند هیدروژنی تشکیل دهد. ● نقطه جوش و پیوند هیدروژنی ترکیباتی که پیوند هیدروژنی دارند، خواص غیر عادی از خود نشان می‌دهند. تغییرات نقاط جوش در مجموعه ترکیبات SnH۴ , GeH۴ , SiH۴ , CH۴ مطابق روال پیش بینی شده برای ترکیبات است نیروهای بین مولکولی آنها منحصر به نبروهای لاندن است. نقطه جوش در این مجموعه با افزایش اندازه مولکولی ، زیاد می‌شود. ترکیبات هیدروژنی عناصر گروه چهار اصلی ، مولکولهای ناقطبی هستند. اتم مرکزی هر مولکول فاقد زوج الکترون غیر مشترک است. در گروههای پنج ، شش و هفت اصلی نیروهای دو قطبی - دوقطبی به نیروهای لاندن در چسباندن مولکولها به یکدیگر کمک می‌کند. ولی نقطه جوش نخستین عنصر هر مجموعه (NH۳,H۲O , HF) بطور غیر عادی بالاتر از نقاط جوش سایر اعضای آن مجموعه است. پیوند هیدروژنی در هر یک از این سه ترکیب ، جدا شدن مولکولها را از مایع مشکلتر می‌کند. ● سایر خواص غیر عادی مربوط به پیوند هیدروژنی ترکیباتی که مولکولهای آنها از طریق پیوند هیدروژنی به همدیگر پیوسته‌اند، علاوه بر دارا بودن نقاط جوش بالا ، بطور غیرعادی در دمای بالا ذوب می‌شوند و آنتالپی تبخیر ، آنتالپی ذوب و گرانروی آنها زیاد است. ● شروط تشکیل پیوند هیدروژنی قوی مولکولی که پروتون را برای تشکیل پیوند هیدروژنی در اختیار می‌گذارد (مولکول پروتون دهنده) باید چنان قطبیتی داشته باشد که بار +&#۹۴۸; اتم هیدروژن نسبتا زیاد باشد. افزایش قدرت پیوند هیدروژنی به ترتیب N-H.....N

منبع :

elmiran1.mihanblog.com

[ شنبه هفتم فروردین 1389 ] [ 18:25 ] [ ]

اوزون

آنچه در ادامه مطلب می خوانید :

۱) خواص وویژگی های گاز اوزون

۲) لایه اوزون چیست

۳) اثرات منفی ناشی از تخریب لایه اوزون

۴) نقش محافظتی گاز اوزون

۵) تخریب لایه اوزون بوسیله رادیکالهای کلر

۶) منابع کلر

۷) کلر فعال و غیر فعال

۸) حفره اوزون در قطب جنوب

۹) مقایسه حفره اوزون در قطب شمال و جنوب

ادامه مطلب

[ چهارشنبه چهارم فروردین 1389 ] [ 16:50 ] [ ]

پیدایش دانش شیمی

Chemistry science

انسان از بدو خلقت که بناچار پیوسته با اشیای محیط زیست خود سرو کار پیدا کرد، با شناخت تدریجی نیازهای زندگی خویش و کسب اطلاعات بیشتری درباره خواص آنها ، آموخت که برای ادامه حیات خود به ناچار باید از آنها استفاده کند. با گذشت زمان دریافت که برای استفاده هر چه بیشتر و بهتر از این مواد ، باید در وضعیت و کیفیت آنها تغییراتی وارد کند. این کار با استفاده از گرما و بویژه کشف آتش بصورت عملی در آمده بود.
آغاز دانش بشری را در واقع می‌توان همان آغاز استفاده از آتش دانست. زیرا گرم کردن و پختن مواد و … ، تغییراتی شیمیایی می‌باشد و این خود نشان دهنده این واقعیت است که شیمی ، علمی است که در ارتباط با اولین و حیاتی‌ترین نیازهای جامعه بشری بوجود آمده و برای برآورده کردن هر چه بیشتر این نیازها که روز به روز تنوع حاصل می‌کرد، توسعه و تکام یافته است.
از آنجایی که شیمی ، علم تجربی است و بشر اولیه قبل از هر نوع تفکر و نظریه پردازی ساختار و چگونگی پیدایش مواد موجود در محیط زیست خود ، در اندیشه حفظ خود از سرما و آزمایش‌های مربوط به گرما ، رفع گرسنگی و احتمالا دفاع از هستی خویش بوده و در راه دسترسی به چگونگی تغییر و تبدیل آنها به منظور استفاده هر چه بهتر و بیشتر از آنها قدم برمی‌داشت، بر همین اساس بود که بخش شیمی نظری خیلی دیرتر از بخش کاربردی آن آغاز شد و پیشرفت کرد.

سیر تکامی و رشد
اولین نظریه درباره ساختار مواد ، حدود 400 سال قبل از میلاد توسط فلاسفه یونان بیان شد، در صورتی که شاخه کاربردی شیمی چندین هزار سال قبل از میلاد رواج داشت و قابلیت توجیه پیدا کرده بود. به چند مورد اشاره می‌کنیم.
• طلا ، اولین فلزی بود که توسط بشر کشف شد و نقره پس از طلا کشف شد و در زندگی بشر کاربرد پیدا کرد.
• مس سومین فلزی بود که کشف شد. سرب ، قلع و جیوه بعد از مس و قبل از آهن کشف شدند.
آهن به علت دشواری هایی که در استخراج آن وجود داشت، دیرتر از فلزات فوق کشف و مورد استفاده قرار گرفت.
• ساختن شیشه رنگی (سبز و آبی) و شیشه بی‌رنگ در مصر و بین‌النهرین و در کشورهای مجاور دریای اژه و دریای سیاه و تهیه بطری‌های شیشه‌ای در بین‌النهرین متداول شد.
• کوزه‌گری ، سفالگری و استفاده از لوحه‌های سفالی و تهیه لعاب و لعاب دادن ظروف سفالی در مصر و بین‌النهرین متداول شد.
• تهیه پارچه‌های نخی ، ابریشمی و پشمی و رنگرزی آنها با رنگهای نیلی ارغوانی و قرمز و … رواج یافت. رنگ قرمز از حشره‌ای به نام قرمزدانه ، رنگ نیلی از گیاهی بنام ایندیگو و رنگ بنفش از جانور دریایی بدست آمد.
• دباغی پوست با استفاده از زاجها ، تهیه الکل ، سرکه ، روغن ، مومیا و استخراج نمک از آب دریا انجام گرفت.

طبقه‌بندی علم شیمی
شیمی محض یا شیمی نظری
درباره شناخت خواص و ساختار و ارتباط خواص و ساختار مواد و قوانین مربوط به آنها بحث می‌کند.
شیمی عملی یا شیمی کاربردی
راههای تهیه ، استخراج مواد خالص از منابع طبیعی ، تبدیل مواد به یکدیگر و یا سنتز آنها را مورد بررسی قرار می‌دهد.

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

منبع :

متن از bankemagale.blogfa.com
shimi-gaza.blogfa.com

[ چهارشنبه چهارم فروردین 1389 ] [ 11:27 ] [ ]

.: Weblog Themes By Iran Skin :.

درباره وبلاگ

موضوعات وب

سوالات مسابقات آزمایشگاه شیمی

در باره عناصر

دانشمندان

معرفی کتاب

لینک های مفید

امکانات وب