X
تبلیغات
شیمی دانان جوان
وبلاگ تخصصی شیمی

یادگیری نحوه نوشتن یک گزارش آزمایش کامل و ارائه نتایح و تحلیل به شکل علمی و دقیق یکی از هدفهای این وبلاگ است. به این منظور و برای تحلیل داده ها، ارائه و ثبت نتایج بدست آمده از آزمایشها  لازم است.

یک گزارش آزمایش باید دارای بخشهای زیر باشد:

  • صفحه نخست شامل عنوان آزمایش، نام، نام خانوادگی و شماره دانشجویی آزمایشگر، تاریخ انجام آزمایش و گروه ثبت نامی

  • موضوع آزمایش

  • هدف از انجام آزمایش

  • مقدمه

  • تئوری

  • وسایل لازم برای انجام آزمایش

  • نحوه انجام آزمایش و نکاتی که باید در حین انجام آزمایش مورد توجه قرار گیرند

  • رسم نمودارها، تحلیل دقیق داده ها و تحلیل رفتار منحنی ها در نواحی مختلف

  • محاسبه مواردی که در دستور کار خواسته شده اند.

  • محاسبه خطاها (انحراف معیار میانگین) و دلایل بروز خطا

  • ارائه راهکارهای مناسب جهت بهبود شرایط آزمایش

  • پاسخ به سئوالات

  • جداول داده های ثبت شده

باید توجه داشت که تمامی واحدها بر حسب SI آورده شده و هر کمیتی با واحد مورد نظر آن ذکر شود. برای نوشتن گزارش باید ارقام بامعنی در محاسبات و ارائه نتایج مورد توجه قرار گیرد. برای رسم تمامی منحنیها باید از نرم افزارهای موجود مانند Excel، Origin و مانند آنها استفاده شود.

+ نوشته شده در  چهارشنبه بیست و سوم بهمن 1387ساعت 19:46  توسط جعفر حمیدی  | 

لیست آنیون ها و کاتیون هایی که دانش آموزان و داوطلبان کنکور در درس شیمی به آن نیاز دارند .

 با پوزش از این که در کپی کردن جدول در صفحه بار یون ها جابجا شده و به اشتباه در سمت چپ نماد یون قرار گرفته است . اگر راهی برای اصلاح آن می دانید اطلاع دهید تا ایراد را برطرف کنم .

نام کاتیون

نماد شیمیائی کاتیون

نام آنیون

نماد شیمیائی آنیون

هیدروژن

H+

هیدرید

H-

لیتیم

Li+

فلوئورید

F-

سدیم

Na+

کلرید

Cl-

پتاسیم

K+

برمید

Br-

روبیدیم

Rb+

یدید

I-

سزیم

Cs+

هیپو کلریت

ClO-

آمونیوم

NH4+

کلریت

ClO2-

مس ( I )

Cu+

کلرات

ClO3-

نقره

Ag+

پرکلرات

ClO4-

جیوه ( I )

Hg22+

پربرومات

BrO4-

منیزیم

Mg2+

یدات

IO3-

کلسیم

Ca2+

هیدروکسید

OH-

استرانسیم

Sr2+

سیانید

CN-

باریم

Ba2+

هیدروژن سولفید

HS-

تیتانیم ( II )

Ti2+

هیدروژن کربنات

HCO3-

کروم ( II )

Cr2+

نیتریت

NO2-

منگنز ( II )

Mn2+

نیترات

NO3-

آهن ( II )

Fe2+

دی هیدروژن فسفات

H2PO4-

کبالت ( II )

Co2+

دی هیدروژن فسفیت

H2PO3-

نیکل ( II )

Ni2+

دی هیدروژن هیپو فسفیت

H2PO2-

مس ( II )

Cu2+

هیدروژن سولفات

HSO4-

روی

Zn2+

پرمنگنات

MnO4-

قلع ( II )

Sn2+

فرمات

HCOO-

سرب ( II )

Pb2+

استات

CH3COO-

کادمیم

Cd2+

بنزوآت

C6H5COO-

جیوه ( II )

Hg2+

متوکسی

CH3O-

اسکاندیم

Sc3+

اتوکسی

C2H5O-

وانادیم

V3+

آزید

N3-

کروم ( III )

Cr3+

اکسید

O2-

منگنز ( III )

Mn3+

سولفید

S2-

آهن ( III )

Fe3+

پراکسید

O22-

کبالت ( III )

Co3+

کربنات

CO32-

آلومینیم

Al3+

هیدروژن فسفات

HPO42-

گالیم

Ga3+

هیدروژن فسفیت

HPO32-

بیسموت

Bi3+

سولفیت

SO32-

قلع ( IV )

Sn4+

سولفات

SO42-

سرب ( IV )

Pb4+

منگنات

MnO42-

 

 

اگزالات ( اکسالات )

C2O42-

 

 

کرومات

CrO42-

 

 

دی کرومات

Cr2O72-

 

 

نیترید

N3-

 

 

فسفید

P3-

 

 

آرسنید

As3-

 

 

فسفات

PO43-

 

 

آرسنات

AsO43

+ نوشته شده در  سه شنبه پانزدهم بهمن 1387ساعت 15:38  توسط جعفر حمیدی  | 

 مول واحد اصلی اندازه گیری در شیمی است و به صورت زیر تعریف می شود.

یک مول برابر است با تعداد 1023×022/6 ذره از هر ماده، خواه این ماده عنصر باشد یا ترکیب. مثلا وقتی می گوییم یک مول آلومینیم یعنی مقداری آلومینیم که در آن تعداد 1023×022/6  اتم از این فلز وجود داشته باشد، یا وقتی می گوییم یک مول آب یعنی مقداری آب که در آن تعداد 1023×022/6  مولکول آب H2O  وجود داشته باشد. پس مول یک واحد شمارش است و باید بتوانیم در محاسبات آن را بر حسب واحدهای دیگر مثل جرم و حجم بیان کنیم. رابطه واحد مول با واحدهای دیگر به صورت زیر می باشد.

یک مول = تعداد 1023×022/6 ذره از ماده

یک مول = جرم اتمی یا مولکولی ماده بر حسب گرم

یک مول = حجمی برابر 4/22 لیتر یا 22400  میلی لیتر از یک ماده در حالت گاز در شرایط استاندارد.

مول را با واحدهای دیگری چون اتم گرم ، مولکول گرم و یون گرم نیز بیان می کنند. برای اتمها یک مول با یک اتم گرم برابر است، برای مولکولها یک مول با یک مولکول گرم برابر است و برای یونها یک مول با یک یون گرم برابر است.

مثال :‌ یک مول گاز آرگونA r برابر است با یک اتم گرم گاز آرگونA r .

        یک مول کربن تترا کلرید CCl4 برابر است با یک مولکول گرم کربن تترا کلرید CCl4 .

        یک مول یون Fe3+  آهن III  برابر است با یک یون گرم Fe3+  آهن III .

بر اساس مطالب بالا می توان رابطه زیر را نوشت که از آن به عنوان کلید تبدیل واحدها استفاده می کنیم :

یک مول = جرم مولی بر حسب گرم = 4/22 لیتر یا 22400 میلی لیتر گاز در شرایط استاندارد = تعداد 1023×022/6 ذره از هر ماده

 بنابر این با داشتن یکی از مقدارهای داده شده می توان دیگر مقادیر را با استفاده از ضرایب تبدیل بین این واحدها بدست آورد.

مثال : حساب کنید 2/0 مول گاز کربن دی اکسید CO2  ( جرم مولی برابر 44 ) :

آ) چند گرم جرم دارد ؟                 ب) در شرایط استاندارد چند لیتر حجم اشغال می کند ؟                        ج) دارای چند مولکول CO2  می باشد ؟

 جواب قسمت آ : وقتی جرم مولی این گاز برابر 44 ، است. می توان گفت :                                                      44 گرم گاز کربن دی اکسید = یک مول گاز کربن دی اکسید

که ضریب تبدیل از این تساوی با توجه به واحد معلوم یعنی 2/0 مول کربن دی اکسید، بدست می آید.

جواب قسمت ب : بر اساس کلید داده شده در تبدیل واحدها رابطه بین حجم گاز و مول در شرایط استانداد به صورت زیر است.

یک مول گاز کربن دی اکسید = 4/22 لیتر گاز کربن دی اکسید در شرایط استاندارد.

که ضریب تبدیل بر اساس واحد معلوم از آن بدست می آید.                             

جواب قسمت ج : بر اساس کلید داده شده در تبدیل واحدها رابطه بین تعداد مولکولهای کربن دی اکسید و مول آن به صورت زیر است.

یک مول گاز کربن دی اکسید = 1023×022/6 مولکول گاز کربن دی اکسید CO2 .

که ضریب تبدیل بر اساس واحد معلوم از آن بدست می آید. 

+ نوشته شده در  سه شنبه پانزدهم بهمن 1387ساعت 15:36  توسط جعفر حمیدی  | 

در جدول تناوبی جدید که بر اساس آرایش الکترونی عنصرها مرتب شده است، عنصرها به چهار دسته تقسیم می شوند.

آ) عنصرهای اصلی دسته S : همگی فلز هستند ( به جز H  و He ) و تنها یک یا دو الکترون در اوربیتال S لایه ظرفیت آنها وجود دارد.

- گروه 1 ( IA ) با آرایش   nS1 به خانواده فلزهای قلیائی مشهورند و خاصیت فلزی دارند.

- گروه 2 ( IIA ) با آرایش  nS2 به خانواده فلزهای قلیائی خاکی مشهورند و خاصیت فلزی دارند.

ب) عنصرهای اصلی دسته P : در این سری از عنصرها که اوربیتال P آنها در حال پر شدن می باشد جزو عنصرهای اصلی بوده و شامل برخی از فلزها و تمامی نافلزها و گازهای نجیب می باشند.

- گروه 13 ( IIIA ) با آرایش   nS2, nP1 اغلب خاصیت آمفوتری دارند.

- گروه 14 ( IVA ) با آرایش   nS2, nP2

- گروه 15 ( VA ) با آرایش    nS2, nP3 خاصیت نافلزی دارند.

- گروه 16 ( VIA ) با آرایش   nS2, nP4 خاصیت نافلزی دارند.

- گروه 17 ( VIIA ) با آرایش  nS2, nP5 به خانواده هالوژنها مشهورند و خاصیت نافلزی دارند.

- گروه 18 ( VIII ) با آرایش    nS2, nP6 به خانواده گازهای نجیب مشهورند و فعالیت شیمیائی ندارند.

عنصرهای دسته d ( عنصرهای واسطه ) : عنصرهای که اوربیتال nS لایه ظرفیت آنها یک یا دو الکترون و اوربیتال (n-1) d آنها در حال پر شدن است، به نام عنصرهای واسطه مشهورند. همگی فلز می باشند و در ده ستون میان گروههای 2 ( IIA ) و 13 ( IIIA ) قرار دارند.

عنصرهای دسته f ( عنصرهای واسطه داخلی ) : عنصرهای که اوربیتال nS لایه ظرفیت آنها یک یا دو الکترون و اوربیتال ( n-2 )f آنها در حال پر شدن است، به نام عنصرهای واسطه داخلی مشهورند و به دو سری تقسیم می شوند.

- سری لانتانیدها : عنصرهای که اوربیتال 4f آنها در حال پر شدن است. این عنصرها به نام لانتانیدها و یا خاکهای کمیاب مشهورند و شامل 14 عنصر از سریم ( Ce58) تا لوتسیم ( Lu71) می باشند. مکان اصلی این عنصرها در خانه شماره 57 کنار عنصر لانتان می باشد که آنها را به پایین جدول انتقال داده اند.

- سری آکتینیدها : عنصرهای که اوربیتال 5f آنها در حال پر شدن است. این عنصرها به نام آکتینیدها مشهورند و شامل 14 عنصر از توریم    ( Th90) تا لورانسیم ( Lr103) می باشند. همگی جزو عنصرهای سنگین و رادیو اکتیو هستند و اغلب به طور مصنوعی تهیه می شوند. مکان اصلی این عنصرها  نیز در خانه شماره 89 کنار عنصر آکتینیم می باشد.

مشابهت جدول تناوبی با آرایش الکترونی اتمها را می توان به این صورت به خاطر سپرد.

          1s        2s, 2p       3s, 3p      4s, 3d, 4p       5s, 4d, 5p      6s, 4f, 5d, 6p     7s, 5f, 6d, 7p

در هر دوره اگر شماره دوره را n   در نظر بگیریم وضعیت شماره لایه برای هر اوربیتال به این صورت است.                        

                  nS , nP           -            nS , (n-1)d           -          nS , (n-2)f  

عنصرهای دسته S ( فلزهای قلیائی و قلیائی خاکی ) از دوره اول شروع می شوند.

عنصرهای دسته P ( نافلزها ) از دوره دوم شروع می شوند. 

عنصرهای دسته d ( فلزهای واسطه ) از دوره چهارم شروع می شوند.

عنصرهای دسته f ( عنصرهای واسطه داخلی ) از دوره ششم شروع می شوند. لانتانیدها 4f  دوره ششم و آکتینیدها 5f در دوره هفتم قرار دارند.  

+ نوشته شده در  سه شنبه پانزدهم بهمن 1387ساعت 15:34  توسط جعفر حمیدی  | 

در این پست مفهوم تعادل های شیمیایی بررسی می شود . برای درک بهتر این مفهوم به این روش عمل کرده ایم که اندازه فلش ها ، میزان سرعت واکنش رفت و درشتی یا کوچکی فونت فرمول های شیمیایی میزان غلظت یا مقدار آنها را نشان می دهد .

مقداری کلسیم کربنات CaCO3 را در یک ظرف دربسته در دمای معین حرارت می دهیم تا تعادل زیر برقرار شود .

CaCO3 (s) ـــــــــــــــــــــــــــــ  CaO (s)   +  CO2 (g)

در شروع واکنش در ظرف فقط کلسیم کربنات CaCO3 وجود دارد طبق نظریه های سینتیکی واکنش به دلیل زیاد بودن مقدار کلسیم کربنات سرعت تجزیه آن زیاد است و چون هنوز فراورده ای تولید نشده است سرعت واکنش برگشت صفر می باشد .

CaCO3 (s)  ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

پس از گذشت مدت کوتاهی از شروع واکنش مقدار CaCO3  کاهش یافته و مقداری CaO و CO2 تولید می شود . اما چون فراورده ها در مقابل واکنش دهنده ها بسیار کم هستند سرعت واکنش برگشت در مقابل واکنش رفت بسیار کمتر است .

CaCO3 (s) ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ    CaO (s)   +  CO2 (g)

با ادامه انجام واکنش مرتبا از مقدار CaCO3 کاسته شده و به مقدار CaO و CO2 افزوده می شود . بر این اساس مرتبا از سرعت واکنش رفت کاسته شده و بر سرعت واکنش برگشت افزوده می شود .

CaCO3 (s) ــــــــــــــــــــــــــــــــ     CaO (s)   +  CO2 (g)

 CaCO3 (s) ــــــــــــــــــــــــــ   CaO (s)   +  CO2 (g)

 CaCO3 (s) ـــــــــــــــــــــــ   CaO (s)   +  CO2 (g)

 تا بلاخره پس از گذشت مدتی سرعت واکنش های رفت و برگشت با یکدیگر برابر می شود . این حالت را در واکنش های شیمیایی رسیدن به حالت تعادل می گویند .

CaCO3 (s) ـــــــــــــــــــــــــ  CaO (s)   +  CO2 (g)

توجه کنید که شرط اصلی رسیدن سامانه به حالت تعادل برابر شدن سرعت واکنش های رفت و برگشت می باشد و برابر شدن غلظت یا مقدار واکنش دهنده ها و فراورده ها ربطی به ایجاد تعادل در سامانه ندارد .  

+ نوشته شده در  سه شنبه پانزدهم بهمن 1387ساعت 15:33  توسط جعفر حمیدی  | 

در گروه IIIA   عنصرهای بالاتر گروه یعنی آلومینیم ، گالیم و ایندیم  یون +3 تشکیل می دهند ولی عنصر تالیم در پایین این گروه تمایل بیشتری به تشکیل یون +1 دارد . مشابه همین وضعیت را در گروه IVA   نیز مشاهده می کنیم . ژرمانیم و قلع  یون +4 تشکیل می دهند ، ولی سرب در پایین این گروه تمایل بیشتری به تشکیل یون +2 دارد . علت این پدیده توسط اثر جفت الکترون بی اثر توجیه می شود .

اثر جفت الکترون بی اثر که به ناپایداری بالاترین عدد اکسایش عنصرهای سنگین گروه های اصلی بویژه عنصرهای سنگین گروه های IIIA (مانند تالیم) و IVA (مانند سرب) مربوط است، توسط سیدگویک در سال 1933 کشف شد، چنین بیان می شود :

جفت الکترون تراز S لایه ظرفیت ( والانس ) در عنصرهای سنگین گروه ها پس از جدا شدن الکترون های تراز P ، پایداری ویژه ای کسب می کند به طوری که تمایل به شرکت در فعالیت شیمیایی را از دست می دهد .به تعبیر سیدگویک ، دلیل این رویداد ، این است که انرژی لازم برای جدا شدن این جفت الکترون از اتم بسیار بالاست .

بر همین اساس است که در گروه سوم ، عنصرهای آلومینیم و حتی گالیم ، با از دست دادن سه الکترون ( یک الکترون از تراز P و دو الکترون از تراز S ) لایه ظرفیت ، تنها با حالت اکسایش 3+ در تشکیل ترکیب های پایدار خود شرکت می کنند . اما تا اندازه ای ایندیم ، و به ویژه تالیم نه تنها با از دست دادن سه الکترون ترکیب هایی با عدد اکسایش 3+ تشکیل می دهند ، بلکه تنها با از دست دادن یک الکترون تراز P خود نیز می توانند در حالت اکسایش 1+ ترکیب های پایداری به وجود آورند . به ویژه در مورد تالیم ، ترکیب هایی که با عدد اکسایش 1+ تشکیل می شوند ( مانند TlCl ) از ترکیب هایی که با عدد اکسایش 3+ تشکیل می شوند ( مانند TlCl3 ) بسیار پایدارترند . همین وضعیت را در مورد عنصرهای گروه چهارم می توان مشاهده کرد . سیلیسیم و تا اندازه ای ژرمانیم ، تنها با از دست دادن 4  الکترون لایه ظرفیت اتم خود ( 2  الکترون از تراز P و 2  الکترون از تراز S ) ، و با حالت اکسایش 4+ ، می توانند در ترکیب های پایدار خود شرکت کنند . در صورتی که قلع ، و بویژه سرب ، علاوه بر حالت اکسایش 4+ می توانند با از دست دادن 2  الکترون تراز P و دارا شدن حالت اکسایش 2+ نیز ترکیب هایی پایدار تشکیل دهند .

سیدگویک علت بی اثر شدن الکترون های تراز S لایه ظرفیت در این اتم ها را به افزایش بار موثر هسته ، و افزایش بیش از حد جاذبه هسته بر این الکترون ها ، مربوط می دانست .

دانشمندی به نام دراگ ، نظر سیدگویک در توجیه اثر جفت الکترون های بی اثر را رد کرد . دلیل وی در رد نظر سیدگویک این بود که اگر این الکترون ها در واقع بی اثرند ، و این بی اثر بودن به بالاتر رفتن انرژی لازم برای جدا کردن آنها از اتم مربوط است طبق نظر سیدگویک  باید مثلا مجموع انرژی های دومین و سومین یونش در گروه سوم و مجموع انرژی های سومین و چهارمین یونش در عنصرهای گروه چهارم به ترتیب از بالا به پایین در این گروه ها افزایش یابد . در صورتی که اندازه گیری های تجربی این پیش گویی را تایید نمی کند . زیرا مطابق جدول زیر مجموع انرژی های دومین و سومین یونش تالیم از ایندیم کمتر و یا مجموع انرژی های سومین و چهارمین یونش سرب از قلع و ژرمانیم کمتر است و باید از آن چنین برداشت کرد که تالیم آسانتر از گالیم سه الکترون از دست بدهد و حالت اکسایش 3+ آن پایدارتر از عنصرهای دیگر گروه سوم باشد . یا این که سرب آسانتر از ژرمانیم و قلع ، چهار الکترون از دست بدهد و حالت اکسایش 4+ آن باید از عنصرهای دیگر گروه چهارم باشد . در صورتی که تجربه عکس این رویدادها را تایید می کند .

عنصر

گالیم

ایندیم

تالیم

ژرمانیم

قلع

سرب

مجموع IE3,IE2

1177

1078

1155

 

 

 

مجموع IE3,IE2

 

 

 

1774

2104

1712

 با توجه به این موضوع و با بررسی های دقیق ، دراگ دریافت که دلیل واقعی ناپایداری حالت اکسایش 3+ در تالیم و 2+ در سرب به کوچک شدن بیش از حد کاتیون 3+ یا 4+ این عنصرها ، بزرگ بودن حجم یون کلرید ( CL- ) که منجر به دافعه زیاد بین الکترون های ناپیوندی لایه ظرفیت آنهاست ، که سبب می شود ، انرژی پیوندی به شده کاهش یابد و ترکیب حاصل تجزیه شود . مثلا TlCl3 به TlCl و  PbCl4 به PbCl2 تبدیل شود تا از پایداری کافی برخوردار شوند . در تایید نظریه دراگ ، همانطور که در جدول زیر نشان داده شده است ، انرژی پیوندی M – Cl  ( M فلز گروه سوم می باشد ) در مولکول TlCl3 نسبت به انرژی پیوندی در مولکول های InCl3  و  GaCl3 ، به مراتب کمتر است .

مولکول

GaCl3

InCl3

TlCl3

انرژی پیوند   KJ/mol

83/241

85/205

71/152

 

+ نوشته شده در  سه شنبه پانزدهم بهمن 1387ساعت 15:31  توسط جعفر حمیدی  | 

این اثر به اصل لوشاتلیه و اثر غلظت مربوط است که در مورد تعادل های یونی ، کشف شده است و مفهوم آن چنین است :

در یک تعادل یونی ، اگر مقداری از یک ترکیب یونی را وارد کنیم ، بر غلظت یکی از یون های شرکت کننده در آن تعادل افزوده می شود و تعادل در سمتی جابجا می شود که بر اساس اصل لوشاتلیه ، تحمیل وارد شده را تعدیل کند . یعنی مقدار مناسبی از آن یون به صورت ترکیب غیر یونیده در می آید . مثلا اگر در تعادل یونی

CH3COOH   ↔  H+  + CH3COO-

در دمای ثابت ، مقداری سدیم استات ، CH3COONa بیافزاییم ، بر غلظت یون استات ( اتانوات ) CH3COO- افزوده می شود و سبب می شود تا مقداری از این یون با یون H+ ترکیب شود و به صورت CH3COOH درآید . یعنی اثر یون مشترک در این جا سبب کاهش درجه یونش اسید می شود . همین اثر ، با افزودن چند قطره محلول غلیظ هیدروکلریک اسید مشاهده می شود .

کاربرد دیگر اثر یون مشترک در توجیه کوچک بودن ثابت تفکیک یونی مرحله های دوم و سوم اسیدهای چند پروتونه ( اسیدهای چند ظرفیتی ) است . مثلا در مورد محلول H2S  داریم :

H2S  ↔  H+  + HS-     ,  K = 1×10-7

HS-  ↔  H+  +S2-    ,  K = 1.3 × 10-13

یکی از دلیل های کوچک بودن K2 را ، می توان اثر یون H+ تولید شده در مرحله اول یونش H2S دانست ، که اثر یون مشترک را در مرحله دوم یونش آن اعمال می کند .

همچنین اگر به محلول سیر شده یک نمک ، مثلا محلول سدیم کلرید ، اندکی سدیم کلرید جامد بیفزاییم ، مقداری از آن رسوب می کند ، زیرا مقداری از یون های Na+ و Cl- که در تعادل یونی :

NaCl  ↔  Na+  + Cl-

وارد شده اند بر اساس اثر یون مشترک تعادل را به سمت چپ یعنی در جهت تشکیل NaCl تفکیک نشده و رسوب کردن آن در محلول ، جابجا می شود .

یون مشترک تعادل را به سمت کاهش غلظت یون ها جابجا می کند .

 این مطلب مربوط به بخش های تعادل ها و اسید و باز از کتاب شیمی پیش دانشگاهی می باشد

+ نوشته شده در  سه شنبه پانزدهم بهمن 1387ساعت 15:30  توسط جعفر حمیدی  | 

فلزهای قلیائی

همگی فلزهای نرم بوده دمای ذوب آنها پایین است. ( کمتر از 200 ) چگالی آنها در مقایسه با سایر فلزها پایین است – به شدت واکنش پذیرند و با اکسیژن هوا تولید اکسید M2O کرده، با آب سرد واکنش داده تولید یک دوم مول گاز هیدروژن می کنند – همگی کاهنده های قوی هستند ( E0 کوچکتر از صفر دارند ) – در این گروه عنصر فرانسیم خاصیت رادیواکتیوی دارد.

فلزهای قلیائی خاکی

دمای ذوب و سختی آنها نسبت به فلزهای قلیائی بیشتر است – چگالی آنها از فلزهای قلیائی هم دوره بیشتر ولی از سایر فلزها کمتر است- فلزهای این گروه به جز برلیم با آب واکنش داده یک مول گاز هیدروژن تولید می کنند – این فلزها با اکسیژن هوا ترکیب شده اکسیدی با فرمول MO تولید می کنند – برلیم خواص کوالانسی دارد و یون Be2+ تولید نمی کند – در این گروه رادیم خاصیت رادیواکتیوی دارد.

گروه IIIA ( 13 )

بور یک شبه فلز با خواص کوالانسی بوده و یک نیم رساناست. یون B3+ در محلول تشکیل نمی شود – آلومینیم خالص فلزی است با رسانائی الکتریکی بالا و واکنش پذیری زیاد ( E0 کوچکتر از صفر دارد ) به دلیل تشکیل یک لایه اکسید روی آن با رطوبت و اکسیژن هوا واکنش ندارد – آلومینیم، اکسید و هیدروکسید آن خاصیت آمفوتری دارند.

 

هالوژنها

فلوئور F2 : گازی است به رنگ زرد کمرنگ، قویترین اکسنده طبیعی است ( بزرگترین E0 را دارد )

کلر Cl2 : گازی است به رنگ سبز مایل به زرد که یک اکسنده قوی است – با آب واکنش داده تولید HCl و HOCl می کند.

Cl2 + H2O                  HCl + HOCl

واکنش پذیری هالوژنها زیاد است به همین دلیل در طبیعت به حالت آزاد یافت نمی شوند.

گازهای نجیب

به صورت مولکولهای تک اتمی در طبیعت وجود دارند – فعالیت شیمیائی از خود نشان نمی دهند به جز کریپتون، زنون و رادون که با عنصرهای الکترونگاتیو فلوئور و اکسیژن ترکیب می شوند.

 

فلزهای واسطه

خواص عمومی به این شرح دارند : درجه سختی بالا ، نقاط ذوب و جوش آنها بالاتر از فلزهای اصلی است ( به جز جیوه ) ظرفیتهای متغییر دارند ( اعداد اکسایش متنوع دارند ) ترکیبهای آنها با اعداد اکسایش مختلف دارای رنگهای متنوع می باشد – برخی از آنها در فرایندهای صنعتی به عنوان کاتالیزگر عمل می کنند.

ترکیبهای هیدروژن

- هالیدهای هیدروژن : هالیدهای هیدروژن HI , HBr , HCl , HF همگی گاز بوده و به دلیل قطبیت زیاد در آب حل شده با یونش خود تولید محلول اسید می کنند.

- هیدریدهای فلزی : هیدروژن با فلزهای گروه IA  و کلسیم، استرانسیم و باریم ترکیبهای یونی دارای یون هیدرید H- تولید می کند که خواص جامدهای یونی را دارند.

- هیدریدهای کوالانسی : با عنصرهای نافلزی ترکیبهای دوتائی کوالانسی می دهد که اغلب دمای ذوب و جوش پایین دارند. به جز NH3 , H2O , HF که به دلیل پیوند هیدروژنی نقاط جوش بالاتری دارند.

آمونیاک NH3

به دلیل داشتن ثابت یونش کوچک، محلول آن در آب خاصیت قلیائی ضعیف دارد. آمونیاک به دلیل تشکیل پیوند هیدروژنی در آب به مقدار زیاد در آب حل می شود.

+ نوشته شده در  سه شنبه پانزدهم بهمن 1387ساعت 15:29  توسط جعفر حمیدی  | 

طبق رابطه  H = ∆E + P∆V ، تغییر آنتالپی یک واکنش برابر است با مجموع تغییر انرژی درونی و کار مبادله شده در واکنش. بر این اساس مقادیر تغییر آنتالپی و انرژی درونی یک واکنش به صورت های زیر با هم مقایسه می شوند

1-  H > E  : اگر سامانه روی محیط کار انجام دهد ، علامت کار منفی خواهد بود .                                                                                                         H = ∆E – w 

با قرار دادن  - P∆V به جای w خواهیم داشت                                                                                                H = ∆E – ( - P∆V  

یا                                                                                                           H = ∆E + P∆V

طبق این رابطه ، تغییر آنتالپی یک واکنش که در آن سامانه روی محیط کار انجام دهد برابر است با مجموع تغییر انرژی درونی واکنش و کاری که توسط واکنش انجام می شود.

 2-   ∆H < ∆E  : اگر محیط روی سامانه کار انجام دهد ، علامت کار مثبت خواهد بود . 

                                                                                                                 H = ∆E + w                                                                 

با قرار دادن  - P∆V به جای  w  خواهیم داشت                                            H = ∆E + ( - P∆V 

یا                                                                                                             H = ∆E - P∆V                                                                  

3-  H = ∆E  : اگر مبادله کار در سامانه صورت نگیرد ، در این حالت  w = 0 ، بوده و تغییر آنتالپی واکنش برابر تغییر انرژی درونی واکنش خواهد بود . ( اگر چنین واکنشی در حجم ثابت انجام گیرد نمی توان برای آن آنتالپی تعریف کرد و تغییر انرژی واکنش همان تغییر انرژی درونی  ∆E  خواهد بود )

معادله ترموشیمی : معادله ترموشیمی معادله ای است که در آن علاوه بر مشخص بودن اجزا واکنش ، شرایط انجام واکنش مثل دما و فشار و حالت فیزیکی واکنش دهنده ها و فراورده ها نیز مشخص باشد . سوختن گاز پروپان را به عنوان یک مثال در نظر بگیرید .

C3H8(g)  +  5O2(g)   →   3CO2(g)  +  4H2O(g)               ∆H = - 2056 KJ

 C3H8(g)  +  5O2(g)   →   3CO2(g)  +  4H2O(l)               ∆H = - 2220 KJ

مشاهده می کنید آنتالپی سوختن گاز پروپان در دو واکنش برابر نیست . علت این پدیده این است که در واکنش اول آب به صورت گاز می باشد ، H2O(g) ، اما در واکنش دوم به صورت مایع  H2O(l) . اختلاف تغییر آنتالپی این دو واکنش KJ 164 مربوط به مقدار گرمایی لازم برای تبدیل 4 مول آب مایع به 4 مول بخار آب می باشد .

برای این که اندازه گیری گرمای همه ی واکنش ها در شرایط یکسانی انجام گیرد ، شرایط ویژه ای به نام حالت استاندارد ترمودینامیکی تعریف شده است .

حالت استاندارد ترمودینامیکی : حالت استاندارد ترمودینامیکی ، پایدارترین شکل ماده خالص در فشار یک اتمسفر و دمایی مشخص ( معمولا دمای اتاق  25 ) تعریف می شود . با ذکر چند مثال این تعریف را بیشتر بررسی می کنیم .

حالت استاندارد برای گازهای نجیب ، حالت گازی مولکول تک اتمی آنها می باشد . مثل  Ar(g) , He 

حالت استاندارد برای مولکولهای گازی دو اتمی مثل هیدروژن ، اکسیژن و کلر ، همان مولکول دو اتمی آنها می باشد . مثل H2(g) . Cl2(g)

حالت استاندارد برای عنصرهایی که دارای چند آلوتروپ ( دگر شکل ) می باشند ، پایدارترین دگرشکل آنها خواهد بود . به عنوان مثال از بین دگر شکل های کربن در طبیعت ، گرافیت به عنوان حالت استاندارد کربن در نظر گرفته می شود چون پایداری آن از سایر دگر شکل های کربن بیشتر است . به همین ترتیب  بین اکسیژن O2(g)  و اوزون  O3(g) ، اکسیژن و  بین دگر شکل های فسفر ، فسفر سفید حالت استاندارد آن در نظر گرفته می شوند . بین آلوتروپ های گوگرد نیز گوگرد هشت وجهی S8 به عنوان حالت استاندارد گوگرد در نظر گرفته می شود .

برای یک ماده در حالت محلول ، حالت استاندارد ترمودینامیکی غلظت یک مول بر لیتر (  mol/L  ) در شرایط استاندارد ترمودینامیکی ( فشار یک انمسفر و دمای   25 ) در نظر گرفته می شود .

برای مشخص کردن شرایط استاندارد علامت " o " را بالای نماد کمیتی قرار می دهند که در آن شرایط اندازه گیری می شود . برای مثال گرمای تشکیل استاندارد آب به حالت مایع به صورت  Ho = - 286 KJ ، نشان داده می شود . 

+ نوشته شده در  سه شنبه پانزدهم بهمن 1387ساعت 15:27  توسط جعفر حمیدی  | 

شیمی‌  
   امروزه‌ علم‌ شیمی‌ به‌ زبان‌ فرانسه‌ همان‌ (شیمی‌) به‌ زبان‌ انگلیسی‌ (كسیتری‌) به‌ زبان‌ ایتالیایی‌ (كیمیكا) و به‌ زبان‌ اسپانیولی‌ (كیمیا) به‌ زبان‌ آلمانی‌ (شیمی‌) و به‌ زبان‌ روسی‌ (خیمیا) نامیده‌ می‌شود. و در مورد ریشه‌ این‌ كلمه‌ اسرارآمیز كه‌ دنیا درا در سیطره‌ خود قرار داده‌ و امروزه‌ حتی‌ نوشیدن‌ و خوردن‌ و خوابیدن‌ به‌ آن‌ وابسته‌ است‌ روایات‌ و موارد بسیاری‌ ذكر شده‌ كه‌ مد نظر نمی‌باشد.

      شاخه‌های‌ علم‌ شیمی‌

 بطور كلی‌ به‌ دو دسته‌ زیر تقسیم‌ می‌شوند:

 1. مهندسی‌ شیمی‌

 2. مهندسی‌ كاربردی‌

 3. شیمی‌ كاربردی‌

 4. شیمی‌ محض‌

 در شیمی‌ محض‌ یعنی‌ تئوری‌ آن‌ برای‌ استفاده‌ بهینه‌ در صنعت‌ و شیمی‌ كاربردی‌، روش‌های‌ صنعتی‌ كردن‌ این‌ كار آزمایشگاهی‌ را ارائه‌ می‌دهد و پروژه‌های‌ عملیاتی‌ را بررسی‌ كرده‌ و به‌ مرحله‌ اجرا در می‌آورد و مهندسان‌ شیمی‌ بر حسب‌ نوع‌ گرایش‌، نحوه‌ اجرای‌ عملیات‌ را تا حصول‌ اطمینان‌ ادامه‌ خواهد داد.

 شیمی‌ محض‌ را به‌ گرایش‌های‌ زیر می‌توانیم‌ تقسیم‌ كنیم‌ (این‌ گرایش‌ها در سطح‌ كارشناسی‌ ارشد كاملا مجزا می‌شوند)

      1. شیمی‌ تجزیه‌

 شاخه‌ای‌ از علم‌ شیمی‌ است‌ كه‌ سعی‌ دارد با ارائه‌ روش‌های‌ دقیق‌ و متنوع‌ تركیب‌ شیمیایی‌ جسم‌ مركب‌ یا فرآورده‌های‌ شیمیایی‌ را مشخص‌ می‌نماید این‌ روش‌ها ممكن‌ است‌ متدهای‌ كیفی‌ و یا كمی‌ بررسی‌ تركیب‌ یا فرآورده‌ را نشان‌ دهد.

      2. شیمی‌ آلی‌

 بررسی‌ تركیبات‌ طبیعی‌ یا مصنوعی‌ كربن‌ دار (بجز نمك‌های‌ معدنی‌) را بر عهده‌ دارد. این‌ علم‌ هم‌ اینك‌ بیشتر علاقمند به‌ مطالعه‌ خواص‌ شیمیایی‌ تركیبات‌ سنتزی‌ كربن‌دار است‌.

      3. شیمی‌ معدنی‌

 به‌ مطالعه‌ خواص‌ عمومی‌ كلیه‌ عناصر و تركیبات‌ آن‌ها از سال‌ 1940 به‌ بعد خصوصاً به‌ سنتز و یا تمهید مصنوعی‌ بعضی‌ از عناصر كه‌ در طبیعت‌ وجود ندارد اهمیت‌ می‌دهند.

      4. الكتروشیمی‌

 به‌ بررسی‌ اثر شیمیایی‌ جریان‌ بر الكترولیز آب‌، فلز كاری‌ پیل‌ها و زنگ‌ زدن‌ الكتروشیمیایی‌ و روش‌های‌ حفاظت‌ فلزات‌ از زنگ‌ زدن‌ و غیره‌ می‌پردازد.

      5. بیو شیمی‌

 به‌ مطالعه‌ واكنش‌های‌ مختلف‌ درون‌ سلول‌ها و بافت‌های‌ زنده‌ اعم‌ از جانوری‌ و گیاهی‌ می‌پردازد این‌ گرایش‌ بسیار متنوع‌ در كشورمان‌ تا حدود زیادی‌ با محدودیت‌ مواجه‌ است‌.

      6. شیمی‌ فیزیك‌

 به‌ بررسی‌ واكنش‌های‌ شیمیایی‌ از نظر ترمودینامیك‌ و سینتیك‌ پرداخته‌ و نیز رابطه‌ بین‌ ساختمان‌ الكترونیكی‌ مولكول‌ها و خواص‌ شیمیایی‌ و فیزیكی‌ آن‌ها را با توجه‌ به‌ مكانیك‌ موجی‌ مطالعه‌ می‌نماید یكی‌ از گرایش‌های‌ جالب‌ و پر محتوی‌ است‌.

      7. فتوشیمی‌ و ژئوشیمی‌ و رادیوشیمی‌

 از گرایش‌های‌ دیگر می‌باشند كه‌ در كشورمان‌ از اهمیت‌ كمتری‌ برخوردارند ولی‌ بهرحال‌ در جایگاه‌ خودشان‌ بسیار مهمند.

      مشخصات‌ كلی‌ دوره‌ كارشناسی‌ شیمی‌ (محض‌ ـ كاربردی‌)

 بطور كلی‌ دانشجو بایستی‌ واحدهای‌ محدود (140 ـ 132 واحد) را بگذارند و بین‌ دو شاخه‌ محض‌ و كاربردی‌ چیزی‌ حدود 25 واحد درسی‌ اخلاف‌ وجود دارد در این‌ دوره‌ دانشجویان‌ موظفند دروس‌ اختصاصی‌ ـ عمومی‌ ـ اختیاری‌ را گذرانده‌ و سپس‌ در صورت‌ تمایل‌ با شركت‌ در امتحان‌ دوره‌ كارشناسی‌ ارشد دوره‌ تحصیلات‌ تكمیلی‌ را بگذراند.

      مشخصات‌ كلی‌ دوره‌ كارشناسی‌ ارشد

 بطور كلی‌ رشته‌ شیمی‌ محض‌ دارای‌ پنج‌ گرایش‌ تخصصی‌ (شیمی‌ الی‌ ـ شیمی‌ معدنی‌  ـ شیمی‌ تجزیه‌ ـ شیمی‌ فیزیك‌ ـ شیمی‌ كاربردی‌) است‌ كه‌ مشخصات‌ هر گرایش‌ با دروس‌ اختصاصی‌ آن‌ گرایش‌ و محتوای‌ پایان‌ نامه‌ تعیین‌ می‌گردد. در این‌ دوره‌ مجموعه‌ای‌ از دروس‌ الزامی‌ مشترك‌، دروس‌ تخصصی‌ هر گرایش‌، دروس‌ انتخابی‌، سمینارها، پروژه‌ و پایان‌ نامه‌ ارائه‌ می‌گردد. و هدف‌ آن‌ رشد اعتماد به‌ نفس‌ و قوه‌ ابتكار و پژوهش‌ در دانشجو جهت‌ انجام‌ تحقیق‌ مستقل‌ در شیمی‌ افزایشی‌ توانایی‌ و مهارت‌ دانشجو به‌ منظور احراز مسئولیتهای‌ شغلی‌ در سطح‌ یك‌ صاحب‌ نظر در یكی‌ از سه‌ زمینه‌ شیمی‌ محض‌، شیمی‌ كاربردی‌ و شیمی‌ آموزشی‌ با توجه‌ به‌ نیازهای‌ جامعه‌ و علایق‌ دانشجو به‌ منظور بالا بردن‌ توانایی‌ او در درك‌ مسایل‌ در ابتدا با یكدیگر و كاربرد این‌ توانایی‌ در رفع‌ نیازهای‌ جامعه‌ می‌باشد.

 طول‌ متوسط‌ دوره‌ كارشناسی‌ ارشد 3 سال‌ می‌باشد و دانشجو موظف‌ است‌ 9 واحد مشترك‌ و 6 واحد اختصاصی‌ و 6 واحد اختیاری‌ و 8 واحد پایان‌نامه‌ به‌ همراه‌ 1 واحد سمینار را گذرانده‌ و در نهایت‌ با دفاع‌ از پایان‌ نامه‌ به‌ كار خود خاتمه‌ دهد.

 دانشگاه‌های‌ معتبر كشور بر حسب‌ نیاز اقدام‌ به‌ برگزاری‌ امتحانات‌ ورودی‌ دوره‌ دكترای‌ شیمی‌ می‌كنند و دانشجویان‌ واجد شرایط‌ پس‌ از خاتمه‌ نمره‌ قبولی‌ كه‌ ادامه‌ تحصیل‌ خواهند پرداخت‌.

 دوره‌ دكترای‌ شیمی‌ به‌ دو دوره‌ آموزشی‌ (به‌ ارزش‌ 16 واحد درسی‌) و دوره‌ پژوهش‌ (به‌ ارزش‌ 24 تا 30 واحد درسی‌) خواهد بود.

      آشنایی‌ با برخی‌ از صنایع‌ شیمیایی‌

 شیمی‌ صنعتی‌ عبارتست‌ از مجموعه‌ روش‌ هایی‌ كه‌ برای‌ تغییر و تبدیل‌ مواد اولیه‌ برای‌ تولید محصولات‌ مورد نیاز است‌. موضوع‌ شیمی‌ صنعتی‌ در واقع‌ همان‌ واكنش‌ مربوط‌ به‌ بخش‌های‌ مختلف‌ شیمی‌ است‌. با این‌ تفاوت‌ كه‌ مقدار مواد وارد شونده‌ در فعل‌ و انفعال‌ شیمیایی‌ بسیار زیاد است‌ و لذا طرز عمل‌ با روش‌ معمول‌ در آزمایشگاه‌ فرق‌ خواهد كرد و نیاز به‌ دستگاه‌های‌ مجهز و پیچیده‌تر خواهد بود. بنابراین‌ شیمی‌ صنعتی‌ در واقع‌ انتقال‌ یك‌ واكنش‌ شیمیایی‌ از ظروف‌ آزمایشگاهی‌ به‌ دستگاه‌های‌ صنعتی‌ می‌باشد.

 هم‌ اكنون‌ هزاران‌ نوع‌ محصول‌ توسط‌ صنایع‌ شیمیایی‌ به‌ بازار عرضه‌ می‌شود كه‌ بدون‌ آن‌ها زندگی‌ مدرن‌ وجود نخواهد داشت‌ .در حال‌ حاضر بیش‌ از پنجاه‌ هزار نوع‌ تركیب‌ شیمیایی‌ معدنی‌ و در حدود سه‌ میلیون‌ تركیب‌ آلی‌ شناخته ‌شده‌ وجود دارد. گرچه‌ تنها نسبت‌ كمی‌ از آن‌ها بطور خلاصه‌، مواد معدنی‌ از قیل‌ اسیدها، بازها، نمك‌ها و اكسیدها و همچنین‌ محصولات‌ آلی‌، پلیمرها و یا بسیارها كه‌ بالغ‌ بر 5000 نوع‌ محصول‌ است‌ توسط‌ صنایع‌ شیمیایی‌ عرضه‌ می‌شود. برای‌ درك‌ اهمیت‌ صنایع‌ شیمیایی‌ به‌ ذكر چند مثال‌ می‌پردازیم‌.

 صنایع‌ شیمیایی‌ مربوط‌ به‌ مواد فسیلی‌ منجر به‌ تولید محصولات‌ زغال‌ سنگ‌ كك‌، سوخت‌ موتورها، روان‌ كننده‌ها گازهای‌ قابل‌ احتراق‌ و تعداد زیادی‌ مواد آلی‌ می‌شود. بدون‌ زغال‌ كك‌ متالوژی‌ مدرن‌ عملی‌ نیست‌ و در نتیجه‌ تمام‌ صنایعی‌ كه‌ در آن‌ها فلز بكار برده‌ می‌شود، از جمله‌ صنایع‌ مهندسی‌، متوقف‌ خواهد شد.

      معرفی‌ مختصر صنایع‌ شیمیایی‌ ایران‌  
      صنعت‌ روغن‌ نباتی‌

 این‌ صنعت‌ به‌ صورت‌ كارگاه‌های‌ روغن‌ كشی‌ سابقه‌ طولانی‌ و مخصوصاً روغن‌ زیتون‌ رودبار زمانی‌ رقمی‌ مهم‌ از تولید روغن‌ نباتی‌ كشور را تشكیل‌ می‌داد.

      صنعت‌ قند

 نخستین‌ كارخانه‌ قند ایران‌ 1272 شمسی‌ از كشور بلژیك‌ خریداری‌ شد و در ناحیه‌ كهریزك‌ نصب‌ شد هم‌ اكنون‌ تعداد این‌ كارخانه‌ها به‌ 35 واحد می‌رسد كه‌ با توجه‌ به‌ نیاز جامعه‌ ما كه‌ به‌ یك‌ میلیون‌ و سیصد هزار تن‌ است‌ كمبود تولیدی‌ به‌ میزان‌ نیم‌ میلیون‌ تن‌ محسوس‌ است‌. كه‌ ناچارا باید از خارج‌ تأمین‌ شود.

      صنعت‌ نفت‌ و گاز

 صنعت‌ نفت‌ ایران‌ دارای‌ سرگذشت‌ سیاسی‌ و اقتصادی‌ قابل‌ توجه‌ بوده‌ است‌ و با توجه‌ به‌ ذخایر عظیم‌، منبع‌ اصلی‌ درآمد ملی‌ می‌باشد و گاز كه‌ یكی‌ از منابع‌ طبیعی‌ ایران‌ است‌ از سرمایه‌های‌ ملی‌ است‌ كه‌ امروزه‌ از اهمیت‌ بسزایی‌ برخوردار است‌. صنایع‌ مشتقی‌ نفت‌ مثل‌ پتروشیمی‌ نیز از صنایع‌ پر سود و مادر دنیا محسوب‌ می‌شود.

      بعضی‌ از كارخانه‌های‌ پتروشیمی‌ مهم‌ ایران‌

 1. كارخانه‌ كود شیمیایی‌ شیراز

 2. شركت‌ سهامی‌ پتروشیمی‌ آبادان‌

 3. شركت‌ شیمیایی‌ رازی‌

 4. شركت‌ شیمیایی‌ خارك‌

 5. شركت‌ شیمیایی‌ پاسارگاد

 6. شركت‌ كربن‌ ایران‌

 7. شركت‌ پتروشیمی‌ ایران‌ و ژاپن‌

 8. شركت‌ پتروشیمی‌ نیپون‌

 9. كارخانه‌ پلی‌ اكلریل‌ اصفهان‌

      صنعت‌ ذوب‌ آهن‌

 هدف‌ این‌ صنعت‌ تولید انواع‌ مفتول‌، نبشی‌، تیرآهن‌ و پروفیل‌ می‌باشد كه‌ با راه‌اندازی‌ كارخانه‌های‌ تولید فولاد آلیاژی‌ و.. گامی‌ بزرگ‌ در جهت‌ توسعه‌ و پیشرفت‌ این‌ صنعت‌ برداشته‌ شده‌ است‌.

 كاربرد شیمی‌ در صنعت‌ و در كشورمان‌ آن‌ قدر زیاد است‌ كه‌ نامبردن‌ یك‌ یك‌ كارخانه‌ها مدنظر نمی‌باشد. ولی‌ كارخانه‌های‌ كاغذ سازی‌ ـ مقوا سازی‌ ـ كارخانه‌های‌ سیمان‌ و شیشه‌ سازی‌ و شوینده‌ها و پاك‌ كننده‌ها همگی‌ امروزه‌ نیازمند به‌ افراد مجرب‌ و دانا هستند.

 در پایان‌ برای‌ اهمیت‌ درك‌ علم‌ شیمی‌ با دو جمله‌ از بزرگان‌ شیمی‌ خاتمه‌ می‌دهیم‌.

 امروزه‌ زندگی‌ روزمره‌ و حتی‌ روابط‌ بین‌ المللی‌ به‌ علم‌ شیمی‌ وابسته‌ است‌.

 شیمی‌ آلی‌ جنگلی‌ است‌ كه‌ فقط‌ یك‌ برگ‌ آن‌ را شناخته‌ایم‌.

 دروس‌ دوره‌ كارشناسی‌ رشته‌ دبیری‌ شیمی‌، شیمی‌ محض‌ شیمی‌ كاربردی‌

      دروس‌ عمومی‌

 معارف‌ اسلامی‌ 1 و 2، اخلاق‌ و تربیت‌ اسلامی‌، انقلاب‌ اسلامی‌ و ریشه‌های‌ آن‌، تاریخ‌ اسلامی‌، متون‌ اسلامی‌، فارسی‌، زبان‌ خارجه‌، تربیت‌ بدنی‌ 1 و 2.

      دروس‌ پایه‌

 ریاضی‌ عمومی‌ 1 و2، فیزیك‌ پایه‌ 1 و2، فیزیك‌ پایه‌ 1 و2 و شیمی‌ 1 و 2 ـ شیمی‌ عمومی‌ 1 و2

      الزامی‌ مشترك‌ كارشناسی‌ شیمی‌

 معادلات‌ دیفرانسیل‌، شیمی‌ الی‌ 1 و 2 و 3، آزـ شیمی‌ آلی‌ 1 و 2، شیمی‌ تجزیه‌ 1 و 2 ـ شیمی‌ تجزیه‌ 1 و2، شیمی‌ تجزیه‌ دستگاهی‌، آز ـ شیمی‌ تجزیه‌ دستگاهی‌، شیمی‌ فیزیك‌ 1 و2، شیمی‌ فیزیك‌ 1 و 2، شیمی‌ معدنی‌ 1 و 2ـ شمی‌ معدنی‌ 1 و 2، زبان‌ تخصصی‌ شیمی‌، كاربرد طیف‌ سنجی‌ در شیمی‌ آلی‌، جدا سازی‌ و شناسایی‌ تركیبات‌ آلی‌، مبانی‌ كامپیوتر و برنامه‌ نویسی‌.

      اختصاص‌ الزامی‌ محض‌

 اصول‌ صنایع‌ شیمیایی‌، شیمی‌ آلی‌ فلزی‌، مبانی‌ شیمی‌ كوانتمی‌، كارگاه‌ با شیشه‌ گری‌، گرافیك‌ و نقشه‌ خوانی‌، شیمی‌ فیزیك‌ آلی‌، طیف‌ سنجی‌ مولكولی‌

      اختصاص‌ شیمی‌ دبیری‌

 مبانی‌ برنامه‌ ریزی‌ آموزشی‌ متوسطه‌، روانشناسی‌ تربیتی‌، سنجش‌ و اندازه‌گیری‌، تولید و كاربرد مواد آموزشی‌، مدیریت‌ آموزشی‌، روش‌ها و فنون‌ تدریس‌ (كلیات‌)، اصول‌ و فلسفه‌ آموزش‌ و پرورش‌، تمرین‌ دبیری‌ 1 و 2، روانشناسی‌ كودك‌ و نوجوان‌، بررسی‌ متون‌ شیمی‌ دبیرستان‌، مبانی‌ شیمی‌ كوانتمی‌، دروس‌ انتخابی‌

      الزامی‌ اختصاص‌ كاربردی‌

 كارگاه‌ شیشه‌ گری‌، گرافیك‌ و نقشه‌ خوانی‌، اصول‌ محاسبات‌ شیمی‌ صنعتی‌، شیمی‌ صنعتی‌ 1 و 2

      الزامی‌ اختصاص‌ كاربردی‌

 آزـ شیمی‌ صنعتی‌ ـ كاراموزی‌ تابستانی‌ ـ گزارش‌ نویسی‌ ـ سمینار، اصول‌ تصفیه‌ آب‌ و پساب‌های‌ صنعتی‌، خوردگی‌ فلزات‌.

      دروس‌ انتخابی‌ شیمی‌ محض‌

 شیمی‌ دارویی‌، شیمی‌ سطح‌ و حالت‌ جامد، نظریه‌ گروه‌ در شیمی‌، تجزیه‌ نمونه‌های‌ حقیقی‌، شیمی‌ محیط‌ زیست‌، سنتز مواد آلی‌، آز ـ سنتز مواد آلی‌، آنالیز عددی‌، شیمی‌ هسته‌ای‌، اصل‌ بیوشیمی‌، تمرین‌ پژوهش‌، سمینار موضوع‌ روز.

 دروس‌ انتخابی‌ شیمی‌ كاربردی‌

 الكتروشیمی‌ صنعتی‌، شیمی‌ و تكنولوژی‌ رنگ‌، شیمی‌ صنایع‌ معدنی‌، شیمی‌ و تكنولوژی‌ نفت‌، شیمی‌ و تكنولوژی‌ پلیمر، كاربرد الكترونیك‌ در شیمی‌، مبانی‌ شیمی‌ كوانتمی‌، تمرین‌ پژوهش‌، شیمی‌ محیط‌ زیست‌.

+ نوشته شده در  سه شنبه پانزدهم بهمن 1387ساعت 15:7  توسط جعفر حمیدی  | 

+ نوشته شده در  دوشنبه چهاردهم بهمن 1387ساعت 0:25  توسط جعفر حمیدی  | 


 

1-كداميك از فلزات قليايي پرتوزا مي‌باشد.

الف)ليتيم               ب)روپيديم                ج)فرانسيم                 د)سزيم

 

 

2-اندازه اتم‌هاي فلزات قليايي در هر دوره از همه.............. و انرژي يونش آنها در هر دوره از همه........... است.

الف)بيشتر-بيشتر              ب)بيشتر- كمتر           ج)كمتر- بيشتر            د)كمتر- كمتر

 

3-در بين عناصر قليايي كدام عنصر داراي كمترين انرژي يونش است.

الف)ليتيم               ب)روپيديم                ج)فزانسيم                 د)سزيم

 

4-كدام گزينه در رابطه با واكنش‌هاي فلزات قليايي نادرست است.

الف)شدت واكنش فلز قليايي با آب با افزايش اندازه اتم كاهش مي‌يابد.

ب)فلز قليايي به طور مستقيم با اكسيژن ، نيتروژن و گوگرد وارد واكنش مي‌شود.

ج)در نتيجه واكنش فلز قليايي با آب، گاز هيدروژن و محلول قليايي هيدروكسيد فلز توليد مي شود.

د)از واكنش مستقيم پتاسيم با اكسيژن، پتاسيم سوپراكسيد تشكيل مي ‌شود.

 

 

5-در هالوژن بر هم كنش بين مولكول‌ها از كدام نوع است.

الف)هيدروژني                  ب)فلزي                     ج)واندروالسي            د)كوالانسي

 

6-كدام اسيد از همه ضعيف‌تر است.

الف)HI                           ب)HBr               ج)HCl                             د)HF

 

7-كدام يك از تركيبات زير جهت سوخت موشك براي پرتاب فضاپيما استفاده مي‌شود.

الف)سديم هيپوكلريت         ب)آمونيوم پركلرات        ج)پتاسيم كلرات          د)كلرو اسيد

 

8-در گروه فلزات قليايي، كدام گزيه از بالا به پايين افزايش نشان مي‌دهد.

الف)انرژي يونش              ب)دماي جوش           ج)شعاع اتمي             د)دماي ذوب

 

9-رسانايي الكتريكي كداميك با افزايش دما، افزايش مي‌يابد.

الف)فلزات واسطه            ب)فلزات قليايي       ج)نيم رساناها             د)موارد الف وب

 

10-در ارتباط با ساختار فلزات كدام گزينه نادرست است.

الف) در يك فلز هرچه تعداد الكترونهاي شركت كننده در پيوند فلزي بيشتر باشد آن فلز چگال‌تر است.

ب)در گاليم نيروهاي پيوند فلزي حاكم بين اتم‌ها فلز در حالت مايع بسيار ضعيف است.

ج)در فلزات واسطه معمولاً الكترون‌هاي تراز d در پيوند فلزي شركت مي‌كنند.

د)نيروي جاذبه الكتروستانيك بين يونهاي فلزي مثبت و الكترون‌هاي غير مستقر، همان پيوند فلزي است

+ نوشته شده در  دوشنبه چهاردهم بهمن 1387ساعت 0:20  توسط جعفر حمیدی  | 

مهمترين کانی کبالت ، اسمالتيت CoAs2 و کبالتيت CoAsSمی باشد. پتانسيل استاندارد الکترود Co / Co2+ 277/0- است ولی از نظر شيميايی نسبتا غير فعال است. مستقيما با هيدروژن يا ازت ترکيب نمی شودکبالت در درجات حرارت بالا با اکسيژن هوا و بخار آب ترکيب می شود و CoO می دهد.

 

سه اکسيد کبالت CoO ، Co2O3 و Co3O4 از کبالت شناخته شده است.

اکسيد کبالت(II)( CoO) از حرارت دادن هيدروکسيد کبالت (II) به دست می آيد. جامدی به رنگ سبز زيتونی است و ساختمان نمک طعام دارد.

اکسيد کبالت (III) (Co2O3)  از حرارت دادن ملايم نيترات کبالت (II) به صورت پودر سياه رنگ به دست می آيد.

 

 

کمپلکسهای کبالت (II)

کمپلکسهايی مانند [Co(NO3)6]-4 هشت وجهی و [Co(NO3)4]-2   چهار وجهی وجود دارد.

کمپلکسهای کبالت (III)                        

   تمامی کمپلکسهای کبالت (III) هشت وجهی هستند. کمپلکسهای يونی [Co(NH3)6]+3 ، [Co(CN)6]-3 و [Co(NH3)5Cl]+2ديا مغناطيس هستند(هيبريداسيون d2sp3 ) کمپلکس [CoF6]-3 پارامغناطيس (هيبريداسيون sp3d2) است و چهار الکترون منفرد دارد

 

واکنش های یون کبالت II

 

                COCL2+NAOH→CI (OH) CL+NaCL                

    2CO (OH) 2+H2O2→2CO (OH) 3

4CO (OH) 2+O2+2H2O2→4CO (OH) 3

 

 

2.  اثرمحلول آمونیاک:

مانند سود،ابتدا رسوب آبی رنگ،(کمی متمایل به سبز) میدهد.این رسوب در اضافی آمونیاک غلیظ حل شده وکمپلکس آمونیاکی کبالتΙΙ به رنگ زرد مایل به قهوه ای تولید می کند.این کمپلکس در حضور آب اکسیژنه به کمپلکس آمونیاکی کبالتΙΙ قرمز رنگ،اکسید میشود.

 COCL2+NH3+H2O→CO (OH) CL+NH4CL

CO (OH) CL+6NH3→ [CO (NH3] (OH) CL                       

3. اثر محلول نیتریت پتاسیم:

اگر به یک محلول نسبتاً غلیظ نمک کبالت، که توسط اسید استیک، اسیدی شده، نمک نیتریت پتاسیم خشک اضافه کنید، رسوب پتاسیم کبالتی نیتریت (پتاسیم هگزا نیتریتر کبالتIII)حاصل می شود. اگر به جای نیتریت پتاسیم از نیتریت سدیم استفاده شود، کمپلکس حاصله با +Na رسوب نمی دهد، بلکه به صورت محلول باقی میماند.(این آزمایش را برای تشخیص یون پتاسیم از سدیم میتوان استفاده کرد.)

COCL2+7NaNO2+2CH3COOH→ [CO (NO2)6] Na3+NO+H2O+2NaCH3COO

4. اثر محلول تیوسیانات پتاسیم:

کمپلکس آبی رنگ چهار لیگاندی کبالتll، حاصل می شود.(از محلول غلیظ کبالتll وهمچنین حضور کافی تیوسیانات) این کمپلکس به وسیله ی الکل آمیلیک قابل استخراج می باشد وبه صورت یک لایه ی آبی رنگ قابل تشخیص است

. CoCL2+4KCNS→ [Co (CNS) 4] K2+2KCl         

 

+ نوشته شده در  جمعه یازدهم بهمن 1387ساعت 19:19  توسط جعفر حمیدی  | 

تهیه آب اکسیژنه و بررسی برخی از خواص آن

هدف از این آزمايش تهیه آب اکسیژنه به وسیله اسیدی کردن پراکسید های فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی، بررسی رفتار آن در مقابل برخی واکنش گرها و اندازه گیری ارزش حجمی و وزنی آب اکسیژنه به وسیله تیتراسیون با محلول پرمنگنات 0.1N می باشد.

اولین بار آب اکسیژنه به وسیله آقای تنارد در سال 1818 تهیه شد. وی با اسیدی کردن پراکسید باریم و خارج کردن آب اضافی از طریق تبخیر در خلاء موفق به تهیه آب اکسیژنه شد.

پراکسید مشتقات پراکسید هیدروژن است که در آن به جای هر هیدروژن يک فلز يک ظرفیتی و یا دو ظرفیتی وجود دارد. پراکسید فلزات قلیایی و قلیایی خاکی به ترتیب دارای فرمول M2O2 و MO2 می باشند.

 

پراکسید ها به دو دسته تقسیم می شوند:

1) پلی اکسید ها که با اسيد سولفوريک تولید اکسیژن می کنند.

2) هیپراکسید ها که با اسيد سولفوريک رقیق تبدیل به آب اکسیژنه می شوند. به این دسته نمک های آب اکسیژنه می گویند.

از موارد استفاده آب اکسیژنه می توان به اثر سفید کنندگی در الیاف سلولزی و پارچه ها، ضدعفونی کنندگی و همچنین تولید برخی از مواد شیمیایی اشاره کرد.

آب اکسیژنه خالص تقریباً بی رنگ و در برخی موارد آبی کم رنگ به نظر می آید. دمای ذوب و جوش آن به ترتیب -89°C  و  150°C می باشد. در 20°C در حالت مایع دارای دانسیته 1.438 است. در آب و الکل و اتر به هر نسبتی حل می شود. درجه اکسیداسیون اکسیژن در آب اکسیژنه برابر 1- است. معمولاً پراکسید هیدروژن به صورت محلول 6% ، 12% و یا 30% آن بیان می گردد که معمولاً به صورت پراکسید هیدروژن 20 حجم، 40 حجم و یا 100 حجم نیز گفته می شود. ثابت دی الکتریک آب اکسیژنه بالا می باشد. مایع خالص آن در دمای 25°C ، ε=93  و محلول آبی 60% آن ε=120  می باشد. بنابراین ترکیب جزء حلال های یونی کننده خیلی خوبی هستند ولی به علت قدرت اکسید کنندگی زیاد و نا پایداری، قدرت حل کنندگی آن ها محدود است. محلول مایع آب اکسیژنه به مرور طبق واکنش زیر به آب و اکسیژن تبدیل می شود.

 

2 H2O2  →  O2 + 2 H2O

 

در غیاب کاتالیزور سرعت تجزیه آب اکسیژنه بسیار ملایم است ولی در مقابل فلزاتی چون Pt ، Ag و یا ترکیباتی چون MnO2 واکنش شدت می گیرد و به همین دلیل آب اکسیژنه را در ظروف غیر فلزی همراه با یک پایدار کننده مانند اوره نگهداری می کنند. برای پایدار کردن، آن را با موادی از قبیل اسيد فسفریک، اسيد سیتریک و گلیسرول که خاصیت ضد کاتالیزوری دارند، مخلوط می کنند. خاصیت اکسید کنندگی آب اکسیژنه به علت سهولت آزاد شدن يک اتم اکسیژن فعال است.

 

H2O2  →  O + H2O

 

آب اکسیژنه به صورت یک اکسید کننده و یا احیا کننده در محیط های اسیدی و بازی می تواند به کار رود.

 

احیا کننده در محیط اسیدی:

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2  →  K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 5O2

 

اکسید کننده در محیط اسیدی:

2 [Fe(CN)6]4- + H2O2 + 2 H+  →  2 [Fe(CN)6]3- + 2 H2O

 

احیا کننده در محیط بازی:

2[Fe(CN)6]3- + H2O2 + 2OH-  →  2[Fe(CN)6]4- + 2H2O + O2

 

اکسید کننده در محیط بازی:

Mn2+  +  H2O2  →  Mn4+  +  2 OH-

 

سولفور سرب سیاه رنگ در سرما تحت اثر H2O2  به سولفات سفید رنگ تبدیل می شود.

 

4 H2O2  →  4 O + 4 H2O

 

PbS  +  4 O  →  PbSO4

 

طرز شناسایی آب اکسیژنه

 

1) یدید پتاسیم را در مجاورت پراکسید هیدروژن اسیدی قرار داده و يد حاصله را با محلول استاندارد تيوسولفات تیتر می کنند.

 

2 KI  +  H2SO4  +  H2O2  →  K2SO4  +  I2  +  2 H2O

 

2) از افزایش محلول آن به دی اکسید تیتانیوم در مجاورت اسيد سولفوريک، رنگ مربوط به پراکسید تيتانيوم مشاهده می شود.

3) با محلول اسيد کرومیک یا محلول اسیدی بی کرومات رنگ آبی تیره تولید می شود.

 

روش تهیه آزمایشگاهی آب اکسیژنه

 

پراکسید هیدروژن را می توان از اثر اسيد سولفوريک رقیق بر پراکسید سدیم یا پراکسید باریم (BaO2.8H2O) در دمای پایین تهیه کرد.

 

H2SO4  +  BaO2  →  BaSO4  +  H2O2

 

در تهیه نمک های باریم از باریت ها (BaSO4) مقداری BaO به دست می آید که در اثر حرارت در هوا اکسید می شود و به پراکسید باریم تبدیل می شود. پراکسید باریم با اسيد فسفریک نیز تولید آب اکسیژنه می کند.

 

BaO2  +  H3PO4  →  BaHPO4  +  H2O2

 

فسفات باریم نا محلول از آن جدا می شود و محلول آبی آب اکسیژنه به دست می آید که به وسیله تقطیر در فشار کم می توان آن را تغلیظ کرد. از عبور گاز دی اکسید کربن در محلول پراکسید باریم نیز آب اکسیژنه بدست می آید.

 

BaO2  +  H2O  +  CO2  →  BaCO3  +  H2O2

 

روش دیگر بر اساس روش مرک می باشد که در آن پراکسید سدیم با اسيد سولفوريک 20% در دمای پایین واکنش داده و بعد از خارج کردن سولفات سدیم متبلور (Na2SO4.10H2O) بعد از تغلیظ آب اکسیژنه با غلظت 30% بدست می آید.

 

Na2O2  +  H2SO4  +  10H2O  →  Na2SO4.10H2O  +  H2O2

 

روش تهیه صنعتی آب اکسیژنه

 

فرایند خود اکسایش: يکی از مشتقات آنتراکینون بر اثر واکنش با هیدروژن در مجاورت کاتالیزگر پالادیم به آنتراهيدروکينون تبدیل می شود. با عبور هوا از این ماده، محلول پراکسید هیدروژن 20% وزنی به دست می آید.

روش الکتروليز: از الکتروليز محلول اسيد سولفوريک 50% وزنی یا محلول اسيد سولفوريک و سولفات گمونم با شدت جریان زیاد، پراکسو دی سولفات (و در نهایت از هیدرولیز آن پراکسید هیدروژن) در آند و هیدروژن در کاتد بدست می آید.

 

H2SO4  ↔  H+  +  HSO4-

 

2 HSO4-  →  H2S2O8  +  2 e-

 

H2S2O8  +  H2O  →  H2SO5  +  H2SO4

 

H2SO5  +  H2O  →  H2SO4  +  H2O2

 

پراکسید هیدروژن را در دمای بالا و فشار کم جداکرده و پس از تغلیظ سازی، محلول 30%  وزنی بدست می آید.

 

ارزش حجمی پراکسید هیدروژن

 

قدرت پراکسید هیدروژن (ارزش حجمی) عبارت است از حجم اکسیژن که در شرایط متعارفی از يک حجم پراکسید هیدروژن آزاد می شود. مثلاً اگر 10gr پراکسید هیدروژن در شرایط متعارفی تولید 200ml اکسیژن کند، ارزش حجمی این محلول 20 خواهد بود. ارتباط ارزش حجمی پراکسید با نرمالیته آن به صورت زیر می باشد.

6/5 a = N ×

که در آن a ارزش حجمی و N نرمالیته می باشد.

 

روش کار:

مقدار 1gr  از  BaO2  را در یک بشر بریزید و مقدار  2.5ml  آب مقطر سرد شده به آن اضافه کنید و خوب به هم بزنید تا به صورت خمیر درآید و آن را در یک تشتک قرار دهید. مقدار  2ml  سولفوريک اسید 4N  را در یک بشر ریخته و آن را نیز در یک تشتک آب یخ قرار دهید. در این هنگام بشر حاوی اسید را به بشر دیگر اضافه کنید و در همان تشتک یخ بگذارید بماند  و خوب به هم بزنید. به دلیل این که واکنش گرما زا است اسید را به ملایمت و کم کم به اکسید باریم اضافه نمایید و پس از هر بار اضافه کردن بایستی مکث کرد تا درجه حرارت مخلوط به صفر برسد. سپس رسوب حاصله را با کاغذ صافی صاف نموده و با 10ml آب مقطر بشویید. محلول زیر صافی آب اکسیژنه است.

 

BaO2 + H2SO4  →  H2O2 + BaSO4

 

اندازه گیری پراکسید هیدروژن:

یک روش خوب برای اندازه گیری پراکسید هیدروژن استفاده از پرمنگنات در محیط اسیدی است.

 

2MnO4- + 5H2O2 + 6H+  →  2Mn2+ + 5O2 + 8H2O

 

در اندازه گیری پراکسید هیدروژن به وسیله پرمنگنات باید مراقب باشیم تا دی اکسید منگنز به وجود نیاید. زیرا  MnO2  به صورت کاتالیزور عمل کرده و پراکسید هیدروژن را تجزیه می کند. جهت رفع این مشکل باید محلول به حد کافی اسیدی باشد و همچنین پرمنگنات را خیلی آهسته به محلول پراکسید هیدروژن اضافه نمود. در صورتی که محلول پرمنگنات خیلی رقیق باشد و یا محلول  H2O2  رنگی باشد در این صورت از معرف  Ferrion  استفاده می گردد. برای تهیه این معرف مقدار  0.6gr  از  FeSO4.5H2O  را با  1.485gr  از  1,10-phenanthro line hydrate  در  100ml  آب مقطر حل می کنیم.

+ نوشته شده در  جمعه یازدهم بهمن 1387ساعت 19:5  توسط جعفر حمیدی  | 

تهيه یک نمک مضاعف و یک کمپلکس و مقایسه آنها و تهیه زاجها و بررسی رشد بلورهای آنها

 

هدف از انجام اين آزمايش تهيه نمک مضاعف سولفات آمونيم مس(II) و نمک مضاعف سولفات آمونيم نیکل(II) و کمپلکس تترا آمين مس(II) و مقايسه پاره ای از خواص نمک ساده، نمک مضاعف و نمک کمپلکس و همچنین تهيه زاج های کروم، آلومينيوم و آهن با استفاده از واکنشگر های  لازم و بررسی رشد بلوری آن ها می باشد.

 

در کمپلکس ها پيوند بين فلز و گروه های غير فلزی دهنده الکترون (ليگاند) از نوع پيوند کئورديناسيون می باشد. ليگاند ها را بسته به تعداد اتم کئوردينانس شونده، به ليگاند های يک دندانه، دو دندانه و... تقسيم می کنند. ليگاند های کی ليت دهنده می توانند همزمان از بيش از يک موقعيت به فلز متصل شوند. کی ليت ها کمپلکس هايی پايدارند و حلقه های 5 و 6 عضوی آن ها پايدارتر هستند.

 

Fe(CN)2  +  4 KCN  →  K2Fe(CN)6

 

AgCl  +  2 NH3  →  Ag(NH3)2Cl

 

پتاسيم هگزا سيانو فرات(II) در آب حل شده و محلولی را می دهد که هيچ نوع واکنش مشخص کننده يون Fe2+ ندارد، زيرا اين يون در محيط آزاد نيست و به صورت [Fe(CN)6]4- وجود دارد. اين يون يک يون کمپلکس است.

 

يک دسته معمول از نمک های مضاعف، زاج ها هستند که در حقيقت سولفات مضاعف پتاسيم و آلومينيم هستند.(KAl(SO4)2,12H2O)

 

در کمپلکس اوربيتال ليگاند انرژی کمتری از اوربيتال فلز دارند، در نتيجه پيوند ها تا حدودی خصلت يونی دارند و اوربيتال های مولکولی پيوندی به اوربيتال های گروه ليگاند شبيه ترند.

 

کمپلکس ها به دو نوع کمپلکس های ورنر (کمپلکس هايی که خصلت يونی بيشتر دارند) و کمپلکس های کربونيل فلز و آلی فلزی (پيوند فلز- کربن و بيشتر خصلت کووالانسی دارند) دسته بندی کرده اند.

 

ساختار هایی که در آن مولکول های یک ماده در درون شبکه ای از مولکول های ماده دیگری به دام می افتند را کلاترات می گویند. کلاترات شدن یک مولکول به اندازه آن مولکول بستگی دارد. فرایند تشکیل کلاترات را می توان ناشی از بر هم کنش بین مولکول های میزبان و میهمان در نظر گرفت.

 

زاج ها نوعی نمک های مضاعف هستند. نمک های مضاعف در اثر تبلور همزمان دو نمک با هم به نسبت مولی ساده به وجود می آيند. شکل و سیستم بلوری نمک مضاعف با شکل بلوری دو نمک سازنده يکی است. واحدهای بلوری زاج ها لزومی به شباهت با نمک های سازنده ندارند. در ساختمان زاج دو کمپلکس و نمک های مضاعف يک کمپلکس با يک نمک ساده وجود دارند.

 

پايداری کمپلکس ها وابسته به نوع فلز مرکزی (عدد اکسايش، شعاع) و ليگاند (قدرت نوکلئوفيلی، ممانعت فضايی و الکتروستاتيکی و کی ليت سازی) می باشد.

 

زاج ها دارای فرمول عمومی MIMIII(SO4)2,12H2O هستند. فلز يک ظرفيتی می تواند پتاسيم(K)، روبيديم(Rb)، سزيم(Cs) و آمونيوم(NH4+)، و فلز سه ظرفيتی کبالت(III)، آهن(III)، کروم(III)، آلومينيوم(III)، تيتانيم(III) و اسکانديم(III) است.

 

پايداری زاج ها وابسته به اندازه يون های فلزی است. يون های يک ظرفيتی می توانند زاج های پايداری را تشکيل دهند، ولی هر قدر يون سه ظرفيتی بزرگتر باشد، از پايداری زاج کاسته می شود. دو کمپلکس تشکيل دهنده زاج از طريق يون های سولفات به هم متصل می شوند. (هيبريد فلزات sp3d2 و يا d2sp3 می باشد.)

 

روش های جداسازی کمپلکس ها از محلول:

 

1- تبخير حلال و سرد کردن محلول تغليظ شده (تبلور)

2- استخراج با حلالی که کمپلکس را در خود حل نمی کند.

3- اگر کمپلکس کاتيونی باشد با افزودن آنيون مناسب، نمک نامحلول را می توان جدا کرد. برای کمپلکس آنيونی از کاتيون مناسب استفاده می کنيم.

برای تهيه کمپلکس ها بايستی از خواص فلز و ليگاند آگاهی کامل داشت. نحوه واکنش فلز و ليگاند ها از قواعد ترموديناميک، ممانعت فضايی، فشار الکتروستاتيک و بسياری ديگر از پارامتر ها متأثر خواهد بود.

 

A) تهيه نمک های مضاعف

 

وسايل مورد نياز:

شيشه ساعت، لوله آزمايش، بشر 250 ml ، قيف، پيپت، کاغذ صافی، کاغذ تورنسل

 

مواد مورد نياز:

سولفات مس(II) 5 آبه، سولفات آمونيم، محلول آمونياک، اتانول، آمونياک 6 نرمال

 

روش کار

 

* تهيه نمک مضاعف سولفات آمونیوم مس(II)

 

0.2 گرم سولفات مس(II) 5 آبه را در 5 ml آب مقطر داغ حل کرده و به آن 0.1 گرم سولفات آمونيم اضافه کنيد. آن را با حرارت تغليظ کرده و روی ظرف را با شيشه ساعت پوشانده و در جای مناسبی نگه داريد. بعد از ته نشينی بلور ها، مايع بالايی را به آرامی سر ريز کرده و در نهايت بلور ها را جدا کنيد.

 

CuSO4.5H2O + (NH4)2SO4  →  (NH4)2Cu(SO4).6H2O

 

* تهیه نمک مضاعف سولفات آمونیوم نیکل(II)

 

2.25 گرم سولفات نیکل(II) را در 15 میلی لیتر آب مقطر داغ حل کنید. 1.5 گرم سولفات آمونیوم را به آن اضافه کنید محلول را گرم کنید و کاملاً به هم بزنید به طوری که تمام مواد با افزودن مقداری آب مقطر حل شوند. محلول را برای بلور گیری کنار بگذارید.

 

* تهيه کمپلکس تتراآمين مس(II)

 

2.5 گرم سولفات مس(II) 5 آبه را کاملاً سائیده و در 5 ml آب مقطر حل کرده (در یک بشر 50 ml) و به آن 10 ml آمونياک غلیظ بيافزائيد تا رسوب Cu(OH)2 کاملاً در آمونياک حل شود. 10 ml اتانول به محلول اضافه کرده تا سطح محلول کاملاً با اتانول پوشیده شود. روی بشر را با یک شیشه ساعت بپوشانید و محلول را به مدت 24 ساعت در محلی قرار دهيد. بلور ها را صاف کرده با کمی الکل شستشو دهيد. بعد آن ها را روی کاغذ صافی خشک کنيد.

 

CuSO4.5H2O  +  4 NH3  →  [Cu(NH3)4](SO4),H2O  +  4 H2O

 

مقايسه برخی از خواص نمک ساده، نمک مضاعف و نمک کمپلکس

 

1- 500 ميلی گرم سولفات مس 5 آبه را در يک لوله آزمايش حرارت دهيد.(رنگ سفيد) 2-3 قطره آب به آن افزوده و تغيير رنگ را مشاهده کنيد. سپس 5 ml آمونياک 6 مولار را به آن افزوده و تغييرات را مشاهده کنيد. (ابتدا هيدروکسيد مس(II) و سپس کمپلکس تتراآمين مس(II) تشکيل می شود.)

 

2- مقداری از نمک مضاعف تهيه شده در آزمايش قبل را در 5 ml آب حل نمائيد. به روش مشابه محلول کمپلکس تهيه کنيد. رنگ دو لوله آزمايش را مقايسه کنيد. سپس هر دو لوله آزمايش را با 20 ml آب مقطر رقيق کرده و تغييرات را مشاهده نمائيد. (فقط در يکی از آن ها رسوب هيدروکسيد مس آبی رنگ ظاهر می شود.)

 

3- مقدار کمی از نمک ها را جداگانه در لوله آزمايش ريخته و به ملايمت حرارت دهيد. تغييرات رنگ را مشاهده نمائيد. گازی که از آن ها خارج می شود را به کمک کاغذ تورنسل شناسايی کنيد.(آمونياک، آب و تری اکسيد گوگرد خارج می شود و اکسيد مس(II) سياه رنگ به وجود آمده که در نهايت به اکسيد مس(I) قرمز رنگ تبديل می شود.

 

B) تهيه زاج ها

 

وسايل مورد نياز:

چراغ گاز بونزن، بشر 250 ml، کوره الکتريکی، قيف بوخنر، اتوکلاو، تشتک بلوری، شيشه ساعت، کروزه چينی يا پلاتينی، همزن مغناطيسی

 

مواد مورد نياز:

دی کرومات پتاسيم، اسيد سولفوريک غليظ، اتانول، سولفات آهن(II) بلوری، سولفات آمونيوم، اسيد سولفوريک 1 N، اسيد نيتريک غليظ، سولفات آلومينيم آبدار، سولفات پتاسيم، اسيد کلريدريک، تيوسيانات پتاسيم يا آمونيوم، سود، استات آمونيوم، معرف آلومينون، سنگ معدن آلونيت، پتاس 4 N

 

روش کار

 

* تهيه پتاسيم(I) کروم(III) سولفات 12 آبه (زاج کروم)

 

اين ترکيب به نام زاج کروم معروف است. مقدار 3 gr پتاسيم دی کرومات را در 30 ml آب مقطر حل کنيد. در حال هم زدن با افزودن 3.6 ml اسيد سولفوريک غليظ آن را به وسيله 2.5 ml الکل (اتانول) که به آرامی به محلول اضافه می شود در سرما احيا کنيد.(دمای محلول نباید از 50°C تجاوز کند.) مخلوط را در جايی ساکن جهت گرفت بلور های زاج نگهداريد. بلور ها را جدا و بازده را بدست آورید.

 

* تهيه پتاسيم(I) آلومينيم(III) سولفات 12 آبه (زاج آلومینیوم)

 

5 گرم سولفات آلومينيوم آبدار را در 30 ml آب مقطر حل کنيد. مقدار مناسبی از سولفات پتاسيم را در مقدار مناسب آب گرم حل کرده تا محلول سير شده ای بدست آيد. اين محلول را به محلول سولفات آلومينيم اضافه کنيد. محلول را به هم بزنید. با سرد کردن تدريجی محلول حاصل، بلور زاج آلومينيم تشکيل می شود. پس از 24 ساعت بلور ها را جدا کنید و بازده را محاسبه نمایید.

 

* تهيه آمونيوم(I) آهن(III) سولفات 12 آبه (زاج آهن)

 

مقدار 3.16 گرم سولفات فرو متبلور (آهن(II) سولفات آبدار) و 1.5 گرم سولفات آمونيوم را در 10 ml اسيد سولفوريک 1 N حل کرده، چند قطره اسيد نيتريک غليظ به آن اضافه کنيد. محلول را روی حمام آب تا نزدیک نقطه جوش گرم کنید. آهن(II) در اثر گرما و حضور اسيد نيتريک به آهن(III) اکسيد شده و بلور های زاج آهن با سرد کردن تدريجی ظاهر می شوند. بلور های تشکیل شده را بعد از 48 ساعت صاف کرده و بازده عمل را بدست آورید.

 

+ نوشته شده در  جمعه یازدهم بهمن 1387ساعت 19:4  توسط جعفر حمیدی  | 

هدف از انجام اين آزمايش تهيه اسيد بوريک از بوراکس می باشد. ابتدا بوراکس را در آب گرم حل کرده و در مرحله بعد عمل خنثی سازی را با استفاده از اسيد کلريدريک انجام دهيد.

اسيد بوريک (اسيد ارتوبوريک) اسيدی بسيار ضعيف است که از بورات ها و يا هيدروليز هاليد های بور با هيبريداسيون sp2 به دست می آيد. اين اسيد به صورت بلور های سفيد سوزنی شکل است که در آن واحد های B(OH)3  از طريق پيوند های هيدروژنی به يکديگر متصل شده اند و لايه های نامحدودی (با فاصله 3.18Å) با تقارن تقريباً شش ضلعی تشکيل می دهند. این امر سهولت متورق شدن بلور ها را توجیه می کند.

 

B2O3  یک اکسید اسیدی است. زیرا اغلب اکسید نافلزات با آب واکنش می دهند و اکسی اسید تولید می کنند:

 

B2O3  +  H2  H3BO3

 

اسيد بوريک در آب تا حدودی حل شده و انحلال پذيری آن با افزايش دما زياد می شود. اين اسيد تک بازی و ضعیف است و به عنوان پروتون دهنده عمل نمی کند بلکه به عنوان اسید لوییس (پذیرنده یون هیدروکسید) عمل می کند.

 

B(OH)3 + H2  B(OH)4-  +  H+ (aq)               pk = 9.25

 

B(OH)4-  در غلظت های کمتر از M 025/0 فقط به صورت نمونه های يک هسته ای B(OH)3  و  B(OH)4- وجود دارند ولی در غلظت های بالاتر قدرت اسيدی افزايش می يابد و اندازه گيری pH مويد تشکيل نمونه های بسپار مانند است.

 

3 B(OH)3    B3O3(OH)4-  +  H+  +  2 H2O         pk = 6.84

 

در محلول های مختلف اسيد بوريک و بورات ها بسپار هايی مانند B3O3(OH)4-   را طبق معادله زير می دهند.

 

2 B(OH)+ B(OH)4-     B3O3(OH)4- + 3H2O       pk = 110

 

به نظر می رسد که بسپار اصلی حلقوی باشد و وجود چنين حلقه هايی در بورات های متبلور مانند 2B2O3 و Cs2O محرز است.

 

از تعادل سريعی که بين اسيد بوريک نشان دار شده با اکسیژن - 18 و بورات ها انجام می شود، می توان نتيجه گرفت که در محلول تعادل به سرعت روی می دهد. اين ترکيب ها با پلی اولها مانند گليسرول و α  - هيدروکسی کربوکسيليک اسيد ها کمپلکس هايی به نسبت 1:1 تشکيل داده، قدرت اسيدی اسيد بوريک افزايش يافته و اندازه گيری مستقيم آن با سود (NaOH) امکان پذير می شود. گلیسرول یک ماده کمپلکس دهنده که اگر غلظت آن را کمتر کنیم تعداد کمپلکس های پایدار کمتر می شود و در نتیجه قدرت اسیدی بوریک اسید کمتر افزایش می یابد در نتیجه با حجم کمتری از سدیم هیدروکسید (NaOH) تیتر می شود.

 

بورات ها مشتق از سه اسید می شوند. اسید اورتوبوریک(H3BO3)  اسید پیروبوریک(H2B4O7)  اسید متابوریک(HBO2).

در اثر گرما در 100 تا 140 درجه سلسیوس اسيد بوريک به ترتیب به صورت زير تجزيه می گردد و در حرارت های بالاتر  B2O3  بدست می آید:

 

H3BO3   ↔   HBO2      H2B4O7   ↔   B2O3

 

وسايل مورد نياز:

قيف بوخنر، لوله آزمايش، کاغذ صافی، نوار کاغذ يونيورسال، اسپاتول، ميله چينی يا شيشه ای، بشر250 ميلی ليتری، کريستاليزور

 

مواد مورد نياز:

بوراکس، اسيد کلريدريک 25% ، اسيد سولفوريک غليظ، پودر منيزيم يا نوار منيزيم، معرف تورنسل، محلول نيترات نقره، متيل الکل، محلول سولفات مس، محلول سولفات آلومينيم

 

روش کار:

 

1) 12 گرم بوراکس را در ml 25 آب مقطر گرم حل کرده و محلول حاصل را با اسيد کلريدريک 25% خنثی کنيد. محلول را به آرامی سرد کرده و جسم بلورين حاصل را با استفاده از قيف بوخنر صاف کنيد. اسيد بوريک را بر روی کاغذ صافی خشک کنيد و محلول زيرين را جهت گرفتن مابقی اسيد، تغليظ نمائيد.

 

Na2B4O7 + 2HCl + 5H2  4B(OH)3 (s) + 2NaCl

 

2) در یک بشر کوچک مقدار 1.8 گرم بوراکس را در 4 میلی لیتر آب جوش حل کرده و به آن 2 میلی لیتر اسید سولفوریک 3 مولار می افزاییم. مخلوط را به هم زده و در تشتک آب یخ قرار می دهیم. رسوب را صاف کرده و خشک می کنیم.

 

Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2  4B(OH)3 (s) + Na2SO4

 

شناسايی

1- مقداری از بلور های اسيد بوريک را در آب گرم حل کرده و محلول را به سه لوله آزمايش منتقل نمائيد. سپس به داخل يکی از لوله آزمايش ها 5-3  قطره محلول تورنسل خنثی اضافه کنيد و تغيير رنگ محلول را مشاهده نمائيد. تکه ای از کاغذ يونيورسال را در داخل لوله آزمايش دیگر به مدت چند ثانيه نگهداريد. رنگ آن را با رنگ استاندارد مقايسه کنيد و pH  اسيد بوريک را حدس بزنيد.

 

2- ميله ای شيشه ای و يا از جنس چينی را در شعله حرارت دهيد. ميله داغ را در پودر اسيد بوريک وارد کنيد و مجدداً روی شعله بگيريد و تغيير رنگ شعله را به دقت مشاهده کنيد.

 

3- چند عدد از بلور بوراکس، Na2B4O7  را در داخل يک بوته چينی قرار داده و روی آن 3-2 قطره اسيد سولفوريک غليظ بريزيد. سپس 6-5  قطره متيل الکل به مخلوط اضافه کنيد و مخلوط را با يک ميله شيشه ای خوب بهم بزنيد و ميله شيشه ای را روی شعله بگيريد. نور حاصل از تری متيل بورات B(OCH3)3  و همچنين رنگ شعله را مشاهده کنيد.

 

4- چند قطره از محلول اشباع بوراکس را در سه لوله آزمايش بريزيد. در لوله آزمايش اول محلول نيترات نقره، در دومی محلول سولفات مس و در سومی محلول سولفات آلومينيم بريزيد. به رنگ رسوب ها توجه کنيد. رسوب های حاصل به ترتيب متابورات نقره، نمک مس Cu(OH)BO2 و هيدروکسيد آلومينيم است.

 

سنجش اسید بوریک

0.5 گرم اسد بوریک را وزن کرده در بالون ژوژه با آب مقطر به حجم 100 میلی لیتر می رسانیم. 10 سی سی برداشته و 30 سی سی گلیسیرین 1 مولار به آن اضافه کنید و با سود 0.1 نرمال تیتر نمایید.

+ نوشته شده در  جمعه یازدهم بهمن 1387ساعت 19:2  توسط جعفر حمیدی  | 

هدف از اين آزمايش تهيه پتاسیم متاپريدات با استفاده از پتاسیم يدات، پتاسیم پرسولفات، پتاسیم هيدروکسيد و نيتريک اسيد غليظ 1:1 و تعيين درجه خلوص آن با استفاده از سنجش مقدار I2 به وسيله پتاسیم تيوسولفات با نرماليته مشخص می باشد.

اکسی اسيدهای هالوژن دار فراوانی از قبيل HIO ، HIO3 ، HIO4 ، H5IO6 و H4I2O  وجود دارند. پريدات ها را از اکسايش يدات ها به وسيله هيپوکلريت در محلول های غليظ سديم هيدروکسيد تهيه می کنند و دی سديم پاراپريدات که انحلال پذيری بسيار کمی دارد و رسوب می کند.

 

2 Na+ + IO3- + OCl- + OH- + H2O  →  Na2H3IO6 + Cl-

 

پريديک اسید در محلول آبی به صورت يون چهار وجهی IO4- و همچنين به چندين شکل آب پوشيده وجود دارد. تعادل های اصلی در محلول های اسيدی عبارتند از:

 

H5IO6  →  H+  +  H4IO6-

 

H4IO6-  →  H+  +  H3IO6

 

H4IO6-  →  IO4-  +  2 H2O

 

در محلول های آبی پريديک اسید به صورت H5IO6 وجود دارد. بخش قابل توجهی از آنيون های يک ظرفيتی منفی، آب از دست داده و به شکل متا، يعنی IO4- در می آيد. نمونه های آب پوشيده اصطلاحاً اُرتوپريدات ناميده می شود. تعادل هايی که به pH بستگی دارند به سرعت برقرار می شوند.

 

متاپريديک اسيد را می توان در فلوئوريدريک اسيد بی آب، فلوئور دار کرد و فلوئور و پريديک به دست آورد.

 

HIO4 + F2  →  IO3F + HF + ½ O2

 

تترايدنانو اکسيد (I4O9) از واکنش بين ارتو فسفريک اسيد و يديک اسيد به دست می آيد و در اثر هيدروليز، به HIO3 و I2 تبديل می شود.

 

5 I4O9 + 9 H2O  →  18 HIO3 + I2

 

می توان گفت که ترکيب بايد به صورت يد(III) يدات، I(IO3)3 ، فرمول بندی شود. دی يدوپنتو اکسيد، I2O5 را می توان با گرم کردن يديک اسيد تا 20 °C تهيه کرد.

2 HIO3  →  H2O + I2O5

 

اين ترکيب غير فرّار بلورين می باشد و تا دمای 300 °C تجزيه نمی گردد. اين ترکيب عامل اکسنده قوی است و در تعيين کربن منو اکسيد در مخلوط های گازی به کار می رود.

I2O5 + 5 CO  →  I2 + 5 CO2

 

واکنش در دمای 70 °C کمی است و يد توليد شده را با روش های حجم سنجی استاندارد کنيد. I2O5 با آب و قليا واکنش می دهد و يون يدات (IO3)- توليد می کند. در حالت جامد، شواهد يک اتم اکسيژن به صورت پلی بين دو گروه IO2 را تائيد می کند.

 

 

ساختار H5IO6

H5IO6

 

H5IO6 در اثر گرما، آب از دست داده و ابتدا به پيروپريديک اسيد (H4I2O9) و سپس به پريديک اسيد (HIO4) و سرانجام به يديک اسيد تجزيه می شود.

 

2 H5IO6     →     H4I2O9     →     2 HIO4     →     2 HIO3 + O2

 

در محلول های قليايی پريدات دیمِر (دوپار) می شود.

 

2IO4- + 2OH-  →  H2I2O104-

 

پريديک اسيد اکسيدکننده قوی است. بنابراين برای اکسايش يون منگانو به پرمنگنات مناسب است. در واکنش، ممکن است اوزون آزاد شود ولی هيدروژن پراکسيد تشکيل نمی شود.

 

وسايل مورد نياز:

قيف، بشر 250 ml، ارلن 250 ml، بورت 250 ml، پيپت 10 ml، حمام آبی، استوانه مدرج، کاغذ تورنسل، ترازو، هیتر، کاغذ صافی، هم زن

 

مواد مورد نياز:

پتاسيم يدات (KIO3)، پتاسيم پرسولفات، پتاسيم هيدروکسيد (KOH)، نیتریک اسيد 1:1 (HNO3)، بوريک اسيد (H3BO3)، پتاسيم يديد (KI)، سدیم تيوسولفات 0.1 N (Na2S2O3)، کلريدريک اسید غليظ (HCl)، محلول چسب نشاسته، یخ

 

روش کار

1.25 gr پتاسيم يدات (KIO3) را در 15 ml آب مقطر گرم در يک بشر 250 ml حل کنيد. به آن 2 gr آمونیوم پرسولفات اضافه کنيد. 2.5 gr پتاسيم هیدروکسید دانه ای را دانه دانه اضافه کنيد و به آرامی هم بزنید. مخلوط را به مدت 20 min در حمام آب گرم قرار دهيد رسوب تشکيل شده (پتاسيم سولفات) را با افزایش 15 ml آب حل کرده و محلول را به دمای محیط (25-30°C) می رسانیم. پتاسیم دی فروپريدات به فرمول K4I2O9 تشکيل می شود. در صورت وجود مواد نامحلول، محلول را صاف کنيد.

 

محلول را در حمام يخ قرار دهيد و ضمن به هم زدن از طریق یک بورت به آن قطره-قطره نيتريک اسید 1:1 می افزاییم. (برای تهیه نیتریک اسید 1:1 حدود 10 ml آب مقطر و 10 ml نیتریک اسید را با هم ترکیب می کنیم). ادامه می دهیم تا رنگ کاغذ تورنسل قرمز شود.

سپس دوباره 1 ml از محلول نیتریک اسید اضافه کرده و رسوب سفید، پتاسیم متاپريدات (KIO4)، را به کمک قيف بوخنر جدا کنيد. پس از شستشو با کم ترین مقدار آب مقطرِ سرد، آن را در هوا خشک کنيد.

 

تعیین درصد خلوص پتاسیم متاپریدات

اسید های پریدیک جزء اکسنده های قوی و فعال می باشند. با استفاده از این خاصیت می توان میزان خلوص اسید تهیه شده را تعیین کرد. پریدیک اسید (HIO4) در محیط اسیدی بر اساس واکنش زیر تجزیه می شود:

 

IO4-  +  2 H+  +  2 I-  →  I2  +  IO3-  H2O

 

ید آزاد شده در واکنش را می توان با استفاده از یون سدیم تیوسولفات (Na2S2O3) سنجید. در محیط اسیدی یدات ایجاد شده مطابق واکنش زیر تجزیه می شود:

 

IO3-  +  5 I-  +  6 H+  →  3 I2  +  3 H2O

 

در این مرحله نیز می توان ید آزاد شده در واکنش را با استفاده از یون سدیم تیوسولفات (Na2S2O3) سنجید.

واکنش ید با تیوسولفات را می توان به صورت زیر در نظر گرفت:

 

2 S2O32-  +  I2  →  2I-  +  S4O62-

 

روش کار

دقیقاً 0.1 gr از نمک خشک، پتاسیم متاپریدات (KIO4)، را در ارلن مایر 250 ml در 100 ml آب مقطر حل کنيد. به آن 2 gr بوراکس (Na2B4O7) اضافه و بعد از حل شدنِ بوراکس، تا حد اشباع بوريک اسيد (H3BO3) اضافه کنيد. سپس 3 gr پتاسیم يديد (KI) افزوده و مجموعه را به مدت 5 min به حال خود بگذاريد. در اين مرحله پريدات به يدات و يديد به ید تبديل می شود. يد آزاد شده را به وسيله محلول تيوسولفات 0.1 N تیتر کنید تا آخرین نشانه رنگ زرد از بین برود. حجم تيوسولفات مصرف شده را يادداشت کنيد(v1).

برای کامل شدن واکنش به اين محلول 1 ml کلريدريک اسید غليظ اضافه کنيد تا يدات با يديد و کلريدريک اسيد ترکيب شده و يد آزاد شود. يد آزاد شده را مجدداً به وسيله محلول تيوسولفات 0.1 N بسنجيد. تيتراسيون را ادامه دهيد تا رنگ زرد از بين برود. حجم دوم را يادداشت کنيد(v2).

برای تيتراسيون از محلول چسب نشاسته به عنوان معرف استفاده کنيد.

با استفاده از حجم محلول تیوسولفات مصرف شده (V = v1 + v2) مقدار پتاسیم پریدات به دست می آید.

+ نوشته شده در  جمعه یازدهم بهمن 1387ساعت 19:0  توسط جعفر حمیدی  | 



تصویر

 

معمولا مواد رنگی را به دو دسته پیگمانها ( رنگدانه‌ها ) و رنگها طبقه‌بندی می‌کنند. رنگدانه با رنگ متفاوت می‌باشد. تفاوت آنها در این است که رنگ بایستی توسط ماده مورد رنگرزی جذب شود در حالیکه رنگدانه فقط سطح جسم را رنگی می‌کند. رنگدانه‌ها در آب نامحلول هستند. اما می‌توان آنها را مانند رنگدانه‌های مورد مصرف در نقاشی ، توسط حلال مناسبی به صورت سوسپانسیون در آورد.

اگر ساختمان شیمیایی رنگدانه را بتوان اندکی تغییر داد بطوری که در آب
انحلال پذیر گردد، در اینصورت ممکن است بتوان آن را به عنوان رنگ در رنگرزی مصرف کرد.

تاریخچه

پیدایش پیگمانهای جدید در طول زمان به کندی صورت گرفت. بعد از سنتز اولین رنگ مصنوعی توسط "ویلیام پرکین" در سال 1856 متعاقباً در اوایل قرن بیستم ، پیگمانهای مصنوعی آلی تهیه و به بازار عرضه شدند. این پیگمانها دارای اهمیت خاصی بودند، زیرا علاوه بر موارد استعمال پیگمانهای معدنی ( لاکها ، رنگهای روغنی ، صنعت چاپ و … ) در رنگرزی الیاف و منسوجات هم بکار می‌رفتند. یکی از مهمترین اکتشافات در مورد پیگمانهای آلی ، کشف پیگمانهای فتالوسیانین در سال 1935 توسط شیمیدانهای شرکت رنگرزان اسکاتلند بود.

رنگدانه‌ها

رنگدانه‌ها یا پیگمانها ، مواد جامد تزئینی هستند که در شکل و اندازه‌های مختلف در حلالهای مربوط به حالت معلق تهیه و بکار می‌روند و مشتمل بر مواد سیاه – سفید و رنگی بوده ، موارد استفاده زیادی در رویه زدن ، رنگرزی انبوه و دیسپرسیون در هوا دارند.

تصویر

انواع رنگدانه‌ها

معمولاً رنگدانه‌ها را براساس انواع شیمیایی به رنگدانه‌های معدنی یا آلی طبقه‌بندی می‌کنند، اما این رنگدانه‌های آلی یا معدنی می‌توانند طبیعی یا سنتزی باشند.

رنگدانه‌های طبیعی و مصنوعی

رنگدانه‌های معدنی طبیعی از پوسته زمین استخراج می‌شوند، خرد شده ، شسته شده ، از لحاظ اندازه درجه‌بندی می‌شوند. غالباً برای این رنگدانه‌های طبیعی ، معادل مصنوعی هم وجود دارد، یعنی رنگدانه از اجزاء دیگری در اثر یک فرآیند شیمیایی ساخته می‌شود. ظاهراً از نظر شیمیایی با نمونه طبیعی یکسان است، ولی اغلب خواص متفاوتی دارد و معمولاً به خاطر شکل بلوری مطلوبتر ، خلوص بیشتر و دانه‌بندی مطلوبتر ، مرغوبتر از نوع طبیعی می باشد.

رنگدانه‌های معدنی طبیعی که هنوز اهمیت دارند، از خانواده اکسید آهن می‌باشند که عبارتند از: گل اخرا ، گل ماشی (خاک سرخ) ، اخرای زرد ، اکسیدهای آهن قرمز زرد و سیاه.

رنگدانه‌های آلی

امروزه رنگدانه‌های آلی به مراتب بیشتر از رنگدانه‌های معدنی می‌باشند. بعضی از جدیدترین رنگدانه‌ها ساختمان آلی فلزی دارند. بیشتر رنگدانه‌های آلی ، مواد شیمیایی آلی هستند که روی یک هسته معدنی هیدروکسید آلومینیوم رسوب داده شده‌اند. از مهمترین رنگدانه‌های آلی می‌توان به گروه فتالوسیانین‌ها اشاره کرد که طیف رنگهای آبی و سبز را در بر می‌گیرند و فتالوسیانین مس ، رنگدانه آبی می‌باشد که به علت خواص مقاومتی خوب در برابر عوامل مختلف ، یک رنگدانه با ارزش به شمار می‌رود.

فتالوسیانین‌ها را از فتالیک و
اوره سنتز می‌کنند. رنگدانه‌های آلی ، به صورتی که امروزه در صنعت استفاده می‌شوند، در طبیعت یافت نمی‌شوند و تقریباً همه آنها سنتزی می‌باشند.

عمده‌ترین رنگدانه‌های معدنی

  • پیگمانهای سفید
  • پیگمانهای قرمز سرنج
  • شنگرف
  • پیگمانهای زرد و نارنجی CdS
  • پیگمانهای آبی
  • پیگمانهای لاجورد یا اولترامارین
  • پیگمانهای سبز Cr2O3

جدول مقایسه خواص رنگدانه‌های آلی و معدنی

خاصیت مرجع دلایل
درخشندگی و روشنی آلی جالبترین و روشنترین رنگها را فقط با رنگدانه‌های آلی می‌توان به دست آورد.
رنگهای سفید و سیاه معدنی خالص‌ترین رنگدانه سفید ، دی‌اکسید تیتانیوم ، براقترین و سیاهترین آنها کربن می‌باشد. جزء رنگهای معدنی طبقه‌بندی می‌شود. رنگدانه‌های سیاه و سفید آلی وجود ندارد.
غیر نفوذ کننده معدنی ترکیبات معدنی حلالیت ناچیزی در حلالهای آلی دارند.
مقاومت نوری معدنی پیوندهای ظرفیتی در ترکیبات معدنی در مقابلuv پایدارتر از پیوندهای ظرفیتی ترکیبات آلی هستند.
پایداری حرارتی معدنی ترکیبات آلی اندکی در دمای یا بالاتر پایدارهستند اغلب در دماهای پایین تجزیه شده یا ذوب می‌شوند.
عمل ضد خورندگی معدنی تمام رنگدانه‌های ضد خورنده معدنی هستند.


تصویر

کاربرد عمده پیگمانها

موارد استعمال عمده پیگمانها در لاکها ، رنگهای روغنی ، ورنی‌ها ، رنگهای سلولزی ، رنگهای پلاستیکی ، مرکبهای چاپ و رنگرزی کاغذ و تاسیسات آهنی می‌باشد. صنایع پوششی عمده‌ترین موارد استعمال پیگمانها می‌باشد. امروزه پوشش سطح وسایل فلزی و چوبی بناها ، وسایل نقلیه و … اهمیت فراوانی دارد زیرا این وسایل توسط رنگ از عوامل مختلف مثل هوا ، رطوبت و ترکیبات شیمیایی محافظت می‌شوند. در رنگ زدن اشیا به زیباتر شدن آنها کمک می‌کند.

رنگدانه‌ها ، مواد غیرمحلول معدنی و آلی هستند که بطور وسیع در پوششهای سطحی بکار می‌روند. این مواد در صنایع مرکب سازی ، پلاستیک ، سرامیک ، لاستیک و کاغذ سازی کاربرد دارد. رنگدانه‌ها بسته به رنگ و خواص ، کاربردهای فراوان دارند. رنگدانه‌های سفید ، یکی از پُر استفاده‌ترین رنگداانه‌ها هستند.

پیگمانهای سفید (رنگدانه‌های سفید)

رنگدانه‌های سفید بجز تیتان ، از قدیمی‌ترین رنگدانه‌های پوششی محسوب می‌شوند که امروزه مصرف تعدادی از آنها تقریبا منسوخ شده است، زیرا نوع جدیدتر و بهتری جانشین آنها شده است که به دی‌اکسید تیتان معروف است. بجز دی‌اکسید تیتان که مهمترین رنگدانه سفید است، رنگدانه‌های سفید سربی هم کم و بیش کاربرد دارند که از جمله آنها می‌توان به کربنات ، سولفات ، اکسید روی ، اکسید روی سربدار ، اکسید آنتیموان لیتوپن را نام برد.

دی‌اکسید تیتانیوم

دی‌اکسید تیتانیوم ، از مهمترین رنگدانه‌های سفید بوده ، به دو شکل بلوری آناتاز و روتایل پایدار وجود دارد. تقریبا تمامی مصرفی در رنگسازی از نوع روتایل است. آناتاز را با حرارت دادن در 700-950 درجه سانتی‌گراد می‌توان به روتایل تبدیل کرد. به صورت وسیع در سطوح خارجی و همچنین در لعابها مصرف می‌شود.

ترکیب رنگ سفید مصرفی درسطوح خارجی
20%
تالک 60%
میکا 20%

این بهترین فرمولاسیون برای جلوگیری از کج شدن و ترک خوردگی است، ضمنا رنگ دوام بیشتری خواهد داشت.

روش تهیه صنعتی رنگدانه سفید تیتانیوم

برای تهیه رنگدانه دو روش صنعتی مهم وجود دارد.


روش سولفات

فرآیند سولفات ، شامل واکنش بین اسید سولفوریک غلیظ و کانی ایلمنیت است. واکنش بسیار شدید است و بجز محصول اصلی مقدار زیادی ، و بخار آب تولید می‌شود که وقتی وارد جو شوند، موجب آلودگی هوا خواهند شد. بنابراین استفاده از تصفیه کننده در کارخانه‌ها ضروری است. از ضایعات دیگر این روش باز ، تولید اسید سولفوریک مصرف شده بدون برگشت آن به چرخه تولید می‌باشد.

فرایند اصلاح شده سولفات

در فرایند اصلاح شده با استفاده از اسید سولفوریک رقیق سعی شده است که آلوده کننده‌ها به حداقل برسند. واکنش نسبتا آهسته صورت می‌گیرد و مقدار بخار آب و اسید سولفوریک و اسیدهای گوگرد تولید شده کمتر است و اسید مصرفی دوباره به چرخه تولید برمی‌گردد.

تصویر

واکنشهای انجام گرفته در خط تولید

  • واکنش کافی (کانی ایلمنیت) با اسید سولفوریک و تولید این

  • هیدرولیز (که بستگی به کیفیت ، غلظت آن و PH محیط دارد) و تولید ،

  • با حرارت دادن دی‌اکسید تیتانیوم آبدار در 800_1000 درجه سانتی‌گراد ، پیگمان سفید دی‌اکسید تیتانیوم تولید می‌شود.

  • فرایند کلرید ، شامل روتایل (روتایل طبیعی یا سنتزی) و گاز کلرو کک می‌باشد. محصول به دست آمده در این فرایند ، تتراکلرید تیتانیوم است. برای خالص سازی آن را تقطیر کرده و تتراکلرید تیتانیوم خالص را با اکسیژن هوا در شعله‌ای با دمای 1500 درجه سانتی‌گراد اکسید می‌کنند (واکنش سوختن). دراین فرایند دانه‌های بسیار ریز دی‌اکسید تیتانیوم و گاز کلر ایجاد می‌شود. کلر تولید شده دوباره وارد چرخه تولید می‌شود.

کاربرد

تقریبا 50% این رنگدانه در صنعت رنگ سازی و لعاب سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. 23% آن در کاغذ سازی مصرف دارد. کاربرد مهم دیگر آن در صنعت پلاستیک‌سازی است

روشهای سنتز صنعتی رنگدانه سیاه

با توجه به کاربرد وسیع رنگدانه سیاه در صنعت ، امروزه روشهای مختلفی برای تولید آن ابداع شده است و قطر ذرات بدست آمده با توجه به نوع کاربرد متفاوت می‌باشد. سه روش اصلی برای تهیه این رنگدانه وجود دارد که عبارتند از:

فرایند کانالی

در این فرایند ، شعله گاز طبیعی وارد یک کانال آهنی به طول 20 الی 25 سانتیمتر می‌شود. دوده حاصل را از این کانال خارج می‌کنند. قطر ذرات بدست آمده با این روش 10 تا 300 نانومتر می‌باشد.

تصویر

فرایند دمایی ( Internal black proces )

در این روش گاز طبیعی در دمای 1100 تا 1650 درجه سانتی‌گراد ، به هیدروژن و کربن شکسته می‌شود. قطر ذرات بدست آمده در این روش 140 تا 500 نانومتر است.

فرایند کوره‌ای روغن

در این فرایند از روغنهای آروماتیک استفاده می‌شود. در بعضی موارد هم مشتقات قیر را بکار می‌برند. این فرایند در راکتور فولادی صورت می‌گیرد. باید توجه کرد که دوده بر روی فلزات خاصیت فعال‌کنندگی دارد، بنابراین برای جلوگیری از خوردگی فلزات ، آن را مستقیما روی فلز مصرف نمی‌کنند.

+ نوشته شده در  جمعه یازدهم بهمن 1387ساعت 18:58  توسط جعفر حمیدی  |