طرز تهیه بعضی از الکترودها

 

الکترود نقره

 

برای کارهای دقیق در ازمایشگاه الکترود نقره را باید با فیلمی از نقره به شرح زیر پوشانید :

در حدود 100ml محلول نقره نیترات با غلظت 3.5g/l تهیه کنید ( در حدود 0.02M  ) . به این محلول با دقت ( کم کم و در حال همزدن )محلول رقیق پتاسیم سیانید ( در حدود 0.1m) اضافه کنید تا اثار رسوب نقره سیانید پیدا شود ( پتاسیم سیانید سمی است ) . الکترود نقره رابشویید و خشک کنید و چند ثانیه در نیتریک اسید 6M فرو کنید سپس با اب مقطر بشویید. این الکترود را به عنوان کاتد همراه با الکترود نقره دیگر ( به عنوان اند ) در محلولی که اماده کرده اید قرار دهید. شدت جریانی به اندازه 0.2mA از محلول عبور دهید تا سطح کاتد با فیلم نازکی از نقره پوشیده شود. حال الکترود را با اب مقطر بشویید و در اب مقطر قرار دهید.

 

 

الکترود طلا و پلاتین

 

الکترود پلاتین اگر برای واکنش های اکسایش – کاهش به کار رود به شکل براق و اگر به عنوان الکترود هیدروژن یا برای اندازگیری کنداکتومتری به کار رود به صورت  سیاه مورد استفاده قرار می گیرد . پلاتین شیاه یا پلاتین پلاتینه شده به شرح زیر تهیه می شود :

دو عدد الکترود پلاتین را با نیتریک اسید غلیظ بشویید و با اب مقطر ابکشی کنید. محلول پلاتینی از 3 گرم کلروپلاتینیک اسید و 0.02 تا 0.03 گرم سرب استات در 100 میلی لیتر اب تهیه کنید.  الکترودها را در این محلول قرار دهید و انها را به یک انباره 4 ولت با سویچ دو طرفه وصل کنید. جریان را طوری تنظیم کنید تا گاز به طور متعادل و منظم متصاعد شود. هر 10 تا 15 ثانیه یک بار جهت جریان را عوض کنید تا جای کاتد و اند با هم عوض شود. ضخامت پلاتین سیاه پوشیده شده اگر به اندازه متوسط باشد بهتر از یک لایه نازک است. پلاتین سیاه چسبیده به الکترود اکنون ممکن است دارای مقداری مایع و گاز باشد . این را می توانید با فرو کردن الکترود در سولفوریک اسید 0.3M و اتصال مجدد انها به انباره برطرف سازید. برای پاکسازی کامل الکترودها از گاز و مواد مزاحم بهتر است که این عمل را به مدت 30 دقیقه به طور متناوب ادامه دهید ( هر 10 تا 15 ثانیه جهت جریان را عوض کنید ) تا متصاعد شدن گاز از سطح الکترودها کاملا قطع شود. حال الکترود را با اب مقطر بشویید و در اب قرار دهید.

 

 

الکترود نقره – نقره کلرید اشباع ( الکترود مرجع )

 

این الکترود از یک سیم نقره یا پلاتین نقره اندود شده تشکیل شده است که روی ان را به روش الکتریکی با لایه نازک از نقره کلرید پوشانیده اند و ان را در محلول پتاسیم کلرید اشباع قرار داده اند. پتانسیل الکترود نقره – نقره کلرید اشباع در دمای 25 درجه سانتیگراد نسبت به الکترود استاندارد هیدروژن 0.199 ولت است. طرز پوشاندن الکترود نقره با لایه نازک از نقره کلرید به روش الکتریکی به این شرح است :

یک الکترود نقره براق را که به روش یک تهیه کرده اید در کلریدریک اسید 0.1M قرار دهید و ان را به قطب مثبت منبع برق DC وصل کنید. یک عدد الکترود پلاتین یا زغال باطری را به جای کاتد به کار ببرید و شدت جریانی به اندازه 2.5mA/cm به مدت 30 ثانیه از محلول عبور دهید. سعی کنید در مدت الکترولیز دانسیته جریان کمتر از 0.6mA/cm نباشد. زیرا دانسیته جریان کم باعث تشکیل یک لایه خاکستری در سطح الکترود می شود که به نور حساس بوده و در ان صورت پاسخ الکترود توام با خطا خواهد بود. طرز ساخت یک نوع الکترود نقره – نفره کلرید اشباع به صورت خیلی ساده در شکل زیر نشان داده شده است.

 

                                                                           

 

 

الکترود کالومل اشباع ( الکترود مرجع )

 

این الکترود به دلیل ساخت ساده ای که دارد معمولا بیش از سایر الکترودهای کالومل ( الکترود کالومل غیر اشباع ) به کار می رود. یک الکترود کالومل اشباع که به اسانی ساخته میشود در شکل زیر نشان داده شده است. این الکترود به وسیله پل نمکی ( متشکل از KCl  اشباع که با ان ارتباط دارد ) به ظرفی که الکترود شناساگر در ان قرار گرفته است متصل می شود.

 

                                                                

 

PH سنجی

 

مقدمه

 

 ا لکتروشيمي چيست؟

الکتروشيمي مبحثي در شيمي است که درمورد تبديل انرژي شيميايي به الکتريکي و بالعکس بحث مي کند.

در سلول هاي گالواني، انرژي شيميايي به الکتريکي تبديل مي شود.

در سلول هاي الکتروليز انرژي الکتريکي به شيميايي تبديل مي شود.

 

 

 

سلول شيميايي

هر سلول شيميايي در واقع يک واکنش اکسايشي - کاهشي است.

هر واکنش اکسايشي -کاهشي شامل دو نيم واکنش است.

هر نيم واکنش يک الکترود مي باشد. 

نيم واکنش اکسايش، آند ونيم واکنش کاهش،کاتد نام دارد.

 

  مثال در مورد يک سلول الکتروشيميايي :
 

يک ظرف شامل محلول سولفات مس که در آن تيغه مسي قرار دارد.

 

Cu²⁺  +  2e →Cu        

                             

يک ظرف شامل محلول سولفات روي که در آن تيغه اي از روي قرار  دارد.

 

Zn → Zn²⁺  + 2e      

                                

 اگر ظرف ها را با پل نمکي به هم و دو تیغه را نیز بهم وصل 

 کنيم جریان برق تولید می شود.

 

Cu²⁺  + Zn → Zn²⁺ + Cu       

 

 

 

پتانسيل سنجي potentiometric

 

 

اندازه گيري اختلاف پتانسيل ما بين دو الکترود شناساگر و الکترود مرجع .

الکترود شناساگريا انديکاتور: پتانسيل آن وابسته به غلظت گونه در تماس با آن است. الکترود مرجع، الکترودي که پتانسيل دقيقاً معيني دارد.

 

انواع الکترودهاي مرجع

 الکترود استاندارد هيدروژن - کالومل و نقره - نقره کلريد

 

 

 

انواع الکترودهاي شناساگر :

               

الکترودهاي فلزي

الکترودهاي غشائی

 

 

 

انواع الکترودهاي غشائي :

 

•  الکترود شيشه  PH ،
• يون گزين (ساير کاتيونها)،
• مايع غشائي
• جامد و رسوبی
• حساس به گاز

 

 

انواع روش های اندازه گيری پتانسيومتری:

 

1- روش مستقيم

الف)- منحنی کاليبراسيون

ب)- افزايش محلول استاندارد

2- روش غير مستقيم:

الف)- تيتراسيون های پتانسيومتری

ب)- تيتراسيون های ديفرانسيلی 

 

 

 

تيتراسيون های PH- سنجی

 

nدر اين نوع تيتراسيون حجم معينی از محلول مجهول(اسيد يا باز) در بشر می ريزيم.

nدر داخل محلول الکترود ترکيبی PH را قرار می دهيم.

nاز بورت به محلول بشر قطره قطره محلول استاندارد(باز يا اسيد) اضافه می کنيم به ازاء هر افزايش محلول استاندارد، PH را می خوانيم.

n از روی نمودار PH بر حسب حجم محلول استاندارد، نقطه هم ارزی تعيين می کنيم..

 

 

الکترود شيشه ای ترکيبی شامل:

 الکترودهای شيشه ای، الکترودهای مرجع داخلی و خارجی است.

Ag │AgCl (s) │C^l-(aq) ││H+(aq)    H+(aq) , Cl-(aq) │ Ag (aq) │AgCl (s) │Ag

                               الکترود مرجع داخلی                               الکترود مرجع خارجی

      

 

 

نکات اوليه در PH سنجی:

 

nبايد طبق دستورالعمل شرکت سازنده الکترود را نگهداری کرد.

nقبل از استفاده کردن از الکترود از سالم و پر بودن از محلول الکترولیت اطمینان حاصل کرد.

n دستگاه PH متر را بر اساس دستورالعمل های شرکت سازنده،

nبا محلول های بافر با PH دقيقاً معلوم درجه بند ی(کالیبره) نمود.

 

 خطاها در اندازه گيری PH :

خطای قليايي در 9<PH رخ می دهد، PH قرائت شده کمتر از مقدار واقعی است. خطای اسيدی در PH کمتر از 5/0 رخ می دهد؛ PH قرائت شده بيش از مقدار واقعی است.

 خطا در محلول های خنثی، تعادل دير برقرار می شود.

 

انواع تيتراسيون های PH سنجی:
 

• اسيد قوی - باز قوی؛ مثل اسيد کلريد ريک با سود و يا بالعکس
• اسيد ضعيف - باز قوی؛ مثل اسيد استيک با سود و يا بالعکس
• باز ضعيف - اسيد قوی؛ مثل آمونياک با اسيد کلريد ريک
•  اسيد ضعيف - باز ضعیف؛ مثل آمونياک با اسيد استيک

 

معرفي رشته شيمي به علاقه مندان ورود به دانشگاه

رشته شيمي

هدف :

شيمي علم اتم‌ها، پيوندها و مولكول‌هاست. دانشي كه مي‌تواند خواص ماده، چگونگي تغييرات و شيوه توليد آن‌ها را از هسته اتم گرفته تا كهكشان‌ها بررسي كند و رشته شيمي، رشته‌اي است كه به پرورش متخصصاني مي‌پردازد كه با مطالعه و تحقيق و آزمايش به ابداع و نوآوري پرداخته و يا فرآورده‌هاي شيميايي را كنترل مي‌كنند.

دكتر محمدحسين رفيعي استاد شيمي دانشگاه تهران در معرفي اين رشته مي‌گويد: «رشته شيمي داراي دو بخش علم شيمي و صنايع شيمي است كه علم شيمي به عنوان يكي از علوم پايه زيربناي علوم مختلفي همچون بيولوژي ، بيوتكنولوژي ، پزشكي ، دندانپزشكي ، داروسازي و رشته‌هاي متعدد مهندسي است. اما صنايع شيميايي عبارت است از صنايعي كه در آنها واكنش شيميايي انجام مي‌گيرد يعني اقسام مواد اوليه تبديل به محصولات جديد مي‌گردد كه خواص اين محصولات تا حدودي با مواد اوليه متفاوت است.»

وي در ادامه مي‌گويد: «با توجه به تعريف فوق صنايع شيمي طيف گسترده‌اي از صنايع را در بر مي‌گيرد كه از آن جمله مي‌توان به صنايع غذايي، داروسازي، پتروشيمي ، الياف مصنوعي ، بهداشتي و آرايشي و صنايع توليد لوازم خانگي اشاره كرد.»

يكي ديگر از اساتيد دانشگاه در معرفي اين رشته مي‌گويد: «بررسي و مطالعه اجمالي تركيب، ساختار و ويژگي‌هاي ماده و همچنين كنترل آزمايشگاهي فرآيندهاي شيميايي، مطالب و فعاليتهايي است كه در رشته شيمي در سطح كارشناسي ارائه مي‌گردد. در سطح كارشناسي ارشد و دكترا نيز دانشجويان در گرايش‌هاي تخصصي اين رشته كه عبارتند از : شيمي آلي ، شيمي تجزيه ، شيمي معدني ، شيمي فيزيك و شيمي كاربردي به صورت عميقتري با بخشي از علم شيمي آشنا مي‌گردند تا در آينده بتوانند مرزهاي دانش شيمي را گسترش دهند.»

تواناييهاي فارغ‌التحصيلان

فارغ‌التحصيلان اين دوره مي‌توانند مسؤوليت‌ زمينه‌هاي مختلف از جمله موارد زير را عهده‌دار باشند:

1- طرح، نظارت و اجراي طرحهاي تحقيقاتي كوچك و بزرگ شيميايي در سطوح مختلف كاربردي و علمي محض، در دانشگاهها، كارخانجات و مراكز تحقيقاتي ، به منظور ارتقاي كمي و كيفي محصولات مورد نياز جامعه .

2- مسووليت و ارائه خدمات در آزمايشگاههاي كنترل كيفي، پيگيري و ارائه معيارهاي استاندارد به منظور افزايش كميت و كيفيت محصولات توليدي و همچنين مواد مصرفي كارخانه‌ها و صنايع .

3- ارائه خدمات آموزشي در سطح دانشگاهها ، دبيرستانها و موسسات آموزشي.

4- ارائه طرحهاي پژوهشي به منظور استفاده از منابع اوليه ارزنده موجود در جامعه در جهت افزايش بهره‌وري از آنها و جلوگيري از صادرات بي‌رويه مواد اوليه ارزشمند و تبديل آنها به محصولات واسطه‌اي كه ارزش اقتصادي بالاتري دارند.

5- ارائه خدمات در كارخانجات پتروشيمي ، پلاستيك ، لاستيك ، رنگ و رزين ، الياف ، صنايع غذايي ، صنايع دارويي، بهداشتي و شوينده‌ها .

6- آمادگي براي ادامه تحصيلات در مقاطع بالاتر براي تامين كادر علمي دانشگاهها و ساير مراكز علمي.

7- كمك به توسعه صنايع دستي كه در سطح گسترده‌اي در جامعه پراكنده هستند؛ از جمله ساخت رنگهاي بهتر و متنوع‌تر، بخصوص استفاده از رنگهاي طبيعي موجود در صنعت فرش.

8- استفاده از گياهان دارويي فراواني كه در مملكت موجودند، به منظور استخراج و شناسايي موارد كاربرد اين گياهان به كمك متخصصان داروساز.

هدف از اين دوره تربيت كارشناساني است كه در زمينه‌هاي آموزش در دبيرستان، تربيت كمك پژوهشگر، آماده كردن دانشجويان براي ورودبه دوره‌هاي كارشناسي ارشد و دكتري به منظور تامين كادر آموزشي، پژوهشي مورد نياز دانشگاهها و موسسات تحقيقاتي ، كارشناسان مورد نياز صنايع شيميايي و بي‌نيازي از كارشناسان خارجي بتوانند از عهده برآيند. دوره داراي دو گرايش: شيمي محض ، شيمي كاربردي است. داوطلب بايد در دروس شيمي، فيزيك و رياضي دبيرستان قوي بوده ، علاقه ، انگيزه و روحيه كاوشگري لازم را دارا باشد. دروس به صورت عمومي ، پايه ، الزامي (مشترك بين دو گرايش ) و اختصاصي ارائه مي‌شود. بعضي دروس الزامي عبارت است از : شيمي آلي ، شيمي تجزيه، شيمي فيزيك، شيمي معدني، معادلات ديفرانسيل. علاوه بر اين دروس 32 واحد درسي در هر گرايش وجود دارد. در شاخه شيمي محض و شيمي كاربردي 20 واحد از اين 32 واحد انتخابي است.

بعضي تواناييهاي فارغ‌التحصيلان به شرح زير است:

عهده‌دار شدن مسووليت هدايت آزمايشگاهها و كمك به امر تدريس شيمي در دانشگاهها ، همكاري در زمينه‌هاي پژوهشي در موسسات ذيربط و دانشگاهها، سرپرستي آزمايشگاههاي كنترل كيفيت مواد اوليه و محصولات در صنايع شيميايي و رفع مشكلات شيميايي صنايع موجود ، ارائه روشهاي بهتر جهت بالا بردن سطح توليد از نظر كيفي و كمي.

با توجه به نياز دانشگاهها به مدرس شيمي، نياز صنايع مختلف شيميايي به پژوهشگر و كمبود متخصص ايراني براي اداره كنترل كيفيت آزمايشگاههاي شيمي صنايع موجود، اهميت اين رشته مشخص مي‌شود.

امكان ادامه تحصيل در اين رشته تا حد دكتري در داخل و خارج از كشور وجود دارد. برخي از مراكز جذب كارشناسهاي شيمي به شرح زير است:

وزارتخانه‌هاي آموزش و پرورش ، صنايع سنگين ، صنايع و معادن ، فرهنگ و آموزش عالي ، كشاورزي ، نفت و نيز آموزشگاههاي شيمي، صنايع شيميايي و نظاير آنها .

نظر دانشجويان : رشته شيمي از لحاظ محتوا بسيار گسترده و با اكثر صنايع به نحوي مرتبط است، به همين دلايل زمينه‌هاي پژوهش و استخدام بسيار وسيع است.

گرايش‌هاي مقطع ليسانس:

رشته شيمي در مقطع كارشناسي داراي دو گرايش «محض و كاربردي» مي‌باشد.

محض و كاربردي عنوان گرايش‌هاي بعضي از رشته‌هاي دانشگاهي مثل شيمي و رياضي است اما اين دو گرايش چه تفاوتي با يكديگر دارند؟

دكتر جمشيد مفيدي استاد شيمي دانشگاه تهران در معرفي اين دو گرايش مي‌گويد: «در گرايش محض مبناي كار علم شيمي است و دانشجو درباره چهار گرايش اصلي علم شيمي كه عبارتنداز : شيمي آلي ، معدني ، تجزينه و شيمي فيزيك دروسي را مطالعه مي‌كند. اما در شيمي كاربردي، دروس پايه شيمي كمتر مطالعه مي‌شود و دانشجو يكسري از دروس مربوط به مهندسي شيمي مثل اصول صنايع شيميايي و تصفيه آب و فاضلاب را مي‌گذراند.»

دكتر مفيدي در مورد موقعيت شغلي فارغ‌التحصيلان اين دو گرايش مي‌گويد: « فارغ‌التحصيل شيمي محض در شروع يك فعاليت صنعتي نقش دارد چرا كه او راهكارهاي تئوريك ساخت يك ماده را ارائه مي‌دهد و سپس يك فارغ‌التحصيل شيمي كاربردي و يا مهندس شيمي طراحي نيمه صنعتي ماده مورد نظر را ارائه مي‌دهد.»

دكتر پرويز رنجبر رشيدي استاد شيمي دانشگاه تهران نيز در معرفي اين دو گرايش مي‌گويد:«تفاوت اين دو گرايش در نحوه نگرش آنها به علم شيمي است چون شيمي كاربردي نگرشي كاربردي به علم شيمي دارد و مي‌خواهد از آموخته‌هاي شيمي در صنعت استفاده كند و به همين دليل فارغ‌التصيلان اين گرايش با مفاهيمي كه در صنايع شيمي مطرح است آشنايي بيشتري داشته و بهتر جذب بازار كار مي‌شوند اما هدف شيمي محض پرورش دانشجوياني است كه كارهاي تحقيقاتي انجام بدهند و با تحصيل در دوره فوق‌ليسانس و دكترا به حل مسائل و ناشناخته‌هاي علمي شيمي بپردازند. از همين‌رو درس‌هاي نظري گرايش شيمي محض بيشتر از دروس كاربردي آن است.»

اميد خاكشور دانشجوي كارشناسي ارشد شيمي دانشگاه صنعتي شريف نيز ضمن معرفي اين دو گرايش مي‌گويد: «هرچند كه شيمي محض بيشتر به تئوري‌هاي عميقتر شيمي مي‌پردازد و شيمي كاربردي با ارائه يكسري واحدهاي كاربردي، ارتباط نزديكتري با صنعت دارد ، اما اين دو گرايش در سطح ليسانس فرق زيادي با يكديگر ندارند و اگر كسي مايل باشد از هر دو گرايش اطلاع داشته باشد، مي‌تواند در دروس اختياري ، بعضي از واحدهاي اختصاصي گرايش ديگر را انتخاب كند. البته واقعيت اين است كه فارغ‌التحصيلان شيمي كاربردي راحتتر جذب بازار كار مي‌شوند كه آن هم بيشتر به خاطر عنوان اين گرايش است تا معلومات فارغ‌التحصيلان آن!»

آينده شغلي ، بازار كار ، درآمد:

دكتر رفيعي در انتها مي‌گويد: «البته بايد گفت اين طور نيست كه هيچ فرصت شغلي براي فارغ‌التحصيلان اين رشته مهيا نباشد چون تعدادي از فارغ‌التحصيلان شيمي جذب صنايع شيميايي مختلف مثل صنايع رنگ‌سازي، چرم‌سازي، پتروشيمي ، موادغذايي، لوازم بهداشتي و آرايشي مي‌شوند و در بخش آزمايشگاههاي كنترل كيفيت محصولات شيميايي و يا واحد توليد آنها كار مي‌كنند.»

دكتر جمشيد مفيدي نيز در مورد فرصت‌هاي شغلي فارغ‌التحصيلان اين رشته مي‌گويد: «من فكر مي‌كنم كه شيمي جزو معدود رشته‌هايي است كه فارغ‌التحصيل آن مي‌تواند هميشه مشغول به كار باشد. چون هر كارخانه‌اي كه داير شود، در بخش كنترل كيفيت كالاهاي ساخته شده نياز به يك شيميست دارد و يا در تمام صنايع احتياج به فارغ‌التحصيلان شيمي داريم تا مواد اوليه را با توجه به استانداردهاي جهاني بررسي كرده و رد يا قبول بكنند.

علاوه بر موارد فوق يك شيميست مي‌تواند در خانه خود با كمترين امكانات كارگاه كوچكي داير كرده و بعضي از مواد مورد نياز جامعه را توليد كند براي مثال من فردي را مي‌شناسم كه بعضي از مواد مورد نياز وزارت دفاع را در يك كارگاه كوچك تهيه مي‌كرد.»

دكتر پرويز رنجبر رشيدي نيز در همين زمينه مي‌گويد: «فارغ‌التحصيلان اين رشته توانايي تغيير و تبديل بر روي مواد خام را دارند و به ياري همين توانايي‌، تعداد زيادي از فارغ‌التحصيلان اين رشته كارگاهها يا كارخانه‌هاي شيميايي كوچك يا بزرگ داير كرده و در كار خود نيز موفق بوده‌اند. در ضمن فارغ‌التحصيل شيمي مي‌تواند در كارگاهها و كارخانه‌هاي تهيه مواد آلي، دارويي ،‌رنگها ، رزين‌ها و تهيه و ترخيص مواد معدني كار بكند. »

ظرفيت پذيرش كل و گرايش مختلف :

طي سه سال تحصيلي 76 تا 78 بطور متوسط در هر سال 446 نفر دانشجو از گره آزمايشي علوم رياضي و فني و 2772 نفر از گروه علوم تجربي در رشته شيمي پذيرفته شده‌اند.

توانايي‌هاي مورد نياز و قابل توصيه

شيمي يعني حفظ كردن صدها فرمول، عدد و رقم . اين تصور بسياري از دانش‌آموزان دبيرستاني است . تصوري كه به اعتقاد دكتر جمشيد مفيدي از دبيرستان‌ها نشأت مي‌گيرد چرا كه حجم مطالب كتاب شيمي دبيرستاني زياد و فرصت تدريس محدود است و به ناچار دبيران و محصلان به جاي درك و استدلال مفاهيم، به سوي مسايل ذهني و حفظي كشيده مي‌شوند. در حالي كه شيمي تلفيقي از مهارتهاي ذهني و استدلالي است و اگر كسي بخواهد در اين رشته موفق گردد بايد در هر دو زمينه توانمند باشد و حتي مي‌توان گفت كه قدرت استدلال بيش از قدرت حافظه در اين رشته اهميت دارد چون حافظه فقط مي‌تواند به كار سرعت بدهد اما حلال مشكلات نيست.

وي همچنين معتقد است كه دانشجوي اين رشته لازم است در دروس رياضي، شيمي و فيزيك قوي باشد و رشته شيمي را دوست بدارد يعني از مطالعه درس شيمي لذت ببرد و خسته نشود.

«دانشجوي شيمي بايد به شيمي علاقه‌مند باشد نه اين كه رشته شيمي در فرم انتخاب رشته، انتخاب چهلم و پنجاهم او باشد. همچنين دانشجو بايد مثل مارگيرهاي قديمي كه مار را مي‌گرفتند و از آن استفاده بهينه مي‌كردند، شجاع بوده و وسواس نداشته باشد چون بعضي از مواد شيميايي مثل مار خطرناكند اما اگر كسي طرز استفاده از همين مواد را بلد باشد، موادي قابل كنترل و بسيار مفيد هستند.»

وضعيت ادامه تحصيل در مقاطع بالاتر :

رشته شيمي در ايران تا مقطع دكترا تدريس مي‌شود.

دوره كارشناسي ارشد شيمي دوره‌اي با گرايشهاي تخصصي در پنج گرايش (شيمي آلي ، شيمي تجزيه ، شيمي معدني ، شيمي فيزيك ، شيمي كاربردي ) است.

دوه دكتراي شيمي نيز پس از دوره كارشناسي ارشد در دو بخش «آموزشي و پژوهشي» ارائه مي‌گردد.

رشته‌هاي مشابه و نزديك به اين رشته :

اين رشته داراي واحدهاي مشابه با رشته مهندسي شيمي مي‌باشد.

وضعيت نياز كشور به اين رشته در حال حاضر:

شهرام سعادت دانشجوي اين رشته نيز با اشاره به اشتغال‌زايي اين رشته مي‌گويد:

«شيمي رشته‌اي است كه هم براي فارغ‌التحصيلان شيمي و هم براي افراد مختلف جامعه فرصت شغلي ايجاد مي‌كند. براي مثال با ايجاد هر شغل در صنعت پتروشيمي حدود بيست شغل در صنايع پايين دستي و وابسته به وجود مي‌آيد.»

دكتر رفيعي در تاييد اين سخن مي‌گويد: «تنها كافي است وضعيت واردات كشور خودمان را بررسي كنيم تا به واقعيت سخن لينوس پاولينگ پي ببريم. چون درحال حاضر كشور ما هر ساله حدود 5 ميليارد دلار صرف خريد 3500 كالاي شيميايي مي‌كند. يعني ما يك كيلو نفت را 10 سنت مي‌فروشيم آن وقت يك كيلو از مواد شيميايي را 40 هزار ، 50 هزار و حتي بعضي از داروهاي شيميايي را تا 100 هزار دلار خريداري مي‌كنيم .

اين در حالي است كه كشور ما به دليل داشتن هيدرو كربن‌ها، منابع معدني و همچنين نيروي انساني متخصص مي‌تواند كالاهاي شيميايي بسياري را توليد كند. كاري كه چين انجام داد و توانست با كمترين امكانات ، بازار كالاهاي شيميايي دنيا را قبضه كند. »

وي در ادامه مي‌گويد:
«در ضمن بايد توجه داشت كه خريد كالاهاي شيميايي نه تنها به بودجه كشور فشار سنگيني وارد مي‌كند بلكه فرصت‌هاي شغلي صدها فارغ‌التحصيل رشته شيمي را نيز از بين مي‌برد. افرادي كه بايد با استفاده از منابع اوليه كشور به توليد كالاهاي شيميايي بپردازند. »

نكات تكميلي :

رشته شيمي از جمله رشته‌هايي است كه داوطلبان دو گروه آزمايشي علوم رياضي و فني و علوم تجربي مي‌توانند آن را انتخاب كنند. البته مواد امتحاني و ضرايب اين رشته در هر گروه آزمايشي متفاوت است و دانشگاهها نيز براي داوطلبان هر گروه ظرفيت پذيرش ويژه‌اي در نظر گرفته‌اند

اثرات مضر کافور بر بدن

بعد از دریافت مقدار کمی کافور، تشنج به همراه افسردگی، آسیب کلیه ها، انقباض قلب و اغمای بعد از تشنج اتفاق می افتد. اثرات سمّی کافور بعد از مصرف 2 گرم ظاهر می شود و مقدار کشنده آن در بزرگسالان 4 گرم و در کودکان 1 گرم است.

اثرات سمی کافور شامل: ناراحتی معده، ایجاد گاز معده، قولنج، تهوع و استفراغ، اسهال، اضطراب، هیجان، هذیان گویی، تشنجات صرع مانند و انقباض قلب است.

سپس باعث افسردگی سیستم عصبی مرکزی و در نتیجه باعث اغماء و به ندرت مرگ می شود. آنوریا( قطع دفع ادرار) رخ می دهد. تنفس فرد بوی کافور می دهد.

خوردن کافور باعث احساس سرما و لرزیدن بدن و نیز تاری چشم می شود.

کافور از چند طریق وارد بدن می شود: تنفس بخار کافور، جذب از راه پوست بدن، خوردن، تماس با پوست یا چشم .

اثرات سمّی کافور بعد از مصرف 2 گرم ظاهر می شود و مقدار کشنده آن در بزرگسالان 4 گرم و در کودکان 1 گرم است

اندام هایی که کافور روی آنها اثر می گذارد شامل چشم ها، پوست، 

کلیه ها،  دستگاه تنفسی و سیستم عصبی مرکزی است. البته تمامی این اثرات و علائم زمانی است که بطور مستقیم ماده ی کافور را بخوریم یا بوی آن را استنشاق کنیم یا با پوست تماس پیدا کند. نه اینکه شاید مقداری کافور در غذا ریخته شده باشد. کافور روی سیستم گوارشی و سیستم عصبی مرکزی اثرات نامطلوبی دارد و باعث مسمومیت سلول های کبدی  می شود.

مصرف کم کافور باعث احساس گرمی در معده می شود. مقادیر زیاد کافور باعث تهوع، اسهال و استفراغ می شود. همچنین باعث سرگیجه، آشفتگی ذهنی و توهم می شود. اگر این علائم ادامه پیدا کند و تشدید شود باعث افسردگی، بیهوشی و حتی مرگ در اثر نارسایی تنفسی می شود.

گزارش هایی از مسمومیت و مرگ افراد با کافور وجود دارد، بخصوص کسانی که داروهای حاوی کافور را بدون تجویز پزشک مصرف کرده اند.

مصرف یا تماس طولانی مدت با کافور باعث مسمومیت مزمن می شود که به علت خاصیت سمی و تأثیر زیاد آن بر بدن است. البته باید بگویم در مورد تأثیر کافور بر روی سیستم تولید مثل انسان و نیز اثرات سرطان زایی این ماده هیچ مطلبی ثابت نشده است.

روشی که توسط آن ، محلولی با غلظت مشخص به محلولی دیگر اضافه می‌شود تا واکنش شیمیایی بین دو ماده حل شده کامل گردد، تیتراسیون نامیده می‌شود.

مقدمه

تیتر کردن از روش‌های تجزیه حجمی است. در تجزیه حجمی ابتدا جسم را حل کرده و حجم معینی از محلول آن را با محلول دیگری که غلظت آن مشخص است که همان محلول استاندارد نامیده می‌شود، می‌سنجند. در تیتراسیون محلول استاندارد به‌طور آهسته از یک بورت به محلول حاوی حجم مشخص یا وزن مشخص از ماده حل شده اضافه می‌شود.

افزایش محلول استاندارد ، آنقدر ادامه می‌یابد تا مقدار آن از نظر اکی‌والان برابر مقدار جسم حل شده شود. نقطه اکی‌والان نقطه ای است که در آن ، مقدار محلول استاندارد افزوده شده از نظر شیمیایی برابر با مقدار حجم مورد نظر در محلول مجهول است. این نقطه را نقطه پایان عمل از نظر تئوری یا نقطه هم ارزی نیز می‌گویند.

روش تیتر کردن

در عمل تیتر کردن ، محلول استاندارد را از یک بورت به محلولی که باید غلظت آن اندازه گرفته می‌شود، می‌افزایند و این عمل تا وقتی ادامه دارد تا واکنش شیمیایی بین محلول استاندارد و تیتر شونده کامل شود. سپس با استفاده از حجم و غلظت محلول استاندارد و حجم محلول تیتر شونده ، غلظت محلول تیتر شونده را حساب می‌کنند.

یک مثال

نقطه اکی‌والان در عمل تیتر کردن NaCl با نقره تیترات وقتی مشخص می‌شود که برای هر وزن فرمولی ^-Cl در محیط یک وزن فرمول ⁺Ag وارد محیط عمل شده باشد و یا در تیتر کردن ، سولفوریک اسید (H₂SO₄ ) با سدیم هیدروکسید ( NaOH ) نقطه اکی‌والان وقتی پدید می‌آید که دو وزن فرمولی اسید و دو وزن فرمولی باز وارد محیط عمل شوند.

تشخیص نقطه اکی‌والان

نقطه اکی‌والان در عمل بوسیله تغییر فیزیکی ( مثلا تغییر رنگ ) شناخته می‌شود. نقطه ای که این تغییر رنگ در آن روی می‌دهد، نقطه پایان تیتر کردن است. در تیتراسیون اسید و باز شناساگرها برای تعیین زمان حصول نقطه اکی‌والان بکار می‌روند. تغییر رنگ معرف ، نشانگر نقطه پایانی تیتراسیون می‌باشد.

انواع تیتر کردن

بر حسب واکنش‌هایی که بین محلول تیتر شونده و استاندارد صورت می‌گیرد، تجزیه‌های حجمی (تیتراسیون) به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• روش‌هایی که بر اساس ترکیب یون‌ها هستند. یعنی تغییر ظرفیت در فعل و انفعالات مربوط به آن صورت نمی‌گیرد. این روش‌ها عبارت اند از:

1. واکنش‌های خنثی شدن یا واکنش‌های اسید و باز
2. واکنش‌های رسوبی
3. واکنش‌هایی که تولید ترکیبات کمپلکس می‌کنند.
   
   

• روشهایی که بر اساس انتقال الکترون هستند؛ مانند واکنش‌های اکسایش و کاهش

تیتر کردن واکنش های اسید و باز یا خنثی شدن

تیتر کردن ، عبارت است از تعیین مقدار اسید یا باز موجود در یک محلول که با افزایش تدریجی یک باز به غلظت مشخص یا بر عکس انجام می‌گیرد. موقعی که محلول یک باز دارای یونهای ^-OH است به محلول اسید اضافه کنیم، واکنش خنثی شدن انجام می‌شود:

‌

OH^- + H₃O⁺ -----> 2H₂O

محاسبات

معمولا حجم مشخص (V) از محلول اسید با نرمالیته مجهول (N) انتخاب کرده ، به‌کمک یک بورت مدرج به‌تدریج محلو ل یک باز به نرمالیته مشخص (N) به آن اضافه می‌کنند. عمل خنثی شدن وقتی کامل است که مقدار اکی‌والان گرم های باز مصرفی برابر مقدار اکی‌والان گرم های اسید موجود در محلول شود.

برای این که عمل تیتراسیون بدقت انجام شود، باید عمل افزایش محلول باز درست موقعی متوقف گردد که تساوی فوق برقرار شود. روش معمول و همگانی برای تعیین پایان تیتراسیون استفاده از شناساگرهاست. دستگاه PH متر نیز برای محاسبات دقیق در تعیین نقطه اکی والان کاربرد دارد.

PH ) سنجی(
مقدمه :
ا لکتروشيمي چيست؟ الکتروشيمي مبحثي در شيمي است که درمورد تبديل انرژي شيميايي به الکتريکي و بالعکس بحث مي کند.
در سلول هاي گالواني، انرژي شيميايي به الکتريکي تبديل مي شود.
در سلول هاي الکتروليز انرژي الکتريکي به شيميايي تبديل مي شود.
سلول شيميايي : هر سلول شيميايي در واقع يک واکنش اکسايشي - کاهشي است.
هر واکنش اکسايشي -کاهشي شامل دو نيم واکنش است.
هر نيم واکنش يک الکترود مي باشد.
نيم واکنش اکسايش، آند ونيم واکنش کاهش،کاتد نام دارد.
مثال در مورد يک سلول الکتروشيميايي :
يک ظرف شامل محلول سولفات مس که در آن تيغه مسي قرار دارد.
Cu2+ + 2e →Cu
يک ظرف شامل محلول سولفات روي که در آن تيغه اي از روي قرار دارد.
Zn → Zn2+ + 2e
اگر ظرف ها را با پل نمکي به هم و دو تیغه را نیز بهم وصل کنيم ،
جريان برق توليد مي شود.
Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cu

پتانسيل سنجي potentiometric
اندازه گيري اختلاف پتانسيل ما بين دو الکترود شناساگر و الکترود مرجع .
الکترود شناساگريا انديکاتور: پتانسيل آن وابسته به غلظت گونه در تماس با آن است. الکترود مرجع، الکترودي که پتانسيل دقيقاً معيني دارد.

انواع الکترودهاي مرجع : الکترود استاندارد هيدروژن - کالومل و نقره - نقره کلريد
الکترود استاندارد هيدروژن SHE
2H+ +2e H2
Pt,H2(P=1atm) H+(1M)
E=0.059 log a H+
الکترود کالومل :
Hg Hg2Cl2(sat,d),KCl(XM)
واکنش آن؛
Hg2Cl2 +2e 2Hg +2Cl- E0=0.268
پتانسيل آن برحسب غلظت
اگر محلول کلريد پتاسيم اشباع باشد، SCE و پتانسيل آن 241/0 ولت
الکترود نقره - نقره کلريد :
Ag │AgCl (s) , Cl- (X M)
AgCl + e Ag + Cl- ْ

انواع الکترودهاي شناساگر : الکترودهاي فلزي ، الکترودهاي غشایی
انواع الکترودهای فلزی:
الکترودهاي مرتبه يک (کاتيون ها) Ag │Ag+ (X M)
الکترودهاي مرتبه دو (آنيون ها) Ag │KCl, AgCl
الکترودهاي مرتبه سه (اکسايشي - کاهشي)
( Pt │Fe3+ (X M
انواع الکترودهاي غشائي :
1- الکترود شيشه PH ،
2-يون گزين (ساير کاتيونها)،
3- مايع غشائي
5- جامد و رسوبی
6-حساس به گاز

انواع روش های اندازه گيری پتانسيومتری:
1- روش مستقيم : الف)- منحنی کاليبراسيون ب)- افزايش محلول استاندارد
2- روش غير مستقيم: الف)- تيتراسيون های پتانسيومتری ب)- تيتراسيون های ديفرانسيلی
تيتراسيون های PH- سنجی
 در اين نوع تيتراسيون حجم معينی از محلول مجهول(اسيد يا باز) در بشر می ريزيم.
 در داخل محلول الکترود ترکيبی PH را قرار می دهيم.
 از بورت به محلول بشر قطره قطره محلول استاندارد(باز يا اسيد) اضافه می کنيم به ازاء هر افزايش محلول استاندارد، PH را می خوانيم.
 از روی نمودار PH بر حسب حجم محلول استاندارد، نقطه هم ارزی تعيين می کنيم..
الکترود شيشه ای ترکيبی شامل:
الکترودهای شيشه ای، الکترودهای مرجع داخلی و خارجی است.
Ag │AgCl (s) │Cl-(aq) ││H+(aq) H+(aq) , Cl-(aq) │ Ag (aq) │AgCl (s) │Ag
الکترود مرجع داخلی الکترود مرجع خارجی
E = L – 0591/0 PH

نکات اوليه در PH سنجی:
بايد طبق دستورالعمل شرکت سازنده الکترود را نگهداری کرد.
قبل از استفاده کردن از الکترود از سالم و پر بودن از محلول الکترولیت اطمینان حاصل کرد.
دستگاه PH متر را بر اساس دستورالعمل های شرکت سازنده،
با محلول های بافر با PH دقيقاً معلوم درجه بند ی(کالیبره) نمود.
خطاها در اندازه گيری PH :
خطای قليايي در 9خطا در محلول های خنثی، تعادل دير برقرار می شود.
انواع تيتراسيون های PH سنجی:
اسيد قوی - باز قوی؛ مثل اسيد کلريد ريک با سود و يا بالعکس
اسيد ضعيف - باز قوی؛ مثل اسيد استيک با سود و يا بالعکس
باز ضعيف - اسيد قوی؛ مثل آمونياک با اسيد کلريد ريک
اسيد ضعيف - باز ضعیف؛ مثل آمونياک با اسيد استيک
روش های تعيين نقطه هم ارزی در تيتراسيون های PH متری و پتانسيل سنجی:
الف)- رسم نمودار PH يا E (اختلاف پتانسيل) بر حسب حجم تيترا نت
ب)- رسم نمودار بر حسب حجم تيترانت( (V
ج)- رسم نمودار بر حسب حجم تيترانت(V)
د) روش Gran
با توجه به شکل نمودار ،انتخاب روش صحییح تعیین نقطه هم ارزی
روش های تعیین نقطه هم ارزی در نمودارهای PH(E) بر حسب V :
1-روش نصف کردن
2-روش رسم بهتدین دایره
3- روش رسم متوازی الاضلاع
با توجه به شکل نمودار PH یاE (اختلاف پتانسیل) برحسب V باید یکی از روش های فوق را انتخاب نمود.
نمودار تيتراسيون PH سنجی سیستم های مختلف اسید و باز :


محاسبه Ka يک اسيد با کمک تيتراسيون PH سنجی :
HA H+ + A-


در هر نقطه از تيتراسيون PH را داريم. از روی نمودار می توانيم [A-] و [HA] راحساب کنيم.
شرح آزمایش :
در محیط آزمایشگاهی اکثر اوقات از کالومل استفاده می کنند ، مگر در مواردی که محلول به کلر حساسیت نشان می دهد ازسولفات جیوه استفاده می شود.
الکترود شناساگر : شیشه و الکترود مرجع : کالومل است .
• تیترات باید باز قوی باشد.
• به ازای تعداد پروتون باید یک جهش داشته باشیم.
وسایل لازم
• مگنت ، بشر ، بالن ژوژه ، پیپت حبابدار ، کالومل ، بورت ، دستگاه PH متر
مواد شیمیایی لازم
• اسید قوی (مجهول) ، سود 0.1 مولار ، آب مقطر
روش آزمایش :
الف ) اسید قوی یا HCl : ابتدا اسید مجهول را داخل ارلن 100سی سی میریزیم و بوسیله آب مقطر به حجم می رسانیم . سپس بوسیله پیپت حبابدار 10 سی سی از اسید مجهول را برمی داریم .داخل بشر میریزیم و مگنت را در بشر می اندازیم.50 الی 100 سی سی هم آب مقطر داخل بشر می ریزیم.بشرراروی دستگاه قرار می دهیم. در قسمت پایینی پایه کالومل را وصل کرده و سر آنرا داخل بشر قرار میدهیم.(آند و کاتد ادغام شده اند،کالیبره شده)
دستگاه را روشن می کنیم تا مگنت شروع به چرخش کند .(باید دقت کنیم که مگنت با سرکالومل برخورد نکند)
دستگاه PH متررا روشن می کنیم . قبل از شروع تیتراسیون PH را می خوانیم.برای انجام تیتراسیون ابتدا یک بورت تمیز که با آب مقطرآبکشی شده و داخل آن سود ریختیم را بوسیله پایه دربالای بشرقرار می دهیم بطوریکه زمانیکه شیر بورت را باز می کنیم ، قطرات سود داخل بشر بریزد.
تیتراسیون را شروع می کنیم ، از یک تا چهار سی سی را یک سی سی یک سی سی طی می کنیم و بعد از 4سی سی را بصورت نیم سی سی طی می کنیم.برای اینکه بتوانیم جهش هارا رویت کنیم . فقط یک جهش داریم .
PH های بدست آمده را یادداشت می کنیم.نمودار ساده ، مشتق اول و مشتق دوم را رسم می کنیم .

شکل کلی نمودار PH بر حسب V حجم تيترانت، در تيتراسيون اسيد قوی - باز قوی


ب) اسید ضعیف یا اسید استیک : مانند الف انجام می دهیم .در اسید ضعیف فقط یک جهش داریم .
همیشه از نقطه 1/n برای پیدا کردن ثابت ها و از نقطه اکی والان برای پیدا کردن جرم مولکولی استفاده می شود.

شکل کلی نمودار PH بر حسب V حجم تيترانت، در تيتراسيون اسيد ضعيف - باز قوی.



ج)اسید چند ظرفیتی یا اسید فسفریک : ابتدا اسید مجهول را داخل ارلن 100سی سی میریزیم و بوسیله آب مقطر به حجم می رسانیم . سپس بوسیله پیپت حبابدار 20 سی سی از اسید مجهول را برمی داریم .داخل بشر میریزیم و مگنت را در بشر می اندازیم.50 الی 100 سی سی هم آب مقطر داخل بشر می ریزیم.بشرراروی دستگاه قرار می دهیم. در قسمت پایینی پایه کالومل را وصل کرده و سر آنرا داخل بشر قرار میدهیم.(آند و کاتد ادغام شده اند،کالیبره شده)
دستگاه را روشن می کنیم تا مگنت شروع به چرخش کند .(باید دقت کنیم که مگنت با سرکالومل برخورد نکند)
دستگاه PH متررا روشن می کنیم . قبل از شروع تیتراسیون PH را می خوانیم.برای انجام تیتراسیون ابتدا یک بورت تمیز که با آب مقطرآبکشی شده و داخل آن سود ریختیم را بوسیله پایه دربالای بشرقرار می دهیم بطوریکه زمانیکه شیر بورت را باز می کنیم ، قطرات سود داخل بشر بریزد.
تیتراسیون را شروع می کنیم ، دو سی سی اول را یک سی سی یک سی سی طی می کنیم و بعد از 3سی سی را بصورت نیم سی سی طی می کنیم.برای اینکه بتوانیم جهش هارا رویت کنیم . جهش اول در چهار یا پنج سی سی مشاهده می شود.روند صعودی دارد ،سپس ثابت می شود. در PHهای حدود هشت تا یازده جهش دوم رویت می شود .زمانیکه 10 سی سی سود ریختیم ، نمک CaCl اضافه می کنیم تا PH پایین بیاید و به حالت خنثی برسد .برای جهش سوم H خیلی ضعیف است . اصلا قابل شناسایی نیست. PH های بدست آمده را یادداشت می کنیم.نمودار ساده ، مشتق اول و مشتق دوم را رسم می کنیم .