X
تبلیغات
آزمايشگاه شيمي فيزيک

آزمايشگاه شيمي فيزيک

گزارشهاي آزمایشگاه

ضریب شکست مانند دانسیته ، نقطه ذوب و نقطه جوش یکی از ثابت های فیزیکی کلاسیک است که می تواند جهت توصیف یک گونه شیمیایی بکار رود . در حالیکه ضریب شکست یک خاصیت غیرویژه است ، ولی تعداد کمی از اجسام هستند که در یک طول موج و دمای معین ، ضرایب شکست یکسانی دارند ، بنابراین این خاصیت جهت تائید هویت یک ترکیب و تعیین خلوص آن مفید است .  همچنین  اندازه گیری  ضریب  شکست  همراه  با  دیگر  اندازه گیریها اطلاعاتی در مورد ساختمان و وزن مولکولی اجسام بدست می دهد .

امروزه رفراکتومتر در صنعت کاربرد زیادی پیدا کرده است ، بطوریکه از این دستگاه برای تعیین غلظت کربوهیدراتها ، گوگرد در لاستیک ، سیلیسیوم در شیشه های سیلیکاتی ، تخمین درجه سیرناشدگی روغنهای نباتی و همچنین تعیین درصد کربن در ترکیبات آلی و نفتی بکار می رود .

  قرمز طیف ، تابشی با اعداد موجی در گستره از 33Cm-1 تا  13000 و یا طول موجهای از 75/0 تا µ 300 را در بر می گیرد . مع الذالک اکثر کاربردهای اندازه گیری جذبی مادون قرمز ، به نواحی از حدود 4000 تا Cm-1667 ( 5/2 تا 15 میکرون ) محدود می شوند .

برای اینکه تابش مادون قرمز توسط یک مولکول جذب شود ، ممان دوقطبی این مولکول باید در نتیجه حرکت چرخشی و ارتعاشی آن متحمل یک تغییر کلی گردد و از این خاصیت برای شناسایی گروههای عاملی نظیر گروههای کربونیل – هیدروکسی و سایر گروههای قطبی استفاده می شود .

از آنجائیکه تمام گروههای عاملی در یک فرکانس خاصی در FTIR جذب نشان می دهند . از دستگاه FTIR برای وجود و یا عدم وجود یک یا چند گروه عاملی خاص در یک ترکیب استفاده می شود . لازم بذکر است که امروزه FTIR بطور وسیعی برای شناسایی ترکیبات آلی بکار می رود .

 طول موج تابش در ناحیه uv – vis توسط ترکیبات اصولا از انتقالات الکترونی حاصل می شود که در آنها الکترونهای لایه بیرونی و یا الکترونهای پیوندی به ترازهای با انرژی بالاتر ارتقاء می یابند . گونه های آلی و معدنی بسیاری این طرز رفتار را از خود بروز می دهند .

از دستگاه اسپکتروفتومتر uv – vis برای انجام تجزیه های کیفی و کمی یک یا چند گونه خاص  در  یک مخلوط و همچنین برای تعیین نقطه هم ارزی تیتراسیونها و اندازه گیری ثابت های تعادل واکنش ها بکار می رود . یکی از خصوصیات سیالات است که میزان مقاومت آنها در مقابل جاری شدن می باشد.

واحد اندازه گیری ویسکوزیته Centipoise یا CP می باشد. دوک فلزی که از دستگاه آویزان است پس از قرار گرفتن در مایع، شروع به چرخیدن می کند که سرعت چرخیدن آن در مایع، ویسکوزیته مایع را تعیین می کند.

 

نوشته شده در شنبه بیست و ششم خرداد 1386ساعت 11:28 توسط نرمين |
دید کلی
انجام یک واکنش شیمیایی با تغییر انرژی همراه می‌باشد. واکنشی که هنگام سوختن گاز طبیعی و هوا صورت می‌گیرد، گرمای لازم برای پختن غذا روی اجاق گاز یا جوشیدن آب را فراهم می‌کند. در مقابل تشکیل گلوکز در فرایند فتوسنتز نیاز به جذب انرژی نورانی خورشید دارد. اکثر واکنشهای شیمیایی گرما تولید می‌کنند. در واکنشهای گرماده ، گرما از مخلوط واکنش به محیط اطراف جریان می‌یابد و اثر این جریان ، افزایش دمای محیط می‌باشد.

واکنشهایی که از محیط اطراف گرما جذب می‌کنند (گرماگیر) زیاد معمول نیستند. در این موارد می‌توان به ذوب شدن یخ اشاره کرد که در این واکنشها جهت جریان گرما ، از اطراف به مخلوط واکنش است. وقتی تکه یخی در لیوان آب داغی ذوب می‌شود، دمای آب را پایین می‌آورد.

تصویر

واکنشهای شیمیایی از لحاظ ترموشیمی

مقدار گرمای تولید شده یا جذب شده ، در یک واکنش شیمیایی یا یک تغییر فاز را می‌توان با اندازه گیری دما در یک فرایند آدیاباتیک اندازه گیری کرد. از آنجا که اندازه‌گیری تغییرات بسیار کوچک دما امکان پذیر است، روش مطالعه ترمودینامیک واکنشهای شیمیایی و تغییرات فاز با اندازه گیری دما بسیار حساس است.

اگر انجام گرفتن واکنشی در یک سیستم ایزوله با افزایش دما همراه باشد، برای باز گردانیدن آن سیستم به دمای آغازین بایستی اجازه دهیم تا گرما به محیط اطراف منتقل گردد. چنین واکنشی را گرمازا می‌نامیم و گرما ( q ) برای آن منفی می‌باشد. اگر انجام گرفتن یک واکنش در سیتمی ایزوله با کاهش دما همراه باشد، باز گرداندن سیستم به دمای آغازین مستلزم وارد شدن گرما به سیستم است. این واکنشها گرماگیر نام دارند و گرما برای آنها مقدار مثبتی است.

رابطه تولید یا جذب گرما با واکنش شیمیایی

بطور کلی تغییر انرژی مشاهده شده در یک واکنش ناشی از اختلاف بین انرژی محصولات و مواد اولیه می‌باشد. اگر انرژی محصولات واکنش بیش از مواد اولیه باشد، برای انجام واکنش باید به سیستم انرژی دهیم. برعکس اگر انرژی محصولات واکنش کمتر از مواد اولیه باشد، مقداری انرژی به صورت گرما در اثر واکنش آزاد خواهدشد. اکثر واکنشهای انجام شده در آزمایشگاههای شیمی در فشار ثابت انجام می‌شوند ( فشار atm). جریان گرمای این واکنشها به محتوای گرمایی یا آنتالپی آنها بستگی دارد.

جریان گرمایی تمام واکنشهایی که مستقیما در فشار ثابت انجام می‌شوند دقیقا با اختلاف بین آنتالپی محصولات و مواد اولیه آنها برابر است.


واکنش H∆ = مواد اولیه H - محصولات Qp = H

که در این رابطه Qp جریان گرمایی واکنش در فشار ثابت و H محتوای گرمایی یا آنتالپی می‌باشد. البته برای درک رابطه بین تولید یا جذب گرما با واکنش شیمیایی ، از قانون اول ترمودینامیک استفاده می‌شود و دانستن نوع تغییر شیمیایی و اندازه آن ضروری می‌باشد.

H∆ در واکنشهای گرماده و گرماگیر

در واکنشهای گرماده آنتالپی همیشه کاهش می‌یابد (0>H∆). یعنی سیستم واکنش با از دست دادن این آنتالپی ، منبعی برای پخش گرما به محیط اطراف فراهم می‌سازد. برعکس یک واکنش گرماگیر با افزایش آنتالپی همراه می‌باشد (یعنی H∆بزرگتر از صفر است). در حقیقت گرمایی که سیستم جذب می‌کند، آنتالپی را بالا می‌برد.

حالتهای استاندارد در ترموشیمی

برای مشخص کردن حالت مواد واکنش دهنده و فراورده‌ها معمولا واکنشهایی مد نظر هستند که در آنها مواد واکنش دهنده از حالت استاندارد خود به فراورده‌هایی تبدیل می‌شوند که آنها هم در حالت استاندارد هستند. وقتی که اجسام در حالت استاندارد باشند، کمیات ترمودینامیکی را با بالاوند صفر نمایش می‌‌دهند. حالتهای استاندارد در ترمودینامیک شیمیایی به صورت زیر تعریف می شوند.


  • حالت استاندارد یک جسم گازی خالص در دمای معین ، همان گاز ایده آل در فشار bar 1 است.

  • حالت استاندارد یک مایع خالص در دمای معین ، مایع خالص در فشار bar 1 است.

  • حالت استاندارد یک جسم بلوری خالص در دمای معین ، جسم بلوری خالص ، درفشار bar 1 می‌باشد.

  • حالت استاندارد یک ماده محلول ، حالتی فرضی از آن ماده در محلول ایده آل ، مولالیته حالت استاندارد ( 1mol kg-1 ) درفشار bar 1 در هر دما می‌باشد.

قوانین ترموشیمی

  1. "لاووازیه" و "لاپلاس" در سال 1870 نشان دادند که گرمای جذب شده در تجزیه یک جسم باید با گرمای آزاد شده در تشکیل آن در همان شرایط ، یکسان باشد. به این ترتیب اگر واکنشی را به صورت معکوس بنویسیم، علامت H∆__ تغییر خواهد کرد.

  2. در سال 1840 "هس" نشان داد که گرمای کلی یک واکنش شیمیایی در فشار ثابت ، بدون در نظر گرفتن حالتهای واسطه واکنش ، مقداری معین می‌باشد. این نکته ، بازتاب این واقعیت تجربی است که آنتالپی ، یک تابع حالت است و به مسیر طی نشده یا تعداد مراحل در مسیر ارتباطی ندارد و اگر واکنشی ، مجموعی از دو یا چند واکنش دیگر باشد، H∆ کل ، مجموع تغییرات آنتالپی واکنشهای دیگر است (قانون هس).

  3. چون آنتالپی مستقیما با جرم متناسب است، H∆ نیز با مقدار ماده‌ای که ترکیب می‌شود یا در واکنشی تولید می‌شود، متناسب است.

  4. از طریق قانون هس می‌توان جریان گرمای واکنشی را که محاسبه آن مستقیما از یک مرحله مشکل یا غیر ممکن است تعیین نمود.

تصویر
نمودار آنتالپی

گرمای تشکیل

از آنجا که آنتالپیهای مطلق ناشناخته‌اند، به جای آنها از آنتالپی نسبت به یک حالت مرجع استفاده می‌شود که این حالت مرجع گرمای تشکیل یا آنتالپی تشکیل می‌باشد. آنتالپی مولی تشکیل یک ترکیب ( Hf∆ ) برابر است با تغییر H∆ آن در هنگام تشکیل یک مول از این ترکیب ، از عناصرش در حالت پایدار در دمای 25 درجه و فشار atm 1.

آنتالپی تشکیل یک عنصر در حالت استاندارد خود ، درهر دمایی صفر است. می‌توان H∆ هر واکنش را با گرمای تشکیل ترکیبات شرکت کننده ارتباط داد. H∆ هر واکنش برابراست با اختلاف مجموع گرماهای تشکیل محصولات و مجموع گرماهای تشکیل مواد اولیه. آنتالپی‌های تشکیل مواد را می‌توان از روشهای زیر بدست آورد.


  1. روش گرما سنجی برای واکنشهای ذوب ، تصعید ، تبخیر ، انتقال و … .

  2. تغییر ثابتهای تعادل در اثر تغییر دما.

  3. اندازه گیری انرژیهای تفکیک با روش طیف‌بینی.

  4. محاسبه از طریق انرژیها و آنتروپی‌های گیبس

در کتابهای مرجع آنتالپی‌های تشکیل برای ترکیبات مختلف در دماهای گوناگون در جدولهای مختلفی در دسترس هستند.

مباحث مرتبط با عنوان

نوشته شده در سه شنبه پانزدهم خرداد 1386ساعت 0:22 توسط نرمين |
شرکت سلیمان تجهیز (با مسئولیت محدود)  

[Home] [Up] [Search]

 

 
رفراکتومترهای دستی وجواهرشناسی

نوشته شده در دوشنبه چهاردهم خرداد 1386ساعت 21:44 توسط نرمين |

یکی دیگر از راههای شناسایی و تشخیص ترکیبات آلی استفاده از ثابت فیزیکی ضریب شکست نور در یک مایع مجهول میباشد.

سرعت انتقال نور در محیطهای مختلف متفاوت است. انحراف شعاع نور در هنگام عبور از حد فاصل دو محیط مختلف یکی از نتایج مستقیم و قابل رویت این اختلاف است. انحراف نور به علت تغییر سرعت آن است.

زاویه شکست نور (زاویه انحراف) به دانسیته محیط، نوع مولکولهای موجود، درجه حرارت محیط و طول موج نور بستگی دارد. چنانچه محیطی مانند هوا به عنوان مقیاس انتخاب شود و زوایای شکست با یک طول موج یکنواخت در یک درجه حرارت یکسان اندازه گیری شود، در این صورت زوایای اندازه گیری شده یکی از خواص محیط ثانوی در حد فاصل مربوط است و میتوان از آن به عنوان یک خصلت مشخص جسم سازنده آن محیط استفاده کرد.

مقداری که عملا به صورت ثابت فیزیکی یک مایع گزارش میشود، زاویه شکست آن نیست بلکه ضریب شکستی (n) است که از معادله زیر تعیین میشود:

n=sin i / sin p

در اینجا i زاویه ای است که نور ورودی (در هوا) با خط عمود بر سطح حد فاصل میسازد و p زاویه ای است که نور شکسته شده (در مایع) با این خط به وجود می آورد. نور تکفام مقادیر دقیق تری از نور معمولی میدهد و از این جهت ضرایب شکست را اکثرا نسبت به خط D سدیم (598.3 mμ = λ طول موج) گزارش میکنند. این نور را به صورت پایه و درجه حرارت را به صورت توان نشان میدهند (مانند nD20 = 1.3330).

رفراکتومتر Abbe دستگاهی است که غالبا شیمیدانها از آن استفاده میکنند. در این رفراکتومتر از نور معمولی به عنوان منبع نور استفاده میشود، ولی با یک موازنه ای که در یک سیستم منشوری به عمل می آید، ضریب حاصل نسبت به خط D سدیم به دست می آید.

 

 

1)

 
نوشته شده در دوشنبه چهاردهم خرداد 1386ساعت 21:34 توسط نرمين |

حالتهاي مختلف ماده

مي دانيد که مولکولها، کوچکترين جزء سازنده ماده هستند. هر مولکول خود از دو يا چند اتم ساخته شده است و اندازه اتمها در حدود يک انگستروم ( 10-10= A1 ( مي باشد.

ماده در سه حالت گاز مايع و جامد يافت مي شود:

 

الف – گاز:

گازها فاصله مولکولها حدود چند ده برابر فاصله مولکولها در مايع و جامد است و مولکولها آزادانه به اطراف حرکت مي کنند.

 

ب – مايع:

فاصله مولکولها در مايعها کم (حدود 10-10 m) مي باشد. مولکولهاي مايع به راحتي روي هم مي لغزند.

 

پ – جامد:

در جامد فاصله مولکولهاي مانند مايع است. (10-10 m) و ملکول فقط مي تواند حرکتهاي نوساني بسيار کوچکي انجام دهند. در جامدهاي بلورين مولکولها در طرحهاي منظمي در کنار هم قرار مي گيرند حال آنکه در جامدهاي بي شکل ملکولها تقريباً وضعيت نامنظمي دارند.

 

 

چگالي

جرم واحد  حجم از هر جسمي چگالي آن ناميده مي شود. چگالی با ρ نمايش داده مي شود و از رابطه زير به دست مي آيد:

ρ= m/v

M جرم بر حسب kg  وv  حجم بر حسب m3  مي باشد.

يکايي چگالي در  SIکيلوگرم بر متر مکعب (kg/m3)مي باشد.

 

 

نيروهاي چسبندگي

بين مولکول مايع يک نيروي ربايشي وجود دارد که نيروي چسبندگي ناميده مي شود. براي مثال اگر به يک قطره آب که از شير مي چکد، توجه کنيد مي بينيد که قطره پس از جدا شدن از شير در تمام طول مسير به صورت يک قطره باقي مي ماند (از هم متلاشي نمي شود) يعني نيروي چسبندگي مولکولها را کنار هم نگه مي دارد تا قطره متلاشي نشود.

 

 

نيروي چسبندگي سطحي

نيروهايي هستند که ملکولهاي يک مايع را به سوي مولکولهاي يک ماده ديگر مي کشند. براي مثال اگر يک قطره آب را روي شيشه بريزيم، آب به صورت قطره بر روي شيشه قرار نمي گيرد بلکه پخش مي شود و سطح شيشه را تر مي کند زيرا نيروي چسبندگي سطحي بين آب و شيشه از نيروي چسبندگي بين مولکولهاي آب با يکديگر است. حال اگر سطح شيشه را چرب کنيم و قطره آبي روي آن بيندازيم، قطره آب پخش نمي شود و به صورت کروي در مي آيد.

 

 

 

نيروي کشش سطحي

کشش سطحي پديده اي است که مي توان به کمک آن به وجود نيروهاي چسبندگي پي برد. يک سوزن مي تواند روي سطح آب شناور باشد و يا يک تيغ مي تواند از سطح پهنش روي آب شناور باشد. شايد شما ديده باشيد که پشه مي تواند روي آب بنشيند. علت وجود نيروي کشش سطحي است. در تمام اين موارد مولکولهاي آب با نيروهاي چسبندگي يکديگر را مي ربايند و باعث مي شوند که سطح آب مانند يک توري عمل کند که مي تواند سوزن را نگاه دارد.

 

 

نوشته شده در دوشنبه چهاردهم خرداد 1386ساعت 21:33 توسط نرمين |

مويينگي

مويينگي از اثرهاي نيروي چسبندگي سطحي است. صعود مايع (مانند آب يا جيوه) از داخل لوله مويينه را مويينگي گويند. علت اين پديده نيروهاي چسبندگي بين مولکولها مي باشد. در مورد آب نيروي چسبندگي سطحي بين آب و شيشه بيشتر از نيروي چسبندگي بين مولکولهاي آب است در نتيجه آب در لوله بالا مي رود و از سطح آب بيرون لوله هم بالاتر مي رود و سطح آب درون لوله مويينه کاو است.

 

در مورد جيوه برعکس است يعني نيروي چسبندگي بين دو مولکولهاي جيوه بيشتر از نيروي چسبندگي سطحي بين جيوه و شيشه است. سطح جيوه در درون لوله مويين، از سطح جيوه درون ظرف پايين تر است و سطح آن کور است.

 

 

نوشته شده در دوشنبه چهاردهم خرداد 1386ساعت 21:31 توسط نرمين |

فشار

فشار بزرگي نيروي عمودي است که بر سطح وارد مي شود و مقدار آن از فرمول زير محاسبه مي شود: 

  P = F/A

 

F بزرگي نيروي عمودي وارد بر سطح بر حسب نيوتون

A سطحي که نيرو بر آن وارد شده بر حسب متر مربع

P فشار بر حسب نيوتو بر متر مربع يا پاسکال

واحد فشار درSI  نيوتون بر متر مربع است که پاسکال هم ناميده مي شود. يک پاسکال معادل فشاري است که يک نيروي يک نيوتوني بر سطح يک متر مربع وارد مي کند. هر قدر نيروي عمودي وارد بر سطح افزايش يابد و يا سطح تماس کاهش يابد بر مقدار فشار افزوده مي شود. (و بر عکس)

 

 

محاسبه فشار در مايعها

فرض کنيد در ظرف مقابل مايعي با چگالي   ρ داريم. مي خواهيم فشار در عمق h را محاسبه کنيم. فشار عبارت است از نيروي عمودي بر سطح، که نيروي عمودي در اينجا نيروي وزن مايع است و سطح ظرف را A در نظر مي گيريم.

 

 

ρ = m/v Þ  m= ρ v  Þ  m= ρhA

 

P= F/A Þ  P = ρhAg/A Þ  p = ρgh

                                                            

از اين رابطه مي فهميم که فشار با عمق مايع (h) نسبت مستقيم دارد پس هر قدر عمق مايع بيشتر باشد فشار افزايش مي يابد و برعکس.

 

 

 

 

فشار هوا

هوا گازي است که اطراف کره زمين را اشغال کرده فشار ناشي از گاز در مواقعي که ارتفاع آن کم است، ناچيز است. در مورد جو زمين چون ارتفاع هوا زياد است فشار ناشي از آن قابل ملاحظه است.

 

اگر يک لوله آزمايش را پر از جيوه کنيد و انگشت خود را روي آن گذاشته طوري که جيوه از آن بيرون نريزد و لوله را در يک ظرف جيوه به طور واژگون فرو ببريم و آنگاه انگشت خود را برداريد ملاحظه مي کنيد که جيوه درون لوله آزمايش باقي مي ماند اما بالاي آن خالي است.

 

 

علت ماندن جيوه درون لوله آزمايش فشار هوا روي جيوه درون ظرف است. در سطح درياي ازاد ارتفاع ستون جيوه 76 ميليمتر است. اين فشار معادل يک اتمسفر است.

P = ρgh= 13600 × 9/81×0/76=1/01× 105 pa = 1 atm

اما اغلب فشار را بر حسب ارتفاع ستون جيوه بيان مي کنند.

تا ارتفاع 2000 متر از سطح زمين فشار هوا به تقريباً ازاي هر m 10 يک ميلي متر جيوه کاهش مي يابد.

 

محاسبه فشار مايعها با در نظر گرفتن فشار هوا

 

قبلاً فشار مايعها را به دست آوريم (P = ρgh) اکنون به ذکر اين مطلب مي پردازيم که هنگامي که يک نيروي خارجي اضافي مثل F و يا فشار هوا هم به مايع وارد شود، فشار در تمام نقاط مايع به اندازه      F/A    افزايش مي يابد يعني:

 

P = ρgh + F/A 

     

            P = P0 + ρgh                              اگر F/A  را  p0 در نظر بگيريم. 

رابطه فشار کل در عمق h از سطح مايع

 

بر طبق اصل پاسکال فشار وارد بر مايع محصور بدون کاهش به تمام قسمتهاي مايع و ديواره هاي ظرف منتقل مي شود.

 

فشار در گازها

فشار گازي را در نظر بگيريد که مطابق شکل در درون ظرف محبوس شده است. طبق اصل پاسکال اين فشار بدون کاهش به تمام قسمتهاي گاز و ديواره هاي ظرف منتقل مي شود. با توجه به اينکه فشار ناشي از وزن گاز ناچيز است، فشار گاز داخل ظرف از رابطه زير به دست مي آيد.

p=F/A

 

نوشته شده در دوشنبه چهاردهم خرداد 1386ساعت 21:30 توسط نرمين |
بخش عملی

انتهای دو لوله مویین یک میلی متری نقطه ذوب را در اثر حرارت بسته و با حرارت شعله به هم متصل کنید و در حدود سه یا چهار میلی متر پایین تر آنرا صاف ببرید مانند شکل 1 (1- محل اتصال 2- محل برش).

 

 

                                                   

                                                         

 

             یک لوله شیشه ای 4 میلی متری مطابق شکل 2 تهیه کنید و آنرا با یک حلقه لاستیکی به یک گرما سنج متصل کنید حدود 2 قطره از مایع مورد آزمایش را به کمک پیپت مویین در انتهای لوله 4 میلی متری قرار دهید و لوله مویین جوش را در آن داخل کنید چنانچه سطح نمونه مایع در زیر محل اتصال لوله مویین باشد آنقدر از نمونه اضافه کنید تا سطح مایع به بالای اتصال برسد.  گرماسنج و لوله های متصل به آنرا در داخل حمامی که بتوان آنرا گرم کرد قرار دهید و مواظب باشید که حلقه لاستیکی در بالای سطح مایع باشد. درجه حرارت را به سرعت بالا ببرید تا حبابهای تند و مداومی از لوله مویین جوش خارج شود. در این حال حرارت را قطع کنید. با سرد شدن تدریجی حمام سرعت خروج حباب کم میشود. در لحظه ای که خروج حباب کاملا متوقف میشود و مایع شروع به بالا رفتن از داخل لوله مویین میکند درجه حرارت گرما سنج را یادداشت کنید. این درجه، نقطه جوش نمونه مایع است.

        

(توضیح شکل2: 1-دماسنج  2-بند لاستیکی  3-بشر  4-پارافین مایع  5-لوله مویین  6-لوله  با قطر 4 میلیمتر 7- مایع نمونه  8-شعله)

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 3:37 توسط نرمين |
ضریب شکست نور

ضریب شکست نور

یکی دیگر از راههای شناسایی و تشخیص ترکیبات آلی استفاده از ثابت فیزیکی ضریب شکست نور در یک مایع مجهول میباشد.

سرعت انتقال نور در محیطهای مختلف متفاوت است. انحراف شعاع نور در هنگام عبور از حد فاصل دو محیط مختلف یکی از نتایج مستقیم و قابل رویت این اختلاف است. انحراف نور به علت تغییر سرعت آن است.

زاویه شکست نور (زاویه انحراف) به دانسیته محیط، نوع مولکولهای موجود، درجه حرارت محیط و طول موج نور بستگی دارد. چنانچه محیطی مانند هوا به عنوان مقیاس انتخاب شود و زوایای شکست با یک طول موج یکنواخت در یک درجه حرارت یکسان اندازه گیری شود، در این صورت زوایای اندازه گیری شده یکی از خواص محیط ثانوی در حد فاصل مربوط است و میتوان از آن به عنوان یک خصلت مشخص جسم سازنده آن محیط استفاده کرد.

مقداری که عملا به صورت ثابت فیزیکی یک مایع گزارش میشود، زاویه شکست آن نیست بلکه ضریب شکستی (n) است که از معادله زیر تعیین میشود:

n=sin i / sin p

در اینجا i زاویه ای است که نور ورودی (در هوا) با خط عمود بر سطح حد فاصل میسازد و p زاویه ای است که نور شکسته شده (در مایع) با این خط به وجود می آورد. نور تکفام مقادیر دقیق تری از نور معمولی میدهد و از این جهت ضرایب شکست را اکثرا نسبت به خط D سدیم (598.3 mμ = λ طول موج) گزارش میکنند. این نور را به صورت پایه و درجه حرارت را به صورت توان نشان میدهند (مانند nD20 = 1.3330).

رفراکتومتر Abbe دستگاهی است که غالبا شیمیدانها از آن استفاده میکنند. در این رفراکتومتر از نور معمولی به عنوان منبع نور استفاده میشود، ولی با یک موازنه ای که در یک سیستم منشوری به عمل می آید، ضریب حاصل نسبت به خط D سدیم به دست می آید.

 

 

نوشته شده توسط minaeifar  موضوع مطلب : ثابتهای فیزیکی (نقطه جوش،
نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 3:34 توسط نرمين |
تصویر

ادامه حیات در موجودات وابسته به آب است که فراوانترین ماده در بافتهای گیاهی و حیوانی و دنیای اطراف ما می‌باشد. بیش از 80 درصد سطح زمین را آب پوشانده است که به‌صورت آب نسبتا خالص در رودخانه و دریاچه‌ها و محلول رقیق نمک در اقیانوسها و به‌صورت جامد تقریبا خالص در دشتهای برف و رودخانه‌های یخی و پهنه‌های یخی قطبی وجود دارد. خواص غیر عادی آب ، اثر عمیقی بر ماهیت محیط زیست دارد.

بالا بودن گرمای ویژه آب از تغییرات زیاد دمای سطح زمین جلوگیری می‌کند. حجم عظیم آب در اقیانوسها و دریاها گرمای خورشید را در طول روز جذب کرده ، بدون تغییر دمای قابل ملاحظه‌ای آن را شب به اتمسفر بر می‌گردانند. در روی کره ماه که آب وجود ندارد و سطح آن صخره‌هایی با گرمای ویژه پایین ( یک پنجم گرمای ویژه آب ) تشکیل شده است، گستره دمایی می‌تواند از 150 درجه تا 120 درجه تغییر کند.

توجیه خواص ویژه آب با پیوند هیدروژنی

مولکول آب از یک اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن تشکیل شده است و دارای ساختمانی خمیده می‌باشد. خواص غیر عادی آب حاکی از آن است که در این مولکول یک نوع نیروی بین مولکولی قوی وجود دارد. این نیروی قوی ، جاذبه میان H از یک مولکول آب و اکسیژن از مولکول دیگر می‌باشد و به پیوند هیروژنی موسوم است.

اختلاف الکترونگاتیوی میان O و H به اندازه ایست که ابر الکترونی در H2O ( و مولکولهای مشابه مانند NH3 , NF ) از هیدروژن به طرف اکسیژن جابجا می‌شود و هیدروژن در تاثیر متقابل با مولکولهای مجاور تقریبا مانند یک پروتون عمل می‌کند. اندازه کوچک هیدروژن باعث می‌شود که اتم اکسیژن از مولکول مجاور به آن نزدیک شده ، پیوندی میان آنها ایجاد شود.

نکته مهم این است که پیوند هیدروژنی فقط بین H و اکسیژن و نیتروژن و فلوئور ایجاد می‌شود. خواص غیر عادی آب با پیوند هیدروژنی توجیه می‌شود.

بالابودن گرمای ویژه آب

بالا بودن گرمای ویژه آب نسبت به دیگر مایعات و جامدات ، نشان دهنده مقدار بالای انرژی لازم برای شکستن پیوندهای هیدروژنی آب است. تعداد پیوندهای هیدروژنی با افزایش دما کم می‌شود، ولی حتی تا 100 درجه ، آن‌قدر پیوند هیدروژنی موجود است تا باعث شود گرمای تبخیر آب در مقایسه با سایر مایعات بالاتر باشد (540cal/gr). همان گونه که اشاره شد، این خاصیت آب ، سبب شده است که آب نقش تنظیم کننده حرارتی داشته باشد و جهان را در برابر تغییرات ناگهانی دما حفظ کند.

بالا بودن گرمای تبخیر آب به مقدار زیادی باعث ثابت ماندن دمای بدن در محدوده کم می‌شود. مقدار زیادی از گرمای حاصل از سوخت و ساز بدن از طریق تبخیر سطحی آب از میان روزنه‌های پوست خارج می‌شود.

تصویر

افزایش حجم آب هنگام انجماد

هنگام انجماد آب ، مولکولهای H2O در یک شش ضلعی باز قرار می‌گیرند. هر اتم اکسیژن در بلور یخ به 4 هیدروژن وصل می‌شود که با 2 اتم هیدروژن پیوند کووالانسی معمولی و با دو تای دیگر پیوند هیدروژنی تشکیل می‌دهد. بالا بودن نسبت فضای خالی در ساختمان یخ ، باعث کمتر شدن تراکم آن نسبت به آب می‌شود. افزایش حجم ، باعث کاهش چگالی آب می‌شود. سرد شدن آب تا زیر 4 درجه باعث کاهش تدریجی چگالی آب می‌شود و این نشان می‌دهد که در نقطه انجماد آب انتقال از یک ساختمان مولکولی فشرده و بسته به یک ساختمان باز به‌طور ناگهانی صورت نمی‌گیرد، بلکه به‌تدریج و در گستره دما انجام می‌شود.

با کاهش دما مولکولهای بیشتری به شکل ساختمان یخ می‌پیوندند و در دمای زیر 4 درجه تبدیل به ساختمان باز بر انقباض حاصل از سرد کردن غلبه کرده ، با پایین آمدن دما به سمت 0 درجه آب منبسط می‌شود. انبساط آب به هنگام انجماد هم اثرات مفید و هم اثرات مضری دارد. انجماد آب در بافتهای گیاهی و جانوری باعث تخریب دیواره سلولی در اثر انبساط می‌شود. اما همین فرایند انبساط در اثر یخ زدن آب در حفره‌های سنگها و صخره‌ها باعث شکستن سنگها شده و ایجاد خاکهای حاصلخیز می‌کند.

دانسیته آب

تغییر دانسیته آب با دما که این تغییر در 4 درجه به حداکثر مقدار خود می‌رسد در ناحیه‌هایی که آب و هوای زمستانی دارند اهمیت فراوانی دارد با پائین آمدن دمای هوا لایه‌های متراکم‌تر آب در سطح دریاچه به کف آن جابجا می‌شوند و در این فرایند گردشی اکسیژن و مواد غذایی تقریبا بطور یکنواخت به تمام قسمتهای دریاچه می‌رسد.

بعد از رسیدن به حالت پایدار دمای قسمت زیرین آب به 4 درجه می‌رسد و باعث می‌شود تا جانوران آبزی در زمستان به زندگی خود ادامه دهند. از طرف دیگر کم بودن دانسیته یخ نسبت به آب باعث شناور شدن یخ در سطح آب می‌شود. اگر یخ سنگین‌تر از آب بود آب کف دریاها و رودخانه‌ها یکپارچه منجمد می‌شد و عواقب خطرناکی برای آبزیان در پی داشت.

کشش سطحی

پیوند هیدروژنی بین مولکولهای آب باعث تشکیل غشای نسبتا محکمی در سطح آن می‌نمایند که در نتیجه باعث می‌شود که یک سوزن یا تیغ بر روی آب بماند یا برخی حشرات در سطح آب راه روند همچنین این خاصیت باعث بالا رفتن آب از لوله‌های موئین می‌شود. کشش سطحی آب با افزایش دما به دلیل کم شدن پیوندهای هیدروژنی کاهش می‌یابد.


خاصیت تر کنندگی

اگر نیروهای ما بین مولکولی مایع کمتر از نیروی متقابل بین مایع و یک جسم جامد باشد مایع در سطح جامد پخش می‌شود که خاصیت تر کنندگی نام دارد. ایجاد سطح مقعر بر آب موجود در لوله‌های نازک با توجه به پدیده تر کردن توجیه می‌شود. خاصیت تر کنندگی آب باعث استفاده از آن در شستشو می‌شود. دمای بالا و شوینده‌ها خاصیت تر کنندگی آب را بالا می‌برند.

قطبیت

قطبیت آب به دلیل اختلاف الکترونگاتیوی بین اتمهای اکسیژن و هیدروژن می‌باشد.

استفاده از آب به عنوان حلال

آب به دلیل ثابت دی‌الکتریک بالا و همچنین داشتن قطبیت ترکیبات یونی را در خود حل می‌کند. ثابت دی‌الکتریک بالای آب باعث کاهش نیروی جاذبه میان یونها می‌شود. در نتیجه احتمال ترکیب مجدد آنها و خارج شدن به صورت رسوب را کم می‌کند. آب از معدود مایعاتی است که می‌تواند در دمای اتاق مقدار زیادی از ترکیبات یونی را در خود حل کند. همچنین آب مواد مولکولی مانند متانول ، آمونیاک ، اوره و … را که می توانند با آب پیوند هیدروژنی برقرار کنند هم در خود حل می‌کند.
نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 3:17 توسط نرمين |
منو
صفحه های تصادفی
سلستین
نقد و بررسی دلایل پلورالیسم دینی توسط حسن معلمی
دعای امام حسن عسگری علیه السلام درباره عیسی بن صبیح
گیتهای منطقی
تیره سدم
کمکهای اولیه
ماهواره‌های ردیابی
ترجمه انگلیسی قرآن
طالبی
Calcium
کاربر Online
86 کاربر online

پیوند هیدروژنی

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > شیمی > شیمی معدنی
 (cached)


هرگاه هیدروژن به اتمی با الکترونگاتیوی زیاد مثل فلوئور ، اکسیژن یا نیتروژن متصل گردد، شرایطی برای بوجود آمدن نوع بسیاری مهمی جاذبه بین مولکولی مثبت ـ منفی که آن را پیوند هیدروژنی می‌گویند حاصل می‌شود. به عبارت دیگر ، اتم هیدروژن یک مولکول و زوج الکترون غیر مشترک مولکول دیگر متقابلا همدیگر را جذب می‌کنند و پیوندی تشکیل می‌شود که به پیوند هیدروژنی ، Hydrogen Bond مرسوم است.


img/daneshnameh_up/c/c8/h-bond.jpg

اطلاعات اولیه

جاذبه بین مولکولی دربرخی از ترکیبات هیدروژن‌دار بطور غیرعادی قوی است. این جاذبه در ترکیباتی مشاهده می‌شود که درآنها بین هیدروژن و عناصری که اندازه کوچک و الکترونگاتیویته زیاد دارند، پیوند هیدروژنی وجود دارد. پیوند هیدروژنی نه تنها بین مولکولهای یک نوع ماده ، بلکه بین مولکولهای دو ماده متفاوت که توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی را دارند نیز برقرار می‌شود.

نحوه تشکیل پیوند هیدروژنی

پیوند هیدروژنی بر اثر جاذبه اتم هیدروژن اندک مثبت موجود در یک مولکول و اتم بسیار الکترونگاتیو موجود در مولکول دیگر (یا در محل دیگر همان مولکول اگر مولکول به قدر کافی بزرگ باشد که بتواند روی خود خم شود) تولید می‌گردد. جا به جا شدن یک جفت الکترون به سمت عنصر بسیار الکترونگاتیو نیتروژن ، اکسیژن یا فلوئور موجب می‌شود که این اتمها دارای بار منفی جزئی شوند.

در این صورت پیوند هیدروژنی پلی است میان دو اتم شدیدا الکترونگاتیو با یک اتم هیدروژن که از طرفی بطور کووالانسی با یکی از اتمهای الکترونگاتیو و از طرف دیگر بطور الکترواستاتیکی (جاذبه مثبت به منفی) با اتم الکترونگاتیو دیگر پیوند یافته است. استحکام پیوند هیدروژنی یک‌دهم تا یک‌پنجاهم قدرت یک پیوند کوالانسی متوسط است.

img/daneshnameh_up/6/61/cdfessss.jpg

شرایط تشکیل پیوند هیدروژنی

  • بالا بودن الکترونگاتیوی اتمهای متصل به هیدروژن: برهمین اساس است که فلوئور (الکترونگاتیوترین عنصر) ، قویترین پیوند هیدروژنی و اکسیژن (الکترونگاتیوتر از نیتروژن) ، پیوند هیدروژنی قویتری درمقایسه با نیتروژن تشکیل می‌دهد. همچنین بار مثبت زیاد بر روی اتم هیدروژن ، زوج الکترون مولکول دیگر را بشدت جذب می‌کند و کوچک بودن اندازه اتم هیدروژن سبب می‌شود که ملکول دوم بتواند به آن نزدیک شود.

  • کوچک بودن اتمهای متصل به هیدروژن : پیوند هیدروژنی واقعا مؤثر فقط در ترکیبات فلوئور ، اکسیژن و نیتروژن تشکیل می‌شود. با وجود اینکه دو اتم نیتروژن و کلر ، الکترونگاتیوی برابر دارند، چون اتم کلر از اتم نیتروژن بزرگتر است بر خلاف نیتروژن ، کلر پیوند هیدروژنی ضعیفی تشکیل می‌دهد.

توجیه خواص غیرعادی برخی از مواد

وجود خواص غیرعادی برخی از مواد در حالت جامد یا مایع از جمله بالا بودن دماهای ذوب و جوش ، نشان می‌دهد که نیروهای جاذبه بین مولکولی در آنها به اندازه‌ای زیاد است که نمی‌توان آن را به تأثیرهای متقابل ضعیف بین مولکولی نسبت داد. آشناترین این نوع مواد ، فلوئورید هیدروژن ، آب و آمونیاک است که بسیاری از خواص آنها از جمله دماهای جوش و ذوب آنها از دماهای جوش و ذوب ترکیبهای مشابه خود ، برای مثال بطور غیرمنتظره‌ای بالاتر است.

شاید تصور شود که علت این وضعیت غیر عادی ، قطبیت به نسبت زیاد این مولکولهاست. البته تا اندازه‌ای همین طور است. اما بررسی دقیق این پدیده غیر عادی نشان می‌دهد که باید نیروی جاذبه قویتر از نیروهای جاذبه دوقطبی _ دوقطبی بین مولکولهای آنها برقرار باشد.

اگر به ساختار الکترونی مولکولهای توجه شود، می‌توان به موردهای مشترک بین آنها پی برد. این وجه اشتراک ، وجود دست کم یک پیوند کوالانسی با اتم هیدروژن و یک اوربیتال هیبریدی ناپیوندی دو الکترونی اتم مرکزی بسیار الکترونگاتیو در هر یک از آنهاست.

اتمهای الکترونگاتیوی بالایی دارند با هیدروژن پیوند کوالانسی بشدت قطبی بوجود می‌آورند، بطوری که هیدروژن به میزان قابل توجهی خصلت یک پروتون را پیدا می‌کند. جفت الکترون ناپیوندی و قابل واگذاری روی اتم الکترونگاتیو H ، این امکان را پدید می‌آورد که اتم هیدروژن در نقش پل ، اتم‌های الکترونگاتیو دو مولکول را به یکدیگر متصل کند و نیروی جاذبه‌ بین مولکولی بوجود می‌آید که به پیوند هیدروژنی مرسوم است.

خواص ترکیبات دارای پیوند کووالانسی

ترکیباتی که مولکولهای آنها از طریق پیوند هیدروژنی به همدیگر پیوسته‌اند، علاوه بر دارا بودن نقاط جوش بالا ، بطور غیرعادی در دمای بالا ذوب می‌شوند و آنتالپی تبخیر ، آنتالپی ذوب و گرانروی آنها زیاد است.

علت شناور بودن یخ

یخ روی آب شناور می‌ماند، زیرا به هنگام انجماد ، منبسط می‌شود. سبب این انبساط پیوند هیدروژنی میان مولکول‌های خمیده آب است ساختار خمیده یا زاویه‌ای مولکول آب ناشی از آرایش چهار وجهی چهار جفت الکترون در لایه ظرفیت یک اتم است. ساختار زاویه‌ای مولکول آب و پیوند هیدروژنی میان مولکولهای آب به آن معنی است که هر مولکول آب می‌تواند حداکثر با چهار مولکول آب دیگر پیوند هیدروژنی داشته باشد.

پس آب مایع را می‌توان به صورت خوشه‌هایی از مولکولهای آب تصورکرد، خوشه‌هایی که با پیوند هیدروژنی از مولکولهای آب ساخته شده‌اند و دائم در حال حرکتند. شمار مولکولها در هر خوشه و سرعت حرکت خوشه‌ها به دما بستگی دارد. با سرد شدن آب ، مجموعه‌هایی از مولکولهای آب که بسرعت در حرکت‌اند، کند می‌شوند و در نقطه انجماد به یکدیگر قلاب شده ساختمان سه بعدی منبسط شده‌ای را بوجود می‌آورند. این ساختمان گسترده‌تر موجب می‌شود که تراکم یخ کمتر از آب باشد.

ذوب شدن یخ در حدود 15% انرژی پیوند‌های هیدروژنی را می‌شکند و این امر سبب فرو ریختن ساختار می‌شود. در نتیجه مایعی متراکم حاصل می گردد.

img/daneshnameh_up/3/3e/gggggggggy.gif

چرا نقطه جوش آب بالا است؟

خاصیت عجیب دیگر آب ، نقطه جوش نسبتا زیاد آن است. تقریبا تمام ترکیبات هیدروژن‌دار مجاور اکسیژن و اعضای خانواده آن یعنی در دمای اتاق به حالت گازی هستند. اما آب مایع است. برای آنکه یک مولکول به حالت بخار در آید، باید انرژی جذب کند تا بتواند خود را از قید مولکولهای دیگر آزاد کند. چون آب مایع با پیوند هیدروژنی به صورت خوشه‌هایی از مولکول‌ها در می‌آید، برای شکسته شدن پیوند‌های هیدروژنی آن ، انرژی زیادی لازم است.

اما همه پیوندهای هیدروژنی شکسته نمی‌شوند و خوشه‌هایی از مولکولهای آب حتی در نزدیکی 1000 درجه سانتیگراد هنوز وجود دارند. وقتی آب گرم می‌شود، آشفتگی گرمایی پیوند هیدروژنی را می‌گسلد تا آنکه در بخار آب ، فقط جزء کوچکی از شمار پیوندهای هیدروژنی موجود در آب مایع یا جامد باقی می‌ماند. اگر پیوند محکم میان مولکولی از قبیل پیوند هیدروژنی وجود نداشته باشد، مواد معمولا بنا به جرم مولکولی خود به جوش می‌آیند.

جرم‌های مولکولی بزرگتر برای جوش آمدن به دمای زیادتری نیازمندند. عمدتا به این دلیل که ابرهای الکترونی بزرگتر آسانتر و پیچیده می‌شوند و این امر ، منجر به نیروهای لاندن بین مولکولی قویتر می‌شود.

کاربردهای پیوند هیدروژنی

پیوندهای هیدروژنی در بسیاری از مواد یافت می‌شوند. پدیده‌هایی از قبیل چسبناک شدن آب‌نبات سفت ، دیرتر خشک شدن الیاف پنبه‌ای از الیاف نایلونی‌ ، نرم شدن پوست با نایلون ، ناهنجارهای ظاهری در ماهیت آب ، همگی ناشی از همین پیوندهای هیدروژنی است.

پیوند هیدروژنی در تعیین ساختار و خواص مولکولهای سیستم‌های زنده نقش اساسی دارد. اجزای مارپیچ آلفا در ساختار پروتئین‌ها و اجزای مارپیچ دوگانه در ساختار DNA توسط پیوند هیدروژنی بهم می‌پیوندند. تشکیل و گسسته شدن پیوندهای هیدروژنی در تقسیم یافتن و سنتز پروتئین‌ها توسط آن دارای اهمیت اساسی است.
نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 3:12 توسط نرمين |

مقدمه

وقتی اتم هیدروژن به دو یا چند اتم دیگر پیوند شده باشد، یک پیوند هیدروژنی وجود دارد. این تعریف اشاره بر این دارد که پیوند هیدروژنی نمی‌تواند یک پیوند کووالانسی عادی باشد، زیرا اتم هیدروژن تنها یک اوربیتال (1S) در سطح انرژی به قدر کافی پایین دارد که درگیر تشکیل پیوند کووالانسی شود.

جاذبه بین مولکولی و پیوند هیدروژنی

جاذبه بین مولکولی در برخی از ترکیبات هیدروژن‌دار بطور غیر عادی قوی است. این جاذبه در ترکیباتی مشاهده می‌شود که در آنها بین هیدروژن و عناصری که اندازه کوچک و الکترونگاتیوی زیاد دارند، پیوند هیدروژنی وجود دارد. در این ترکیبات ، اتم عنصر الکترونگاتیو چنان جاذبه شدیدی بر الکترونهای پیوندی اعمال می‌کند که در نتیجه آن ، هیدروژن دارای بار مثبت قابل ملاحظه +δ می‌گردد. هیدروژن در این حالت ، تقریبا به صورت یک پروتون بی‌حفاظ است، زیرا این عنصر فاقد الکترون پوششی است. اتم هیدروژن یک مولکول و زوج الکترون غیر مشترک مولکول دیگر ، متقابلا همدیگر را جذب می‌کنند و پیوندی تشکیل می‌شود که به پیوند هیدروژنی مرسوم است. هر اتم هیدروژن قادر است تنها یک پیوند هیدروژنی تشکیل دهد.

نقطه جوش و پیوند هیدروژنی

ترکیباتی که پیوند هیدروژنی دارند، خواص غیر عادی از خود نشان می‌دهند. تغییرات نقاط جوش در مجموعه ترکیبات SnH4 , GeH4 , SiH4 , CH4 مطابق روال پیش بینی شده برای ترکیبات است نیروهای بین مولکولی آنها منحصر به نبروهای لاندن است. نقطه جوش در این مجموعه با افزایش اندازه مولکولی ، زیاد می‌شود. ترکیبات هیدروژنی عناصر گروه چهار اصلی ، مولکولهای ناقطبی هستند. اتم مرکزی هر مولکول فاقد زوج الکترون غیر مشترک است. در گروههای پنج ، شش و هفت اصلی نیروهای دو قطبی - دوقطبی به نیروهای لاندن در چسباندن مولکولها به یکدیگر کمک می‌کند. ولی نقطه جوش نخستین عنصر هر مجموعه (NH3,H2O , HF) بطور غیر عادی بالاتر از نقاط جوش سایر اعضای آن مجموعه است. پیوند هیدروژنی در هر یک از این سه ترکیب ، جدا شدن مولکولها را از مایع مشکلتر می‌کند.

سایر خواص غیر عادی مربوط به پیوند هیدروژنی

ترکیباتی که مولکولهای آنها از طریق پیوند هیدروژنی به همدیگر پیوسته‌اند، علاوه بر دارا بودن نقاط جوش بالا ، بطور غیرعادی در دمای بالا ذوب می‌شوند و آنتالپی تبخیر ، آنتالپی ذوب و گرانروی آنها زیاد است.

شروط تشکیل پیوند هیدروژنی قوی

  • مولکولی که پروتون را برای تشکیل پیوند هیدروژنی در اختیار می‌گذارد (مولکول پروتون دهنده) باید چنان قطبیتی داشته باشد که بار +δ اتم هیدروژن نسبتا زیاد باشد. افزایش قدرت پیوند هیدروژنی به ترتیب N-H.....N
  • اتم مولکول پروتون گیرنده که زوج الکترون لازم برای تشکیل پیوند هیدروژنی را در اختیار می‌گذارد، باید نسبتا کوچک باشد. پیوند هیدروژنی واقعا موثر یا قوی فقط در ترکیبات فلوئور ، اکسیژن و نیتروژن تشکیل می‌شوند. ترکیبات کلر پیوند هیدروژنی ضعیف تشکیل می‌دهند و این خصلت ، با توجه به تغییر جزئی نقطه جوش HCl پیداست. الکترونگاتیوی کلر تقریبا با نیتروژن برابر است. ولی چون اتم کلر بزرگتر از اتم نیتروژن است، پراکندگی ابر الکترونی در اتم کلر بیش از اتم نیتروژن می‌باشد.

مقایسه پیوند هیدروژنی در آب و هیدروژن فلوئورید

تاثیر پیوند هیدروژنی به نقطه جوش آب بیش از هیدروژن فلوئورید است. اگر چه قدرت پیوند O−H…O در حدود 2.3 قدرت پیوند F_H…F است، ولی تاثیر فوق مشاهده می‌شود. بطور متوسط ، تعداد پیوندهای هیدروژنی به ازای هر مولکول در H2O دو برابر آن در HF است. اتم اکسیژن در هر مولکول آب ، با دو اتم هیدروژن پیوند دارد و دارای دو زوج الکترون آزاد غیر مشترک است. اتم فلوئور در مولکول هیدروژن فلوئورید ، سه زوج الکترون آزاد دارد که می‌توانند با اتمهای هیدروژن پیوند تشکیل دهند ولی فقط دارای یک اتم هیدروژن است که می‌تواند با ان پیوند هیدروژنی تشکیل دهد.

پیوند هیدروژنی و بلور یخ

پیوند هیدروژنی در آب به مقدار خیلی زیاد بر روی سایر خواص آن نیز تاثیر می‌گذارد. آرایش چهار وجهی اتمهای هیدروژن و زوج الکترونهای غیر مشترک اکسیژن در آب ، سبب می‌شوند که پیوندهای هیدروژنی بلور یخ دارای چنین آرایشی باشد و منبع به ساختار گشوده بلور یخ می‌شوند. به همین علت چگالی یخ نسبتا کم است. در نقطه انجماد آب ، مولکولها به هم نزدیکترند و به همین علت و بطور غیر متعارف چگالی آب بیشتر از چگالی یخ است. باید توجه داشت که مولکولهای H2O در حالت مایع توسط پیوندهای هیدروژنی به هم پیوسته‌اند ولی میزان این پیوستگی و استحکام آن در حالت مایع کمتر از جامد (یخ) است.

پیوند هیدروژنی و انحلال پذیری ترکیبات مختلف

با توجه به پیوند هیدروژنی می‌توان انحلال پذیری غیر منتظره برخی ترکیبات حاوی اکسیژن ، نیتروژن و فلوئور را در برخی حلالهای هیدروژن‌دار بویژه آب ، توجیه کرد. مثلا آمونیاک (NH3) و متانول (CH3OH) با تشکیل پیوندهای هیدروژنی در آب حل می‌شوند. علاوه بر این ، برخی آنیونهای اکسیژن‌دار (مانند یون سولفات ، 42+SO) ، با تشکیل پیوند هیدروژنی در آب حل می‌شوند.

نقش پیوند هیدروژنی در سیستمهای زنده

پیوند هیدروژنی در تعیین ساختار و خواص مولکولهای سیستمهای زنده نقش اساسی دارد. اجزای مارپیچ آلفا در ساختار پروتئینها و اجزای مارپیچ دوگانه در ساختمان DNA توسط پیوند هیدروژنی به هم می‌پیوندند تشکیل و گسسته شدن پیوندهای هیدروژنی در تقسیم یاخته و سنتز پروتئینهای آن دارای اهمیت اساسی است.

کشش سطحی

حتما تاکنون ایستادن حشرات را در سطح آب رودخانه‌ها دیده‌اید. علت این امر و پیوند هیدروژنی بین مولکولهای آب سطح رودخانه و ایجاد کشش سطحی و در نتیجه یک لایه به هم پیوسته و تور مانند در سطح آب است که وزن پاهای نازک حشرات را می‌تواند تحمل کند.

منابع

  1. شیمی عمومی ، جلداول - تالیف چارلز - مرکز نشر دانشگاهی
  2. شیمی معدنی ، جلد اول - تالیف جیمز هیویی - مرکز نشر دانشگاهی

همچنین ببینید

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 3:11 توسط نرمين |

تعریف فشار:


فشار عبارتست از نیروی وارده بر واحد سطح که با علامت اختصاری p نشان میدهند. این کمیت در گازها نقش عمده را ایفا میکند زیرا یکی از کمیات مشخصه گاز میباشد، از این رو بیشتر قوانین فشار در گازها نهفته شده و به دست آوردن معادله حالت گاز به کار برده میشود.

مفهوم فشار:


  • اثر نیرو بر روی یک سطح بستگی دارد که نیرو چگونه اعمال شود. شخصی که کفش ورزشی میخ دار پوشیده. میخ کفشهایش در زمین فرو میرود در صورتیکه کفش معمولی بر زمین آسیب نمیرساند. نکته قابل توجه این است که در هر دو مورد نیرویی که بر سطح وارد میشود یکسان بوده و همان نیروی وزن اوست. اختلاف میان این دو حالت در این است که کفش ورزشی نیرو را بر سطح کوچکی وارد میکند.

    میخ کفشها مقدار نیروی کل را تغییر نمیدهد ، بلکه نیرو بر واحد سطح را به شدت افزایش میدهد. که کمیت نیروی وارد بر واحد سطح نیز فشار نام دارد. به زبان ریاضی فشار بصورت زیر بیان میشود:

P=F/A که در آن P فشار ، F نیرو و A سطح مقطع اثر نیرو میباشد.

  • اسکیبازان موقع اسکی کفش اسکی میپوشند زیرا دارای سطح مقطع بزرگتری است و فشار وارد بر سطح را کاهش میدهد.
چاقو به خاطر سطح مقطع بسیار کوچک تماس با اجسام (مثلا دست) در اثر اعمال مقدار نیروی هر چند ناچیز ، نیروی واحد سطح (فشار) بزرگتری را ایجاد کرده و سبب برش اجسام میشود.

یکای فشار:


فشاربا یکاهای مختلفی بیان میشود. یکای استاندارد ما در دستگاه SI پاسکال میباشد که برابر(1Pa=1N/m2) میباشد. یک پاسکال برابر مقدار یک نیوتن نیروست که بر یک متر مربع سطح جسمی وارد میگردد. بهترین یکایی که میتواند مرجعی برای سایر یکاها به کار برده شود اتمسفر یا جو (Atmospher ) است که به صورت فشار متوسط هوا در سطح دریا تعریف میشود.

چون پاسکال یکای کوچکی برای فشار است معمولا از کیلو پاسکال(kpa) که برابر 1000 پاسکال است، استفاده میکنند. هر جو تقریبا برابر 100 kpa است. هواشناسان ازواحد میلی بار استفاده میکنند که برابر یک دهم پاسکال است. از سایر واحدهای فشار میتوان دین بر سانتیمتر مربع (dyn/cm2) یا torr را نام برد.

چون در اندازه گیری فشار در لوله U شکل از طول سنجی مایع جیوه به فشار سنجی پی می برند، واحد سانتیمتر جیوه (cmHg) نیز برای کمیت فشار به غلط مرسوم شده است.

نحوه اندازه گیری فشار:


فشار را به کمک دستگاههای فشار سنج اندازه میگیرند عمدهترین فشار سنجها که بر حسب مکانیزم کارشناسان نام گذاری شده است عبارتند از:


ساده ترین و معروترین آنها فشار سنج لوله U شکل است که در آن مقداری جیوه در لوله U شکل ریخته شده و میزان اختلاف فشار محیط (هواکه برابر p0 است) و ماده د اخل فشارسنج که بر مایع جیوه فشار وارد میکند ازطریق اختلاف ارتفاع ستون مایع جیوه اندازه گیری میشود. بنابراین از این طریق فشار واقعی را میتوانیم به دست آوریم: « P=P0+ρg(h-h0)
در رابطه اخیر P فشار و ρ چگالی ماده و P0 فشار اتمسفر ، h0 ارتفاع ستون مایع در فشار اتمسفر ، g شتاب جاذبه وh ارتفاع ستون مایع در فشار ماده میباشد.
نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 3:5 توسط نرمين |

گرانروی

آزاد.

مکانیک محیط‌های پیوسته
کلیات
مکانیک جامدات
مکانیک شاره‌ها


گِرانرَوی (وُشکسانی، ویسکوزیته، و لزجت هم نامیده شده) عبارت است از مقاومت یک مایع در برابر اعمال تنش برشی. هر چه گرانروی مایعی بیشتر باشد، به تنش برشی بیشتری برای تغییر شکل آن نیازمندیم. به عنوان مثال گرانروی عسل از گرانروی شیر بسیار بیشتر است.

[ویرایش] انواع گرانروی

گرانروی پویا (ویسکوزیتهٔ دینامیک)

گرانروی پویا را با μ نشان می‌دهیم که به صورت زیر تعریف می‌شود:

\tau=\mu \frac{\partial u}{\partial y}.
گرانروی جنبشی (ویسکوزیتهٔ سینماتیک)
\nu = \frac {\mu} {\rho}.

[ویرایش] یکاها

[ویرایش] جستارهای وابسته

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 3:1 توسط نرمين |
چگالی سنج ابزاری است لوله ای شکل از جنس شیشه که در انتهای آن که قدری ضخیم تر و مقدار معینی جیوه (تنها فلز مایع) را قرار داده و مهار کرده و درون شیشه لوله ای بالا تر با کمک کاغذی استوانه ای و مدرج ، اعدادی را نوشته و مدرج نموده اند. برای سهولت کار و عدم دخالت فشار اسموزی مایع از اطراف و فشار هوا از لوله آزمایش بلورین دیگری برای نگهداری یا غلاف چگالی سنج استفاده میشود. درون لوله آزمایش مقداری از مایع مورد آزمایش ریخته میشود و پس از وارد کردن چگالی سنج و بستگی به مقدار جیوه در لوله پایین و میزان درجه بندی لوله بالایی (که این دو اصل نوع ویژه این ابزار را مشخص میکند) این ابزار در نقطه معینی از محلول غوطه ور و ثابت میماند و از روی عددی که هم تراز و سطح لوله بالایی مدرج با سطح مایع است و بکمک مقایسه همطرازی چشم ، درجه ای خوانده میشود.
برای آگاهی از اشکال مختلف و کاربردهای آن میتوانید به اینجا
http://khomkadeh.blogspot.com/2006/09/blog-post_115936190121340614.html
و سپس برای دیدن جدول تشخیص درجه الکل شراب از میزان شیرینی اولیه آن به آدرس زیر بروید.
http://khomkadeh.blogspot.com/2006/09/blog-post_115936101688260250.html
از این ابزار برای اندازه گیری میزان شیرینی ، اسید ، خلوص آب ، الکل و هرگونه ماده خارجی در مایع که معمولا آب است استفاده میشود. بهمین جهت که کاربرد های فراوان دارد برای هرگونه آزمایش و شناخت از نوع مخصوص آن استفاده میشود مثلا آنکه برای تشخیص میزان اسید در باتری ماشین بکار میرود قابلیت شناخت یا اندازه گیری میزان شیرینی حل شده در آب را ندارد.
نام علمی آن در زبان فارسی و علوم شیمی چگالی سنج است و در زبان انگلیسی آنرا هیدرومتر مینامند که نام کلی است و برای استفاده از کار ویژه ای نوع مخصوص آنرا بکار میبرند که بشرح زیر است.
Hydrometer چگالی سنج یا آب سنج (که شیرینی سنج هم هست)
Alcoholmeter الکل سنج
Acidometer اسید سنج
Wine meter شراب سنج
نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 2:47 توسط نرمين |

چگالی

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > شیمی > شیمی فیزیک
علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک جامد و الکترونیک > ماده چگال
 (cached)



تصویر
چگالی ماده شناور در مایع

چگالی مقدار جرم موجود در واحد حجم ماده است که آنرا با علامت اختصاری ρ نشان می‌دهند که از رابطه ρ=m/V یا D=m/V بدست می‌آید. در این رابطه D یا ρ چگالی ماده ، m جرم جسم و V حجم اشغال شده توسط آن ماده می‌باشد.

دید کلی

  • آیا تا به حال ، جرم مواد را با هم مقایسه کرده‌اید؟
  • آیا تا به حال از خود پرسیده‌اید که شیر سنگینتر است یا آب؟

مردم گاهی می‌گویند سرب سنگیتر از پَر است. اما یک گونی بزرگ پُر از پَر ، سنیگتر از یک ساچمه سربی است. واژه سنگینی سه مفهوم متفاوت دارد. مثلا در عبارت «یک سنگ خیلی سنگین است و نمی‌شود حرکت داد.» ، منظور وزن سنگ است. در چنین مفهومی هیچ جوابی برای پرسش «شیر سنگینتر است یا آب؟» وجود ندارد. سوالات اخیر مربوط به یک ویژگی عام از کلیه مواد می‌باشد. این ویژگی چگالی یا جرم حجمی نام دارد که از مشخصه‌های فیزیکی مواد به حساب می‌آید که این ویژگی مواد مستقل از ابعاد نمونه می‌باشد. بنابراین برای بیان دقیق ، باید بگوییم چگالی سرب بیشتر از چگالی پر است و در مورد شیر و آب نیز این امر صادق است.

واحدها

در اندازه‌گیری چگالی جامدات و مایعات معمولا جرم را بر حسب گرم (g) یا کیلوگرم (kg) و حجم را بر حسب سانتیمتر مکعب (cm3) یا مترمکعب (m3) بیان می‌کنند که در این صورت چگالی برحسب واحدهای کیلوگرم بر متر مکعب (Kg/m3) یا گرم بر سانتیمتر مکعب (gr/cm3) می‌سنجند. چگالی نشانگر این است که جرم ماده تا چه حد متراکم شده است. مثلا ، سرب یک ماده چگال است، زیرا مقدار زیادی از آن در حجم کوچکتر متراکم شده از طرف دیگر چگالی هوا بسیار کم است.

طریقه اندازه گیری

برای اندازه‌گیری چگالی یک جسم باید هم جرم جسم (m) و هم حجم (V) آن را اندازه‌گیری کنیم. جرم را می‌توانیم با ترازو اندازه‌گیری کنیم. حجم یک جسم جامد را می‌توانیم با راههای گوناگون اندازه بگیریم. مثلا برای بدست آوردن حجم یک مکعب ، اندازه یک ضلع آن را به توان 3 می‌رسانیم و یا برای تعیین حجم یک مکعب مستطیل طول ، عرض و ارتفاع آن را در هم ضرب می‌کنیم. حجم یک مایع را می‌توانیم با ظرف شفاف مدرجی که واحدهای حجم را نشان می‌دهد، اندازه بگیریم. در آزمایشگاه معمولا برای اندازه گیری حجم مایعات از استوانه مدرج استفاده می‌کنند. در مواردی بوسیله اندازه‌گیری جرم نسبی مواد نسبت به هم از طریق چگالی نسبی مواد نسبت به هم می‌توانیم چگالی تک‌تک مواد را اندازه‌گیری نموده و مشخص نماییم.



تصویر
ستون چگالی
روغن
آب
مایع طلا

چگالی نسبی

مقایسه چگالی دو مایع با یکدیگر یا مقایسه چگالی یک جامد با یک مایع خیلی راحت است. اگر چگالی جسمی کمتر از مایع باشد، در آن شناور می‌شود و در غیر اینصورت در آن غرق می گردد. مثلا چگالی چوب از آب کمتر است و برای همین است که چوب روی آب شناور می‌ماند «نیروی ارشمیدس».

مواد چگال

هسته اتمهای تشکیل دهنده مواد و ستارگان از جمله کوتوله‌های سفید ، ستارههای نوترونی ، ابر نواختران ، سیاه چاله‌ها و ... چگالترین موادها هستند.

قیف جدا کننده

وسیله‌ای است که مایعات را بر اساس شاخص چگالی از هم جدا می‌کند؛ مثلا اگر مخلوط روغن و آب را در مخزن این دستگاه بریزیم، بر حسب چگالی مواد در داخل این ظرف تفکیک می‌شود. اگر شیر زیر ظرف را باز کنیم، مایعی که دارای چگالی بالاست، در زیر قرار گرفته و از دستگاه خارج می‌گردد تا اینکه به مرز جدایی مایعات روغن و آب برسد، در چنین حالتی شیر را می‌بندیم و دستگاه با موفقیت دو مایع مخلوط را از هم جدا می‌کند.


توجه: تغییرات دما سبب تغییر حجم جسم می‌شود. بنابراین، با تغییر دما چگالی یک ماده تغییر می‌کند. از این رو چگالی اغلب مواد را در ˚25C معین می‌کنند.


تصویر

جدول چگالی بعضی از مواد معمولی در 25 درجه سانتی‌گراد

ماده چگالی g/cm3
گاز طبیعی 0.000656
هوا 0.00118
اتانول0.78948
سدیم کلرید 2.164
فولاد ضد زنگ 8.037
جیوه 13.545

حل یک مسئله

مسئله: حجم یک قطعه موم 8.50cm3 و جرم آن 8.06g است. چگالی موم را بدست آورید.
راه حل:
چگالی، جرم در واحد حجم است و به صورت زیر نشان داده می‌شود.
D=m/V

با جایگذاری مقادیر معلوم ، خواهیم داشت:
D=8.06g/8.5cm3=0.948g/cm3

مباحث مرتبط با عنوان

  • جرم
  • حجم
  • چگالی نسبی
  • قیف جدا کننده
  • نیرو
  • نیروی گرانشی
  • نیروی ارشمیدوس
  • شناور شدن

  • در علم جزء چگالی را مقدار جرم موجود در واحد حجم ماده می‌دانند. [۱] و آن را با علامت اختصاری ρ نشان می‌دهند که از رابطه ρ=m/V به دست می‌آید. در صورتی که در علم کل، این تعریف از چگالی صحیح نیست و دقیقا تعریف جرم واحد حجم یا جرم مخصوص یا همان دانسیته می‌باشد. در علم کل، وزن مخصوص یک ماده به وزن آب هم‌حجم آن را در شرایط استاندارد، چگالی می‌گویند و ان را با S نشان می‌دهند.[۲] در رابطهٔ ذکر شده، ρ چگالی ماده، m جرم جسم و V حجم اشغال شده توسط آن ماده‌است. همچنین، بین چگالی و وزن مخصوص باید تفاوت قائل شد. چگالی مقدار جرم موجود در واحد حجم است، ولی وزن مخصوص به معنی وزن واحد حجم ماده‌است. [۲]

    تصویر:physics-stub.jpg این نوشتار دربارهٔ فیزیک ناقص است. با گسترش آن به ویکی‌پدیا کمک کنید.

    [ویرایش] منابع

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 2:33 توسط نرمين |

سوال:   نور تحت چه عواملي (به جز شكست نوردر گذر از يك محيط به محيط ديگر) منحرف ميشود؟  ايا گرانش باعث انحراف نور ميشود ؟مگر نه اينكه نيروي گرانشي بين دو ذره كه داراي جرم اند برقرار ميشود؟!!پس علت چيست

جواب:  انحراف ِ نور در مورد ِ گرانش مربوط به جرم نيست. حضور ِ جرم در جايی؛ فضای اطرافش را خم می کند. نور در واقع منحرف ميشه اما اين بخاطر ِ جذب  گرانشی نيس. بخاطر خميده بودن ِ فضا.  در واقع نور داره راه ِ مستقيمش رو ميره اما در مقايسه با فضای تخت اين دو مسير مستقيم با هم فرق دارن.  در فضای تخت مسير ِ مستقيم کوتاهتره از مسير مستيقيم در فضای خميده. مثلا  مورچه ای که روی يک کره راه ميره مسير طولانيتری رو طی می کنه بين دو نقطه چون نمی تونه از داخل ِ کره  راه  بره

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 2:21 توسط نرمين |
سوال:  
۱) وارونگی دما را از طریق فیزیکی توضیح دهید ؟
۲) اثر غلظت بر کشش سطحی ؟
۳) چرا با افزایش دما کشش سطحی کاهش می یابد؟

جواب: 

۱) در حالت ِ عادی هرچه در جو بالا بريم سردتر ميشه. يعنی هوای سرد بالای هوای گرمتر قرار ميگيره. اين حالت ِ عاديه. اما گاهی در يک ارتفاعی وقتی بالا بريم می بينيم که دما تغييری نکرد يا حتا گرمتر شد. اين ناحيه از جو توش وارونگی دمايی رخ داده (Temperature Inversion).  اين يعنی اينکه يه سرپوشی از هوا  روی همه ی هواهای زيرين گذاشته شده. بطور ِ عادی وقتی هوا آلوده ميشه اين آلودگی بالا ميره. چون هوای گرم هميشه بالا ميره. توی جو ِ عادی هم چون هواهای زير گرمه و بالا سردتر اين بالا رفتن تا ارتفاعات ِ زيادی ادامه داره و دود و ... بالا ميره. اما وقتی در جايی از جو وارونگی دمايی رخ داده باشه اين آلودگی ها ديگه بالاتر نمی رن چون هوای بالاتر گرمتره يا هم دما هست. اينه که آلودگی گير می کنه اونجا.  

۲ و ۳ ) کشش سطحی (Surface tension) نيروييه که بين ِ مولکولهای يک مايع هست. علت ِ بالا بودن ِ بغلهای مايع ِ روی ديواره ی ليوان اين کششه. علت ِ گرد بودن ِ قطره ی مايع هم اينه. علت ِ دم دار بودن َ قطره ی آبی که ار جايی می چکه هم همينه.  کشش سطحی رو با γ نشون ميدن. واحدش ارگ بر سانتيمتر مربع (erg/cm2) هست معمولا. کشش سطحی هميشه سعی می کنه که مساحت ِ مايع رو کم کنه. يعنی جوری که اگه کسی روی مايع راه بره هيچ چاله ی مکنده ای روی سطح نبينه.  تعريف ِ کشش سطحی اينه:

γ = (مساحت / تعداد مولکولها) ( مولکول  / انرژی کشش) 

برای آب ميشه:

γ = (۱/۶×۱۰-۱۱ erg   ÷   ۶) (۱  ÷  ۳×۱۰-۸ cm۲ )  = ۲۵۰ erg cm-۲

حالا جدول ِ زير کشش سطحی ِ همين آبی که گفتيم را در دماهای مختلف نشان می دهد. به تغييرات ِ آن اگه دقت بشه می بينيم که با افزايش دما کشش سطحی  کم می شود.

دما 

( C)

 کشش سطحی

(erg cm-2)

۸- ۷۷/۰
۵- ۷۶/۴
۰ ۷۵/۶
۵ ۷۴/۹
۱۰ ۷۴/۲۲
۱۵ ۷۳/۲۹
۱۸ ۷۳/۰۵
۲۰ ۷۲/۷۵
۲۵ ۷۱/۹۷
۳۰ ۷۱/۱۸
۴۰ ۶۹/۵۴
۵۰ ۶۷/۹۱
۶۰ ۶۶/۱۸
۷۰ ۶۴/۴
۸۰ ۶۲/۶
۱۰۰ ۵۸/۹

اينکه چرا اينطوره بخاطر اينه که در مايع ِ داغتر مولکولها بيشتر روی هم می لغزن و شل تر هستن. پس انرژی ِ کشش بين مولکولها کمتره.
 
کشش سطحی به نوع ماده هم بستگی داره.  مثلا آب (بين مولکولهاش پيوند ِ هيدروژنی داره) و می بينيم که مثلا در دمای ۲۰ درجه کشش سطحيش هست ۷۵/۷۲.  اما در جيوه که پيوندهاش فلزی هست در همين دما کشش سطحی هست:  ۲/۴۶۰.  بيشتره. به همين خاطر جيوه که بريزه گلوله های زيادی درست ميکنه اما آب اينطور نيست.  

در مورد غلظت يه چيزيه مهمه. وقتی دمای جسمی بالا ميره غلظتش «کم» ميشه. از طرف ديگه کشش سطحی هم با افزايش دما کم ميشد. اما نميشه گفت که آيا هر چه جسم غليظتر باشه کشش سطحيش زياد تره يا کمتره. ماده با ماده فرق داره. عموما کشش سطحی و غلظت از هم مستقلن. 1 . با استفاده از یک مقوای نازک یا چنگال سوزنی را به آرامی روی سطح آب داخل یک ظرف قرار دهید و با احتیاط مقوا یا چنگال را از زیر سوزن کنار ببرید.

img/daneshnameh_up/c/c3/pp39.jpg


مشاهده خواهید کرد که :

سوزن در سطح آب شناور می ماند .

توضیح :

سوزن از مقدار آبی که می تواند جا به جا کند سنگینتر است و انتظار می رود در آب فرو رود . اما وجود یک پوسته نامرئی کشسان سوزن را شناور نگه می دارد . وقتی آب با هوا سطح مشترک پیدا می کنند ، تمام مولکولهای سطحی آب به همدیگر متصل شده لایه بسیار نازک پیوسته و پوست مانندی را بوجود می آورد .
2 . داخل ظرفی که سوزن روی سطح آن شناور است یک تکه صابون فرو کنید .

مشاهده خواهید کرد که :

سوزن فوراً پایین می رود .

توضیح :

صابون کشش سطحی را کاهش می دهد .
یکی از دلایلی که ما از صابون برای شستشو استفاده می کنیم ، همین است . با کاهش کشش سطحی ، آب صابون می تواند سطوح روغنی و چرب را خیس کند

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 2:20 توسط نرمين |

آزمایش تیتر کردن اسید و باز

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > شیمی > شیمی تجزیه
علوم طبیعت > شیمی > آزمایشات شیمی
 (cached)


img/daneshnameh_up/d/d2/buret3.gif

تئوری آزمایش

در روش تیتر کردن سلولی با غلظت مشخصی به محلول دیگر اضافه می‌شود تا واکنش شیمیایی بین دو ماده حل شده کامل گردد. محلولی که غلظت آن مشخص باشد، محلول استاندارد است. در عمل تیتر کردن ، محلول استاندارد را از یک بورت به محلولی که باید غلظت آن اندازه گرفته شود، می‌افزایند و این عمل تا وقتی ادامه دارد که واکنش بین محلول استاندار تیتر شونده کامل شود. پس با استفاده از حجم و غلظت محلول استاندارد و حجم محلول تیتر شونده ، غلظت محلول تیتر شونده را حساب می‌کنند.

وسایل لازم

  • بورت 50 میلی لیتر
  • بالون ژوژه 100 میلی لیتری و 50 میلی لیتری
  • ارلن مایر 250 میلی لیتری
  • بشر 100 میلی لیتری
  • ترازوی دقیق

مواد شیمیایی لازم

  • تیتر ازول کلریدریک اسید 0،1 نرمال
  • سود
  • اگزالیک اسید خالص
  • فنل فتالئین

روش آزمایش

بخش اول : تعیین نرمالیته سود مجهول

نمونه مجهول سود (NaOH) در بالون ژوژه 100 میلی لیتری را با آب مقطر به حجم رسانده ، هم می‌زنیم. پس یک بورت 25 میلی لیتری را ابتدا با آب مقطر سپس با محلول سود تهیه شده شستشو می‌دهیم و توسط گیره به پایه متصل می‌کنیم. داخل بورت ، محلول سود ریخته ف محلول را در صفر تنظیم می‌کنیم.


  • در نوک بورت نباید حباب هوا وجود داشته باشد. در صورت وجود داشتن هوا در نوک بورت باید شیر بورت را کمی باز کرد تا نوک بورت از مایع پر شود.
  • در موقع خواندن بورت ، چشم باید در امتداد سطح مایع بوده و عدد مقابل خط زیر سطح مقعر مایع خوانده شود.

حال یک ارلن مایر که پیپت 10 میلی لیتری و با کلریدریک اسید 0،1 نرمال شستشو داده ایم، 10 میلی لیتر کلریدریک اسید 0،1 نرمال می ریزیم. سپس 2 قطره فنل فتالئین اضافه می‌کنیم. ارلن را زیر بورت قرار داده ، با دست چپ بشر بورت را باز می‌کنیم تا قطره قطره محلول سود به محلول اسید اضافه شود و با دست راست ، ارلن را به‌آهستگی حرکت دورانی می‌دهیم. طی این عمل ، محلول داخل ارلن ، رنگ ارغوانی (صورتی رنگ) می‌شود و این نشانگر بازی شدن محلول داخل ارلن است. افزایش سود را متوقف کرده و حجم سود مصرفی را از روی بورت می‌خوانیم.

از فرمول زیر نرمالیته سود مجهول به‌راحتی محاسبه می‌شود:


اسید V * اسید N = سود V * سود N

اسید V * اسید N /سود N = سود N


img/daneshnameh_up/5/5b/measure.gif

بخش دوم : تعیین نرمالیته اگزالیک اسید

یک گرم اگزالیک اسید را داخل بشر 100 میلی لیتری ریخته و کمی آب مقطر به آن اضافه می‌کنیم تا حل شود و سپس محلول را به یک بالون ژوژه 50 میلی لیتری انتقال داده و به حجم می‌رسانیم. توسط پیپت ژوژه ، 10 میلی لیتر از این محلول را داخل ارلن مایر 250 میلی لیتری می‌ریزیم و دو قطره فنل فتالئین به آن اضافه می‌کنیم. سپس بورت را از سود با نرمالیته معلوم پر می‌کنیم و محلول داخل ارلن را با آن تیتر می‌کنیم.

روش تیتر کردن به این صورت است که طبق بخش اول ، سود را قطره قطره به محلول داخل ارلن افزوده تا صورتی کم‌رنگ ایجاد شود. سپس حجم بورت را یادداشت می‌کنیم. نرمالیته اسید با استفاده از رابطه زیر به‌سادگی حاصل می‌شود.
سود V *سودN = اسید V * اسید N

سود V *سود N / اسیدN = اسید N

نتایج آزمایش

  1. با استفاده از رابطه فوق با داشتن حجم اسید ، حجم و نرمالیته باز می‌توان نرمالیته اسید را بدست آورد.
  2. با معلوم بودن حجم باز و نرمالیته و حجم اسید به‌راحتی می‌توان نرمالیته باز را محاسبه کرد.
  3. در رابطه فوق برای حجم از هر واحدی می‌توان استفاده کرد، مشروط بر اینکه هر دو حجم ( یعنی اسید V و باز V) دارای یک واحد باشند.
  4. در محلول که دارای نرمالیته یکسان باشند، با حجم‌های مساوی بر یکدیگر اثر می‌کنند.

پرسش های پیشنهادی

  1. چند نمونه از تیتراسیون که در زندگی روزمره شما کاربرد دارد نام ببرید.
  2. برای تیتر کردن اسید معده (HCl) ، باز مناسب چه ماده ای است؟

همچنین ببینید

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 2:19 توسط نرمين |

واکنش شیمیایی

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > شیمی
 (cached)


هرگاه موادی به مواد جدید تبدیل شوند، گفته می‌شود که واکنش شیمیایی رخ داده است.


img/daneshnameh_up/4/49/F-laser-reaction.jpg

چگونگی انجام یک واکنش شیمیایی

برای اینکه واکنش شیمیایی رخ دهد، باید پیوندهای بین اتمها و مولکولها شکسته شوند و به نحو دیگری تشکیل شوند. از آنجا که این پیوندها معمولا قوی هستند، اغلب برای شروع یک واکنش انرژی لازم است. این انرژی معمولا به شکل گرما است. مواد جدید (محصولات واکنش) خواص متفاوت با مواد اولیه (واکنش دهنده ها) دارند. واکنشهای شیمیایی فقط در آزمایشگاه رخ نمی‌دهند. این واکنشها دائما در اطراف ما در حال وقوع اند، مانند زنگ زدن اتومبیلها و پخته شدن غذا.

انواع واکنشهای شیمیایی

بعضی از واکنشهای شیمیایی بسیار سریع، یعنی ظرف چند ثانیه رخ می‌دهند. بعضی دیگر از واکنشها بسیار کند هستند و تا هزاران سال به طول می‌انجامند (فساد یک جسد مومیایی شده باستانی نمونه ای از واکنشهای بسیار کند است).

نحوه انجام واکنش

برای اینکه یک واکنش شیمیایی رخ دهد، باید مواد واکنش‌دهنده با هم تماس یابند تا محصولات جدیدی را تشکیل دهند. هر چیزی که تماس بین ذرات واکنش‌دهنده را افزایش دهد، سرعت واکنش را زیاد می‌کند. این کار را به چند طریق می‌توان انجام داد:


  1. با افزایش غلظت واکنش‌دهنده‌ها ، بطوری که ذرات بیشتری وجود داشته باشد. به این ترتیب ذرات به دفعات بیشتری به هم برخورد می‌کنند و بنابر این سریعتر واکنش می‌کنند و محصولات واکنش را تشکیل می‌دهند.

  2. با افزایش فشار درون ظرف واکنش ، بطوری که ذرات به هم فشرده شوند و در نتیجه بیشتر به هم برخورد کنند.

  3. با افزایش دمایی که واکنش در آن رخ می‌دهد. این کار به ذرات انرژی بیشتری می‌دهد، در نتیجه سریعتر حرکت می‌کنند و به دفعات بیشتری برخورد می‌کنند.

  4. با افزایش مساحت رویه واکنش‌دهنده‌ها با شکستن فیزیکی آنها. این کار فرصت بیشتری را برای تماس و واکنش به واکنش‌دهنده‌ها می‌دهد.

img/daneshnameh_up/8/86/reaction.gif

استفاده از کاتالیزور

راه دیگری برای تغییر سرعت یک واکنش استفاده از کاتالیزور است. کاتالیزور ماده ای است که سرعت یک واکنش را تغییر می‌دهد، اما خود آن در پایان واکنش از نظر شیمیایی بدون تغییر می‌ماند. کاتالیزگرها معمولا واکنش را سریعتر می‌کنند. این مواد این کار را با فراهم کردن مسیر دیگری برای واکنش انجام می‌دهند، مسیری که نیاز به انرژی کمتری دارد.

به دلیل پائین آمدن «سد» انرژی ذرات بیشتری واکنش می‌کنند و واکنش سریعتر انجام می‌شود. کاتالیزگرها در تولید صنعتی مواد مختلف، مانند بنزین ، مارگارین ، آمونیاک اهمیت زیادی دارند. اکثر کاتالیزگرهای صنعتی فلز هستند و به شکل دانه های فلزاند. بعضی از کاتالیزگرها برای کند کردن واکنشها به کار می‌روند و بازدارنده نامیده می‌شوند.

اکسایش و کاهش

اکسایش و کاهش فرایندهایی هستند که در بعضی واکنشهای شیمیایی رخ می‌دهند: وقتی که اکسیژن به ماده ای اضافه می‌شود، وقتی که ماده ای هیدروژن از دست می‌دهد و وقتی که ماده ای الکترون از دست می‌دهد.

کاهش ، عکس اکسایش است. این فرایند در سه حالت رخ می‌دهد: وقتی که ماده ای اکسیژن از دست می‌دهد، وقتی که ماده ای هیدروژن بدست می‌آورد و وقتی که مادهای الکترون بدست می آورد.

به عنوان مثال وقتی که منیزیم در هوا سوزانده می‌شود، این فلز با به دست آوردن اکسیژن و اکسیده شدن تبدیل به خاکستر می‌شود. این خاکستر اکسید منیزیم است.

واکنشهای اکسایش و کاهش

اکسایش و کاهش همیشه همراه با هم در یک واکنش رخ می‌دهند.در این صورت، واکنش را واکنش اکسایش- کاهش می‌نامند. بعضی از واکنشهای اکسایش- کاهش در صنعت مفید است. مثلا استخراج آهن از سنگ معدن آن با ترکیب کردن سنگ معدن با منواکسید کربن در کوره بلند آهن انجام می‌شود. در این واکنش سنگ معدن آهن اکسیژن از دست می‌دهد و آهن تشکیل می‌شود و منواکسید کربن ، اکسیژن بدست می‌آورد و تبدیل به دی‌اکسید کربن می‌شود.

مباحث مرتبط با عنوان

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 2:15 توسط نرمين |

تیتراسیون

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > شیمی > شیمی تجزیه
 (cached)


img/daneshnameh_up/f/fb/titration.jpg

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.

تصویر

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.

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.

مباحث مرتبط با عنوان

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 2:1 توسط نرمين |
گرمای نهان تبخیر
گرمای نهان تبخیر در یک سری همولوگ از هیدروکربن‌ها بترتیب از مواد سبک به سنگین کاهش می‌یابد و همچنین مقدار آن از یک سری به سری دیگر ، مثلا بترتیب از آروماتیکها به نفتن‌ها و هیدروکربورهای اشباع شده نقصان می‌یابد. بنابراین گرمای نهان تبخیر با دانسیته فراکسیون مربوط بستگی دارد.
نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 1:37 توسط نرمين |
سرعت واکنش

سرعت واکنش ، عبارت از تغییر غلظت هر یک از مواد اولیه یا مواد حاصل نسبت به زمان انجام واکنش است.

نگاه کلی

سرعت یک واکنش ، روند تبدیل مواد واکنش دهنده به محصول در مدت زمان معینی را نشان می‌دهد. سرعت واکنشها یکی از مهمترین بحثها در سینیتیک شیمیایی است. شیمیدانها همیشه دنبال راهی هستند که سرعت واکنش مفید را بالا ببرند تا مثلا در زمان کوتاه بازده بالایی داشته باشند و یا در پی راهی برای کاهش سرعت یا متوقف ساختن برخی واکنشهای مضر هستند. بعنوان مثال رنگ کردن سطح یک وسیله آهنی روشی برای متوقف ساختن و یا کم کردن سرعت زنگ زدگی و جلوگیری از ایجاد اکسید آهن است.

طبقه بندی واکنشها برحسب سرعت

هدف از مطالعه سرعت یک واکنش این است که بدانیم آن واکنش چقدر سریع رخ می‌دهد. ترمودینامیک شیمیایی ، امکان وقوع واکنش را پیش‌بینی می‌کند، اما سینتیک شیمیایی چگونگی انجام یک واکنش و مراحل انجام آن و سرعت پیشرفت واکنش را بیان می‌کند. از لحاظ سرعت ، واکنشها به چند دسته تقسیم می‌شوند:

۱. واکنشهای خیلی سریع که زمان انجام این واکنشها خیلی کم و حدود ۰,۰۰۰۱ ثانیه است.

۲. واکنشهای سریع که زمان انجام این واکنشها کم و در حدود حساسیت انسان به زمان (ثانیه) است.

۳. واکنشهای معمولی ، اکثر واکنشهایی که در آزمایشگاهها با آنها سر و کار داریم از این نوع هستند و در حدود دقیقه‌ها یا چند ساعت طول می‌کشند.

۴. واکنشهای کند که در حدود روزها و هفته‌ها طول می‌کشند.

۵. واکنشهای خیلی کند که در حدود سالها و قرنها طول می‌کشند.

فقط تعداد اندکی از واکنشهای شیمیایی در سراسر فرآیند با سرعت ثابتی پیش می‌روند. بیشتر واکنشها در آغاز واکنش که غلظت واکنش‌دهنده‌ها بالا است با سرعت پیش رفته و با کم شدن غلظت از سرعت کاسته شده و با کامل شدن واکنش به صفر می‌رسد. برخی از واکنشها هم سرعت آنها پس از مدتی ثابت می‌ماند. چنین واکنشهایی ، واکنشهای تعادلی نام دارند.

عوامل مؤثر بر سرعت واکنش

عوامل گوناگونی بر سرعت واکنش تاثیر دارند که بطور مختصر در مورد هر کدام توضیحی ارایه می‌شود.

حالت فیزیکی واکنش دهنده‌ها
برای انجام یک واکنش ، واکنش‌دهنده‌ها باید با هم مخلوط شوند تا در مجاورت همدیگر قرار گیرند. اگر واکنش‌دهنده‌ها هم‌فاز باشند، یعنی همگی گاز یا بصورت حل شده در حلالی باشند، واکنش با سرعت بیشتری رخ می‌دهد

غلظت
غلظت بیشتر واکنش‌دهنده‌ها باعث ایجاد برخورد بیشتر بین آنها می‌شود و هر چه تعداد برخوردها بیشتر باشد، تعداد برخوردهای موثر هم بالا می‌رود بنابراین سرعت واکنش هم بیشتر می‌شود.

دما
از مهمترین عوامل مؤثر بر سرعت واکنشهای شیمیایی است. در برخی از واکنشها با افزایش چند درجه سانتی‌گراد ، سرعت واکنش ممکن است چند برابر بیشتر شود. البته استثناهایی هم وجود دارد.

کاتالیزور
کاتالیزورها سرعت یک واکنش شیمیایی را که از لحاظ ترمودینامیکی قابل انجام است، تغییر می‌دهند. بنابراین نمی‌توانند واکنشهایی را که از نظر ترمودینامیک امکان‌پذیر نیستند، به انجام برسانند. کاتالیزورها با پیش بردن یک واکنش از مسیر دیگر انرژی فعالسازی را کم کرده و باعث افزایش سرعت واکنشها می‌شوند.

نقش برخورد در سرعت واکنش

برای انجام یک واکنش شیمیایی ، باید مولکولهای واکنش‌دهنده آنقدر به هم نزدیک شوند تا بین آنها برخورد ایجاد شود. این برخوردها وقتی منجر به انجام واکنش می‌شوند که مؤثر باشند، یعنی جهت‌گیری و انرژی برخوردها طوری باشد که بر اثر برخورد برخی پیوندها شکسته شده و پیوندهای جدیدی تشکیل شوند که نتیجه این عمل تولید مولکولهای جدید یعنی محصول است.

سرعت هر واکنش شیمیایی متناسب است با تعداد برخورد مولکولها در واحد زمان. اگر تمام برخوردهای مولکولها منجر به انجام واکنش شود، مدت زمان انجام واکنشها باید خیلی کمتر باشد. طبق محاسبات مختلف از هر ۱۰۱۴ برخورد ، فقط یک برخورد به واکنش منجر می‌شود. یعنی برخوردهایی موجب انجام واکنش می‌شوند که انرژی حاصل از برخورد برابر یا بیشتر از انرژی فعالسازی باشد.

انرژی فعالسازی

حداقل انرژی لازم که بایستی واکنش‌دهنده‌ها بگیرند تا بتوانند وارد واکنش شوند. انرژی فعالسازی برای تمام واکنش‌های شیمیایی چه گرماگیر و چه گرماده وجود دارد و معمولا از انرژی برخورد میان مولکولها تامین می‌شود.

کپی رایت و منابع

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 1:26 توسط نرمين |
شیمی فیزیک (Physical chemistry) بخشی از علم شیمی است که در آن ، از اصول و قوانین فیزیکی ، برای حل مسائل شیمیایی استفاده می‌شود. به عبارت دیگر ، هدف از شیمی فیزیک ، فراگیری اصول نظری فیزیک در توجیه پدیده‌های شیمیایی است. برای آشنایی بیشتر با علم شیمی فیزیک ، باید با زیر مجموعه‌های این علم آشنا شویم و اهداف این علم را در دل این زیر مجموعه‌ها بیابیم.

تصویر

ترمودینامیک شیمیایی
تعیین سمت و سوی واکنش
ترمودینامیک شیمیایی در عمل ، برقراری چهارچوبی برای تعیین امکان پذیربودن یا خود به خود انجام شدن تحولی فیزیکی یا شیمیایی معین است. به عنوان مثال ، ممکن است به حصول معیاری جهت تعیین امکان پذیر بودن تغییری از یک فاز به فاز دیگر بطور خود به خود مانند تبدیل گرافیت به الماس یا با تعیین سمت و سوی خود به خود انجام شدن واکنشی زیستی که در سلول اتفاق می‌افتد، نظر داشته باشیم.

در حلاجی این نوع مسائل ، چند مفهوم نظری و چند تابع ریاضی دیگر بر مبنای قوانین اول و دوم ترمودینامیک و برحسب توابع انرژی گیبس ابداع شده‌اند که شیوه‌های توانمندی برای دستیابی به پاسخ آن مسائل ، در اختیار قرار داده‌اند.
تعادل
پس از تعیین شدن سمت و سوی تحولی طبیعی ، ممکن است علم بر میزبان پیشرفت آن تا رسیدن به تعادل نیز مورد توجه باشد. به عنوان نمونه ، ممکن است حداکثر راندمان تحولی صنعتی یا قابلیت انحلال دی‌اکسید کربن موجود در هوا ، در آبهای طبیعی یا تعیین غلظت تعادلی گروهی از متابولیتها ( Metabolites ) در یک سلول مورد نظر باشد. روشهای ترمودینامیکی ، روابط ریاضی لازم برای محاسبه و تخمین چنین کمیت‌هایی را بدست می‌دهد.

گرچه هدف اصلی در ترمودینامیک شیمیایی ، تجزیه و تحلیل در بررسی امکان خود به خود انجام شدن یک تحول و تعادل می‌باشد، ولی علاوه بر آن ، روشهای ترمودینامیکی به بسیاری از مسائل دیگر نیز قابل تعمیم هستند. مطالعه تعادلهای فاز ، چه در سیستم‌های ایده آل و چه در غیر آن ، پایه و اساس کار برای کاربرد هوشمندانه روشهای استخراج ، تقطیر و تبلور به عملیات متالوژی و درک گونه‌های کانی‌ها در سیستم‌های زمین‌ شناسی می‌باشد.
تغییرات انرژی
همین طور ، تغییرات انرژی ، همراه با تحولی فیزیکی یا شیمیایی ، چه به صورت کار و چه به صورت گرما مورد توجه جدی قرار دارند؛ این تحول ممکن است احتراق یک سوخت ، شکافت هسته اورانیوم یا انتقال یک متابولیت در بستر گرادیان غلظت باشد.

مفاهیم و روشهای ترمودینامیکی ، نگرشی قوی برای درک چنان مسائلی را فراهم می آورد که در شیمی فیزیک مورد بررسی قرار می‌گیرند.

تصویر

الکتروشیمی
تمام واکنش‌های شیمیایی ، اساسا ماهیت الکتریکی دارند؛ زیرا الکترونها ، در تمام انواع پیوندهای شیمیایی (به راههای گوناگون) دخالت دارد. اما الکتروشیمی ، بیش ار هر چیز بررسی پدیده های اکسایش- کاهش (Oxidation - Reduction) است. روابط بین تغییر شیمیایی و انرژی الکتریکی ، هم از لحاظ نظری و هم از لحاظ عملی حائز اهمیت است.

از واکنش‌های شیمیایی می‌توان برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد، (در سلولهایی که “سلولها یا پیلهای ولتایی” یا “سلولهای گالوانی” نامیده می‌شوند) و انرژی الکتریکی را می‌توان برای تبادلات شیمیایی بکار برد (در سلولهای الکترولیتی). علاوه بر این، مطالعه فرایندهای الکتروشیمیایی منجر به فهم و تنظیم قواعد آن گونی از پدیده های اکسایش- کاهش که خارج از این گونه سلولها یا پیلها روی می دهد نیز می‌شود.
سینتیک شیمیایی (Chemical Kinetic)
سینتیک شیمیایی عبارت از بررسی سرعت واکنش‌های شیمیایی است. سرعت یک واکنش شیمیایی را عوامل معدودی کنترل می‌کنند. بررسی این عوامل ، راههایی را نشان می‌دهد که در طی آنها ، مواد واکنش‌دهنده به محصول واکنش تبدیل می‌شوند. توضیح تفضیلی مسیر انجام واکنش بر مبنای رفتار اتم‌ها ، مولکول‌ها و یون‌ها را “مکانیسم واکنش” می‌نامیم.

در ترمودینامیک و الکتروشیمی ، کارها پیش‌بینی انجام واکنش بود؛ اما مشاهدات صنعتی ، نتایج ترمودینامیک شیمیایی را به نظر تایید نمی‌کند. در این حالت نبایستی فکر کنیم که پیش بینی ترمودینامیک اشتباه بوده است؛ چون ترمودینامیک کاری با میزان پیشرفت واکنش و نحوه انجام فرایندها ندارد. نظر به اهمیت انجام فرایندها از نظر بهره زمانی ، لازم است که عامل زمان در بررسی فرایندها وارد شود.

به عنوان مثال ، کاتالیزورهای بخصوصی به نام “آنزیم‌ها” در تعیین این که کدام واکنش در سیستمهای زیستی با سرعت قابل ملاحظه به راه بیافتد، عواملی مهم هستند. مثلا مولکول “تری فسفات آدنوزین” (Adnosine triphosphate) از لحاظ ترمودینامیکی در محلولهای آبی ناپایدار بوده و باید هیدرولیز گردیده و به “دی فسفات آدنوزین” و یک فسفات معدنی تجزیه شود. در صورتی که این واکنش در غیاب آنزیمی ویژه ، “آدنوزین تری فسفاتاز” ، بسیار کند می‌باشد.

در واقع همین کنترل ترمودینامیکی سمت و سوی واکنش‌ها به همراه کنترل سرعت آنها توسط آنزیمهاست که موجودیت سیستمی با تعادل بسیار ظریف ، یعنی سلول زنده را مقدور می‌سازد. بیشتر واکنش‌های شیمیایی طی مکانیسمهای چند مرحله‌ای صورت می‌گیرند. هرگز نمی‌توان اطمینان داشت که یک مکانیسم پیشنهاد شده ، بیانگر واقعیت باشد. مکانیسم واکنشها تنها حدس و گمانهایی بر اساس بررسیهای سینتیکی‌اند.
ارتباط شیمی فیزیک با سایر علوم
همانطور که عنوان شد و از نام شیمی فیزیک پیداست، این علم ، مسائل و پدیده‌های شیمیایی را با اصول و قوانین فیزیک توجیه می‌کند و ارتباط تنگاتنگی میان شیمی و فیزیک برقرار می‌کند. علاوه بر آن ، روابط بسیار پیچیده شیمیایی با زبان ریاضی ، مرتب و طبقه‌بندی شده و قابل فهم می‌گردد. بسیاری از پدیده‌های زیستی مانند سوخت و ساز مواد غذایی در سلولهای بدن با علم شیمی فیزیک توجیه می‌شود و این ، ارتباط شیمی فیزیک را با زیست شناسی و به تبع آن پزشکی بیان می‌کند.

بسیاری از پدیده های طبیعی که به صورت خود به خودی انجام می‌گیرد، همانند تبدیل خود به خودی الماس به گرافیت ، با علم شیمی فیزیک توجیه می‌شود

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 1:24 توسط نرمين |

غلظت

مقداری از ماده که در مقدار معینی از محلول وجود دارد را غلظت گویند.

 

غلظت را بر حسب واحدهای مختلفی مانند: گرم در لیتر- مول در لیتر-

 

درصد جرمی – ppm - ... بیان می کنند.

 

مثلا به مقدار جرم حل شده (g ) در یک لیتر محلول " غلظت g/lit گویند.

 

 

 

جرم حل شده g) )

-------------------- = g/lit

حجم محلول (liter)

 

 

غلظت برحسب ppm :

 

معمولا اگر ماده حل شده در محلول بسیار کم باشد از این واحد استفاده می شود.

 

 

۱۰۰۰۰۰۰*جرم حل شده  (g (

--------------------------------= ppm

         جرم محلول (g)

 

مثال: 0.048 گرم از یک نوع نمک را در مقداری آب حل کرده سپس

 

جرم آن را با  آب مقطر به 500 گرم رسانده ایم .غلظت آن را برحسب

 

ppm حساب کنید.

 

 

 

1000000                 * 0.048

 96  ppm= ---------------------  = ppm

            500                           

 

 

DO  :

 

حداقل غلظت اکسیژن محلول درآب که برای ادامه حیات آبزیان لازم است را با نماد DO

 (dissolved oxygen ) نشان می دهند و معمولا آن را بر حسب ppm می سنجند

 

 

مثال:

 

0.008 گرم اکسیژن در 1600 گرم آب حل شده است . DO  آب را حساب

 

کنید.

 

                 1000000  *0.008

ppm   5 = ----------------------- = DO

                       1600

 

+ نوشته شده توسط مهدی زیلوچی در چهارشنبه 1385/08/24 و ساعت 21:53 | نظر بدهید

 

اسید – باز – خنثی

شناسایی :

 

برای شناسایی مواد اسیدی و بازی از شناساگرها (Indicator) استفاده

 

می شود.

 

مانند شناساگر لیتموس(تورنسل) که محلولهای اسیدی را قرمز و

 

محلولهای بازی را آبی می کند.شناساگر های اسید وباز

 

شناسایی بر اساس فرمول شیمیایی:

 

 

---اسیدها در فرمول شیمیایی خود H دارند.(هرفرمولی که Hداشته

 

باشد اسید نیست مثل CH4 ولی همه اسیدها در فرمول خود Hدارند.)

 

مانند: HCl – HBr – H2SO4 – HNO3 – H3PO4

 

ساختار فرمول اسیدهای اکسیژن دار:( اکسیژن+غیرفلز+H)

 

 

--- بازها در فرمول شیمیایی خود OH دارند. ( هر فرمولی که OH

 

داشته باشد باز نیست مثل CH3OH (متانول) )

 

مانند:KOH – NaOH – Ca(OH)2 – Mg(OH)2

 

ساختار فرمول شیمیایی بازها: (OH + نشانه شیمیایی فلز)

 

 

 

قدرت اسیدی همه اسیدها یکسان نیست .

 

قدرت بازی همه بازها یکسان نیست .

 

برای تعین شدت اسیدی  یا بازی یک محلول از مقیاس PH استفاده می

 

کنند.

PH

گستره از صفر تا 14 را در بر می گیرد.

 

PH=۷ خنثی است 

 

PH< 7  اسیدی است

 

 . بازی (قلیایی)است.PH> 7

 

 

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 1:9 توسط نرمين |

انحلال پذیری

تعریف: بیشترین مقدار ماده ای است که در دمای معین در 100 گرم آب حل می شود و

 

محلول سیر شده می سازد.

 

نکات:

 

1-             انحلال پذیری مواد جامد معمولا با افزایش دما زیاد می شود.

 

2-             تغییرانحلال پذیری با دما برای هر ماده با ماده دیگر

 

 تفاوت دارد. بطوریکه نمودار انحلال پذیری- دما برای

 

مواد مختلف یکسان نیست.

 

3-             اگر محلول سیر شده و داغ را به آرامی و بدون

 

شوک سرد کنیم بیش از اندازه حل شونده خواهد داشت " به

 

این محلول فرا سیر شده (فوق اشباع) گویند.

 

4-             انحلال پذیری گازها با دما نسبت مستقیم و با فشار

 

نسبت عکس دارد.یعنی افزایش دما سبب کم شدن گاز های

 

محلول می شود ولی افزایش فشار انحلال پذیری گاز در

 

آب را زیاد می کند.

 

 

مسئله:

انحلال پذیری KNO3  طبق جدول زیر با دما تغیر می کند.

 

دما

50

60

70

80

انحلال پذیری

70

90

120

145

 

140گرم KNO3را در 100 گرم آب 80 درجه حل کرده

 

و سپس آن را به آرامی تا 70 درجه سرد کردیم:

 

الف) نوع محلول 80 درجه چیست؟  سیر نشده چون در این دما با145 گرم سیر میشود.

 

ب ) نوع محلول 70 درجه چیست؟ فرا سیر شده چون بارامی سرد شده و رسوبی تشکیل

 

نشده است و دراین دما انحلال پذیری 120 گرم است.

 

ج) جرم محلول 70 درجه چقدر است؟ 100گرم آب + 145گرم نمک = 245گرم

 

د) اگر به سرعت محلول را تا دمای 60 درجه سرد کنیم چند گرم نمک رسوب می کند؟

 

در این دما انحلال پذیری 90 گرم است بنا بر این حد اکثر 90 گرم نمک در آب حل شده و

 

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 1:5 توسط نرمين |


!دید کلی
انجام یک واکنش شیمیایی با تغییر انرژی همراه می‌باشد. واکنشی که هنگام سوختن گاز طبیعی و هوا صورت می‌گیرد، گرمای لازم برای پختن غذا روی اجاق گاز یا جوشیدن آب را فراهم می‌کند. در مقابل تشکیل گلوکز در فرایند فتوسنتز نیاز به جذب انرژی نورانی خورشید دارد. اکثر واکنشهای شیمیایی گرما تولید می‌کنند. در واکنشهای گرماده ، گرما از مخلوط واکنش به محیط اطراف جریان می‌یابد و اثر این جریان ، افزایش دمای محیط می‌باشد.

واکنشهایی که از محیط اطراف گرما جذب می‌کنند (گرماگیر) زیاد معمول نیستند. در این موارد می‌توان به ذوب شدن یخ اشاره کرد که در این واکنشها جهت جریان گرما ، از اطراف به مخلوط واکنش است. وقتی تکه یخی در لیوان آب داغی ذوب می‌شود، دمای آب را پایین می‌آورد.

تصویر

واکنشهای شیمیایی از لحاظ ترموشیمی

مقدار گرمای تولید شده یا جذب شده ، در یک واکنش شیمیایی یا یک تغییر فاز را می‌توان با اندازه گیری دما در یک فرایند آدیاباتیک اندازه گیری کرد. از آنجا که اندازه‌گیری تغییرات بسیار کوچک دما امکان پذیر است، روش مطالعه ترمودینامیک واکنشهای شیمیایی و تغییرات فاز با اندازه گیری دما بسیار حساس است.

اگر انجام گرفتن واکنشی در یک سیستم ایزوله با افزایش دما همراه باشد، برای باز گردانیدن آن سیستم به دمای آغازین بایستی اجازه دهیم تا گرما به محیط اطراف منتقل گردد. چنین واکنشی را گرمازا می‌نامیم و گرما ( q ) برای آن منفی می‌باشد. اگر انجام گرفتن یک واکنش در سیتمی ایزوله با کاهش دما همراه باشد، باز گرداندن سیستم به دمای آغازین مستلزم وارد شدن گرما به سیستم است. این واکنشها گرماگیر نام دارند و گرما برای آنها مقدار مثبتی است.

رابطه تولید یا جذب گرما با واکنش شیمیایی

بطور کلی تغییر انرژی مشاهده شده در یک واکنش ناشی از اختلاف بین انرژی محصولات و مواد اولیه می‌باشد. اگر انرژی محصولات واکنش بیش از مواد اولیه باشد، برای انجام واکنش باید به سیستم انرژی دهیم. برعکس اگر انرژی محصولات واکنش کمتر از مواد اولیه باشد، مقداری انرژی به صورت گرما در اثر واکنش آزاد خواهدشد. اکثر واکنشهای انجام شده در آزمایشگاههای شیمی در فشار ثابت انجام می‌شوند ( فشار atm). جریان گرمای این واکنشها به محتوای گرمایی یا آنتالپی آنها بستگی دارد.

جریان گرمایی تمام واکنشهایی که مستقیما در فشار ثابت انجام می‌شوند دقیقا با اختلاف بین آنتالپی محصولات و مواد اولیه آنها برابر است.


واکنش H∆ = مواد اولیه H - محصولات Qp = H

که در این رابطه Qp جریان گرمایی واکنش در فشار ثابت و H محتوای گرمایی یا آنتالپی می‌باشد. البته برای درک رابطه بین تولید یا جذب گرما با واکنش شیمیایی ، از قانون اول ترمودینامیک استفاده می‌شود و دانستن نوع تغییر شیمیایی و اندازه آن ضروری می‌باشد.

H∆ در واکنشهای گرماده و گرماگیر

در واکنشهای گرماده آنتالپی همیشه کاهش می‌یابد (0>H∆). یعنی سیستم واکنش با از دست دادن این آنتالپی ، منبعی برای پخش گرما به محیط اطراف فراهم می‌سازد. برعکس یک واکنش گرماگیر با افزایش آنتالپی همراه می‌باشد (یعنی H∆بزرگتر از صفر است). در حقیقت گرمایی که سیستم جذب می‌کند، آنتالپی را بالا می‌برد.

حالتهای استاندارد در ترموشیمی

برای مشخص کردن حالت مواد واکنش دهنده و فراورده‌ها معمولا واکنشهایی مد نظر هستند که در آنها مواد واکنش دهنده از حالت استاندارد خود به فراورده‌هایی تبدیل می‌شوند که آنها هم در حالت استاندارد هستند. وقتی که اجسام در حالت استاندارد باشند، کمیات ترمودینامیکی را با بالاوند صفر نمایش می‌‌دهند. حالتهای استاندارد در ترمودینامیک شیمیایی به صورت زیر تعریف می شوند.


  • حالت استاندارد یک جسم گازی خالص در دمای معین ، همان گاز ایده آل در فشار bar 1 است.

  • حالت استاندارد یک مایع خالص در دمای معین ، مایع خالص در فشار bar 1 است.

  • حالت استاندارد یک جسم بلوری خالص در دمای معین ، جسم بلوری خالص ، درفشار bar 1 می‌باشد.

  • حالت استاندارد یک ماده محلول ، حالتی فرضی از آن ماده در محلول ایده آل ، مولالیته حالت استاندارد ( 1mol kg-1 ) درفشار bar 1 در هر دما می‌باشد.

قوانین ترموشیمی

  1. "لاووازیه" و "لاپلاس" در سال 1870 نشان دادند که گرمای جذب شده در تجزیه یک جسم باید با گرمای آزاد شده در تشکیل آن در همان شرایط ، یکسان باشد. به این ترتیب اگر واکنشی را به صورت معکوس بنویسیم، علامت H∆__ تغییر خواهد کرد.

  2. در سال 1840 "هس" نشان داد که گرمای کلی یک واکنش شیمیایی در فشار ثابت ، بدون در نظر گرفتن حالتهای واسطه واکنش ، مقداری معین می‌باشد. این نکته ، بازتاب این واقعیت تجربی است که آنتالپی ، یک تابع حالت است و به مسیر طی نشده یا تعداد مراحل در مسیر ارتباطی ندارد و اگر واکنشی ، مجموعی از دو یا چند واکنش دیگر باشد، H∆ کل ، مجموع تغییرات آنتالپی واکنشهای دیگر است (قانون هس).

  3. چون آنتالپی مستقیما با جرم متناسب است، H∆ نیز با مقدار ماده‌ای که ترکیب می‌شود یا در واکنشی تولید می‌شود، متناسب است.

  4. از طریق قانون هس می‌توان جریان گرمای واکنشی را که محاسبه آن مستقیما از یک مرحله مشکل یا غیر ممکن است تعیین نمود.

تصویر
نمودار آنتالپی

گرمای تشکیل

از آنجا که آنتالپیهای مطلق ناشناخته‌اند، به جای آنها از آنتالپی نسبت به یک حالت مرجع استفاده می‌شود که این حالت مرجع گرمای تشکیل یا آنتالپی تشکیل می‌باشد. آنتالپی مولی تشکیل یک ترکیب ( Hf∆ ) برابر است با تغییر H∆ آن در هنگام تشکیل یک مول از این ترکیب ، از عناصرش در حالت پایدار در دمای 25 درجه و فشار atm 1.

آنتالپی تشکیل یک عنصر در حالت استاندارد خود ، درهر دمایی صفر است. می‌توان H∆ هر واکنش را با گرمای تشکیل ترکیبات شرکت کننده ارتباط داد. H∆ هر واکنش برابراست با اختلاف مجموع گرماهای تشکیل محصولات و مجموع گرماهای تشکیل مواد اولیه. آنتالپی‌های تشکیل مواد را می‌توان از روشهای زیر بدست آورد.


  1. روش گرما سنجی برای واکنشهای ذوب ، تصعید ، تبخیر ، انتقال و … .

  2. تغییر ثابتهای تعادل در اثر تغییر دما.

  3. اندازه گیری انرژیهای تفکیک با روش طیف‌بینی.

  4. محاسبه از طریق انرژیها و آنتروپی‌های گیبس

در کتابهای مرجع آنتالپی‌های تشکیل برای ترکیبات مختلف در دماهای گوناگون در جدولهای مختلفی در دسترس هستند.

مباحث مرتبط با عنوان

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 0:54 توسط نرمين |
  #31
batoobato
عضو فعال
 
batoobato's Avatar
 
تاریخ عضویت: Nov 2004
پست ها: 681
سپاسها: 92
در 130 پست 230 بار سپاسگزاری شده است
کاتالیزگر

کاتالیزگر ماده ایست که غالبا باعث افزایش سرعت واکنش میشود و در پایان واکنش دست نخورده باقی میماند.

در واقع کاتالیزگر واکنش را از مسیری پیش میبرد که انرژی فعالسازی آن از انرژی فعالسازی مسیر بدون کاتالیزگر کمتر است.


میتوان با افزایش دما سرعت واکنش را به مقدار قابل توجهی افزایش داد ولی از آنجا که افزایش دما با مصرف انرژی همراه است به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست.


همچنین بسیاری از مواد نسبت به گرما حساس هستند و به سادگی در اثر گرما تجزیه میشوند. به همین دلیل برای افزایش سرعت واکنشهای شیمیایی میتوان از کاتالیزگر استفاده کرد.
?

نکته مهم20



کاتالیزگر واکنش تجزیه محلول هیدروژن پراکسید H2O2 یون+Fe2 میباشد.
آب اکسیژنه در دمای اتاق به مقدار کمی تجزیه میشود در حالیکه در حضور کاتالیزگر+Fe2 (یون آهنII ) واکنش با سرعت انجام میشود.
+Fe2


2H2O2 (aq)
¾®
2H2O2(L) + O2(g)


?

نکته مهم21




واکنش تجزیه محلول هیدروژن پراکسیدH2O2 از نوع واکنشهای کاتالیز شده همگن می باشد. زیرا یونها همیشه در فاز محلول هستند.
?

نکته مهم22



سرعت تجزیه محلول آب اکسیژنه را میتوان با جمع آوری گاز O2آزاد شده در مدت زمان معین تعیین کرد.
G تذ کر



کاتالیزگرها به همان اندازه که انرژی فعالسازی واکنش رفت (Ea) را کاهش میدهند انرژی فعالسازی واکنش برگشت (E´a) را نیز کاهش میدهند. بنابراین کاتالیزگرها سرعت واکنش رفت و برگشت را به یک اندازه افزایش میدهند.
?

نکته مهم 23



کاتالیزگرها تاثیری روی مقدار گرمای واکنش (ΔH) و آنتالپی مواد واکنش دهنده و محصولات ندارند.
?

نکته مهم 24



کاتالیزگرها روی سطح انرژی کمپلکس فعال و زمان انجام واکنش موثرند و هر دو را کاهش میدهند.
?

نکته مهم 25



اگر واکنشی به لحاظ ترمودینامیکی انجام پذیر نباشد کاتالیزگر نمیتواند باعث انجام شدن آن شود.
?

نکته مهم 26



کاتالیزگرها سرعت واکنشها را بیشتر از بقیه عوامل موثر بر سرعت افزایش میدهند.
?

نکته مهم27



کاتالیزگر واکنش تجزیه پتاسم کلرات، منگنزدی اکسید (MnO2) میباشد.این واکنش یک واکنش کاتالیز شده همگن است.
MnO2


2KClO3 (S)
¾®
2KCl(S) + 3O2(g)


?

نکته مهم28




انواع واکنشهای کاتالیز شده

با توجه به نوع فاز کاتالیز گر و مواد واکنش دهنده،واکنشهای کاتالیز شده به دو گروه همگن و ناهمگن تقسیم میشوند.


واکنشهای کاتالیز شده همگن

واکنشی که در آن کاتالیز گر و واکنش دهنده ها همگی در یک فاز قرار داشته باشند واکنش کاتالیز شده همگن نامیده میشود. مانند واکنش تولید گاز.SO3 دراین واکنش گاز NO کاتالیز گر میباشد.



2NO(g)+O2(g) ® 2NO2(g)

NO2(g)+SO2(g) ® NO(g)+SO3(g)




در صورتیکه واکنش دوم را در عدد 2 ضرب نموده و با واکنش اول جمع نمایید واکنش کلی زیر بدست می آید که در آن اثری از گاز NO نیست. به همین جهت گفته میشود که کاتالیزگر ها در پایان واکنش دست نخورده باقی میمانند.




NO


2SO2 (g) + O2(g)
¾®
2SO3(g)



در واکنشهای فوق (بطور کلی واکنشهای دو مرحله ای) کاتالیز گر در واکنش اول مصرف و در واکنش دوم تولید میشود. به همین جهت در مجموع واکنش دست نخورده باقی میماند.
?

نکته مهم29



در واکنش فوق NO2 بعنوان "ذره حد واسط" است. لازم به یاد آوری است که ذره حد واسط دقیقا برعکس کاتالیزگر است. یعنی در واکنش اول تولید و در واکنش دوم مصرف میشود.
?

نکته مهم30
__________________
دست نوشته های یک روانی حتما سر بزنید به وبلاگم
http://kochebonbast.blogfa.com/
batoobato آنلاین نیست.   پاسخ با نقل قول
قدیمی 09-11-2006, 05:52 PM   #32
batoobato
عضو فعال
 
batoobato's Avatar
 
تاریخ عضویت: Nov 2004
پست ها: 681
سپاسها: 92
در 130 پست 230 بار سپاسگزاری شده است
واکنش کاتالیز شده ناهمگن

واکنشی که در آن کاتالیزگر و واکنش دهنده ها در دو فاز گوناگون قرار داشته باشند واکنش کاتالیز شده ناهمگن نامیده میشود. مانند واکنش هیدروژندارشدن آلکنها و تولید آلکان.


H2C =CH2(g)+H2(g) ® H3C -CH3(g)

اتیلن
اتان



نیکل (Ni) پلاتین (Pt) و پالادیوم (Pd) فلزاتی هستند که به عنوان کاتالیزگر در واکنش هیدروژن دار شدن استفاده میشوند.
?

نکته مهم 31



واکنش هیدروژندار شدن در غیاب کاتالیزگر بسیار آهسته انجام میشود ولی در حضور دانه های ریز نیکل، پلاتین یا پالادیوم چه در فشارهای بالای گاز هیدروژن و چه در دمای اتاق سریع انجام میشود. این جمله کتاب درسی به این مفهوم است که چه سرعت واکنش بالا باشد و چه پایین باشد استفاده از کاتالیزگر تأثیر محسوس بر افزایش سرعت واکنش خواهد داشت.لازم به یادآوری است که افزایش دما سرعت واکنش هایی با سرعت بالا را نمیتوانست بالاتر ببرد.
?

نکته مهم 32



تغییرات فشار برسرعت واکنشهایی که میان مواد واکنش دهنده آنها حداقل یک ماده گازی شکل وجود دارد موثر است افزایش فشار موجب کاهش حجم و بعبارت دیگر افزایش غلظت مولد گازی شکل شده و در نتیجه باعث افزایش سرعت واکنش می شود. بنابراین واکنش هیدروژن دار آلکنها در فشار بالای گاز هیدروژنسرعت نسبتا بالایی دارد. همچنین کاهش فشار سرعت چنین واکنشهایی را کاهش میدهند.
?

نکته مهم33



جذب شیمیایی و فیزیکی

جذب سطحی در سطح جامدات به دو صورت فیزیکی و شیمیایی صورت میگیرد.


جذب فیزیکی: در جذب فیزیکی ماده جذب شونده با سطح جاذب هیچگونه پیوند شیمیایی تشکیل نمیدهد و تنها جاذبه هایی از نوع واندروالسی مشاهده میشود.


جذب شیمیایی: در جذب شیمیایی ماده جذب شونده با سطح جاذب نوعی پیوند شیمیایی تشکیل می دهد.



جذب شیمیایی نسبت به جذب فیزیکی قویتر است.
?

نکته مهم 34



جذب مواد محلول در سطح جامد مشکل تر از جذب گاز روی سطح جامد است زیرا در حالت محلول، حلال ماده حل شونده را از سطح جامد جدا میکند.
?

نکته مهم 35



نیکل و پلاتین و پلادیوم با جذب شیمیایی مواد واکنش دهنده روی سطح خود واکنش هیدروژندار شدن را کاتالیز میکنند.
?

نکته مهم3 6



چهار مرحله اصلی فرآیند هیدروژن دار شدن کاتالیز شده اتیلن(اتن):



(آ) مولکول هیدروژن و ملکول اتن روی سطح کاتالیزگر جذب میشود.

(ب) اتن با یک اتم هیدروژن واکنش میکند و رادیکال اتیل (CH2CH3) را به وجود می آورد. این ذره فعال با سطح کاتالیزگر پیوند می دهد.

(پ) رادیکال تولید شده با دومین اتم هیدروژن واکنش می کندو ملکول اتان (CH3CH3) را بوجود می آورد.

(ت) ملکول های اتان تولید شده از سطح کاتالیزگر جدا می شود.


رادیکالها گونه هایی یک یا چند اتمی هستند که دارای یک یا چند الکترون منفرد(تنها)هستند. رادیکالها بسیار فعال و ناپایدار بوده و به سرعت وارد واکنش میشوند. مانند رادیکال متیل .(CH3)
__________________
نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 0:51 توسط نرمين |

قدرت اسيد ها و بازها نسبی می باشد .اسيدی قويتراست که پروتون دهنده بهتری باشد.اسيدهای خالص ساختارمولکولی داشته که ضمن انحلال درآب به يون هيدرونيوم و آنيون (بازمزدوج اسيد) يونيده می شوند. همه اسيدها بطورکامل درآب يونش نمی يابند مانند هيدروفلوئوريک اسيد که ضمن انحلال درآب به مقدارجزيی توليد يون هيدرونيوم و يون(- F )می کند درحالی که هيدروکلريک اسيد تقريبا بطور ۱۰۰٪  درآب يونش می يابد به همين علت محلول HF را اسيدی ضعيف و محلول HCl اسيدی قوی می نامند هرچه اسيد قوی تر باشد PH  کوچکتری خواهد داشت.

ازمهمترين عوامل درقدرت اسيدی ساختار اسيد و ميزان انحلال در دمای ثابت است . درمورد محلول HF درآب عامل مهم ديگر قدرت پيوند هيدروژنی بين مولکولهای HF خالص است که قويترين پيوند هيدروژنی موجود می باشد بطوری که حتی درحالت گاز بين بعضی ازمولکولهای اين ماده هم چنان باقی می ماند.

درهنگام حل شدنHF درآب پيوندهيدروژنی تشکيل شده بين آب وHF  به قدرت پيوند هيدروژنی بين مولکولهای خالص HF نبوده، به طوريکه برخلاف معمول هرچه محلول HF  درآب را غليظ تر کنيم درجه يونش اسيد افزايش می يابد.

نوشته شده در سه شنبه هشتم خرداد 1386ساعت 0:45 توسط نرمين |

س: گرماي نهان تبخير چيست؟

ج:  گرمايي را كه يك مايعدر نقطه جوش خود مي گيرد تا در همان دما به بخار تبديل شود، گرماي نهان تبخير مي گويند.

س: گرماي نهان ويژه تبخير(LV ) چيست؟

ج:  مقدار گرماي لازم براي تبخير يكاي جرم از هر مايع در دماي ثابت را گرماي نهان ويژه تبخير آن مايع مي نامند.

گرماي نهان ويژه تبخير را با نماد LV نشان مي دهند و يكاي آن در SI ، ژول بر كيلوگرم(j/kg ) است. از اين تعريف نتيجه مي شود مقدار انرژي گرمايي لازم براي تبخير m كيلوگرم از مايع برابر خواهد بود با:

Q=

نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 1:43 توسط نرمين |

2-تعيين چگالي(ISO 1183)

چگالي مواد اوليه و نيز چگالي محصول به روش شناورسازي با استفاده از ترازوي دقيق و سيالي با دانسيته معين، تعيين مي گردد. ضمنا" عدد چگالي محصول، معرف کيفيت فرايند توليد مي باشد.

 

 

نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 1:41 توسط نرمين |
جلسه چهارم :

اندازه گيري کشش سطحي مايعات :

 

   اگر تيغه را از کنار بشر بيندازيم ته بشر مي رود ولي اگر از بالا پرتاب کنيم ته آن مي رود .

«کشش  سطحي روي آب ، مولکولهاي آب نسبت به ته يا وسط آن يکسان نيست .»

مولکولهاي  آب تمايل دارند که فقط مولکولهاي همانند خود را جذب کنند ولي با مواد ديگر مثل گاز ،هوا .....مولکولها نمي توانند به هم وصل شوند .

 

روش اندازه گيري کشش سطحي :

لوله موئين ولوله آزمايش را بامحلول تميز کننده وبا آب مقطر آب کشي مي کنيم وبعد با مايع مورد آزمايش دوباره بشوييد ومايع مورد آزمايش را در لوله ريخته وارتفاع آنرا به چند سانتي متر برسانيد وآنرا در ترموستات « سيستمي که دما را ثابت نگه مي دارد » 25 درجه سانتي گراد قرار دهيد سپس چوب پنبه را روي لوله آزمايش قرار داده ودر لوله باريک ديگري که در سوراخ ديگر چوب پنبه قرار داده ايد لوله لاستيکي قرار دهيد داخل اين لوله کمي پنبه قرار داده مدتي به حال خود قرار دهيد تا تعادل گرمايي بر قرار شود سپس کمي داخل لوله لاستيکي بدميد تا مايع در لوله موئين بالا رود وبعد به حالت اول بر گردد .سطح مايع در لوله موئين را با مکيدن لوله لاستيکي پايين آوريد وفرصت دهيد تابه حالت تعادل برسد تفاوت ارتفاع سطح مايع در لوله موئين ولوله آزمايش را به دقت اندازه بگيريد اين عمل را چهار بار تکرار کنيد ومتوسط مقدار هر آزمايش را بدست آوريد .با استفاده از رابطه زير کشش سطحي مايع را محاسبه کنيد .

           گاما = يک دوم h× d 

   H : ارتفاع « mm »

D :   « gبر سانتي متر مکعب »

گاما = يک دوم h × r ×d ×g

H : ارتفاع مايع    r: شعاع لوله موئين   d: چگالي مايع گرم بر ميلي ليتر   g:980 سانتي متر مربع بر s

ابتدا با پي پت داخل لوله آزمايش آب ريخته يک چوب پنبه پلاستيکي دو سر يعني دو تا سوراخ داشته باشد سر آن مي گذاريم از يک طرف لوله موئين را و از طرف پيپت يا لوله نازک را که فوت کنيم داخل مي بريم . حدودا از وسط آ ب تا نقطه که آب در لوله موئين بالا رفته با خط کش اندازه گرفتيم حدودا يک سانتي متر يعني 15 ميلي ليتر

بررسي اثر غلظت بر سرعت واکنش :

 

در سه بورت به ترتيب حدود 25 ميلي ليتر آب مقطر ،25 ميلي ليتر محلول سديم تيو سولفات ،و40 ميلي ليتر محلول سولفوريک اسيد بريزيد .6لوله آزمايش را از يک تا شش شماره گذاري کنيد ودر آنها مطابق جدول از محلول سديم تيوسولفات وآب مقطر بريزيد با مداد يک علامت ضرب در روي يک کاغذسفيد رسم کنيد در لوله آزمايش هفتم 6ميلي ليتر از محلول سولفوريک اسيد بريزيد همه آن را يک مرتبه به محتوي لوله آزمايش شماره يک بيفزاييد وبه سرعت لوله را به هم بزنيد سپس لوله را مقابل ضربدر قرار دهيد از روبه رو به لوله  آزمايش نگاه کنيد زمان شروع واکنش ( لحظه هم زدن ) تا زمان محوشدن علامت ضربدر را با کرنومتر اندازه بگيريد همين آزمايش را با5 نمونه ديگر انجام دهيد ومقادير بدست آمده را يادداشت کنيد .

محاسبه ونتيجه گيري :

در يک بور ت25 ميلي ليتر ي را 3 برابر مي کنيم تيو سولفات 75 ميلي ليتر ي شد داخل يک استوانه مدرج اندازه مي کنيم وآن را به داخل لوله بورت منتقل مي کنيم .

در يک بورت ديگر نيز 25 ميلي ليتري آب را 3 برابر مي کنيم يعني 75 شد داخل آب يک بورت ديگر مي ريزيم .

در يک بورت ديگر نيز 40 ميلي ليتري اسيد سولفوريک را 3 برابر کرديم 120 شد وداخل بورت ريختيم.

6 تالوله آزمايش را از يک تا 6 شماره گذاري مي کنيم طبق جدول آنها را از داخل بورت به لوله ها منتقل مي کنيم .

شماره لوله آزمايش

حجم محلول تيو سولفات

حجم آب مقطر

غلظت محلول تيوس.لفات

زمان بر حسب ثانيه

سرعت واکنش

1

6

0

1

1

زمان کدر

2

5

1

 

4

شدن مي شود

3

4

2

 

10

وسرعت کم

4

3

3

 

12

مي شود .

5

2

4

 

13

 

6

1

5

 

40

 

 

 

ابتدا به لوله شماره 1 شش قطره تيو سولفات به شماره دو پنج قطره  ،هنگام ريختن اسيد سولفوريک لوله شماره يک در عرض يک ثانيه کدر مي شود .

اسيد سولفوريک را در هر مرتبه 6ميلي ليتر پرکرديم وداخل لوله هاي شماره يک تا شش وارد مي کنيم .

 

 

 

نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 1:30 توسط نرمين |

 

 

 

(جلسه سوم )

چگالي سنج ها

 

چگالي سيالات را با چگالي سنج ها مي خوانيم .چگالي آب برابر با 1 است . چگالي الکل 0.8 است .

H2o   يا گرم بر سانتي متر مربع است يا يک گرم بر ميلي ليتر است .

رابطه چگالي :     

                                                                        /v  m              d                                                                                                  

  D  - دانسيته

M  – جرم  « گرم يا کيلو گرم »

V  -   حجم « سانتي متر مکعب يا ميلي ليتر يا ليتر »                                                                                                              

 

 چگالي سنج ها انواع مختلفي دارد وبراي هر سيال متفاوت است وبايد چگالي سنج در محدود سيال مشخص استفاده کرد . منظور از سيالات ( مايعات ومحلولها )است . روش اندازه گيري سيالات استفاده از استوانه مدرج وترازو است.

 

روش اندازه گيري چگالي جامدات :

 روش اندازه گيري جامدات با استفاده از استوانه مدرج وترازو است .

جامدات انواع مختلف دارد :

      1 – کاملا فشرده اند « مانند ميخ ،قاشق ،حلبي »

      2 -  خرد شده

     3 – پودري

     4 – گرانولي

آنقدر آب داخل استوانه مدرج مي ريزيم تا بتواند قطعه در آن کاملا فرو رود . بعد از اينکه آب را ريختيم داخل استوانه ترازو را صفر مي کنيم وv يک را مي نويسيم وبعد قطعه را داخل استوانه مي اندازيم حجم افزايش پيدا مي کند وv 2 را مي نويسيم .

 

 

 

پودرها ومواد خرد شده :

1-     کاملا نامحلول در  آب « روش جامدات »

2-     اگر در آب محلول باشند « استفاده از يک حلال مثل نفت ، تکان مداوم sheker »

جرم را بر حجم تقسيم مي کنيم وچگالي بدست مي آيد .

 

انواع حلالها :

1-      قطبي وداراي پيوند هيدروژني { آب والکل }

2-      غير قطبي « نفت ، بنزين ، ccl4 ،  ch2cl2 ، chcl3 ، کلروفرم » « نمکها وشکر در اين حلالها حل نمي شود »

انواع چگالي سنج ها :

1)                1- 1.1           بالاي يک

2)                1.1- 1.2         

3)                1- 0.9

4)                0.8- 0.9         زير يک

5)                0.8- 1

بالاي يک از محلولهاي آبي و زير يک از محلولهاي آب والکل

 

مواد لازم :

    آب ، استوانه مدرج ، نمک ، الکل،ترازو

روش آزمايش :

1-     ابتدا ترازو را روشن کرده واستوانه مدرج را روي آن گذاشته وجرم را بدست مي آوريم .

2-     بعد ترازو را صفر کرده داخل استوانه مدرج 60 ميلي ليتر آب مي ريزيم .

نکته مهم :

هرماده اي که چگالي آن بالا باشد يعني زياد باشد ته استوانه مي رود هر ماده که چگالي آن کمتر باشد رو مي آيد .چگالي آب دريا از آب استخر زياد است .اگر الکل داخل آب بريزيم چگالي در چگالي سنج بالا مي رود .

 

نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 1:29 توسط نرمين |

جلسه دوم )

 مبادله انرژي در فرايندهاي شيميايي

 

تعيين قابليت انحلال مواد جامد :

  انواع محلولها :

1              اشباع شده –سير شده

2              اشباع نشده – سير نشده

3              فوق اشباع – فرا سير شده

 

قابليت انحلال :

  حداکثر گرم ماده اي که در 100 گرم آب در دماي معين در آب حل شود قابليت انحلال آن ماده در آن دما ناميده مي شود . ( قابليت حل شدن شکر در آب 90 است يعني 90 گرم شکر در دماي 20 درجه سانتي گراد در 100 گرم آب حل ميشود .) تغييرات ميزان انحلال بر حسب تغييرات دما است .

نکته مهم : قابليت انحلال شديدا تابع دما است .

دما

مقدار شکر در 100گرم آب

قابليت انحلال

20 درجه سانتي گراد

کمتر از 90

سير نشده

20

درست 90

سير شده

20

بيشتر از 90

فرا سير شده

 

                                                                                                 « قابليت انحلال »

  

 

 

 

 

 

«تغييرات دما بر حسب انحلال پذيري»

                                                                                                                50    40 30    20                                                                                                                                                  

نکته مهم :

                 «بازياد کردن دما Na cl  نمک طعام تفاوت چنداني ندارد »

 

دما

آب 20 g

قابليت انحلال

 

 

22ei

8

40

58

162

25

13

65

62

194

38

19

95

73

208

43

27

135

84

251

 

مثال :                                                                                                                40          5  × 8    :    g ماده

                                                                                                           آب       100         5   × 20

 


                                                                                                       100×  8           X         8        20g

                                                                                                 40   :         20                    x       100

 

رسم نمو دار :

       براي رسم نمودارلازم است محورها را درست انتخاب کنيم . ودر رسم نمودار به متغيير وابسته ومتغيير مستقل نياز داريم که متغيير وابسته به صورت عمودي وبر حسب قابليت انحلال و متغيير مستقل به صورت افقي وبر حسب دما است .

 متغيير مستقل :

   متغييري که تغييرات آن دست خودمان است که مي توانيم کم وزياد کنيم .مثل زدن کليد برق ،که لامپ روشن وخاموش مي شود .

متغيير وابسته :                                                                                             

 

            

 

 

 

 

 

مواد لازم :

            چراغ الکلي ، بشر ، دما سنج ، هم زن ، آب ، پيست آب ، سديم استات

روش آزمايش :

            ابتدا يک بشر را روي ترازو وزن مي کنيم ( 97/99  g ) وبعد 20 ميلي ليتر آب داخل بشر مي ريزيم  .جرم آب 20 يعني 20 ميلي ليتر ( 46/ 120 اندازه آن روي ترازو )داخل بشر آنقدر استات سديم مي ريزيم به هم مي زنيم تاکمي ته آن باقي بماند يعني ديگر حل نشود ( دما را با دما سنج اندازه گرفتيم دما 15 شد وبعد حرارت داديم شد 33 )

 

 

 

 

 

 

 

 

نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 1:27 توسط نرمين |

(جلسه اول )

.

 

(جلسه اول )

 

انحلالها

 

1)                        گرماده

2)                        گرماگير

گرماده :

    اگر دماي محلول اوليه (يعني قبل از حل شدن ) بالاتر از نهايي باشد انحلال گرماده است .

 

آزمايش يک :

   موارد مورد نياز :

    لوله آزمايش ، دماسنج ، آمونيوم کلريد ، سديم استات ، پتاسيم يديد ، پتاسيم نيترات

 

 

در بشر محتوي ۲۵۰ کرم آب مي ريزيم ،دما سنجي درون آن قرار مي دهيم و دما را يادداشت مي کنيم سپس ۲۵ /۰ مو ل از هر کدام از مواد مورد نياز مانند آمونيوم کلريد ، و....بدان مي افزييم وافزايش دماي جديد را يادداشت کرده وکدام موارد گرماده وکدام موارد گرماگير است با علت توضيح مي دهيم .

نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 1:25 توسط نرمين |

كاربرد: از بالن تقطير، علاوه بر تقطير مايع ها، مي توان در تهيه آب مقطر، تهيه اتيلن (آبگيري از الكل) تهيه گازهاي استيلن، هيدروژن، كلر، دي اكسيدگوگرد، دي اكسيدكربن و غيره استفاده كرد.

طرز استفاده:

ابتدا بايد مانند هر ظرف شيشه اي آزمايشگاهي، بالن را شست. براي اين منظور بايد مقداري آب داخـل آن ريخت و با درپوش پلاسـتيكي يا با كف دست، دهانه آن را بست، سپس با تكان دادن، آن را شست و شو داد. در صورت تميز نشدن مي توان عمل شستن را طبق معمول با آب و با صابون و يا مواد شيميايي و با استفاده از لوله شوي ادامه داد تا مواد چسبيده به جداره و ته آن كاملاً جدا شود. پس از شستن بايد بيرون آن را با دستمال خشك كرد. براي خشك كردن داخل آن مانند بالن ته گرد به كمك گرم كردن، آن را خشك كرد.

ارلن

ارلن: ارلن (يا ارلن ماير) ظرف مخروط شكلي است كه در اندازه هاي متفاوت درست مي شود و قسمت بالاي آن باريكتر و اندكي برگشته و قيفي شكل است، بدينوسيله هم مي توان از ريختن مايع به بيرون جلوگيري كرد و هم مي توان مايع را به داخل آن آسانتر ريخت.

نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 1:13 توسط نرمين |

پی‌پتهای مدرج

پی‌پتهای مدرج همان پی‌پتهای معمولی هستند که لوله باریک شیشه‌ای می‌باشند و در حجمهای 2 ، 5 ، 10 ، 20 میلی‌لیتر ساخته می‌شوند از این پی‌پتها در آزمایشهای معمولی استفاده می‌شود. برای کارهای دقیق از نوع دیگری از پی‌پتها که به پی‌پت حبابدار معروف است استفاده می‌شود.

پی‌پت حبابدار

img/daneshnameh_up/5/54/buret01.jpg

این پی‌پت به پی‌پت حجم سنجی یا پی‌پت ژوژه هم معروف است. پی‌پت ژوژه استوانه‌ای است که در انتهای آن به شکل دو لوله باریک کشیده شده است و در قسمت وسط آن یک حباب تشکیل شده است. در قسمت بالایی پی‌پت خطی به صورت حلقه حک شده است. بطوری که اگر پی‌پت طبق شرایط نوشته شده در روی آن تا این علامت از محلول پر شود، حجم ثابتی از محلول را اندازه می‌گیرد. این نوع پی‌پت که فقط حجم ثابت و دقیقی از محلول را اندازه می‌گیرد، به عنوان پی‌پت انتقال دهنده مایعات در تیتراسیونها استفاده می‌شود. دقت آن بسیار بالاست و معمولا در آزمایشهای دقیق از آن استفاده می‌شود.

روش استفاده از پی‌پت

img/daneshnameh_up/5/5a/buret02.jpg

برای استفاده از پی‌پت در برداشتن محلولها ، پی‌پت باید کاملا شسته شده و با آب مقطر آب کشیده شود و آب آن کاملا خارج شود. قبل از وارد کردن پی‌پت به محلول مورد نظر اگر قطره آبی در نوک آن باقی مانده باشد، باید به بیرون فوت شود و نوک پی‌پت با دستمال کاغذی تمیز خشک گردد، تا محلولی که به درون آن کشیده می‌شود رقیق نشود.

قبل از استفاده ، پی‌پت تا سه بار و هر بار با مقدار کمی از محلول مورد نظر شستشو داده می‌شود بطوری که محلول هر بار کاملا با تمام سطح داخل پی‌پت تماس پیدا کند. ساقه پی‌پت نباید بیش از حد لزوم درون محلول برده شود، همچنین باید دقت شود که نوک آن از سطح محلول بیرون نیاید. زیرا در این صورت ممکن است مقدار از محلول وارد دهان شده و در صورت سمی بودن یا سوزان بودن محلول باعث بروز ناراحتی گردد.

نکات مهم

برای برداشتن حجم مشخصی از محلولهای غلیظ مثل اسیدها ، آمونیاک ، آب اکسیژنه و … به هیچ وجه از پی‌پت استفاده نشود. بلکه از استوانه مدرج برای این کار استفاده می‌شود. برای برداشتن مایعات سوزان و سمی از پی‌پت پمپ‌دار که کار مکش را انجام می‌دهد، استفاده می‌شود.

موقع برداشتن محلولها با پی‌پت نباید با فشار فراوان عمل مکش را انجام داد. چون ممکن است محلول وارد دهان شود. بعد از برداشتن حجم مشخصی از محلول بلافاصله انگشت سبابه را بالای پی‌پت گذاشته تا از ریختن محلول دراثر جریان هوا جلوگیری شود.
هچنین ببینید
نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 1:11 توسط نرمين |

بوبورت لوله شیشه‌ای مدرج و طویلی است که در انتهای آن یک شیر جهت کنترل خروج محلول از آن نصب شده است. چون از بورت برای برداشتن حجمهای مختلفی از محلولهای مخصوص تیتراسیون استفاده می‌شود، لذا به قسمتهای کوچکی درجه بندی شده است. در تیتراسیونهای معمولی از بورتی که دقت آن 0.1 میلی لیتر است استفاده می‌شود.

معمولا این بورتها گنجایش 50 تا 100 میلی لیتر را دارند.در تیتراسیونهای حساس از بورتهای 10 میلی لیتری که تا 0.01 یا 0.02 میلی لیتر مدرج استفاده شده می‌شود.زمانیکه نیاز به تکرار مداوم تیتراسیون باشداز بورتهای اتوماتیک استفاده می‌شود. در این حالت محلول در ظرف پائینی بورت اتوماتیک ریخته شده و توسط کیسه هوایی که به آن وصل شده است بورت مرتبا پر می‌شود.

روش استفاده از بورت

قبل از استفاده از بورت باید آن را دو یا سه مرتبه با چند میلی لیتر از محلول مورد نظر شستشو داد و هر بار باید محلول کاملا خارج شود.بعد از شستشو به آهستگی آن را تا بالاتر از علامت صفر از محلول مورد نظر پر کرده و بعد یک بشر زیر آن قرار دهیم و شیر را باز کرده تا هوای محبوس در نوک بورت خارج شود و سطح محلول تا آنجایی که امکان دارد دقیقا در مقابل اولین درجه بورت پایین بیاید حال ارلن مایر را که محتوی محلول مورد سنجش است زیر بورت قرار داده و واکنشگر قطره قطره از بورت به آن اضافه می‌شود.

نکات مهم

  • در طی عمل تیتراسیون محلول تیتر کننده ، نباید به سرعت از بورت خارج شود. زیرا علاوه بر آن که امکان گذشتن از نقطه پایان وجود دارد، خطای خواندن در نقطه انتهایی هم زیاد می شود. معمولا سرعت خروج محلول از بورت نباید بیش از 10 میلی لیتر در دقیقه باشد و محلول نباید به صورت قطرات سریع خارج شود.

  • در طی عمل تیتراسیون ، محلولی که از بورت به داخل ارلن مایر می‌ریزد نباید در یک نقطه جمع شود بلکه باید در طول تیتراسیون مرتبا به هم زده شود تا قطرات کاملا در تمام نقاط آن پخش شوند. نوک بورت نباید از ارلن مایر خیلی فاصله داشته باشد تا قطره‌ها به اطراف پخش نشود.

  • بعد از هر تیتراسیون محلول باقیمانده در بورت ابتدا با آب و سپس آب مقطر شسته شود و شیر آن در حالت باز کرده و به طور وارونه به گیره وصل شود.

  • محلول نباید به طور طولانی در بورت بماند، مخصوصا اگر محلول قلیایی باشد. زیرا در این صورت شیر بورت بسته شده و باز کردن آن مشکل است.

  • شیر بورت باید با مقدار کمی گریس چرب شود تا براحتی بچرخد، زیاد بودن گریس باعث مسدود شدن شیر بورت می‌شود.

  • هنگام خواندن درجه بورت زمانی که محلولهای شفاف درون آن ریخته شده است باید دقت شود که سطح محدب مایع با خط درجه مورد نظر مماس باشد ولی در محلولهای رنگی مثل پرمنگنات پتاسیم باید سطح بالایی مایع با خط درجه مورد نظر مماس باشد
نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 1:9 توسط نرمين |
در آزمایشگاهها یکی از وسایل شیشه‌ای که بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد بشر می‌باشد. بشر به شکل استوانه‌ای بوده و دارای شکافی در قسمت بالا که برای ریختن مایعات بکار می‌رود. بشر دارای دهانه‌ای گشاد می‌باشد که باعث استفاده آسان از آن برای منظورهای گوناگون شده است.

img/daneshnameh_up/9/9e/barket02.jpg

انواع بشر

بشرها انواع گوناگونی دارند مانند پلاستیکی ، بشرهای شیشه‌ای و بشر‌های پیرکس.


بشرهای پلاستیکی معمولا برای برداشتن مایعات و ریختن آنها به درون ظرفهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. بشرهای شیشه‌ای هم به منظور برداشتن مایعات و هم در آزمایشهایی که نیاز به حرارت نباشد به عنوان ظرف واکنش بکار می‌روند. به عنوان مثال در آزمایشهایی مانند PH متری ، پتانسیومتری و تمام آزمایشهایی که نیاز به گذاشتن الکترود در داخل محلول می‌باشد بشر به دلیل دهانه گشادی که دارد و کاربرد آسان ، استفاده می‌شود.

بشرهای پیرکس برای حرارت دادن محلولها در کوره یا روی شعله آتش استفاده می‌شود. در آزمایشهایی که نیاز به هم زدن باشد، بشر به دلیل ساختار ویژه خود، ظرف آزمایش مناسبی است زیرا ظروف آزمایشگاهی دیگر مانند ارلن یا بالون بدلیل گردن نسبتا باریک برای این کار مناسب نیستند.

تصویر

بشرهای مدرج

معمولا بشرهای پلاستیکی که برای برداشتن مایعات بکار می‌روند به صورت مدرج نمی‌باشند بلکه بصورت پیمانه می‌باشند که حجم آنها را مشخص می‌کند. اما اکثر بشرهای شیشه‌ای و پیرکس به صورت مدرج می‌باشند و مقدار مایع درون آنها برحسب ml معلوم است. البته بشر به دلیل ساختار پهن و گشاد خود برای برداشتن حجمهای دقیق مایعات مناسب نیست، زیرا هرچه وسیله اندازه گیری مایع باریکتر باشد به همان نسبت ، درصد خطا کمتر می‌شود.

بشرها در حجمهای گوناگون تولید می‌شوند و معمولا از 50mL تا 1000mL تولید می‌شود البته بشرهایی با حجم بالاتر از 1000 میلی لیتر هم تولید می‌شود ولی کاربرد چندانی ندارند. بشر جزو وسایل پرکاربرد آزمایشگاهی به شمار می‌رود. مایعات را به مدت طولانی نباید در بشر نگهداری کرد، زیرا به دلیل دهانه گشاد زود تبخیر می‌شود.
هچنین ببینید
نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 1:4 توسط نرمين |

بالن حجم سنجی ، ظرف ته‌صافی می‌باشد که دارای گردن بلند و باریک بوده ، در انتهای گردن ، خطی به صورت حلقه حک شده است. این بالن در حجمهای 1000 ، 500 ، 250 ، 100 ، 50 ، 25 میلی‌لیتری ساخته می‌شود. پُراستفاده‌ترین بالنها در آزمایشگاه شیمی بالن‌های 100 ، 250 میلی‌لیتری می‌باشد. این بالنها را به صورت شفاف و رنگی می‌سازند که از بالنهای رنگی برای تهیه محلولهایی که نسبت به نور حساس هستند استفاده می‌شود.

در صورتی که بالن تا خط نشانه از محلولی پر شود، حجم دقیقا معلوم و مشخصی از محلول را در خود جای می‌دهد. علامت حک شده روی گردن بالن دور تا دور آن ادامه دارد. وقتی تا این علامت محلول در بالن ریخته شود، برای جلوگیری اشتباه ناشی از خطای دید ، چشم را باید طوری در امتداد علامت مربوطه قرار داد تا خط نشانه درست بر قسمت انحنای محلول مماس باشد. به علت باریک بودن گردن بالن ، تغییر کوچکی در حجم محلول سبب اختلالات قابل ملاحظه‌ای در ارتفاع انحنا می‌شود.

کاربرد بالن حجم سنجی

بیشترین کاربرد بالون حجمی در آزمایشگاه شیمی تجزیه می‌باشد. از این ظرف شیشه‌ای برای تهیه محلولهایی با غلظت مشخص استفاده می‌شود.

روش درست کردن محلول با غلظت معین در بالن حجم سنجی

برای درست کردن یک محلول با غلظت مشخص ، ابتدا وزن دقیقی از ماده شیمیایی در بالن ژوژه ریخته می‌شود. سپس تا حدود نصف بالن حلال اضافه می‌‌شود، سپس با تکان دادن بالن ، نمونه کاملا حل می‌شود. حال مقداری آب مقطر اضافه می‌شود تا ابتدای گردن بالن پر شود و سپس درب بالن را که کاملا تمیز شده و با آب مقطر شسته شده است، روی آن قرار داده ، بالن را وارونه می‌کنیم تا مواد درون آن کاملا مخلوط شود.

اگر محلول بدون هم زدن تا علامت نشانه به حجم رسانده شود، ممکن است بر اثر انقباض یا انبساط محلول ، سطح آن درست در برابر علامت نشانه قرار نگیرد، در حالی که به هم زدن محلول قبل از به حجم رساندن آن از این اتفاق جلوگیری می‌کند. در مرحله نهایی می‌توان توسط یک پیپت قطره قطره آب مقطر را وارد بالن کرد تا انحنای محلول درست روی نشانه گردن بالن باشد.

img/daneshnameh_up/4/40/cat12101.jpg

نکات مهم

  • محلول تهیه شده را نباید در بالن ژوژه نگهداری کرد، باید آن را به یک بطری تمیز و خشک انتقال داد. مخصوصا اگر محلول تهیه شده درون بالن ژوژه ، یک محلول قلیایی باشد که باعث خورده شدن بالن و در نتیجه کاهش حساسیت آن می‌شود. بهتر است بطری که محلول به آن منتقل می‌شود کاملا خشک باشد. در صورت خشک نبودن بطری باید آن را چند بار با مقادیر کمی از محلول تهیه شده ، شستشو داده ، سپس محلول را به آن منتقل کرد.
  • مشخصات محلول تهیه شده از جمله نام ، غلظت ، تاریخ تهیه و … روی بر چسبی نوشته و روی بطری چسبانده شود. قبل از استفاده محلول باید بطری خوب تکان داده شود تا آب متراکم شده در بالای ظرف کاملا با محلول ، مخلوط شود.
  • بالون حجم سنجی نباید حرارت داده شود زیرا حرارت باعث انبساط و کاهش حساسیت آن می‌شود. در صورتی که حل شدن نمونه به گرم کردن نیاز داشته باشد، ابتدا نمونه را به همراه مقداری حلال در بشر تمیزی ریخته ، حرارت می‌دهیم تا کاملا خشک شود، سپس بعد از خنک شدن تا دمایی به بالون ژوژه منتقل می‌شود.

همچنین

نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 0:55 توسط نرمين |

6-1-دما انرژي دروني و گرما

دما مفهومي اشناست.دما صرفا معياري از گرمي يا سردي جسم است.با ابزاري كه براي اندازه گيري دما به كار ميرود  يعني دما سنج  نيز اشناييم ,اما اگر بخواهيم به روابط ممكن بين خواص فيزيكي و گرمايي سيستم ها برسيم,بايد درك خود را از دما,بيش از كلي گويي هاي صرف,گسترش دهيم.  در زمانهاي قديم مانند امروزه معمول بود كه طبيب دست خود را بر پيشاني بيمار بگذاردتا شدت بيماري را تشخيص دهد . سرانجام طبيبان وسايلي متفاوت براي اندازه گيري دما ابداع كردند, كه تمام انها بر اساس اين واقعيت كار ميكردند كه مايعات و گازها بر اثر افزايش دما منبسط ميشوند. اما اين دماسنج هاي اوليه يكسان نبودند و مقايسه ي اين دماهابا يكديگر دشوار بود.   نخستين دما سنج قابل اطمينان جيوه اي را دانيل فارنهايت ساخت. او براي دو نقطه ثابت دماسنج خود      (0Fو100F) رابرگزيد. كه به ترتيب عبارتند از:((شديدترين سرمايي كه ميتوان مصنوعا,بامخلوط كردن اب,يخ ونشادر و يا حتي نمك به دست اورد. و حد گرمايي كه در خون شخصي سالم يافت ميشود))     تكيه بر خواص فيزيكي ماده براي يافتن نقاط ثابت دماسنجي رانخستين بار اندرس سلسيوس پيش كشيد.وي مقياسي هم تهيه كردكه به نام خودش ناميده شد.سلسيوس فاصله ي دمايي بين ذوب يخ, يعني صفر مقياس سلسيوس و نقطه جوش اب درفشار جو(100C),رابهصد قسمت مساوي تقسيم كرد. چون در مقياس فارنهايت نقطه ي ذوب يخ 32F است و اب در 212F ميجوشد , 180درجه ي فارنهايت متناظر با 100 درجه ي سلسيوس است. به اين ترتيب رابطه ي تبديل اين دو مقياس عبارت است از : 273 + k =c .

 دماسنج جيوه اي

مشهورترين نوع دماسنج ,دماسنج جيوه اي است كه بر اساس انبساط جيوه بر اثر افزايش دما كار ميكند .اين دماسنج حبابي دارد كه تقريبا تمامي جيوه ي دماسنج داخل ان قرار دارد وبه لوله اي مويين متصل است. با انبساط جيوه ستون جيوه بالا ميرود و اين معياري است براي دما سنجي.

•دما با وسيله اي به نام دما سنج اندازه گيري ميشود .روي همه ي دما سنج ها مقياسي است كه با خواندن ان ها دما را پيدا ميكنيم .
•براي اندازه گيري دماي يك جسم بايد مخزن دماسنج را در تماس كامل با ان جسم قرار دهيم . همين امر باعث ميشود انرژي گرمايي از جسمي كه دماي بيشتري دارد به جسمي كه دماي كمتري دارد منتقل شود تا دو جسم همدما شوند.در اين صورت عددي كه در مقابل سطح مايع درون لوله ثبت شده است برابر دماي جسم است .
يكاي دما
•دما را بر حسب يكا هاي مختلفي بيان ميكنند. يكي از معمولترين يكاهاي دما درجه ي سلسيوس يا سانتي گراد است كه با c نمايش داده ميشود.
•براي نمايش دما بر حسب سلسيوس معمولا از حرف تتاي يوناني استفاده ميشود.
مقياس دماي مطلق
•براي دما حدّ بالايي وجود ندارد,مثلا دماي درون خورشيد بيش از 15 ميليون درجه سلسيوس است .ستاره هاي ديگر نيز وجود دارند كه دماي انها بيشتر از اين است اما دما يك حدّ پايين وجود دارد .اين دما تقريبا  برابر 273- درجه ي سانتي گراد است كه انرا صفر مطلق يا صفر كلوين مينامند .
•مقياس دمايي كه صفر ان صفر مطلق است به افتخار ابداع كننده ي ان لرد كلوين ,مقياس كلوين يا مقياس مطلق خوانده ميشود.

روش اندازه گيري دما

•دما با وسيله اي به نام دما سنج اندازه گيري ميشود .روي همه ي دما سنج ها مقياسي است كه با خواندن ان ها دما را پيدا ميكنيم .
•براي اندازه گيري دماي يك جسم بايد مخزن دماسنج را در تماس كامل با ان جسم قرار دهيم . همين امر باعث ميشود انرژي گرمايي از جسمي كه دماي بيشتري دارد به جسمي كه دماي كمتري دارد منتقل شود تا دو جسم همدما شوند.در اين صورت عددي كه در مقابل سطح مايع درون لوله ثبت شده است برابر دماي جسم است .
گرما و تعادل گرمايي
•انچه در انتقال انرژي گرمايي از جسمي به جسم ديگر مهم است اختلاف دما بين دو جسم است .بنا بر قانون پايستگي انرژي ,انرژيي كه جسم با دماي بالاتر از دست ميدهدبرابر با انرژيي است كه با دمايپايين تر ميگيرد .
•وقتي دو جسم همدما ميشوند,مقدار انرژي گرمايي كه يك جسم به جسم ديگر ميدهد برابر است با مقدار انرژي گرمايي كه جسم دوم به جسم اول ميدهد.به عبارت ديگر مبادله ي انرژي گرمايي خالص بين دو جسم صفر است .در اين حالت گفته ميشود كه دو جسم در تعادل يا تراز مندي گرمايي هستند.دماي مشترك بين دو جسم را دماي تعادل ميگوييم.
دماي تعادل
•هر گاه دو يا چند جسم با دما هاي متفاوت , با هم در تماس باشند , پس از گذشت مدي به تعادل گرمايي ميرسند . يعني همدماميشوند  زيرا همانطور كه مي دانيم اگردو جسم با دما هاي متفاوت را با هم تماس دهيم گرما از جسمي كه دمايش بالاتر است به جسمي كه دمايش پايينتر است شارش ميكند تا اينكه دو جسم همدما شوند . اين دما را دماي تعادل ميناميم.
•با توجه به قانون پايستگي انرژي ,گرمايي كه جسم با دماي بالاتر از دست ميدهد برابر گرمايي است كه جسم با دماي پايين تر مي گيرد تا هر دو به دماي تعادل برسند.                                                                      تعبير مولكولي دما                                                                 
•بنابرنظريه ي جنبش مولكولي ماده از ذره هاي  ريزي تشكيل شده است كه با سرعت ها و در نتيجه انرژي هاي متفاوت در حركت و  جنبش اند .
•مجموع انرژي هاي مولكولهاي تشكيل دهنده ي هر جسم را انرژي دروني ان جسم مينامند .از جمله ي اين انرژي ها , انرژي جنبشي ذره هاي تشكيل دهنده ي جسم است.
•دماي هر جسم با انرژي جنبشي متوسط ذره هاي ان جسم متناسب است .به اين بيان تعبير مولكولي دما گفته ميشود.
حالتهاي ماده
•ذوب
•وقتي به يك جسم جامد گرما بدهيم ودماي ان افزايش  مييابد.هنگامي كه دماي جسم به مقدارمشخصي رسيد دماي ان ثابت ميماندو جسم شروع به ذوب شدن ميكند اين دماي مشخص را كه به جسم و فشار وارد بر ان بستگي دارد نقطه ي ذوب ميناميم.
•به طور كلي افزايش فشار بر جسم (به جز در چند مورد خاص)سبب بالارفتن نقطه ي ذوب ميشود .در بعضي از جسم ها مانند يخ افزايش فشار وارد بر ان سبب كاهش نقطه ي ذوب ميشود .
گرماي نهان ذوب
•در شرايطي خاص دادن مقدار قابل توجهي گرما به جسم تغييري در دماي ان به وجود نمي اورد .
•عمل ذوب گرماگير است .گرمايي كه جسم جامد در نقطه ي ذوب خود ميگيرد سبب تغيير دما در ان نميشود بلكه صرف تغيير حالت جسم خواهد شد ..از اين رو به اين گرما گرماي نهان ذوب ميگوييم.
•گرماي نهان ويژه ي ذوب يك جامد انرژي گرمايي لازم براي تبديل يكاي جرم ان , از جامد به مايع بدون تغيير دماست.بنا بر اين گرماي لازم براي ذوب m كيلو گرم جامد از رابطه ي زير به دست مي ايد 
نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 0:51 توسط نرمين |

كروماتوگرافي  Chromatography :

تكنيكي است كه به وسيله ي آن مواد مختلف بر اساس تفاوت در تمايلشان به دو فاز مختلف از يكديگر جدا مي شوند اين دو فاز مختلف عبارتند از:

1-فاز ثابت يا stationary phase 2-فاز متحرك يا mobile phase به عبارت ديگر هر چه تمايل يك ماده براي برقراري واكنش با فاز ثابت بیشتر باشد آن نقطه بيشتر توسط فاز ثابت نگه داشته مي شود و كم تر همراه فاز متحرک حرکت مي كند و برعکس

فاز ثابت ممكن است مايع باشد يا جامد باشد فاز متحرك در كروماتوگرافي ممكن است مايع باشد يا گاز باشد كه بر اين اساس تكنيك هاي مختلف كروماتوگرافي را نامگذاري مي كنند مثل Liquid chromatography و chromatography Gas فاز متحرك از داخل فاز ثابت حركت مي كند

اگر يك نمونه ي مخلوط از مواد مختلف را در يك جاي خاص از فاز ثابت قرار دهيم با عبور فاز متحرك از داخل فاز ثابت تركيبات مختلف از اين نمونه از يكديگر جدا مي شوند

در تكنيك HPLC مخفف high performance liquid chromatography در اين دستگاه فاز ثابت در داخل لوله هاي ظريفي قرار داده شده و فاز متحرك به وسيله ي فشار پمپ از داخل فاز ثابت عبور داده مي شود.

كروماتوگرافي آمينو اسیدهای مختلف و شناسايي آن ها:

تكنيكي كه از آن استفاده مي كنيم paper chromatography كروماتوگرافي كاغذي نام دارد در اين كروماتوگرافي ظاهراً كاغذ به عنوان فاز ثابت عمل مي كند اما در عمل اين طور نيست بنابر اين در كروماتوگرافي كاغذي آب فاز ثابت است و كاغذ ماده اي براي نگه داشتن آب عمل مي كند. پس فاز ثابت ما قطبي است بنابراين بايد از فاز متحرك غير قطبي استفاده كنيم در كروماتوگرافي آمينواسيدها فاز متحرك بوتانول و آب و اسيد استيك است تركيباتي كه غير قطبي ترند با فاز متحرك حركت مي كنند.

نين هيدرين ninhydrin پودر است آن را در استون حل مي كنيم براي تشخيص آمينو اسيد ها به كار مي رود.

وقتي آمينواسيد را در مجاورت نين هيدرين قرار دهيم و حرارت دهيم رنگ ايجاد مي كند نين هيدرين فقط با آمينو اسيد ها رنگ ايجاد مي كند و بايد آن را حرارت داد مرحله ي Detection يا آشكارسازي از نين هيدرين استفاده مي شود وقتي ظاهر شد به آن كروماتوگرام مي گويند .

براي هر آمينواسيدي در كروماتوگرافي شاخصي داريم به نام RF كه برابر است با نسبت فاصله اي كه آمينواسيد طي كرده تقسيم بر فاصله اي كه فاز متحرك طي كرده نين هيدرين با پرولين كمپلكس زرد ايجاد مي كند با بقيه بنفش ايجاد مي كند.

 

نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 0:47 توسط نرمين |

دما

دما معياري است که ميزان سردي و گرمي جسمها را مشخص مي کند. يکاي دما درجه سيلسيوس است که با  ْ C  نشان داده مي شود. دما برحسب درجه سيلسيوس را معمولاً با θ نمايش مي دهند. اما يکاي دما در SI  درجه کلوين است که با K  نشان داده مي شود. دما بر حسب کلوين را معمولاً با T  نشان مي دهند. بين K   وْ C  رابطه زير برقرار است:

T (K) = θ(C ْ) + 273

تعبير مولکولي دما

انرژي دروني هر جسم، مجموع انرژيهاي مولکولهاي تشکيل دهنده آن است. افزايش انرژي دروني هر جسم غالباً به صورت افزايش دماي آن جسم ظاهر مي شود پس «دماي هر جسم متناسب است با انرژي جنبشي متوسط مولکولهاي سازنده آن.»

 

نوشته شده در دوشنبه هفتم خرداد 1386ساعت 0:45 توسط نرمين |

آخرين مطالب

Design By : Pichak