تبلیغات
علم و دانش - مطالب خواص تناوبی عناصر(شیمی)
آموختن علم و دانش بیشتر

تحلیل درس شیمی کنکور تجربی 93

تاریخ:جمعه 13 تیر 1393-18:46

1)منظور از سوالات درک مطلب سوالاتی که در سوال مذکور 4 گزینه را پیرامون موضوع محوری خاصی یا موضوعات مختلفی از آن فصل مطرح شده اند، می باشد.

2)در برخی سالها سوالات به صورت ترکیبی از مفاهیم دو فصل مطرح شده اند مانند سوالات فصل 1 و 2 در شیمی دوم دبیرستان.

به طور کلی می توان گفت که چیدمان سوالات و بودجه بندی آنها در سال 93 در درس شیمی همان روند سالهای قبل را پی گرفت و به لجاظ درجه سختی نسبت به سنوات قبلی ، روند رو به رشد خود را حفظ کرده است.اما با همۀ تفاسیر شیمی کنکور تجربی امسال به صورتی نبود که دانش آموزان متوسط نتوانند پاسخگویی مناسبی داشته باشند.

به نظر سوالات امسال برای دانش آموزانی که در مفاهیم شیمی دارای درک خوب و تحلیل خوبی هستند بسیار سوالات خوبی بود.

*در فصل ساختار اتم شاهد این بودیم که در شیمی گروه ریاضی و تجربی به قسمت آتش بازی و خصوصیات طیف های نشری خطی پرداخته شد که دانش آموزان اهمیت کمتری برای آن قایل بودند.

*در فصل اسید و باز نیز سوال 264 سوال خلاقانه ای بود که در کنکورهای سالهای قبل از 92 مطرح میشد ولی در کنکور 92 حذف شد و امسال با شکل و شمایلی جدید بازگشت و به سوالات بخش اسید و باز اضافه شد.

*هر سال در کنکور یک سوال از قانون هس مطرح می شد ولی امسال به نوعی دو سوال مطرح شد.(سوالات 253-254)

چنانکه از بررسی سوالات درک مطلب در کنکورهای 6 سال اخیر بر می آید ، عموما این گونه سوالات پیرامون موضوعات محوری خاصی مطرح می شوند که اهمیت تمرکز روی مطالب فصل های خاص و پرهیز از پراکنده خوانی را به دانش آموزان عزیز یادآور می شود.


در کتاب درسی شیمی دبیرستان همیشه در کنار مطرح ساختن مطالب و عناوین مختلف یک شکل یا نمودار یا جدول نیز برای درک بهتر دانش آموزان آورده شده که طرح سوال به طور مستقیم یا غیر مستقیم از شکل هاو نمودار ها یا جداول کتاب درسی به منظور سنجش تسلط دانش آموزان بر مطالب و شکلهای کتاب در کنکور سالهای مختلف وجود داشته است . در کنکور امسال هم با طرح 5 سوال در این قالب بر اهمیت شکل ها و نمودارهای کتاب تاکید شد.تعداد این گونه سوالات در کنکور ریاضی و تجربی امسال برابر بود.

*اما هر ساله سوالات کنکور با نوآوری ها و طرح سوالاتی خلاقانه دبیران و دانش آموزان را شگفت زده می کند که در کنکور امسال نیز سوالات زیر این گونه بودند.

سوالات شمارۀ : 251 – 257 – 264 –265 - 268

*شماره سوالاتی شبیه به سوالات سالهای قبل:

238-239-240-241-245-246-247-248-249-250-252-253-254-255-256-260-262-269-270  



داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

روند تغییر ویژگی های تناوبی عناصر

تاریخ:سه شنبه 12 شهریور 1392-05:11


روند تغییر ویژگی های تناوبی عناصر

در یك گروه از بالا به پایین از یك طرف تعداد لایه های الكترونی افزایش یافته پس باید اتم بزرگتر شود و از طرف دیگر بار مثبت هسته افزایش می یابد پس باید اتم كوچكتر شود به نظر می رسد این دو عامل باید اثر یكدیگر را خنثی كنند ولی تاثیر زیاد شدن تعداد لایه های الكترونی خیلی بیشتر است

 انرژی نخستین یونش

مقدار انرژی لازم برای جدا كردن سست ترین الكترون از اتم در حالت گازی شكل و تبدیل آن به یون یك بار مثبت گازی شكل را به ازای یك مول انرژی نخستین یونش می گویند

انرژی نحستین یونش در هر تناوب از چپ به راست با افزایش عدد اتمی افزایش می یابد ولی عناصر گروه های دوم و پانزدهم در این مورد رفتاری غیر عادی دارند یعنی انرژی نخستین یونش آنها از عنصر قبل و بعد از خودشان بیشتر است علت این امر به پایداری آرایش الكترونی لایه ظرفیت این عنصر ها ربط پیدا می كند كه به ترتیب آرایش پر و آرایپ نیمه پر دارند.

در یك گروه از بالا یه پایین انرژی نخستین یونش به طور منظم كاهش پیدا می كند.

 الكترونگاتیوی

تمایل اتم ها برای جذب جفت الكترون پیوندی به سوی خود را الكترونگاتیوی می گویند
در جدول تناوبی از چپ به راست الكترونگانیوی افزایش و از بالا به پایین الكترونگاتیوی كاهش پیدا می كند چون بین الكترونگاتیوی و شعاع كووالانسی رابطه عكس وجود دارد.

برای مقایسه الكترونگاتیوی دو عنصر كافیست فاصله تقریبی آنها را تا الكترونگاتیوترین عنصر یعنی فلوئور بررسی كنیم هرچه عنصرها به فلوئور نزدیكتر باشند الكترونگاتیوی بیشتری دارند




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

شش حالت ماده!

تاریخ:دوشنبه 28 مرداد 1392-18:58

در این مقاله به معرفی 6 حالت ماده می پردازیم. همه ما با 3 حالت ماده یعنی جامد ، مایع و گاز آشنایی داریم. ممکن است برخی از شما تا به حال نام حالت چهارم ماده یعنی پلاسما را نیز شنیده باشید و یا اطلاعاتی راجع به آن داشته باشید اما مطمئنا بسیاری از شما از حالت پنجم و ششم ماده یعنی چگال بوز – انیشتن و چگال فرمیونی، و همچنین خواص آنها بی اطلاعید. در این مقاله قصد داریم شما را با هر 6 حالت ماده و ویژگی های آنها آشنا کنیم. 1-جامد
مواد جامد در برابر تغییر شکل مقاومت می کنند و سفت و شکننده هستند. برای درک چگونگی این موضوع می توان جامدات را اینگونه تعریف کنیم:


1- حالت جامد : نیروهای بین مولکولی ، بقدری قویتر از انرژی جنبشی هستند که باعث سخت شدن جسم در نتیجه عدم جاری شدن آن میگردند. جامدات شکل و حجم معینی دارند. در جامدات فاصله مولکولها مانند فاصله آنها در مایع است ولی در جامدات مولکول ها نمیتوانند مانند وضعیتی که در حالات مایع و گاز دارند، آزادانه به اطراف حرکت کنندو در مکانهای خاصی قرار میگیرند و فقط میتوانند در اطراف این مکانها حرکت نوسانی رفت و برگشتی بسیار کوچک انجام دهند.
این حرکت نوسانی ، بخصوص در جامدات بلورین ، کاربردهای صنعتی و علمی زیادی را برای این دسته از مواد به دنبال دارد.
2-مایع
در حالت مایع ، مولکولها در مقایسه با حالت گاز خیلی به هم نزدیکترند بطوریکه نیروهای مابینشان قویتر از انرژی جنبشی آنان میباشد. از طرف دیگر ، نیروها آنقدر قوی نیستند که قادر به ممانعت از حرکت مولکولها گردند. از این روست که جریان مایع از ظرفی به ظرف دیگر شدنی است، اما نسبت سرعت جاری شدن آب در مقایسه با مایعات دیگر از قبیل روغنها و گلسیرین بسیار متفاوت است که این تفاوت در سرعت جاری شدن ، میزان مقاومت یک مایع در مقابل جاری شدن ،یعنی ویسکوزیته آن نامیده می شود که خود تابعی از شکل ، اندازه مولکولی ، دما و فشار میباشد. بنابراین مایعات حجم معین و شکل نامعینی دارند.

3-گاز
به طور کلی می توان گازها را اینگونه تعریف کرد ؛
گاز ها کم چگالند و ساده متراکم می شوند و نه تنها شکل ظرف خود را می گیرند بلکه آنقدر منبسط می شوند تا ظرف را کاملا پر کنند.
اما اگر بخواهیم گازها را بهتر بشناسیم می توانیم بگوییم که ؛
حالت فیزیکی مواد در شرایط طبیعی فشار و دما ، بستگی به اندازه مولکولی و نیروهای بین آنها دارد. اگر مقدار کمی از یک گاز ، در یک تانک نسبتا بزرگی قرار گیرد، مولکولهای آن با سرعت در سرتاسر تانک پخش میشوند. پخش سریع مولکولهای گاز دلالت بر آن میکند که نیروهای موجود بین مولکولها ، بمراتب ضعیفتر از انرژی جنبشی آن است و از آنجایی که ممکن است مقدار کمی از یک گاز در سرتاسر تانک یافت شود، نشان دهنده آن است که مولکولهای گاز باید نسبتا از هم فاصله گرفته باشند. بنابراین گازها شکل و حجمشان بستگی به ظرفی دارد که در آن جای دارند.
در حالت گازی ، مولکولها آزادانه به اطراف حرکت کرده و با یکدیگر و نیز با دیواره ظرف برخورد میکنند. فاصله مولکولها در حالت گازی در حدود چند ده برابر فاصله آنها در حالت مایع و جامد است.


4- پلاسما:
حالت چهارم ماده پلاسما ,شبیه گاز است و از اتمهایی تشکیل شده است که تمام یا تعدادی از الکترون های خود را از دست داده اند (یونیده شده اند (
بیشتر مواد جهان در حالت پلاسما هستند مانند خورشید که از پلاسما تشکیل شده است. پلاسما اغلب بسیار گرم است و می توان آن را در میدان مغناطیسی به دام انداخت.
اما در تعریفی کلی از پلاسما باید گفت که ؛ پلاسما حالت چهارمی از ماده است که دانش امروزی نتوانسته آنها را جزو سه حالت دیگر پندارد و مجبور شده آنرا حالت مستقلی به حساب آورد. این ماده با ماهیت محیط یونیزه ، ترکیبی از یونهای مثبت و الکترون با غلظت معین میباشد که مقدار الکترونها و یونهای مثبت در یک محیط پلاسما تقریبا برابر است و حالت پلاسمای مواد ، تقریبا حالت شبه خنثایی دارد. پدیدههای طبیعی زیادی از جمله آتش ، خورشید ، ستارگان و غیره در رده حالت پلاسمایی ماده قرار میگیرند.
پلاسما شبیه به گاز است، ولی مرکب از ذرات باردار متحرکی به نام یون است. یونها بشدت تحت تاثیر نیروهای الکتریکی و مغناطیسی قرار میگیرند. مواد طبیعی در حالت پلاسما عبارتند از انواع شعله ، بخش خارجی جو زمین ، اتمسفر ستارگان ، بسیاری از مواد موجود در فضای سحابی و بخشی از دم ستاره دنباله دار و شفقهای قطبی شمالی که نمایش خیره کننده ای از حالت پلاسمایی ماده است که در میدان مغناطیسی جریان مییابد
بد نیست بدانید که دانش امروزی حالات دیگری از جمله برهمکنش ضعیف و قوی هسته ای را نیز در دسته بندیها بعنوان حالات پنجم و ششم ماده بحساب میآورد که از این حالات در توجیه خواص نوکلئونهای هسته ، نیروهای هسته ای ، واکنش های هسته ای و در کل ((فیزیک ذرات بنیادی)) استفاده میشود.


5- چگال بوز – انیشتن
حالت پنجم با نام ماده چگال بوز-انیشتن(Booze-Einstein condensate)  که در سال ۱۹۹۵ کشف شد، در اثر سرد شدن ذراتی به نام بوزونها (Bosons)تا دماهایی بسیار پایین پدید میآید. بوزونهای سرد در هم فرومیروند و ابر ذره هایی که رفتاری بیشتر شبیه یک موج دارد تا ذره های معمولی ، شکل میگیرد. ماده چگال بوز-انیشتن شکننده است و سرعت عبور نور در آن بسیار کم است.


6- چگال فرمیونی:
حالت تازه ماده چگال فرمیونی (Fermionic condensate) است. “دبورا جین” (Deborah Jin) از دانشگاه کلورادو که گروهش در اواخر پاییز ۱۳۸۲ ، موفق به کشف این شکل تازه ماده شده است، میگوید”: وقتی با شکل جدیدی از ماده روبرو میشوید، باید زمانی را صرف شناخت ویژگیهایش کنید. آنها این ماده تازه را با سرد کردن ابری از پانصدهزار اتم پتاسیم با جرم اتمی ۴۰ تا دمایی کمتر از یک میلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق پدیدآوردند. این اتمها در چنین دمایی بدون گرانروی جریان مییابند و این ، نشانه ظهور ماده ای جدید بود.
در این حالت اتمهای پتاسیم بدون آنکه چسبندگی میان آنها وجود داشته باشد ، بصورت مایع جریان یافتند . حالت چگالیده فرمیونی تا حدی شبیه چگالش بوز- اینشتین است .
هر دو حالت از اتمهایی تشکیل شده اند که این اتم ها در دمای پایین به هم می پیوندند و جسم واحدی را تشکیل می دهند . در چگالش بوز- اینشتین اتم ها از نوع بوزون هستند در حالیکه در چگالش فرمیونی اتم ها فرمیون هستند.

تفاوت میان بوزون ها و فرمیونها چیست ؟
رفتار بوزون ها به گونه ای است که تمایل دارند با هم پیوند برقرار کنند و به هم متصل شوند . یک اتم در صورتی که حاصل جمع تعداد الکترون ، پروتون و نوترون هایش زوج باشد، بوزون است . بعنوان مثال اتمهای سدیم بوزون هستند زیرا اتمهای سدیم در حالت عادی یازده الکترون ، یازده پروتون و دوازده نوترون دارند که حاصل جمع آنها عدد زوج ۳۴ می شود . بنابراین اتمهای سدیم این قابلیت را دارند که در دماهای پایین به هم متصل شوند و حالت چگالیده بوز- اینشتین را پدید اورند اما از طرف دیگر فرمین ها منزوی هستند . این ذرات طبق اصل طرد پائولی هنگامی که در یک حالت کوانتومی قرار می گیرند همدیگر را دفع می کنند و اگر ذره ای در یک حالت کوانتومی خاص قرار گیرد مانع از آن می شود که ذره دیگری هم بتواند به آن حالت دسترسی یابد .
هر اتم که حاصل جمع تعداد الکترون ، پروتون و نوترون هایش فرد باشد فرمیون است . به عنوان مثال ، اتم های پتاسیم با عدد جرمی ۴۰ فرمیون هستند زیرا دارای ۱۹ الکترون ، ۱۹ پروتون و ۲۱ نوترون هستند و حاصل جمع این سه عدد برابر ۵۹ می شود . دکتر جین و همکارانش بر پایه همین خاصیت انزوا طلبی فرمیونها روشی را پیش گرفتند و از میدانهای مغناطیسی کنترل شونده ای برای انجام آزمایشها استفاده کردند . میدان مغناطیسی باعث می شود که اتمهای منفرد با هم جفت شوند و میزان جفت شدگی اتمها در این حالت با تغییر میدان مغناطیسی قابل کنترل است . انتظار می رفت که اتمهای جفت شده پتاسیم خواص همانند بوزونها را داشته باشند اما آزمایشها نشان دادند که در بعضی از اتمها که میزان جفت شدگی ضعیف بود هنوز بعضی از خواص فرمیونی خود را از دست نداده بودند .
در این حالت یک جفت از اتمهای جفت شده می تواند به جفت دیگری متصل شود و این جفت شدگی به همین ترتیب ادامه یابد تا این که سرانجام باعث تشکیل حالت چگالیده فرمیونی شود .
دکتر جین شک داشت که جفت شدگی اتم های مشاهده شده همانند جفت شدگی اتمهای هلیوم مایع باشد که به آن ابر شارگی می گویند . ابرشاره ها نیز بدون اینکه خاصیت چسبندگی بین آنها باشد به راحتی جریان می یابند . وضعیت مشابه دیگر ، حالت ابر رسانایی است . در یک ابر رسانا الکترونهای جفت شده( الکترون ها فرمیون هستند ) به محض آنکه با مقاومت الکتریکی مواجه شوند به راحتی جریان می یابند . علاقه وافری به ابر رساناها وجود دارد زیرا از آنها برای تولید الکتریسیته پاک و ارزان می توان استفاده کرد در صورتی که استفاده از ابر رساناها در تکنولوژی میسر شود قطارهای برقی سریع السیر و کامپیوترهای فوق سریع با قیمت پایین روانه بازار خواهد شد اما متاسفانه استفاده از ابررساناها و حتی تحقیق در باره آنها دشوار است .
بزرگترین مشکل این است که حداقل دمایی که لازم است تا یک ابررسانا ایجاد شود ۱۳۵- درجه سلسیوس است . بنابراین نیتروژن مایع یا دستگاه سرد کننده دیگری لازمست تا سیمهای رابط و هر وسیله جانبی دیگری که الکترونهای جفت شده در ان محیط قرار می گیرند را نگه دارد . این فرایند هزینه زیادی می خواهد و به دستگاههای پر حجمی نیاز دارد . اما اگر ابررسانایی بردمای اتاق شود کار کردن با آن فوق العاده راحت می شود و استفاده ازآن به خاطر مزیت های یاد شده سریعا افزایش می یابد جین می گوید کنترل میزان جفت شدگی اتمهابا استفاده از تغییر میدان مغناطیسی همانند تغییر دما برای یک ابررسانا ست . این روند ما را امیدوار می کند که بتوانیم آموخته های خودرا از چگالش فرمیونی به دیگر زمینه ها از جمله ابر رسانایی در دمای اتاق تسری دهیم.
ناسا کاربردهای زیادی را برای ابررساناهادر نظر گرفته است به عنوان مثال استفاده از ابر رساناها باعث خواهد شد که مدار ماهواره های چرخنده به دور زمین با دقت بسیاربالایی کنترل شوند . خاصیت اصلی ابر رساناها به دلیل نداشتن مقاومت الکتریکی امکان انتقال جریان الکتریکی – حجم کوچکی از ابررسانا است . به همین خاطر اگر به جای سیم های مسی از ابر رساناها استفاده شود ،موتورهای فضاپیماها تا ۶ برابر نسبت به موتورهای فعلی سبکتر خواهند شد و باعث می شود که وزن فضاپیما بسیار کاهش یابد .




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

ترکیبات کمپلکسی - Complex compounds

تاریخ:چهارشنبه 19 تیر 1392-12:29

 ترکیبات کمپلکسی - Complex compounds

دیدکلی

در شیمی معدنی ترکیباتی وجود دارند که در آن اتم مرکزی حداقل با یک پیوند داتیو با گروه اتمهای اطراف خود (لیگندها) ارتباط برقرار می‌کند. در‌ این ترکیبات اتم مرکزی گیرنده جفت الکترون می‌باشد، چنین ترکیباتی را کمپلکس یا ترکیبات کئوردیناسیونی می‌نامند. اتم مرکزی در این ترکیبات معمولاً دارای یک حفره الکترونی می‌باشد که می‌تواند الکترونهای جفت نشده لیگند را بگیرد و یک پیوند کووالانسی-کئوردیناسیونی ، (داتیو) تشکیل دهد.

کمپلکسهایی که در آنها انتقال الکترون می‌تواند در تشکیل پیوند نقش بسزایی داشته باشد کمپلکسهای دهنده - گیرنده می‌نامند. اکثر عناصر جدول تناوبی اعم از فلزات گروه اصلی ، فلزات گروه واسطه و غیر فلزات می‌توانند کمپلکس تشکیل دهند.

تاریخچه

تا سال 1913 ساختمان کمپلکسها مشخص نشده بود اما در این سال آلفرد ورنر پدر شیمی کوئوردیناسیونی نظر خود را در مورد ساختمان کمپلکسها اعلام کرد و این در حالی بود که هنوز ساختمان الکترونی اتم مشخص نشده بود. قبل از ورنر دانشمندی به نام یورگنسون برای برخی از کمپلکسها ساختارهایی تعیین کرده بود که با اعلام نظریه ورنر اشتباه بودن این ساختارها مشخص شد.

ورنر به دلیل مطالعاتی که روی کمپلکسهای هشت وجهی ، مسطح مربعی و چهار وجهی انجام داد و بنیانگذار شیمی کوئوردیناسیون شد، جایزه نوبل شیمی را در سال 1913 دریافت کرد.

نظریه ورنر

هر اتم دارای دو ظرفیت می‌باشد. ظرفیت اصلی و ظرفیت والانس فرعی ، بنابراین لزومی ندارد که فقط به اندازه ظرفیت اصلی یک اتم ، اتمهای دیگر به آن وصل شود بلکه بعد از پر شدن ظرفیت اصلی که فضای کئوردیناسیونی داخلی را تشکیل می‌دهد. اتمها می‌توانند به ظرفیت فرعی یا فضای کئوردیناسیون خارجی که نشانگر عدد اکسیداسیون اتم مرکزی است، وارد شوند.

تا قبل از اینکه ورنر این نظریه را اعلام کند دانشمندان در تعیین ساختمان ترکیباتی مانند اختلاف نظر داشتند. این ترکیب یک ترکیب یونی است و کلرها در آب به راحتی یونیزه می‌شود. اما ها به آسانی جدا نمی‌شوند مگر اینکه ترکیب در اسید قوی جوشانده شود.


اما ورنر این ترکیب را یک یک ساختمان هشت وجهی پیشنهاد کرد که اتم کبالت در مرکز و ها با شش پیوند هم اندازه در اطراف و یونهای کلر هم در فضای کئوردیناسیون خارجی حضور داشتند.

لیگند

دسته‌ای از اتمها که باهم هستند و یکی از اتمها می‌تواند جفت الکترونش را در اختیار اتم دیگر قرار دهد. لیگند ممکن است یک ترکیب خنثی یا یک آنیون باشد.

انواع کمپلکس

کمپلکسهای ورنر یا کلاسیک

ترکیبات کوئوردیناسیونی که در آنها فلز مرکزی با حالت اکسایش +2 یا بالاتر توسط اتمهای غیرکربن کئوردینه شده‌اند کمپلکسهای ورنر یا کلاسیک نامیده می‌شوند (این نامگذاری به خاطر مطالعات ورنر در شیمی کئوردیناسیون انجام شده است.).

کمپلکسهای آلی فلزی

در این کمپلکسها فلز مستقیماً با کربن پیوند تشکیل می‌دهد. در این ترکیبات فلز در حالت اکسایش پایین خود مانند 2- و 1- و 0 و 1+ می‌باشد.

کمپلکسهای کلاستر یا خوشه‌ای

در این ترکیبات اتم مرکزی گروهی از فلزات می‌باشند که باهم پیوند تشکیل داده‌اند. مانند که اتمهای آهن در گوشه‌های یک مثلث جای گرفته‌اند و گروههای کربونیل در اطراف آنها پیوند تشکیل می‌دهند.

عدد کوئوردیناسیون

تعداد اتمهایی که اتم مرکزی را در اولین قشر کئوردیناسیون ، کئوردینه کرده‌اند عدد کئوردیناسیون می‌گویند. عدد کئوردیناسیون هر ترکیب مشخص کننده ساختمان آن ترکیب می‌باشد. رایج‌ترین عدد کئوردیناسیون در کمپلکسها عدد 6 و بعد از آن 4 می‌باشد.

عوامل مؤثر درتشکیل کمپلکس

1.      لیگند مهمترین عامل در تشکیل کمپلکس می‌باشد. نوع لیگند ، اندازه لیگند و تعداد لیگند در پایداری کمپلکس‌ها تأثیر فراوان دارد.

2.      عامل دوم در تشکیل کمپلکس نوع فلز مرکزی می‌باشد.

انواع لیگند

·         لیگندهای یک دندانه:فقط دارای یک اتم کئوردینه کننده است. هالیدها ، نیترات ، انواع آمینها ، سولفات و از مهمترین لیگندهای یک دندانه هستند.

·         لیگندهای چند دندانه:این لیگندها دارای یک یا چند اتم کئوردینه کننده هستند. این لیگندها کمپلکس‌های پایدارتری ایجاد می‌کنند و به کی سیلت یا شلاته کننده‌ها معروفند. یک کمپلکس می‌تواند به صورت آنیونی ، کاتیونی یا خنثی باشد


داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

مقایسه طیف پیوسته نشری وجذبی

تاریخ:چهارشنبه 19 تیر 1392-12:24





داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

پلوتونیوم

تاریخ:چهارشنبه 6 دی 1391-17:17


تصویر
لایه های اتمی پلوتونیوم

اطلاعات اولیه

پلوتونیوم ، یک عنصر شیمیایی رادیواکتیو و فلزی است که نماد آن Pu و عدد اتمی آن 94 می‌باشد. وزن اتمی این عنصر 244.06 بوده ، چگالی آن 19.800 kg/m3 می‌باشد. پلوتونیوم در سال 1940 توسط GlennT.Seaborg ، Edwin McMillan ، Kennedy و Wahl از طریق بمباران دوترونی اورانیوم در سیکلوترون (شتاب دهنده ذرات مدور) Berkeley Radiation Laboratory دانشگاه کالیفرنیا برکلی کشف شد. اما این کشف تا مدتها سری باقی ماند. این عنصر با توجه به کشف سیاره پلوتو که درست بعد از نپتون کشف شد، پلوتونیوم نام گرفت؛ (پلوتون در منظومه شمسی بعد از نپتون قرار دارد).

ایزوتوپها

مهمترین ایزوتوپ پلوتونیوم Pu239 بوده که نیم عمر آن 24200 سال می‌باشد و بدلیل نیمه عمر کوتاه آن ، رد بسیار ناچیزی از پولوتونیم به‌صورت طبیعی در معادن
یافت می‌شود. پلوتونیوم 239 ، در رآکتورهای هسته‌ای از اورانیوم 238 و در مقیاسهای بالا تولید می‌شود.

ایزوتوپ پلوتونیوم 238 ساطع کننده اشعه آلفا می‌باشد که نیمه عمرش 87 سال است. این خصوصیات ، آن را برای استفاده در تولید نیروی برق برای دستگاه‌هایی که می‌بایست بدون نگهداری مستقیم در مقیاسهای زمانی حدودا برابر عمر انسان کار کنند، مناسب می‌کند؛ بنابراین در RTG هائی مانند آنهائی که نیروی کاوشگرهای فضایی Galileo و Cassini را تامین می‌کنند، کاربرد دارد.

همچنین پلوتونیم چهار ظرفیت یونی را در محلولهای آبی از خود نشان می‌دهد
یون +PuO در محلولهای آبی پایدار نیست و تناسبی با 4+Pu و 2+PuO ندارد. 4+Pu می‌تواند +PuO را به 2+PuO تبدیل کرده ، خودش به 3+PuO تبدیل شود و یک +PuO و 3+PuO آزاد کند.

پلوتونیوم ترکیبات دوتایی PuO و PuO2 را با اکسیژن شکل می‌دهد و با هیدراتهای PuF3,PuF4,PuCl3,PuBr3,PuI3 و کربن ، نیتروژن وسیلیکون در ترکیبات متغیر مداخله می‌کند. Puc, PuN, PuSi2 و اکسی هالیدها نیز شناخته شده می‌باشند: PuOCL , PuObr , PuOI.

کاربردها


img/daneshnameh_up/0/0d/125px_Plutonium_button.jpg

پلوتونیوم یکی از مواد مهم شکافت هسته‌ای در سلاحهای هسته‌ای پیشرفته می‌باشد. باید احتیاط لازم جهت جلوگیری از جمع شدن مقداری از پلوتونیوم که به جرم بحرانی نزدیک می‌شود، به عمل آورد، چرا که این مقدار از پلوتونیوم خود به خود واکنشهای شیمیایی تولید می‌کند.

بدون توجه به محدود نشدن پلوتونیوم توسط فشار خارجی که برای یک سلاح هسته‌ای لازم است، پلوتونیوم می‌تواند خودش را گرم کرده ، هر چیزی را که پیرامون آن را محدود می‌کند بشکند، جلوگیری شود. شکل ظاهری پلوتونیوم هم در این امر موثر است، بنابراین ، باید از اشکال فشرده مانند کره جلوگیری کرد.

همچنین پلوتونیوم مخصوصا نوع بسیار خالص آن ، آتش‌زا بدوه ، به‌صورت شیمیایی با اکسیژن و آب واکنش می‌دهد که می‌تواند باعث انباشتگی هیدرید پلوتونیوم و یک ترکیب Pyrophoric شود که ماده ای است که در دمای اطاق در هوا می‌سوزد. حجم پلوتونیوم به هنگام ترکیب شدن با اکسیژن بسیار افزایش می‌یابد و می‌تواند ظرف خود را بشکند. بنابر این احتیاطهای لازم برای حمل پلوتونیوم در هر شکل آن ، باید انجام شود و عموما یک اتمسفر خشک و خنثی نیاز می‌باشد.

علاوه بر اینها ، خطرات رادیواکتیوی نیز وجود دارد. خاک اکسید منیزیم موثرترین ماده برای فرو نشاندن آتش پلوتونیوم می‌باشد. آن ماده ، شعله را مانند یک کاهنده دما ( Hit Sink )سرد می‌کند و در عین حال از رسیدن اکسیژن به آن جلوگیری می‌کند. آب نیز در این مورد موثر است. در سال 1962 در Rocky Flats Plant در نزدیکی Boulder, Colorado یک آتش‌سوزی بزرگ پلوتونیومی رخ داد.

پلوتونیوم همچنین در ساخت سلاحهای رادیولوژیکی و ساخت زهرها ( نه الزاما مهلک ) کاربرد دارد. توده‌های انباشته شده پلوتونیوم توسط اتحاد جماهیر شوروی قدیم و ایالات متحده آمریکا بوجود می‌آمد. از پایان جنگ سرد ، تمرکز بر نگرانی از گسترش تکنولوژی هسته‌ای بوجود آمد. در سال 2002 دپارتمان انرژی ایالات متحده 34 تن از مواد پلوتونیوم را که برای ساخت سلاحهای هسته‌ای استفاده می‌شد، از دپارتمان دفاع ایالات متحده گرفت و از اوایل سال 2003 تصمیم گرفت برای خلاصی از این اورانیومها ، به تبدیل چندین نیروگاه هسته‌ای در آمریکا ، از سوخت اورانیوم غنی شده به سوخت MOX اقدام کند.


تصویر
پلوتونیوم

خطرات

گاهی اوقات از پلوتونیوم با عنوان سمی‌ترین ماده شناخته شده بر انسان نام برده می‌شود و این در حالی است که یک توافق کلی در میان کارشناسان مبنی بر نادرست بودن این مطلب وجود دارد. تا سال 2003 تنها یک مورد مرگ انسان به‌علت مجاورت و ارتباط با پلوتونیوم وجود داشته است. رادیومی که به‌صورت طبیعی بوجود می‌آید، حدودا 200 برابر سمی‌تر از پلوتونیوم است و برخی از Toxinهای آلی مانند سم بوتولین ، میلیاردها برابر سمی‌تر از پلوتونیوم می‌باشند.

به هر حال ،حوادث بحرانی نیز وجود داشته است. حمل بی ملاحظه 6.2 kg پلوتونیوم کروی در Los Alamos در 21 آگوست 1945 ، باعث انتشار دوز مرگبار تشعشع گردید. "Harry Daghlian" دوزی در حدود 510 rem دریافت کرد؛ او 4 هفته بعد درگذشت. مرگ دیگری در سال 1958 در واحد غنی‌سازی اورانیوم Los Alamos روی داد. پلوتونیوم در یک مخزن مخلوط‌کن جمع شده بود. یک بار جدید هم به آن منتقل شد و در نتیجه 8 کیلوگرم پلوتونیوم در مرکز مخزن جمع شد. یک کارگر در معرض تشعشع قرار گرفت و در کمتر از دو روز در گذشت.

حالتهای سمی پلوتونیوم از نظر شیمیایی و رادیو لوژیکی ، باید از خطرات پلوتونیوم متمایز شود. بسیاری از جنبشهای ضد هسته‌ای و در ادامه جنبشهای سیاست سبز از پلوتونیوم به‌عنوان خطرناک‌ترین ماده شناخته شده برای بشریت یاد کرده‌اند و تنها دلیلشان ، نقش مهلک آن در تولید سلاحهای هسته‌ای می‌باشد.

احتمالا اختلاف این دو دیدگاه است که باعث گزافه‌گویی‌های احساسی در خصوص سمی بودن پلوتونیوم می‌شود. در سال 1989 نوشته ای از "Bernard L. Cohen" اینگونه بیان می کند که:

«« خطرات پلوتونیوم خیلی آشکارتر و راحت‌تر از خطرات ناشی از مواد افزودنی به غذاها و همچنین حشره کشها فهمیده می‌شوند و در مقایسه تنها یک مرگ در هر 300 سال می‌تواند کم‌مایه بودن این نظر را اثبات کند. علی‌رغم حقایق شناخته شده بر جامعه علمی افسانه سمی بودن پلوتونیوم همچنان ادامه دارد.»»

بنابراین هیچ گونه شک و تریدی وجود ندارد که پلوتونیوم در صورت استفاده نادرست می‌تواند بسیار خطرناک باشد. پرتوی آلفا که پلوتونیوم از خود ساطع میکند نمی‌تواند به پوست نفوذ کند، اما می‌تواند به اندامهای داخلی در صورت تنفس و یا خوردن پلوتونیوم آسیب برساند. ذرات بسیار کوچک پلوتونیم در صورت تنفس و رسیدن به ریه‌ها می‌تواند باعث بوجود آمدن سرطان ریه شود. مواد دیگر از جمله ricin ، سم botulinum و سم tetanum در دوزهائی کمتر از یک میلی‌گرم ، می‌توانند کشنده باشند، بنابراین پلوتونیوم از این نظر غیر عادی نیست.

مقادیر قابل توجه بیشتر آن ، در صورت بلع یا تنفس ، می‌تواند باعث بوجود آمدن مسمومیت رادیویی حاد و مرگ شخص شود. با این وجود ، تاکنون هیچ مورد مرگ به‌علت خوردن و یا تنفس پلوتونیوم دیده نشده و بسیاری از مردم مقدار قابل توجهی پلوتونیوم در بدن خود دارند.

خصوصیات

این فلز ظاهری نقره‌ای رنگ دارد و هنگامی که اکسید می‌شود، رنگش تا حدی به زرد تیره می‌گراید. اگر مقدار زیادی از پلوتونیوم در جایی جمع شود، به قدری گرم می‌شود که نمی‌توان آن را لمس کرد و دلیل آن نیز ساطع کردن انرژی آلفا می‌باشد. مقادیر بیشتر گرمای لازم را برای جوشاندن آب بوجود می‌آورد. این فلز به‌سرعت در اسید هیدرویدیک یا اسید پرکلریک غلیظ ، حل می‌شود. این فلز شش حالت آلوتروپی Allotropic با ساختارهای بلورین گوناگون از خود نشان می‌دهد که چگالی آنها از 16.00 تا 19.86 تغییر می‌کند.



داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

عنصر گالیم

تاریخ:چهارشنبه 6 دی 1391-17:06

 


Zinc - Gallium - Germanium
Aluminum
Ga
In

img/daneshnameh_up/1/13/Ga_TableImage.png
جدول کامل
عمومی__
نام , علامت اختصاری , شماره Gallium, Ga, 31
گروه شیمیایی فلز ضعیف
گروه , تناوب , بلوک 13 IIIA , 4 , بلوک p
جرم حجمی , سختی 5904 kg/m3, 1.5
رنگ سفید نقره‌ای
img/daneshnameh_up/3/32/125pxGa2C31.jpg
خواص اتمی
وزن اتمی 69.723 amu
شعاع اتمی (calc.) 130 (136)pm
شعاع کووالانسی 126 pm
شعاع وندروالس 187 pm
ساختار الکترونی Ar]3 d10 4 s2 4p1]
-e بازای هر سطح انرژی 2, 8, 18, 3
درجه اکسیداسیون (اکسید) 3 (آمفوتریک)
ساختار کریستالی اورتورومبیک
خواص فیزیکی
حالت ماده جامد
نقطه ذوب 302.91 K (85.57 °|F)
نقطه جوش 2477 K (3999 °F)
حجم مولی 11.80 scientific notationש10-6 m3/mol
گرمای تبخیر 258.7 kJ/mol
گرمای هم‌جوشی 5.59 kJ/mol
فشار بخار 9.31 scientific notation-36 Pa at 302.9 K
سرعت صوت 2740 m/s at 293.15 K
متفرقه
الکترونگاتیویته 1.81 (درجه پائولینگ)
ظرفیت گرمایی ویژه 370 J/kg*K
رسانائی الکتریکی 6.78 106/m اهم
رسانایی گرمایی 40.6 wW/m*K
1st پتانسیل یونیزاسیون 578.8 kJ/mol
2nd پتانسیل یونیزاسیون 1979.3 kJ/mol
3rd پتانسیل یونیزاسیون 2963 kJ/mol
4th پتانسیل یونیزاسیون 6180 kJ/mol
پایدارترین ایزوتوپها
ایزو وفور طبیعی نیم عمر DM DE MeV DP
69Ga 60.1% Ga با 38 نوترون ، پایدار است.
71Ga 39.9% Ga با 39 نوترون پایدار است
واحدهای SI & STP استفاده شده ، مگر آنکه ذکر شده باشد.

اطلاعات اولیه

گالیم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Ga و عدد اتمی 31 می‌باشد. گالیم فلز پست نرم ، کمیاب و نقره‌ای رنگ است که در حرارت پایین شکننده بوده ، اما در بالاتر از دمای اطاق به حالت مایع در می‌آید و واقعا در کف دست می‌جوشد. این عنصر در مقادیر بسیار کم در سنگ معدن بوکسیت و روی وجود دارد. آرسنید گالیم بعنوان نیمه هادی و بیشتر در دیودهای نور افشان (LED ها) مورد استفاده می‌باشد.

تاریخچه

گالیم را ( از واژه لاتین Gallia به معنی "فرانسه" و نیز gallus به معنی خروس ) Lecoq de Boisbaudran در سال 1875 با مشخصه طیف‌نمایی خود ( 2 خط بنفش ) و در آزمایش یک مخلوط روی از کوههای پیرنه کشف نمود. قبل از کشف بیشتر ویژگیهای این عنصر توسط "دیمتری مندلیف" بر مبنای جایگاهش در جدول تناوبی پیش بینی و توصیف شده بود؛ ( او این عنصر فرضی را eka-aluminum نامید ).

بعدها Boisbaudran در سال 1875 با الکترولیز هیدروکسید در محلول KOH این عنصر آزاد را بدست آورد. او نام این عنصر را از نام سرزمین مادری اش فرانسه اقتباس کرد و در یکی از جناسهای چند زبانه مورد علاقه دانشمندان اوایل قرن نوزدهم ، نام این عنصر را از نــام Lecoq به معنی خروس گرفتند و کلمه لاتین برای خروس ، gallus است.

پیدایش

این فلز حقیقی اغلب بصورت اجزاء بسیار کم در بوکسیت ، زغال سنگ ، دیاسپور ، ژرمانیت و اسفالریت یافت می‌شود. غبار لوله حاصل از سوخت زغال سنگ دارای مقادیر به بزرگی 5/1 درصد گالیم می‌باشد.

خصوصیات قابل توجه

گالیم با درجه خلوص بالا رنگ نقره‌ای جذابی داشته و فلز جامد آن مانند شیشه می‌شکند. فلز گالیم در صورت سخت شدن 3,1 درصد انبساط می‌یابد، بنابراین نباید آنرا در ظروف شیشه‌ای یا فلزی نگهداری کرد. همچنین گالیم ، بیشتر فلزات دیگر را با نفوذ در شبکه فلزی آنها فرسوده می‌کند. گالیم یکی از چهار فلزی ( سزیم ، جیوه و روبیدیم ) است که در دمای نزدیک به دمای معمولی اطاق به شکل مایع هستند و بنابراین می‌توان از آنها در دماسنجهای دمای بالا استفاده نمود. از نکات قابل توجه این عنصر ، دارا بودن یکی از بزرگترین بازه‌های مایع (منظور فاصله بین دمای ذوب و دمای تبخیر می‌باشد) برای یک فلز و دارا بودن فشار بخار کم در دماهای زیاد است.

این فلز تمایل شدیدی به فوق سرد شدن زیر نقطه ذوب خود دارد، لذا برای سخت نمودن آن استفاده از ریزبلورها ( ذرات ریزی که برای منجمد کردن بکار می‌رود ) ضروری است. گالیم با درجه خلوص بالا توسط اسیدهای معدنی به‌آهستگی مورد حمله قرار می‌گیرند. نقطه ذوب آن بسیار پایین است (T=30°C) و چگالی آن در حالت مایع بیشتر از حالت بلوری آن می‌باشد، ( همانند آب ، برای فلزات معمولا" تاثیرات معکوس دیده می‌شود ).

گالیم بصورت هیچ یک از ساختارهای بلوری ساده متبلور نمی‌شود. حالت پایدار در شرایط عادی به‌صورت قائم‌الزاویه با 8 اتم در سلول واحد معمولی می‌باشد. هر اتم تنها یک همسایه نزدیک ( در مسافت A 44,2 ) و شش همسایه دیگر در 39,0A دارد. بسیاری از حالات پایدار و فراپایدار ، تابع دما و فشار هستند.

عامل اتصال اتمهای نزدیکتر ، ویژگی کووالانسی است، بنابراین دوتائی های Ga2 اساسی‌ترین بخش این ساختار بلوری می‌باشد. ترکیب آرسنید گالیم قادر است الکتریسیته را مستقیما" به نور هم‌فاز تبدیل کند ( این ویژگی برای دیودهای نورفشان ضروری است ).

img/daneshnameh_up/f/f6/130pxGallium1_640x480.jpg

کاربردها

  • عمده‌ترین مورد استفاده گالیم در IC های آنالوگ است و دومین کاربرد نهائی عمده آن در دستگاههای الکترونیک نوری ( بیشتر دیودهای لیزری و دیودهای نور فشان ) می‌باشد.

  • گالیم چون باعث خیس شدن شیشه یا چینی می‌شود، در ساخت آئینه‌های بسیار شفاف بکار می‌رود.

  • به‌طور وسیع برای استحکام نیمه‌هادیها داشته و در ساخت ابزار جامد مثل ترانزیستور مورد استفاده قرار می‌گیرد.

  • گالیم به‌راحتی با بیشتر فلزات آلیاژ تشکیل داده و بعنوان بخشی از آلیاژهای زود ذوب بکار می‌رود.

  • استفاده از گالیت منیزیم دارای ناخالصی (مانند Mn+2 )، در ساخت پودر فسفر فعال شده با اشعه ماورای بنفش آغاز گشته است.





داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

گاز هیدروژن به فلز تبدیل شد

تاریخ:پنجشنبه 23 آذر 1391-23:16

h2

محققان موسسه ماکس پلانک ادعا دارند با کمک گرفتن از ویژگی های خاص گاز هیدروژن و تحت شرایطی ویژه توانسته اند هیدروژن را به فلز تبدیل کنند.
شاید این ادعا غیر ممکن به نظر بیاید اما با در نظر گرفتن اینکه هیدروژن گازی قلیایی است، می تواند تحت شرایطی خاص و مناسب ویژگی های فلزی از خود نشان دهد. با این همه تا به امروز کسی نتوانسته است فراوانترین عنصر موجود در جهان را با ویژگی های فلزی به نمایش بگذارد.

تمام معنی چنین ادعایی به این بستگی دارد که فلز چگونه تعریف می شود. برای انتخاب عنصری به عنوان فلز معیارهای استانداردی وجود دارند: فلزها باید رسانای برق و حرارت باشند، باید تا درجه حرارتی خاص از قابلیت چکش خواری برخوردار باشند و تحت شرایطی خاص باید به شکل جامد باشند.با وجود اینکه به نظر نمی آید بتوان هیدروژن را با هیچ یک از این معیارها انطباق داد، دو محقق موسسه ماکس پلانک در مقاله ای ادعا کرده اند موفق به انجام این کار شده اند. این دو ابتدا مقداری هیدروژن را درون واشر آلومینا اپوکسی قرار داده و این واشر را در میان سلول سندانی الماسی گذاشتند تا بتوانند میزان کدری و مقاومت الکتریکی نمونه خود را از طریق لیزر و الکترودها محاسبه کنند. سپس محققان در حرارت اتاق میزان فشار را به بالای 220 گیگاپاسکال رساندند، شرایطی که نمونه آغاز به کدر شدن کرده و ویژگی های رسانایی در آن پدیدار شد.

در مرحله بعدی این آزمایش، محققان در حالی که فشار را به 260 گیگاپاسکال می رساندند، درجه حرارت را نیز به منفی 400 درجه رساندند. در این وضعیت مقاومت الکتریکی نمونه 20 درصد افزایش پیدا کرد.

بر اساس گزارش پاپ ساینس، نکته قابل توجه این آزمایش ایجاد ویژگی های رسانایی در هیدروژن تحت حرارت اتاق و به واسطه بالا بردن میزان فشار است. با این همه برای تایید یا رد این ادعا، نتایج به دست آمده محققان ماکس پلانک باید توسط دیگر دانشمندان مورد بازبینی و آزمایش دوباره قرار بگیرد.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

کشف عناصر مختلف جدول تناوبی و خواص ویژه ی آن ها

تاریخ:چهارشنبه 8 آذر 1391-22:24

کشف عناصر مختلف جدول تناوبی و خواص ویژه ی آن ها

تاریخ جدول تناوبی همان تاریخ کشف عناصر شیمیایی است. IUPAC (آیوپاک) پنج "دوره ی کشف اصلی" پیشنهاد می کند.

کشف عناصر مختلف جدول تناوبی و خواص ویژه ی آن ها

راهنما و شرح عناصر:

قبل از 1800 (34 عنصر): کشف عناصر، حین و قبل از "دوره ی روشن فکری".

1800-1849 (24 عنصر): تحولات علمی و صنعتی.

1850-1899 (26 عنصر): دوره ی طبقه بندی عناصر؛ کاربرد فنون تحلیل طیف های نوری توسط: بویس باردن، بونزن، کروکس، کیرشهف و "آثار خط نشری".

1900-1949 (13 عنصر): پیشرفت نظریه ی کوانتومی قدیمی و مکانیک کوانتومی.

1950-1999 (16 عنصر): دوران " پس از بمب اتمی"؛ ساخت اعداد اتمی 98 و بالاتر از آن (با روش های بمباران کردن و برخوردها).

2000 تا کنون ( 5 عنصر): اتم های مصنوعی جدید.

معرفی برخی از خانواده های جدول تناوبی:

گروه کشف عناصر مختلف جدول تناوبی و خواص ویژه ی آن هافلزات قلیایی:

هیدروژن یک عنصر مجزاست و به هیچ خانواده ای تعلق ندارد. اگرچه این عنصر در بالای عناصر گروه یک آمده است، تحت شرایط عادی، یک فلز نیست. همچنین هیدروژن گاهی اوقات به گونه ای رفتار می کند که انگار به گروه VIIA تعلق دارد!

کشف عناصر مختلف جدول تناوبی و خواص ویژه ی آن ها

فلزات قلیایی اصلی : لیتیوم (Li)، سدیم (Na)، پتاسیم (K)، روبیدیوم (Rb) و سزیم (Cs) هستند که براق و نرم اند. همگی به سرعت (به طور شدید) با آب واکنش می دهند تا محصولاتی تشکیل دهند که بسیار قلیایی هستند؛ به همین دلیل به این فلزات، نام قلیایی داده شده است. فلزات قلیایی به دلیل واکنش پذیری بالا در طبیعت به صورت خالص یافت نمی شوند؛ بلکه به صورت ترکیب با سایر عناصر وجود دارند. ششمین عنصر قلیایی فرانسیم (Fr) به سختی در طبیعت وجود دارد.

کشف عناصر مختلف جدول تناوبی و خواص ویژه ی آن ها

واکنش پذیری یک عنصر (به ویژه عناصر گروه اول) به چه معناست؟

عناصر را بر اساس واکنش پذیری شان دسته بندی می کنند. این عناصر به راحتی با دیگر عناصر پیوند می خورند تا مواد مرکب تشکیل دهند.

چیزی که باعث واکنش پذیری یک عنصر می شود:

- تراز ظرفیت ناکامل الکترونی

- تمام اتم ها به استثنای هیدروژن، میل به داشتن 8 الکترون در بیرونی ترین تراز انرژی خود دارند (این خصلت را قاعده ی هشت تایی می نامند).

- تا وقتی این تراز کامل شود، اتم ها پیوند خود با اتم های دیگر را ادامه خواهند داد. اگر اتمی الکترون های ظرفیتی کمی داشته باشد، در طول پیوند آن ها را از دست خواهد داد. اتم هایی با 6، 7 یا 8 الکترون ظرفیت در حین پیوند، الکترون به دست می آورند.

کشف عناصر مختلف جدول تناوبی و خواص ویژه ی آن ها

گروه کشف عناصر مختلف جدول تناوبی و خواص ویژه ی آن هافلزات قلیایی خاکی

فلزات قلیایی خاکی : بریلیوم (Br)، منیزیوم (Mg)، کلسیوم (Ca)، استرنسیوم (Sr)، باریوم (Ba) و رادیوم (Ra) هستند. آن ها نیز فلزاتی براقند ولی سخت تر و دارای واکنش پذیری کم تر از فلزات قلیایی هستند. آن ها نیز در طبیعت به حالت خالص یافت نمی شوند.

کشف عناصر مختلف جدول تناوبی و خواص ویژه ی آن ها

کشف عناصر مختلف جدول تناوبی و خواص ویژه ی آن ها

ادامه دارد...


ادامه مطلب


داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

چند مولکول آب برای ساخت یخ نیاز است؟

تاریخ:چهارشنبه 17 آبان 1391-23:20

چند مولکول آب لازم است تا کوچکترین بلور یخ ممکن را بسازیم؟ حدود 275. این نتیجه ای است که محققانی از آلمان و جمهوری چک با ساخت روشی بدیع در کاوش خوشه های بزرگی از مولکول های آب گرفته اند. یافته های آن ها می تواند برای درک شکلگیری یخ در ارتفاعات بالای جو مفید باشد.

خوشه های آب، گردایه ای از مولکول های آب هستند که با پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی کنار هم نگه داشته شده اند. تاکنون اکثر مطالعات متمرکز بر خوشه های کوچک 12 مولکولی(یا کمتر) بودند و ساختار این اجسام شباهت اندکی با توده های یخ داشت. در چند سال گذشته، دانشمندان ژاپنی روشی مبتنی بر طیف‌نگاری توسعه داده اند که خوشه های آب تا 50 مولکول را می کاود. با این وجود، تحلیل ساختاری دقیق خوشه های 100-1000 مولکولی فراتر از سطح این روش بود. اهمیت خوشه های 100-1000 تایی در این است که انتظار می رود بلور شدن یخ در این خوشه ها رخ دهد.

مشکل اصلی در خوشه های بزرگ آب، دانستن تعداد دقیق مولکول های آب در آن هاست. این کار با طیف‌نگاری جرمی و تاباندن تابش پر انرژی به خوشه ها و یونیزه کردن آن ها صورت می گیرد که می تواند خوشه را به تکه های کوچک بشکند. به علاوه، پژوهشگران ترجیح می دهند به جای خوشه های آب باردار، خوشه های خنثی را مطالعه کنند زیرا اکثر فرایندهای بلور شدن یخ در طبیعت چنین هستند.

خوشه های آب آلاییده

اکنون، پژوهشگران من جمله توماس زوک[1] از موسسه شیمی-فیزیک گوتینگن، آلمان، راهی را برای تحلیل خوشه های چندصد مولکولی خنثی آب یافته اند. موفقیت آن ها به خاطر دو ترفند هوشمندانه است. اولی این که هر خوشه آب با یک اتم سدیم آلاییده شده است. استفاده از این فلز بسیار واکنشگر، باعث می شود که آب آلاییده آسانتر از خوشه های خالص یونیزه شود و تضمین می کند که الکترون به جای جدا شدن از خوشه آب خالص، از سدیم جدا می شود.

دومین ترفند این است که قبل از یونش، خوشه های آلاییده با تابش فروسرخ تحریک شدند. این کار دمای آن ها را زیاد می کند و ساختارشان به نحوی تغییر می کند که پتاسنیل یونش آن ها کم می شود. بعد از این، خوشه ها با لیزر فرابنفش 390 نانومتر یونیزه می شوند. این لیزر به حد کافی انرژی کمی دارد که باعث شکستن خوشه ها نشود. اندازه این خوشه های آب یونیزه با استفاده از روش طیف‌نگاری جرمی زمان پرواز[2] تعیین می شود.

سپس، برای کشف ساختار آن ها، طیف فروسرخ خوشه های آب محاسبه می شود. تابش فروسرخ با عددموج های 2800 تا 3800 یک بر سانتی متر به کار رفت؛ این ها متناظر با بسامدهای نوسانی پیوندهای اکسیژن-هیدروژن هستند. طیف‌نگاری نوسانی، آرایش مولکول های آب را درون خوشه مشخص می کند. برای مثال، می دانیم که یخ بلوری در عددموج حدود 3200 بر سانتی متر، جذب بیشینه دارد در حالی که بیشینه یخ بی ریخت و آب مایع در حدود 3400 بر سانتی متر است.

تبدیل آب به یخ

زوک و همکارانش طیف فروسرخی برای اندازه خوشه(از 85 تا 475 مولکول) به دست آوردند. همان طور که انتظار می رفت، به همان نسبت که اندازه خوشه افزایش می یابد، بیشینه های طیف به سمت اعداد موج کمتر می رود. گذار از 3400 به 3200 بر سانتی متر، در حدود 275 مولکول آغاز می شود؛ در این لحظه یخ بلوری در مرکز خوشه به وجود می آید و حلقه ای از شش مولکول آب با آرایش چهار وجهی درست می شود.

به همان نسبت که اندازه خوشه افزایش می یابد، هسته بلور به تدریج رشد می کند. با 475 مولکول، طیف فروسرخ در ساختار یخ الب است: شکل گیری بلور یخ تقریبا کامل بود. این رفتار با پیش بینی های نظری گروهی دیگر در سال 2004 همخوانی دارد.

زوک می گوید:«چندان شگفت انگیز نیست که وقتی تعداد معینی مولکول آب را کنار هم می آوریم، آب بلوری می شود. اما مسئله این جاست که این اتفاق در کجا اتفاق می افتد؟ اکنون ما روشی ساخته ایم که بازه رخ دادن بلوری شدن را نشان می دهد.»

سفر به استراتوسفر...

این روش جدید به دانشمندان کمک می کند تا فرایندهای شکل گیری ابر در اتمسفر زمین را بفهمند. زوک می گوید:«نواحی در استراتوسفر وجود دارند که هیچ محل جوانه‌زنی[3] ندارند. در همین محل هاست که بلورهای یخ مستقیما از مولکول های آب شکل می گیرند.» او می افزاید:«دسنامیک این فرایند را اکنون می توان با جزییات بیشتری مدل کرد.»

فرانچسکو پاسانی[4]، شیمیدانی از دانشگاه کالیفرنیا-سن دیگو که خوشه های آب را مطالعه می کند، می گوید:«این نتایج واقعا هیجان آور هستند.» او نظرش را این طور بیان می کند:«ذرات نانومتری آب نقشی مهم در جو بازی می کند و بلورهای یخ را می توان در بسیاری از ابرها یافت. بنابراین، درک چگونگی بلوری شدن خوشه های آب، درکی بنیادین از شکل گیری و ویژگی های ابرها پدید می آورد که آن ها نیز متعاقبا بر آب و هوا و تابش زمین اثر می گذارند.»

زوک باور دارد که این پژوهش به دانشمندان کمک می کند تا برهمکنش میان خوشه های آب را در شبیه سازی های دینامیک مولکولی بهتر مدلسازی کنند. درک دقیق نحوه رفتار این خوشه های آب در حجمی از آب، هدفی کلیدی و یکی از بزرگترین مسایل حل نشده شیمی است.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

نکات جالبی درباره ی گازها

تاریخ:پنجشنبه 4 آبان 1391-16:52

نکات جالبی درباره ی گازها

نکات جالبی درباره ی گازها

دیدکلی

این گازها از مخلوط شدن گازهای گوناگون مانند CO2 ، He ، H2S ، N2 با هیدروکربن ها تشکیل می‌شوند. هیدروکربن ها معمولا ازنوع متان و دیگر پارافین‌های ردیف پایین هستند. فشار و دما، ترکیبات گاز در فازهای مختلف را معین می‌سازد. درنتیجه کاهش فشار ، اکثر هیدروکربن های ردیف بالا تغییرحالت می‌دهند، یعنی گازهای مرطوب درست می‌شوند. درصورتی که تمام گازهای خشک تقریبا از متان درست می‌شوند.

گازهای مرطوب شامل متان و مقدار قابل توجهی از آلکان‌ها با تعداد کربن بالا هستند.

نکات جالبی درباره ی گازها

هیدروکربن های گازی متعلق به سری نفت های پارافینی

گازهای خشک (Dry Gases)

این گازها حاوی مقدار زیادی متان می‌باشند (64 الی 96 درصد) و این گازها به سختی تبدیل به مایع می‌شوند. در کان‌سارهای زغال سنگ و مناطق مردابی نیز گازهای خشک به وفور یافت می‌شوند که قسمت عمده آن ها از متان به وجود آمده است. گاز متان در حرارت و فشار موجود در منابع زیرزمینی قابل تراکم نیست. بنابراین همیشه به صورت گاز در کان‌سارها وجود دارد و فقط در نتیجه فشارهای زیاد می‌تواند در نفت حل شود.

گازهای مرطوب (Wet Gases)

این گازها تقریبا به سهولت می‌توانند به مایع تبدیل شوند و دارای مقدار زیادی از پارافین‌های ردیف بالا مانند اتان ، پروپان ، هگزان و هپتان می‌باشند. این گازها را می‌توان تحت فشار و حرارت زیاد به مایع تبدیل کرد. لذا نسبت به شرایطی که در کانسار حاکم است، این گازها به شکل فاز مایع یا فاز بخار در آن جا وجود دارند.

نکات جالبی درباره ی گازها

لایه‌های مخازن نفت و گاز

گازهای طبیعی در کانسارهای نفت

بنابر آنچه گذشت، گازهای طبیعی ممکن است همراه با نفت و یا به صورت مجزا تشکیل کانسار دهند که هر دو نوع آن ، از نظر اقتصادی خیلی با ارزش می‌باشد. در کانسارهای نفت، امکان دارد که گازهای طبیعی به حالت های مختلف دیده شوند. غالبا این گازها قسمت فوقانی منابع را اشغال کرده، چون وزن مخصوص کمتری دارند، در نتیجه یا روی نفت و یا روی آب قرار دارند. ولی بعضی اوقات در کانسارهای نفت حاوی گاز ، درصد قابل ملاحظه‌ای از گازها به صورت محلول قرار می‌گیرد که نسبت آن وابسته به اختصاصات فیزیکی نفت و گاز و همچنین حرارت و فشار منبع یا مخزن است.

گاهی ممکن است دریک مخزن ، درصد قابل ملاحظه‌ای از گازهای طبیعی محلول در آب باشند. در اعماق بیش از دو هزار متری نیز ، تحت شرایط فشار و حرارت زیاد ، گازهای مخلوط در نفت از نظر فیزیکی غیر قابل تشخیص می‌باشند.

نکات جالبی درباره ی گازها

گازهای ترش و شیرین

گازهایی که دارای CO2 و گوگرد هستند، به نام گازهای ترش و گازهای دارای گوگرد کمتر را گازهای شیرین گویند.

کانسارهای گازهای طبیعی

گازهای طبیعی زیرزمینی یا به تنهایی و یا به همراه نفت تشکیل کانسار می‌دهند. درصورت همراه بودن با نفت گازها در داخل نفت حل می‌شوند و درصورت رسیدن به درجه اشباع ، تجزیه شده ، در قسمت‌های بالای افق‌های نفتی به شکل گنبدهای گازی قرار می‌گیرند.

مهار گازهای طبیعی

اگرچه هنگام استخراج نفت ، سعی می‌شود برای نگهداری انرژی کانسار از استخراج آن جلوگیری شود، باز این گاز حل شده در نفت در هنگام استخراج به همراه آن خارج می‌شوند. درسال های گذشته این گازها را آتش می‌زدند. ولی امروزه از آن ها به عنوان مواد خام شیمیایی و ماده سوختنی با ارزش استفاده می‌کنند.

نکات جالبی درباره ی گازها

ترکیب گازهای طبیعی

دربعضی جاها ، گازهای زیرزمینی دارای نیتروژن بیشتر (کانزاس) یا CO2 بیشتر (مجارستان ، کلرادو) درخود هستند. بخشی از CO2 ، از محصولات تشکیلات نفتی و بخشی نیز با منشاء آتشفشانی بوجود می‌آید. مقدار جزئی هیدروژن نیز در اکثر مواقع پیدا شده است. گازهای ازت‌دار می‌توانند تا 2.5 درصد حجمی هلیوم داشته باشند (مانند ایالات متحده امریکا). از شکسته شدن عناصر رادیواکتیو درون سنگ های ساحلی هلیوم به وجود می‌آید. گازهای دارای سنگ مخزن کربناته ، دارای مقدار زیادی H2S هستند.

رسیدن گازهای طبیعی به سطح زمین

بیرون آمدن گازهای طبیعی زیرزمینی به سطح زمین ، همانند بروز نفت به سطح زمین ، از پدیده‌های مهم بوده ، توسط میزان بیرون آمدن گازطبیعی می‌توان در مورد پتانسیل کانسارهای هیدروکربنی ، اطلاعات با ارزش و مهمی بدست آورد. ولی تشخیص و تفکیک این گازها خیلی ساده نیست تا بدانیم آیا این گاز مربوط به گاز مردابی یا گاز زغال سنگ و یا گاز مربوط به نفت است. از وجود هیدروکربنهای ردیف بالا ، می‌توان گفت که این گاز از نوع زیرزمینی است.

گازهای موجود در کانسارهای زغال سنگ

این نوع گازها تا 6 درصد حاوی هیدروکربن های ردیف بالا هستند. گازهایی که منشاء آن ها مربوط به زغال سنگ است، خیلی کمیاب هستند (مانند گازهای موجود در کانسارهای زغال سنگ هلند) و علت آن را چنین توجیه می‌کنند که این نوع گازهای حاصل در مرحله زغال شدگی برای خودشان سنگ مخزن خوبی پیدا نمی‌کنند تا جمع شوند.

نکات جالبی درباره ی گازها

تفکیک گازهای طبیعی از نفت

گازی که همراه نفت است، باید از آن جدا شود تا نفت خالص به دست آید. اگر نفت و گازی که باهم از چاه خارج می‌گردند، پیش از آن که از هم جدا شوند، مستقیما به مخازن نفت هدایت گردند، گاز چون سبک و فرار است، مقداری از آن ، از منافذ فوقانی مخزن به هوا می‌رود و در ضمن ، مقداری از اجزای سبک و گرانبهای نفت را هم با خود خارج می‌کند. از این رو ، نفت را پس از خروج از چاه و پیش از آنکه به مخزن بفرستیم، به درون دستگاه تفکیک که نفت و گاز را از هم جدا می‌سازد، هدایت می‌کنیم.

دستگاه تفکیک نفت و گاز

این دستگاه به شکل یک استوانه قائم است که در آن ، ذرات گاز از هم باز و به اصطلاح منبسط می‌گردد و در این ضمن ، از سرعت آن نیز کاسته می‌شود. وقتی فشار و سرعت گاز ، خیلی کم شد، مقدار زیادی از آن ، از نفت جدا می‌گردد. آنگاه آن را توسط لوله به درون ظرفی هدایت کرده ، از آن استفاده می‌کنند.

نکات جالبی درباره ی گازها

گازهای طبیعی تفکیک شده

گازی که از دستگاه جدا کننده خارج می‌گردد، غالبا از نوع گاز تر است و مقدار زیادی بنزین سبک همراه دارد. این بنزین طبیعی ، بسیار مفید و قیمتی است. از این رو ، نباید آن را به هدر داد. در اوایل پیدایش صنعت نفت ، از این ماده گرانبها استفاده‌ای به عمل نمی‌آمد و آن را همراه با سایر اجزای گاز به هدر می‌دادند. اما رفته رفته که به اهمیت و فواید این گاز پی بردند، سعی شد که بنزین طبیعی آن را استخراج نموده ، از بقیه اجزای آن نیز به انواع گوناگون استفاده شود.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 


  • تعداد صفحات :3
  • 1  
  • 2  
  • 3