شیمی

صنایع پتروشیمی

رادیکال آزاد، هر یک از اتمها و یا مولکولهایی است که دارای یک الکترون جفت نشده باشند. به عبارتی رادیکالها، مولکولها یا اتمهایی هستند که تمام والانس‌های آن سیر نشده و در واقع مولکولی اشباع نشده می‌باشد مثل رادیکال متیل (CH3.). رادیکالهای آزاد موجب فشارهای جزئی به میزان کمتر از^6- 10 میلی‌متر جیوه شده و از طول عمر کوتاهی (معمولا کمتر از ^3- 10 ثانیه) برخوردارند. وجود زودگذر چنین اتمها و رادیکالهایی توسط مطالعات اسپکتروسکوپی ثابت شده است.

دید کلی

هر چند که در ساده‌ ترین تعریف، رادیکال آزاد، هر یک از مولکولها و اتمهایی است که دارای یک الکترون جفت نشده باشند. ولی باید توجه داشت که مولکولهایی مانند اکسید نیتریک و اکسیژن نیز از این قاعده پیروی می‌کنند، لکن بصورت عادی نمی‌توانند از باب رادیکالهای آزاد مطرح باشند بنابراین این اصطلاح (یعنی رادیکال آزاد) شامل مولکولهای عادی پایدار نمی‌شود. از جمله رادیکالهای آزاد ساده می‌توان به CH3 ,CN ,OH ,Cl ,H اشاره کرد. چنینی رادیکالهایی از اهمیت فوق العاده‌ای در واکنشهای گرمایی و فتوشیمیایی، پلیمریزاسیون و احتراق برخوردارند. آنها در هر دو فاز مایع و گازی دارای اهمیت می‌باشند، لکن به هر حال دستگاههای فاز گازی بسیار ساده تر بوده و تفسیر قاطعانه‌تری را اجازه می‌دهند. با وجود این حتی در فاز گازی، روشهای تجربی بناچار پیچیده و غیر مستقیم هستند، زیرا موادی با چنین طول عمر کوتاه را نمی‌توان در غلظتهای زیاد تهیه کرد. بنابراین چنین عواملی، امکان تهیه، ارزیابی و شناسایی رادیکالها را با اشکالات بسیار زیاد مواجه می‌سازد.

تاریخچه

در طول قرن نوزده میلادی غالبا رادیکالهای آزاد بصورت ناصحیح بعنوان اصل مسلم در نظر گرفته می‌شده‌اند. فرضیه آووگادرو بوسیله شیمیدانان مواد آلی آن زمان بصورت جدی مورد توجه واقع نشده بود و موادی مانند C₂H₆ غالبا بصورت CH₃ توصیف می‌گردید. با پایان یافتن قرن نوزده میلادی، این وضعیت مورد بررسی قرار گرفت و امکان موجودیت رادیکالهای آزاد، با کشف تری‌فنیل‌متیل‌رادیکال بوسیله گامبرگ "Moses Gomberg" به وضوح تایید شد. پس از این تاریخ بسیاری از رادیکالهای آزاد کشف و چنینی ترکیباتی در مکانیزمهای شیمی آلی بعنوان یک اصل پذیرفته شد.

تشکیل رادیکال آزاد

بطور کلی، رادیکالهای آزاد بوسیله شکستگی یک پیوند در یک مولکول پایدار، با بوجود آمدن دو قطعه که هر یک از آنها حاوی یک الکترون جفت نشده است، تشکیل می‌شوند.

R₁__R₂ <------> R₁. + .R₂

باید توجه داشت که امکان دارد قطعات حاصله بطریقی تغییر شکل یابند و بویژه این تغییر شکل از ترکیب شدن مجدد آنها شود. در بسیاری از موارد، ترکیب شدن مجدد تقریبا در هر برخورد R₁ و R₂ با همنوع خود رخ می‌دهد و ترکیب مخلوط تعادلی تحت شرایط معمولی، دلالت بر تجزیه مقدار بسیار کمی از ترکیب به رادیکالها می‌نماید. همچنین بسیاری از روشهای دیگر نیز باستثنای ترکیب شدن مجدد مورد ملاحظه قرار گرفته است که با استفاده از آنها، رادیکالها تغییر شکل داده اند. رادیکالها از طول عمر کوتاهی (معمولا کمتر از ^3- 10 ثانیه) برخوردارند و به همین دلیل آنها غالبا دارای اهمیت بسیار زیادی در علم سینتیک واکنش هستند.

روشهای تهیه رادیکال آزاد

روشهای متداول تهیه رادیکالهای آزاد را می‌توان به سه نوع گرمایی، الکتریکی و فتوشیمیایی تقسیم نمود:

روش گرمایی

در روشهای گرمایی، یک مولکول پایدار در درجه حرارت زیاد تجزیه می‌شود. باید توجه داشت که در شرایط استثنایی امکان دارد که در یک حالت تعادلی، تفکیک بسوی رادیکالها قابل ملاحظه باشد. بنابراین امکان دارد که اتمهای هیدروژن بوسیله حرارت دادن به هیدروژن در یک درجه حرارت بسیار زیادی تهیه شوند:

.H₂ <----> 2H

بعنوان مثال در دمای 1900 k˚ این حالت تعادلی در فشار یک اتمسفر بسوی 1% تفکیک سوق داده می‌شود.
همچنین در چند مورد، تفکیک بسوی رادیکالها در دمای اطاق در موادی در محلول، مشاهده شده است. بدین ترتیب امکان تهیه رادیکالها، در غلظتهای زیاد و با طول عمر قابل ملاحظه وجود دارد. از جمله مواردی که می‌توان بدان اشاره کرد، هگزا فنیل‌اتان است که در محلول بنزن در 5 درجه سانتیگراد تا حد 3% به رادیکالهای تری‌فنیل‌متیل با غلظت 3-2% تفکیک شده و نیز هگزا- (پارا- بی- فنیلیل)-اتان است که واقعا در شرایط مشابه تا حد 100% تفکیک شده است.
به هر حال معمولا تجزیه های گرمایی برگشت ناپذیر می‌باشند. در این حال اکثر مواد آلی گازی تماما و یا قسمتی از آنها بوسیله مکانیزمی که طی آن، شکافتن مولکول بسوی رادیکالها با تشکیل دو رادیکال متیل آغاز می‌شود، تجزیه می‌گردند.

C₂H₆ <-------> 2 .CH₃

روش الکتریکی

در روش الکتریکی رادیکالها را می‌توان از طریق عبور گاز مورد نظر از مکانی که یک تخلیه الکتریکی در سرعت زیاد در آن برقرار می‌شود، تهیه نمود. در این روش طیفهای اتمی تهیه می‌شوند و از این روش غالبا برای بررسی واکنشهای شیمیایی اتمهای هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن استفاده می‌گردد.

یک ترکیب دارای رادیکال

روش فتوشیمیایی

از جمله روشهایی که برای تهیه رادیکالهای آزاد بسیار عمومیت دارد، روشهای فتوشیمیایی است. تقریبا کلیه ترکیبات آلی گازی به روش فتوشیمیایی از مسیر رادیکالهای آزاد تجزیه می‌شوند و این روش از کاربرد گسترده‌ای برخوردار است. بدین روش، دو ماده کلر و استون در حد گسترده‌ای مورد استفاده واقع می‌شوند. کلر در تابش نور در ناحیه پیوسته طیف جذبی خود به اتمهای کلر تجزیه می‌شود.

cl₂ + hv <------> 2.cl

بسیاری از واکنشهای اتمهای کلر بدین روش مورد بررسی قرار گرفته‌اند. همچنین فتولیز "photolysis" استون در حد گسترده‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. در چنین واکنشی بدون هیچ گونه ابهامی ثابت شده است که شکافت اولیه با استفاده از تابش گستره 2537 تا 3130 آنگستروم رخ می‌دهد.

CH₃COCH₃+ hv <---------> .CH₃CO+ .CH₃

این واکنش یکی از عمومی‌ترین منابع تهیه رادیکالهای متیل و استیل است.
تابش امواج با طول موج کوتاه و ذرات بنیادی پر انرژی (مانند آنچه در فروپاشیهای هسته‌ای ملاحظه می‌شود) نیز امکان دارد که بسوی تهیه رادیکالها و یونها سوق داده شود. باید توجه داشت که چنین سیستمهایی همه روزه از اهمیت بیشتری برخوردار می‌شوند، لکن معمولا پیچیده هستند.

شناسایی رادیکالها

اولین روشهای شناسایی رادیکالها، مستلزم در نظر گرفتن خواص شیمیایی آنها بوده است. بعدها از روش های مطمئن‌تری مانند طیف سنجی جذبی و طیف سنجی جرمی استفاده شد. به طور کلی، شناسایی رادیکالها به روشهای زیر انجام می‌گیرد:

روشهای شیمیایی
- ازاله آئینه (mirror removal method)
- گیر اندازی رادیکالها
طیف‌بینی جذبی (absorption spectroscopy)
طیف‌سنجی جرمی (mass spectrometry)

لینک ثابت| یکشنبه 27 آبان1386ساعت 3:59 PM

توسط مهرناز|

نقره

معرفی

نقره ، یکی از عناصر شیمیایی، با نشانه Ag ، دارای عدد اتمی 47 ، وزن اتمی 107.8682 و در گروه یک فرعی (IB) جدول تناوبی قرار گرفته است. نقره فلزی سفید مایل به خاکستری و براق است و از نظر شیمیایی یکی از فلزات سنگین و از جمله فلزات نجیب و از نظر تجارتی عنصری گرانبها تلقی می‌گردد. نقره یکی از عناصری است که از گذشته های دور و دورانهای باستان بعنوان یک فلز شناخته شده و مورد استفاده واقع میشده و از آن در کتابهای فراعنه مصری ، که قدمت این کتابها به حدود 3600 سال قبل از میلاد مسیح بالغ می‌گردد، بعنوان فلزی که از نظر ارزش دارای {5}{2}frac\ ارزش طلا است، یاد شده است. از نقره ، 25 ایزوتوپ رادیواکتیو شناخته شده اند که دارای اجرام اتمی 102 الی 117 می‌باشند. نقره معمولی از دو ایزوتوپ با جرمهای 107 و 109 تشکیل شده است.

منابع طبیعی

نقره جزء عناصر نسبتا کمیاب بوده و از نظر فراوانی در قشر جامد زمین ، در مرتبه شصت و سومین عنصر قرار دارد. این عنصر تشکیل دهنده حدود^6-10 ×1% از پوسته زمین است. برخی اوقات نقره بصورت عنصر آزاد یافت می‌شود (نقره خالص) و گاهی نیز به صورت آلیاژ با سایر فلزات ملاحظه می‌شود. در هر صورت باید توجه داشت که در اکثر نقاط، نقره بصورت مواد معدنی حاوی ترکیبات نقره ملاحظه می‌شود. مهمترین کانیهای نقره عبارتند از: آرجنتیت (Ag₂S,argentite) و سرارجیریت (AgCl ,horn silver,Ceragyrite).
از سوی دیگر تعدادی از کانیهایی که در آنها نقره با سولفیدهای سایر فلزات ترکیب شده است نیز وجود دارد که عبارتند از: استفانیت (stephanite) بفرمول(5Ag₂S.Sb₂S₅) ، پلی بازیت (polybasite) بفرمول (Cu_2S, Ag_2S).(Sb_2S_3, As_2S_3)، پروستیت(proustite) بفرمول (3Ag_2S.As_2S_3)و پیرآرجیریت (pyrargyrite) بفرمول (3Ag_2S.Sb_2S_3).
حدود سه چهارم نقره تولیدی ، در حقیقت فراورده جانبی حاصل از استخراج سایر فلزات است. علاوه بر این ، مقدار مهمی از نقره نیز از طریق بازیافت سکه‌های از رده خارج شده که باید با مقداری نقره ممزوج شونده و یا از مقدار نقره آنها کم شود، جمع آوری می‌گردد.همچنین بازیافت نقره از قراضه های صنعتی که ضمنا شامل باقیمانده های عکاسی است، با اهمیت تلقی می‌گردد.

خصوصیات فلز نقره

نقره خالص فلزی براق و نسبتا نرم است که تا اندازه ای سخت تر از طلاست. زمانیکه این فلز پرداخت شود، دارای درخشندگی می‌شود و می‌تواند 95% از نور تابیده به خود را بازتاب نماید. این عنصر در میان کلیه فلزات ، مقام بهترین رسانا در زمینه گرما و الکتریسیته را دارا است و در زمینه قدرت چکش خواری و مفتول شوندگی دارای مرتبه دوم پس از طلا است. چگالی نقره 10.5 برابر آب است، بصورتیکه یک متر مکعب از آن دارای وزن 10500 کیلوگرم می‌باشد. نقره در 961 درجه سانتیگراد ذوب شده و در حدود 2200 درجه سانتیگراد می‌جوشد.
طلا و نقره مانند محلولهای واقعی می‌توانند در هر نسبتی با یکدیگر مخلوط شده و آلیاژ تشکیل دهند. کیفیت نقره و یا بعبارت بهتر عیار آن بر حسب تعداد قسمت نقره خالص در 1000 قسمت مخلوط فلزات بیان می‌گردد و بطور معمول نقره تجاری دارای عیار 999 است.

خواص شیمیایی نقره

اگرچه نقره از نظر شیمیایی در میان فلزات نجیب فلزی بسیار واکنش پذیر تلقی می‌گردد، لکن باید توجه داشت که در مقایسه با سایر عناصر از مرتبه واکنش پذیری قابل ملاحظه‌ای برخوردار نمی‌باشد. این عنصر به آسانی اکسیده شدن آهن اکسید نمی‌شود، لکن با گوگرد و هیدروژن سولفید واکنش داشته و تشکیل همان تیرگی آشنا را می‌دهد که در نقره‌هایتان ملاحظه می‌کنید.
برای رفع این نقیصه می‌توان آبکاری نقره را با کمک رودیم به انجام رسانیده و از وقوع تیرگی مورد نظر پیشگیری نمود همچنین با استفاده از کرم (Cream) یا پولیش نقره می‌توان لایه تیره بسیار نازکی را که نقره در ترکیب با گوگرد بوجود آورده است را زدوده و آن را مجددا براق نمود. از طرف دیگر این تیرگی را می‌توان از نظر شیمیایی بوسیله حرارت دادن ظرف مورد نظر در محلوا رقیقی از کلرید سدیم و کربنات هیدروژن سدیم یا قرار دادن قسمت تیره در تماس با فلزی فعالتر مانند آلومینیوم که می‌تواند با گوگرد ترکیب شود و مجددا فلز را به حالت اولیه برگرداند، از بین برد.
نقره نمی‌تواند با اسیدهای غیر اکسیدکننده مانند اسیدهای کلریدریک و سولفوریک یا بازهای قوی مانند هیدروکسید سدیم واکنش نماید، لکن اسیدهای اکسنده مانند اسید نیتریک یا اسید سولفوریک غلیظ آن را در خود حل کرده و یون یک مثبت نقره (+

Ag) را تشکیل می‌دهند. این یون که در کلیه ترکیبات ساده و محلول نقره وجود دارد، تقریبا بصورت ساده ای با استفاده از عوامل احیا کننده آلی مانند آنچه در آئینه های نقره ای ملاحظه می‌شود، به فلز آزاد احیا می‌گردد. برای آبکاری نقره لازم است یونهای کمپلکس نقره احیا شود. یون (+

Ag)بی‌رنگ است، لکن تعدادی از ترکیبات نقره بدلیل نفوذ سایر اجزای تشکیل دهنده ساختمانی رنگینند. باید توجه داشت که اکسیژن درحد حیرت انگیزی در نقطه ذوب نقره به میزان 20 قسمت حجمی از اکسیژن در یک قسمت حجمی نقره حل می‌شود. پس از سرد کردن مایع مورد نظر نیز اکسیژن به میزان 75% قسمت (از نظر حجمی) در نقره باقی می‌ماند.

تجزیه و شناسایی

محلولهای حاوی یون نقره را می‌توان به آسانی تشکیل رسوب کلرید نقره بوسیله افزایش اسید کلریدریک ، شناسایی کرد. این رسوب را می‌توان از رسوبهای سرب و جیوه یک ظرفیتی ، بوسیله قدرت حل شدن آن درهنگام افزودن هیدروکسید آمونیوم اضافی و ایجاد رسوب مجدد با افزودن اسید نیتریک متمایز نمود. مضافا تجزیه وزنی بوسیله کلرید نقره یا برمید نقره که به آسانی قابل رسوب دادن ، خشک کردن و توزین می‌باشند، میسر می‌باشد. همچنین می‌توان یون نقره را بوسیله عمل الکترولیز به نقره فلزی احیا و بدین روش توزین نمود. از محلول تیوسیانات پتاسیم استاندارد شده نیز می‌توان برای تجزیه حجمی نقره استفاده کرد.

ترکیبات نقره

نقره در ترکیباتش اکثرا بصورت یک ظرفیتی است. لکن اکسید ، فلوئورید و سولفید دو ظرفیتی نقره نیز ملاحظه شده است. تعدادی از ترکیبات مهم نقره عبارتند از:

نیترات نقره (AgNO_3): ترکیبی بی‌رنگ ، بسیار محلول ، اساسا سمی و به سادگی به نقره فلزی احیا می‌شود و از آن در تهیه ترکیبات نقره ، آئینه های نقره ، جوهرها استفاده می‌شود.

هیدروکسید دی آمین نقره Ag(NH_3)_2]OH]: ترکیب کوئوردیناسیونی محلول در آب که به وسیله افزودن هیدروکسید آمونیوم به محلولهای املاح نقره ، تشکیل می‌شود. این ترکیب در اثر ماندن تشکیل ترکیب بسیار منفجره نقره فولمینات شده را می‌دهد.

سیانید نقره (AgCN): مورد مصرف بوسیله سیانید سدیم یا پتاسیم اضافی در آبکاری برای تشکیل یونهای کمپلکس-
Ag(CN)_2و --
Ag(CN)_3که به فلز نقره احیا می‌شوند.

کلرید نقره (AgCl): ترکیب سفید نامحلول که در هیدروکسید آمونیوم حل شده تشکیل یونهای کمپلکس +
Ag(NH_3)_2 می‌دهد. در عکاسی و نیز بعنوان آشکار کننده یونیزاسیون برای اشعه های کیهانی، کاربرد دارد.

برمید نقره (ArBr): ترکیب نامحلول زرد روشن که نسبت به AgCl نامحلولتر است و بیشتر در عکاسی به مصرف می‌رسد.

یدید نقره (AgI): ترکیب نامحلول زرد رنگ و نامحلولتر از AgBr است و برای اصلاح وضعیت ابرها به منظور بارندگی (Cloud Seading) و در عکاسی کاربرد دارد.

سولفید نقره (Ag_2S): نامحلولترین نمک نقره ، سیاه رنگ و جزء اصلی تشکیل دهنده تیرگی ظروف نقره می‌باشد.

کمپلکس های نقره

نقره یک ظرفیتی تعداد زیادی از ترکیبات پایدار کوئوردیناسیونی تشکیل می‌دهد. این ترکیبات اغلب دو کوئوردینانسی بوده، دارای دو گروه یونی یا مولکولی پیوسته به یک یون مرکزی +

Ag مانند Ag(CN)_2 می‌باشند. کمپلکسهای کوئوردیناسی مانند -AgCl_3]

2] نیز شناخته شده‌اند و احتمالا کمپلکسهای چهار کوئوردیناسی مانند-AgCl_4]

3] در محلولها رخ می‌دهد. نقره دو ظرفیتی می‌تواند در برابر تجزیه ، بوسیله تشکیل یون +Ag

2 با استفاده از ترکیبات آلی مانند ارتو_ فنانترولین ، پیریدین و alpha' ،\alpha\ _ دی پیریدیل پایدار شود. یون نقره سه ظرفیتی (+Ag

3) نیز با استفاده از کمپلکس شدن به وسیله اتیلن دی بی گوایند پایدار می‌شود. از طرف دیگر کلیه فلزات ضرب سکه ، یعنی مس ، نقره و طلا به آسانی با موادیکه اتمهای نیتروژن ، گوگرد یا هالوژن برای اتصال با آنها تدارک می‌کنند، کمپلکس می‌شوند (در مقایسه با موادیکه تدارک اکسیژن می‌نمایند). بعنوان مثال کمپلکسهای نقره با یون هیدروکسید (در مقایسه با کمپلکسهای هیدروکسیدروی که کوئوردینانس‌شونده خوبی با اکسیژن هستند) خیلی پایدار نیستند، بنابراین اکسید نقره در محلولهای قوی هیدروکسید سدیم فقط به میزان کمی حل می شود، در حالیکه هیدروکسید روی با توجه به کوئوردیناسیون شدنش با هیدروکسید ، در آن حل می‌شود.

موارد کاربرد نقره

نقره در اغلب مصارفش با یک یا چند فلز ، آلیاژ شده و بدان صورت مصرف می‌شود. مهمترین مصرف این فلز در ضرب سکه است نقره همچنین دارای مصارف معروفی در زمینه جواهر سازی و ظروف نقره و نیز آب نقره است.

به دلیل ناپایداری در مقابل اسیدهایی غیر اکسنده به صورت بوته و یا سایر وسایل شیمیایی مصرف می‌شود و گاهی ابزار آلات جراحی ، لحیم نقره و باطریهای انباره‌ای مقاوم در برابر خوردگی را از نقره تهیه می‌کنند.

در آینه سازی به مقدار زیاد نقر ه مصرف می‌شود وهمچنین مقدار زیادی نقره برای تهیه نقره هالیدها در عکاسی مصرف می‌شود.

رسانایی عالی نقره موجب کاربرد هرچه بیشتر آن در الکتروتکنیک شده است. از آلیاژهایی که در آنها نقره بعنوان جزئی از کل مصرف می‌شود، می‌توان ملغمه‌های دندانپزشکی و پیستونهای موتور بلبرینگ را نام برد.

همچنین نقره دارای خواص قارچ‌کشی است و در مواردی از آن در فرایندهای سالمسازی (Sterilization) آب استفاده می‌شود.

لینک ثابت| چهارشنبه 21 شهریور1386ساعت 12:43 PM

توسط مهرناز|

اسید کربوکسیلیک

اسیدهای کربوکسیلیک ، ترکیباتی هستند که دارای عامل -–COOH می‌باشند. ممکن است به هیدروژن ، آلکیل ، آریل ، گروههای اشباع شده ، اشباع نشده استخلاف‌دار یا بدون استخلاف وصل شده باشد.

نام‌گذاری اسیدهای کربوکسیلیک

اسیدهای کربوکسیلی زنجیری از دیرباز شناخته شده‌اند و لذا نام معمولی دارند. نام آنها از ماده یا منبعی که بدست آمده‌اند، گرفته شده است. در نامگذاری معمولی جهت مشخص کردن محل استخلافها از α و β و γ و ... نیز استفاده شده است. در این روش ، اولین کربن متصل به عامل اسیدی α و دومی β و... می‌باشد.

CH₃COOH: استیک اسید
HCOOH: فرمیک اسید
PhCOOH: بنزوئیک اسید

نام‌گذاری رسمی

در نامگذاری رسمی ، ابتدا طولانی‌ترین زنجیری را که عامل اسیدی روی آن قرار گرفته ، مشخص نموده و شمارش از طرف عامل اسیدی انجام می‌گیرد. پس از مشخص کردن استخلافهای و محل آنها ، نام زنجیر اصلی را قید و سپس به آخر آن ، پسوند اوئیک (oic) اضافه می‌گردد. اگر زنجیر دارای پیوند دوگانه باشد، ذکر نوع ایزومر هندسی نیز لازم است.

خواص فیزیکی اسیدهای کربوکسیلیک

اسیدهای کربوکسیلیک ، مولکولهای قطبی می‌باشند و می‌توانند مثل الکل‌ها و آمین‌ها ، پیوند هیدروژنی ایجاد نمایند. نقطه جوش اسیدهای کربوکسیلیک حتی از الکلهای هم‌کربن نیز بالاتر است. بعنوان مثال ، نقطه جوش بوتانل و اسید بوتیریک به ترتیب 177,7 درجه سانتی‌گراد و 162درجه سانتی‌گراد می‌باشد. بالا بودن نقطه جوش اسید به پیوند هیدروژنی قوی و تشکیل دی‌مر اسید نسبت داده می‌شود. بالا بودن نقطه ذوب همه اسیدها در نقایسه با الکل‌ها نیز بدین گونه توجیه می‌شود.

اسیدهای یک تا چهار کربنه در آب بخوبی محلوند. اسید پنج کربنه (اسید والریک) نیز تا حدودی در آب حل می‌شود، ولی اسیدهای سنگینتر کم‌محلولند. بدون شک ، محلول بودن اسیدهای کربوکسیلیک کوچک در آب ، بعلت تشکیل پیوند هیدروژنی بین گروه کربوکسیلی و مولکوهای آبکی باشد.

با وجود این ، اسیدهای کربوکسیلیک در حلالهای غیرقطبی مثل اتر ، بنزن و در حلالهای با قطبیت کمتر مانند الکل نیز حل می‌شوند. در طیف سنجی مادون قرمز گروه کربونیل اسیدهای کربوکسیلیک در 1700-1725cm^-1 جذب می‌دهند و جذب مربوط به پیوند هیدروژنی در 2500-3500cm^-1 ظاهر می‌گردد.

خاصیت اسیدی اسیدهای کربوکسیلیک

اگرچه اسیدهای کربوکسیلیک در مقایسه با اسیدهای معدنی مثل اسید سولفوریک و اسید کلریدریک و اسید نیتریک بسیار ضعیف می‌باشند، ولی در هر صورت ، در مقایسه با الکل‌ها ، آب ، آمونیاک و استیلن‌ها از اسیدیته قوی‌تری برخوردارند.

اسیدیته اسیدهای آلی به ساختمان اسید و طبیعت عوامل و گروههای موجود در روی آلکیل یا آریل بستگی دارد. مثلا تری‌کلرو استیک اسید حدود 103*15 بار قوی‌تر از استیک اسید می‌باشد. این اسیدیته زیاد و قابل ملاحظه به خاصیت الکترون‌گیری هالوژن ، مربوط می‌باشد. بطور کلی ، گروههای گیرنده الکترون ، قدرت اسیدی را افزایش می‌دهند و برعکس گروههای دهنده ، موجب تضعیف اسیدیته می‌گردند.

روشهای صنعتی تهیه اسیدهای کربوکسیلیک

در بین اسیدهای کربوکسیلیک ، از اسید استیک زیاد استفاده می‌شود و این ماده به روش صنعتی و از اکسید شدن آلدئید استیک یا هیدروکربنها و یا از واکنش متانل با منوکسید کربن در حضور کاتالیزور (رودیم- ید) بدست می‌آید. بخش عمده اسید استیک که بعنوان سرکه (محلول رقیق اسید استیک در آب) مصرف می‌شود، از اکسید شدن اتانول بوسیله آنزیم‌ها در شرایط هوازی (در حضور اکسیژن) تهیه می‌شود.

یکی از منابع مهم تهیه اسیدهای کربوکسیلیک ، منابع گیاهی و حیوانی می‌باشد. از استرهای بدست آمده از منابع ذکر شده ، اسیدهای 6 تا 18 کربنی و با درجه خلوص بالا بدست می‌آید. برای تهیه اسیدهای آروماتیک مانند اسید بنزوئیک و یا اسید فتالیک در مقیاس صنعتی ، از روش اکسید شدن استفاده می‌شود.

در این روش ، تولوئن و گزیلن تولید شده از واکنشهای Reforming بوسیله اکسید کننده‌های مناسب اکسید می‌شود. اکسید کردن آلکیل بنزن ، مشکل‌تر از اکسید کردن اولفین‌ها می‌باشد و لذا فرایند اکسید کردن با استفاده از حرارت انجام داده می‌شود. آلکیل بنزن‌ها از طریق هالوژن دار شدن و هیدرولیز هم به اسید مربوط تبدیل می‌شوند.

لینک ثابت| جمعه 12 مرداد1386ساعت 7:31 PM

توسط مهرناز|

مهندسی شیمی

دید کلی

مهندسی شیمی ، رشته ای دانشگاهی است که البته دارای زیر شاخه‌های متفاوت در زمینه‌های مختلف علمی و صنعتی می‌باشد. تمامی این رشته‌ها ، در تکنولوژی امروز بشری نهادینه شده‌اند و نقش اساسی در اداره و پیشرفت صنعت کشورهای گوناگون دارند. با خواندن مقاله زیر که به بررسی شاخه‌های مختلف مهنسی شیمی پرداخته است، با این علوم ، آشنا می‌شویم.

صنایع پالایش

صنعت پالایش نفت ، صنعتی است که با آن ، از تفکیک و تصفیه نفت خام ، محصول متنوع و پرارزشی از قبیل گاز مایع ، سوخت اتومبیل و هواپیما ، سوخت موتورهای دیزل ، نفت سفید ، حلال های نفتی ، مواد اولیه صنایع پتروشیمی ، روغن موتور ، انواع گریس و روغن‌های روان‌کننده و دهها فراورده دیگر تولید می‌شود.

با مقایسه ای ساده بین ارزش نفت خام و ارزش فراورده های حاصل از پالایش ، می‌توان به سودآوری عظیم این صنعت و نقش آن در اقتصاد کشور پی برد. چرا که پالایشگاه ، نفت خام را به طیف وسیعی از فراورده های پر ارزش نفتی تبدیل می‌کند. همچنین با توجه به وجود اندوخته هنگفت نفت در کشور و تاکید دولت بر جایگزینی صادرات فرآورده ها نفتی به جای صدور نفت خام و نیاز روز افزون کشور به فرآورده های نفتی ، اهمیت صنایع پالایش در کشور بیشتر روشن می‌شود.

صنایع پتروشیمی

بر حسب تعریف ، صنایع پتروشیمی به صنایعی اطلاق میشود که در آنها هیدروکربنهای موجود در نفت خام یا گاز طبیعی به محصولات شیمیایی تبدیل می‌گردند. امروزه پتروشیمی ، صنعتی بسیار گسترده و با فن شناسی پیچیده و فراورده های متنوع می‌باشد و در حال حاضر ، شماره محصولات پتروشیمی به هزارها می‌رسد.

از جمله این محصولات که همگی از مواد اولیه هدروکربنی و طی یک رشته عملیات فیزیک- شیمیایی بدست می‌آیند، می‌توان انواع کودهای شیمیایی ، برخی از اسیدها ، بازها و نمک ها ، منومرها و پلیمرها ، ترکیبات آروماتیک و مواد واسطه و بسیاری از صنایع شیمیایی دیگر را نام برد. اهمیت محصولات پتروشیمی کاملا روشن است. فقط کافی است توجه شود که تولید محصولات کشاورزی ، تولید پارچه وپوشاک ، ساخت مسکن ، تولید مواد شوینده و پاک کننده و تولید داروهای مختلف بدون استفاده از محصولات پتروشیمی ، هرگز کفاف نیازهای رو به افزایش جمعیت جهان را نخواهد داد و مطمئنا بدون آنها زندگی بشر در ابعاد گوناگون ، به‌کلی مختل خواهد شد.

صنایع پتروشیمی از جمله صنایع مادر تلقی می‌شود و توسعه اقتصادی کشور را در زمینه‌های مختلف صنعتی و کشاورزی فراهم می‌آورد. با توجه به اینکه گسترش این صنایع و کاهش واردات و افزایش صدور محصولات پتروشیمی مورد تاکید دولت است، اهمیت این رشته آشکار می‌شود.

صنایع پلیمر

پلیمرها موادی هستند که بیشتر مردم ، آنها را با نام عمومی لاستیک‌ها و پلاستیک‌ها می‌شناسند، در حالی که که این‌ها تنها بخش کوچکی از طیف وسیع مواد پلیمری هستند. امروزه پلیمرها در همه جا کاربرد پیدا کرده‌اند. صنایع نظامی ، الکترونیک ، خودروسازی ، پزشکی ، ساختمان سازی و... تنها نمونه‌هایی از کاربرد در زندگی روزمره بشر می‌باشند.

اهمیت کاربرد پلیمرها در صنایع گوناگون به حدی است که در حال حاضر علوم پلیمر ، نه‌تنها به‌عنوان گرایشی از مهندسی شیمی ، بلکه به‌عنوان شاخه ای مستقل از علوم فنی و مهندسی مطرح شده‌اند. پلیمرها کاربرد وسیعی در صنایع مختلف کشور دارند.

صنایع گاز

گاز طبیعی که از منبع گاز زیرزمینی کشور استخراج می‌شود، به‌صورت ماده ای خام ، چه به‌عنوان سوخت و یا به‌عنوان ماده اولیه برای دیگر صنایع (از جمله صنایع پتروشیمی) قابل استفاده نیست و باید تحت عملیات پالایش گاز ، معیان گاز ، انتقال و توزیع گاز طبیعی و گاز مایع باشد. اهمیت این رشته ، با توجه به وجود ذخایر عظیم گاز طبیعی در کشور و تاکید دولت بر توسعه صنایع گاز طبیعی به‌عنوان سوخت و منبع انرژی و استفاده از آن در صنایع مختلف نظیر نیروگاههای حرارتی تولید برق ، کارخانه های تولید سیمان ، صنایع ذوب آهن و نیز طرح گاز سوز کردن اتومبیل‌ها برای کاهش آلودگی هوا به‌خوبی محسوس است.

صنایع شیمیایی معدنی

صنایع شیمیایی معدنی ، دسته ای از صنایع تولیدی هستند که از برخی مواد شیمیایی معدنی یا سنگهای استخراج شده از معدن‌ها به‌عنوان ماده اولیه استفاده می‌کنند. صنایع شیشه ، کاشی و سرامیک ، گچ ، آهک ، سیمان ، باتری‌سازی ، تولید مواد شیمیایی معدنی (اسیدها ، بازها ، نمک‌ها) ، ساخت رنگدانه‌ها ، گازهای صنعتی (مانند کلر) و ترکیبات کلردار معدنی (نظیر مواد رنگ‌بر) ، نمونه‌هایی از صنایع شیمیایی معدنی می‌باشند.

ضرورت و اهمیت این گرایش با توجه به وجود ذخایر عظیم مواد معدنی در کشور ، لزوم قطع وابستگی به محصولات شیمیایی وارداتی ، میل به خودکفایی در این صنایع و نیاز روز افزون کشور به محصولات شیمایی معدنی ، بخصوص صنایع شیمیایی ، قابل درک است.

صنایع غذایی

همانطوری که از نام این صنایع بر می‌آید، صنایع غذایی به صنایعی اطلاق می‌شود که در زمینه تولید انبوه مواد و محصولات غذایی مورد نیاز بشر فعالیت می‌کند. از میان این صنایع ، می‌توان به صنایع روغن نباتی ، قند و شکر ، شیر و لبنیات پاستوریزه ، کنسرو و خوشاب‌سازی ، تولید چای ، نوشابه‌سازی ، بیسکویت و شکلات سازی ، تولید مارکاونی و نیز صنایع تخمیری نظیر سرکه‌سازی اشاره کرد.

شاید این مساله که گرایش صنایع غذایی در زمینه مهندسی شیمی مطرح می‌شود، کمی دور از ذهن به نظر برسد. ولی باید دانست که در کارخانه‌های صنایع غذایی بیشتر از همان عملیات و تجهیزاتی استفاده می‌شود که در دیگر صنایع شیمیایی بکار می‌روند.

لینک ثابت| سه شنبه 2 مرداد1386ساعت 3:47 PM

توسط مهرناز|

شناساگرهای شیمیایی

دید کلی

در حالت کلی ، شناساگرها ماده ای رنگی است که معمولا از مواد گیاهی اخذ می‌شوند و می‌توانند به شکل اسیدی یا بازی موجودیت یابند. شناساگرها برای شناسایی اسیدها و بازها به ما کمک می‌کنند.

مقدمه

برای تعیین نقطه پایان در حین تیتر کردن از ترکیبات شیمیایی مشخص استفاده می‌شود که در نزدیکی نقطه تعادل در اثر تغییر غلظت مواد تیترشونده شروع به تغییر رنگ می‌کنند. این ترکیبات ، مواد رنگی شناساگر می‌باشند. به عبارتی دیگر ، شناساگرها ماده ای رنگی هستند که رنگ آنها در محیط اسیدی و قلیایی با هم تفاوت دارد.

کاربرد شناساگرها

یکی از ساده ترین راه تخمین کمی PH ، استفاده از یک شناساگر است. با افزودن مقدار کمی از یک شناساگر به یک محلول ، تشخیص اسیدی یا بازی بودن آن ممکن می‌شود. در صورت مشخص بودن PH ، تغییر شناساگر از یک شکل به شکل دیگر ، با توجه به رنگ مشاهده شده ، می‌توان تعیین کرد که PH محلول کم‌تر یا بیشتر از این مقدار است. شیمیدان‌ها از این گونه مواد برای شناسایی اسیدها و بازها کمک می‌گیرند.

شناساگرهای زیادی وجود دارد که معروفترین آنها لیتموس (تورنسل) است که در محیط اسیدی ، قرمز ، در محیط بازی ، آبی و در حدود خنثی بنفش رنگ است. تغییر رنگ آن در نزدیکی PH برابر 7 رخ می‌دهد. در هر حال تغییر رنگ ناگهانی نیست. فنل فتالئین ، معرف دیگری است که بیشتر برای بازها قابل استفاده است. این ماده جامدی سفید رنگ است که در آزمایشگاه محلول الکلی آن را بکار می‌برند. این محلول در محیط اسیدی رنگ و در محیط قلیایی رقیق ارغوانی است.

می‌توان از آب کلم سرخ نیز به‌عنوان یک شناساگر اسید و باز استفاده کرد. از آمیختن شناساگرهای مختلف با یکدیگر نوار کاغذی بدست می‌آید که با یک مقیاس رنگ مقایسه‌ای همراه است و برای اندازه گیری‌های تقریبی PH بطور گسترده کاربرد دارد.

انواع شناساگرها

دو نوع شناساگر داخلی و خارجی را معرفی می‌کنیم:

شناساگر داخلی

اگر به محلول تیتر شونده ، چند قطره از یک شناساگر افزوده شود و پس از پایان عمل تغییر رنگ در محلول ایجاد شود، چنین شناساگری را شناساگر داخلی یا درونی نامند.

img/daneshnameh_up/c/c9/indicator3.JPG

شناساگر خارجی

در برخی حالات قبل از آن که نقطه پایان به ظهور برسد، بین شناساگر و محلول تیتر شونده یک واکنش صورت می‌گیرد و در این حالت نقطه پایان بسیار سریع پدیدار می‌شود، مثل تیتر کردن فسفات با استات اورانیل در حضور شناساگر فروسیانور پتاسیم ، فروسیانور پتاسیم با یونهای اورانیل قبل از رسیدن به نقطه پایان واکنش می‌دهد.

برای بدست آوردن نتیجه صحیح و خوب باید به دفعات لازم چند قطره از محلول بالای رسوب ( یا محلولی که پس از صاف کردن رسوب بدست می‌آید ) را در فاصله زمانهای مساوی ، روی یک قطعه کاغذ صافی با شناساگر سیانور پتاسیم آزمایش کرد. چنین شناساگری ، شناساگر خارجی نامیده می‌شود.

فاصله تغییر PH و تغییر رنگ برخی از شناساگرهای مهم اسید و باز که متداولند و جدول زیر آمده است:

نام متداول فاصله PH برای تغییر رنگ رنگ اسید رنگ باز نوع شناساگر

لیتموس (تورنسل) 8- 5/5 قرمز آبی

آبی متیل 3/2- 2/1 قرمز زرد

بنفش متیل 2- 0 زرد بنفش

آبی تیمول 6/9-8 زرد آبی اسیدی

زرد متیل 4-9/2 قرمز زرد بازی

نارنجی متیل 4/4-1/3 قرمز زرد بازی

سبزبرموکرزول 4/5- 8 /3 زرد آبی اسیدی

قرمز متیل 3/6-2/4 قرمز زرد بازی

قرمز کلروفنول 4/6-8/4 زرد قرمز اسیدی

آبی برموتیمول 6/7-0/ 6 زرد آبی اسیدی

قرمزفنول 8-4/6 زرد قرمز اسیدی

قرمز خنثی 8-8/6 قرمز زرد- نارنجی بازی

ارغوانی کرزول 9-4/7 زرد ارغوانی اسیدی

فنل فتالئین 6/9-8 بی‌رنگ قرمز اسیدی

تیمول فتالئین 5/10-3/9 بی‌رنگ آبی اسیدی

زرد آلیزارین 12-1/10 زرد قرمز بازی

لینک ثابت| یکشنبه 24 تیر1386ساعت 6:31 PM

توسط مهرناز|

تعیین فرمول مولکولی مواد آلی

مقدمه

قبل از تلاش برای تعیین ساختمان یک ماده آلی مجهول از طریق طیف گیری ، می‌توان مشکل را با تعیین فرمول مولکولی ماده قدری ساده‌تر کرد. در این مقاله این موضوع را بررسی می‌کنیم چگونه فرمول مولکولی یک ترکیب ، تعیین گردیده و چطور می‌توان از آن فرمول ، اطلاعاتی برای ساختمان ماده بدست آورد.

تجزیه عنصری و طرز محاسبات

روش قدیمی تعیین فرمول مولکولی یک ماده مستلزم سه مرحله است. اولین مرحله ، انجام آنالیز (تجزیه کیفی عنصری برای یافتن نوع اتمهای موجود در مولکول است. مرحله دوم ، انجام آنالیز کمی عنصری برای یافتن تعداد نسبی انواع مختلف اتمها در مولکول است. این عمل منجر به یافتن فرمول تجربی می‌گردد. مرحله سوم ، شامل تعیین جرم مولکولی یا تعیین وزن مولکولی است که وقتی آن را با فرمول تجربی در هم آمیزیم، تعداد واقعی اتمهای موجود در مولکول را نشان خواهد داد و نتیجه حاصل ، فرمول مولکولی خواهد بود.

تعیین فرمول تجربی

تقریبا تمام مواد آلی ، دارای کربن و هیدروژن هستند. در اکثر حالتها ، تعیین این که آیا این عناصر موجودند یا خیر ، واجب و لازم نیست. ولی اگر ضرورت ایجاب کند که وجود آن دو را به اثبات رسانیم، می‌توان ماده مجهول را در حضور اکسیژن سوزاند. اگر احتراق ماده ، انیدریک ایجاد کند، پس در ماده مجهول کربن موجود بوده است و اگر آب ایجاد شد، می‌بایست اتمهای هیدروژن در ماده وجود داشته باشند.

یادآوری این نکته ضروری است که هیچ روش مستقیم مناسبی برای تعیین وجود اکسیژن در یک ماده وجود ندارد، به این دلیل است که در آنالیز کیفی از اکسیژن نامی برده نمی‌شود. نیتروژن ، کلر ، برم ، ید و گوگرد را می‌توان به آزمایشی مشابه آزمون ذوب سدیم شناسایی کرد.

برای تعیین دقیق کربن و هیدروژن موجود در یک ماده مجهول ، به یک آنالیز کمی نیاز است. در عملیات آزمایشگاهی تجاری مکررا این تجزیه را انجام می‌دهند. روش تعیین مقادیر کربن و هیدروژن در یک ماده ، مبتنی بر احتراق آن برای تولید انیدریک کربنیک و آب است. در تجزیه کمی ، انیدریک کربنیک و آب را جمع‌آوری کرده و سپس وزن می‌کنیم. روش‌هایی نیز برای تعیین مقادیر گوگرد ، نیتروژن و هالوژنهای موجود در ترکیب در دسترس هستند.

تعیین جرم مولکولی

یک مرحله در تعیین فرمول مولکولی یک ماده ، تعیین وزن یک مول از آن ماده است. این عمل به طرق مختلفی صورت می‌گیرد. بدون در دست داشتن جرم مولکولی یک مجهول ، کسی قادر نیست بگوید فرمول تجربی که مستقیم از تجزیه عنصری تعیین گشته ، آیا فرمول حقیقی ماده بوده یا این که این فرمول باید در عددی ضرب شود تا فرمول مولکولی واقعی جسم مجهول مشخص گردد.

استفاده از طیف سنج جرمی

در یک آزمایشگاه جدید ، جرم مولکولی با استفاده از طیف سنج جرمی تعیین می‌گردد. یک روش قدیمی جهت تعیین جرم مولکولی ماده ( بر اساس اصول شیمی عمومی ) ، روش چگالی بخار است. در این روش ، حجم مشخصی از گاز در دمای مشخص توزین می‌گردد. پس از تبدیل حجم گاز در دما و فشار استاندارد ، می‌توان تعیین نمود که آن حجم چه کسری از یک مول را نشان می‌دهد. از این طریق می‌توان جرم مولکولی ماده را بسادگی تعیین کرد.

اندازه‌گیری نزول نقطه انجماد یک حلال

روش دیگر تعیین جرم مولکولی یک ماده ، اندازه‌گیری نزول نقطه انجماد یک حلال است که به مقدار مشخصی از ماده مورد آزمایش اضافه شده باشد. این روش به نام روش انجماد سنجی خوانده می‌شود.

اسمومتری فشار بخار

روش دیگر که فقط گاهی اوقات مورد استفاده قرار می‌گیرد، اسمومتری فشار بخار است. در این روش ، ماده مورد آزمایش را در یک حلال حل کرده و تغییر فشار بخار حلال را اندازه می‌گیرند.

img/daneshnameh_up/7/77/molformula.gif

تیتراسیون

اگر ماده مجهول یک اسید کربوکسیلیک باشد، می‌توان آن را با محلول استاندارد هیدروکسید تیتر کرد. با بهره گیری از این روش می‌توان اکی‌والان خنثی را تعیین نمود. اکی‌والان خنثی معادل وزن اکی‌والان آن اسید است. اگر آن اسید فقط حاوی یک گروه کربوکسیل باشد، در آن صورت اکی‌والان خنثی و جرم مولکولی معادل خواهند بود. اگر آن اسید دارای بیش از یک گروه کربوکسیل باشد، آنگاه اکی‌والان خنثی برابر جرم مولکولی اسید تقسیم بر تعداد گروههای کربوکسیل خواهد بود. بسیاری از فنلها (بویژه آنهایی که توسط گروههای الکترون کشنده استخلاف شده‌اند) آنقدر اسیدی‌اند که می‌توان آنها را با روشی مشابه اسیدهای کربوکسیلیک تیتر کرد. این روش را می‌توان برای اسیدهای سولفونیک نیز بکار برد.

فرمول مولکولی

هنگامی که جرم مولکولی و فرمول تجربی تعیین گردیدند، می‌توان مستقیما فرمولی مولکولی جسم را تعیین کرد. اغلب ، وزن فرمول تجربی و جرم مولکولی یکسان است. در چنین حالتی ، فرمول تجربی ، همان فرمول مولکولی است. در بسیاری از حالتها وزن فرمول تجربی کمتر از جرم مولکولی است. در چنینی حالتهایی ضروری است که تعیین گردد چند بار وزن مولکولی را باید به وزن فرمول تجربی تقسیم کرد و سپس رقم بدست آمده را در فرمو ل تجربی ضرب کرد تا فرمول مولکولی بدست آید.

مثال ساده در این مورد ، اتان است. بعد از تجزیه کمی عنصری ، فرمول تجربی CH₃ برای اتان تعیین گردید. محاسبات نشان داد که جرم مولکولی اتان 30 است. پس از تقسیم وزن مولکولی اتان (30) بر وزن فرمول تجربی (15) رقم 2 بدست آمد. بنابراین ، باید فرمول مولکولی اتان ، ₂(CH₃) یا C₂H₆ باشد.

برای مثال ، مجهولی که پیشتر در این فصل معرفی گشت، فرمول تجربی C₇H₁₄O₂ بوده و وزن فرمولی آن 130 است. اگر فرض کنیم که جرم مولکولی این ماده 130 تعیین شده است، می‌توان نتیجه گرفت فرمول تجربی و فرمول مولکولی معادلند و ضمنا فرمول مولکولی باید C₇H₁₄O₂ باشد.

لینک ثابت| یکشنبه 24 تیر1386ساعت 6:29 PM

توسط مهرناز|

تقارن در شیمی

دید کلی

اکثر خوانندگان این مقاله ، حداقل مفهوم کیفی واژه تقارن را می‌دانند. تقارن در دنیای طبیعی و همین‌طور در ابداعات بشری پدیده ای آشناست. در طبیعت ، انوع زیادی از گلها و گیاهان ، دانه‌های برف ، حشرات ، بعضی میوه‌ها و سبزی‌ها ، انواع گسترده ای از حیوانات و گیاهان میکروسکوپی ، تقارن خاص خودشان را به نمایش می‌گذارند. اساس بسیاری از شاهکارهای مهندسی ، درجه ای از تقارن است که جذابیت آنها را افزایش می‌دهد.

تقاطعهای اتوبانها ، اهرام باستانی مصر و برج ایفل نمونه ای از آنهاست. مفاهیم تقارن می‌توانند به مقدار خیلی زیادی در شیمی ، مفید باشند. از طریق تجزیه و تحلیل خواص تقارنی مولکولها ، می‌توان طیف زیر قرمز را پیش‌بینی کرد، انواع اوربیتالهای مورد استفاده را در پیوند شرح داد و تعدادی از خواص جنبی مولکولها را مطالعه کرد.

عناصر و اعمال تقارن

همه مولکولها را می‌توان بر حسب تقارنهای آنها تعریف کرد، حتی اگر فقط بگوییم که آنها ، هیچ تقارنی ندارند. مولکولها یا اجسام دیگر ممکن است دارای عناصر تقارن نظیر صفحه‌های آینه‌ای ، محورهای چرخشی و مراکز وارونگی باشند. انعکاس ، چرخش یا وارونگی واقعی را عمل تقارن می‌نامند. اکثر این عناصر و اعمال تا اندازه ای آشنا هستند، اما برای کاربردهای عملی در شیمی باید کاملا با آن آشنا شد.

برای اینکه مولکولی ، عنصر تقارن معینی را داشته باشد، شکل ظاهری آن بعد از عمل تقارن که از زاویه یکسانی از مولکول گرفته شده است (اگر چنین عکسهایی امکان پذیر باشند) باید غیرقابل تشخیص باشند. اگر بعد از انجام یک عمل تقارنی ، مولکول حاصل به هر طریقی از مولکول اولیه قابل تشخیص باشد، در آن صورت ، آن عمل ، جزو اعمال متقارن مولکول نیست.

عمل یکسانی (E)

اولین عمل ، عمل یکسانی (E) است که به‌منظور تکمیل مجموعه اعمال ریاضی گنجانده شده است. این عمل ، هیچ تغییری در مولکول ایجاد نمی‌کند. هر مولکولی ، یک عمل یکسانی دارد، حتی اگر هیچ تقارنی نداشته باشد.

عمل انعکاسی (σ)

عمل بعدی ، عمل انعکاسی (σ) ، موقعی وجود دارد که مولکول ، دارای یک صفحه آینه‌ای باشد. اگر جزئیاتی نظیر آرایش موها و محل اندامهای داخلی را در نظر نگیریم، بدن انسان دارای یک صفحه آینه‌‌ای چپ – راست می‌باشد. بسیاری از مولکولها ، صفحه آینه‌ای دارند، اگرچه ممکن است در نگاه اول آشکار نباشد. عمل انعکاس ، جای چپ و راست را عوض می‌کند، مانند اینکه هر نقطه به‌طور عمود از میان صفحه به موقعیتی دقیقا در همان فاصله از صفحه که در آغاز بود، حرکت کرده است.

مولکولها می‌توانند به هر تعدادی صفحه آینه‌ای داشته باشند. اجسام خطی نظیر یک مداد چوبی گرد یا مولکولهای همچون استیلن و کربن دی‌اکسید دارای تعداد نامحدودی صفحه آینه‌ای هستند که همه آنها دربرگیرنده محور مرکزی جسم می‌باشند.

عمل چرخشی (C_n)

عمل چرخشی که چرخش متعارف نیز نامیده می‌شود، مستلزم چرخش به اندازه 360بر n درجه حول محور چرخش است. CHCl₃ نمونه ای از مولکولهایی است که دارای محور درجه سه (C₃) می‌باشند و در آن ، محور چرخش بر محور پیوند C-H منطبق است. اگر چرخش C₃ دوبار پشت سرهم انجام می‌گیرد، یک چرخش جدید ˚240حاصل می‌شود که با C²₃ نشان داده شده و جزو اعمال تنقارن مولکولی نیز می‌باشد.

سه عمل متوالی C₃ برابر عمل یکسانی است (C³₃=E) که در همه مولکولها وجود دارد. بسیاری از مولکولها و اجسام دیگر محورهای چرخش متعددی دارند.

دانه‌های برف

دانه‌های برف ، نمونه‌هایی در این مورد هستند، با شکلهای پیچیده ای که معمولا شش گوشه‌ای تقریبا مسطح است. خطی که عمود بر صفحه دانه برف از مرکز آن گذشته ، دربرگیرنده یک محور درجه دو (C₂) ، یک محور درجه سه (C₃) و یک محور درجه شش (C₆) است. دقت کنید که چرخش به اندازه ˚240 (C²₃) و ˚300 (C⁵₆) نیز جزو اعمال تقارن دانه برف می‌باشند.

همچنین دو مجموعه سه‌تایی دیگر از محورهای C₂ در صفحه دانه برف وجود دارد که یک مجموعه از نقطه‌های متقابل و مجموعه دیگر از وسط اضلاع میان نقطه‌ها می‌گذرد. در مولکولهای دارای بیش از یک محور چرخشی ، محور C_n دارای بزرگترین مقدار n ممکن به‌عنوان محور چرخش با بزرگترین مرتبه یا محور اصلی تعیین می‌شود.

محور چرخش با بزرگترین مرتبه در دانه برف ، محور C₆ است. (در موقع انتقال به مشخصات کارتزین ، محور C_n با بزرگترین مرتبه معمولا به‌عنوان محور Z انتخاب می‌شود). در صورت لزوم ، محورها C₂ عمود بر محور اصلی را با پریم مشخص می‌کنند. یک تک پریم نشان می‌دهد که محور از داخل چندین اتم مولکول می‌گذرد، در حالی‌که یک جفت پریم نشان می‌دهد که محور از بین اتمها می‌گذرد.

عمل وارونگی (i)

این عمل ، کمی پیچیده‌تر است. هر نقطه از وسط مرکز مولکول به موقعیتی مقابل موقعیت اولیه حرکت می‌کند، به‌طوری‌که فاصله اش از نقطه مرکزی برابر با فاصله ای باشد که در آغاز داشت. اتان در حالت صورتبندی نامتقابل نمونه ای از مولکولهایی است که دارای مرکز وارونگی می‌باشند. بسیاری از مولکولها که در نگاه اول به نظر می‌رسد مرکز وارونگی دارند، فاقد آن هستند. متان و مولکولهای چهار وجهی دیگر ، نمونه‌هایی از این مولکولها هستند.

اگر دو اتم هیدروژن یک مدل متان در صفحه عمودی سمت راست و دو اتم هیدروژن دیگرش در صفحه افقی در چپ نگاه داشته شود، عمل وارونگی دو هیدروژن واقع در صفحه افقی را به سمت راست و دو هیدروژن واقع در صفحه عمودی را به سمت چپ منتقل می‌کند. پس متان ، عمل وارونگی ندارد، چون جهت‌گیری مولکول پس از عمل i با جهت‌گیری اولیه متفاوت است.

بطور کلی ، چهار وجهی‌ها ، مسطح مثلثی‌ها ، پنج ضلعی‌ها مرکز وارونگی ندارند. مربعها ، متوازی‌الاضلاعها ، اجسام راست‌گوشه و دانه‌های برف مرکز وارونگی دارند.

عمل چرخش- انعکاس (S_n)

این عمل که گاهی اوقات ، چرخش نامتقارن نامیده می‌شود، مستلزم چرخش به اندازه 360 بر n درجه و به دنبال آن ، انعکاس از صفحه عمود بر محور چرخش می‌باشد. برای مثال ، در متان ، خطی که از وسط کربن عبور کرده و زاویه میان هیدروژنها را در طرفین نصف می‌کند، یک محور S₄ می‌باشد. از این نوع خط سه تا و در کل سه محور S₄ وجود دارد. این عمل ، مستلزم چرخش مولکول به اندازه ˚90 و سپس انعکاس از صفحه آینه‌ای عمود می‌باشد. دو عمل متوالی S_n یک محور C_n/2 ایجاد می‌کند. در متان ، دو عمل S₄ یک C₂ ایجاد می‌کند.

بعضی وقتها ممکن است محور S_n مولکول با محور C_n آن منطبق باشد. مثلا دانه‌های برف ، علاوه بر محورهای چرخش اشاره شده در بالا ، محورهای S₂ ، S₃ و S₆ منطبق بر محور C₆ نیز دارند. دقت کنید که محور S₂ با وارونگی و محور S₁ با صفحه آینه‌ای یکسانی هستند. در مورد اول ، نماد i و در مورد دوم نماد σ ترجیح داده می‌شود.

لینک ثابت| شنبه 16 تیر1386ساعت 12:55 PM

توسط مهرناز|

منابع صنعتی الکلها

دید کلی

الکلها ، موادی این‌چنین مهم در شیمی آلیفاتیک ، نه‌تنها باید از نظر واکنشها بسیار گوناگون و تنوع‌پذیر باشند، بلکه به مقدار زیاد و با قیمت ارزان نیز باید قابل تهیه باشند. برای بدست آوردن الکلهای سبک که تکیه‌گاه سنتز آلی آلیفاتیک هستند، سه روش اصلی وجود دارد، روشهایی که می‌توانند همه منابع مواد آلی را مورد استفاده قرار دهند؛ نفت ، گاز طبیعی ، زغال سنگ و زیست توده. این سه روش عبارتند از:

آبدار کردن آلکنهای بدست آمده از کراکینگ نفت
فرایند اکسو از آلکنها ، منوکسید کربن ، هیدروژن
تخمیر کربوهیدراتها

علاوه بر این سه روش اصلی ، روشهای دیگری نیز با کاربرد محدود وجود دارند. به‌عنوان مثال ، متانول از هیدروژندار کربن کاتالیزوری منوکسید کربن بدست می‌آید. مخلوط هیدروژن و منوکسید کربن با نسبت ضروری ، از واکنش آب با متان ، آلکانهای دیگر یا زغال سنگ در دمای بالا بدست می‌آید. خوبست در این مقاله به بعضی از منابع صنعتی الکلها نگاهی داشته باشیم.

تخمیر کربوهیدراتها

تخمیر قندها با مخمر ، قدیمیترین فرایند شیمیایی مورد استفاده بشر ، هنوز هم برای تهیه اتانول و بعضی الکلهای دیگر دارای اهمیت بسیار زیادی است. قند مورد نیاز از منابع مختلف تامین می‌شود، از جمله ملاس حاصل از چغندر قند و نیشکر یا نیشکر بدست امده از انواع غلات. نام الکل غله‌ای ، به همین دلیل به اتانول داده شده است. اگر در تخمیر ، نشاسته ماده اولیه باشد، علاوه بر اتانول ، مقدار کمی روغن فوزل ، مخلوطی از الکلهای نوع اول ، نیز بدست می‌آید: عمدتا ایزوپنتیل الکل با مقدار کمی n-پروپیل الکل ، ایزوبوتیل الکل و 2-متیل-1- بوتانول که

دید کلی

تاریخچه

تشکیل رادیکال آزاد

روشهای تهیه رادیکال آزاد

روش گرمایی

روش الکتریکی

روش فتوشیمیایی

شناسایی رادیکالها

معرفی

منابع طبیعی

خصوصیات فلز نقره

خواص شیمیایی نقره

تجزیه و شناسایی

ترکیبات نقره

کمپلکس های نقره

موارد کاربرد نقره

نام‌گذاری اسیدهای کربوکسیلیک

نام‌گذاری رسمی

خواص فیزیکی اسیدهای کربوکسیلیک

خاصیت اسیدی اسیدهای کربوکسیلیک

روشهای صنعتی تهیه اسیدهای کربوکسیلیک

دید کلی

صنایع پالایش

صنایع پتروشیمی

صنایع پلیمر

صنایع گاز

صنایع شیمیایی معدنی

صنایع غذایی

دید کلی

مقدمه

کاربرد شناساگرها

انواع شناساگرها

شناساگر داخلی

شناساگر خارجی

مقدمه

تجزیه عنصری و طرز محاسبات

تعیین فرمول تجربی

تعیین جرم مولکولی

استفاده از طیف سنج جرمی

اندازه‌گیری نزول نقطه انجماد یک حلال

اسمومتری فشار بخار

تیتراسیون

فرمول مولکولی

دید کلی

عناصر و اعمال تقارن

عمل یکسانی (E)

عمل انعکاسی (σ)

عمل چرخشی (Cn)

دانه‌های برف

عمل وارونگی (i)

عمل چرخش- انعکاس (Sn)

دید کلی

تخمیر کربوهیدراتها

عمل چرخشی (C_n)

عمل چرخش- انعکاس (S_n)