شیمی

تهیه پلاستیک ازپوست پرتغال
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:۳٥ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

دانشمندان آمریکایی توانسته اند به وسیله پوست پرتغال و دی اکسید کربن، یک نوع پلاستیک جدید بسازند. این

دانشمندان آمریکایی توانسته اند به وسیله پوست پرتغال و دی اکسید کربن، یک نوع پلاستیک جدید بسازند. این شیوه در آینده ممکن است جایگزین استفاده از نفت به عنوان ماده اصلی برای تولید مواد پلاستیکی شود.

پژوهشگران دانشگاه کورنل با ترکیب دی اکسید کربن که عمده ترین گاز گلخانه ای است و یک نوع روغن موجود در پوست پرتغال یک پلیمر تازه ساخته اند.
پلاستیک ها یک نوع پلیمر هستند که از ملکول های بلند زنجیره ای با پایه کربنی تشکیل شده است.
لیمونین یک نوع ترکیب کربنی است که 95 درصد روغن موجود در پوست پرتغال را تشکیل می دهد و از آن برای خوشبو کردن مواد پاک کننده استفاده می شود.
جفری کوتس، استاد شیمی در دانشگاه کورنل در ایتاکا در ایالت نیویورک آمریکا و همکارانش از یکی از مشتقات این روغن به نام اکسید لیمونین به عنوان یکی از مصالح تولید پلیمر استفاده کردند.
محققان از یک ملکول کمکی یا کاتالیزور استفاده کردند تا اکسید لیمونین وادار کنند طی فعل و انفعالی شیمیایی با دی اکسید کربن، پلیمر تازه ای به نام کربنات پلی لیمونین تشکیل دهد.
منبع قابل تجدید
این پلیمر دارای بسیاری از خصوصیات پلی استیرین است که در بسیاری از محصولات پلاستیکی یک بار مصرف استفاده می شود.
پروفسور کوتس گفت: تقریبا تمامی پلاستیک های موجود، از پلی استیرین در لباس گرفته تا پلاستیک هایی که برای بسته بندی مواد غذایی و محصولات الکترونیکی استفاده می شود، با استفاده از نفت، به عنوان یک ماده اصلی تشکیل دهنده، ساخته شده است.
اگر بتوان مصرف نفت را کنار گذاشت و در عوض از منابع فراوان، قابل تجدید و ارزان استفاده کرد، در آن صورت باید درباره آن تحقیق کنیم.
نکته هیجان انگیز در مورد این مطالعه این است که ما با استفاده از منابع کاملا قابل تجدید قادریم پلاستیکی با کیفیت خیلی خوب بسازیم.
تیم آقای کوتس علاقه مند است از دی اکسید کربن نیز به عنوان جایگزینی برای مصالح سازنده پلیمرها استفاده کند.
این گاز را می توان جدا کرده و از آن برای تولید پلاستیک هایی مانند اکسید پلی لیمونین استفاده کرد.
دی اکسید کربن عمده ترین گاز گلخانه ای است که در اثر سوزاندن سوخت های فسیلی و قطع درختان جنگل ها در هوا متصاعد می شود

 

 


comment نظرات ()
قویترین اسید ساخته شده
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٢٧ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

شاید این اسید کمترین میزان خورندگی را هم داشته باشد.این ترکیب کربوران اسید نامیده شده است تولید کنندگان ان می گویند این نخستین ابر اسیدی است که می توان انرا در ظرف شیشه ای (لوله ازمایشگاهی ) نگهداری کرد . ابر اسید قبلی اسید فلوئور وسولفوریک به قدری قوی است که مستقیما(فورا) می تواند شیشه را خود حل کندولی به نظر می رسد خاصیت اسید جدید به پایداری شیمیایی قابل توجهش برگردد.

کریستفررید از دانشگاه کالیفرنیا ، دیو رسید وهمکارانش . این اسید مانند همه اسیدها با ترکیبات دیگر واکنش نشان می دهدویک اتم هیدروژن با بار مثبت به انها می دهد اما بنیان باقی مانده انقدر پایدار است که ان از واکنش بیشتر خودداری می کند .

این دومین واکنشی است که برای خورندگی ضروری است برای مثال اسید هیدروفلوریک که غالبا ترکیب شده از دی اکسید سیلیکون می خورد شیشه را زیرا یون فلورید به این سیلیکون حمله می کند همانطوریکه هیدروژن با اکسیژن واکنش می دهد.

این اسید جدید با فرمول(H(CHB11GL11 تمایل بسیار زیادی برای دادن یون هیدروژن داردکه میزان قدرت اسیدی انهارا تعریف میکند(معین میکند)و صد تریلیون بار از اب استخر اسیدی تر است اما بنیان باقی مانده اسید که نتیجه از دست دادن یون هیدروژن است شامل یازده اتم بورویک اتم کربن است که در یک ساختار 20 وجهی قرار گرفته اند . رید می گوید شاید پایدارترین گروه اتمهایی که در شیمی وجود دارد باشد . هدف اصلی محققان این است که با استفاده از اسید های کربوران اتم های گار نجیب زنون را بسادگی اسیدی کنند کاری که تا کنون انجام نشده است


comment نظرات ()
یخ خشک
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٢٦ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

یخ خشک (Dry ice) نام تجاری جیرنرایزد (genericized) دی اکسید کربن جامد است . این ماده معمولا به عنوان عامل سرد کننده مورد استفاده قرار میگیرد. یخ خشک عالی با فشردن مستقیم گاز اتمسفر در دمای ثابت ۷۸٫۵ درجه سانتیگراد زیر صفر از حالت به مایع تبدیل می شود . آنتالپی چگالش در ۷۸٫۵ درجه سانتیگراد زیر صفر ۱۹۹ کیلوژول بر کیلوگرم است . تولید یخ خشک برای پایین آوردن و سرد کرد موثر است .

فهرست مندرجات

[نهفتن]

[ویرایش] پیشینه

در سال ۱۸۳۵ م شیمی‌دانی از کشور فرانسه به نام چارلز ایلوزیر برای نخستین بار یخ خشک را کشف کرد .او در آن دوران به نتایج و کاربردهایی درباره ی یخ خشک رسید که ۶۰ سال بعد توسط دانشمندان آزمایش و مشاهده شد .

[ویرایش] تولید

تولید یخ خشک بی رنگ ( مرغوب) با فشرده کردن گاز دی اکسید کربن (CO2) امکان پذیر است . روش های تولید یخ خشک به طور خلاصه به تر تیب زیر است: 1. گاز دی اکسید کربن خالص را زیر فشار و سرما قرار می دهند تا به مایع تبدیل شود .

2. در هنگام فشرده کردن مقداری از دی اکسید مایع تبخیر میشود و با پایین آمدن درجه حرارت دی اکسید کربن مایع ، مقدار باقی مانده در نهایت به طور کامل از مایع به جامد تبدیل می شوند .

3. در نهایت دی اکسید کربن جامد را که فشرده و جامد شده است با قالبهای کوچک یا بزرگ مکعبی ، یخ خشک را بسته بندی می کنند . استاندارهای این قالب های مکعبی تقریبا ۳۰ کیلوگرم است .

[ویرایش] کاربرد

یخ خشک در صنعت برای سرد کردن اجسام و مواد مورد قرار می گیرد. از یخ خشک برای باران زا کردن ابرها استفاده می شود.


comment نظرات ()
جایزه نوبل شیمی
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٢٥ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

جایزه نوبل شیمی یکی از جایزه‌های نوبل است و هرسال از سوی آکادمی سلطنتی علوم سوئد اعطا می‌شود.

فهرست برندگان جایزهٔ نوبل در رشتهٔ شیمی[

سالنامعنوان
۱۹۰۱ یاکوبوس هنریکوس وانت‌هوف به منظور کشف قوانین دینامیک شیمیایی و فشار اسمزی در محلول‌ها
۱۹۰۲ هرمان امیل فیشر به منظور کارهایش در تولید مصنوعی شکر و پورین
۱۹۰۳ سوانت آرنیوس به منظور فرضیه تفکیک الکترولیتی
۱۹۰۴ سر ویلیام رمزی به منظور کشف عناصر گازی بی اثر در هوا و تلاش های او برای یافتن جایگاه این عناصر در جدول تناوبی عناصر
۱۹۰۵ یوهان فردریش ویلهلم آدولف فون بیر  
۱۹۰۶ هانری مواسان
۱۹۰۷ ادوارد بوشنر  
۱۹۰۸ ارنست راترفورد  
۱۹۰۹ ویلهلم اوستوالد  
۱۹۱۰ اوتو والاش  
۱۹۱۱ ماریا اسکلودوسکا-کوری  
۱۹۱۲ ویکتور گرینیارد  
پل ساباتیه  
۱۹۱۳ آلفرد ورنر  
۱۹۱۴ تئودور ویلیام ریچاردز  
۱۹۱۵ ریکارد مارتین ویلشتتر  
۱۹۱۶ جایزه داده نشد  
۱۹۱۷ جایزه داده نشد  
۱۹۱۸ فریتز هابر  
۱۹۱۹ جایزه داده نشد  
۱۹۲۰ والتر هرمان نرنست  
۱۹۲۱ فردریک سادی  
۱۹۲۲ فرانسیس ویلیام آستون  
۱۹۲۳ فریتز پرگل  
۱۹۲۵ ریکارد ادولف ژیگموندی  
۱۹۲۶ تئودور سودبرگ  
۱۹۲۷ هاینریش اوتو ویلاند  
۱۹۲۸ آدولف وینداوس  
۱۹۲۹ سر آرتور هاردن -  
۱۹۳۰ هانس فیشر  
۱۹۳۱ کارل بوش - فریدریش برژیوس  
۱۹۳۲ ایروینگ لانگمویر  
۱۹۳۳ جایزه داده نشد  
۱۹۳۴ هارولد کلیتون یوری  
۱۹۳۵ ایرن ژولیو کوری - فردریک ژولیو  
۱۹۳۶ پیتر دبی  
۱۹۳۷ والتر نورمن هاورث  
۱۹۳۸ ریشارد کون  
۱۹۳۹ آدولف فریدریش بوتنانت - لئوپولد روتسیکا  
۱۹۴۰ جایزه داده نشد  
۱۹۴۱ جایزه داده نشد  
۱۹۴۲ جایزه داده نشد  
۱۹۴۳ گئورگی هه وشی  
۱۹۴۴ اوتو هان  
۱۹۴۵ آرتوری ایلماری ویرتانن  
۱۹۴۶ جان هاوارد نورثروب - وندل مردیت استنلی - جیمز بچلر سامنر  
۱۹۴۷ سر رابرت رابینسون  
۱۹۴۸ آرنه تیسلیوس  
۱۹۴۹ ویلیام فرانسیس جیوک  


comment نظرات ()
آمونیاک
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٢٤ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

آمونیاک مهم‌ترین ترکیب هیدروژنهٔ ازت است و در طبیعت از تجزیهٔ مواد آلی ازت دار بدست می‌آید.

آمونیاک گازی است بی رنگ، با مزهٔ فوق العاده تند و زننده که اشک‌آور و خفه کننده است. گاز آمونیاک از هوا سبک تر بوده و به سهولت به مایع تبدیل می‌شود. آمونیاک درآب بسیار محلول بوده و در منفی ۷/۷۷ درجهٔ سانتیگراد منجمد و در منفی ۵/۳۳ درجهٔ سانتیگراد به جوش در می‌آید. وزن مخصوص محلول اشباع آمونیاک ۸۸/۰ گرم بر سانتیمتر مکعب است. گاز آمونیاک قابل افروزش و حدود اشتعالش ۱۶-۲۵ درصد حجمی گاز آمونیاک در هوا است. حضور مواد نفتی و دیگر مواد افروختنی خطر آتشگیری را افزایش می‌دهد. مجاورت و تماس آمونیاک با نقره و جیوه تولید " فورمینات نقره و جیوه " می‌کند که موادی شدیداً قابل انفجار هستند. گاز آمونیاک در اثر گرمای از ۴۰۰ درجه به بالا تجزیه شده و تولید هیدروژن می‌کند. آمونیاک سبب تحریکات دستگاه تنفسی، پوست و چشم شده و با آسیب رساندن به شش‌ها در اثر مواجهه با حجم زیاد این گاز می‌تواند سبب مرگ شود.

 

 


comment نظرات ()
تیتانیوم
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٢۳ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

تیتانیوم

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

تیتانیوم

تیتانیوم عنصر ۲۲ با معادل انگلیسی Titanium نماد: Ti

فهرست مندرجات

[نهفتن]

خواص

تیتانیوم عنصری ست فلزی با عدد اتمی ۲۲ ٬در گروه IVB و در دوره چهارم جدول تناوبی جای دارد.جرم اتمی ۴۷٫۹۰٬ظرفیتها ۲٬۳٬۴.دارای پنج ایزتوپ است.۰٫۶ درصد قشر زمین را تشکیل می دهد.ترکیبهای آن پراکنده و استخراج آن دشوار است.

 مشخصات

جامد نقره‌ای٬چکش خوار ٬چگالی ۴٫۵ گرم بر سانتیمتر مکعب ٬نقطه ذوب٬۱۶۷۵ درجه سانتی گراد٬نقطه جوش ۳۲۶۰ درجه سانتیگراد .اندازه فولاد محکم است.اما ۴۵ درصد از آ» سبکتر است٬سختی و یکرز ۸۰ تا ۱۰۰٬در مقابل خوردگی بسیار مقاوم است٬اما در مقابل کلر و گوگرد خورده می‌شود.به حالت مذاب فعال است٬با ساید نیتریک واکنش نمی دهد٬اما اسید سولفوریک غلیظ و اسید کلریدریک غلیظ با ان واکنش می دهند.سمیت آن ضعیف است.

طرز تهیه

  • احیای کلرید تیتانیم با منیزیوم یا سدیوم
  • الکترولیز کلرید تیتانیوم در حماام نمکهای مذاب

 احتیاط

اشعال پذیر خطر آتش سوزی و انفجار دارددر ۱۲۰۰ درجه خو به خود اتش می گیرد

کاربرد

هواپیماها٬موشکها٬جت ها٬ماشینهای نساجی٬وسایل شیمیایی٬وسایل جراحی ٬وسایل نمک زدایی٬وسایل ارتوپدی٬وسایل غذاسازی٬هدفهای لوله های اشعه ایکس٬وسایل ساینده و ....

 

 


comment نظرات ()
مهندسی شیمی
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٢٢ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

مهندس شیمی
    شیمی را از محدوده آزمایشگاه به دنیای کار و صنعت وارد می کند. مهندسین شیمی با استفاده از اصول فیزیک، شیمی و ریاضی فرایندهای تولیدی شیمیائی را در مقیاسهای بزرگ طراحی می کنند. آنها از نتایج آزمایشگاهی برای ساخت تولیداتی مانند پلاستیک، دارو، مواد شوینده و سوختها در واحدهای عملی استفاده می کنند و همچنین برای بالا بردن تولید و کم کردن هزینه و ارتقای کیفیت محصولات برنامه ریزی می کنند. تقریباً تمامی کمپانیهای صنایع شیمیائی از مهندسین شیمی استفاده می کنند. فعالیت مهندسین شیمی در زمینه های انرژی هسته ای، علم مواد، صنایع غذایی، توسعه منابع جدید انرژی و صنایع دارویی نیز گسترده می باشد. مهندسین شیمی علاوه بر طراحی و تولید و توسعه محصولات به فعالیت در زمینه محیط زیست، تحقیقات، مدیریت، پردازش داده و میزان و بازار فروش می پردازند. می توان گفت برای مهندسین شیمی در هر واحد تولیدی یا صنعتی، زمینه ای برای فعالیت وجود دارد
.
 

وسیعترین شاخه مهندسی است
    وسعت عمل مهندسین شیمی از سایر شاخه های مهندسی بیشتر است چرا که آنها در سه شاخه بنیادی فیزیک، ریاضی و شیمی فعالیت دارند حال آنکه دیگر شاخه های مهندسی فقط بر پایه ریاضی و فیزیک هستند. علاقه خاص به شیمی همراه با مهارت در ریاضی و علوم افراد را به این رشته جذب می کند. برنامه تحصیلی مهندسین شیمی بجز دروس شیمی واحد هایی مربوط به دیگر رشته های مهندسی مانند ترمودینامیک، مکانیک سیالات، طراحی فرایند، کنترل، انتقال جرم و حرارت، عملیات واحد و غیره می باشد.
 

آموزش در ضمن کار را میسر می سازد
   
مهندسین شیمی می گویند تجربه حاصل از کارکردن، در ادامه تحصیلاتشان در این رشته قرار می گیرد. پاتریک دیکرسون، از مهندسین شیمی کمپانی سولوشیا، می گوید: « در دانشگاه موارد تئوری را می آموزی و هنگام کار، استفاده عملی از آنها را در دنیای واقعی فرا می گیری.» او ادامه می دهد: « هنگام کار تمامی فکرم را بر تولید و مشکلاتی که ایجاد می شود متمرکز می کنم. باید بفهمم که چگونه به یک فرایند تولیدی برای ادامه کار کمک کنم.»
اسکات هاروی مهندس شیمی شرکت لنزوا می گوید: « مدرک شما کلیدی است برای آغار دوره شغلی شما، اما پرورش دادن خود هنگام کار عاملی است که شما را در شغلتان موفق می کند.
 

حرفه ای راضی کننده
   
مهندسین شیمی وسعت عمل موجود در کار خود را دوست دارند. حیطه عمل این شغل بسته به نوع پروژه و درجه تکامل و پیشرفت آن بسیار گسترده است. بخش دیگری از شغل او که باعث خشنودی اش می شود به عرصه اجرا دراوردن کارهای آزمایشگاهی است.
 

مراکز استخدام کننده
   
مهندسین شیمی تقریباً توسط تمامی شرکتهای تولیدی شیمیائی، صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، صنایع غذایی و دارویی، صنایع سلولزی، صنایع معدنی، صنایع تولید انرژی استخدام می شوند.
تقریباً سه چهارم مهندسین شیمی در صنایع تولیدی کار می کنند و بقیه توسط مراکز دانشگاهی، طراحی و مهندسی استخدام می شوند و یا بطور شخصی مشغول به کار هستند.
 

خصوصیات شخصیتی
علاقه عمیق به ریاضی، فیزیک و شیمی برای موفقیت در این رشته ضروری است. چون مهندسی شیمی بر پایه این سه علم بنا شده است. در نتیجه تفکر تحلیل گرانه و سیستماتیک، حل مسایل و داشتن ابتکار ضروری است.

 

 


comment نظرات ()
منشا’تشکیل نفت
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٢۱ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

قبلا در مورد منشا نفت دو نظریه ارائه می‌شد:
تشکیل نفت از منشا آلی و از منشا غیر آلی. دلایل ارائه شده در مورد منشا غیر آلی ( معدنی) نفت بسیار ضعیف بوده و امروزه باطل شناخته می‌شود. همه محققین این عقیده را دارند که کانسارهای بیتومن‌های طبیعی از عناصر آلی و در داخل تشکیلات رسوبی بوجود می‌آیند. البته تشکیل متان به صورت معدنی که در فضا و در چندین سیاره دیگر یافت می‌شود استثنایی در این مورد است. معمولا متان معدنی نمی‌تواند تشکیل ذخایر عمده گازی را بدهد.

حمل و ته نشست مواد آلی در دریا
وقتی که نفت از مواد آلی مشتق شد مهم فهمیدن چگونگی ته نشست آن مواد در داخل رسوبات دریایی است. در هر سال حدود 5.110 تن مواد آلی در اقیانوسهای جهان تولید می‌شوند که اکثریت آنها در داخل رسوبات دریایی مدفون می‌شوند. مواد حاصل از فرسایش سنگها در خشکی به داخل اقیانوسها حمل می‌شوند و در مناطق ساحلی خصوصا در دلتاهای رودخانه‌ای بیشتر از سایر جاها رسوب می‌کنند. همچنین مقدار مشابهی از مواد گیاهی حاصل از خشکی نیز در داخل اقیانوسها انباشته می‌شوند.

فیتوپلانکتونها
بیشتر فرآوردهای بیولوژیکی تا اعماق 50 - 30 متری اقیانوسها وجود دارند و تمامی رویش فیتوپلانکتونها در اعماقی که نور خورشید جهت انجام فرآیند فتوسنتز به آنجا می‌رسد، صورت می‌گیرد (اعماق 150 - 100 متری). فیتوپلانکتونها تولید کننده‌های مواد غذایی برای سایر موجودات اقیانوس هستند. زئوپلانکتونها از فیتوپلانکتونها تغذیه کرده بنابراین ازدیاد تنها در جاهایی صورت می‌گیرد که تولیدات فیتوپلانکتونی زیاد باشد موجوداتی که می‌میرند، به اعماق دریا فرو می‌روند و ممکن است در اثر پوسیده شدن آزاد شدن مواد مغذی گردند که این چرخه ، در اعماق زیاد صورت می‌گیرد.

آب
در نواحی قطبی خصوصا در جاهای سرد ، آبهای با دانسیته زیاد به اعماق فرو رفته و به سمت عرضهای جغرافیایی پایین جاری می‌شوند. در نواحی با بادهای خشکی غالب ، به عنوان مثال در کرانه‌های غربی قاره‌ها چاه‌های آرتزین قوی وجود دارند که حاوی آب غنی از مواد مغذی به مانند اعماق اقیانوس‌ها هستند که این امر تهیه مواد اساسی خصوصا تولید مواد اولیه آلی با درصد بالا را موجب می‌شوند. بهترین مثال در این مورد ساحل غربی آمریکای جنوبی می‌باشد.

انرژی نفت
انرژی موجود در نفت که ما امروزه از آن استفاده می‌کنیم قبلا به صورت انرژی خورشیدی ذخیره شده بود. در عمل فتوسنتز دی‌اکسید کربن و آب با انرژی کم به هیدرات کربن با انرژی زیاد تبدیل می‌گردد (مانند گلوکز)


CO2 + H2O → CH2O + O2


که در این رابطه CH2O هیدرات کربن مانند گلوکز است. این انرژی می‌تواند مستقیما توسط موجودات برای عمل تنفس استفاده شود که در اثر فرآیند معکوس ، هیدراتهای کربن مجددا به دی‌اکسید کربن و آب شکسته می‌شوند که اکسیداسیون 100 گرم گلوکز 375 کیلوکالری انرژی آزاد می‌کند.

فتوسنتز و ذخیره انرژی در مواد آلی
مقداری از انرژی انباشته شده در گیاهان در طول عمل فتوسنتز در اثر تنفس تلف می‌شوند و هر یک از تولیدات هیدرات کربن که در سوختن استفاده نمی‌شود، می‌تواند بصورت گلوکز یا سلولز در دیواره سلولی ذخیره شود. فتوسنتز همچنین منبع بیوشیمیایی برای سنتز لیپدو پروتئین است.
نیتروژن و فسفر و بسیاری از عناصر واسطه برای تشکیل مواد آلی (پروتوپلاسم) در زندگی موجودات ضروری می‌باشد و کمبود این مواد در دریا باعث مرگ تعداد بسیاری زیادی از جانداران می‌شود که این عمل به صورت انعکاسی و زنجیره‌ای توسط SH2 مسموم کننده حاصل از اجساد جانداران مرده محیط انجام پذیرد. باید گفت که پروتئینها ملکولهای پیچیده بزرگی هستند که از آمینو اسیدهای متراکم ساخته شده‌اند.


مانند گلیسین به فرمول : CH2NH2COOH
مواد زنده
اجزای آلی
هیدراتهای کربن
نور خورشید
پروتوپلاسم
پروتئین
سلولز
زئوپلانکتون
لیپید
گلوکز
مواد مغذی
نشاسته
فسفر
نیتروژن و مهمترین مواد آلی تشکیل دهنده نفت جلبکهای پلانکتونیک (پلانکتونی) ، مهمترین شرکت کننده‌هایی از مواد آلی هستند که در تشکیل نفت دخالت دارند، در این میان دیاتومه‌ها مهمترین آنها می‌باشند چون دارای اسکلت سیلیسی بوده و بخش آلی آنها شامل تقریبا 31 درصد هیدرات کربن و 48 - 24 درصد پروتئین و 15 - 2 در لیپید است.
همچنین دینوفلاگلاتها Dinoflagellaies ، ترکیب مشابه‌ای با اینها دارند.

زئوپلانکتونها Zeoplanciones : زئوپلانکتونها مواد آلی غنی از لیپید را می‌سازند و مشتق شده‌اند از :
 

رادیولارها (Radiolarites ) : با پوسته سیلیسی ، بخش وسیع ، بخصوص در آبهای نواحی گرمسیر.
فرامینیفرها (Foraminiferes) : با پوسته کربنات کلسیم‌دار مانند (گلوبیژرین).
پتروپودها (Detropodes) : دارای عضو پا مانند هستند که به صورت زائده نرم آویزان است و حاوی پوسته کربناتی هستند.


در زنجیره غذایی این زئوپلانکتونها ، توسط سخت پوستان خورده می‌شوند که آنها نیز به نوبه خود توسط ماهیها خورده می‌شوند. در زنجیره غذایی طبیعی هر بند را یک سطح تروپیک می‌نامند و هر بند در طول کاهش زنجیره تراکم زیستی ضریبی از 10 دارد.
 

دلتاها و تشکیل نفت
در مردابهای ساحلی خصوصا دلتاها ، تولیدات زیاد مواد آلی سبب رویش و شکل گرفتن گیاهان و درختان می‌شود که در بقایای این گیاهان بزرگ امکان دارد تورب تشکیل شده و با قرار گرفتن در عمق بیشتر و دگرگون شدن به لیگنیت و زغالهای بیتومینوز تبدیل گردد که چنین ته نشستهایی یک منبع ذخیره نفت و گاز نیز می‌باشند. همچنین مواد گیاهی شامل چوب که به صورت شناور در رودخانه‌ها حمل می‌شوند در محیطهای دلتایی نزدیک سواحل پس از کاسته شدن سرعت آب ته نشین شده و به ته آب فرو می‌روند.

اسید هومیک C2OHOO6
فرآورده‌های آب رودخانه حاوی مواد غذایی معدنی و همچنین شامل مقدار قابل ملاحضه‌ای مواد آلی می باشند که از این مواد مخصوصا اسید هومیک و مواد مشابهی که در اثر تجزیه مواد گیاهی حاصل می‌شوند می‌توان نام برد. اسید هومیک به صورت ضعیف در آب حل می‌شود و نقش قابل ملاحظه‌ای را در بوجود آوردن منابع هیدروکربنی عهده‌دار است.

 


comment نظرات ()
گاز از خام تا فراورده
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:۱٩ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

سوختهای فسیلی شامل نفت و گاز در عمق سه تا چهار کیلومتری اعماق زمین و در خلل و فرج لایه های آن و با فشار چند صد اتمسفر بصورت ذخیره میباشند. گازهای طبیعی زیرزمینی یا به تنهایی و یا به همراه نفت تشکیل کانسار (معدن) می‌دهند. که در هر دو صورت از نظر اقتصادی بسیار گرانبها می‌باشد. درصورت همراه بودن با نفت گازها در داخل نفت حل می‌شوند، و عمدتا نیز بهمین صورت یافت میگردد و در این رابطه مولفه های فیزیکی مواد – حرارت و فشار مخزن تاثیرات مستقیم دارند و نهایتا درصورت رسیدن به درجه اشباع تجزیه شده و بلحاظ وزن مخصوص کمتر در قسمت‌های فوقانی کانسار و بر روی نفت یا آب به شکل گنبدهای گازی (GAS DOME) قرار میگیرند.گاهآ درمخازن گازهای محلول در آب نیز مشاهده شده است .


گاز متان در حرارت و فشار موجود درکانسارها متراکم نمیگردد بنابراین همیشه بصورت گاز باقی مانده ولی در مخازنی که تحت فشار بالا هستند بشکل محلول در نفت در میاید . سایر اجزای گاز طبیعی در مخازن نسبت به شرایط موجود در کانسار در فاز مایع یا فاز بخار یافت میشوند. گازهای محلول در نفت بمثابه انرژی و پتانسیل تولیدمخزن بوده و حتی المقدور سعی میگردد به روشهایی از خروج آنها جلوگیری گردد ولی در هر حال بسیاری از گاز محلول در نفت در زمان استخراج همراه با نفت خارج میگردد .در سالهای پیش از انقلاب در صد بالایی از آن از طریق مشعل سوزانده میشدو بهدر میرفت ولی در سالهای بعد تا بحال بتدریج و با اجرای طرهایی منجمله طرح آماک از آنها به عنوان تولیدات فرعی استحصالی از میادین نفت کشور بمنظور تزریق به مخازن نفتی - تولید مواد خام شیمیایی و سوختی با ارزش استفاده می‌کنند.

استخراج گاز
در ایران گاز طبیعی خام را از دو نوع چاه استخراج مینمایند .

1 – چاههای مسقل گازی - از قبیل میادین گاز پارس جنوبی – نار و کنگان – خانگیران - تابناک- حوزهای شانون، هما، وراوی و میدان گازى پازنان و غیره .
2 – چاههای نفت - از قبیل میادین اهواز – آغاجاری – مارون - گچساران – بی بی حکیمه - - رامشیر و غیره .

ترکیبات گاز طبیعی خام
1 - گاز طبیعی خام که از چاههای مستقل گازی استخراج میگردد و هنوز فرایندهای سرچاهی و پالایشی را طی نکرده است عمدتا از هیدروکربور متان بعلاوه گاز اتان و همراه با هیدروکربورهای دیگر( سنگین و مایع) مانند پروپان – بوتان - و هیدروکربورهای سنگین تر یا چکیده نفتی (CONDENSATE) بعلاوه بنزین طبیعی ( NATURAL GASOLINE) و همچنین مقداری از ناخالصی های غیر هیدروکربوری شامل بخار آب (H2O), کربن دی اکسید(CO2) , کربن منواکسید (CO), نیتروژن (N), هیدروژن سولفید (H2S), هلیوم (HE) که درصد هر کدام بستگی به نوع مخازن دارد تشکیل شده است .
این چاهها اصولا قادر به تولید در اندازه های تجاری بوده و محصول آنها با نام گاز غیر همراه ( NON -ASSOCIATED GAS) نیز شناخته میگردند گازهای استخراجی از چاههای مستقل گازی یا نفت همراه ندارند و یا مقدارنفت همراه آن بسیار ناچیز میباشد.


گاز طبیعی خام استخراجی از چاههای مستقل گازی با خود مقداری شن - ماسه و آب شور بهمراه دارد که قبل از ارسال به تاسیسات پالایشی در مجموعه تاسیسات سر چاهی و توسط ساینده ها از گاز جدا میگردند.
دستگاههای گرمکن موجود در نقاط مشخصی درطول خط لوله تا مرکز جمع آوری نیز مانع از انجماد بخار آّب موجود در گاز میگردند زیرا در صورت نبود این تجهیزات ترکیبات جامد و نیمه جامد هیدرات های گاز طبیعی احتمالی(کریستالهای یخ) در روند کار سیستم گردآوری ایجاد مشکلات عدیده مینمایند.

2 - گاز طبیعی خام از چاههای نفت نیز بدو صورت استخراج میگردد.


الف - در صورتی که گاز، محلول در نفت خام باشد گاز محلول (SOLUTION GAS ) نام دارد.
ب - در تماس مستقیم ولی جدا از نفت باشد گاز همراه (ASSOCIATED GAS) نامیده می شود .

مشخصات و مزیتهای گاز طبیعی
گاز طبیعی(متان – CH4) حاصل از عملیات فرآورش نهایی دارا ی مشخصات بدون رنگ – بدون بو و سبکتر از هوا میباشد. ارزش حرارتی یک گاز، مقدار حرارتی است که در اثر سوختـن یک مترمکعب آن گاز ایـجاد می شود که بدین ترتیب ارزش حرارتی هر متر مکعب متان تقریبا معادل ارزش حرارتی یک لیتر نفت سفید میباشد و به عبارت دیگر چنانچه یک فوت مکعب از آن سوزانده شود معادل با 252 کیلو کالری انرژی حرارتی آزاد مینماید که از این لحاظ در مقایسه با دیگر سوختها بسیار قابل توجه میباشد . هیدروکربنها با فرمول عمومی CnH2n+2 اجزاء اصلی گاز طبیعی بوده و منابع عمده انرژی میباشند . افزایش اتمهای کربن مولکول هیدروکربن را سنگینتر و ارزش حرارتی آن افزونتر میسازد. ارزش حرارتی هیدروکربنهای متان و اتان از 8400 تا 10200 کیلو کالری بازای هر مترمکعب آنها می باشد
.


ارزش حرارتی هیدروکربن پروپان برابر با 22200 کیلو کالری بازای هر مترمکعب آن می باشد . ارزش حرارتی هیدروکربن بوتان برابر با 28500 کیلو کالری بازای هر مترمکعب آن می‌ باشد . گاز طبیعی شامل 85 درصد گاز متان و 12 درصد گاز اتان و 3 درصد گاز پروپان، بوتان، ازت و غیـره می باشد
گاز طبیعی حاصل از میادین گازی سرخس حاوی متان بادرجه خلوص 98 درصد میباشد. ارجحیت دیگر گاز گاز طبیعی(متان – CH4) به سایر سوخت ها آن است که گاز طبیعی تمیز ترین سوخت فسیلی است زیرا نه تنها با سوختن آن گاز سمی و خطرناک منواکسید کربن تولید نمیگردد بلکه جالب است بدانیم که ماحصل سوخت این گاز غالبا آب بهمراه حداقل میزان دی‌اکسیدکربن در مقایسه با تمام سوختهای فسیلی میباشد .

در یک تحقیق از میزان آلایندگی گاز طبیعی و دیگر سوخت های فسیلی یافته ها به شرح ذیل بودند . میزان انتشار co2 در گاز طبیعی 6/53 درصد، پروپان 67 درصد، بنزین 7/72 درصد، نفت گاز 76/2 درصد، نفت کوره 3/79 درصد و زغال سنگ 1/82 درصد به ازای یک واحد گرما(Kg co2/Gj) است لذا با توجه به موارد فوق می توان از آن به عنوان سوخت برتر - ایمن و سالم در محیطهای خانگی- تجاری و اداری که دارای فضاهای بسته و محدود میباشند استفاده نمود.

دمای احتراق خود به خود گاز طبیعی 649 درجه سانتی گراد است. دمای جوش متان 49/ 161 درجه سانتی گراد زیر صفر است .فرایند تبدیل گاز طبیعی به گاز مایع LN G در همین درجه حرارت صورت میگیرد.
یکی از عوامل مهم و مؤثر در کامل سوزی گاز طبیعی و آبی سوزی شعله تامین هوای کافی است. میزان هوای لازم جهت هر مترمکعب گاز طبیعی هنگام سوختن حدودأ 10 مترمکعب میباشد. آبی تر بودن شعله بمعنی دریافت بهتر و بیشتر هوا می باشد.

فرآورش گازطبیعی
مجموعه عملیات پیچیده ای است شامل فرایندهایی بقرار و ترتیب ذیل که در جریان آن بتوان گاز طبیعی را که شامل عمدتا متان بعنوان اصلیترین ماده و با درصد خلوص 80 تا 97 میباشد را بعنوان محصول نهائی پالایش نمود, صمن آنکه در این فرایندها علاوه بر استحصال گوگرد ترکیبات ارزشمند مایعات گازطبیعی (NATURAL GAS LIQUIds –NGL)شامل گاز مایع LPG)) و (CONDENSATE) که تمامآ در ردیف اقلام صادراتی نیزبشمار میایند جداسازی میگردند.

تفکیک گاز و نفت

گاز همراه با نفت
گازی که همراه نفت است الزاما باید از آن جدا شود تا نفت خالص و پایدار بدست آید. در صورتی که نفت و گاز استخراجی از چاه مستقیما به مخازن ذخیره نفت هدایت گردند.بعلت سبک و فرار بودن گاز مقداری از آن از منافذ فوقانی مخزن ذخیره خارج شده 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 روانه گردد به درون دستگاه تفکیک نفت و گاز هدایت می‌کنیم.
عملیات تفکیک گاز همراه از نفت خام اصولا با ابزار موجود در سر چاه و طی فرایندهای سرچاهی ، انجام می شود .این عمل توسط دستگاهی بنام جداکننده سنتی که هیدرو کربورهای سنگین و مایع را از هیدروکربورهای سبکتر و گازی تفکیک مینماید صورت میگیرد. سپس این دو هیدروکربن برای فرآورش بیشتر به مسیرهای مجزایی هدایت شده تا عملیات تصفیه ای لازم برروی آنها صورت گیرد.


این دستگاه به شکل یک استوانه قائم دربسته بوده که در آن با استفاده از نیروی گرانش 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 به مقدار زیادی کاهش یافت بخش انبوهی از گاز ، از نفت جدا می‌گردد. آنگاه گاز حاصل را توسط لوله بمخزن دیگری هدایت می‌کنند گازی که از دستگاه جدا کننده خارج می‌گردد، غالبا از نوع گاز تر بوده و حاوی مقدار زیادی بنزین سبک(طبیعی) نیز میباشد. بنزین سبک (طبیعی) به لحاظ آنکه دارا ی ارزش فراوانی میباشد الزاما باید در مراحل بعدی از گاز طبیعی جدا گردد .

گاز محلول در نفت خام
در مواردی که گاز در نفت خام محلول است مقداری از آن به جهت ماهیت گاز و تحت تاثیر کاهش فشار موجود در سر چاه از نفت جدا میگردد و سپس این دو گروه از هیدروکربنها برای فرآورش بیشتر هر یک به مجاری مخصوص بخود فرستاده می شوند.

1– تفکیک مایعات گازی
این فرایند اولین مرحله از مجموعه عملیات پالایش گاز طبیعی خام میباشد . در به عمل آوری مایعات گازطبیعی فرایندی سه مرحله ای وجود دارد. زیرا ابتدا مایعات (NGL) توسط جاذب NGL از گازطبیعی استخراج و سپس ماده جاذب طی فرایند دوم قابلیت استفاده مجدد (مکرر) را در فرایند ابتدایی کسب مینماید و نهایتا در فرایند سوم عناصر تشکیل دهنده و گرانبهای این مایعات نیز باید از خودشان جدا سازی شده و به اجزای پایه ای تبدیل گردند . که این فرایند در یک نیروگاه فرآورش نسبتا متمرکز بنام کارخانه گاز مایع بر روی مایعات حاصل انجام می شود. بخش اعظم مایعات گازی درمحدوده بنزین و نفت سفید می باشد . ضمن آنکه میتوان فرآورده های دیگری مانند حلال و سوخت جت و دیزل نیز از آن تولید نمود. مواد متشکله در مایعات گازطبیعی (NGL) عبارتند از .

1- 1 اتان - ماده ای است ارزشمند و خوراک مناسب جهت مجتمع های پتروشیمی و تبدیل آن به ماده ایی با ارزش بیشتر به نام اتیلن و پلی اتیلن . گازطبیعی میدان پارس جنوبی حدودآ حاوی شش درصد اتان میباشد که با جداسازی آن و ساخت اتیلن و پلی اتیلن مزیت های اقتصادی فراوانی برای کشورمان ایجاد می شود. کاربردفناوری تفکیک اتان از مایعات گازی در ایران بسیار جدید است و هم اکنون در فازهای 4و5 پارس جنوبی بکارگرفته میشود
 

1- 2 گاز مایع (LPG) – گاز مایع عمدتآ شامل پروپان و بوتان بوده که آن را میتوان با پالایش نفت خام نیز بدست آورد. ضمنآ در فرایند شکست ملکولی (کراکینگ) نفت خام و یا فرایند افزایش اکتان بنزین (ریفرم کاتالیستی) نیز این ماده ارزشمند به صورت محصول جانبی حاصل می شود . درصد پروپان و بوتان موجود در گاز مایع (LPG) که مصارف سوختی در خودرو (کمتر) و در منازل (بیشتر) دارد متغیر بوده بطوری که در فصل گرم پروپان کمتر و در فصل سرد پروپان بیشتر خواهد بود در فصل سرد افزایش در صد پروپان به علت سبکتر بودن باعث تبخیر بهتر سوخت میگردد . معمولا درصد پروپان در گاز مایع بین 10 الی 50 درصد متغیر است .


1- 3 کاندنسیت ( condensate) شامل ترکیبات سنگینتر از بوتان ( (C4H10 – مولکولهایی دارای اتمهای کربن بیشتر و حالت مایع درشرایط اتمسفر را شامل میگردند. این ترکیبات را میتوان بمنظور صادرات پس از تثبیت فشار بخار و تنظیم نقطه ی شبنم طبق مشخصات اعلام شده متقاضی (خریدار) به مخازن انتقال یافته و بمحض تکمیل ظرفیت مخزن صادر شوند. ولی این گروه از هیدرکربورها بلحاظ ارزشمندی بیشتری که نسبت به دیگر محصولات جدا شده دارند مقرون به صرفه است که طی فرایند دیگری در پالایشگاه کاندنسیت به سوختهایی تبدیل گردد که تا کنون در پالایشگاههای نفت از پالایش نفت خام حاصل میگردید ولی اینبار همراه با مزیتهایی که خواهد آمد . با توجه به اینکه پالایشگاه 500 میلیون دلاری کاندنسیت (مایعات گازی) در امارات متحده عربی بخشی ازخوراک مورد نیاز خود را از ایران تامین مینماید و حجم فراوان مایعات گازی که با بهره برداری از فازهای پارس جنوبی و دیگر پالایشگاههای گاز کشور حاصل میگردد، احداث پالایشگاه های کاندنسیت با امکاناتی شامل یک برج تقطیرو چند فرآیند تصفیه و ریفرمینگ کاتالیستی بنا به مزیتهای موجود در ذیل بسیار حائز اهمیت میباشد .

1 - تولید بنزین بیش از دو برابر بنزین تولیدی در پالایشگاههای نفت.
2 - بدون تولید اندکی از نفت کوره و طبعا رفع مشکلات ناشی از تولید این فراورده ضمن آنکه باقیمانده های تقطیر مایعات گازی نیز به محصولات میان تقطیر و سبک تبدیل میگردد .
3 – در ازای تخصیص نیمی از تجهیزان موجود در پالایشگاه های نفت خام به پالایشگاه کاندنسیت میتوان محصولات با ارزش بیشتری تولید نمود .
4 - هزینه تولید هر واحد محصول دراین نوع پالایشگاه، بسیار پایین تراز پالایشگاه نفت خام است.
5 - میزان سرمایه گذاری در مقایسه بااحداث پالایشگاه نفت خام حدوداً به نصف میرسد.
6 - درصورتی که مجموعه مایعات گازی تولیدی کشور به تولید بنزین و فراورده های دیگر اضافه شود، تا سال 1390 نیازی به واردات بنزین نخواهد بود

درحال حاضر کلیه مایعات گازی تولیدی در دو بخش صنایع پتروشیمی و پالایشگاه ها جهت خوراک مورد استفاده قرارگرفته و بخش سوم آن نیز صادر میگردد . مایعات گازی حاصل از پالایش گازهای ترش نیز ترش بوده و حاوی درصد فراوانی از هیدروژن سولفید و مرکپتان میباشد . بنابراین بعد از تقطیر و تهیه فراورده ها نیاز به فرایندهای پالایشی جهت زدودن و یاکاستن از میزان گوگرد و مرکپتان موجود دارند
هم اکنون پالایشگاه قدیمی مایعات گازی در بندرعباس روزانه 260 هزار بشکه نفت خام و 20 هزار بشکه مایعات گازى را فرآورش میکند . احداث پالایشگاه جدید مایعات گازی در بندرعباس به شرکت سرمایه گذاری نفت سپرده شده و مطالعات آن در حال انجام است. پالایشگاه جدید مایعات گازی در بندرعباس و با ظرفیت 360 هزار بشکه احداث میگردد . و تا کنون طراحی بنیادی و اخذ دانش فنی آن طبق برنامه توسط شرکت ملی مهندسی و ساختمان نفت به پایان رسیده است .


قدیمیترین پروژه از این دست پروژه واحدهای تقطیر مایعات گازی پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد(خانگیران) است که پیشینه 20 ساله دارد . درآن زمان پیشنهاد داده شد که مایعات تولیدی از میادین شمال شرقی( خانگیران )در واحدهای تقطیر به فرآورده های نفتی همچون حلال های ویژه نفتی ، نفتا ، نفت سفید و گازوئیل مرغوب تبدیل شود. پروژه واحدهای تقطیر مایعات گازی خانگیران مورد تایید برنامه ریزی تلفیقی شرکت ملی نفت ایران نیز قرارگرفت . شرکت ایتالیایی I.M.S در سال 1380طی یک مناقصه مسئولیت ساخت واحدهای تقطیر را بدست گرفت . این شرکت در همان سال (1380 ) مشغول ساخت دستگاه های مربوطه شد که بنا به پیش بینی مجری وقت طرح های پالایش گاز شرکت ملی گاز ایران حداکثرتا یک سال بعدبه اتمام می رسد . که خوشبختانه جدیدآ خبر ها حکایت از راه اندازی این تاسیسات دارد .

2- حذف دی اکسیدکربن و سولفور
بعد از جداسازی مایعات گازی از گاز طبیعی خام دومین قسمت از فرآورش گاز نیز صورت میگیرد که شامل جداسازی دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن است. گازطبیعی بسته به موقعیت چاه مربوط مقادیر متفاوتی از این دو ماده را شامل میگردد.
فرایند تفکیک سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن از گازترش، شیرین کردن گاز نامیده می شود. سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن را میتوان سوزاند و از گوگرد نیز صرفنظر نمود ولی این عمل باعث آلودگی شدید محیط زیست میگردد . با توجه به اینکه سولفور موجود در گاز عمدتآدر ترکیب سولفید هیدروژن ((H2S قرار داردحا ل چنانچه میزان سولفید هیدروژن موجود از مقدار 7/5 میلیگرم در هر متر مکعب گازطبیعی بیشتر باشد به آن گاز ترش اطلاق میگردد. وچنانچه از این مقدار کمتر باشد نیاز به تصفیه نمیباشد.


سولفور موجود درگازطبیعی به علت دارا بودن بوی زننده و تنفس های مرگ آور و عامل فرسایندگی خطوط لوله انتقال، گاز را غیر مطلوب و انتقال آن را پر هزینه میسازد. تکنیکهای مورد استفاده در فرایند شیرین سازی گاز ترش موسوم به «فرایند آمین» که متداولترین نوع در عملیات شیرین سازی میباشد تشابه فراوانی با فرایندقبل( جاذب NGL) و فرایند بعدی خود یعنی نم زدایی توسط گلایکول دارند . مواد مورد استفاده دراین فرایند انواع محلول های آمین میباشد. دراین نوع فرایندها اغلب از دو محلول آمین باسامی مونو اتا نو ل آمین (MEA) و دی اتا نو ل آمین (DEA ) استفاده میگردد.


گاز ترش از میان برجی که با محلول آمین پر شده است جریان داده میشود .تشابه خواص ملکولی محلول آمین با سولفور موجود در سولفید هیدروژن باعث میگردد تا بخش عمده ای از مواد سولفوره جذب محلول گردد و سپس این محلول با شرکت در فرایند ثانوی ضمن جداسازی از سولفید هیدروژن جذب شده مجددا قابل بهره برداری در فرایند ابتدایی میگردد . روش دیگری در رابطه با شیرین سازی گاز ترش با استفاده از جاذب های جامد برای جداسازی دی اکسیدکربن و سولفید هیدروژن نیز وجود دارد. دی اکسیدکربن حاصل از فرایند از طریق مشعل وارد محیط شده و طبعآ آلودگی هایی از خود بجا میگذارد که اجتناب ناپذیر میباشد . ولی سولفید هیدروژن حاصل از فرایندقبل پس از انتقال به واحد گوگرد سازی با شرکت در فرایندی کاتالیستی و با واکنشهای گرمایی بنام فرایند کلاوس سولفور موجودرا بصورت مایع آزاد مینماید. مایع حاصل بعد ازانتقال به واحددیگری و بعد از عملیات دانه بندی و انبار میشود این فرایند تا 97 درصد سولفور موجود در گاز طبیعی را باز یافت مینماید. این ماده که سولفور پایه نامیده میشود بشکل پودر زرد رنگ بوده و آن را میتوان داخل محوطه پالایشگاه یا خارج از آن مشاهده نمو د. البته نظر به نیازبازار جهانی ، سولفور موجود بعد از استخراج و تصفیه و آماده سازی کامل جزو اقلام صادراتی محسوب و جداگانه به بازار عرضه می گردد
.


مرکاپتان ها گروه دیگری از ترکیبات گوگرد دار میباشند که بایداز ترکیب گاز قابل مصرف توسط فرایندی از نوع غربال مولکولی جداسازی گردد .ازآنجاییکه سیستم لوله کشی های مشترکین فاقد هشدار دهنده های نشت گاز میباشد ضرورتآ و به همین منظور مقدار اندکی از آن که منجر به ضایعات در خطوط لوله نگردد را درترکیب گاز بجا میگذارند تا بکمک این مواد بودار (بوی تخم مرغ گندیده ) مصرف کننده از وجود نشتی در لوله های گاز آگاه گردد.

در همین رابطه در ایستگاههای CGS نیز بطور جداگانه مقداری مرکاپتان به جریان گاز تزریق میگردد . گاز میادین پارس جنوبی – نار و کنگان – سرخس و گاز همراه میدان آغاجاری از نوع ترش بوده و لذا حاوی مقدار معتنابهی گوگرد میباشد.
گاز میادین تابناک - شانون، هما، وراوی و گاز همراه میادین مارون و اهواز از نوع شیرین بوده و طبعا بعلت فقدان گوگرد و حذف فرایندهای مربوطه نسبت به گار میادین دیگر با ارزشتر میباشد.

3- نم زدایی یا رطوبت زدایی


3– 1 - رطوبت زدایی با محلول گلایکول
علاوه بر تفکیک نفت با گاز مقداری آب آزاد همراه با گازطبیعی وجود دارد که بیشتر آن توسط روش های جداسازی ساده در سر چاه یا در نزدیکی آن از گاز جدا می شود. در حالیکه بخار آب موجود در محلول گاز میبایست طی فرایندی بسیار پیچیده تحت عنوان عملیات نم زدایی و یا رطوبت زدایی از گازطبیعی تفکیک گردند .
در این فرایند بخار آب متراکم و موجود در سطح توسط ماده نم زدا جذب و جمع آوری میگردد. نوع متداول نم زدایی جذب (absorption) با عنوان نم زدایی گلایکول که ماده اصلی این فرایند میباشد شناخته می شود. در این فرایند، از مایع نم زدای خشک کننده حاوی گلایکول برای جذب بخار آب از جریان گاز استفاده می شود. دراین نوع فرایند اغلب از دو محلول گلایکول باسامی دی اتیل گلایکول (DEG) یا تری اتیل گلایکول (TEG) استفاده میگردد.
خواص ملکولی ماده گلایکول شباهت بسیاری با آب دارد لذا چنانچه در تماس با جریانی از گازطبیعی قرار گیرد، رطوبت آب موجود در جریان گاز را جذب و جمع آوری مینماید. ملکولهای سنگین شده گلایکول در انتهای تماس دهنده جهت خروج از نم زدا جمع و خارج میشو ند سپس گازطبیعی خشک نیزاز جانب دیگر به بیرون از نم زدا انتقال می یاید.
محلول گلایکول را از میان دیگ بخار به منظور تبخیر نمودن آب محلول در آن و آزاد کردن گلایکول جهت استفاده مجدد آن در فرایندهای بعدی نم زدایی عبور میدهند. این عمل با بهره گیری از پدیده فیزیکی یعنی وجود اختلاف در نقطه جوش آب تا 212درجه فارنهایت (100 درجه سانتیگراد ) و گلایکول تا 400 درجه فارنهایت صورت میگیرد.

3– 2 رطوبت زدایی با ماده خشک کننده جامد
رطوبت زدایی با ماده خشک کننده جامد که معمولا مؤثرتر از نم زداهای گلایکول هستند نیز با استفاده از روش جذب سطحی صورت میگیرد . جهت این کار به حداقل دو برج یابیشتر نیاز میباشد که بکمک یک ماده خشک کننده جامد شامل آلومینا یا ماده سیلیکاژل پرشده است. نم زدایی با ماده خشک کننده جامد اولین شیوه نم زدایی گازطبیعی با استفاده از روش جذب سطحی است گازطبیعی از داخل این برج ها، از بالا به پایین عبور داده میشوند. گازطبیعی دراین فرایند ضمن عبور از اطراف ذرات ماده خشک کننده رطوبت های موجود در جریان گازطبیعی به سطح ذرات ماده خشک کننده جذب میگردد و باتکمیل این فرایند تقریبا تمام آب توسط ماده خشک کننده جامد جذب شده و نهایتا گاز خشک از انتهای برج خارج شود.


این نوع از سیستم نم زدایی از آنجاییکه در رابطه باحجم فراوان گاز تحت فشارهای بالا مناسب هستند معمولا در انتهای یک خط لوله در یک ایستگاه کمپرسور قرار دارند. در این سیستم نیز همانند گلایکول در روش اول ماده خشک کننده جامد بعد از اشباع شدن از آب جهت احیاء و استفاده های مکرر از سیستمهای گرمکن با درجه حرارت بالا جهت تبخیر بخار آب موجود در گلایکول بکار گرفته میشوند .
گازطبیعی اینک با طی تمام مراحل تصفیه به طور کامل فرآورش و برای مصرف آماده گردید لذا در پایان با تقویت فشار آن تا حدود 1000 psi و پس از محاسبه حجم آن توسط سیستم اندازه گیری به خط لوله خروجی پالایشگاه هدایت و تحویل مدیریت منطقه عملیات انتقال گاز مربوطه میگردد.

 

 


comment نظرات ()
شیرین کردن گاز طبیعی وفواید آن
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:۱۸ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧


گاز شیرین چیست و چرا گاز را شیرین می کنیم ؟
گازی گه هیدروژن سولفات (ترکیبات گوگردی) و دی اکسید کربن در آن موجود نباشد را گاز شیرین(Sweet Gas) می گویند.

عمل یا اعمالی که باعث خارج ساختن ترکیبات گوگردی از نفت و یا گاز می گردند را شیرین ساختن گاز می گویند. گاز ترش (Sour gas) در خود گوگرد و یا ترکیباتی از گوگرد دارد که حتما باید از آن خارج شود زیرا هم محصول پالایش شده را نامرغوب می سازد و هم برای وسایل و دستگاهها زیان آور هستند. البته گوگرد خارج شده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد.

مقدار مجاز وجود ترکیبات گوگردی :


0.1 to 0.25 grains per 100 SCF of gas where 1 lb(pound) = 7000 grains



چرا ترکیبات گوگردی (H2S content) و دی اکسید کربن (CO2) باید از گاز جدا شوند ؟

1) هر دو این گازها در هنگام سوختن ، گازهای سمی تولید می کنند. H2S در هنگام سوختن SO2 وSO3 تولید می کند که هر دوی این گازها سمی هستند. (CO2) در غیاب اکسیژن مونوکسید کربن تولید می کند که گازی سمی است.
2) از آنجایی که این گازها تقویت کننده خاصیت خورندگی هستند لذا این گازها باید حذف شوند تا از خوردگی فلزات جلوگیری شود.
3) مقدار زیاد (CO2) باعث می شود تا خاصیت گرم کنندگی گاز کاهش یابد

 

 


comment نظرات ()
گاز طبیعی
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:۱٧ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

این گازها از مخلوط شدن گازهای گوناگون مانند CO2 ، He ، H2S ، N2 با هیدروکربنها تشکیل می‌شوند. هیدروکربنها معمولا ازنوع متان و دیگر پارافین‌های ردیف پایین هستند. فشار و دما ، ترکیبات گاز در فازهای مختلف را معین می‌سازد. درنتیجه کاهش فشار ، اکثر هیدروکربنهای 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.
 

هیدروکربنهای گازی متعلق به سری نفتهای پارافینی
گازهای خشک (Dry Gases)
این گازها حاوی مقدارزیادی 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 بوفور یافت می‌شوند که قسمت عمده آنها از متان بوجود آمده است. گاز متان در حرارت و فشار موجود در منابع زیرزمینی قابل تراکم نیست. بنابراین همیشه بصورت 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 آنجا وجود دارند.

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 حالتهای مختلف دیده شوند. غالبا این گازها قسمت فوقانی منابع را اشغال کرده ، چون وزن مخصوص کمتری دارند، در نتیجه یا بر روی نفت و یا بر 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.
 

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. درسالهای گذشته این گازها را آتش می‌زدند. ولی امروزه از آنها به عنوان مواد خام شیمیایی و ماده سوختنی با ارزش استفاده می‌کنند.
 

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 سنگهای ساحلی هلیوم بوجود 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 هیدروکربنهای ردیف بالا هستند. گازهایی که منشاء آنها 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.

تفکیک گازهای طبیعی ازنفت
گازی که همراه نفت است، باید از آن جدا شود تا نفت خالص بدست آید. اگر نفت و گازی که باهم از چاه خارج می‌گردند، پیش از آنکه 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.
 

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.

 

 


comment نظرات ()
منشا’نفت وگاز
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:۱٦ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧
صطلاح گاز سنتز به مخلوط‌های گازی اطلاق می­شود که محتوی منوکسیدکربن و هیدروژن به نسبت‌های مختلف باشند. هیدروژن و منوکسیدکربن دو مادة مهم در صنایع شیمیایی محسوب شده و دارای مصارف و کاربردهای فراوانی می­باشند. منوکسیدکربن در تولید رنگ‌ها، پلاستیک‌ها، فوم‌ها، حشره­کش‌ها، علف‌کش‌ها، اسیدها و ... به کار می­رود. از جمله مصارف هیدروژن نیز می­توان به تولید آمونیاک، هیدروژناسیون و هیدروکراکینگ اشاره نمود.

اصطلاح گاز سنتز به مخلوط‌های گازی اطلاق می­شود که محتوی منوکسیدکربن و هیدروژن به نسبت‌های مختلف باشند. هیدروژن و منوکسیدکربن دو مادة مهم در صنایع شیمیایی محسوب شده و دارای مصارف و کاربردهای فراوانی می­باشند. منوکسیدکربن در تولید رنگ‌ها، پلاستیک‌ها، فوم‌ها، حشره­کش‌ها، علف‌کش‌ها، اسیدها و ... به کار می­رود. از جمله مصارف هیدروژن نیز می­توان به تولید آمونیاک، هیدروژناسیون و هیدروکراکینگ اشاره نمود.

گاز سنتز مادة اولیه بسیار با ارزشی جهت تولید مواد متنوع شیمیایی می­باشد. با استفاده از این گاز و فرایندهای مختلف، می­توان مواد متنوع شیمیایی را تولید نمود که بسته به روش تولید آن نسبت‌های مختلف هیدروژن به منوکسیدکربن به دست می­آید. همچنین در موارد مصرف در صنعت، بسته به فرایندی که گاز در آن مورد استفاده قرار می­گیرد، نسبت‌های مختلف لازم است.

موارد مصرف گاز سنتز عمده موارد مصرف گاز سنتز به شرح ذیل است:


از آنجایی‌که متانول به مقدار زیاد در سنتز استیک اسید مصرف می­شود، اهمیت فراوانی در صنعت دارد.




در این نوع واکنش‌ها از اولفین‌ها با استفاده از گاز سنتز، آلدئید تولید می­شود. این واکنش اکسو سنتز نیز نامیده می­شود.


در این فرایند گاز سنتز به مولکول‌های بنزینی در گستره تبدیل می­شود. در اصل این واکنش اولیگومریزاسیون منوکیسدکربن به وسیلة هیدروژن جهت تشکیل محصولات آلی می­باشد.


جهت احیای سنگ آهن به دست آمده از معادن، از گاز سنتز استفاده می­شود در این فرایند آهن یا پودر آن به وسیله احیای مستقیم کانی‌های آهن به دست می­آیند.


از جمله دیگر مصارف گاز سنتز، می­توان به تهیه الکل‌های سنگین، دی­متیل اتر، استرها، کتون‌ها، هیدروکربورها و غیره اشاره کرد.

روش‌های تهیة گاز سنتز


این روش، اولین روش تولید گاز سنتز است که در آن گاز سنتز توسط گازی شکل کردن کک از ذغال سنگ در دماهای پایین به وسیلة هوا و بخار آب به دست می­آید:

این فرایند غیر کاتالیستی بوده و نسبت تولیدی توسط آن کم، و در حدود 1 است. با توجه به وجود مواد متنوع در ذغال سنگ، گاز سنتز تولیدی از این روش نیازمند واکنش‌ها و خالص­سازی‌هایی جهت تولید گاز سنتز با خلوص بالا می­باشد.


این فرایند، غیرکاتالیستی بوده و در اصل احتراق جزئی هیدروکربن در حضور اکسیژن و بخار آب می­باشد. موقعی که متان به عنوان خوارک مورد استفاده قرار گیرد، مزیت عمدة این روش که یک فرایند تولید گرما می‌باشد این است که طیف گسترده­ای از هیدروکربن‌ها را به عنوان خوراک می­تواند مورد استفاده قرار دهد. ترکیب گاز سنتز تولیدی بستگی به نسبت کربن به هیدروژن خوراک و مقدار بخار اضافه شده دارد.


این فرایند واکنش کاتالیستی هیدروکربن و عامل تغییر شکل دهنده (Reforming agent ) در دمای بالا می‌باشد. عامل تغییر شکل دهنده می­تواند بخار آب، دی­اکسید کربن، اکسیژن و یا مخلوط آنها باشد. ترکیب درصد گاز سنتز تولیدی بستگی به نوع هیدروکربن به کار رفته، عامل تغییر شکل دهنده و مقدار آن، شرایط عملیاتی و نوع کاتالیست دارد ۱- تهیة متانول ۲- تهیة اتیلن گلیکول ۳- واکنش‌های هیدروفرمیل­دار کردن ۴- سنتز فیشر- تروپش ۵- احیای سنگ آهن ۶- سایر مصارف 1- گازی‌شکل‌کردن زغال سنگ ۲- اکسیداسیون جزئی هیدروکربن‌ها ۳- رفرمینگ هیدروکربن‌ها

 

 


comment نظرات ()
فناوری نانو
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:۱۳ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧




 

 

 

 




فناوری نانو واژه ای است کلی که به تمام فناوری های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می شود.


معمولا منظور از مقیاس نانو ابعادی در حدود1 نانو متر تا 100 نانومتر است.(1نانومتر 1 میلیاردیم متر است)

در سال 1959  ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی به عنوان  " فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد "ایده

فناوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را داد که در آینده ای نزدیک می توانیم مولکول ها و اتم ها را به

صورت مستقیم دستکاری کنیم .

واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 برزبانها جاری شد.

او این واژه را برای توصیف ساخت مواد ( وسایل ) دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر می باشد، به

کاربرد. در سال 1986 این واژه توسط کی اربک درکسلر در کتابی تحت عنوان»: موتورآفرینش : آغاز دوران

فناوری نانو«بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق تری در رساله دکترای خود مورد

بررسی قرار داده و بعدها آنرا در کتابی تحت عنوان» نانوسیستم ها ماشین های مولکولی چگونگی ساخت و

محاسبات آنها«توسعه داد.

در نانو به طور کلی عناصرپایه با دو رویکرد «بالا به پایین» و «پایین به بالا»قابل ساخت می باشد.

در رویکرد بالا به پایین :برای تولید محصول،یک ماده توده ای شکل دهی واصلاح می کنند. در حقیقت

در این روش ، یک ماده بزرگ را بر میداریم و با کاهش ابعاد وشکل دهی آن ،به یک محصول با ابعاد

نانو می رسیم .به عبارت دیگر ،اگر اندازه یک ماده توده ای را به طور متناوب کاهش دهیم تا به یک

ماده با ابعاد نانو متری برسیم ،از رویکرد بالا به پایین استفاده کرده ایم . این کار اغلب و نه همیشه

شامل حذف بعضی از مواد به شکل ضایعات است،مثل ماشین کاری  یک بخش فلزی از یک موتور

و یا نانو ساختاری کردن فلزات به طریق تغییرشکل دهی که شامل ضایعات نیست.

رویکرد پایین به بالا درست عکس رویکرد بالا به پایین می باشد .در این رویکرد،محصول از طریق

کنار هم قرار دادن مواد ساده تر به وجود می آید ،مانند ساخت  یک مو تور از قطعات آن. در حقیقت

  کاری که در اینجا انجام می شود،کنار هم قرار دادن اتم ها ومولکول ها که ابعادی کوچکتر از مقیاس

نانو دارند،برای ساخت محصول نانومتری است .تصور کنید که قادریم اتم ها ومولکول ها را به طور

 واقعی ببینیم وآنها رابه طور دلخواه کنار هم قرار دهیم ،تا شکل مورد نظر حاصل شود. معمولا روشهای

پایین به بالا ضایعاتی ندارند.

تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری دیگر در مقیاس مواد وساختار هایی است که در این فناوری مورد استفاده

قرار می گیرند .البته تنها کوچک بودن اندازه مدنظر نیست ،بلکه زمانی که اندازه مواد در این مقیاس قرار

می گیرد. خصوصیات ذاتی آنها از جمله : رنگ ،استحکام ،مقاومت خوردگی و.....تغییر می یابد.  

در حقیقت اگر بخواهیم تفاوت این فناوری را با فناوری دیگربه صورت قابل ارزیابی بیان کنیم،می توانیم وجود

عناصر پایه را به عنوان یک معیار ذکر کنیم .عناصر پایه در حقیقت همان عناصر نانو مقیاسی هستند ،که

خواص آنها در حالت نانو مقیاس با خواص شان درمقیاس بزرگتر فرق می کند.ومهمترین عنصر پایه نانو ذره

است.منظور از نانو ذره ،همانگونه که از نام آن مشخص است،ذراتی باابعاد نانومتری در هر سه بعد می باشد.

نانوذرات می توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند،مانند نانو ذرات فلزی،سرامیکی،.....

 

 

 




دومین عنصرپایه ،نانو کپسول است.همان طوری که از اسم آن مشخص است.-کپسول هایی هستند که قطر

نانومتری دارند ومی توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار دادوکپسوله کرد.سالهاست که نانو کپسول هادر

طبیعت تولید می شوند،مولکول هایی موسوم به فسفولیپیدها که یک سرآنها آبگریز وسردیگر آنها آبدوست

است.وقتی در محیط آبی قرار می گیرند،خود به خود کپسول هایی را تشکیل می دهندکه قسمتهای آبگزیر

مولکول در درون آنهاواقع می شود واز تماس با آب محافظت می شود.حالت بر عکس نیز قابل تصور

است.





عنصر پایه بعدی نانو لوله کربنی است. درحقیقت لوله هاییاز کرافیت می باشند. اگر صفحات گرافیت را پیچیده 

به شکل لوله در بیاوریم به نانولوله های کربنی می رسیم. این نانو لوله ها دارای اشکال واندازه های مختلفی

هستند . می توانند تک دیواره یا چند دیواره باشند.این لوله ها خواص بسیار جالبی دارند،که منجر به ایجاد

کاربردهای جالب توجهی از آنها می شود.

 
















 فولرین ها:
 

ترکیباتی در شیمی هستندکه به ساختار های کروی که اغلب از جنس کربن هستند اطلاق می شود.ولی امروزه از

معدنی  وفولرین های( C 48 N 12 ) عناصر دیگر نظیر نیتروژن نیز در ساختار آنها استفاده شده است. آزا فولرین

نمونه ای از آنها هستند.

کاربرد های فولرین ها:

1)روان کننده های جامد

2)روغن موتور های بسیار کاراتر

3) ارسال هدفمند داروها

4)درمان ایدز و سرطان با فولرین های حساس به نور

5)لاستیک های سبک تر ،مقاومتر ،الاستیک تر

6)جلوگیری از رشد باکتری ها

7) دیود های نور افشان آلی با طول عمر وعملکرد بالا

انواع فولرین ها:

1) فولرین های کربنی

2) فولرین های درون وجهی

3) فولرین های چند لایه

4) فولرین های غیر کربنی

فولرین های کربنی:

 فولرین های کربنی،از کربن نظیر الماس و گرافیت هستند.این ترکیبات ازکربن ساخته شده اند و فرم های کروی
بیضوی به خودمی گیرند.که به فرم های کروی باکی بال می گویند. درآوریل2003  این نوع فولرین ها درزمینه


دارویی مورد مطالعه قرار گرفتند.در خصوص آنتی بیوتیک هایی که برای مقابله با باکتری های مقاوم وحتی

سلول های سرطانی مصرف می شود. فولرین ها فعالیت شیمیایی زیادی نداشته و در چندین حلال نظیر تولوین

وکربن دی سولفید حل می شوند.



فولرین های درون وجهی:

فولرین های درون وجهی اتم های مختلف را درون خود محصور می کنند.نانو ساختار های حاصله برای ردیابی

 

عناصر و فرایند های بیولوژیکی بکار می برند.

 

 




 


فولرین های چند لایه:

فولرین های چند لایه شامل چندین فلورین که در داخل یکدیگر قرار دارند .به همین دلیل به این ساختار نانو پیاز

هم گفته می شود.



فولرین های غیر کربنی:

فولرین های غیر کربنی ،ساختاری مشابه فولرین ها را بوجود می آورند،ساختار شیمیایی این فولرین ها اغلب

اکسید فلزی می باشد ،اکسیدوانادیوم یک نمونه از آنهاست.


 )     C 60 نمایش انواع واکنشهاروی(  












مشتقات شیمیایی فولرین ها:

جایگزین شدن عناصر دیگر نظیر نیتروژن و گوگرد به جای کربن مشتقات شیمیایی گوناگونی را به وجود

می آورد.آزافلورین یکی از این ترکیبات است.مشتقات شیمیایی دیگر بااضافه شدن ترکیبات شیمیایی توسط

یک گروه عاملی به فلورین به وجود می آیند.بدیهی است ایجاد چنین ساختاری نوعی اصلاح شیمیایی به

حساب می آید.


comment نظرات ()
استخراج نفت
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:۱٢ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧


نظریات متعددی راجع به منشاء نفت و گاز ابراز شده است که اولین فرضیه ها برای تشکیل هیدروکربنها با منشاء غیر آلی نظیر منشاء آتشفشانی، شیمیائی و فضائی ارائه گردیده است. لکن امروزه در خصوص منشاء آلی هیدروکربن ها اتفاق نظر وجود دارد. این مواد آلی می تواند بقایای گیاهان و حیوانات خشکی و دریائی عمدتا" پلانکتونها باشد. اهمیت پلانکتونها در تشکیل نفت از آنجا ناشی می شود که آب دریا ناحیه مساعدی جهت تکثیر پلانکتونها می باشد و تعداد آنها نیز در آب دریا بسیار زیاد می باشد. پلانکتونها به علت سرعت رشد و کوچکی جثه، ماده آلی مناسبی است که به سهولت به وسیله رسوبات ریز دانه مدفون گشته و مصون از اکسید شدن در رسوبات باقیمانده و هیدروکربن را تولید می نماید. طبق نظریات جدید مواد مختلف آلی ته نشین شده با رسوبات نرم هنگام دیاژنز «سنگ شدن) تبدیل به یک ماده واسط بین ماده آلی و هیدروکربن می گردد. این ماده واسط کروژن (Kerogn) نامیده می شود. کروژن یک ماده جامد نامحلول آلی است که محصول دیاژنتیک مواد آلی است. توان تولیدی کروژنها برای تولید نفت و گاز متفاوت است.

شرایط لازم برای مخازن نفت
بررسی عوامل مشترک مخازن نفت و گاز نشان می دهد که:

الف- شرایط و محیط رسوبی خاصی لازم است تا طبقات نفت زا (سنگ مادرSource Rock) تشکیل شود و همچنین شرایط خاصی باید وجود داشته باشد تا مواد آلی رسوب یافته در این لایه ها به هیدروکربن تبدیل گردد.
ب- سنگ متخلخل و نفوذپذیری (سنگ مخزن Reservoir rock ) باید وجود داشته باشد تا فضای لازم جهت انبار شدن نفت فراهم آید.
ج- سنگ مخزن می بایستی شکل خاصی داشته باشد تا بتواند تله (Trap) را تشکیل داده باعث جمع شدن هیدروکربن گردد.
د- سنگ غیر قابل نفوذی (سنگ پوشش Cap Rock ) لازم است که مخزن را بپوشاند تا از خروج نفت و گاز از مخزن جلوگیری نماید.

تبدیل مواد آلی به کروژن و گاز
در باره نحوه تبدیل مواد آلی رسوبات به نفت و گاز با مطالعات جدید ژئوشیمیائی و جمع آوری اطلاعات تجربی ثابت شده است که قسمت اعظم هیدروکربنهای طبیعی در اثر کراکینگ کروژن ناشی از حرارت زمین (ژئوترمال) تولید می گردد. همانطور که بیان گردید برای بوجود آمدن نفت و گاز وجود مواد آلی فراوان و تشکیل کروژن در هنگام دیاژنز رسوبات ضروری می باشد. پس سنگ مادر (Source Rock) سنگی است که دارای مقدار کافی کروژن باشد. شرایط مساعد رسوبی برای تجمع و ذخیره شدن مواد آلی شامل گیاهان و جانوران دریایی و همچنین مواد آلی خشکی که توسط رودخانه ها به حوزه رسوبی حمل می گردد، رسوبات رسی و یا گل کربناته (ریزدانه بودن و محیط آرام رسوب گذاری) می باشد. علاوه بر این محیط کف دریا بایستی محیط احیاء کننده باشد تا از اکسیدشدن مواد آلی جلوگیری بعمل آید.

طبیعی است هرچه میزان کروژن در سنگ مادر بیشتر باشد توانائی بیشتری برای تولید هیدروکربن وجود دارد لکن علاوه بر درصد مواد آلی، سنگ مادر بایستی ضخامت کافی نیز داشته باشد. براساس مطالعات ژئوشیمیائی انجام شده برای اینکه سنگ مادری بتواند هیدروکربن تولید نماید باید دارای حداقل تراکمی از کربن آلی باشد که از آن کمتر قادر به تولید هیدروکربن نخواهد بود. این حداقل عمدتا" 5/0 درصد کربن آلی برآورد می شود. سنگ مادرهائی که در حوزه های رسوبی ایران دیده می شود نظیر سازند کژدمی در ناحیه زاگرس حدود 10-5 درصد کربن آلی دارد که بیشتر از جلبکها منشاء گرفته است.

هیدروکربنها در اثر کراکینگ کروژن بوجود می آیند. کراکینگ کروژن عمدتا" در درجه حرارتهای 100-80 درجه سانتیگراد شروع می شود. این درجه حرارت در یک ناحیه رسوبی با درجه حرارت ژئوترمال طبیعی معادل عمقی بین 3000-2000 متر می باشد. بنابراین یک سنگ مادر هرچه قدر هم ضخیم و غنی از مواد آلی باشد تا در اعماق فوق قرار نگیرد نمی تواند هیدروکربن تولید نماید. بر همین اساس ابتدا نفت خام سنگین تولید می گردد. چگالی و وزن مخصوص نفت خام با ازدیاد عمق کاهش می یابد. هرچه قدر سنگ مادر عمیقتر مدفون گردد نفت تولید شده سبکتر است و گاز معمولا" محصول آخرین این فعل و انفعالات است.

بنابراین ابتدای نفت های بسیار سنگین، نفتهای پارافینیک، نفتهای سبک، نفتهای میعانی و نهایتا" گاز بدست می آید. وقتی درجه حرارت از 165 درجه سانتیگراد تجاوز کند فقط گاز تولید خواهد شد یعنی تقریبا" از عمق 5000 متر بیشتر (ضخامت رسوبی) احتمال یافتن نفت بسیار کم می شود و فقط می توان انتظار یافتن گاز را داشت. در درجه حرارتهای بالاتر از 230 درجه سانتیگراد کروژن یک بافت گرافیتی ثابت پیدا می کند که با ازدیاد درجه حرارت هیدروکربنی تشکیل نمی شود (نسبت هیدروژن به کربن تغییر نمی یابد). به طور کلی ازدیاد عمق باعث ازدیاد درجه حرارت می گردد که این ازدیاد درجه حرارت دو اثر دارد:

:الف- کراکینگ کروژن و تبدیل مولکولهای بزرگ به مولکولهای کوچکتر مانند تشکیل نفت و گاز
:ب- پلیمریزاسیون مولکولها که به تشکیل متان و گرافیت ختم می گردد (کروژنهای گرافیتی)

گازطبیعی موجود در مخازن عمدتا" از متان، اتان، پروپان، بوتان و تعداد بسیار ناچیزی از هیدروکربنهای سنگینتر تشکیل می گردد. نفت مایع از بوتان به بالا است.
نکته مهم دیگری که در مورد تشکیل هیدروکربنها وجود دارد زمان زمین شناسی می باشد. به عبارت دیگر رسوبات قدیمی تر (از نظر زمین شناسی) در درجه حرارتهای پائین تر، همان محصولی را می دهد که سنگ مادری با سن زمین شناسی کمتر در درجه حرارتهای بالاتر هیدروکربن تولید خواهد نمود

قصه نفت
همان0.01 تا 0.1 ماده آلی که از چرخه اصلی کربن آلی جدا می ماند و در بین رسوبات دفن میشود و ماده آلی فسیل نامیده می شود ,ماده اصلی ایجاد کننده نفت و گاز است. این ماده آلی عمذتا بقایای گیاهان وجانوران دریایی وگیاهان خشکی است. به طور دقیق تر در دریا و اقیانوس دو دسته تولیدکننده اصلی ماده آلی مناسب برای تبدیل به نفت داریم:

فیتوپلانکتونها( دیاتومه ,داینوفلاژله, جلبک سبزآبی) زئوپلانکتونها وجانوران عالیتر تغذیه کننده از فیتوپلانکتونها برای اینکه تولید مواد آلی در محیط آبی به میزان مناسبی باشد,دو عامل دخیلند:1.ضخامت زون نور دار 2.میزان ورود مواد مغذی به زون نوردار( مواد مغذی که برای رشد گیاهان و جانوران مفیدند همانا فسفاتها ونیتراتها و اکسیژن هستند.) بنابه این توضیحات بیشترین تولید مواد آلی در دو ناحیه عمده در حواشی قاره هاست که عبارتند از آبهای کم عمق فلات قاره و زونهای چسبیده به محیطهای قاره ای که جریان روبه بالای آبهای سرد و عمیق اقیانوسی را پذیرا می شوند. در چنین محیطهایی که تولید مواد آلی زیاد است,با رخدادن طوفان ومخلوط شدن آبهای بی اکسیژن واکسیژندار , ویا ازدیاد تولید جانداران وکم شدن اکسیژن , گروهی از جانداران دچار مرگ و میر گروهی میشوندو در کف محیط رویهم انباشته میشوند.

آیا می دانستید؟
• گاز طبیعی در حالت عادی بدون بو است. به گاز طبیعی قبل از توزیع یک ماده از ترکیبات سولفور به نام تجاری مرکاپتان اضافه می‌شود تا هنگام نشت احتمالی گاز به ما کمک کند.
• وقتی که ذغال سنگ در یک نیروگاه برق بخار می‌سوزد، بخار یک توربین را به حرکت درمی‌آورد. این توربین یک مولد برق را به حرکت درمی‌آورد. در طی این فرآیند 2/3انرژی تولید شده توسط ذغال‌سنگ طی 20 سال گذشته 1میلیون هکتار اراضی معدنی را استخراج کرده این مساحت از ایالت دنور نیز کمتر است.

 

 


comment نظرات ()
جدول تناوبی
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:۱۱ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧
لاوازیه - فرانسوی(L.Lavoisier1743-94)

 اولین کسی بود که عناصر را براساس خواص شیمیایی به دو دسته

فلز ونافلز تقسیم کرد

فلز را عنصری می دانست که در ترکیب با اکسیژن ،تولید بازکند.

 نافلز را عنصری می دانست که با اکسیژن تولید اسید کند

برزلیوس - سوئدی(Berzelius1779-1848)

مانند لاوازیه عناصر را به دودسته فلز ونافلز تقسیم کرد وی معتقد بود که:

 فلز عنصری است که تمایل به تشکیل یون مثبت دارد .

نافلز عنصری است که تمایل به تشکیل یون منفی دارد

دوبراینر- آلمانی(J.W.Dobreiner1780-1840)

نمونه های سه تایی برای عناصر درنظر گرفت .

 در این طبقه بندی سه تایی , جرم اتمی عنصر میانی برابربا میانگین تقریبی جرم اتمی

دوعنصر طرفین است

دوشان کورتوآ- فرانسویVDe Chan Courtois1862

او برای تنظیم جدول خود ، استوانه ای را در نظر گرفت و محیط آن را به 16 قسمت کرد.

خطی شیب دار با شیب 45 درجه از محل تقاطع یال اول با قاعده رسم کرد تایال ها رایکی پس از دیگری قطع کند .

 عناصر در محل تقاطع یالها با خط شیب دار قرار دارند  .

این طبقه بندی معروف به پیچ تلوریک شد.

 
ویلیام اودلینگ - انگلیسی(WilliamOdling1864)

جدولی در5 ستون و 7 سطر تنظیم کرد . (به ترتیب صعود جرم اتمی ).

عناصر واقع در هر سطر خواص شیمیایی مشابهی داشتند

 
نیولاندز- انگلیسیVNewlands1865

 جدولی در 8 ستون و 7 سطر تنظیم کرد .

او دریافته بود چنانچه عناصر به ترتیب صعودجرم اتمی کنار هم قرار داده شوند ،پس از هر 7 عنصر ، خواص تکرار می شود .

 یعنی خواص عنصر هشتم با عنصر اول , مشابهت دارد .

 با توجه و علاقه او به موسیقی در مقایسه با 8 نت (اوکتاو ) موسیقی او کشف خود را قانون اکتاو ها نامید .

لوتارمیر  (J.Lothar Meyer1870)

ثابت کرد که بعضی از خواص عناصر ، تابعی از جرم اتمی آنها است.

نمودار تغییرات حجم اتمی  بر حسب جرم اتمی آنهارا رسم کرد.

مندلیف  (D.I.Mendeleev1869)

با بررسی خواص عناصر و ترکیبات آنها از جمله ترکیبات دوتایی هیدروژن دار و اکسیژن دار دریافت که خواص شیمیایی

عناصر مانند  خواص فیزیکی آنها نسبت به جرم اتمی روندی تناوبی دارد .



مندلیف

با بررسی خواص عناصر و ترکیبات آنها از جمله ترکیبات دوتایی هیدروژن دار و اکسیژن دار 

دریافت که خواص شیمیایی عناصر مانند خواص فیزیکی آنها نسبت به جرم اتمی روندی

تناوبی دارد .

  جدول مندلیف برپایه ویژگی های فیزیکی و شیمیایی 63 عنصر استوار بود. مندلیف یافته های خود رابرای عناصر ، مقایسه و طبقه بندی کرد و متوجه یک نظام در

تکرار تناوبی خواص شد.

       اصول مندلیف: هر گاه عنصر ها بر اساس افزایش جرم اتمی مرتب شوند ، خواص فیزیکی و شیمیایی

آن ها به طور تناوبی تکرار می شود.

عنصر هایی که در یک گروه قرار می گیرند ، باید خواص نسبتا مشابهی داشته باشند. خواص عناصر کشف نشده را پیشگویی کرد. در برخی از مواقع اصل تشابه خواص را براصل افزایش جرم اتمی برتری می داد

مثل : آرگون و پتاسیم  -  کبالت و نیکل

برخی خانه های جدول خود را خالی گذاشت تا بتواند عنصر هایی با خواص مشابه را

یک گروه قرار دهد.

 

جدول تناوبی جدید

با پیشرفت تحقیقات علمی , سرانجام با کشف اشعه X عناصر مختلف و بررسی دقیق طیف آنها ,

عدد اتمی توسط موزلی کشف شد و معلوم شد که اگر به جای جرم اتمی از عدد اتمی استفاده شود ,

ایراد های وارد شده بر جدول مندلیف بر طرف می شود.

 

نکات جدول تناوبی

جدول تناوبی امروزی بر پایه ی قانون تناوبی استوار است.  قانون تناوبی عناصر : هر گاه عنصر ها بر اساس افزایش عدداتمی مرتب شوند ، خواص فیزیکی و شیمیایی آنها به طور تناوبی تکرار می شود. عدد اتمی هر عنصر مقدار معین وثابتی بوده ،( بر خلاف جرم اتمی) عددی صحیح است. گروه های جدول تناوبی را از راست به چپ به ترتیب از 1 تا 18 شماره گذاری می کنند. بسیاری از خواص فیزیکی و شیمیایی یک عنصر به تعداد الکترون های لایه ظرفیت اتم آن عنصر بستگی دارد. عناصر یک گروه تعداد الکترونهای لایه ظرفیت برابری دارند. عناصر جدول را به سه دسته فلز و نافلز و شبه فلز تقسیم می کنیم.    

تصاویر ضمیمه





comment نظرات ()
تهیه پلاستیک ازپوست پرتغال
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٠٩ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧
 

دانشمندان آمریکایی توانسته اند به وسیله پوست پرتغال و دی اکسید کربن، یک نوع پلاستیک جدید بسازند. این

دانشمندان آمریکایی توانسته اند به وسیله پوست پرتغال و دی اکسید کربن، یک نوع پلاستیک جدید بسازند. این شیوه در آینده ممکن است جایگزین استفاده از نفت به عنوان ماده اصلی برای تولید مواد پلاستیکی شود.

پژوهشگران دانشگاه کورنل با ترکیب دی اکسید کربن که عمده ترین گاز گلخانه ای است و یک نوع روغن موجود در پوست پرتغال یک پلیمر تازه ساخته اند.
پلاستیک ها یک نوع پلیمر هستند که از ملکول های بلند زنجیره ای با پایه کربنی تشکیل شده است.
لیمونین یک نوع ترکیب کربنی است که 95 درصد روغن موجود در پوست پرتغال را تشکیل می دهد و از آن برای خوشبو کردن مواد پاک کننده استفاده می شود.
جفری کوتس، استاد شیمی در دانشگاه کورنل در ایتاکا در ایالت نیویورک آمریکا و همکارانش از یکی از مشتقات این روغن به نام اکسید لیمونین به عنوان یکی از مصالح تولید پلیمر استفاده کردند.
محققان از یک ملکول کمکی یا کاتالیزور استفاده کردند تا اکسید لیمونین وادار کنند طی فعل و انفعالی شیمیایی با دی اکسید کربن، پلیمر تازه ای به نام کربنات پلی لیمونین تشکیل دهد.
منبع قابل تجدید
این پلیمر دارای بسیاری از خصوصیات پلی استیرین است که در بسیاری از محصولات پلاستیکی یک بار مصرف استفاده می شود.
پروفسور کوتس گفت: تقریبا تمامی پلاستیک های موجود، از پلی استیرین در لباس گرفته تا پلاستیک هایی که برای بسته بندی مواد غذایی و محصولات الکترونیکی استفاده می شود، با استفاده از نفت، به عنوان یک ماده اصلی تشکیل دهنده، ساخته شده است.
اگر بتوان مصرف نفت را کنار گذاشت و در عوض از منابع فراوان، قابل تجدید و ارزان استفاده کرد، در آن صورت باید درباره آن تحقیق کنیم.
نکته هیجان انگیز در مورد این مطالعه این است که ما با استفاده از منابع کاملا قابل تجدید قادریم پلاستیکی با کیفیت خیلی خوب بسازیم.
تیم آقای کوتس علاقه مند است از دی اکسید کربن نیز به عنوان جایگزینی برای مصالح سازنده پلیمرها استفاده کند.
این گاز را می توان جدا کرده و از آن برای تولید پلاستیک هایی مانند اکسید پلی لیمونین استفاده کرد.
دی اکسید کربن عمده ترین گاز گلخانه ای است که در اثر سوزاندن سوخت های فسیلی و قطع درختان جنگل ها در هوا متصاعد می شود

 

 


comment نظرات ()
پیوند داتیو
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٠۸ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

پیوند داتیو

یک نوع پیوند کووالانسی است که به صورت یک جانبه برقرار می شود. ذره ای دو الکترون در اختیار ذره دیگر می گذارد و مشترکا از این جفت الکترون پیوندی استفاده می کنند

گونه های متفاوتی می توانند دارای چنین پیوندی باشند که در تصاویر زیر نمونه هایی داده شده است.

شرط این که ذره ای بتواند چنین پیوندی را برقرار کند این است که :
1- بتواند دو الکترون در اختیار ذره ای بگذارد . مثلا دارای جفت الکترون ناپیوندی باشد
یا
2- بتواند دو الکترون از ذره دیگر بپذیرد . مثلا دارای اوربیتال خالی باشد

متن انگلیسی زیر مفهوم پیوند داتیو را واضح می کند :

Co-ordinate (dative covalent) bonding

A covalent bond is formed by two atoms sharing a pair of electrons. The atoms are held together because the electron pair is attracted by both of the nuclei.

In the formation of a simple covalent bond, each atom supplies one electron to the bond - but that doesn't have to be the case. A co-ordinate bond (also called a dative covalent bond) is a covalent bond (a shared pair of electrons) in which both electrons come from the same atom.

For the rest of this page, we shall use the term co-ordinate bond - but if you prefer to call it a dative covalent bond, that's not a problem!

The reaction between ammonia and hydrogen chloride

If these colourless gases are allowed to mix, a thick white smoke of solid ammonium chloride is formed.

Ammonium ions, NH4+, are formed by the transfer of a hydrogen ion from the hydrogen chloride to the lone pair of electrons on the ammonia molecule.

When the ammonium ion, NH4+, is formed, the fourth hydrogen is attached by a dative covalent bond, because only the hydrogen's nucleus is transferred from the chlorine to the nitrogen. The hydrogen's electron is left behind on the chlorine to form a negative chloride ion.

Once the ammonium ion has been formed it is impossible to tell any difference between the dative covalent and the ordinary covalent bonds. Although the electrons are shown differently in the diagram, there is no difference between them in reality.

Representing co-ordinate bonds

In simple diagrams, a co-ordinate bond is shown by an arrow. The arrow points from the atom donating the lone pair to the atom accepting it.

Dissolving hydrogen chloride in water to make hydrochloric acid

Something similar happens. A hydrogen ion (H+) is transferred from the chlorine to one of the lone pairs on the oxygen atom.

The H3O+ ion is variously called the hydroxonium ion, the hydronium ion or the oxonium ion.

In an introductory chemistry course (such as GCSE), whenever you have talked about hydrogen ions (for example in acids), you have actually been talking about the hydroxonium ion. A raw hydrogen ion is simply a proton, and is far too reactive to exist on its own in a test tube.

If you write the hydrogen ion as H+(aq), the "(aq)" represents the water molecule that the hydrogen ion is attached to. When it reacts with something (an alkali, for example), the hydrogen ion simply becomes detached from the water molecule again.

Note that once the co-ordinate bond has been set up, all the hydrogens attached to the oxygen are exactly equivalent. When a hydrogen ion breaks away again, it could be any of the three.

The reaction between ammonia and boron trifluoride, BF3

If you have recently read the page on covalent bonding, you may remember boron trifluoride as a compound which doesn't have a noble gas structure around the boron atom. The boron only has 3 pairs of electrons in its bonding level, whereas there would be room for 4 pairs. BF3 is described as being electron deficient.

The lone pair on the nitrogen of an ammonia molecule can be used to overcome that deficiency, and a compound is formed involving a co-ordinate bond.

Using lines to represent the bonds, this could be drawn more simply as:

The second diagram shows another way that you might find co-ordinate bonds drawn. The nitrogen end of the bond has become positive because the electron pair has moved away from the nitrogen towards the boron - which has therefore become negative. We shan't use this method again - it's more confusing than just using an arrow.

The structure of aluminium chloride

Aluminium chloride sublimes (turns straight from a solid to a gas) at about 180°C. If it simply contained ions it would have a very high melting and boiling point because of the strong attractions between the positive and negative ions. The implication is that it when it sublimes at this relatively low temperature, it must be covalent. The dots-and-crosses diagram shows only the outer electrons.

AlCl3, like BF3, is electron deficient. There is likely to be a similarity, because aluminium and boron are in the same group of the Periodic Table, as are fluorine and chlorine.


Measurements of the relative formula mass of aluminium chloride show that its formula in the vapour at the sublimation temperature is not AlCl3, but Al2Cl6. It exists as a dimer (two molecules joined together). The bonding between the two molecules is co-ordinate, using lone pairs on the chlorine atoms. Each chlorine atom has 3 lone pairs, but only the two important ones are shown in the line diagram.

 
Note:  The uninteresting electrons on the chlorines have been faded in colour to make the co-ordinate bonds show up better. There's nothing special about those two particular lone pairs - they just happen to be the ones pointing in the right direction.



Energy is released when the two co-ordinate bonds are formed, and so the dimer is more stable than two separate AlCl3 molecules.

 
Note:  Aluminium chloride is complicated because of the way it keeps changing its bonding as the temperature increases. If you are interested in exploring this in more detail, you could have a look at the page about the Period 3 chlorides. It isn't particularly relevant to the present page, though.

If you choose to follow this link, use the BACK button on your browser to return quickly to this page later.




The bonding in hydrated metal ions

Water molecules are strongly attracted to ions in solution - the water molecules clustering around the positive or negative ions. In many cases, the attractions are so great that formal bonds are made, and this is true of almost all positive metal ions. Ions with water molecules attached are described as hydrated ions.

Although aluminium chloride is covalent, when it dissolves in water, ions are produced. Six water molecules bond to the aluminium to give an ion with the formula Al(H2O)63+. It's called the hexaaquaaluminium ion - which translates as six ("hexa") water molecules ("aqua") wrapped around an aluminium ion.

The bonding in this (and the similar ions formed by the great majority of other metals) is co-ordinate (dative covalent) using lone pairs on the water molecules.


Aluminium is 1s22s22p63s23px1. When it forms an Al3+ ion it loses the 3-level electrons to leave 1s22s22p6.

That means that all the 3-level orbitals are now empty. The aluminium re-organises (hybridises) six of these (the 3s, three 3p, and two 3d) to produce six new orbitals all with the same energy. These six hybrid orbitals accept lone pairs from six water molecules.

You might wonder why it chooses to use six orbitals rather than four or eight or whatever. Six is the maximum number of water molecules it is possible to fit around an aluminium ion (and most other metal ions). By making the maximum number of bonds, it releases most energy and so becomes most energetically stable.

Only one lone pair is shown on each water molecule. The other lone pair is pointing away from the aluminium and so isn't involved in the bonding. The resulting ion looks like this:

Because of the movement of electrons towards the centre of the ion, the 3+ charge is no longer located entirely on the aluminium, but is now spread over the whole of the ion.

 
Note:  Dotted arrows represent lone pairs coming from water molecules behind the plane of the screen or paper. Wedge shaped arrows represent bonds from water molecules in front of the plane of the screen or paper.



Two more molecules

 
Note:  It looks as if only one current UK syllabus wants these two. Check yours! If you haven't got a copy of your syllabus, follow this link to find out how to get one.



Carbon monoxide, CO

Carbon monoxide can be thought of as having two ordinary covalent bonds between the carbon and the oxygen plus a co-ordinate bond using a lone pair on the oxygen atom.

Nitric acid, HNO3

In this case, one of the oxygen atoms can be thought of as attaching to the nitrogen via a co-ordinate bond using the lone pair on the nitrogen atom.

In fact this structure is misleading because it suggests that the two oxygen atoms on the right-hand side of the diagram are joined to the nitrogen in different ways. Both bonds are actually identical in length and strength, and so the arrangement of the electrons must be identical. There is no way of showing this using a dots-and-crosses picture. The bonding involves delocalisation.

 





در شکل های زیر نیز می توانید این پیوند را ببینید

تصاویر ضمیمه




comment نظرات ()
پیوند فوتوالکتریک
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٠٥ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧


پدیده ی فوتوالکتریک

در سال ١٢۶٨ هجری خورشیدی (١٨٨٧ م) هانریش هرتز دانشمند آلمانی در حین انجام آزمایش متوجّه شد که تاباندن نور با طول موج‌های کوتاه مانند امواج فرابنفش به کلاهک فلزی الکتروسکوپ با بار منفی باعث تخلیه الکتروسکوپ می‌شود وی با انجام آزمایش‌های بعدی نشان داد که تخلیه الکتروسکوپ بخاطر جدا شدن الکترون از سطح کلاهک فلزی آن است.
برای بررسی بیشتر پدیده فوتوالکتریک می‌توان دستگاهی مطابق شکل زیر تهیه کرد و دست به آزمایش زد. این دستگاه شامل دو الکترود و است که داخل یک محفظه خلاء قرار دارند. این دو الکترود به یک منبع ولتاژ قابل تنظیم در خارج محفظه وصل شده اند.

اگر بین این دو الکترود، اختلاف پتانسیل برقرار شود، هیچ جریانی در مدار برقرار نمی‌شود؛ حتی اگر ولتاژ خیلی بالا باشد؛ ولی اگر نور تکفام با بسامد مناسب بر الکترود بتابانیم، جریان در مدار برقرار می‌شود و افزایش ولتاژ باعث افزایش شدت جریان در مدار خواهد شد. این موضوع نشان می‌دهد که نور تابیده شده روی الکترود باعث کنده شدن الکترون از آن شده است و ولتاژ ما بین دو الکترود نیز (با ایجاد میدان الکتریکی)، الکترون‌های آزاد شده را از کنار الکترود به الکترود می‌رساند و اینچنینجریان درمدار برقرار می‌شود.
به نظر شما با توجّه به دستگاهِ آزمایشِ بالا، چه مواردی را می‌توان بررسی و تحلیل کرد؟
به عبارتی چه چیزهایی را می‌توان آزمایش کرد و رابطه بین چه متغیّرهای را بررسی کرد؟
یکی از مواردی که می‌توان در دستگاه بالا آن را بررسی کرد رابطه بین ولتاژ دو سر الکترود و جریان برقرار شده در مدار است.
همچنین مورد جالب دیگر اینست که ببینیم آیا هر نوری با هر بسامدی قادر به کندن الکترون از الکترود است یا نه؟
و آیا جنس الکترود در تعداد الکترون‌های جدا شده (و به تبع آن جریان برقرار شده) تأثیر دارد؟
در اولین گام، ارتباط بین جریان () و ولتاژ دو سر الکترودها را مطالعه می‌کنیم.
آزمایش نشان می‌دهد وقتی نوری با بسامد مناسب به الکترود بتابد در مدار جریان برقرار می‌شود بدون آنکه نیاز باشد اختلاف پتانسیلی بین دو الکترود برقرار گردد. با افزایش ولتاژ، شدت جریان افزایش خواهد یافت. نمودار شدت جریان () برحسب ولتاژ دو سر الکترودها مطابق شکل زیر است.

همانطور که در نمودار بالا می‌بینید وقتی ولتاژ صفر است باز در مدار جریان برقرار است. به نظر شما این نشان دهنده چیست؟
جواب:
با توجّه به اینکه از اختلاف پتانسیل برای ایجاد میدان الکتریکی استفاده می‌شود و همچنین میدان الکتریکی با وارد کردن نیرو به فوتوالکترون‌ها، آنها را به الکترود برساند، می‌توان گفت:
وقتی فوتوالکترون‌ها بدون حضور میدان الکتریکی از الکترود به الکترود می‌رسند به این معنی است که فوتوالکترون‌ها هنگام جدا شدن از الکترود انرژی جنبشی لازم برای رسیدن به الکترود را دارند. مورد جالب در نمودار بالا آن است که وقتی ولتاژ را منفی می‌کنیم، یعنی الکترود را به قطب منفی و الکترود را به قطب مثبت وصل می‌کنیم، باز جریان در مدار برقرار می‌شود و برای صفر کردن جریان باید ولتاژ منفی را کم کنیم تا نهایتاً جریان در ولتاژ قطع شود. چنین ولتاژی را ولتاژ متوقف کننده (یا ولتاژ ترمز) می‌گویند و چنانچه ولتاژ از این مقدار کمتر باشد جریانی در مدار برقرار نمی‌شود.


چرا با افزایش ولتاژ، جریان به یک مقدار حداکثری می‌رسد و از آن پس افزایش ولتاژ تأثیری در افزایش جریان ندارد؟
جواب:
تابیدن نور باعث می‌شود تعدادی معین و محدود الکترون از سطح الکترود جدا شوند که بعضی از آنها بخاطر داشتن انرژی جنبشی مناسب (در غیاب اختلاف پتانسیل هم) به الکترود می‌رسند، با افزایش ولتاژ، تعداد بیشتری الکترون به الکترود می‌رسد تا اینکه در ولتاژی معین، تمام فوتوالکترون‌های جدا شده از الکترود به الکترود می‌رسند و از آن به بعد افزایش ولتاژ تأثیری در تعداد الکترون‌های رسیده به الکترود نخواهد داشت.

به نظر شما اگر انرژی نور فرودی تغییر کند تغییری در نمودار ایجاد می‌شود؟ ولتاژ متوقف کننده تغییر می‌یابد؟ حداکثر جریان چطور؟
آزمایش نشان می‌دهد که شکل منحنی برای انرژی‌های تابشی مختلف تغییر زیادی نمی‌کند و ولتاژ متوقف کننده نیز ثابت می‌ماند، ولی همانطور که در شکل زیر می‌بینید حداکثر جریان عوض می‌شود، به‌طور مثال اگر انرژی فرودی کم شود حداکثر جریان ایجاد شده در مدار کاهش می‌یابد. در شکل زیر انرژی فرودی در حالت "ب" نصف انرژی فرودی در حالت "الف" است.

در شکل زیر (الف و ب) نتایج اندازه‌گیرها برای نشان دادن تأثیر انرژی نور فرودی روی جریان مدار، آمده است. به الکترود نور سبز رنگ تابیده شده است که در حالت "ب" برای افزایش شدت نور فرودی، منبع نور به الکترود نزدیک شده است. همانطور که می‌بینید افزایش شدت نور باعث افزایش جریان به ازای هر ولتاژ است که در نهایت با شدت جریان حداکثر بزرگتری نسبت به حالت "الف" روبه‌رو می‌شویم.

ب الف

با توجّه به نمودار قبل جریان حداکثر به انرژی فرودی مربوط است ولی ولتاژ متوقف کننده ربطی به انرژی نور فرودی ندارد. به نظر شما این امر نشان دهنده چیست؟
جواب:
با توجّه به اینکه تغییر انرژی فرودی، شدت جریان مدار را تغییر می‌دهد می‌توان گفت تغییر انرژی فرودی باعث تغییر در تعداد الکترون‌های جدا شده از سطح الکترود می‌شود. ثابت ماندن ولتاژ متوقف کننده نیز به این معنی است که تغییر انرژی فرودی تغییری در انرژی جنبشی الکترون‌های جدا شده از سطح الکترود ندارد.

همانطور که قبلاً گفته شد موج فرودی با هر بسامد دلخواه قادر به جدا کردن الکترون از الکترود نخواهد بود، حال با توجّه به این نکته و موارد قبلی به نظر شما ولتاژ متوقف کننده به بسامد نور فرودی بستگی دارد یا خیر؟
در دو شکل زیر (الف و ب) نتایج اندازه‌گیری شدت جریان بر حسب ولتاژ منفی آمده است. در حالت "الف" به الکترود نور سبز رنگ و در حالت "ب" به الکترود نور آبی رنگ تابانده شده و مابقی شرایط آزمایش در هر دو حالت یکسان است. همانطور که می‌بینید ولتاژ متوقف کننده در حالت "الف" برابر و در حالت "ب" است، بنابراین ولتاژ متوقف کننده به بسامد نور فرودی وابسته است.

ب الف

رابرت میلیکان در آزمایشی ارتباط بین ولتاژ متوقف کننده و بسامد نور فرودی را به دست آورد. همانطور که در شکل زیر می‌بینید رابطه بین ولتاژ متوقف کننده و بسامد نور فرودی، یک رابطه خطی است.

بنابراین با کاهش بسامد نور فرودی ولتاژ متوقف کننده نیز کم می‌شود تا در بسامدی معین ولتاژ متوقف کننده صفر می‌شود. در این بسامد دیگر پدیده فوتوالکتریک اتفاق نمی‌افتد و به همین علت این بسامد را بسامد قطع می‌نامند.
به نظر شما ولتاژ متوقف کننده به جنس الکترود بستگی دارد؟ به‌عبارتی آیا نمودار قبل برای فلزهای متفاوت تغییر می‌کند؟
رابرت میلیکان طی ١٠ سال با انجام آزمایش‌های دقیق روی فلزات متفاوت این نظر را تأیید کرد و به این نتیجه رسید که ولتاژ متوقف کننده به جنس الکترود بستگی دارد. در شکل زیر نمودار ولتاژ متوقف کننده برای فلزات مختلف رسم شده است.


comment نظرات ()
واکنشهای گرماگیر
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٠٥ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧
برخی از واکنشهای شیمیایی برای انجام و پیشرفت واکنش نیاز به جذب انرژی دارند این واکنشها را گرماگیر می‌‌نامند. فتوسنتز یکی از واکنشهای مهم گرماگیر می‌‌باشد که در این فرآیند ، گیاهان با استفاده از انرژی خورشید ، دی‌اکسید کربن و آب را به گلوکز و اکسیژن تبدیل می‌‌کنند. در این واکنش برای تولید یک کیلوگرم گلوکز به 15Mj انرژی خورشید نیاز می‌‌باشد.

آشنایی

بسیاری از کیسه‌‌های سرمازا که برای تخفیف درد در رگ به رگ شدن یک عضله یا پیچ خوردن پا مورد استفاده قرار می‌‌گیرند، حاوی کیسه کوچکی از نیترات آمونیوم در داخل کیسه بزرگتر که حاوی آب است، می‌‌باشد با فشار دادن کیسه سرمازا نیترات آمونیوم از کیسه خارج شده و وارد آب می‌‌شود و چون واکنش آن با آب گرماگیر می‌‌باشد گرمای لازم را از بدن شخص می‌‌گیرد. با گذاشتن این کیسه‌‌ها در محل آسیب دیده ، موضع آسیب دیده سرد شده و فرد درد کمتری احساس می‌کند.

بررسی ترمودینامیکی واکنش گرماگیر

وقتی میزان سطح انرژی در مواد اولیه پایینتر از محصولات باشد، واکنش به دلیل پایدار بودن مواد اولیه نیاز به انرژی دارد تا پیوندهای اولیه شکسته شده و پیوندهای جدید حاصل شوند در این صورت واکنش گرمای لازم را از محیط جذب می‌‌کند این تغییر انرژی را با (+ΔH) نشان می‌‌دهند. واکنشهای گرماگیر به صورت خود به خودی انجام نمی‌‌گیرند و برای انجام گرفتن واکنش نیاز به جذب انرژی یا انجام کار روی سیستم دارند.


از لحاظ ترمودینامیکی برای یک واکنش گرماگیر ΔG>0 یعنی ΔG=ΔH - TΔS در نتیجه ΔH>0 می‌باشد. در یک واکنش غیر خود به خودی ΔS<0 می‌‌باشد. بنابراین TΔS>0- چون T(-ΔS)<0 و T(-ΔS)>0- پس ΔG>0 بوده و واکنش غیر خود به خودی می‌‌باشد.

مباحث مرتبط با عنوان

 

 


comment نظرات ()
واکنشهای گرمازا
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٠٤ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

دید کلی

بسیاری از واکنشهای شیمیایی با آزاد کردن انرژی همراه هستند. این انرژی آزاد شده می‌تواند بصورت گرما ، نور یا صدا باشد. چنین واکنش‌هایی را واکنش گرماده می‌گویند. روزانه از واکنش‌های گرماده زیادی برای منظورهای مختلف استفاده می‌کنیم. ساده‌ترین این واکنش‌ها روشن کردن کبریت است که واکنشی بین اکسیژن هوا و ماده آتشگیر آن رخ می‌دهد که با آزاد کردن نور و گرما همراه است. سوخت‌های طبیعی ترکیبات پیچیده‌ای از کربن و هیدروژن هستند. وقتی که این مواد در اکسیژن می‌سوزند دی‌اکسید کربن ، آب و حرارت ایجاد می‌کنند.

برخی از سوخت‌ها مانند هیدروژن و مواد منفجره مانند TNT و دینامیت‌ها در اثر واکنش ظرفیت‌های بالایی از انرژی را در مدت زمان کوتاهی آزاد می‌کنند، بنابراین انفجار را می‌توان واکنش گرماده در نظر گرفت که انرژی زیادی را بصورت گرما ، صدا و نور در زمان کمتری آزاد می‌کند.

 

انجام واکنش گرماده از لحاظ تئوری

طبق قانون بقای انرژی ، انرژی از بین نمی‌رود اما بصورت‌های دیگر تبدیل می‌شود، بنابراین انرژی یک سیستم مقدار ثابتی است. بعنوان مثال انرژی امروزی جهان با انرژی آن در هزاران سال پیش برابر است. واکنش‌های شیمیایی با تغییر انرژی همراه‌اند. در یک واکنش وقتی پیوندهای ناپایدار با پیوندهای پایدارتری جایگزین می‌شوند مقداری انرژی آزاد می‌شود، بنابراین تشکیل پیوندهای پایدار با آزاد کردن انرژی همراه است و وقتی میلیون‌ها پیوند پایدار در یک واکنش ایجاد می‌شود این انرژی‌ها با هم جمع شده و انرژی بالایی را بصورت حرارت ، نور یا انفجار آزاد می‌کنند.

بنابراین در یک واکنش گرماده سطح انرژی کمتر از سطح انرژی مواد واکنش دهنده است و گرمای آزاد شده را با آنتالپی منفی نمایش می‌دهند.

وقوع واکنش‌های گرماده از لحاظ ترمودینامیکی

برخی از واکنش‌های شیمیایی گرماده بصورت خود بخودی انجام می‌گیرند. میزان خود بخودی بودن یک واکنش را ΔG که معیاری از آنتروپی و محتوای آنتالپی است، مشخص می‌کند. اما پیش‌گویی خود بخودی بودن یک واکنش دلیل بر وقوع آن واکنش نیست. زیرا ترمودینامیک ، چیزی در مورد سرعت یک واکنش پیش‌بینی نمی‌کند. بعنوان مثال واکنش کربن با اکسیژن در دمای 25ْ و فشار 1 atm از لحاظ ترمودینامیکی قابل انجام است. اما بدون یک عامل موثر مثل حرارت ممکن است مخلوط کربن و  مدت‌های مدیدی بدون تغییر باقی بماند.

تغییر آنتروپی یک محیط بر اثر گرمایی که بعلت تغییر آنتالپی واکنش به محیط یا از محیط منتقل می‌شود بوقوع می‌پیوندد. هر چه  بزرگ‌تر باشد بی‌نظمی بیشتری در محیط ایجاد می‌شود.

پس در یک واکنش گرماده خود بخودی:

ΔG = ΔH -TΔs < 0

 

0> ΔH در یک واکنش گرمازا

 

Δs > 0 میزان بی‌نظمی در یک واکنش خود بخودی

 

پس T.Δs > 0


آنگاه TΔs < 0- است. چون Δs برای یک تغییر خود بخود بزرگتر از صفر است و TΔs کل هم باید بزرگتر از صفر باشد در اینصورت  بوده برای یک تغییر خود بخود  است. برای بسیاری از واکنش‌های شیمیایی در 25 درجه سانتیگراد و فشار 1atm مقدار مطلق ΔH بسیار بزرگتر از مقدار TΔs می‌باشد در این شرایط واکنش‌های گرمازا بصورت خود بخود صورت می‌گیرند.

استفاده از واکنش‌های گرمازا در صنعت

بیشتر کوره‌های احتراقی که عملیات گداختن و تصفیه کانی آهن و تولید آهن در آنها انجام می‌گیرد نیاز به دماهای بسیار بالا برای انجام واکنش دارند. در عملیات ذوب سنگ آهن ، سنگ آهن را با کک و سنگ آهک در کوره قرار داده و جریانی از هوای داغ را به درون کوره هدایت می‌کنند. واکنش کک ( کربن ) با اکسیژن بسیار گرمازا است. بنابراین این کوره‌ها را از اکسیژن غنی می‌کنند. کک در اثر گرما هوای داغ با اکسیژن وارد واکنش شده و  ایجاد می‌کند که از گرمای فراوان حاصل از این واکنش برای ذوب سنگ آهن استفاده می‌شود


comment نظرات ()
واکنش های شیمی
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٠٢ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

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.


 

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.

 

 


comment نظرات ()
الکتروشیمی
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:٠۱ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

دید کلی

تمام واکنشهای شیمیایی ، اساسا ماهیت الکتریکی دارند، زیرا الکترونها در تمام انواع پیوندهای شیمیایی (به راههای گوناگون) دخالت دارند. اما الکتروشیمی بیش از هر چیز بررسی پدیده‌های اکسایش- کاهش 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 سلولهای ولتایی یا سلولهای گالوانی نامیده می‌شوند) و انرژی الکتریکی را می‌توان برای تبادلات شیمیایی بکار برد (در سلولهای الکترولیتی). علاوه بر این ، مطالعه فرآیندهایی الکتروشیمیایی منجر به فهم و تنظیم قواعد آنگونه از پدیده‌های اکسایش - کاهش که خارج از اینگونه سلولها روی می‌دهند، نیز می‌شود. با برخی فرآیندهای الکتروشیمیایی آشنا می‌شویم.

رسانش فلزی

جریان الکتریکی ، جاری شدن بار الکتریکی است. در فلزات ، این بار بوسیله الکترونها حمل می‌شود و این نوع رسانش الکتریکی ، رسانش فلزی نامیده می‌شود. با بکار بردن یک نیروی الکتریکی که توسط یک باتری یا هر منبع الکتریکی دیگر تامین می‌گردد، جریان الکتریکی حاصل می‌شود و برای تولید جریان الکتریکی ، یک مدار کامل لازم است. تشبیه جریان الکتریسیته به جریان یک مایع ، از قدیم متداول بوده است. در زمانهای گذشته ، الکتریسیته به‌صورت جریانی از سیال الکتریکی توصیف می‌شد.

قراردادهای قدیمی که سابقه آنها ممکن است به "بنجامین فرانکلین" برسد و پیش از آن که الکترون کشف شود، مورد پذیرش بوده است، بار مثبتی به این جریان نسبت می‌دهد. ما مدارهای الکتریکی را با حرکت الکترونها توجیه خواهیم کرد. اما باید به خاطر داشت که جریان الکتریکی بنا به قرارداد بطور اختیاری مثبت و به صورتی که در جهت مخالف جاری می‌شود، توصیف می‌گردد.

جریان الکتریکی برحسب آمپر (A) و بار الکتریکی برحسب (C) کولن اندازه گیری می‌شود. کولن ، مقدار الکتریسیته است که در یک ثانیه با جریان 1 آمپر از نقطه‌ای می‌گذرد: 1C = 1A.S و 1A = 1C/S . جریان با اختلاف پتانسیل الکتریکی که بر حسب ولت اندازه گیری می‌شود، در مدار رانده می‌شود. یک ولت برابر یک ژول بر کولن است. 1V = 1J/C یا 1V.C = 1J . یک ولت لازم است تا یک آمپر جریان را از مقاومت یک اهم بگذراند. I=ε/R یا ε=IR

رسانش الکترولیتی

رسانش الکترولیت ، هنگامی صورت می‌گیرد که یونهای الکترولیت بتوانند آزادانه حرکت کنند، چون در این مورد ، یونها هستند که بار الکتریکی را حمل می‌کنند. به همین دلیل است که رسانش الکترولیتی ، اساس توسط نمکهای مذاب و محلولهای آبی الکترولیتها صورت می‌گیرد. علاوه بر این ، برای تداوم جریان در یک رسانای الکترولیتی لازم است که حرکت یونها با تغییر شیمیایی همراه باشد. منبع جریان در یک سلول الکترولیتی ، الکترونها را به الکترود سمت چپ می‌راند.

بنابراین می‌توان گفت که این الکترود ، بار منفی پیدا می‌کند. این الکترونها از الکترود مثبت سمت راست کشیده می‌شوند. در میدان الکتریکی که بدین ترتیب بوجود می‌آید، یونهای مثبت یا کاتیونها به طرف قطب منفی یا کاتد و یونهای منفی یا آنیونها به طرف قطب مثبت یا آند جذب می‌شوند. در رسانش الکترولیتی ، بار الکتریکی بوسیله کاتیونها به طرف کاتد و بوسیله آنیونها که در جهت عکس به طرف آند حرکت می‌کنند، حمل می‌شود.

برای این که یک مدار کامل حاصل شود، حرکت یونها باید با واکنشهای الکترودی همراه باشد. در کاتد ، اجزای شیمیایی معینی (که لازم نیست حتما حامل بار باشند) باید الکترونها را بپذیرند و کاهیده شوند و در آند ، الکترونها باید از اجزای شیمیایی معینی جدا شده ، در نتیجه آن ، اجزا اکسید شوند. الکترونها از منبع جریان خارج شده ، به طرف کاتد رانده می‌شوند.

عوامل موثر بر رسانش الکترولیتی

رسانش الکترولیتی به تحرک یونها مربوط می‌شود و هر چند که این یونها را از حرکت باز دارد، موجب ایجاد مقاومت در برابر جریان می‌شود. عواملی که بر رسانش الکترولیتی محلولهای الکترولیت اثر دارند، عبارتند از : جاذبه بین یونی ، حلال پوشی یونها و گرانروی حلال. انرژی جنبشی متوسط یونهای ماده حل شده با افزایش دما زیاد می‌شود و بنابراین مقاومت رساناهای الکترولیتی ، بطور کلی با افزایش دما کاهش می‌یابد. یعنی رسانایی زیاد می‌شود. به‌علاوه ، اثر هر یک از سه عامل مذکور با زیاد شدن دما کم می‌شود.

الکترولیز (برقکافت)

الکترولیز یا برقکافت سدیم کلرید مذاب ، یک منبع صنعتی تهیه فلز سدیم و گاز کلر است. روشهای مشابهی برای تهیه دیگر فلزات فعال ، مانند پتاسیم و کلسیم بکار می‌روند. اما چنانکه بعضی از محلولهای آبی را برقکافت کنیم، آب به جای یونهای حاصل از ماده حل شده در واکنشهای الکترودی دخالت می‌کند. از اینرو ، یونهای حامل جریان لزوما بار خود را در الکترودها خالی نمی‌کنند. مثلا در برقکافت محلول آبی سدیم سولفات ، یونهای سدیم به طرف کاتد و یونهای سولفات به طرف آند حرکت می‌کنند، اما بار این هر دو یون با اشکال تخلیه می‌شود.

بدین معنی که وقتی عمل برقکافت بین دو الکترود بی‌اثر در جریان است، در کاتد ، گاز هیدروژن بوجود می‌آید و محلول پیرامون الکترود ، قلیایی می‌شود:



یعنی در کاتد ، کاهش صورت می‌گیرد، ولی به جای کاهش سدیم ، آب کاهیده می‌شود. بطور کلی ، هرگاه کاهش کاتیون ماده حل شده مشکل باشد، کاهش آب صورت می‌گیرد. اکسایش در آند صورت می‌گیرد و در برقکافت محلول آبی Na2SO4 ، آنیونها (2-SO4) که به طرف آند مهاجرت می‌کنند، به‌سختی اکسید می‌شوند:



بنابراین ترجیهاً اکسایش آب صورت می‌گیرد:



یعنی در آند ، تولید گاز اکسیژن مشاهده می‌شود و محلول پیرامون این قطب ، اسیدی می‌شود. بطور کلی هرگاه اکسایش آنیون ماده حل شده مشکل باشد، آب در آند اکسید می‌شود. در الکترولیز محلول آبی NaCl ، در آند ، یونهای -Cl اکسید می‌شوند و گاز Cl2 آزاد می‌کنند و در کاتد ، احیای آب صورت می‌گیرد. این فرآیند ، منبع صنعتی برای گاز هیدروژن ، گاز کلر و سدیم هیدروکسید است:




تصویر

(2H2O + 2e → 2OH- + H2(g

 

2SO42- → S2O42- + 2e

 

2H2O → O2(g) + 4H+ + 4e

 

2H2O + 2Na+ + 2Cl- → H2(g) + 2OH- + 2Na+ + Cl2

 

سلولهای ولتایی

سلولی که به‌عنوان منبع انرژی الکتریکی بکار می‌رود، یک سلول ولتایی یا یک سلول گالوانی نامیده می‌شود که از نام "آلساندرو ولتا" (1800) و "لوئیجی گالوانی" (1780) ، نخستین کسانی که تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی را مورد آزمایش قرار دادند، گرفته شده است. واکنش بین فلز روی و یونهای مس II در یک محلول ، نمایانگر تغییری خود به خود است که در جریان آن ، الکترون منتقل می‌شود.



مکانیسم دقیقی که بر اساس آن انتقال الکترون صورت گیرد، شناخته نشده است. ولی می‌دانیم که در آند ، فلز روی اکسید می‌شود و در کاتد ، یونهای Cu+2 احیا می شود و به ترتیب یونهای Zn+2 و فلز Cu حاصل می‌شود و الکترونها از الکترود روی به الکترود مس که با یک سیم به هم متصل شده‌اند، جاری می‌شوند، یعنی از آند به کاتد.




نیم سلول سمت چپ یا آند ، شامل الکترودی از فلز روی و محلول ZnSO4 و نیم سلول سمت راست یا کاتد ، شامل الکترودی از فلز مس در یک محلول CuSO4 است. این دو نیم سلول ، توسط یک دیواره متخلخل از هم جدا شده‌اند. این دیواره از اختلال مکانیکی محلولها ممانعت می‌کند، ولی یونها تحت تاثیر جریان الکتریسیته از آن عبور می‌کنند. این نوع سلول الکتریکی ، سلول دانیل نامیده می‌شود.

(Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s

 

Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e

 

(Cu2+(aq)+2e → Cu(s

 

نیروی محرکه الکتریکی

اگر در یک سلول دانیل ، محلولهای 1M از ZnSO4 و 1M از CuSO4 بکار رفته باشد، آن سلول را با نماد گذاری زیر نشان می‌دهیم:



که در آن خطوط کوتاه عمودی ، حدود فازها را نشان می‌دهند. بنابر قرارداد ، ماده تشکیل دهنده آند را اول و ماده تشکیل دهنده کاتد را در آخر می‌نویسیم و مواد دیگر را به ترتیبی که از طرف آند به کاتد با آنها برخورد می‌کنیم، میان آنها قرار می‌دهیم. جریان الکتریکی تولید شده در یک سلول ولتایی ، نتیجه نیروی محرکه الکتریکی (emf) سلول است که برحسب ولت اندازه گیری می‌شود.

هر چه تمایل وقوع واکنش سلول بیشتر باشد، نیوری محرکه الکتریکی آن بیشتر خواهد بود. اما emf یک سلول معین به دما و غلظت موادی که در آن بکار رفته است، بستگی دارد. emf استاندارد، ˚ε ، مربوط به نیروی محرکه سلولی است که در آن تمام واکنش دهنده‌ها و محصولات واکنش در حالت استاندارد خود باشند. مقادیر ˚ε معمولا برای اندازه گیری‌هایی که در ˚25C به عمل آمده است،
معین شده است.

(Zn(s) │ Zn2+(1M) │ Cu2+(1M) │ Cu(s

 


comment نظرات ()
سیلینیوم
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ٢:٥٩ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

سِلِنیوم یک ماده معدنی کمیاب است که در خاک و غذا یافت می‌شود. این ماده یک ضد اکساینده قوی است بنابراین از واکنش‌های شیمیایی زیان‌آور که در یاخته‌های بدن اتفاق می‌افتد، جلوگیری می‌کند. یاخته‌های حمایت شده بهتر قادرند در مقابل بیماریهایی نظیر بیماری قلبی، سرطان و اختلالات وابسته به سن از خود مقاومت نشان دهند.

بیشتر ما سلنیوم کافی از رژیم غذایی دریافت نمی‌کنیم. وقتی که سطح سلنیوم بدن پایین باشد بیشتر در معرض خطر بیماریهای مختلف هستیم زیرا سیستم ایمنی بدن تنبل می‌شود و مواد سمی در خون ساخته می‌شود.

اگر شما نیاز به اضافه کردن سلنیوم در رژیم غذایی خود دارید، پزشک معالج ترجیح می‌دهد که مکمل سلنیوم را به صورت ترکیب با ویتامین «ای» مصرف کنید. پژوهش نشان داده‌است که مصرف سلنیوم به همراه ویتامین «ای» سلامت عمومی بدن را تقویت می‌کند و در درمان یا پیشگیری بسیاری از بیماریها مؤثر است.

کاربردها:
سلنیوم در درمان بیماری «کشان» (Keshan) مؤثر است. این بیماری یک اختلال قلبی جدی است که در زنان و بچه‌های چینی در محل‌هایی که زمین‌های کشاورزی فاقد مواد معدنی است، دیده می‌شود. علاوه بر این سلنیوم در درمان بیماریهای شایع دیگر مؤثر و مفید است. این بیماریها شامل موارد زیر است:
سرطان. سلنیوم خطر سرطان پستان، روده بزرگ، کبد، پوست و شش را کاهش می‌دهد. سلنیوم از طریق کمک به ایجاد سلامتی و مبارزه از طریق سلولهای سفید خون، از رشد یاخته‌های سرطانی جلوگیری می‌کند.
بیماری قلبی. پژوهشها نشان می‌دهد که سلنیوم از طریق کاهش سطح کلسترول بد بدن (LDL)، از جمله و سکته قلبی جلوگیری می‌کند. سلنیوم همچنین شریان‌ها را از رسوب خطرناک چربی که مسئله مهمی بعد از یک حمله قلبی است، حفظ می‌کند.
سیستم ایمنی ضعیف شده. سلنیوم در ساختن سلولهای سفید به بدن کمک می‌کند و از این طریق سیستم ایمنی را بر علیه بیماری و عفونت فعال و بیدار نگه می‌دارد.
سلنیوم در موارد زیر مفید و مؤثر است:

تقویت تولید مثل، از طریق افزایش باروری مرد و همچنین رشد جنین.
به عملکرد طبیعی کبد، تیرویید و پانکراس کمک می‌کند.
از پیری زودرس، تشکیل آب مروارید و در حد امکان از سندرم مرگ ناگهانی شیرخوار جلوگیری می‌کند.
لوپوس، روماتیسم مفصلی و سیروز الکلی کبد را درمان می‌کند.
درمان بیشتر اختلالات پوستی نظیر: فقدان خاصیت ارتجاعی پوست، آکنه، اگزما و پسوریازیس.

منابع غذایی :
بیشتر سلنیوم مورد نیاز شما از رژیم غذایی تأمین می‌شود. مخمر آبجو و سبوس گندم. کبد، کره، ماهی و ماهی صدف، سیر، غلات، تخم آفتابگردان و آجیل منابع خوبی از سلنیوم هستند. همچنین سلنیوم در یونجه، ریشه باباآدم، دانه رازیانه، جینسنگ، برگ تمشک و بومادران یافت می‌شود.
وقتی غذاها به صورت فرآورده غذایی درآیند سلنیوم آنها از بین می‌رود. شما باید سعی کنید انواع مختلفی از غذاها را به صورت اولیه طبیعی و نه فرآورده‌های بخورید. این بدان معنی است که از غذاهای کنسرو شده، فریز شده و آماده پرهیز کنید.

اشکال دیگر:
پزشک به شما توصیه می‌کند که آیا نیاز به اضافه کردن سلنیوم به رژیم غذایی دارید یا خیر. شما می‌توانید سلنیوم را به صورت مکمل‌های مواد معدنی- ویتامین‌ها استفاده کنید که یک فرمول مغذی ضد اکساینده است و یا اینکه مکمل‌ها را به طور جداگانه مصرف کنید. سلنیوم همچنین در مخمرهای غذایی نیز در دسترس است.

نحوه مصرف :
برای تأثیر مفید و واقعی، بهتر است روزانه ۵۰ تا ۲۰۰ میکروگرم سلنیوم مصرف کنید. مردان روزانه به حداقل ۷۰ میکروگرم سلنیوم و زنان ۵۵ میکروگرم سلنیومنیاز دارند. خانم‌های حامله و مادران شیرده ۶۵ تا ۷۵ میکروگرم روزانه سلنیوم نیاز دارند. تحقیقات نشان می‌دهد که بییشتر برای مقابله با بیماریها و افزایش سلامتی به بیش از ۱۰۰ میکروگرم مکمل سلنیوم در روز نیاز داریم.

مانند مصرف هر دارو یا مکملی قبل از مصرف مکمل‌های سلنیوم در بچه‌ها با پزشک مشورت کنید.

برای اثر بهتر سلنیوم را با ویتامین «ای» مصرف کنید. از پزشک بخواهید که مقدار مناسب را برای شما تجویز کند (۱ میلی گرم سلنیوم روزانه همراه با ۲۰۰ واحد از ویتامین «ای» مصرف شود).

به همراه سلنیوم، از ویتامین «سی» استفاده نکنید زیرا باعث کاهش اثر سلنیوم و سمیت بیشتر می‌شود.

موارد احتیاط :
سلنیوم معمولاً باعث مسمومیت نمی‌شود. با اینحال مصرف مقدار زیاد آن (بیش از ۱۰۰۰ میکروگرم از آن در یک روز) به مدت زیاد باعث خستگی، ورم مفاصل، ریزش مو، افتادن ناخن، تنفس مشکل، بوی بدن، اختلالات گوارشی یا تحریک پذیری می‌شود. بررسی‌ها همچنین نشان می‌دهد که مصرف زیاد سلنیوم در بچه‌ها با اختلالات رفتاری همراه است.

تداخل های احتمالی :
ویتامین ای به عنوان یک ضد اکساینده اثر سلنیوم را افزایش می‌دهد. وقتی این دو ماده با هم مصرف می‌شوند سلولها به بهترین وجه پشتیبانی می‌شوند.

وقتی ویتامین سی به همراه سلنیوم مصرف می‌شود بدن زمان بیشتری برای جذب و استفاده از سلنیوم نیاز دارد. برای جلوگیری از این پیشامد، ویتامین‌ها و مکمل‌های معدنی را در ۲ زمان متفاوت از روز مصرف کنید. به خاطر داشته باشید که مکمل‌ها زمانی که همرا با غذا مصرف شوند بهترین جذب را دارند. در صورتی که شیمی درمانی میشوید به مقدار بیشتری سلنیوم نیاز دارید.


comment نظرات ()
تخمیر
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ٢:٥۸ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

تَخمیر پدیده‌ای است ناشی از مجموعه فعالیتهای زیستی که در آن ترکیبات آلی دارای مولکولهای بزرگ به ترکیبات دارای مولکولهای کوچک‌تر و ساده‌تر شکسته و تجزیه (کاتابولیسم) شده از فرآیند آن علاوه بر ایجاد ترکیبات آلی ساده‌تر، دی‌اکسیدکربن و انرژی نیز آزاد می‌گردد. با بیان دیگر تخمیر تجزیه ناقص بعضی از متابولیت‌ها (ترکیبات آلی) به ترکیبات ساده‌تر همراه با انرژی توسط عامل تخمیری است.

نگاه کلی
در گیاهان تخمیر بیولوژیکی تنها تخمیر الکلی نبوده، ممکن است با کمی تخمیر لاکتیک نیز همراه باشد، برخی از سازواره‌های حیاتی (میکروارگانیسم‌ها) مانند قارچ‌های میکروسکوپی نیز قادر به تخمیرهایی مانند تخمیرهای سیتریک و اکسالیک روی قندهای شش کربنی (هگزوزها) و تخمیر استیک روی الکل اتیلیک و غیره هستند. باکتریها عامل انواع دیگری از تخمیر در طبیعت هستند. تخمیر بوتیریک سلولز لاشه برگ‌ها و تجزیه آنها که سبب افزایش ترکیبات آلی خاک می‌شود و همچنین تخمیرهای تعفنی مواد آلی توسط باکتریها صورت می‌گیرد.

تخمیر الکلی
پاستور اولین کسی است که نقش مخمرهای الکلی را نشان داد. بهترین مثال مخمرها، مخمرهای خمیرترش یا مخمر نانوایی است. اگر این مخمرها در محیط کشت گلوکز و در حضور اکسیژن کافی قرار گیرند، به شدت تقسیم شده، اکسیژن جذب کرده، دی‌اکسیدکربن آزاد می‌سازند. بیشترین سرعت واکنشهای ناشی از تنفس و شدت اکسیداسیون گلوکز این مخمرها که از گروه آسکومیست هستند هنگامی است که تنفس هوازی دارند اگر این مخمرها در داخل یک ظرف در بسته کشت داده شوند پس از مصرف اکسیژن محدود و معین داخل ظرف و آزاد ساختن گازکربنیک دیگر قادر به تنفس عادی نبوده، شروع به تخمیر باقی مانده مواد می‌کنند. آغاز تخمیر ایجاد اکسیدکربن همراه با اتانول است و بوی اتانول در این هنگام وقوع عمل تخمیر را در محیط کشت معلوم می‌کند.

C۶H۱۲O۶————>۲C۲H۵OH + ۲CO۲: ∆G = -۳۳ Kcal تخمیر

C۶H۱۲O۶ + ۶O۲————>۶CO۲ + ۶H۲O: ∆G = ۶۸۶ Kcal_تنفس

تخمیر همیشه با تشکیل الکل همراه نیست، در تخمیر ترکیبات دیگری مانند گلیسیرول نیز بوجود می‌آیند. پیدایش ترکیبات فرعی غیر از الکل در پدیده تخمیر و حضور این ترکیبات در محیط عمل از نظر ادامه تغییر اهمیت فراوان دارد. رشد مخمرها در شرایط تخمیری (تنفس بی‌هوازی) بسیار کند است، در شرایط تخمیر انرژی آزاد شده از مقدار معینی مواد قندی مانند یک گرم گلوکز محلول، درحدود ۲۱ بار کمتر از حالت تنفس عادی (هوازی است) انرژی حاصل از پدیده تخمیر بیشتر به صورت حرارت تلف می‌شود.

محیط در حال تخمیر نسبت به محیطی که در آن تنفس عادی صورت می‌گیرد بسیار گرم‌تر است. تخمیر الکلی تحت اثر مجموعه در همی‌ از آنزیم‌های درون سلولی به نام (زیماز) صورت می‌گیرد. مجموعه آنزیمی هنگامی که مخمرهای آن زنده باشند بیشترین اثر تخمیری را دارند. بازده تخمیری آنزیم‌ها در خارج از سلول بسیار ضعیف‌تر از آنزیم‌های داخل سلول زنده است. بین اثر طبیعی آنزیم‌ها، نیروی زیستی و ساختار سلولی مخمرها بستگی‌هایی وجود دارد و به اصطلاح تخمیر پدیده‌ای درون سلولی است و آنزیم‌های استخراج شده از مخمرها در خارج از سلول بخش مهمی از قدرت تخمیری خود را از دست می‌دهند.

تخمیر واقعی یا حقیقی
هنگامی در ذخایر قندی یک بافت پیش می‌آید که در شرایط عادی از هوا قرار داشته، در آن تنفس بی هوازی پیش آید. اگر بخشی از یک بافت ذخیره‌ای دارای مواد قندی، مانند قطعاتی از غده چغندر بخش از میان بر میوه‌های آبدار و شیرین مثل انگور را داخل یک ظرف در بسته با مانومتر قرار دهیم، در بافت‌های قطعات مزبور ابتدا تنفس عادی با جذب اکسیژن و دفع دی‌اکسیدکربن صورت می‌گیرد. از آنجا که اکسیدکربن حاصل از تنفس عادی بعدا در داخل شیره واکوئلی سلولهای بافت حل می‌شود، فشار داخلی ظرف با جذب اکسیژن موجود به تدریج کم می‌شود وقتی اکسیژن درون ظرف تمام شده به ناچار شرایط بی‌هوازی (تخمیر) پیش آمده، با ازدیاد تدریجی اکسیدکربن و الکل در ظرف، بالا رفتن فشار داخلی آن شروع می‌شود.

تخمیر به‌وسیله خود بافتها و بدون حضور میکروارگانیسم‌ها و مخمرها صورت گرفت. این تخمیر که در کلیه بافتهای گیاهی، میوه‌های سبز مانده در تاریکی و حتی در جلبک‌ها و قارچ‌ها نیز کم و بیش دیده می‌شود تخمیر درون بافتی و عاری از مخمر می‌گویند. تخمیر درون بافتی در بسیاری از دانه‌های جوان مانند نخود که پوسته آن نسبت به اکسیژن تا اندازه‌ای قابل نفوذ است و همچنین در بیشتر میوه‌های آبدار که اکسیژن در بافتهای داخلی آنها معمولاً کم است امری عمومی است.

بویژه اگر مقدار زیادی میوه در یک جا انبار شود، موجبات و شرایط تخمیر در آنها کاملاً فراهم می‌شود. با توجه به مطالب فوق و تخمیر درون بافتی، باید آن را پدیده‌ای عمومی در گیاهان دانست و توجه به این امر که آنزیم‌های تشکیل دهنده زیماز منشا گیاهی دارند، تخمیر را باید امری طبیعی در گیاهان به شمار آورد. پدیده تخمر درون‌بافتی با مرگ یاخته‌های بافت مورد تخمیر معمولاً ارتباط ندارد، اگر بافتهای در حال تخمیر در هوای آزاد قرار داده شوند، تخمیر درونی آنها متوقف شده تنفس عادی مجدداً آغاز می‌شود. تخمیر در گیاهان فقط از نوع الکلی نیست همراه با ایجاد الکل ترکیبات دیگری مانند جوهر لیمو (اسید سیتریک)، اسید مالیک، اسید اکسالیک و اسید تارتاریک نیز کم و بیش بوجود می‌آیند.

شدت تخمیر و اندازه گیری آن
شدت تخمیر را با قرار دادن اندام دارای ذخیره قندی مانند دانه‌ها، غده‌ها و یا میوه‌ها در یک محیط فاقد اکسیژن و دارای ازت می‌توان به دقت اندازه گرفت و برای این سنجش از روش اندازه گیری دی‌اکسیدکربن آزاد شده نیز می‌توان استفاده کرد. ولی چون واکنشهای دیگر هم‌زمان با تخمیر می‌توانند CO۲ متصاعد کنند این روش ممکن است دقیق نباشد. بنابراین اندازه گیری مقدار الکل تولید شده از تخمیر معمولاً بهتر می‌تواند معرف و تعیین کننده شدت تخمیر باشد. مقدار الکل حاصل از تخمیر در واحد زمان در یک ترکیب قندی تقریباً معادل همان نسبتی است که از اندازه گیری شدت تنفس به دست می‌آید.

سازوکار تخمیر
سازوکار تخمیر الکلی تقریباً مشابه سازوکار (مکانیسم) تنفس عادی است و در بیشتر پیامدهای واکنشی، همانند هم هستند. برای مطالعه مکانیسم تخمیر، به واکنشهای تخمیر الکلی می‌پردازیم. تخمیر الکلی فقط روی گلوسیدها صورت گرفته، خود شامل دو مرحله است:

مرحله اول انتهای پیامدهای واکنشی که حالت زنجیره‌ای دارند، همان مسیر EMP یا گلیکولیز است که به تشکیل اسید پیروویک ختم می‌شود.

مرحله دوم با تجزیه اسید پیروویک که خود سرآغاز پیامدهای واکنشی جداگانه‌ای است که به هیچ وجه ادامه یا بخشی از مسیر گلیکولیز نیست شروع می‌شود. اسید پیروویک با آنکه در آخر مسیر گلیکولیز و پایان تمام پیامدهای زنجیره‌ای آن مانند هگزوزها، تری اوزها و همه اوزهای شکسته و تخریب یافته قرار دارد خود از گلوسیدها به شمار نمی‌آید. شروع تخمیر الکلی از راه گلیکولیز با استالوئید است. استالوئید را می‌توان به‌وسیله سولفیت سدیم از عصاره‌های تخمیری به صورت بی‌سولفیت جدا و استخراج نمود. در تخمیر الکلی به ازای مصرف هر مول گلوکز دو مول NADPH۲ دو مول ATP و دو مول اسید پیروویک حاصل می‌شود.

در دومین مرحله تخمیر که تبدیل اسیدپیروویک به الکل اتیلیک است N ADH۲ حاصل از مسیر گلیکولیز مصرف و تبدیل شده، از تمام واکنشها فقط دومول ATP که حاصل از فسفریلاسیون‌های وابسته به متابولیتهای این مرحله است باقی خواهد ماند واکنش کلی تبدیل گلوکز به الکل اتیلیک بطور خلاصه عبارت است از:

C۶H۱۲O۶۲CH۳CH۲OH+۲CO۲ + ۲ATP

بازده نظری تخمیر در حدود ۴۴% و کمی بیش از بازده تنفس است. تجزیه گلوکز در واکنشهای تخمیری ناقص بوده از آن فقط ۲ مول ATP حاصل می‌شود. در فرآیندهای تنفس تجزیه گلوکز بطور کامل صورت گرفته، ۳۶ مول ATP از آن نتیجه می‌شود.

 

 


comment نظرات ()
محلولهای مغناطیسی نانو
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ٢:٥٦ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

محلول‌های مغناطیسی یکی از شاخه‌های فناوری نانو است که کمتر از دیگر شاخه‌های نانو به آن پرداخته شده‌است، ولی به تازگی کاربردهای جدیدی برای آن یافت شده است.
محلول‌های مغناطیسی (Ferro fluid) از ذرات بسیار ریز کلوییدی ( درحدود۱۰۰ - ۱۰ نانومتر ( m ۹- ۱۰) ) از جنس فلزاتی که خاصیت مغناطیسی دارند(مانند آهن و کبالت) به حالت سوسپانسیون در مایعی ، ساخته میشوند . پخش‌ کردن ذرات در مایع را می توان به کمک یک واکنش شیمیایی انجام ‌داد. ذرات پخش شده در مایع به علت ریز بودن به صورت کلوئیدی هستند ولی پس از گذشت مدت زمان نسبتاً کوتاهی به هم پیوسته و ذرات بزرگتری را تشکیل می‌دهند ، که در ا ین صورت حالت کلوییدی آن از بین رفته ، ذرات در محلول ته ‌نشین شده و خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند .
هر قدر که ذرات ریزتر باشند ، محلول خاصیت مغناطیسی بهتری از خود نشان می‌دهد. به این علت است که در هنگام تولید ، موادی با نام ” سورفاکتانت ” به محلول اضافه می‌شود که روی دیواره‌های آن را می پوشاند و مانع از به هم پیوستن و بزرگ شدن ذرات می‌شود و ذرات با گذشت زمان خاصیت خود را از دست نمی‌دهند.

سورفکتانت ها :
کلمه سورفکتانت مخلوطی از “Surface active agent “ می باشد . سورفکتانتها معمولا ترکیباتی آلی هستند که دارای گروههای آبدوست که نقش دم و دنباله را دارد و گروههای آبگریز که نقش سر را دارد می باشند بنابراین معمولا به طور ناچیز در آب و حلالهای آلی حل می شوند.
وجود طبیعت دوگانه سبب ویژگیهای خاصی در این مولکول ها می شود به طوریکه می توانند در آب حل شده و در سطح مشترک آب – هوا یا بین دو سطح از دوفاز مختلف تجمع یافته و سبب کاهش کشش سطحی شوند. به طور نمونه در مورد بالاسورفکتانت ها ، از یکی از دو سرشان به کلویید متصل شده و از سر دیگر به محلول نزدیک اند، بنابراین سرهایی که در محلول قرار دارند همنام بوده و سبب دافعه بین کلوییدها می شود . در نتیجه از تجمع و به هم پیوستن آنها ممانعت نموده و محلول خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می کند.
سورفکتانتها نقش مهمی در بسیاری از کاربرد ها عملی و محصولات بازی میکند مثلا : شونده ها - امولسیون کننده ها - جوهر سازی - کف سازی و ….سورفکتانتها معمولا بوسیله گروههای باردار تقسیم بندی می شوند . سورفکتانتهای غیریونی در قسمت سر خود بی بار هستند. اگر بار منفی باشد سورفکتانت آنیونی و اگر مثبت بود سورفکتانت کاتیونی داریم .. گاهی قسمت سر دارای هر دو بار منفی و مثبت است که به آن آمفوتریک گوئیم .

یک Ferro fluid معمولی ، از %۵ جامد مغناطیسی ، %۱۰ سورفاکتانت و % ۸۵ مایع تشکیل شده است. در عصر حاضر نانو تکنولوژی خدمت بسیاری به بشر کرده‌است . در شیمی ، در فیزیک و . . . همچنین در زمینه‌های پزشکی که با ساخت وسایل گوناگون در زمینه‌ی درمان ، انسانها را یاری کرده‌ است . نظریا تی وجود دارد مبنی بر اینکه به کمک این محلول می ‌توان کپسولهایی ساخت و دا روهایی را که برای بخشی از بدن مضر و برای بخشی دیگر مفید است ، به راحتی به محل مورد نظر برسانیم . با این روش که کپسولهایی از این جنس را پراز داروی مورد نظر کنیم و به وسیله‌ی آهنربا به محل مورد نظر برسانیم و در آنجا آنرا تخلیه کنیم .
در چند ساله‌ی اخیر دانشمندان به این عقیده رسیده‌اند که به کمک وارد کردن ا ین محلول به بدن می‌توان سلولهای سرطانی و یا ویروسها ( مثلا ایدز) را از بدن خارج کرد، به صورتی که ا ین ماده آنتی بادی (Anti body) موجود در خون را ( به وسیله بار مثبت آنها ) جذب کرده و آنتی بادی ها هم ویروسها را جذب میکنند که با خارج کردن Ferro fluid به وسیله آهنربا میتوان ویروسها را خارج کرد. ولی متأسفانه هنوز به مرحله‌ی عملی نرسیده‌است.
به غیر از استفاده‌های پزشکی ذکر شده در بالا استفاده‌های صنعتی هم برای این ماده ذکر شده‌است. مثلا در چیپهای مخصوص برای حرکت دا دن یک سیال مشکلاتی وجود دارد چون موتورهایی در آن اندازه‌ی ریز وجود ندارد و اگر هم وجود دارد بسیار پرهزینه است. اما با اضافه کردن مقداری از ا ین محلول به آن سیال می‌توان با نیروی مغناطیسی آن سیال را به حرکت در آورد. مورد دیگر استفاده از این ماده در بلند گو های پر قدرت است .این محلول خاصیت خود را در دماهای بالا ، مثلا در °C ۲۰۰ یا در دماهای پایین ، مثلا در °C ۵۰- و یا در برابر امواج هسته ای حفظ می کند

 

 


comment نظرات ()
شیمیدانهای نامی جهان اسلام
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۱۱:٥٢ ‎ق.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

آغاز کیمیاگری اسلامی با اسامی مردانی همراه است که احتمالا خود کیمیاگر نبوده‌اند، اما با گذشت زمان و فرارسیدن قرن دهم میلادی ، کیمیاگران شهیری از میان آنان برخاستند که علاوه بر تفکراتشان ، نوشتارهای کاملا جدید و نوینی خلق کردند.

امام جعفر صادق علیه السلام (۱۴۸ ـ ۸۲ هـ . ق. / ۷۷۰ ـ ۷۰۵ م.)

محضر پر فیض حضرت امام صادق (ع) ، مجمع جویندگان علوم بود. با دانش پژوهی که به محفل آن حضرت راه مییافت از خرمن لایزال دانش او بهره مند میشد. در علم کیمیا ایشان نخستین کسی بودند که عقیده به عناصر چهارگانه (عناصر اربعه) آب ، آتش ، خاک و باد را متزلزل کردند. از فرموده‌های ایشان است که : «من تعجب میکنم مردی چون ارسطو چگونه متوجه نشده بود که خاک یک عنصر نیست. بلکه عنصرهای متعددی در آن وجود دارد.» ایشان هزار سال پیش از پرسینلی ، لاووازیه و … دریافته بود که در آب چیزی هست که میسوزد (که امروزه آن را هیدروژن مینامند).

از امام صادق (ع) ، رساله‌ای در علم کیمیا تحت عنوان «رسالة فی علم الصناعة و الحجر المکرم» باقیمانده که دکتر «روسکا» آن را به زبان آلمانی ترجمه و در سال ۱۹۲۴ آن را تحت عنوان «جعفر صادق امام شیعیان ، کیمیاگر عربی» در «هایدبرگ» به چاپ رسانده است. به عنوان مثال و برای آشنایی با نظرات حضرت صادق (ع) در شیمی ، خلاصه‌ای از بررسی دکتر «محمد یحیی هاشمی» را در ذیل درج میکنیم:

از شرحی که امام صادق (ع) برای اکسید میدهد، چنین معلوم میشود که اکسید جسمی بوده که از آن برای رفع ناخالصی در فلزات استفاده شده است. ایشان تهیه اکسید اصغر (اکسید زرد) را از خود و آهن و خاکستر به کمک حرارت و با وسایل آزمایشگاهی آن دوره ، مفصلا شرح داده و نتیجه عمل را که جسمی زرد رنگ است، اکسید زرد نام نهاده‌اند. این شرح کاملا با فروسیانید پتاسیم که جسمی است زرد رنگ به فرمول Fe(CN)۶] K۴] منطبق است و … . نتیجه عمل بعد از طی مراحلی ایجاد و تهیه طلای خالص است. امروزه نیز از همین خاصیت سیانور مضاعف طلا و پتاس برای آبکاری با طلا استفاده میشود.

جابر بن حیان (۲۰۰ ـ ۱۰۷ هـ . ق / ۸۱۵ ـ ۷۲۵ میلادی)

جابربین حیان معروف به صوفی یا کوفی ، کیمیاگر ایرانی بوده و در قرن نهم میلادی میزیسته و بنا به نظریه اکثریت قریب به اتفاق کیمیاگران اسلامی ، وی سرآمد کیمیاگران اسلامی قلمداد میشود. شهرت جابر نه تنها به جهان اسلام محدود نمیشود و غربیها او را تحت عنوان «گبر» میشناسند.ابن خلدون درباره جابر گفته است:

جابربن حیان پیشوای تدوین کنندگان فن کیمیاگری است.

جابربن حیان ، کتابی مشتمل بر هزار برگ و متضمن ۵۰۰ رساله ، تالیف کرده است. «برتلو» شیمیدان فرانسوی که به «پدر شیمی سنتز» مشهور است، سخت تحت تاثیر جابر واقع شده و میگوید: «جابر در علم شیمی همان مقام و پایه را داشت که ارسطو در منطق .» جورج سارتون میگوید: «جابر را باید بزرگترین دانشمند در صحنه علوم در قرون وسطی دانست.» اریک جان هولیمارد ، خاورشناس انگلیسی که تخصص وافری در پژوهشهای تاریخی درباره جابر دارد، چنین مینویسد:

جابر شاگرد و دوست امام صادق (ع) بود و امام را شخصی والا و مهربان یافت؛ بطوری که نمیتوانست از او جدا ولی بی نیاز بماند. جابر میکوشید تا با راهنمایی استادش ، علم شیمی را از بند افسانه‌های کهن مکاتب اسکندریه برهاند و در این کار تا اندازه‌ای به هدف خود رسید. برخی از کتابهایی که جابر در زمینه شیمی نوشته عبارتند از : الزیبق ، کتاب نارالحجر ، خواص اکسیرالذهب ، الخواص ، الریاض و … .

وی به آزمایش بسیار علاقمند بود. از این رو ، می توان گفت نخستین دانشمند اسلامی است که علم شیمی را بر پایه آزمایش بنا نهاد. جابر نخستین کسی است که اسید سولفوریک یا گوگرد را از تکلیس زاج سبز و حل گازهای حاصل در آب بدست آورد و آن را زینت الزاح نامید. جابر اسید نیتریک یا جوهر شوره را نیز نخستین بار از تقطیر آمیزه‌ای از زاج سبز ، نیترات پتاسیم و زاج سفید بدست آورد.

رازی ، ابوبکر محمد بن زکریا (۳۱۳ ـ ۲۵۱ هـ . ق / ۹۲۳ ـ ۸۶۵ م.)

زکریای رازی به عنوان یکی از بزرگترین حکیمان مسلمان شناخته شده و غربیها او را به نام «رازس» میشناسند. رازی در علم کیمیا ، روش علمی محض را انتخاب کرده و بر خلاف روشهای تمثیلی و متافیزیک ، به روشهای علمی ارزش زیادی قائل شده. رازی موسس علم شیمی جدید و نخستین کسی است که «زیست شیمی» را پایه‌گذاری نموده است. دکتر «روسکا» شیمیدان آلمانی گفته است: «رازی برای اولین بار مکتب جدیدی در علم کیمیا بوجود آورده است که آن را مکتب علم شیمی تجربی و علمی می توان نامید.

مطلبی که قابل انکار نیست اینست که زکریای رازی پدر علم شیمی بوده است.» کتابهای او در زمینه کیمیا در واقع اولین کتابهای شیمی است. مهمترین اثر رازی در زمینه کیمیا کتاب «سرالاسرار» است. ظاهرا رازی ۲۴ کتاب یا رساله در علم کیمیا نوشته که متاسفانه فقط معدودی از آنها بدست آمده و در کتابخانه‌های مشهور دنیا نگهداری میشود. وی نخستین بار از تقطیر شراب در قرع و انبیق ماده‌ای بدست آورد که آن را الکحل نامید که بعدها به هر نوع ماده پودری شکل حتی به جوهر هم داده شد، از این رو آن جوهر را جوهر شراب نیز نامیدند. گفته میشود که رازی کربنات آمونیوم را از نشادر و همچنین کربنات سدیم را تهیه کرده است.

ابن سینا ، حسین (۴۲۸ ـ ۳۷۰ هـ . ق / ۱۰۳۶ ـ ۹۸۰ م.)

ابن سینا ملقب به شیخ الرئیس ، بزرگترین فیلسوف و دانشمند اسلامی و چهره‌ای بسیار موثر در میدان علوم و فنون است. غربیها وی را به نام «اوسینیا» میشناسند. ابن سینا ، رنجی برای کیمیاگری و ساختن طلا نکشید؛ زیرا او به استحاله باور نداشت و صریحا تبدیل فلزات به یکدیگر را ناممکن و غیر عملی میدانست.

ابو علی سینا از ادویه منفرد ، ۷۸۵ قلم دارو را به ترتیب حروف ابجد نام برده و به ذکر ماهیت آنها پرداخته و خواص تاثیر آن داروها را شرح داد. وی ضمن توصیف این مواد ، آگاهیهای جالبی در زمینه «شیمی کانی» به خوانندگان میدهد و میگوید از ترکیب گوگرد و جیوه می توان شنگرف تهیه کرد. وی نخستین کسی است که خواص شیمیایی الکل و اسید سولفوریک را از نظر دارویی شرح داد.

بیرونی ، ابوریحان محمد (۴۴۲ ـ ۳۶۲ هـ . ق / ۱۰۵۰ ـ ۹۷۲ م.)

کانی شناس و دارو شناس جهان اسلام و یکی از بزرگترین دانشمندان اسلام است که با ریاضیات ، نجوم ، فیزیک ، کانی شناسی ، دارو سازی و اغلب زبانهای زنده زمان خود آشنایی داشته است. یکی از آثار مهم بیرونی در شیمی کتاب الجواهر وی است که در بخشی از آن ، نتایج تجربی مربوطه به تعیین جرم حجمی امروزی آنها تفاوت خیلی کم دارد و یکی از کاربردهای مهم وی به شمار میرود که در علوم تجربی ، انقلابی بزرگ به وجود آورد. برای تعیین جرم اجسام ، ترازویی ابداع کرد.

بیرونی همچنین در کتاب الجماهیر (در شناسایی جوهرها) به معرفی مواد کانی به ویژه جواهرات گوناگون پرداخت. بیرونی ، چگالی سنج را برای تعیین جرم حجمی کانیها به ویژه جوهرها و فلزها نوآوری کرد که در آزمایشگاه امروزی کاربرد دارد.

 

 


comment نظرات ()
لولهای گرمایی
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۱۱:٤۸ ‎ق.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧

از سال 1831 تا 1892، S. Perkins و A.M. Perkins طرحی را ارائه دادند که آن را لوله پرکین نامیدند، که اساساً یک لوله گرمایی بود و لوله های گرمایی تک فاز و دو فاز را برای کاربرد بولیرها به کار گرفتند.


آنجیر مارچ پرکین در انتهای قرن هجدهم در ماساچوست ایالات متّحده به دنیا آمد و در سال 1827 به انگلستان آمد تا بتواند تحقیقات بیشتری روی بویلرها و سیستم ها توزیع حرارت انجام دهد. کار بر روی لوله پرکین که وسیله ای با جریان دو فازی بود به شکل اختراع به پسر آنجیر پرکین نسبت داده می شود، در حالیکه عمده کارهای ابتدائی آن توسط آنجیر پرکین در نیمه¬ی قرن نوزدهم انجام شد. پرکین روی سیستم های توزیع حرارت تک فاز کار می کرد.

 

مقاله ای که در سال 1898 منتشر شد بیان می کند که پرکین در سال 1831 اولین اختراعش را با عنوان سیستم گرمایش پرکین توسط لوله های آهنی باریک به ثبت رساند. این سیستم اساساً یک بویلر با لوله های سر بسته بود که آب درون لوله ها (به صورت تک فاز در فشار بالا) بین کوره و دیگ بخار گردش کرده و یک سیستم گرمایش غیر مستقیم ایجاد می کرد. این بویلر با لوله های بسته بیش از صد سال در مقیاس تجاری تولید می شد. مشخصه های این سیکل بسته گرمایشی آب داغ، استفاده از آن را برای تبخیر کننده های تصفیه شکر، برای بویلرهای بخار و همچنین فرآیندهای بسته گرمایشی آب داغ، و همچنین فرآیندهای مختلفی که فلزات مذاب را برای آلیاژ کاری و کار با فلزات در دمای بالا نیاز داشتند، پیشنهاد می کرد. به این دلیل که در این سیستم، آب داغ پر فشاری با دمای دیواره بیش از c 1500 تولید می شد.


در سال 1839 یک بویلر لوله ای هم مرکز کشف شد. این سیستم در لوکومتیوهای بخار و بویلرهای بزرگی که بر این اساس کار می کنند، شامل تعداد زیادی لوله های بزرگ می شوند که از یک طرف بسته شده اند. ثابت شد که این سیستم سریعترین تولید کننده بخار فوق داغ بود که توسط شرکت پرکین ساخته شد.
در سال 1942 R.S. Gaugler نظریه لوله گلولهایی را مطرح نمود و در سال 1963، Grover این نظریه را به اجرا رسانید.

 

 


1-2 تئوری لوله گرمایی:

یک لوله گرمایی لوله ای است که دو سر آن بسته بوده و داخل آن فتیله قرار دارد. البته ترموسیفون ها فاقد فتیله هستند. نحوه عملکرد یک لوله گرمایی با به کار بردن یک سیستم استوانه ای که در شکل (1-1) آورده شده است به آسانی قابل درک می باشد.



 

شکل 1-1 : شکل شماتیک یک لوله گرمایی همراه با نمایش اصول عملکرد و چرخش سیال عامل آن

 


اجزاء یک لوله گرمایی به ترتیب عبارت اند از: محفظه آب بندی شده (دیواره لوله و کلاهک های انتهایی)، یک سازه فتیله ای و مقداری کمی سیال عامل که در تعادل با بخارش قرار دارد.


فتیله معمولا در کنار دیواره لوله های گرمایی نصب می شود و می تواند اشکال هندسی مختلفی داشته باشد که در شکل (2-1) نمونه هایی از آن را مشاهده می نمایید.



شکل 2-1: انواع فتبله در لوله های گرمایی

 


لوله ها پس از تخیله هوا، توسط مقدار جزئی از سیال عامل، پر می شوند. تفاوت لوله گرمایی و ترموسیفون در این است که لوله گرمایی به علّت وجود فتیله و نیروی موئینگی، می تواند افقی قرار بگیرد و یا حتی قسمت تبخیر کننده در بالا و قسمت چگالنده در پایین قرار گیرد.در ترموسیفون ها چون عامل بازگشت مایع به قسمت تبخیر کننده، نیروی جاذبه می باشد، بنابراین قسمت چگالنده باید بالاتر از قسمت تبخیر کننده قرار گیرد.



یک لوله گرمایی به طور کلّی از 3 بخش اصلی زیر تشکیل شده است:

 

الف) تبخیر کننده:
این بخش از لوله گرمایی قسمت پایین ترموسیفون بوده که در چشمه گرمایی قرار می گیرد که باعث تبخیر سیال عامل محتوی لوله می شود. بنابراین در این بخش گرما دریافت می شود.

 

ب) قسمت آدیاباتیک:
در این قسمت از لوله گرمایی انتقال حرارتی نداریم.

ج) قسمت چگالنده:
این بخش از لوله گرمایی که قسمت بالای ترموسیفون می باشد، در چاه گرمایی قرار دارد. در این قسمت بخار به مایع تبدیل می شود و گرمای نهان تبخیر آزاد می شود.


گرمای وارد شده به تبخیر کننده که توسط یک چشمه خارجی تأمین می گردد، از میان دیواره لوله و سازه فتیله ای هدایت شده و سبب تبخیر سیال عامل می گردد. فشار بخار به وجود آمده سبب انتقال بخار از میان قسمت آدیاباتیک به چگالنده می گردد و در آنجا بخار حاصله چگالیده شده و گرمای نهان تبخیر، گرمای چاه را تأمین می سازد. فشار موئین ایجاد شده در فتیله، سبب پمپاژ سیال چگالیده شده به تبخیر کننده می گردد. بنابراین، لوله گرمایی می تواند به طور پیوسته گرمای نهان بخار را از تبخیر کننده به چگالنده انتقال دهد. این فرآیند تا زمانیکه یک فشار موئین کافی برای انتقال سیّال چگالیده شده به تبخیر کننده موجود باشد، ادامه خواهد یافت.

 

چون سطح حلال ها در فصل مشترک مایع –بخار در تبخیر کننده بسیار خمیده می باشد، مایع در شیارهای فتیله به عقب کشیده می‌شود. به عبارت دیگر، در هنگام چگالش، حلال ها در چگالنده، تقریباً صاف می باشند. فصل مشترک مایع- بخار در نزدیکی چگالنده کلاهک انتهایی، با یک نرخ جریان بسیار پایین بخار با گرادیان فشار صفر، تقریباً صاف می باشد. لازم به ذکر است که برای بازگشت سیال چگالیده شده در چگالنده به بخش تبخیر کننده، روشهای زیر وجود دارد:


-فتیله (لوله گرمایی استاندارد)
-وزن (لوله گرمایی ترموسیفون)
-نیروی گریز از مرکز(لوله گرمایی گردشی)
-نیروهای حجمی مغناطیسی(لوله گرمایی هیدرودینامیکی مغناطیسی)
-نیروهای اسمزی (لوله گرمایی اسمزی)
-پمپ حبابی (لوله گرمایی ترموسیفون بر عکس)
 

» فرستنده: مصطفی ساغری (پروژه کارشناسی)

 

 

 


comment نظرات ()
به پرشین بلاگ خوش آمدید
نویسنده : پرشین بلاگ - ساعت ۱۱:۱٥ ‎ق.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧
بنام خدا

كاربر گرامي

با سلام و احترام

پيوستن شما را به خانواده بزرگ وبلاگنويسان فارسي خوش آمد ميگوييم.
شما ميتوانيد براي آشنايي بيشتر با خدمات سايت به آدرس هاي زير مراجعه كنيد:

http://help.persianblog.ir براي راهنمايي و آموزش
http://news.persianblog.ir اخبار سايت براي اطلاع از
http://fans.persianblog.ir براي همكاري داوطلبانه در وبلاگستان
http://persianblog.ir/ourteam.aspx اسامي و لينك وبلاگ هاي تيم مديران سايت

در صورت بروز هر گونه مشكل در استفاده از خدمات سايت ميتوانيد با پست الكترونيكي :
support[at]persianblog.ir

و در صورت مشاهده تخلف با آدرس الكترونيكي
abuse[at]persianblog.ir
تماس حاصل فرماييد.

همچنين پيشنهاد ميكنيم با عضويت در جامعه مجازي ماي پرديس از خدمات اين سايت ارزشمند استفاده كنيد:
http://mypardis.com


با تشكر

مدير گروه سايتهاي پرشين بلاگ
مهدي بوترابي

http://ariagostar.com
comment نظرات ()
 

javascripts



google
بزرگترین سایت جاوا اسکریپت ایران
Clock And Date