شیمی

شیمی معدنی

اسید فسفوریک

فسفریک اسید از جمله پرمصرف ترین مواد شیمیایی در صنعت است. به عنوان ماده افزودنی در نوشابه های گازدار کاربرد دارد و در تولید کودهای شیمیایی، پاک کننده های صابونی و غیر صابونی،تصفیه آب،خوراک دام و دارو سازی، مکملهای غذای دام و طیور(دی و منو کلسیم فسفات) ،  مواد فسفاته شوینده ها ،تصفیه پسابها ، تولید کودهای فسفاته(مهمترین)، ضد حریق کردن برخی سطوح و عوامل بازدارنده اشتعال، ونیز جهت تمیز کردن و جرم گیری سطوح فلزی به کار می رود. فسفریک اسید خوراکی را از افزودن آب به P4O10 می سازند. اسید فسفریک اسید ضعیفی است و در شرایط عادی و مدت زمان کوتاه آنقدر نمیتواند خطرساز باشد .

کاربرد در صنایع غذایی
از اسید فسفریک در تولید غذاهای اسیدی و نوشابه های گازدار مانند انواع کولاها استفاده می‌شود. بکارگیری این ماده سبب دادن طعم تندی به غذا شده، و از آنجا که ماده شیمیایی با تولید انبوه است، با قیمتی ارزان و حجمی فراوان در دسترس میباشد. همانطور که ذکر شد، قیمت پایین و حجم زیاد تولید این ماده، آنرا در مقایسه با طعم دهنده های طبیعی نظیر زنجبیل برای دادن طعم تندی، یا اسید سیتریک که از لیمو (lemon) و عصاره لیموترش (lime) که برای دادن طعم ترشی بکار میرود، در رتبه بالاتری قرار داده است.

کاربرد در مواد پاک کننده
در تولید پاک کننده ها اسید فسفریک برای نرم کردن آب بکار می رود.آب نرم بدون یونهای کلسیم (II) و منیزیم (II) که آب سخت را تشکیل می دهند،اگر ازبین نروند تشکیل آب سخت را می دهند که این یونها با صابون تشکیل رسوبات غیر قابل حل می دهند که سبب لکه بروی لباس ها در هنگام  شستشو می شوند.نمکهای فسفات از اسید فسفریک بطور وسیع در پاک کننده هابعنوان(builder) بکار می رود.بیشتر گستره ترکیبات فسفر درمخلوط پاک کنندهای جامد است که سدیم تری پلی فسفات یکی از آنهاست.Na5P3O10 ،بعنوان نرم کننده آب ،سدیم تری پلی فسفات با کلسیم (II) و منیزیم (II) یوند برقرار می کندو تشکیل اجزاء محلول را می دهد که کمپلکس یا کلیت است.این کمپلکس ها از واکنش کلسیم (II)  و منیزیم (II) با صابون ممانعت بعمل می آورندتا رسوب ایجاد نشود.

کاربرد در زدودن زنگ آهن
از اسید فسفریک میتوان مستقیماً برای زدودن زنگ آهن (اکسید آهن III) از ابزارهای آهنی یا فولادی و تبدیل آهن به فسفاتهای محلول در آب استفاده نمود. پس از زدودن زنگ آهن فسفات آهن تولید شده تبدیل به ترکیب فسفات آهن سیاه شده که خود به عنوان عامل جلوگیری از خوردگی میتواند مورد استفاده قرار گیرد. اسید فسفریک به عنوان کاتالیت در صنایع پتروشیمی کاربرد دارد.

کاربرد در پزشکی
از اسید فسفریک در دندانپزشکی و اورتودنسی به‌عنوان عامل قلم زنی (Etching) جهت تمیز کردن و زبر کردن سطح دندان خصوصاً در جاهایی که از اسباب و وسایل دندانپزشکی استفاده شده، بکار میرود. همچنین از اسید فسفریک به‌عنوان کاتالیست در ساخت آسپیرین بخاطر داشتن یون هیدروژن فراوان و آلایندگی کمتر در مقایسه با اسید کلریدریک و سولفوریک استفاده می‌شود.

کاربرد در کشاورزی
بیشتر اسید فسفریک در تولید کود بکار می رود.فسفر یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاهان محسوب می شود.فسفاتهای آلی ترکیباتی هستند که انرژی لازم برای بیشتر واکنشهایی که در سلولهای زنده اتفاق می افتند را مهیا می کنند.بنابراین خاکهای غنی با کودهای فسفاتی رشد گیاهان را بالا می برند. افزایش غلظت فسفات در سطح آبها همچنین رشد گیاهان آبزی را بالا می برد.اضافات کودهای شیمیایی می توانند باعث تحریک رشد گیاهان در آبهای دریاچه ها و آبهای جاری بشوند.آب فاضلاب ها که شامل فسفات است می تواند تاثیر یکسانی داشته باشد.
دریاچه ها که از مواد مغذی غنی هستند از افزایش سرعت Eutrophication(انباشتگی خوراک آبی) تلف می شوند. وقتی گیاهان آبزی با این شرایط مغزی بودن محیط رشد می کنند پس از مدتی خواهند مرد. حال این گیاهان مرده برای تجزیه اکسیژن حل شده در آب را مصرف می کنند. این مصرف سطح اکسیژن حل شده را کاهش می دهد تا نقطه ای که برای حمایت حیوانات آبزی کافی نیست. برای کاهش تهدید Eutrophication دریاچه بسیاری از مناطق دارند فسفات ها را از پاک کننده ها حذف می کنند. در بعضی از موارد فسفاتها جای خودشان را با کربناتها عوض می کنند. به عبارت دیگر پاک کنندهای جدید به گونه ای تهیه می شوند که با کلسیم (II) و منیزیم (II)  یونهای سخت آب واکنش ندهند.

 


روشهای تولید اسید فسفریک در صنعت

روش تر(Wet process):
در اثر اضافه کردن اسید سولفوریک روی فسفات کلسیم بدست می آید. طبق واکنش زیر:

در این روش کانیهای فسفات را با اسید سولفوریک ترکیب می کنند، علاوه بر تولید اسید فسفریک و برخی فسفاتها که ترکیبات اصلی هستند، سایر ترکیبات (CACO3CAF2)هم تولید می‌شوند، از طرف دیگر واکنشهایی که در آن با از بین رفتن اسید سولفوریک ، ترکیباتی تولید می‌شود که از نظر تجاری کم اهمیت هستند (واکنشهای پارازیتی)، یونهای مزاحمی تولید شده و باعث آلودگی مخلوط ها می‌شوند .

روش حرارتی(خشک)Thermal process:
این روش شامل احتراق فسفر و هیدراسیون P4O10  می‌باشد. مخلوط فسفر مایع و هوا به محفظه احتراق که شبیه برج است تزریق شده و با انجام واکنش اکسیداسیون فسفر،   تولید می‌شود. جنس محفظه احتراق نوعی فولاد مخصوص است که با H3PO4  غیرفعال شده است.  P4O10 به دست آمده را در برج بعدی هیدراته می‌کنند و بخارات باقیمانده  P4O10 را ، واحد شستشو به اسید فسفریک رقیق تبدیل کرده و به عنوان افشان در پایین آوردن دمای برج اول استفاده می‌شود.

روش های تولید در ایران
در ایران از اثر اسید سولفوریک بر کانیهای آپاتیتی اسید فسفریک تولید می شود . از آنجا که فسفر وآرسنیک در یک گروه(گروه 5) جدول شیمیایی (تناوبی) قرار دارند و در طبیعت نیز به احتمال زیاد در کانیهای مختلف با هم وجود دارند و فقط در درصد خلوص انها اختلاف می باشد.
چنانکه میدانید آرسنیک از عناصر سمی و کشنده به شمار می آید و وجود آن در کانیهای آپاتیتی که اسید فسفریک از آنها تهیه میشود و غالبا در صنایع خوراک دام و بهداشتی مصرف میگردد خطری مهم محسوب میگردد. البته روشهای تولید اسید فسفریک مثل احتراق فسفر خالص این مشکل را حل نموده اما قیمت تمام شده بسیار بالاتر از بهره گیری از کانی های آپاتیتی است. فلوئور یکی دیگر ازموادی است که سمیت دارند و جزء لاینفک کانی های آپاتیتی است.

+ نوشته شده در  شنبه 16 آذر1387ساعت 22:38  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 

از واکنش دی اکسید منگنز با پتاس یا کربنات پتاسیم در مجاورت هوا یا سایر اکسنده ها مانند نیترات پتاسیم, منگنات پتاسیم  دست می آید. منگنات پتاسیم سبز رنگ است که در آب حل شده و با عبور دی اکسید کربن، کلر یا اوزون از محلول به پرمنگنات تبدیل می شود.

 

 

رنگ یون پرمنگنات ارغوانی پر رنگ است. بلور پتاسیم پرمنگنات تقریبا سیاه رنگ است. در آب محلول و ناپایدار است. درمحیط اسیدی به آرامی تجزیه می شود و در محیط های خنثی و قلیایی و در تاریکی تقریبا پایدار است.

 

 تعیین درصد MnO2

4/0 گرم از سنگ معدن و25 میلی لیتر سولفات فروی اسید سولفوریکی 1/0 نرمال رادر یک ارلن 250 میلی لیتر بریزید. در ارلن دیگری 250 میلی لیتر سولفات فروی 1/0 نرمال بریزید. دو ارلن را روی حمام آب گرم به مدت 5/1 ساعت گرم کنید. به هر یک از ارلن ها 100 میلی لیتر آب جوش اضافه کنید.
در بورت پرمنگنات پتاسیم 1/0 بریزید و تیتراسیون را انجام دهید. اگر مقدار پرمنگنات پتاسیم مصرفی برای سولفات فرو V1 و برای پیرولیت V2 باشد. مقدار سولفات فروی مصرفی برای احیای MnO2 به +Mn2 برابر    V1-V2  خواهد شد.
5/6 گرم پتاس و 6/5 گرم سنگ معدن را در داخل بوته ریخته و 5 میلی لیتر آب مقطر  به آن اضافه کنید و بهم بزنید.  سپس آنرا در 100 میلی لیتر آب جوش حل کرده و صاف کنید. محلول سبز رنگ را در دمای 50 تا 60 درجه  گرم کرده و گاز CO2 وارد آن کنید. بعد از 15 دقیقه منگنات به پرمنگنات تبدیل می شود. آنرا صاف کنید تا MnO2 از واکنش خارج شود. می توانید بازده واکنش را محاسبه کنید.

 

 متبلور کردن پرمنگنات پتاسیم                          

محلول پرمنگنات پتاسیم را در یک ارلن خلاء ریخته و آنرا به خرطوم آبی وصل کنید. آنرا گرم کنید. پس از تبخیر آب، آنرا در کریستالیزور بریزید ودر سرما متبلور شود. جهت بلور سازی یک تکه کوچک بلور پرمنگنات خالص با آن اضافه کنید. آنگاه بلور را با صافی جدا کرده و با ر خشک کنید. با توزین بلور، بازده واکنش را محاسبه کنید.

 

تعیین درجه خلوص پرمنگنات پتاسیم

۲ گرم پرمنگنات پتاسیم را در آب حل کرده و به حجم 100 میلی لیتر برسانید. و در بورت 50 میلی لیتر بریزید. 10 میلی لیتر اکسالیک اسید 1/0 نرمال را در ارلن 250 میلی لیتر ریخته و به آن 20 میلی لیتر اسید سولفوریک 4 نرمال اضافه کنید. آنرا گرم کنید. آنگاه با محلول پرمنگنات داخل بورت تیتر کنید. نرمالیته پرمنگنات و از آن درصد خلوص پرمنگنات را بدست آورید.

 

 تهیه پرمنگنات پتاسیم به روش الکترولیز

به محلول منگنات پتاسیم  (تقریبا 9%) پتاس 5% به آن اضافه کنید و در طرف الکترولیز بریزید. یک ورقه آهنی بعنوان آند و یک میله آهنی که سطح آن یک دهم سطح آند است، بعنوان کاتد انتخاب کنید.  ناحیه کاتدی و آندی را بوسیله دیافراگم استوانه ای جدا کنید.
دمای الکترولیز 60 درجه، دانسیته جریان آندی 84 آمپر بر فوت مربع، دانسیته جریان کاتدی 840 آمپر بر فوت مربع و افت پتانسیل بر حسب ظرفیت الکترولیز 3 ولت است. با پیشرفت اکسایش، پرمنگنات پتاسیم به صورت بلور درمی آید و محلول الکترولیز قلیایی تر می شود. محلول را سرد کنید و بلورهای پرمنگنات را طبق روش قبل بدست آوردید.

 

+ نوشته شده در  جمعه 1 آذر1387ساعت 10:47  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 

در عملیات جذب سطحی انتقال یک جز از فاز گاز یا مایع به سطح جامد صورت می گیرد از کاربردهای این فرایند می توان به رنگبری شربت قند و تصفیه روغنهای صنعتی یا خوراکی و حذف مواد آلاینده از هوا یا مخلوط گازهای دیگر اشاره کرد.
واژه جذب سطحی برای تشریح این حقیقت به کار می رود که غلظت مولکولهای جذب شده در سطح تماس جامد بیشتر از فاز گاز یا محلول است. جذب روی یک سطح جامد به علت نیروی جاذبه اتم ها یا مولکولها در سطح آن جامد است در عمل جذب سطحی نیروهای مختلفی اعم از فیزیکی و شیمیایی موثرند و مقدار آن بستگی به طبیعت ماده جذب شده وجسم جاذب دارد.
در حالت جداسازی های گازی از فرآیند جذب ، در رطوبت زدائی ها هوای خشک و دیگر گازها ، بوزدائی و جداسازی ناخالیصی ها از گازهای صنعتی مثل دی اکسید کربن ، بازیابی حلالهای پرارزش از مخلوط رقیق آنها با هوا یا گازهای دیگر، و جداسازی مخلوطی از هیدروکربن های گازی مانند مخلوطی از متان ، اتیلن ، اتان ، پروپیلن و پروپان استفاده می شود. از فرآیندهای جداسازی مایع می توان رطوبت زدائی بنزین، رنگ زدائی محصولات نفتی و محلولهای آبکی قندی، بوزدائی و طعم زدائی آب، و جداسازی هیدروکربن های آروماتیکی و پارافینی ، را نام برد که هرکدام از این موارد در صنعت کاربرد وسیعی داشته و بنا به مورد و شرایط محدوده کاری از آن استفاده می شود.
این عملیات ها همه از این جهت مشابه هستند که در آنها مخلوطی که باید تفکیک شود با یک فاز نامحلول دیگر تماس حاصل می نماید ( مانند جاذب جامد) و پخش نامساوی مواد اولیه بین فاز جذب شده ر وی سطح جامد و توده سیال موجب جداسازی می شود.
دو مکانیزم اصلی برای جذب سطحی وجود دارد:
1 - جذب فیزیکی
2 - جذب شیمیایی

جاذبها :
جامدی که بر روی سطح آن جذب اتفاق می افتد جاذب یا سوسترا می نامند و مایع جذب شده را مجذوب می نامند. جذب سطحی بر روی سطح مشترک جامد مایع به وقوع می پیوندد.
جامدهای جاذب معمولا به شکل گرانول ( ذرات کروی شکل با قطر چند میلی متر) مصرف می شوند و اندازه آنها از 12 میلیمتر قطر تا 50 میکرومتر متغیر است. بسیاری از جامدات این خاصیت را دارند که بتوانند مقداری گاز یا ماده حل شده در حلالی را ، جذب نمایند.
قدرت جذب یک ماده تابع عوامل زیر است :

سطح تماس
با افزایش سطح تماس مقدار جذب افزایش می یابد ، بهترین جذب کننده ها موادی هستند که ذرات ریز تری داشته باشند و به عبارت دیگر سطح تماس بیشتر داشته باشند. از میان مهمترین جذب کننده ها می توان ژل ، سیلیس ، کربن اکتیو را نام برد.

غلظت
مقدار ماده جذب شده برای واحد جرم جذب کننده تابعی از غلظت ماده حل شده می باشد. بررسی این دو کمیت در دمای ثابت منجر به بدست اوردن کمیت ایزوترم جذب سطحی می شود. این ایزوترم ها توسط افراد مختلفی بررسی شده است که مهمترین انها ایزوترم فرندلیش می باشد.

دما
افزایش دما اصولا باعث کاهش جذب سطحی می شود مگر در مواردی که جذب سطحی همراه با واکنش شیمیایی باشد.

نوع ماده جذب شده و جاذب
نوع ماده جذب شده و جاذب در جذب سطحی تاثیرگذار است به طوری که بعضی از مواد جاذب قدرت جذب زیاد نسبت به ماده حل شده به خصوصی از خود نشان می دهد ، در حالی که نسبت به ماده دیگر قدرت جذب کمتری دارند.

حالت ماده جذب شده و جاذب
حالت ماده جذب شده و جاذب ، همراه بودن ان با واکنش شیمیایی ، برگشت پذیر بودن و یا برگشت ناپذیر بودن واکنش انها نیز در جذب سطحی تاثیرگذار است.

 

ذغال های رنگ بر


این مواد به شکل های مختلف ساخته می شود:
1- مخلوط کردن مواد گیاهی با مواد معدنی مانند کلرید کلسیم، کربنیزه کردن، و شست شوی مواد معدنی
2- مخلوط کردن موادآلی مانند خاک اره با مواد متخلخل مثل سنگ آتشفشانی (سنگ پا) و حرارت دادن و کربنیزه کردن تا زمانی که مواد کربنی در سطح مواد متخلخل رسوب نمایند.
3- کربینزه کردن چوب، خاک اره، و مشابه آن و فعال سازی با هوای داغ یا بخار، و از لیگنیت و ذغال بیتومینوس به عنوان مواد اولیه استفاده می شود.
از این مواد برای اهداف زیادی مانند رنگ زدائی محلولهای شکر، مواد شیمیایی صنعتی، داروها و مایعات خشک شوئی، تصفیه روغنهای گیاهی و حیوانی و در بازیابی طلا و نقره از محلولهای سیانور حاصل از شستشوی سنگ معدن، استفاده می شود.

+ نوشته شده در  جمعه 1 آذر1387ساعت 10:43  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 

در عملیات جذب سطحی انتقال یک جز از فاز گاز یا مایع به سطح جامد صورت می گیرد از کاربردهای این فرایند می توان به رنگبری شربت قند و تصفیه روغنهای صنعتی یا خوراکی و حذف مواد آلاینده از هوا یا مخلوط گازهای دیگر اشاره کرد.
واژه جذب سطحی برای تشریح این حقیقت به کار می رود که غلظت مولکولهای جذب شده در سطح تماس جامد بیشتر از فاز گاز یا محلول است. جذب روی یک سطح جامد به علت نیروی جاذبه اتم ها یا مولکولها در سطح آن جامد است در عمل جذب سطحی نیروهای مختلفی اعم از فیزیکی و شیمیایی موثرند و مقدار آن بستگی به طبیعت ماده جذب شده وجسم جاذب دارد.
در حالت جداسازی های گازی از فرآیند جذب ، در رطوبت زدائی ها هوای خشک و دیگر گازها ، بوزدائی و جداسازی ناخالیصی ها از گازهای صنعتی مثل دی اکسید کربن ، بازیابی حلالهای پرارزش از مخلوط رقیق آنها با هوا یا گازهای دیگر، و جداسازی مخلوطی از هیدروکربن های گازی مانند مخلوطی از متان ، اتیلن ، اتان ، پروپیلن و پروپان استفاده می شود. از فرآیندهای جداسازی مایع می توان رطوبت زدائی بنزین، رنگ زدائی محصولات نفتی و محلولهای آبکی قندی، بوزدائی و طعم زدائی آب، و جداسازی هیدروکربن های آروماتیکی و پارافینی ، را نام برد که هرکدام از این موارد در صنعت کاربرد وسیعی داشته و بنا به مورد و شرایط محدوده کاری از آن استفاده می شود.
این عملیات ها همه از این جهت مشابه هستند که در آنها مخلوطی که باید تفکیک شود با یک فاز نامحلول دیگر تماس حاصل می نماید ( مانند جاذب جامد) و پخش نامساوی مواد اولیه بین فاز جذب شده ر وی سطح جامد و توده سیال موجب جداسازی می شود.
دو مکانیزم اصلی برای جذب سطحی وجود دارد:
1 - جذب فیزیکی
2 - جذب شیمیایی

جاذبها :
جامدی که بر روی سطح آن جذب اتفاق می افتد جاذب یا سوسترا می نامند و مایع جذب شده را مجذوب می نامند. جذب سطحی بر روی سطح مشترک جامد مایع به وقوع می پیوندد.
جامدهای جاذب معمولا به شکل گرانول ( ذرات کروی شکل با قطر چند میلی متر) مصرف می شوند و اندازه آنها از 12 میلیمتر قطر تا 50 میکرومتر متغیر است. بسیاری از جامدات این خاصیت را دارند که بتوانند مقداری گاز یا ماده حل شده در حلالی را ، جذب نمایند.
قدرت جذب یک ماده تابع عوامل زیر است :

سطح تماس
با افزایش سطح تماس مقدار جذب افزایش می یابد ، بهترین جذب کننده ها موادی هستند که ذرات ریز تری داشته باشند و به عبارت دیگر سطح تماس بیشتر داشته باشند. از میان مهمترین جذب کننده ها می توان ژل ، سیلیس ، کربن اکتیو را نام برد.

غلظتمقدار ماده جذب شده برای واحد جرم جذب کننده تابعی از غلظت ماده حل شده می باشد. بررسی این دو کمیت در دمای ثابت منجر به بدست اوردن کمیت ایزوترم جذب سطحی می شود. این ایزوترم ها توسط افراد مختلفی بررسی شده است که مهمترین انها ایزوترم فرندلیش می باشد.

دماافزایش دما اصولا باعث کاهش جذب سطحی می شود مگر در مواردی که جذب سطحی همراه با واکنش شیمیایی باشد.

نوع ماده جذب شده و جاذب
نوع ماده جذب شده و جاذب در جذب سطحی تاثیرگذار است به طوری که بعضی از مواد جاذب قدرت جذب زیاد نسبت به ماده حل شده به خصوصی از خود نشان می دهد ، در حالی که نسبت به ماده دیگر قدرت جذب کمتری دارند.

حالت ماده جذب شده و جاذب
حالت ماده جذب شده و جاذب ، همراه بودن ان با واکنش شیمیایی ، برگشت پذیر بودن و یا برگشت ناپذیر بودن واکنش انها نیز در جذب سطحی تاثیرگذار است.

 

ذغال های رنگ بر


این مواد به شکل های مختلف ساخته می شود:
1- مخلوط کردن مواد گیاهی با مواد معدنی مانند کلرید کلسیم، کربنیزه کردن، و شست شوی مواد معدنی
2- مخلوط کردن موادآلی مانند خاک اره با مواد متخلخل مثل سنگ آتشفشانی (سنگ پا) و حرارت دادن و کربنیزه کردن تا زمانی که مواد کربنی در سطح مواد متخلخل رسوب نمایند.
3- کربینزه کردن چوب، خاک اره، و مشابه آن و فعال سازی با هوای داغ یا بخار، و از لیگنیت و ذغال بیتومینوس به عنوان مواد اولیه استفاده می شود.
از این مواد برای اهداف زیادی مانند رنگ زدائی محلولهای شکر، مواد شیمیایی صنعتی، داروها و مایعات خشک شوئی، تصفیه روغنهای گیاهی و حیوانی و در بازیابی طلا و نقره از محلولهای سیانور حاصل از شستشوی سنگ معدن، استفاده می شود. 

+ نوشته شده در  دوشنبه 27 آبان1387ساعت 18:8  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 

اکثر کانی های سولفیدی فلزات پایه از روش بیولیچینگ قابل استحصال هستند. در خیلی از موارد، فلزات پایه گرانقیمتی مثل ‏Co، ‏Zn، ‏Ni‏ از فلزات بی ارزشی چون پیریت قابل استحصال هستند. در قدیم به خاطر عدم وجود تکنولوژی لازم، پایین بودن قیمت فلزات و کمبود تجربه صنعتی برای استحصال این فلزات از مواد معدنی با عیار پایین اصلا استفاده نمی شده است.‏ از وقتی که طلای مقاوم توسط روش میکروبی قابل استحصال شده، توجه به فلزاتی از جمله روی، نیکل و دیگر فلزات پایه معطوف شده است. به علاوه، تکنولوژی لازم برای بازیابی از محلول ها نیز در حال گسترش است. به طور مثال، امروزه بازیابی روی از محلول حاوی ۵-۱ گرم بر لیتر روی امروزه توسط روش ‏SX-EW‏ به رغم اینکه قیمت این محلول ها به ازای واحد فلزات بازیابی شده نسبت به مس بالاتر است، امکانپذیر می باشد.
جنمین در آفریقای جنوبی بر روی مسئله بیولیچینگ نیکل تحقیقاتی را انجام داده است و فرآیندی را نیز تحت عنوان بیونیک به دست آورده است. به دلیل موقعیت استراتژیکی کبالت در آینده، استحصال این کانی با رغبت بیشتری روبه رو شده است. سولفیدهای کبالت در مقابل بیولیچینگ بسیار خوب عمل می کنند و یا حتی مستقیم از ماده معدنی پیریت دار به دست می آیند.
 

نمونه ای از کابرد بیولیچینگ کبالت
اولین کار در مقیاس صنعتی برای استحصال کبالت با استفاده از روش میکروبی در معدن کبالت کاسسه در اوگاندا بوده است. ماده معدنی شامل پیریت با کبالت بوده است که میزان عیار کبالت در حدود ۳۸/۱ درصد بوده که از معدن کیلمبه تامین و در حدود ۳۰ سال در مکانی به عنوان باطله ذخیره می شده است. ذخیره کبالت شامل ۱/۱ میلیون تن ماده معدنی خشک با حدود ۸۰ درصد پیریت بوده است. عمل بیولیچینگ در تانک های رآکتورهای شیمیایی بزرگ که با باکتری مزوفیل کار می کرده، انجام شده است که شامل سه تانک اولیه با ظرفیت ‏m‏۱۳۵۰ و یک تانک ثانویه بوده که برای ظرفیت در حدود ۲۴۱ تن متریک در روز با دانسیته پالپ ۲۰ درصد در نظر گرفته شده است. بنا به موارد گزارش داده شده بازیابی ۹۲ درصد است که در این معدن فلوشیت استحصال کبالت بسیار پیچیده است زیرا ابتدا شامل جدایش مس و روی از محلول و سپس جدایش کبالت می باشد.
 

آینده بیوتکنولوژی سایر فلزات
امروزه روش بیوهیدرومتالورژی برای آزادسازی مس، طلای مقاوم و کنسانتره ها در مقیاس صنعتی استفاده می شود. همچنین بیوهیدرومالورژی برای اورانیوم در مقیاس بزرگ نیز استفاده شده است. پتانسیل قابل توجهی برای بیولیچینگ و آماده سازی فلزات پایه و فلزات گروه پلاتینیم وجود دارد. آزمایشات اسیدشویی میکروبی در مقیاس نیمه صنعتی برای سولفیدهای فلزات پایه مثل ‏Co، ‏Ga، ‏Mo، ‏Ni‏ و ‏Pb‏ انجام شده است. کانی های سولفیدی گروه پلاتین ‏‎(Pt٫ Rh٫ Ru٫ Pd٫ Os٫ Ir)‎‏ نیز از روش میکروبی قابل آماده سازی هستند.
بیلیتون روش بیونیک را به عنوان تکنولوژی بیوهیدرومتالورژی جدایش نیکل از کانی های سولفیدی با عیار کم معرفی کرده است. این تکنولوژی بر اساس عملیات بیوکس برای آماده سازی اکسیداسیون میکروبی کنسانتره طلای مقاوم می باشد. آزمایشات نیمه صنعتی براساس ترکیبی از باکتری های تیوباسیلوس فرواکسیدانس، تیوباسیلوس تیواکسیدانس، لیپتوسپیلیرییوم فرواکسیدان است که در بیولیچینگ نیکل از کنسانتره سولفید کمپلکس پنتلاندیت استفاده می شود. نتیجه عملیات موفقیت آمیز بود، اما اقتصادی بودن عملیات بستگی به بازیابی انتخابی نیکل از محلول اسیدشویی دارد. در بیوتکنولوژی کارها باید دقت زیاد داشته باشند که تاثیر تولید میکروارگانیسم ها بخشی از عملیات اقتصادی است و باید با حجم عملیات مطابقت داشته باشد. کاربرد اقتصادی بعدی بیولیچینگ فلزات پایه مخصوصا برای نیکل است. در آینده پیدا کردن روش های جدید بیولیچینگ کبالت و نیکل نسبت به سایر فلزات پایه دیگر و یا حتی از مس با توجه به گسترش روزافزون استفاده از این فلزات بسیار حائز اهمیت است.

نتیجه گیری
با توجه به تمامی موارد یاد شده، بیوتکنولوژی یکی از مهمترین روش ها در فرآوری مواد معدنی در آینده محسوب می شود. با توجه به همین اهمیت نیاز است که به این روش به طور جدیدتری در مراکز دانشگاهی و تحقیقاتی توجه شود و در واقع تحقیقات در زمینه بیوتکنولوژی کاری گروهی است که می بایست محققین به صورت گروهی با یکدیگر همکاری کنند. از این روش می توان برای استحصال کانی های باارزش معادن ایران مانند کنسانتره کالکوپیریت معادن مس سرچشمه، سونگون و میدوک، معادن طلای زرشوران و موته، گل قرمز جاجرم و دیگر معادن می توان استفاده کرد به تحقیقات بسیار جامعی در این زمینه نیاز دارد.

+ نوشته شده در  یکشنبه 5 آبان1387ساعت 3:59  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 

در استفاده از تکنولوژی ژئوکت مزایای بسیار زیادی وجود دارد. بعضی از این مزایا عبارتند از:‏ هزینه های سرمایه کم، هزینه های عملیاتی کمتر، قابلیت تغییرپذیری بالا در خوراک، انجام پروژه با سرعت بالا، قابلیت کار با هر دو گونه مواد معدنی اعم از پرعیار یا کم عیار، آسان بودن روش، ایمنی، انعطاف پذیری و قابلیت توسعه و گسترش و ژئوبیوتکس بر روی بیش از ۶۰ نمونه سولفیدی طلای مقاوم و کنسانتره های گرفته شده از سرتاسر دنیا عملیات بیواکسیداسیون در مقیاس آزمایشگاهی را انجام داده است.  
بازیابی در حدود ۹۰ درصد و یا برای بیشتر نمونه های آزمایش شده بیش از ۹۰ درصد بوده است که حتی در چندین مورد ۹۸ درصد نیز گزارش داده شده است.
به علاوه، ۳ سلول با قطر بسیار بزرگ نیز مورد آزمایش قرار گرفته شده است. در دسامبر ۱۹۹۸ ژئوبیوتکس پروژه در مقیاس صنعتی معدن اوبواسی شرکت آشانتی گلدفیلدز غنا در غرب آفریقا را به اتمام رساند. تقریبا ۱۲۵ تن کنسانتره سولفیدی بر روی سنگ میزبان پوشانده شد و بر روی پدهایی مورد نظر انباشته شدند. کنسانتره شامل ۶۷ گرم بر تن طلا بود که بازیابی عملیات سیانوراسیون به دلیل وجود طلا در آرسنوپیریت و پیریت ۴۵ درصد بوده است. ‏نتایج حاصل از آزمایش انجام شده توسط تکنولوژی ژئوکت برای طراحی بخش عملیاتی رضایت بخش بود. در آزمایش دوم دو هزار تن از سنگ بستر آزمایش شد. در سال ۱۹۹۷ ژئوبیوتکس پروژه در مقیاس صنعتی منطقه سینولوئستته در مکزیک را با موفقیت به اتمام رساند.

+ نوشته شده در  یکشنبه 5 آبان1387ساعت 3:59  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 

در آینده نزدیک، برای استحصال کنسانتره های کالکوپیریت از رآکتورهای شیمیایی در مقیاس صنعتی استفاده خواهد شد. آزمایش های پایلوت مدت زمان زیادی است که در معادن مس استرالیا در لیل تاسمانی مشغول فعالیت هستند.‏
این آزمایش ها نشان داده اند که با استفاده از باکتری ترموفیلیک برای اکسیداسیون ذرات دانه ریز و بازیابی مس توسط عملیات ‏SX/EW‏ نتایج خوبی به همراه داشته است.
یافته جدید دیگری استحصال کالکوپیریت با استفاده از باکتری مخصوص اکسیدکننده آهن فرو است. یون فریکم با عیار بالا در رآکتور جداگانه ای ایجاد می شود و تا درجه حرارت ۷۰ درجه سیلیسیوس حرارت داده می شود و محلول فریک با کالکوپیریت تماس داده می شود. بازیابی مس در این روش بالا و در حدود ۹۰ درصد است، مخصوصا وقتی که کالکوپیریت خیلی ریز باشد، نتیجه بهتر است. سولفور موجود در کالکوپیریت، اکسید شده و جزو گوگردی اسیدسولفوریک به وجود می آورد که به طور مشخص هزینه های مربوط به خنثی سازی را کاهش می دهد و بعضا سولفور به وجود آمده قابل فروش نیز می باشد. هزینه های عملیاتی به خاطر مصرف کم هوای مورد نیاز برای اکسیده کردن آهن سولفوری نسبت به کالکوپیریت، به شدت کاهش پیدا کرده است. شست و شوی آهن فریک از کالکوپیریت قبل از اینکه به صورت صنعتی استفاده شود، به تحقیقات بیشتری نیاز دارد. یکی از مطالب مهم، هزینه لازم برای گرم کردن محلول فریک قبل از تماس با کنسانتره و سپس سرد کردن محلول حاوی یون فروس قبل از بازگرداندن مجدد به رآکتورهای حاوی باکتری می باشد و استفاده از باکتری ترموفیلیک در محلول یون فریک تولید ممکن است بهترین جواب ممکن باشد. همچنین تولید بعضی تجهیزات برای تقویت تماس بین کالکوپیریت و محلول فریک لازم می باشد.
یافته های صنعتی جدید در استفاده از باکتری در روش کپه ای کالکوپیریت خیلی شبیه یافته های موجود در بیولیچینگ کنسانتره کالکوپیریت می باشد. احتمال دارد که بتوان بعضی از پارامترهای عملیاتی اسیدشویی کپه ای کالکوپیریت را برای دامپ های اسیدشویی ماده معدنی مس اولیه خارج شده از معدن نیز مورد استفاده قرار داد.
تقویت هایی که در زمینه سیمانی مس، صورت گرفته، منجر به بهتر شدن بازیابی مس در توده ها نگردیده است. سیستم هایی که برای پرورش باکتری های جدید استفاده می شود منجر به تقویت باکتری های تیوباسیلوس تیواکسیدانس و تیوباسیلوس فرواکسیدانس شده است. جدیدا، باکتری لیپتوسپیلیریوم نیز به عنوان میکروارگانیسم قابل استفاده نیز مورد استفاده قرار می گیرد و باید تحقیقات و مطالعات بسیاری در مورد باکتری ترموفیلیک که نقش بسیار مهمی را در اکسیداسیون کانی ها دارد، انجام شود. مخصوصا برای بیولیچینگ مس از کالکوپیریت مقاوم از باکتری های ترموفیلیک آرکا، سولفولوبوس و مخصوصا اسیدیانوس برییلرلی و متالوسفرا که در درجه حرارت ۷۵۶۵ درجه سیلیسیوس رشد می کنند، استفاده شود. یافته های جدید منتشر شده، نشان می دهند که علاقه برای مطالعه در زمینه کاربرد باکتری های ترموفیلیک در بیولیچینگ رو به افزایش است.

 

+ نوشته شده در  یکشنبه 5 آبان1387ساعت 3:58  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 

اصول کلی بیولیچینگ مس
ماده معدنی مس استخراج شده تا ابعاد موردنظر خرد شده و به منظور آگلومره شدن ذرات ریز با ذرات درشت و کار با باکتری ها با اسیدسولفوریک در دستگاه های آگلومراسیون مخلوط می شوند.
به منظور کاهش میزان رطوبت موجود برای خوب آگلومره شدن آب یا رافینت (رافینت محلولی است که از مسیر بازگشتی جدایش محلول الکترووینینگ به دست می آید) اضافه می شود.


اگر ماده معدنی از نوع خیلی مصرف کننده اسید نباشد میزان اسید مصرفی برای آماده سازی ماده معدنی می تواند از محلول رافینت تامین شود.‏
رافینت معمولا شامل میزان کمی از باکتری است که منجر به اکسید شدن مس می شود (باکتری ابتدا توسط لوله هایی بر روی کپه های ماده معدنی ریخته می شوند تا سنگ سولفوری را به اکسیدی تبدیل کند.سنگ آگلومره و آماده شده برای اسیدشویی به محوطه ای فرستاده می شود که در محلی به ارتفاع ۶-۱۰ متر بر روی زمینی که قبلا مسطح شده است و یا بر بالای ماده معدنی که قبلا اسیدشویی شده است ریخته می شود.
به منظور تامین هوای موردنیاز برای عملیات باکتری ها لوله های پلاستیکی با سوراخ های مخصوص هوادهی بر روی پد قرار داده می شوند.‏ بادبزن های فشار پایین هوای مورد نیاز برای سیستم تهویه زیر ماده معدنی را تامین می کنند.‏

پدهای ایجاد شده توسط میزان مشخصی از محلول که شامل باکتری نیز می باشد مورد پاشش قرار می گیرند و این باکتری های موجود سنگ سولفوری را به اکسیدی تبدیل می کنند و در اسید حل می شوند، محلول باردار شده ‏‎(PLS)‎‏ (شامل مقدار مشخصی می باشد) در زیر توده جمع می شوند و بعضا دوباره به بالای هیپ عملیات برگردانده می شوند و یا مستقیما اگر میزان مس در حد مورد نظر باشد به مرحله ‏EW/SX‏ (جدایش محلول/ الکترووینینگ) برای بازیابی مس فرستاده می شوند. رافینت دو مرتبه به توده های اسیدشویی قرار گرفته، بازگردانده می شوند. زمان اسیدشویی برای عملیات های مختلف متفاوت است اما به طور ایده آل در حدود ۲۰۰ روز برای ماده معدنی مس ثانویه است. بازیابی مس در حدود ۸۵-۷۵ درصد متغیر است.
 

روش های مختلف بیولیچینگ مس
بیولیچینگ توده ای: در مقیاس ها و تناژهای بزرگ روش اسیدشویی توده ای مس برای باطله و یا مواد معدنی مس به عنوان یک طرح کاملا اقتصادی که با روش بیولیچینگ توده ای در غرب ایالت آمریکا به عنوان یک کار اقتصادی عرضه شد. امروزه، دامپ های بیولیچینگ در سراسر دنیا و مخصوصا در شیلی به طور گسترده ای استفاده می شود. هزینه های عملیاتی خیلی پایین است و با استفاده از روش های ‏EW/SX‏ این هزینه ها خیلی پایین تر می شوند.‏
جدایش مس از ماده معدنی طلا: حضور مس در ماده معدنی طلا به خاطر مصرف بالای مواد شیمیایی توسط مس مشکلاتی را در عملیات سیانوراسیون طلا به وجود می آورد. در عملیات لیشون در کونیزلند استرالیا تقریبا ۵۰۰ هزار تن در سال (۲۰ درصد خروجی معدن) از روش بیولیچینگ برای جدایش مس استفاده می شود که کالکوپیریت را توسط باکتری جدا می کند. بعد از این مرحله است که طلا می تواند به راحتی و به صورت کاملا اقتصادی استحصال شود. مس نیز توسط سمنتاسیون همراه با آهن برای عملیات بعدی جدا می شوند.
بیولیچینگ لایه های نازک: این روش تنها برای مواد معدنی اکسیدی به کار می رود. روش لایه های نازک شامل خردایش و بیولیچینگ مواد معدنی سولفیدی مس ثانویه در هیپ های کوچک در مراحل باردار بدون بار است. اخیرا عملیاتی در مقیاس بزرگ در معدن کبرادا بلانکا و سروکلورادو در شیلی از این روش برای مواد معدنی سولفیدی (کالکوسیت اولیه) مورد استفاده قرار گرفته است.‏
بیولیچینگ مخزنی: اولین بیولیچینگ مس و کنسانتره آن با استفاده از روش رآکتورهای مخزنی به منظور دستیابی به سینتیک سریع تر بوده است که این روش به خاطر بازیابی پایین آن از خوراک کالکوپیریت و اقتصادی بودن روش ذوب پیوسته نسبت به روش مذکور فقط در مقیاس آزمایشگاهی استفاده شده است. بیولیچینگ کنسانتره کالکوپیریت در حضور یون های کاتیونی مثل نقره منجر به سریع تر شدن سینتیک آزمایش و بازیابی بالای مس در جزئیات آزمایشگاهی شده است. میزان هزینه محاسبه شده برای روش بیولیچینگ - استخراج از محلول - الکترووینینگ، ۳۰-۲۵ سنت به ازای هر پوند است.
 

نمونه ای از کاربرد بیولیچینگ مس
اکثر معادنی که از روش بیولیچینگ برای استحصال فلزات استفاده می کنند، معادنی هستند که در منطقه نیمکره جنوبی واقع شده اند و این مطلب به خاطر شرایط آب و هوایی خاص این مناطق است که برای رشد باکتری و عملیات آنها مفیدتر هستند و در مناطقی مثل شمال آمریکا به دلیل شرایط آب و هوایی سرد کار باکتری ها در این مناطق با مشکل روبه رو می شود و در این مناطق تنها از باکتری های سرمادوست می توان استفاده کرد و از سال ۱۹۸۰، ۱۱ معدن مس و یک معدن به صورت برجا از روش بیولیچینگ استفاده کرده اند.
نمونه خیلی خوب صنعتی استفاده شده از روش بیولیچینگ، معدن کبرادابلانکا در شمال شیلی می باشد در سال ۱۹۹۴
محوطه این عملیات درون منطقه آلتی پلانو در سطح تراز ۴۴۰۰ متر واقع شده است که به خاطر شرایط خاص این منطقه کار باکتری ها در دمای سرد و فشار کم اکسیژن در مناطق مرتفع با مشکل روبه رو می شوند. در معدن مذکور ۱۷۳۰۰ تن در روز ماده معدنی سولفیدی تا ۱۰۰ درصد زیر ۹ میلیمتر سنگ شکنی می شوند، با اسید سولفوریک و آب گرم آگلومره می شوند و بعدا بر روی پدهایی به ارتفاع ۵/۶-۶ متر انباشته می شوند. پدها توسط لوله های مخصوص هوادهی که در زیر هیپ ها نصب شده اند و توسط فن هایی با فشار پایین هوادهی می شوند، مجهز شده اند. فعالیت باکتری ها در این معدن با بیشترین میزان موفقیت همراه است و بازیابی عملیات در حدود ۹۰-۸۰ درصد از سنگ معدنی سولفوری است که در حدود ۷۵۰۰ تن مس در سال تولید می کند. هزینه های به وجود آمده در معدن که شامل معدنکاری نیز می شود در حدود ۵۰ سنت به ازای هر پوند از ماده معدنی است.
 

+ نوشته شده در  یکشنبه 5 آبان1387ساعت 3:58  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 

تاریخچه استفاده از بیوتکنولوژی در صنایع معدنی
استفاده صنعتی مدرن از بیوتکنولوژی در بیولیچینگ مواد معدنی کم عیار و مواد استخراج شده از معدن مس انجام شده است. در اواخر دهه ۱۹۵۰ شرکت های مس کنکات از این فرآیند به طور موفقیت آمیزی استفاده کردند. بعد از این تجربه شرکت های مختلفی نیز به این تکنولوژی روی آورده اند.
امروزه دامپ های بیولیچینگ روش بسیار کم هزینه ای برای استحصال مس از توده اصلی هستند که هیچ روش دیگری کم هزینه تر از این روش نمی باشد.  علاوه بر موفقیت اقتصادی دامپ های بیولیچینگ عملیات خیلی کمی برای آماده سازی این دامپ ها لازم می باشد.
بعد از آن تجربه تا اواسط دهه ۱۹۸۰ هنگامی که اولین آزمایش برای بازیابی طلای مقاوم در عملیات فیرویو در آفریقای جنوبی صورت گرفت، انجام نشده بود.  از آن زمان به بعد افراد مختلفی از جمله آقایان اسپیساک و لاکشمانان تحقیقات بسیار زیادی را در زمینه بیوهیدرومتالورژی انجام دادند. به هرحال امروزه، کاربرد بیوهیدرومتالورژی به دلیل سادگی، هزینه کم و کاربرد برای مواد معدنی کم عیار موفقیت چشمگیری داشته است و در طی ۱۳ سال پیشرفت این روش به حداکثر مقدار خود رسیده است.
در این دهه اخیر ترکیبی از اسیدشویی توده ای، اسیدشویی اکسید مس و استفاده از میکروبیولوژی موفقیت چشمگیری در عملیات اسیدشویی میکروبی مس ثانویه و فلزات گرانقیمت مقاوم داشته است.
اسیدشویی توده ای میکروبی هنوز ساده ترین روش موجود است که منجر به کاهش هزینه های سرمایه گذاری اولیه، هزینه های جاری و موفقیت های زیست محیطی می شود. موارد کاربرد زیاد این روش در ۵ سال اخیر نشان دهنده اولویت ها و مزیت های خوب این روش است.
پروژه عظیم اسیدشویی توده ای میکروبی طلای سولفیدی مقاوم معدن نیومونت (۸ هزار تن) که توسط کمپانی نوادا انجام شد نمونه بارزی از موفقیت این تکنیک می باشد. 
 

کاربرد بیوتکنولوژی در صنایع معدنی
بررسی مقالات موجود و کارهای انجام شده از ۳۰ سال پیش نشان می دهد که تعداد بسیار زیادی از عملیات ها از روش میکروبی برای جدایش فلزات در مقیاس صنعتی استفاده کرده اند. نتایج حاصل از استفاده تکنیک بیوتکنولوژی در مقیاس آزمایشگاهی با تکنولوژی های موجود تفاوت های بسیار زیادی دارند. آزمایش های انجام شده در مقیاس آزمایشگاهی بسیار زیاد، در مقیاس نیمه صنعتی کمتر و در مقیاس صنعتی و کارهای بزرگ مقیاس بسیار کم می باشند. بعضی از موارد نیز با در نظر گرفتن شرایط اقتصادی فعلی نامطلوب و زیان ده هستند.
یک مطالعه جدید که توسط آقایان پولین و لارنس انجام گرفته شده است، شرایط استحصال فلزات پایه اورانیوم و فلزات قیمتی و همچنین بازیابی فلزات از محلول و فلزات صنعتی را بیان کرده اند. بیشترین کار انجام شده در مقیاس نیمه صنعتی و صنعتی برای مس، اورانیوم و فلزات قیمتی می باشد که شامل اسیدشویی توده ای ماده معدنی و باطله مس با عیار کم، اسیدشویی لایه های نازک از ماده معدنی مس، اسیدشویی توده ای مس از طلا، اسیدشویی در جا ماده معدنی و باطله اورانیوم، بازیابی کانی های مقاوم و بیواکسیداسیون توده ای کانی های مقاوم طلا و بیواکسیداسیون توده ای کانی های طلای مقاوم با عیار پایین است.
موفق ترین کاربرد بیوتکنولوژی برای استخراج فلزات در مورد مس و طلا می باشد و در زمینه مس، بیولیچینگ آن به خاطر راحتی و اقتصادی بودن بازیابی فلزات از محلول توسط روش ‏SXEW‏ به طور گسترده ای انجام می شود.‏  طلا نیز به خاطر ارزش اقتصادی بالای آن از این روش استفاده می شود.
بیولیچینگ اورانیوم نیز در قدیم بیشتر مورد استفاده قرار می گرفت ولی امروزه به دلیل کاهش قیمت اورانیوم و تحریم استفاده آن در صنایع هسته ای کاربرد آن کمتر شده و همچنین برای کانی های کبالت و نیکل نیز در آینده به خاطر کاربرد روزافزون این فلزات مورد بررسی قرار خواهند گرفت که در زیر در مورد موارد کاربرد بیولیچینگ برای استحصال کانی های مس، طلا، اورانیوم، نیکل و کبالت بحث خواهد شد.
 

کاربرد بیوتکنولوژی در صنایع مس
نحوه معدنکاری مس در شیلی به طور مستقیم بر قیمت و میزان خرید و فروش آن در بازار تاثیر می گذارد زیرا شیلی مهمترین تولیدکننده مس در دنیا است. این مطالب مشخص می کنند که تنها افزایش قیمت ها حائز اهمیت نیست بلکه باید راه های اقتصادی تری برای استحصال مس به دست آورد.
انتخاب عملیات بیوهیدرومتالورژی به طور گسترده ای به شرایط کانی شناسی مس بستگی دارد. بزرگترین کاربرد بیوتکنولوژی در صنایع معدنی در بیولیچینگ کانی های کم عیار و باطله ها در توده های اسیدشویی است.‏
اگرچه سولفیدهای مس ثانویه، کالکویست و کالکوپیریت بیشتر مورد اسیدشویی قرار می گیرند، حتی کانی های کالکوپیریت نسبتا مقاوم نیز به عنوان منابع حائز اهمیتی در روش اسیدشویی محسوب می شوند.

+ نوشته شده در  یکشنبه 5 آبان1387ساعت 3:58  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 

در صنایع معدنی و متالورژی نیاز روزافزون به مواد اولیه و کاهش ذخایر معدنی پرعیار ضرورت مصرف بهینه انرژی و رعایت دقیق معیارهای زیست محیطی، کاربرد روش های جدید و ایجاد تحول در صنایع معدنی و متالورژی را ضروری کرده است.
از مهمترین تحول ها در این زمینه، توسعه فناوری های جدید برای فرآوری منابع کم عیار و یا منابعی که روش های معمول، کارآیی لازم را در مورد آنها نداشته و یا ملاحظات اقتصادی امکان استفاده از آنها را نمی دهد، می باشد که این امر باعث بروز مشکلات جدی در صنایع تولید فلزات در کشورهای زیادی شده است و ذخایر بسیاری از منابع معدنی با عیار مناسب به سرعت در حال کاهش بوده و کانی های مخلوط و یا با عیار کم، همچنین باطله سنگ های معدنی استخراج شده باقی مانده اند که ناگزیر مورد توجه قرار گرفته اند.
یکی دیگر از مشکلات مهم جهان امروز به رغم اوج دانش و تکنولوژی بشر، مسئله محیط زیست است که در وضعیت بسیار پیچیده و بحرانی در سطوح ملی منطقه ای و بین المللی به سر می برد.
بشر در دهه اخیر در جست وجوی راه حل های علمی جدید برای این معضل است تا مشکلات زیست محیطی هر چه سریع تر بهبود یابد.
یکی از یافته های جدید بشر در زمینه فرآوری مواد معدنی استفاده از میکروارگانیسم ها به منظور استحصال مواد معدنی می باشد.
میکروارگانیسم ها که اصیل ترین جزء در بیوتکنولوژی محسوب می شوند جهت سوخت و ساز و انجام فرآیندهای حیاتی خود از منابع آلی و معدنی موجود در محیط تغذیه می کنند.
از این رو واکنش های مختلف شیمیایی، شیمی فیزیکی را در شرایط مختلف طبیعی و یا مصنوعی تحت تاثیر خود قرار می دهند.
در صنایع معدنی و متالورژی نیاز به برخی مسائل، کاربرد روش های جدید و ایجاد تحول در صنایع معدنی و متالورژی را ضروری کرده است.
کاربرد مثبت واکنش های متابولیکی موجودات زنده در زمینه فرآوری مواد معدنی و استخراج فلزات، قلمرو جدیدی است که تحقیقات پیرامون آن بیشتر در بخش های بیوتکنولوژی و میکروبیولوژی انجام می گیرد.
مزایای استفاده از میکروارگانیسم ها در فرآیندها تحت عنوان کلی بیوتکنولوژی نسبت به روش های متداول عبارتند از:

- تاثیرات زیست محیطی کمتر بر روی منابع آب و هوا

- نیاز به انرژی کمتر

- عدم نیاز به تجهیزات پیچیده و در نتیجه سرمایه گذاری کمتر. ‏

+ نوشته شده در  یکشنبه 5 آبان1387ساعت 3:57  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 
اسید فسفریک

اسید فسفریک

فسفریک اسید از جمله پرمصرف ترین مواد شیمیایی در صنعت است. به عنوان ماده افزودنی در نوشابه های گازدار کاربرد دارد و در تولید کودهای شیمیایی، پاک کننده های صابونی و غیر صابونی،تصفیه آب،خوراک دام و دارو سازی، مکملهای غذای دام و طیور(دی و منو کلسیم فسفات) ،  مواد فسفاته شوینده ها ،تصفیه پسابها ، تولید کودهای فسفاته(مهمترین)، ضد حریق کردن برخی سطوح و عوامل بازدارنده اشتعال، ونیز جهت تمیز کردن و جرم گیری سطوح فلزی به کار می رود. فسفریک اسید خوراکی را از افزودن آب به P4O10 می سازند. اسید فسفریک اسید ضعیفی است و در شرایط عادی و مدت زمان کوتاه آنقدر نمیتواند خطرساز باشد .

کاربرد در صنایع غذایی
از اسید فسفریک در تولید غذاهای اسیدی و نوشابه های گازدار مانند انواع کولاها استفاده می‌شود. بکارگیری این ماده سبب دادن طعم تندی به غذا شده، و از آنجا که ماده شیمیایی با تولید انبوه است، با قیمتی ارزان و حجمی فراوان در دسترس میباشد. همانطور که ذکر شد، قیمت پایین و حجم زیاد تولید این ماده، آنرا در مقایسه با طعم دهنده های طبیعی نظیر زنجبیل برای دادن طعم تندی، یا اسید سیتریک که از لیمو (lemon) و عصاره لیموترش (lime) که برای دادن طعم ترشی بکار میرود، در رتبه بالاتری قرار داده است.

کاربرد در مواد پاک کننده
در تولید پاک کننده ها اسید فسفریک برای نرم کردن آب بکار می رود.آب نرم بدون یونهای کلسیم (II) و منیزیم (II) که آب سخت را تشکیل می دهند،اگر ازبین نروند تشکیل آب سخت را می دهند که این یونها با صابون تشکیل رسوبات غیر قابل حل می دهند که سبب لکه بروی لباس ها در هنگام  شستشو می شوند.نمکهای فسفات از اسید فسفریک بطور وسیع در پاک کننده هابعنوان(builder) بکار می رود.بیشتر گستره ترکیبات فسفر درمخلوط پاک کنندهای جامد است که سدیم تری پلی فسفات یکی از آنهاست.Na5P3O10 ،بعنوان نرم کننده آب ،سدیم تری پلی فسفات با کلسیم (II) و منیزیم (II) یوند برقرار می کندو تشکیل اجزاء محلول را می دهد که کمپلکس یا کلیت است.این کمپلکس ها از واکنش کلسیم (II)  و منیزیم (II) با صابون ممانعت بعمل می آورندتا رسوب ایجاد نشود.

کاربرد در زدودن زنگ آهن
از اسید فسفریک میتوان مستقیماً برای زدودن زنگ آهن (اکسید آهن III) از ابزارهای آهنی یا فولادی و تبدیل آهن به فسفاتهای محلول در آب استفاده نمود. پس از زدودن زنگ آهن فسفات آهن تولید شده تبدیل به ترکیب فسفات آهن سیاه شده که خود به عنوان عامل جلوگیری از خوردگی میتواند مورد استفاده قرار گیرد. اسید فسفریک به عنوان کاتالیت در صنایع پتروشیمی کاربرد دارد.

کاربرد در پزشکی
از اسید فسفریک در دندانپزشکی و اورتودنسی به‌عنوان عامل قلم زنی (Etching) جهت تمیز کردن و زبر کردن سطح دندان خصوصاً در جاهایی که از اسباب و وسایل دندانپزشکی استفاده شده، بکار میرود. همچنین از اسید فسفریک به‌عنوان کاتالیست در ساخت آسپیرین بخاطر داشتن یون هیدروژن فراوان و آلایندگی کمتر در مقایسه با اسید کلریدریک و سولفوریک استفاده می‌شود.

کاربرد در کشاورزی
بیشتر اسید فسفریک در تولید کود بکار می رود.فسفر یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاهان محسوب می شود.فسفاتهای آلی ترکیباتی هستند که انرژی لازم برای بیشتر واکنشهایی که در سلولهای زنده اتفاق می افتند را مهیا می کنند.بنابراین خاکهای غنی با کودهای فسفاتی رشد گیاهان را بالا می برند. افزایش غلظت فسفات در سطح آبها همچنین رشد گیاهان آبزی را بالا می برد.اضافات کودهای شیمیایی می توانند باعث تحریک رشد گیاهان در آبهای دریاچه ها و آبهای جاری بشوند.آب فاضلاب ها که شامل فسفات است می تواند تاثیر یکسانی داشته باشد.
دریاچه ها که از مواد مغذی غنی هستند از افزایش سرعت Eutrophication(انباشتگی خوراک آبی) تلف می شوند. وقتی گیاهان آبزی با این شرایط مغزی بودن محیط رشد می کنند پس از مدتی خواهند مرد. حال این گیاهان مرده برای تجزیه اکسیژن حل شده در آب را مصرف می کنند. این مصرف سطح اکسیژن حل شده را کاهش می دهد تا نقطه ای که برای حمایت حیوانات آبزی کافی نیست. برای کاهش تهدید Eutrophication دریاچه بسیاری از مناطق دارند فسفات ها را از پاک کننده ها حذف می کنند. در بعضی از موارد فسفاتها جای خودشان را با کربناتها عوض می کنند. به عبارت دیگر پاک کنندهای جدید به گونه ای تهیه می شوند که با کلسیم (II) و منیزیم (II)  یونهای سخت آب واکنش ندهند.

 


روشهای تولید اسید فسفریک در صنعت

روش تر(Wet process):
در اثر اضافه کردن اسید سولفوریک روی فسفات کلسیم بدست می آید. طبق واکنش زیر:

در این روش کانیهای فسفات را با اسید سولفوریک ترکیب می کنند، علاوه بر تولید اسید فسفریک و برخی فسفاتها که ترکیبات اصلی هستند، سایر ترکیبات (CACO3CAF2)هم تولید می‌شوند، از طرف دیگر واکنشهایی که در آن با از بین رفتن اسید سولفوریک ، ترکیباتی تولید می‌شود که از نظر تجاری کم اهمیت هستند (واکنشهای پارازیتی)، یونهای مزاحمی تولید شده و باعث آلودگی مخلوط ها می‌شوند .

روش حرارتی(خشک)Thermal process:
این روش شامل احتراق فسفر و هیدراسیون P4O10  می‌باشد. مخلوط فسفر مایع و هوا به محفظه احتراق که شبیه برج است تزریق شده و با انجام واکنش اکسیداسیون فسفر،   تولید می‌شود. جنس محفظه احتراق نوعی فولاد مخصوص است که با H3PO4  غیرفعال شده است.  P4O10 به دست آمده را در برج بعدی هیدراته می‌کنند و بخارات باقیمانده  P4O10 را ، واحد شستشو به اسید فسفریک رقیق تبدیل کرده و به عنوان افشان در پایین آوردن دمای برج اول استفاده می‌شود.

روش های تولید در ایران
در ایران از اثر اسید سولفوریک بر کانیهای آپاتیتی اسید فسفریک تولید می شود . از آنجا که فسفر وآرسنیک در یک گروه(گروه 5) جدول شیمیایی (تناوبی) قرار دارند و در طبیعت نیز به احتمال زیاد در کانیهای مختلف با هم وجود دارند و فقط در درصد خلوص انها اختلاف می باشد.
چنانکه میدانید آرسنیک از عناصر سمی و کشنده به شمار می آید و وجود آن در کانیهای آپاتیتی که اسید فسفریک از آنها تهیه میشود و غالبا در صنایع خوراک دام و بهداشتی مصرف میگردد خطری مهم محسوب میگردد. البته روشهای تولید اسید فسفریک مثل احتراق فسفر خالص این مشکل را حل نموده اما قیمت تمام شده بسیار بالاتر از بهره گیری از کانی های آپاتیتی است. فلوئور یکی دیگر ازموادی است که سمیت دارند و جزء لاینفک کانی های آپاتیتی است.

 




تهیه پرمنگنات پتاسیم از سنگ معدن پیرولوزیت

از واکنش دی اکسید منگنز با پتاس یا کربنات پتاسیم در مجاورت هوا یا سایر اکسنده ها مانند نیترات پتاسیم, منگنات پتاسیم  دست می آید. منگنات پتاسیم سبز رنگ است که در آب حل شده و با عبور دی اکسید کربن، کلر یا اوزون از محلول به پرمنگنات تبدیل می شود.

 

 

رنگ یون پرمنگنات ارغوانی پر رنگ است. بلور پتاسیم پرمنگنات تقریبا سیاه رنگ است. در آب محلول و ناپایدار است. درمحیط اسیدی به آرامی تجزیه می شود و در محیط های خنثی و قلیایی و در تاریکی تقریبا پایدار است.

 

 تعیین درصد MnO2

4/0 گرم از سنگ معدن و25 میلی لیتر سولفات فروی اسید سولفوریکی 1/0 نرمال رادر یک ارلن 250 میلی لیتر بریزید. در ارلن دیگری 250 میلی لیتر سولفات فروی 1/0 نرمال بریزید. دو ارلن را روی حمام آب گرم به مدت 5/1 ساعت گرم کنید. به هر یک از ارلن ها 100 میلی لیتر آب جوش اضافه کنید.
در بورت پرمنگنات پتاسیم 1/0 بریزید و تیتراسیون را انجام دهید. اگر مقدار پرمنگنات پتاسیم مصرفی برای سولفات فرو V1 و برای پیرولیت V2 باشد. مقدار سولفات فروی مصرفی برای احیای MnO2 به +Mn2 برابر    V1-V2  خواهد شد.
5/6 گرم پتاس و 6/5 گرم سنگ معدن را در داخل بوته ریخته و 5 میلی لیتر آب مقطر  به آن اضافه کنید و بهم بزنید.  سپس آنرا در 100 میلی لیتر آب جوش حل کرده و صاف کنید. محلول سبز رنگ را در دمای 50 تا 60 درجه  گرم کرده و گاز CO2 وارد آن کنید. بعد از 15 دقیقه منگنات به پرمنگنات تبدیل می شود. آنرا صاف کنید تا MnO2 از واکنش خارج شود. می توانید بازده واکنش را محاسبه کنید.

 

 متبلور کردن پرمنگنات پتاسیم                          

محلول پرمنگنات پتاسیم را در یک ارلن خلاء ریخته و آنرا به خرطوم آبی وصل کنید. آنرا گرم کنید. پس از تبخیر آب، آنرا در کریستالیزور بریزید ودر سرما متبلور شود. جهت بلور سازی یک تکه کوچک بلور پرمنگنات خالص با آن اضافه کنید. آنگاه بلور را با صافی جدا کرده و با ر خشک کنید. با توزین بلور، بازده واکنش را محاسبه کنید.

 

تعیین درجه خلوص پرمنگنات پتاسیم

۲ گرم پرمنگنات پتاسیم را در آب حل کرده و به حجم 100 میلی لیتر برسانید. و در بورت 50 میلی لیتر بریزید. 10 میلی لیتر اکسالیک اسید 1/0 نرمال را در ارلن 250 میلی لیتر ریخته و به آن 20 میلی لیتر اسید سولفوریک 4 نرمال اضافه کنید. آنرا گرم کنید. آنگاه با محلول پرمنگنات داخل بورت تیتر کنید. نرمالیته پرمنگنات و از آن درصد خلوص پرمنگنات را بدست آورید.

 

 تهیه پرمنگنات پتاسیم به روش الکترولیز

به محلول منگنات پتاسیم  (تقریبا 9%) پتاس 5% به آن اضافه کنید و در طرف الکترولیز بریزید. یک ورقه آهنی بعنوان آند و یک میله آهنی که سطح آن یک دهم سطح آند است، بعنوان کاتد انتخاب کنید.  ناحیه کاتدی و آندی را بوسیله دیافراگم استوانه ای جدا کنید.
دمای الکترولیز 60 درجه، دانسیته جریان آندی 84 آمپر بر فوت مربع، دانسیته جریان کاتدی 840 آمپر بر فوت مربع و افت پتانسیل بر حسب ظرفیت الکترولیز 3 ولت است. با پیشرفت اکسایش، پرمنگنات پتاسیم به صورت بلور درمی آید و محلول الکترولیز قلیایی تر می شود. محلول را سرد کنید و بلورهای پرمنگنات را طبق روش قبل بدست آوردید.

 




اسید سولفوریک
اسید سولفوریک اسید معدنی بسیار قوی می‌باشد. این اسید با هر درصدی در آب حل می‌شود. اسید سولفوریک در گذشته به نام جوهر گوگرد معروف بوده است. وقتی غلظت بالایی از  گازی به اسید سولفوریک اضافه می‌شود، الئوم یا اسید سولفوریک دود کننده به فرمول  ایجاد می‌شود. واکنش اسید سولفوریک با آب بسیار گرمازا می‌باشد. اضافه کردن آب به اسید سولفوریک غلیظ خطرناک است. زیرا در اثر حرارت حاصل از واکنش اسید و آب ، آب داغ ممکن است به اطراف پراکنده شود.

 

بنابراین آن را با آرامی به آب اضافه می‌کنند. این مساله بدلیل پایین بودن دانسیته آب نسبت به اسید سولفوریک می‌باشد که آب میل دارد روی اسید قرار گیرد. میل ترکیبی اسید سولفوریک با آب بقدری بالاست که می‌تواند مولکول‌های هیدروژن و اکسیژن را از بقیه ترکیبات بصورت آب جدا کند. به عنوان مثال مخلوط کردن گلوکز و اسید سولفوریک ، عنصر کربن و آب ایجاد می‌کند.

اسید سولفوریک قسمت عمده باران اسیدی می‌باشد که از آلاینده‌های جوی مثل  حاصل از کارخانه‌ها با آب باران بوجود می‌آید. 
                                                                                               

تاریخچه
اسید سولفوریک در قرن نهم توسط شیمیدان ایرانی به نام زکریای رازی کشف شد. او اسید سولفوریک را از طریق تقطیر خشک کانی‌هایی که شامل سولفات آهن  که زاج سبز نامیده می‌شود و سولفات مس  که کات کبود نامیده می‌شد بدست آورد. حرارت هر یک از این ترکیبات باعث تجزیه آنها و ایجاد اکسید آهن II یا اکسید مس II ، آب و  می‌گردد. ترکیب آب و  حاصل شده ، محلول رقیق اسید سولفوریک ایجاد می‌کند.

این روش با ترجمه متون علمی و کتاب‌های دانشمندان مسلمان ایرانی توسط شیمیدان‌های اروپایی در قرون وسطی مانند آلبرت ماگنوس در اروپا شناخته شد و به این دلیل اسید سولفوریک را شیمیدان‌های قرون وسطی به نام جوهر گوگرد شناختند.

در قرن هفدهم ، جان گلوبر ، اسید سولفوریک را از سوزاندن سولفورو نیترات پتاسیم در مجاورت بخار آب تهیه کرد. در سال 1746 ، جان روبک اسید سولفوریک را با غلظت 40-35% در ظروف سربی تولید می‌کرد. جوزف گیلوساک با اصلاح روش روبک ، اسید سولفوریکی با غلظت 78% بدست آورد.

با این همه صنایع رنگرزی و سایر صنایع شیمیایی خواهان اسید سولفوریک با غلظت بالاتر بودند. در اواسط قرن 18 این امر با روش تقطیر خشک کانی‌ها ، شبیه همان روش اولیه رازی ممکن شد. در این روش سولفید آهن در اثر حرارت در هوا تولید سولفات آهن II می‌کند و فراورده حاصل با حرارت اضافی اکسید شده و تولید سولفات آهن III می‌کند که آن هم در اثر حرارت در 480 درجه سانتیگراد تجزیه شده و اکسید آهن و  ایجاد می‌کند. عبور دادن  به آرامی از میان آب ، اسید سولفوریک با غلظت بالا ایجاد می‌کند.

کاربرد اسید سولفوریک
اسید سولفوریک جزء مواد شیمیایی پراستفاده می‌باشد. این ماده در واکنش‌های شیمیایی و فرآیندهای تولید سایر ترکیبات ، کابرد فراوانی دارد. عمده‌ترین استفاده آن در کارخانه‌های تولید کود شیمیایی ، استخراج فلزات ، سنتزهای شیمیایی ، تصفیه پساب‌ها و پالایشگاه‌های نفت می‌باشد. اسید سولفوریک در اثر واکنش با اسید نیتریک ، یون نیترونیوم تولید می‌کند که در فرآیند نیترو‌دار کردن ترکیبات استفاده می‌شود.

فرآیند نیترودار کردن در صنایع تولید مواد منفجره مانند تولید تری‌نیتروتولوئن (TNT) ، نیترو گلیسیرین و ... استفاده می‌شود. اسید سولفوریک در انباره‌های سربی (باطری‌های سربی) به عنوان محلول الکترولیت استفاده می‌شود.

اسید سولفوریک ، یک عامل آبگیری بسیار قوی است. در اکثر واکنش‌ها به عنوان عامل هیدراتاسیون استفاده می‌شود و در تولید میوه‌های خشک هم به میزان کم ، از اسید سولفوریک برای جذب آب استفاده می‌کنند.

تولید صنعتی اسید سولفوریک به روش تماسی
در سال 1832 یک تاجر انگلیسی سرکه ، روشی اقتصادی برای تولید  و اسید سولفوریک غلیظ ابداع کرد که امروزه به نام فرآیند تماسی معروف است و قسمت اعظم اسید سولفوریک در دنیا به این روش تولید می‌گردد. این فرآیند در سه مرحله صورت می‌گیرد که عبارتند از :

تهیه و خالص سازی  :
خالص سازی  و هوا برای جلوگیری از مسموم‌شدن کاتالیزور لازم است. گازها پس از شستشو با آب ، با اسید سولفوریک خشک می‌شوند.

اکسیداسیون کاتالیکی  به  :
 با  در دمای بالاتر از 450 درجه سانتیگراد و فشار 2atm و کاتالیزور پنتا اکسید وانادیم ، واکنش داده و  تولید می‌کند.  تولید شده از میان تبادلگر گرمایی عبور داده شده و در اسید سولفوریک غلیظ حل شده و تولید الئوم می‌کند. به دلیل اینکه انحلال  در آب بسیار گرمازا بوده و بجای اسید سولفوریک مایع ، مه تولید می‌شود، انحلال مستقیم  در آب عملی نمی‌باشد.

تولید  :
اولئوم با آب واکنش داده و اسید سولفوریک تولید می‌کند.

 




اسید نیتریک

 

اسید نیتریک خالص (HNO3) در 41.6- درجه سانتی‌گراد ذوب شده ، تولید مایع بی‌رنگی می‌کند، اما نسبت به درجه حرارت و درجه تابش نور بر آن ، گستره رنگ آن از زرد تا قرمز متمایل به قهوه‌ای متغیر است. این تغییرات نتیجه تجزیه آن طبق واکنش زیر است:

2HNO3 -----> 2NO2 + H2 + 1/2 O2

به این علت ظرفهای محتوی آن ، همیشه تحت فشار کنترل شده می‌باشد. اسید نیتریک با آب قابل احتراق است و محلول آن آزئوتروپی را تشکیل می‌دهد که نقطه جوش آن برابر با 121.9 درجه سانتیگراد است که شامل 68.7% وزنی HNO3 می‌باشد.

                                                            

روشهای تهیه اسید نیتریک
امروزه در تولید صنعتی اسید نیتریک ، آمونیاک بعنوان ماده اولیه استفاده می‌شود. از نظر تاریخی ، اسید نیتریک اولین بار از اثر اسید سولفوریک روی نیترات سدیم (شوره شیلی ) بدست آمد. واکنش در کوره‌هایی با دمای 150 تا 170 درجه سانتی‌گراد صورت می‌گیرد. اسید بدست آمده ، دارای غلظت 95 تا 97 درصد است.

روش بریک لند ( Brikeland )
در این روش می‌توان اسید نیتریک را از اکسید نیتریک مطابق واکنش زیر بدست آورد.

N2 + O2 -----> 2NO + 43Kcal

تبدیل NO به HNO3 با اکسیداسیون و هیدراتاسیون انجام می‌گیرد. در این فرایند بخاطر کم بودن غلظت NO ، علاوه بر هزینه انرژی الکتریکی ، مقداری گاز نیز باید در جریان باشد. ضمنا دمای بالا نیز باعث واکنش عکس و تجزیه NO می‌شود.

سنتز اسید نیتریک از آمونیاک
امروزه اسید نیتریک بطور صنعتی از آمونیاک تهیه می‌شود. برای این کار لازم است که ماده اولیه را با هوا به اکسید نیتروژن تبدیل کرد.

4NH3 + 5O2 -----> 4NO + 6H2 + 216,24Kcal

 

 



 

 

این سایت اطلاعات خوبی در مورد شبکه بلوری به همراه اشکال این شبکه های بلوری را به شما می دهد.

گاهی طراحی یا به دست اوردن شکلی مناسب از بلورها کار زمان زیادی میبرد اما این سایت تعداد زیادی شکل و ساختار در اختیار شما قرار میدهد , اگر به دنبال اطلاعات یا شکل بلوری هستید حتما از این سایت رو ببینید .

امیدوارم مفید باشد .

Crystal Lattice - Structures




تهیه آب اکسیژنه (H2O2)

 

روش اول

مواد لازم: باریم پراکسید، سولفوریک اسید 20%، باریم کربنات، یخ

روش کار: درون یک ارلن کوچک 25 میلی لیتر سولفوریک اسید 20% ریخته و پس از سرد کردن (ارلن را درون آب یخ قرار دهید) به تدریج 5 گرم BaO2 به آن اضافه کنید (ارلن همچنان درون آب یخ باشد) در این حالت باریم سولفات ته نشین میشود. سپس به آن حدود یک گرم BaCO3 جامد اضافه نموده، رسوب را صاف کنید. محلول زیر صافی آب اکسیژنه میباشد.

 
روش دوم

مواد لازم: باریم پراکسید، سولفوریک اسید

روش کار: 30 گرم باریم پراکسید را در یک بشر با کمی آب به صورت خمیر در آورید. در یک ارلن 60 میلی لیتر سولفوریک اسید 4 نرمال بریزید و آنرا در یک تشت آب – یخ قرار دهید تا کاملا سرد شود. سپس به تدریج خمیر باریم پر اکسید را به آن اضافه کنید و بهم بزنید. پس از تمام شدن باریم پر اکسید رسوب را صاف کنید. محلول زیر صافی آب اکسیژنه است.


روش سوم

مواد لازم: باریم پراکسید، کپسول گاز CO2

روش کار: 10 گرم باریم پراسید را داخل ارلن در آب یخ به صورت معلق در آورید و به آن مقدار کافی گاز کربن دی اکسید وارد کنید. رسوب را با صاف کردن از آب اکسیژنه جدا کنید.


روش چهارم

مواد لازم: فسفریک اسید، سدیم پراکسید

روش کار: در یک لوله آزمایش مقدار 10 میلی لیتر فسفریک اسید بریزید و آنرا در ظرف آب یخ نگهدارید. پس از سرد شدن به آن مقدار کمی سدیم پراکسید اضافه کنید.

 
روش پنجم

مواد لازم: سدیم دی هیدروژن ارتو فسفات، سدیم  پراکسید، سدیم هیدروکسید، فسفریک اسید، یخ

روش کار: محلولی از 5 گرم سود در 40 میلی لیتر آب مقطر تهیه کنید. به محلول فوق 8 میلی لیتر ارتو فسفریک اسید اضافه کنید. مخلوط را پس از به هم زدن در آب یخ سرد نمائید. این واکنش منجر به سدیم دی هیدروژن فسفات میشود.

2/2 گرم سدیم پر اکسید پودر شده را به محلول سیر شده سدیم دی هیدروژن ارتو فسفات به تدریج ضمن سرد کردن و به هم زدن به وسیله یک میله شیشه ای، اضافه نمایید. (چنانچه درجه حرارت محیط زیاد پایین باشد بلورهای دی سدیم هیدروژن ارتو فسفات 12 آبه با قدری یخ متبلور میشود.)

درجه حرارت محیط را به (1-) درجه سانتیگراد زیر صفر برسانید و رسوب تولید شده را صاف کنید. محلول زیر صافی آب اکسیژنه است.

 

+ نوشته شده در  سه شنبه 24 مهر1386ساعت 11:50  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 

تهیه پرمنگنات پتاسیم از سنگ معدن پیرولوزیت

از واکنش دی اکسید منگنز با پتاس یا کربنات پتاسیم در مجاورت هوا یا سایر اکسنده ها مانند نیترات پتاسیم, منگنات پتاسیم  دست می آید. منگنات پتاسیم سبز رنگ است که در آب حل شده و با عبور دی اکسید کربن، کلر یا اوزون از محلول به پرمنگنات تبدیل می شود.

 

 

رنگ یون پرمنگنات ارغوانی پر رنگ است. بلور پتاسیم پرمنگنات تقریبا سیاه رنگ است. در آب محلول و ناپایدار است. درمحیط اسیدی به آرامی تجزیه می شود و در محیط های خنثی و قلیایی و در تاریکی تقریبا پایدار است.

 

 تعیین درصد MnO2

4/0 گرم از سنگ معدن و25 میلی لیتر سولفات فروی اسید سولفوریکی 1/0 نرمال رادر یک ارلن 250 میلی لیتر بریزید. در ارلن دیگری 250 میلی لیتر سولفات فروی 1/0 نرمال بریزید. دو ارلن را روی حمام آب گرم به مدت 5/1 ساعت گرم کنید. به هر یک از ارلن ها 100 میلی لیتر آب جوش اضافه کنید.
در بورت پرمنگنات پتاسیم 1/0 بریزید و تیتراسیون را انجام دهید. اگر مقدار پرمنگنات پتاسیم مصرفی برای سولفات فرو V1 و برای پیرولیت V2 باشد. مقدار سولفات فروی مصرفی برای احیای MnO2 به +Mn2 برابر    V1-V2  خواهد شد.
5/6 گرم پتاس و 6/5 گرم سنگ معدن را در داخل بوته ریخته و 5 میلی لیتر آب مقطر  به آن اضافه کنید و بهم بزنید.  سپس آنرا در 100 میلی لیتر آب جوش حل کرده و صاف کنید. محلول سبز رنگ را در دمای 50 تا 60 درجه  گرم کرده و گاز CO2 وارد آن کنید. بعد از 15 دقیقه منگنات به پرمنگنات تبدیل می شود. آنرا صاف کنید تا MnO2 از واکنش خارج شود. می توانید بازده واکنش را محاسبه کنید.

 

 متبلور کردن پرمنگنات پتاسیم                          

محلول پرمنگنات پتاسیم را در یک ارلن خلاء ریخته و آنرا به خرطوم آبی وصل کنید. آنرا گرم کنید. پس از تبخیر آب، آنرا در کریستالیزور بریزید ودر سرما متبلور شود. جهت بلور سازی یک تکه کوچک بلور پرمنگنات خالص با آن اضافه کنید. آنگاه بلور را با صافی جدا کرده و با ر خشک کنید. با توزین بلور، بازده واکنش را محاسبه کنید.

 

تعیین درجه خلوص پرمنگنات پتاسیم

۲ گرم پرمنگنات پتاسیم را در آب حل کرده و به حجم 100 میلی لیتر برسانید. و در بورت 50 میلی لیتر بریزید. 10 میلی لیتر اکسالیک اسید 1/0 نرمال را در ارلن 250 میلی لیتر ریخته و به آن 20 میلی لیتر اسید سولفوریک 4 نرمال اضافه کنید. آنرا گرم کنید. آنگاه با محلول پرمنگنات داخل بورت تیتر کنید. نرمالیته پرمنگنات و از آن درصد خلوص پرمنگنات را بدست آورید.

 

 تهیه پرمنگنات پتاسیم به روش الکترولیز

به محلول منگنات پتاسیم  (تقریبا 9%) پتاس 5% به آن اضافه کنید و در طرف الکترولیز بریزید. یک ورقه آهنی بعنوان آند و یک میله آهنی که سطح آن یک دهم سطح آند است، بعنوان کاتد انتخاب کنید.  ناحیه کاتدی و آندی را بوسیله دیافراگم استوانه ای جدا کنید.
دمای الکترولیز 60 درجه، دانسیته جریان آندی 84 آمپر بر فوت مربع، دانسیته جریان کاتدی 840 آمپر بر فوت مربع و افت پتانسیل بر حسب ظرفیت الکترولیز 3 ولت است. با پیشرفت اکسایش، پرمنگنات پتاسیم به صورت بلور درمی آید و محلول الکترولیز قلیایی تر می شود. محلول را سرد کنید و بلورهای پرمنگنات را طبق روش قبل بدست آوردید.

 

+ نوشته شده در  سه شنبه 24 مهر1386ساعت 11:49  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 
کروماتوگرافی بر اصول کل پخش فاز بنیان نهاده شده است. به طور خلاصه، در این روش جریان یک فاز از کنار (یا از داخل) فاز ساکنی میگذرد و در این حال فاز ساکن اجزای آنرا به طور انتخابی خارج میکند. این خروج یک عمل تعادلی است و مولکولهای اجزاء دوباره داخل فاز متحرک میشوند. هنگامی که ثابت پخش دو یا چند جزء در این دو فاز با هم متفاوت باشند، اجزای مربوط در فاز متحرک میشوند. هنگامی که ثابت پخش دو یا چند جزء در این دو فاز با هم متفاوت باشند، اجزای مربوط در فاز متحرک از هم تفکیک میشوند. به طور ساده میتوان گفت که هر چه فاز ساکن یک جزء را محمتر نگه دارد، در صد مولکولهای جزئی که بی حرکت نگه داشته شده بیشتر میشود. جزء دیگری که با شدت کمتر نگه داشته میشود نسبت به جزء اول در فاز متحرک درصد مولکولی بیشتری خواهد داشت. بنابراین به طور متوسط مولکولهای جزئی که با شدت کمتر نگه داشته میشوند، نسبت به مولکولهای دیگر با سرعت بیشتری از روی فاز ساکن میگذرند (در جهت جریان) و در نتیجه اجزای مربوط به قسمتهای مختلف فاز ساکن (باندها) منتقل میشوند.
فاصله باندها به طور خطی به مسافتی که در ستون طی میشود بستگی دارد. به طور کلی هر چه مسافت طی شده بیشتر باشد، فاصله باندها زیادتر خواهد شد. یادآور میشود که اجزای مخلوط باید ضرایب پخش متفاوتی داشته باشند تا بتوان آنها را به کمک پخش فاز تفکیک کرد. در صورتی که این ضرایب به هم نزدیک باشند، اجزای مربوط فقط به طور جزئی به باندهای جداگانه تفکیک میشوند. البته میتوان طول مسیر را زیاد کرد و به اجزاء فرصت داد تا بیشتر از هم جدا شوند.
کروماتوگرافی چهار نوع مهم دارد که بر اصول توصیف شده بالا متکی هستند. این انواع عبارتند از کروماتوگرافی گازی (کروماتوگرافی تفکیکی گاز مایع)، کروماتوگرافی ستونی، کروماتوگرافی لایه نازک (TLC) و کروماتوگرافی کاغذی.

 


کروماتوگرافی ستونی

در کروماتوگرافی ستونی جسم بین فازهای مایع و جامد پخش میشود. فاز ساکن جسم جامدی است و این جسم اجزای مایعی را که از آن میگذرد به طور انتخابی در سطح خود جذب میکند و آنها را جدا میکند. اثرهایی که باعث جذب سطحی میشوند همان اثرهایی هستند که موجب جذب در مولکولها میشوند. این اثرها عبارتند از: جاذبه الکترواستاتیکی، ایجاد کمپلکس، پیوند هیدروژنی، نیروی واندروالس و غیره.
برای جدا کردن یک مخلوط با کروماتوگرافی ستونی، ستون را با جسم جامد فعالی (فاز ساکن) مانند آلومینا یا سیلیکاژل پر میکنند و کمی از نمونه مایع را روی آن میگذارند. نمونه ابتدا در بالای ستون جذب میشود. سپس حلال استخراج کننده ای را در داخل ستون جریان میدهند. این فاز مایع متحرک، اجزای مخلوط را با خود میبرد. ولی به علت نیروی جاذبه انتخابی فاز جامد، اجزای مربوط میتوانند با سرعتهای مختلفی به طرف پایین ستون حرکت کنند. ترکیبی که با نیروی کمتری جذب فاز ساکن شود سریعتر خارج میشود زیرا که درصد مولکولی آن در فاز متحرک از ترکیبی که با نیروی زیادتری جذب فاز ساکن میشود بیشتر است.
اجزای تفکیک شده را میتوان مجددا به دو روش به دست آورد:
1) مواد جامد ستون را میتوان خارج کرد و قسمتی از آنرا که حاوی باند مورد نظر است برید و با حلال مناسب استخراج کرد.
2) چون باندها با زمانهای مختلفی خارج میشوند میتوان آنقدر حلال را از ستون عبور داد تا باندها از انتهای آن خارج شوند و در ظرف جداگانه ای بریزند.
معمولا روش دوم کاربرد بیشتری دارد.
در مورد اجسام رنگین میتوان باندهایی را که به طرف پایین ستون می آیند مستقیما مشاهده کرد.

اما در مورد اجسام بیرنگ نمیتوان تغییرات را مستقیما مشاهده کرد. با این حال بسیاری از اجسام در هنگام تابش نور ماورای بنفش فلوئورسانس پیدا میکنند و در چنین مواردی از این خاصیت جهت مشاهده باندها استفاده میشود. معمولا برای پی بردن به جریان عمل کروماتوگرافی ستونی حجمهای کوچک و ثابتی (مثلا 25 میلی لیتر) از محلول استخراج شده را جمع آوری میکنند. سپس حلال آنها را تبخیر میکنند تا ببینند جسمی در آنها وجود دارد یا خیر. گرچه ممکن است یک جسم در چند ظرف پخش شود، ولی اگر حجم هر جزء نسبتا کم گرفته شود (مثلا کمتر از 10% حجم ستون) معمولا باندهای مختلف در ظروف مختلف جمع آوری میشوند. روش دیگری که برای پی بردن به وضع تفکیک مناسب است آن است که محلول استخراج شده در فاصله زمانی مختلف با کروماتوگرافی لایه نازک مورد بررسی قرار گیرد.
تعدادی از جاذبهای جامدی که عموما مصرف میشوند عبارتند از: آلومینا، سیلیکاژل، فلورسین، زغال چوب، منیزیم اکسید، کلسیم کربنات، نشاسته و شکر. معمولا شیمیدانهای آلی از آلومینا، سیلیکاژل و فلورسین بیشتر استفاده میکنند.
آلومینا (Al2O3) ترکیب قطبی بسیار فعالی است که قدرت جذب زیادی دارد و به سه صورت موجود است: خنثی، شسته شده با اسید و شسته شده با باز. آلومینای بازی برای ترکیبهای اسیدی و آلومینای اسیدی برای ترکیبهای بازی قدرت تفکیک خوبی نشان میدهد. در ترکیبهایی که به شرایط اسیدی و بازی حساسیت دارند و واکنش شیمیایی دارند باید از آلومینای خنثی استفاده کرد. آلومینا با قطبیت زیادی که دارد ترکیبهای قطبی را به شدت جذب میکند و در نتیجه ممکن است استخراج آنها از ستون را مشکل کند. فعالیت (قدرت جذب) آلومینا را میتوان با افزایش کمی آب کاهش داد، درجه فعالیت آلومینا با درصد وزنی آب موجود مشخص میشود. سیلیکاژل و فلورسین هم قطبی هستند ولی قطبیت آنها از آلومینا کمتر است.
برای اینکه جاذبهای جامد نیروی موثر تری داشته باشند، باید اندازه ذرات آنها یکنواخت و سطح مخصوص آنها زیاد باشد. چنین سطحی باعث تسریع تعادل جسم در دو فاز میشود. این حالت در ایجاد باندهای باریک اهمیت دارد.
در تعیین شرایط یک تجربه کروماتوگرافی باید به ماهیت فاز مایع (حلال) مصرفی توجه کرد. حلال نیز میتواند در جسم جامد جذب شود و به این وسیله برای جذب مواضع جذبی که در سطح جامد وجود دارند، با جسم حل شده رقابت کند. چنانچه حلال قطبی تر باشد و شدیدتر از اجزای مخلوط جذب شود، تقریبا تمام اجزاء در فاز مایع متحرک باقی میمانند و تفکیکی که در ضمن تجربه صورت میگیرد ناچیز خواهد بود. در نتیجه برای این که تفکیک خوب انجام شود باید قطبیت حلال استخراجی به طور قابل ملاحظه ای کمتر از اجزای مخلوط باشد. به علاوه باید اجزای مخلوط در حلال حل شوند، زیرا در غیر این صورت اجزا به طور دایم در فاز ساکن ستون جذب میشوند و در آن باقی میمانند. قدرت استخراجی حلالهای مختلف (یعنی توانایی آنها در انتقال یک جسم معین به پایین ستون) بترتیب زیر از بالا به پایین زیاد میشود:
هگزان
کربن تترا کلرید
تولوئن
بنزن
دی کلرومتان
کلروفرم
اتیل اتر
اتیل استات
استون
پروپانول
اتانول
متانول
آب
در یک کروماتوگرافی ستونی ساده نمونه را در بالای ستون میگذارند و در طول تفکیک از حلال واحدی استفاده میکنند. بهترین حلال انتخابی، حلالی است که بیشترین فاصله را در باندها ایجاد کند. چون احتمالا بهترین حلال در اثر تجربه بدست می آید، گاهی راحتتر است که در انتخاب حلال برای کروماتوگرافی ستونی از روش کروماتوگرافی لایه نازک استفاده شود. تعداد زیادی از تجربه های کروماتوگرافی لایه نازک را میتوان با استفاده از حلالهای مختلف، در زمان نسبتا کوتاهی انجام داد. معمولا بهترین حلال یا مخلوط حلالی که به این روش به دست می آید برای کروماتوگرافی ستونی مناسب است.
معمولا از روشی که به استخراج تدریجی (یا جزء به جزء) معروف است استفاده میشود. در این روش برای ظهور کروماتوگرام از یک سری حلالهایی استفاده میکنند که قطبیت آنها مرتبا رو به افزایش میرود. در شروع با یک حلال غیر قطبی (معمولا هگزان) ممکن است یک باند به طرف پایین ستون حرکت کند و از آن خارج شود و در این حال باندهای دیگر در نزدیکی ابتدای ستون باقی بمانند. سپس حلالی که قطبیت آن اندکی بیشتر است به کار میبرند. در حالت ایده آل باید یک باند دیگر خارج شود و در این حال بقیه باندها در عقب آن باقی بمانند. چنانچه قطبیت حلال یکباره زیاد بالا رود، ممکن است تمام باندهایی که باقی مانده اند یکباره از ستون خارج شوند. بنابر این باید در هر مرحله قطبیت حلال به مقدار کم و با قاعده معینی افزایش یابد. بهترین راه انجام این کار آن است که از حلالهای مخلوط استفاده شود و تعویض کامل حلال چندان مناسب نسیت.
طریقه پر کردن ستون بسیار اهمیت دارد زیرا ستونی که خوب پر نشود اجزاء را هم خوب تفکیک نمیکند. جسم پرشده باید همگن باشد و در آن هوای محبوس یا حباب بخار وجود نداشته باشد.


کروماتوگرافی لایه نازک (TLC)

کروماتوگرافی لایه نازک نوعی کروماتوگرافی جذبی جامد – مایع است و اصول آن مانند کروماتوگرافی ستونی است. ولی در این مورد جسم جاذب جامد را به صورت یک لایه نازک در روی یک قطعه شیشه یا پلاستیک محکم پخش میکنند. یک قطره از محلول نمونه یا مجهول را در نزدیکی لبه صفحه میگذارند و صفحه را همراه مقدار کافی از حلال استخراج کننده در ظرفی قرار میدهند. مقدار حلال باید آنقدر باشد که فقط به سطح زیر لکه برسد (شکل الف). حلال به طرف بالای صفحه میرود و اجزاء مخلوط را با سرعتهای متفاوت با خود میبرد. در نتیجه ممکن است تعدادی لکه روی صفحه ظاهر شود. این لکه ها روی یک خط عمود بر سطح حلال ظرف قرار میگیرند (شکل ب).
 
این روش کروماتوگرافی بسیار آسان است و به سرعت هم انجام میشود. این روش برای تفکیک اجزاء یک مخلوط بسیار مفید است و همچنینی میتوان از آن برای تعیین بهترین حلال استخراج کننده جهت کروماتوگرافی ستونی استفاده کرد.
در TLC میتوان از همان مواد جامد که در کروماتوگرافی ستونی استفاده میشود استفاده کرد و در این میان سیلیکا و آلومینا بیشتر به کار میرود. معمولا جسم جاذب را با مقدار کمی از ماده نگهدارنده مانند گچ شکسته بندی، کلسیم سولفات و یا نشاسته مخلوط میکنند تا جسم جاذب چسبندگی لازم را پیدا کند و به صفحه بچسبد. صفحه ها را میتوان قبل از مصرف تهیه کرد و یا از ورقه های پلاستیکی آماده که در بازار موجود است استفاده نمود.
یکی از مزایای مشخص TLC آن است که احتیاج به مقدار بسیار کمی از نمونه دارد. در بعضی موار میتوان تا مقدار 9-10 گرم را تشخیص داد. اما ممکن است اندازه نمونه تا 500 میکرو گرم برسد. در نمونه های زیاد میتوان از تجربه های تهیه ای استفاده کرد. در این تجربه ها لکه های مختلف را میتراشند و با یک حلال مناسب میشویند (استخراج میکنند). و برای شناسایی (از طریق طیف سنجی) به کار میبرند.
تشخیص لکه های رنگین در روی کروماتوگرام آسان است و برای تعیین محل لکه های اجسام بیرنگ روشهای متعددی وجود دارد. برای مثال میتوان با تابش نور ماوراء بنفش به صفحه محل لکه، ترکیبهایی را که خاصیت فلوئورسانس دارند مشخص کرد. به روش دیگر میتوان جسم جاذب را با ماده فلوئورسانس دار بی اثر دیگری مخلوط کرد. هنگامی که نور ماوراء بنفش به این صفحه بتابد، لکه اجسامی که نور ماورای بنفش را جذب می کنند ولی خاصیت فلوئورسانس ندارند در زمینه فلورسانس دار صفحه به صورت تیره رنگ ظاهر میشوند. در بسیاری موارد دیگر، از معرفهای آشکارساز دیگری استفاده میکنند. این معرفها را میتوان بر روی کروماتوگرام پاشید و لکه ها را ظاهر کرد. سولفوریک اسید، که بسیاری از ترکیبات آلی را به ذغال تبدیل میکند و محلول پتاسیم پرمنگنات نمونه هایی از معرفهای آشکار ساز هستند که به این روش مصرف میشوند. ید نیز معرف آشکار ساز دیگری است که مصرف میشود. در این مورد صفحه را دز ظرفی میگذارند که محیط آن از بخار ید اشباع باشد. بسیاری از ترکیبات آلی ید را جذب میکنند و لکه آنها روی کروماتوگرام رنگین (معمولا قهوه ای) میشود.
در شرایط معین سرعت حرکت ترکیب نسبت به سرعت پیشرفت حلال (Rf) خاصیت مشخصی از ترکیب است. برای تعیین این مقدار مسافتی را که جسم از خط شروع تا وسط لکه را طی کرده است اندازه میگیرند و آنرا به مسافتی که حلال پیموده تقسیم میکنند. این مسافت را با خط شروع یکسانی میسنجند.

کروماتوگرافی گازی

 کروماتوگرافی گازی در سال 1952 به وسیله جیمز و مارتین برای جدا کردن مقادیر کم اسیدهای چرب به کار برده شد. GC یک روش فیزیکی است که برای جداسازی، شناسایی و اندازه‌گیری اجزای فرار به کار می‌رود. به عنوان مثال جدا کردن بنزن (نقطه جوش °1/80) از سیلکوهگزان (نقطه جوش °8/80) بوسیله تقطیر جزء به جزء غیر ممکن است. در صورتی که آنها را در چند دقیقه می‌توان به کمک کروماتوگرافی گازی جدا نمود و شناسایی کرد. همچنین حدود 200 جزء مختلف نفت خام را به آسانی می‌توان تشخیص داد. این روش سریع و ساده است و برای تشخیص ناخالصی‌های موجود در یک ماده فرار یا مقادیر کم مواد ضد آفت در پوست میوه‌جات و اندازه‌گیری گازها و آلودگی مواد به کار می رود .
در کروماتوگرافی گازی، فاز متحرک یک گاز است. فاز ساکن یک مادة جاذب جامد یا مایع پوشش داده شده و یا دارای پیوند با یک جامد بر روی دیواره ستون است. اگر فاز ساکن جامد باشد، روش را کروماتوگرافی گاز- جامد (GSC) و اگر فاز ساکن مایع باشد، روش را کروماتوگرافی گاز- مایع (GLC) می‌نامند. هر چند هر دو روش در تجزیه به کار می‌روند ولی GLC بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
جدا شدن اجزای یک نمونه فرار در GLC بر اساس تقسیم آنها بین دو فاز مایع و گاز است. نمونه در فاز متحرک حل شده و فاز ساکن یک مایع دیرجوش است که به صورت لایة نازکی بر روی ذرات یک جامد گسترده شده است.  
گاز حامل باید یک گاز بی‌اثر باشد تا با فاز ساکن، حلال و یا نمونه واکنش ندهد، به همین دلیل معمولاَ از نیتروژن یا هلیم استفاده می‌شود. در دمای ثابت، فشار و سرعت جریان گاز به طرف ستون را با تنظیم کنندة فشار و جریان سنج، ثابت نگه می‌دارند. مقدار µL 1/0-5 از نمونه مایع به وسیله یک سرنگ مخصوص وارد قسمت تزریق نمونه می‌شود. نمونه‌های جامد را باید در یک حلال فرار مناسب،‌ حل و سپس تزریق نمود. برای نمونه‌های گازی باید حجم‌های بیشتری انتخاب شود. نمونه پس از تزریق در نتیجة گرمای حاصل از سیستم الکتریکی تبدیل به گاز می‌شود و با گاز حامل مخلوط شده، به طرف ستون می‌رود.
فاز ساکن یک مایع دیرجوش مانند روغن پارافین یا روغن سیلیکون است که تا حدود 400 مقاوم است و به صورت لایه نازکی روی ذرات جامد گسترده شده است. مایع به کار رفته باید از نظر شیمیایی غیر فعال بوده و برای اجزای نمونه قابلیت انحلال مختلفی داشته باشد. علاوه بر ستون‌های پر شده می‌توان از ستون‌های مویین به طول حدود cm 10-100 و قطر داخلیcm 0/25-0/32 استفاده نمود که داخل آنها از سلیت پوشیده شده است و فیلم نازکی از مایع دیرجوش بر روی پوشش سیلیسی قرار دارد.
جدا شدن مواد در ستون، نظیر فرایند استخراج است. نمونه که در فاز گاز محلول است از بالای ستون وارد می‌گردد و اجزای آن بر حسب ضریب توزیع خود بین دو فاز مایع و گاز تقسیم می‌شوند. در نتیجه اجزای موجود در نمونه بر حسب تمایلی که ستون برای نگهداری آنها دارد از یکدیگر جدا شده و به وسیله عبور گاز حامل،‌ اجزا جدا می‌شوند و به ترتیبی که متناسب با عکس تمایل نگهداری ستون برای آنها است، از انتهای ستون خارج شده، وارد آشکارساز می‌گردند. در آشکارساز اجزاء جدا شده موجود در گاز حامل مورد شناسایی و اندازه‌گیری قرار می‌گیرند.
دمای ستون GC را می‌توان روی دمای خاصی تنظیم کرده و به صورت همدما جداسازی را انجام داد. همچنین در برخی موارد که اجزای نمونه در ستون به خوبی جدا نمی‌شوند، برای جداسازی بهتر از روش برنامه‌ریزی دمایی استفاده می‌شود. در این روش دمای ستون را طبق برنامه‌ای از پیش تعیین شده و با سرعتی مناسب افزایش می‌دهند تا مواد به تدریج از یکدیگر جدا شوند .

+ نوشته شده در  سه شنبه 24 مهر1386ساعت 11:45  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 
ذوب قلیایی

 

 در یک لوله آزمایش کاملا خشک (حدود 150 در 12 میلیمتر غیر پیرکس) یک تکه سدیم کوچک تمیز به ابعاد تقریبی 4 میلیمتر بیندازید (سدیم را به وسیله کاردک تمیز و خشک بردارید) و لوله را با گیره بگیرید و ته لوله را با شعله کوتاه به ملایمت حرارت دهید تا سدیم در داخل لوله ذوب شده و به صورت دود سفید در آید و بخارات تا ارتفاع حدود 2 سانتی متر بالا رود، سپس لوله را از شعله دور کرده و به آن چند ذره جسم جامد (حدود 20 میلی گرم) یا حدود سه قطره مایع مورد آزمایش (ترجیحا طی چند نوبت) طوری اضافه کنید که مستقیما در ته لوله و بر روی دود سفید سدیم ریخته شود (دقت کنید ممکن است انفجار کوچکی رخ دهد بنابر این این آزمایش را حتما زیر هود و تحت نظر مربی آزمایشگاه انجام دهید) و بعد بتدریج لوله را تا سرخ شدن گرم کنید (احتیاط: موقع حرارت دادن، دهانه لوله را به طرف خود یا فرد دیگری نگیرید) سپس لوله داغ را داخل یک بشر کوچک حاوی 10 میلی لیتر آب مقطر وارد کنید تا بشکند. مخلوط را تا جوش حرارت داده و سپس صاف کنید محلول صاف شده باید زلال و قلیایی باشد. در صورتیکه تیره باشد، احتمالا تجزیه ناقص بوده و ذوب قلیایی باید دوباره تکرار شود.

روش دیگر استفاده از لوله آزمایش پیرکس است. در این روش مطابق بالا عمل کنید اما پس از ذوب قلیایی اجازه دهید لوله سرد شود و سپس 3 الی 4 میلی لیتر متانول به آن اضافه کنید تا سدیم اضافی را تجزیه کند سپس بر روی آن آب مقطر بریزید تا نصف لوله پر شود و برای چند دقیقه به ملایمت بجوشانید. سپس مخلوط را صاف کنید و ازمایشات مربوطه را انجام دهید.

 

+ نوشته شده در  سه شنبه 24 مهر1386ساعت 11:31  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 
در شیمی معدنی در مورد گستره وسیعی از موضوعات از جمله : ساختمان اتمی ، کریستالوگرافی ، انواع پیوندهای شیمیایی اعم از پیوندهای کووالانسی ، یونی ، هیدروژنی و ... ، ترکیبات کوئوردیناسیون و نظریه‌های مربوطه از جمله نظریه میدان بلور و نظریه اوربیتال مولکولی ، واکنشهای اسید و باز ، سرامیکها ، تقارن مولکولی و انواع بخشهای زیرطبقه الکتروشیمی ( الکترولیز ، باطری ، خوردگی ، نیمه رسانایی و غیره ) بحث می‌شود.

در باب اهمیت شیمی معدنی ، "ساندرسن" چنین نوشته است:

« در واقع بیشترین مباحث علم شیمی را دانش اتمها تشکیل می‌دهد و کلیه خواص مواد و ترکیبات ، به‌ناچار ناشی از نوع اتمها و روشی است که با توجه به آن ، اتمها به یکدیگر می‌پیوندند و مجموعه تشکیل می‌دهند و از طرف دیگر کلیه تغییرات شیمیایی متضمن بازآرایی مجدد اتمهاست. در این حال ، شیمی معدنی تنها بخشی از علم شیمی است که با توجه به آن می‌توان به صورتی ویژه ، در باب مغایرتهای موجود در میان کلیه انواع اتمها بررسی نمود. »

طبقه‌بندی مواد معدنی

در یک مفهوم گسترده ، مواد معدنی را می‌توان در چهار طبقه تقسیم بندی نمود: عناصر ، ترکیبات یونی ، ترکیبات مولکولی و جامدات شبکه‌ای یا بسپارها.


  • عناصر : عناصر دارای ساختارها و خواص بسیار متفاوت هستند، بنابراین می‌توانند به یکی از صورتهای زیر باشند:
  1. گازهای اتمی (Kr , Ar) و یا گازهای مولکولی ()
  2. جامدات مولکولی ()
  3. مولکولها و یا جامدات شبکه‌ای گسترش یافته ( الماس ، گرافیت )
  4. فلزات جامد (Co , W) و یا مایع (Hg , Ca)
  • ترکیبات یونی : این ترکیبات در دما و فشار استاندارد همواره جامدند و عبارتند از:
  1. ترکیبات یونی ساده ، مانند NaCl که در آب یا دیگر حلالهای قطبی محلول‌اند.
  2. اکسیدهای یونی که در آب غیر محلول‌اند، مانند () و اکسیدهای مختلط همچون اسپنیل () ، سیلیکاتهای مختلف مانند و ...
  3. دیگر هالیدهای دوتایی ، کاربیدها ، سولفیدها و مواد مشابه. چند مثال عبارتست از: BN , GaAs , SiC , AgCl.
  4. ترکیباتی که دارای یونهای چند اتمی ( به‌اصطلاح کمپلکس ) می‌باشند، همچون .
  • ترکیبات مولکولی : این ترکیبات ممکن است جامد ، مایع و یا گاز باشند و مثالهای زیر را دربر می‌گیرند:
  1. ترکیبات دوتایی ساده همچون .
  2. ترکیبات پیچیده فلزدار همچون .
  3. ترکیبات آلی فلزی که مشخصا پیوندهای فلز به کربن دارند، مانند .
  • جامدات شبکه‌ای یا بسپارها : نمونه‌های این مواد شامل بسپارهای متعدد و متنوع معدنی و ابررساناها می‌باشد. فرمول نمونه‌ای از ترکیبات اخیر است.


تصویر
ساختمان XeF6 ، یک ماده معدنی

ساختارهای مواد معدنی

ساختار بسیاری از مواد آلی از چهار وجهی مشتق می‌شود. فراوانی آنها به این دلیل است که در مواد آلی ساده ، بیشترین ظرفیت کربن و همچون بیشتر عناصر دیگری (به استثنای هیدروژن) که معمولا به کربن پیوند می‌شوند، چهار است. اما اجسام معدنی وضعیت ساختاری بسیار پیچیده‌ای دارند، زیرا اتمها ممکن است خیلی بیشتر از چهار پیوند تشکیل دهند. بنابراین ، در مواد معدنی ، اینکه اتمها پنج ، شش ، هفت ، هشت و تعداد بیشتری پیوند تشکیل دهند، امری عادی است. پس تنوع شکل هندسی در مواد معدنی خیلی بیشتر از مواد آلی است.

ساختار مواد معدنی اغلب بر اساس تعدادی از چند وجهی‌های با نظم کمتر ، نظیر دو هرمی با قاعده مثلث ، منشور سه ضلعی و غیره و همچنین بر اساس شکلهای باز چند وجهی‌های منتظم یا غیر منتظم که در آنها یک یا چند راس حذف شده است، نیز مشاهده می‌شود.

انواع واکنشهای مواد معدنی

در بیشتر واکنشهای آلی می‌توانیم در مورد مکانیسمی که واکنش از طریق آن انجام می‌شود، بحث و بررسی کنیم، در صورتی که برای بسیاری از واکنشهای معدنی فهم دقیق مکانیسم غیر ممکن یا غیر ضروری است. این امر دو دلیل عمده دارد:


  • اولا ، برخلاف بیشتر مواد آلی ، پیوندها در ترکیبات معدنی غالبا تغییر ناپذیرند. در نتیجه رویدادهای متعدد شکسته شدن پیوند و تشکیل پیوند در واکنشهای معدنی در جریان است. در چنین شرایطی واکنش ، توانایی تولید محصولات گوناگونی را بدست می‌آورد.
  • افزون بر این ، اغلب واکنشهای معدنی در شرایطی ویژه همچون به‌هم زدن شدید یک مخلوط ناهمگن در دما و فشار بالا انجام می‌گیرد که تعیین مکانیسم را غیر ممکن یا حداقل غیر عملی می‌سازد.

    به این دو دلیل ، اغلب بهتر است که واکنشهای معدنی را فقط بر اساس نتیجه کلی واکنش توصیف کنیم. این رهیافت به نام شیمی معدنی توصیفی معروف است. بنابراین به سهولت مشخص می‌شود که گرچه هر واکنش را می‌توان بر اساس ماهیت و هویت محصولات واکنش در رابطه با ماهیت و هویت مواد واکنش دهنده توصیف کرد، اما نمی‌توان به هر واکنش مکانیسم معینی را نسبت داد. از نظر شیمی معدنی توصیفی ، اکثر واکنشها را می‌توان به یک یا چند طبقه از طبقه‌های زیر نسبت داد:

    واکنشهای اسید و باز (خنثی شدن) ، افزایشی _ حذفی ، اکسایش _ کاهش (ردوکس) ، استخلاف ، نوآرایی ، تبادلی ، حلال کافت ، کی‌لیت شدن ، حلقه‌ای شدن و تراکمی و واکنشهای هسته‌ای.

    برای درک عمیق‌تر یک واکنش معدنی لازم است تصویر کاملی از واکنش ، از مواد واکنش دهنده گرفته تا حد واسطها یا حالتهای گذرا تا رسیدن به محصولات تهیه کنیم. این امر به دانش کاملی از سینتیک و یا ترمودینامیک واکنش ، همچنین اطلاع از تاثیر ساختار و پیوند بر واکنش پذیری نیاز دارد.

تصویر

رابطه شیمی آلی و شیمی معدنی

شیمی آلی و معدنی در مواردی در مباحث یکدیگر وارد می‌شوند. به‌عنوان مثال می‌توان به ترکیبات آلی فلزی ، واکنشهای اسید و باز ، شیمی سیلسیم و ترکیبات کربن (وقتی که با اتمهای هیدروژن ، نیتروژن ، اکسیژن ، گوگرد ، هالوژنها و چند عنصر دیگر نظیر سیلسیم و آرسنیک متصل است) اشاره کرد.

پس شیمی معدنی نه‌تنها با مواد مولکولی مشابه موادی که در شیمی آلی بررسی می‌شوند، سروکار دارد، بلکه توجه خود را به انواع وسیعتری از مواد که شامل گازهای اتمی ، جامدات غیر مولکولی که به‌صورت آرایه‌های گسترش یافته‌ای هستند، ترکیبات حساس در مقابل هوا و رطوبت ، ترکیبات محلول در آب و سایر حلالهای قطبی و همچنین مواد محلول در حلالهای غیر قطبی معطوف می‌کند.

بنابراین شیمیدان معدنی با مسئله تعیین ساختار ، خواص و واکنش پذیری گستره فوق‌العاده وسیعی از مواد که دارای خواص بسیار متفاوت و الگوهای فوق‌العاده پیچیده ساختاری و واکنش پذیری‌اند، مواجه است.

رابطه شیمی فیزیک و شیمی معدنی

در توجیه موجودیت مواد معدنی و در توصیف رفتار آنها ، به استفاده از جنبه‌های خاصی از شیمی فیزیک ، بخصوص ترمودینامیک ، ساختارهای الکترونی اتمها ، نظریه‌های تشکیل پیوند در مولکولها ، سینتیک واکنش و خواص فیزیکی مواد نیاز داریم. بنابراین با استفاده از شیمی فیزیک می‌توان به ساختار اتمی و مولکولی ، تشکیل پیوند شیمیایی و دیگر اصول لازم برای درک ساختار و خواص مواد معدنی پرداخت

 

javascripts



google
بزرگترین سایت جاوا اسکریپت ایران
Clock And Date