تبليغاتX
شیمی
شیمی
شیمی
شرح حال میلیکان

رابرت میلیکان (1953 -1868 )

میلیکان یک فیزیکدان آمریکایی بود. او اولین دانشمندی بود که بار الکترون را اندازه گیری کرد و همین اندازه گیری باعث شد که در سال 1923میلادی ، جایزه نوبل فیزیک را به دست آورد . وی آزمایشی به نام آزمایش قطره روغن را انجام داد و توانست مقدار نیروی الکتریکی و اندازه میدان الکتریکی مؤثر بر یک قطره روغن را باردار را اندازه گیری کند. از همین طریق بود که میلیکان موفق به اندازه گیری بار حمل شده به وسیله الکترون شد .در دهه 1920میلادی ، وی مطالعات خود را بر روی پرتوهای کیهانی متمرکز کرد و حاصل این مطالعات، نشان دهنده آن بود که این پرتوها از فضا می آیند .
+ نوشته شده در  یکشنبه دهم آبان 1388ساعت 1:28  توسط مهدی | 
کلیات آزمایش میلیکان


 

محاسبات میلیکان


 

یک قطره روغن معین را در این آزمایش زیر نظر گرفته و سقوط آن را بررسی کنیم. هنگامی که میدان الکتریکی اعمال نمی‌شود، سقوط قطره روغن فقط در اثر نیروی ثقل زمین رخ می‌دهد. به عبارت دیگر نیروی وزن قطره موجب سقوط آن می‌گردد. از طرفی مقاومت محیط (هوا) در برابر سقوط ذره موجب می‌شود که قطره به طور مستمر شتاب نگیرد، بلکه در نهایت به سرعت ثابتی خواهد رسید، در این حالت نیروی وزن قطره ، با نیروی مقاوم در برابر سقوط آن برابر می‌شود:
(نیروی وزن قطره)
(نیروی مقاوم در برابر سقوط)
img/daneshnameh_up/f/fb/chm020aa.jpg
بنابراین سرعت سقوط قطره مطابق رابطه زیر خواهد بود:
نیروی مقاوم در برابر سقوط قطره به اندازه قطره (شعاع قطره کروی)، سرعت آنو ویسکوزیته یا چسبندگی محیط و جرم قطره بستگی دارد.
با استفاده از معادله زیر که ارتباط بین دانسیته با جرم و شعاع قطره روغن را نشان می‌دهد.
می‌توان جرم و شعاع قطره روغن را محاسبه کرد:
حال اگر قطره روغن باردار در حضور میدان الکتریکی خارجی سقوط کند برحسب اینکه دو صفحه فوقانی و تحتانی دستگاه میلیکان به چه صورت باردار شده باشند و قطب مثبت و منفی کدامیک از آنها باشد. نیروی میدان الکتریکی بر روی فرآیند سقوط قطره تأثیر می‌گذارد و عمل سقوط را سرعت می‌بخشد و یا مانع آن می‌شود. به طور کلی سرعت سقوط قطره در این حالت را می‌توان از معادله زیر بدست آورد:
در این معادله کمیتهای معلوم هستند، بنابراین بار قطره روغن قابل اندازه‌گیری است. آزمایشهای متفاوت نشان می‌دهد که همواره مضرب صحیحی از است. این نتایج نشان می‌دهد که قطرات بار الکتریکی خاصی دارند.
بنابراین مضرب صحیحی از واحد بار الکتریکی می‌باشد (یعنی ). با توجه به اینکه در آزمایش تامسون نسبت بدست آمده است، بنابراین جرم الکترون برابر با بدست می‌آید.
با استفاده از نتایج آزمایش میلیکان و تعیین مقدار واحد بار الکتریکی و قوانین فاراده که مقدار بار یک مول الکترون را می‌دهد، می‌توان به طور مستقیم " عدد آووگادرو" را محاسبه کرد.Fعدد فاراده یا بار یک مول الکترون و بار الکترون است.
با استفاده از عدد آووگادرو می‌توان حجم و جرم اتم را محاسبه کرد. به طور مثال جرم اتم هیدروژن را می‌توان با استفاده از تقسیم جرم مولی آن بر عدد آووگادرو بدست آورد (حجم اتم هیدروژن را چگونه می‌توان اندازه گرفت؟)


 


 

مثال

در آزمایش قطره روغن، سرعت نهایی قطره، است.
دانسیته روغن و گرانروی (ویسکوزیته) هوا است. جرم و شعاع قطره روغن را بدست آورید.
حل.


 


 


 


نتیجه می‌گیریم


 


 

----
+ نوشته شده در  یکشنبه دهم آبان 1388ساعت 0:55  توسط مهدی | 
خلاصه آزمایش میلیکان
پس از آنکه تامسون توانست از طریق انحراف پرتو کاتدی در میدان الکتریکی و مغناطیسی نسبت بار به جرم را در الکترون تعین کند رابرت ملیکان موفق شد مقدار بار الکترون را به طور دقیق تعیین کند.
در آزمایش ملیکان قطرات بسیار ریز روغن تحت تابش اشعه X قرارداده میشوند، قطرات روغن در این روش بار الکتریکی مثبت بدست می آورند و به همین علت
الکترون جذب میکنند از این رو با اندازه گیری بارهای قطرات روغن ، بار الکترون تعیین میشود.
وقتی این قطرات بین دو صفحه افقی قرار میگیرند و شعاع یک قطره با اندازه گیری سرعت سقوط آن ها تعیین میشود زمانی که یک قطره روغن بدون بار در هوا سقوط می‌کند، سه نیروی وزن ، ارشمیدس و چسبندگی بر آن وارد می‌شود. دو نیروی وزن و ارشمیدس مقدار ثابتی دارند و مستقل از سرعت قطره می‌باشند، اما نیروی چسبندگی ثابت نبوده و مقدار آن بستگی به سرعت سقوط قطره دارد. بنابراین چون به هنگام سقوط آزاد قطره لحظه به لحظه سرعت آن بیشتر میشود مقدار نیروی چسبندگی نیز افزایش می یابد تا آنکه سرانجام زمانی می‌رسد که برآیند نیروهای وارد بر قطره صفر شود. در این حالت حرکت قطره یکنواخت شده و سرعت آن ثابت می شود. در این حالت می‌توان شعاع قطره روغن را از شرط صفر شدن برآیند نیروهای وارد بر قطره بدست آورد.
ولی قطره روغن در حین سقوط بار دار شود ودر حین سقوط بین دو صفحه موازی با فاصله معین که بین آنها اختلاف پتانسیل معینی وجود دارد قرار بگیرند چون قطره روغن باردار شده است، لذا در میدان الکتریکی موجود میان صفحات بر آن نیرویی اعمال می‌شود.با تنطیم اختلاف پتانسیل و فاصله صفحات می‌توانیم شرایطی را بوجود آوریم که قطره به حالت سکون درآید و چون شعاع قطره را از قبل می‌دانیم، لذا مقدار بار الکتریکی از صفر شدن برآیند کل نیروها در این حالت محاسبه می‌شود.
بار هایی که به این ترتیب محاسبه میشوند باهم برابر نیستند ولی برحسب تعداد الکترون جذب شده همگی مضربی از بار الکترون هستند بر اساس همین آزمایش بار الکترون برابر 1.6 در 10 به توان( 19-) تعیین گردید.

اطاقک میلیکان یک محفظه کوچک فلزی است به عمق چند میلیمتر که به الکترودهایی متصل شده است که این الکترودها میتوانند بین صفحات اختلاف ولتاز در حد لزوم تامین کنند. در قسمت بالای اطاقک یک قطره پاش پلاستیکی وجود دارد که با کمک آن روغن به داخل محفظه پمپ میشود. یک عدسی چشمی نیز برای مشاهده قطره ها تعبیه شده است . همین طور دستگاه مجهز به بخشی است که که با کمک آن به قطره ها اشعه ایکس تابانده شده و قطره ها باردار می گردد.
+ نوشته شده در  یکشنبه دهم آبان 1388ساعت 0:45  توسط مهدی | 
تشخيص فلزات روي شعله Flame Photometery
رنگ به رنگ ، تشخيص فلزات روي شعله Flame Photometery

فليم فوتومتري  اسپكترومتري تابش اتمي شعله    شاخه اي از اسپكتروسكوپي اتمي است كه در آن نمونه هاي مورد بررسي اتم هستند (نه مولكول و نه يون.) دو شاخه ديگر اسپكتروسكوپي اتمي عبارت است از: اسپكتروفوتومتري جذب اتمي(‌AAS‌)  و اسپكترومتري تابش اتم-پلاسما‌) ICP-AES  كه تكنيك جديد و گران قيمتي است.) در كليه موارد    اتم هاي تحت بررسي توسط نور بر انگيخته مي شوند. تكنيك هاي جذبي، مقدار جذب نور ناشي از رفتن الكترون ها به لايه انرژي بالاتر را اندازه گيريمي كند. تكنيك هاي تابشي، شدت نور تابشي حاصل از بازگشتن الكترون ها به لايه انرژي پايين تر را اندازه گيري مي كند. ‌فليم فوتومتري براي تعيين كيفيت و كميت كاتيون فلزاتي چون‌Na, K, Li, Rb, Cs, Ca, Ba, Cu‌  كه در دماي شعله نسبتا پايين  به سادگي به سطوح بالاتر انرژي برانگيخته مي شوند بسيارمناسب است.  

هر يك از عناصر موجود در طبيعت، هنگامي كه در مجاورت شعله قرار مي‌گيرند رنگ خاصي در آن ايجاد مي كنند يعني طول موج خاصي ايجاد مي كنند كه رنگ حاصل شده نيز ناشي از آن است. در دستگاه فليم فوتومتر از شعله اي استفاده مي شود كه محلول‌ها روي آن اسپري شده و پس از تبخير فلزات را تصفيه و جدا مي كند و سپس الكترون هاي ظرفيت آن‌را به يك سطح بالاترمي‌برد. براي هر فلز نوري با طول موج مشخصي تابيده مي شود تا با برگشتن الكترون به سطح پايه تعيين كيفي آن ممكن شود.‌

موادي كه ممكن است در اندازه گيري تداخل ايجاد كنند عبارتند از.‌‌3, HCO4Cl, SO‌ ،  به همين جهت براي حذف اين تداخل ها و همچنين به منظور نمايش طول موج تابش شده از آناليت‌ها از فيلترهاي ويژه‌اي استفاده مي شود. با مقايسه شدت تابش شده از نمونه‌ نامشخص، با شدت نور تابش شده از محلول هاي استاندارد (رسم منحني هاي كاليبراسيون) يا با استانداردهاي داخلي امكان آناليز كمي آناليت فلزي در محلول نمونه فراهم مي شود. دستگاه فليم فوتومتر را نبايد در معرض مستقيم نور آفتاب قرار داد. همچنين بايد دقت شود دستگاه از  جريان هوا، گرد و غبار و به خصوص دود حاصل از استعمال تنباكو دور باشد.‌

فليم فوتومترهاي فوتو الكتريك نوع بسيار ساده اي از اين دستگاه هستندكه با اندازه گيري غلظت يون هاي فلزي در آناليز مواد شيميايي غير زيستي استفاده مي شود. براي تشخيص رنگ شعله از فوتوالكتريك استفاده مي شود. به كمك  فيلترهاي موجود رنگ‌هاي تشخيص داده شده با فوتومترها فيلتر شده و تداخل هاي ناشي از يون هاي ديگر حذف مي شود. سپس توسط فوتودتكتور، به ولتاژ  تبديل مي شود، اين ولتاژ  پس از تقويت شدن به نمايش در مي‌آيد و مي‌توان با شناسايي طول موج هاي رنگي كه معرف مواد مختلف است به ماهيت آن‌ها پي برد.‌

فليم فوتومترها دستگاه‌هاي نسبتا ساده اي هستند و به هيچ منبع نوري نياز نداشته و نور تابش شده از مواد متشكل نمونه را اندازه گيري مي‌كنند. انرژي مورد نياز براي تحريك، توسط حرارت شعله‌‌C(‌3000-  2000‌‌‌ ) تامين مي شود. اين شعله با سوزاندن استيلن يا گازهاي طبيعي (مانند گاز پروپان - بوتان) در درصد مناسبي از هوا يا اكسيژن ايجاد مي شود. اين گازها شعله خوب و گرماي زيادي توليد مي كنند علاوه بر آن تشعشعات پس زمينه آن‌ها نيز بسيار كم است. با گرم شدن شعله و كاهش گاز (سوخت)، مولكول‌ها و يون هاي نمونه تجزيه شده و به اتم‌هاي تشكيل دهنده كاهيدهمي شود. اتم ها در حالت بخاري طيف خطي (نه باند طيفي) ساطع مي كنند.

شدت نور تابش شده را مي توان با معادله‌Scheibe-Lomakin‌  به صورت زير بيان كرد:

                                                                                                                                 

 كه‌C‌  غلظت المان است،‌K‌  عدد ثابت تناسبي و‌n‌  در بخش خطي منحني هاي كاليبراسيون تقريبا برابر يك است. بنابراين شدت نور تابش شده با غلظت نمونه رابطه مستقيم دارد. به علت بسيار باريك و خاص بودن  خطوط تابش شده از اتم هاي فاز گازي در پلاسماي شعله، در اين روش تقريبا بين المان‌هاي مختلف تداخلي به وجود نمي آيد. از اين رو فليم فوتومتري بسيار حساس بوده و با دامنه اندازه گيري ‌‌part per million)‌‌ ‌‌ ppm ) معمولا مشكلي به وجود نمي آيد. محدوده مناسب غلظت براي محلول ها به منظور اندازه گيري دقيق يون هاي فلزي با اين روش    مول بر دسيمتر مكعب بوده و ميانگين دقت براي آناليز محلول هاي مايع و رقيق حدود ‌‌‌‌5-1‌‌%‌‌ است.‌

حساس ترين بخش اين دستگاه بخش مكنده و كوره آن است. گازها نقش مهمي در ايجاد ايروسل و مكش ايفا مي كنند. هوا باعث مكش نمونه شده و آن را به مكنده مي فرستد. نمونه را مي توان مستقيما روي شعله اسپري كرد. مونوكروماتور طول موج مشخص نور تابش شده را انتخاب مي‌كند. نور تابش شده به دتكتور رسيده و سپس يك ضرب كننده نوري، سيگنال الكتريكي متناسب با نور تشعشع يافته بوجود مي آورد.‌

اين دستگاه هيچ پسماند خطرناكي ندارد. تمام آنچه كه با آن سر و كار داريم محلول‌هاي رقيق حاوي نمك‌هاي معمولي است. تمام محلول‌هاي جريان داده شده در دستگاه با عبور دادن آب سرد از داخل مجاري به فاضلاب شسته مي شوند. پس از اتمام تست تمام ظروف شيشه اي دستگاه را بايد با آب مقطر و بخش مكنده را با آب ديونيزه شده شستشو داد.‌قديمي ترين تكنولوژي فليم فوتومتري "كلمن" نام داشت. براي اولين بار در سال 1948 "ريم" فليم فوتومتر را براي تعيين كلسيم در محلول هاي رقيق به كار گرفت. در سال‌هاي بعد اين روش براي آناليز انواع كف ها (1949)، شير (1950) و سرم (1950) استفاده شد و دانشمندان زيادي چون "بويل"، "زاك"، "موشر" و ايتانو"روي اين روش كار كردند.‌

‌ امروزه بيشترين كاربرد دستگاه‌هاي فليم فوتومتري، اندازه گيري يون‌هاي سديم و پتاسيم است. پتاسيم مهم‌ترين كاتيون يافت شده در داخل سلول‌هاي بدن است و مقدار پتاسيم در عملكرد نرمال سلول‌ها تاثير به سزايي دارد. افزايش غير عادي پتاسيم‌‌(hyperkalemia)  يا كاهش غير عادي آن‌‌(hypokalemia)  باعث صدمه به سيستم عصبي مي‌شود و در صورت افزايش بيش از حد مهلك و كشنده خواهد بود. ميزان پتاسيم نرمال در خون 5/3 تا 0/5 ميلي مول در ليتر است. مهم‌ترين كاتيون موجود در خارج سلول سديم است كه نقش مهمي در توضيع مايعات بدن ايفا مي كند. غلظت يون هاي سديم در داخل پلاسما (خارج سلول) بايد بين 130 تا 145 ميلي مول در ليتر باشد. در صورتي كه غلظت اين كاتيون بالاتر يا پايين تر از اين مقدار باشد به ترتيب منجر به‌hypernatremia‌  و‌hyponatremia‌  مي‌شود. زماني كه محلول محتوي اين دو يون با شعله مجاور شود محلول تبخير شده و يون‌هاي موجود در آن به صورت اتم در مي‌آيند و همانطور كه قبلا اشاره شد گرماي حاصل از شعله باعث برانگيخته شدن اتم ها شده و الكترون‌هاي لايه ظرفيت آن به لايه با انرژي بالاتر مي روند و پس از بازگشت به جاي خود نوري تابش مي‌كنند كه كار دستگاه فليم فوتومتر اندازه گيري طول موج اين نور و پي بردن به مقدار سديم و پتاسيم موجود در محلول است. به كمك  اين دستگاه مي توان حدود 2/0 ميكرومول يون را در حدود 2 ميلي ليتر محلول اندازه‌گيري كرد. البته فليم فوتومترهاي به خصوصي هستند كه توانايي آشكارسازي 10-4 مول را نيز دارند. اما در كار عادي استفاده چنداني ندارند. طول موج مورد استفاده براي اندازه گيري سديم حدود 500 نانومتر و براي پتاسيم حدود 600 نانومتر است. ‌

منحني كاليبراسيون با رسم شدت تشعشع در اشباع سديم به‌دست مي‌آيد. غلظت سديم در نمونه اي نا معلوم با مقايسه شدت نور ساطع شده از آن با منحني هاي كاليبراسيون تعيين مي شود. از آنجا‌كه فاكتورهايي چون جريان نمونه در داخل دستگاه بر اندازه گيري تاثير مي گذارند، بهتر است كه براي هر محلول سه بار اندازه گيري و مقايسه با منحني هاي كاليبراسيون را انجام داد و بين مقادير به‌دست آمده ميانگين گرفت تا به مقدار واحدي براي ماده نامعلوم دست يافت. اين كار اغلب در بخش نرم افزاري دستگاه انجام مي شود و نيازي به دخالت كاربر ندارد.‌

فليم فوتومتري مزاياي زيادي دارد. از جمله اينكه دستگاهي بسيار ساده و مقرون به صرفه است كه توان خروجي بالايي در آناليزهاي كلينيكي، بيولوژيك و محيطي دارد. خلوص و نرخ جريان سوخت و اكسيدان، نرخ مكش، غلظت محلول، عدم خلوص نمونه ها و ... از عواملي هستند كه بر عملكرد دستگاه تاثير مي گذارند. از اينرو كاليبراسيون دقيق و مداوم امري ضروري در جهت دستيابي به نتايج صحيح و دقيق محسوب مي شود. اين دستگاه با مجموعه اي از محلول‌هاي استاندارد كاليبره مي شود كه اين محلول‌ها كل محدوده غلظت نمونه ها را پوشش مي دهد. همچنين در حين آزمايش بايد به اين نكته توجه داشت كه اندازه گيري تابش  هر دو محلول استاندارد و نامشخص بايد در حد امكان در شرايط يكسان صورت گيرد. ‌

امروزه سيستم‌هاي بسيار پيشرفته و سطح بالايي به وجود آمده‌اند كه كيفيت و امنيت آن بسيار بالاتر از سيستم‌هاي قديمي است. اين تجهيزات امواج الكترومغناطيس را براي دست يابي به دمايي بالاتر و عملكردي بهتر به كار مي گيرند. اين فعاليت ها در مخزني كاملا بسته صورت مي گيرد كه همين امر باعث جلوگيري از افت امواج الكترومغناطيس شده و  به بالاتر رفتن سريع دما و در نتيجه تسريع واكنش ها كمك مي كند. همچنين كاهش مصرف سوخت در اين دستگاه‌ها چشمگير بوده كه از نظر اقتصادي بسيار مقرون به صرفه‌تر است. مگنترون‌هاي اين سيستم امواج مايكروويوي با طول موج  ‌mm0/3 - 1  ‌  با فركانس 100 گيگاهرتز تا 300 مگاهرتز توليد مي‌كند. اين دستگاه امروزه كاربرد زيادي به خصوص در زمينه تحقيقاتي دارد
+ نوشته شده در  یکشنبه دهم آبان 1388ساعت 0:22  توسط مهدی | 
باریم1
Ba باریم ( Barium ) :

باریم فلزی نرم به رنگ سفید- نقره ای با فعالیت شیمیایی زیاد است. ساختار بلورین مکعبی ( کوبیک ) شکل دارد . کانی اصلی آن باریت (سولفات باریم ) است و در ویتریت (باریم کربنات) نیز موجود است. فلز خالص آن از الکترولیز نمکهای مذاب باریم یا به طریق صنعتی از احیاء باریم اکسید با آلومینیم بدست می آید. فلز باریم اولین بار در سال 1808 توسط Humphry Davy با تکنیک الکترولیز جدا شد.

کانی باریت در سال 1774 از سنگ آهک توسط Scheele کشف شد.
این عنصر فقط به صورت ترکیب یافت می شود. و مهمترین ترکیبات آن با سولفات، کربنات است و این عنصر از الکترولیز کلرید به دست می آید.
باریم در حالت خالص به رنگ سفید نقره ای است . از گروه فلزات قلیایی خاکی است و از نظر شیمیایی به کلسیم شباهت دارد . این ماده به راحتی اکسید می شود و حتماً باید زیر نفت نگهداری شود تا هوا به آن نرسد . باریم توسط آب و الکل تجزیه می شود.
از مهمترین ترکیبات آن پراکسید ، کلرید ، سولفات ، کربنات ، نیترات و کلرات هستند . Lithopone ( لیتوپن ) یک دانه رنگی است که سولفات باریم و سولفید روی را شامل می شود و دارای توان پوششی خوب است . سولفات مانند ماده ای سفید پایدار در نقاشی ، ساخت شیشه و کارهای تشخیصی با اشعه x استفاده می شود . از کربنات برای مرگ موش استفاده می شود در حالیکه نیترات و کلرات در آتش بازی بکار می روند . سولفید ناخالص بعد از پرتوگیری در قابل نور تابیده می شود . تمام ترکیبات باریم که در آب یا اسید قابل حل هستند سمی اند . باریم از مخلوط 7 ایزوتوپ پایدار بدست می آید .



عنصر Ba در طبيعت



اثرات باریم بر روی سلامتی
میزان باریم طبیعی موجود در محیط زیست بسیار اندک است. مقدار زیاد باریم تنها در خاک و در غذاهایی مانند آجیل، جلبک دریایی، ماهی و گیاهان خاصی یافت می شود. معمولا مقدار باریم موجود در غذا و آب آنقدر زیاد نیست که سلامتی را به خطر بیندازد. افرادی که در صنعت باریم فعالیت می کنند، بیشتر از سایرین در معرض خطر هستند. قسمت عمده این عوارض در اثر تنفس هوایی که حاوی سولفات باریم یا کربنات باریم است، ایجاد می شوند.
در بسیاری از محلهای دفن زباله مقدار مشخصی باریم وجود دارد. افرادی که در نزدیکی این مکانها زندگی می کنند، در معرض خطر هستند. عوارض ناشی از باریم در اثر تنفس گرد و غبارباریم، خوردن خاک یا گیاهان یا آب آشامیدنی آلوده به باریم ایجاد می شوند. تماس با پوست هم ممکن است باعث آلودگی شود.
عوارض ناشی از باریم بستگی به میزان انحلال پذیری ترکیبات آن دارد. آن دسته از ترکیبات باریم که در آب محلول هستند برای سلامتی انسان مضر می باشند. جذب مقدار زیادی از باریم محلول در آب باعث فلج و در بعضی موارد مرگ می شود.
مقادیر اندک باریم محلول در آب باعث مشکلات تنفسی، افزایش فشار خون، تغییرات ضربان قلب، سوزش معده، ضعف ماهیچه ها، تغییر واکنشهای عصبی، تورم مغز و آسیب کبد، کلیه و قلب می شود.
سرطان زایی باریم در انسان ثابت نشده است. به علاوه در مورد این که باریم باعث ناباروی یا نقص مادرزادی شود هم مدرکی وجود ندارد.


اثرات زیست محیطی باریم
باریم فلزی نقره ای- سفید رنگ است که در محیط زیست به طور طبیعی وجود دارد. باریم در ترکیب با دیگر عناصر شیمیایی مانند سولفور، کربن با اکسیژن وجود دارد.
ترکیبات باریم در صنعت نفت و گاز در تهیه گل حفاری به کار می رود. گل حفاری، با روان کردن سنگها، حفاری سنگها را آسان تر می کند. ترکیبات باریم در نقاشی، آجرسازی، کاشی سازی، شیشه سازی و پلاستیک سازی هم به کار می روند.
به علت مصارف گسترده باریم در صنعت، فعالیتهای بشری مقدار زیادی باریم را در محیط زیست پراکنده کرده است. در نتیجه غلظت باریم در بسیاری جاها در هوا، آب وخاک بیشتر از حد طبیعی است.
باریم در اثر فعالیتهای معدنی، فرآیند تصفیه، و تولید ترکیبات باریم وارد هوا می شود. به علاوه در اثر سوختن ذغال و نفت هم باریم وارد هوا می شود.
بعضی از ترکیبات باریم که در اثر فرآیندهای صنعتی در محیط پراکنده می شوند، به آسانی در آب حل می شوند و در دریاچه ها، رودخانه ها و جریانها یافت می شوند. به خاطر حلالیت باریم در آب، ترکیبات باریم می توانند در مسافتی طولانی پراکنده شوند. هنگامی که ماهی ها و دیگر جانداران آبزی ترکیبات باریم را جذب می کنند، باریم در بدن آنها تجمع می یابد. ترکیبات باریم پایدار معمولا در سطوح خاک یا در رسوبات موجود در آب باقی می مانند. باریم در خاک اکثر مناطق وجود دارد. ممکن است میزان باریم در محل دفن زباله های خطرناک، بیشتر باشد.





ساختار بلوري عنصر باريم



تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه
اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ، جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر نشری


خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر باریم :
عدد اتمی: 56
جرم اتمی: 137.327
نقطه ذوب: C° 729
نقطه جوش : C° 1805
شعاع اتمی : Å 2.78
ظرفیت: 2
رنگ: سفید نقره ای
حالت استاندارد: جامد مغناطیس
نام گروه: 2
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 502.9
شکل الکترونی: 6s2
شعاع یونی : Å 1.35
الکترونگاتیوی: 0.89
حالت اکسیداسیون:2
دانسیته: 3.59
گرمای فروپاشی : Kj/mol 7.8
گرمای تبخیر : Kj/mol 142
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.000000332
گرمای ویژه: J/g Ko 0.204
دوره تناوبی:6

شماره سطح انرژی : 6
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 18
پنجمین انرژی : 8
ششمین انرژی : 2
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Ba-130 پایدار
Ba-131 11.7 روز
Ba-132 پایدار
Ba-133 10.5 سال
Ba-133m 1.6 روز
Ba-134 پایدار
Ba-135 پایدار
Ba-135m 1.2 روز
Ba-136 پایدار
Ba-137 پایدار
Ba-137m 2.6 دقیقه
Ba-138 پایدار
Ba-139 1.4 ساعت
Ba-140 12.8 روز
Ba-141 18.3 دقیقه
Ba-142 10.7 دقیقه

اشکال دیگر :
هیدرید باریم BaH2
اکسید باریم BaO
کلرید باریم BaCl2


منابع : کانی های باریت و ویتریت
کاربرد : در لامپهای فلورسنت ، آتشبازی ، برای تخلیه هوا ازتیوپ به کار می رود . همچنین در علم پزشکی نیز کاربرد دارد .

روش شناسایی:

AA:Flame Atomic Absorption Spectrometry
ICP:Inductively Coupled Plasma Spectrography
MS:Mass Spectrometry
NA:Neutron Activation Analysis
XRF:X-Ray Fluorescence Spectrometry
AAN: Non-flame Atomic Absorption Spectrometry
ES:Emission Spectrography

+ نوشته شده در  یکشنبه دهم آبان 1388ساعت 0:14  توسط مهدی | 
چادویک
سرجيمز چادويك کاشف نوترون

 

 

 

 

  

 

فيزيكدان بريتانيايي (۱۹۶۴-۱۸۹۱)

Sir James Chadwick

فيزيك نوترون ۱۹۳۵

چادويك در Maccles Field به دنيا آمد و در دانشگاه منچستر به تحصيل پرداخت. در ۱۹۹۱ فارغ التحصيل شد و به عنوان دانشجوي فوق ليسانس زير نظر ارنست رادرفورد (E.Rutherford) به كارش ادامه داد. در ۱۹۱۳ به منظور كار زير نظر هانس گايگر

(H.Geiger)، مخترع شمارشگر گايگر، رهسپار ليپزيك شد. در آنجا كار وي اين بود كه طيف اشعه بتاي صادر شده به وسيله اجسام راديواكتيو مختلف را كه اساساً متفاوت به نظر مي رسيدند، مطالعه كند. اين تفاوت به اين خاطر بود كه طيف آنها توزيع پيوسته اي از انرژي هاي حركتي را نشان مي داد كه تقريباً از صفر تا مقادير نسبتاً زياد را در برمي گرفت. هنوز چيزي از آغاز فعاليت وي نزد گايگر نگذشته بود كه خود را چنان يك بيگانه و دشمن يافت. كار او در پاييز همان سال ۱۹۱۴ كامل و براي انتشار آماده بود كه ناگهان جنگ جهاني اول در گرفت و او به عنوان دشمن توقيف و در تمام مدت جنگ به اردوگاه هاي اسراي جنگي اعزام شد. او در اين مدت سرما و گرسنگي را تحمل كرد. با اين حال با كمك هاي والتر نرنست (W.Nernst) اجازه يافت تا پژوهش هاي مقدماتي خود را دنبال كند.

وي در بازگشت به انگلستان در ۱۹۱۹ از سوي رادرفورد براي همكاري با دانشگاه كمبريج فراخوانده شد و از ۱۹۲۱ تا ۱۹۳۵ به عنوان دستيار مدير پژوهش هاي آزمايشگاه كاونديش به خدمت پرداخت.

در اين فاصله بود كه چادويك بزرگ ترين اكتشاف خود يعني كشف نوترون ها را در ۱۹۳۲ به ثمر رسانيد. تا پيش از اين كشف، فيزيكدانان تنها انتظار وجود دو نوع ذره بنيادي پروتون (P) با بار الكتريكي مثبت و الكترون (e) با بار الكتريكي منفي را داشتند. و بر همه روشن بود كه اين دو ذره نمي توانند در تبيين تمامي پديده هاي اتمي مشاهده شده كفايت كنند. براي مثال هسته اتم كربن كه وزن اتمي آن ۱۲ است بايد ۱۲ پروتون داشته باشد اما چون بار هسته كربن فقط ۶ است بايد ۶ بار الكتريكي منفي نيز داشته باشد و فرض بر اين بود كه بارهاي منفي به وسيله ۱۶ الكترون فراهم مي شود كه به ۱۲ پروتون پيوسته اند تا يك هسته اتم كربن را تشكيل دهند. با تمامي اينها فرض وجود الكترون ها در هسته به لحاظ نظريه كوانتوم به مشكلات بزرگي منتهي مي شد. رادرفورد در ۱۹۲۰ راه حل مشابهي را مبني بر وجود پروتون هاي بدون بار مطرح ساخت. با اين فرضيه اصلاً لزومي نداشت كه الكترون ها درون هسته اتم وجود داشته باشند و تركيب هسته كربن مثلاً مي توانست چنين نوشته شود: ۶ نوترون + ۶ پروتون = ۱۲ C. از اين رو در ۱۹۲۵ برنامه مفصلي در آزمايشگاه كاونديش به راه افتاد كه موضوع آن بيرون كشيدن نوترون ها از هسته بعضي از عناصر سبك و در نتيجه اثبات وجود آنها بود. اما چون نتايج آزمايش منفي بود، برنامه متوقف شد و اثبات وجود نوترون ها چند سالي به تاخير افتاد. در پي همين آزمايشات چادويك در طول دهه ۱۹۲۰ كوشيد تا با بمباران هسته اتم آلومينيوم توسط ذرات آلفا (هسته هليم)، نوترون ها را كشف كند. گزارش بسيار نويدبخشي كه در ۱۹۳۰ به اطلاع رسيد حكايت از آن داشت كه بمباران هسته اتم بريليم با ذرات آلفا منجر به توليد پرتوهاي بسيار نافذي مي شود. در ۱۹۳۲ بود كه ايرن و فردريك ژوليت كوري دريافتند كه عناصر سبكي مانند بريليم هنگامي كه با ذرات آلفاي سريع حاصل از پلوتونيوم بمباران شوند، تابش بسيار با نفوذي گسيل مي دارند. اين تابش با ميدان مغناطيسي منحرف نمي شود اما وقتي از موم پارافيني مي گذرد سبب بيرون اندازي پروتون هايي مي شود كه سرعت بسيار زيادي دارند. اما كوري ها نتوانستند توضيح رضايت بخشي براي توان نفوذ و انرژي زياد تابش مذكور فراهم آورند. آنها حدس مي زدند كه چنين پرتوهايي احتمالاً از پرتوهاي گاما، پرتوهاي الكترومغناطيسي با طول موج بسيار كوتاه، تشكيل مي شوند. چادويك نشان داد كه پرتوهاي گاما، پروتون ها را گسيل نمي دارند بلكه اين نتيجه تنها در صورتي قابل تبيين است كه ذرات گسيل شده جرم تقريباً مشابهي با پروتون ها اما بدون بار الكتريكي داشته باشند.

اين ذرات همان نوترون ها بودند. بدين ترتيب چادويك به خاطر اين اكتشاف برنده جايزه نوبل فيزيك سال ۱۹۳۵ شد. در سال ۱۹۳۶ بين چادويك كه آرزوي ساخت يك سيكلوترون را در آزمايشگاه كاونديش در سر مي پروراند و رادرفورد كه به شدت با تمامي پروژه هايي از اين دست مخالف بود، اختلاف نظرهايي درگرفت و بدين ترتيب بود كه چادويك تصميم گرفت كه كرسي استادي فيزيك دانشگاه ليورپول را كه به وي پيشنهاد شده بود، بپذيرد. و در آنجا بود كه وي نخستين سيكلوترون بريتانيا را ساخت. و هنگام شروع جنگ جهاني دوم براي حمايت از ادعاي اوتوفريش (O.Frisch) و رادولف پيرلز (R.Peierls) مبني به امكان ساخت بمب اتمي آماده بود. در نتيجه طي جنگ بيشتر وقت خود را به عنوان رئيس هيأت بريتانيا براي پروژه منهتن در آمريكا گذرانيد. او به خاطر انجام اين خدمات در ۱۹۴۵ مفتخر به دريافت لقب سر شد و در ۱۹۵۸ به كمبريج بازگشت و به عنوان استاد كالج گوتويل تا هنگام بازنشستگي در ۱۹۵۸ به كار خود ادامه داد

 
+ نوشته شده در  یکشنبه دهم آبان 1388ساعت 0:0  توسط مهدی | 
نوترون(شیمی2)
چگونگي كشف نوترون

 

--------------------------------------------------------------------------------

 

موضوع : چگونگي كشف نوترون توسط جميز چدويك

 

هسته ئيدروژن كوچكترين هسته هاست وبار الكتريكي آن 1+ است كه با بار الكتريكي تنها الكترون اتم ئيدروژن در حال تعادل است . درسال 1914 ميلادي رادرفرد با اطمينان كامل اظهار داشت كه بار الكتريكي كمتر از آن امكان ندارد . او هسته ئيدروژن را پروتون( proton ) نا ميدكه واژه اي است بر گرفته از يك واژه يوياني به معني نخست .

چنين به نظر مي رسد كه هسته اتم هاي عنصر هاي ديگر هم در در برابر هر بار الكتريكي مثبت خود داراي يك پروتون است . بنا براين هسته اتم هليوم 2 پروتون ، هسته اتم كربن 6 پروتون و هسته اتم اكسيژن 8 پروتون دارد و همچنين است هسته اتمهاي عنصرهاي ديگر .

با اين همه اين اظهار نظر با همه واقعيتهايي كه هنگام آزمايشهاي گوناگون بدست آمده است سازگار نبود مثلا بار الكتريكي هسته اتم هليوم 2+ بود و مي بايست داراي 2پروتون باشد در اين صورت جرو آن دو برابر جرم هسته اتم ئيدروژن ميشد كه داراي يك پروتون است اما همان طور كه پيش از اين گفتيم هسته هليوم كه عبارت از ذره آلفا است داراي جرمي است كه چهار برابر جرم هسته اتم ئيدروزن است . از اينجا معلوم مي شود كه 2 پروتون موجود در هسته اتم فقط هليوم فقط نصف جرم هسته را تشكيل مي دهند پس نصف ديگر جرم هسته از كجاست ؟

اين اختلاف ميان جرم پروتونها وجرم اتم در همه اتم هايي كه بار الكتريكي انها بيش از1+است وجود دارد . مثلاهسته اتم اورانيوم داراي 92 پرتون است اما جرم آن 238 برابرجرم هسته ئيدروژن است . دانشمندان مي كوشيدند تا براي جرم اضافي دليلي بيابند اما هيچ يك از راه حلهايي كه نشان مي دادند مشكل راحل نمي كرد تا اينكه در سال 1932 ميلادي (1311 شمسي )جميز چادويك دانشمند انگايسي پاسخ درست اين پرسش را پيدا كرد .

دانشمندان راههايي انديشيده بودند تا بتوانند مسير جريان الكترون ها و پروتونها را معلوم كنند بار الكتريكي اين ذرات سبب شد كه دور انها را قطره هاي بسيار ريزآب فرا گيرد ورد قطره هاي ريز آب در دستگاهي كه اتاقك ابر ناميده مي شد مسير اين درات را نشان مي داد .

اما هنگامي كه ذرات آلفا به هسته اتم هاي عنصري به نام بريليوم برخورد مي كردند ، تابشي به مي آمد كه دور ذرات آن را قطره هاي آب فرا نمي گرفت وبه همين سبب مسير ذرات براي دانشمندان مشخص نمي شد . اما دانشمندان از وجود چنين تابشي مطمئن بودند زيرا وقتي كه اين ذرات وارد پارافين مي شدند از هسته اتم هاي پارافين پروتون هاي جدا مي كردند و مشخص كردن مسير اين پرو تونها براي دانشمندان آسان بود . چدويك دريافت كه بايد چيزي اين پروتون ها را از هسته اتمهاي پارافين جدا كرده باشد . پروتون ذره اي است سنگين و با جرم زياد و چيزي كه آن را از همه جدا مي كند بايد مانند خودش سنگين باشد الكترونها نمي توانستند پروتون ها را از هسته جدا كنند زيرا خيلي سبك هستند . از طرف ديگر آنچه پروتون ها را از هسته جدا مي كرد مي بايست ذراتي بدون بار الكتريكي باشند زيرا اگر دا راي بار الكتريكي بودند قطره هاي ريز آب دور آنها را فرا مي گرفت و مسير آنها مشخص مي شد .

بنا بر اين چدويك به اين نتيجه رسيد كه آنچه پروتونها را از هسته اتمهاي پارافين جدا مي كند ذراتي هستند مانند خود پروتون ها كه بار الكتريكي ندارند اين ذرات جديد كه چدويك به وجود آنها پي برد نه بار الكتريكي مثبت داستند ، نه بار الكتريكي منفي . آنها ذراتي بودند خنثي . به همين سبب چدويك آنها را نوترون ( neutron) ناميدند . واژه اي نوترون از يكي از واژه هاي لاتيني ساخته شده است كه معني آن نه مثبت است ونه منفياست .

اين كشف جديد مشكل هسته اتم را حل كرد هسته از دو نوع ذره به نامهاي پروتون و نوترون تشكيل شده است . هسته اتم هليوم داراي 2 پروتون و 2 نوترون است در هسته هليوم بار الكتريكي 2+ به سبب وجود 2 پروتون است . از طرف ديگر جرم 2 پروتون و 2 نوترون در هسته هليوم سبب مي شود كه جرم آن 4 برابر جرم هسته اتم ئيدروژن با شد كه فقط يك پروتون دارد .

اين موضوع درباره هسته همه اتم ها درست است يعني هسته همه اتم ها از پروتون و نوترون تشكيل شده اند . تنها هسته اتم ئيدروژن است كه از يك پروتون تشكيل شده است . هسته اورا نيوم داراي 92 پروتون و 146 نوترون است . بار الكتريكي آن از 92+ است اما جرم آن 238 يعني مجموع 92 و 146 است . به گفته ديگر جرم هسته اورانيوم 238 برابر جرم يك پروتون است .

هسته همه اتمهاي يك عنصر از نظر شماره پروتون ها با يكديگر برابرند اما شماره نوترون ها ممكن است در همه اتم هاي يك عنصر برابر نياشد . مثلا هسته همه اتمهاي اورانيوم 92 پروتون دارد ولي در بعضي از اتمهاي اورانيوم نوترونها 143 عدد بيشتر نيستند . بار الكتريكي هسته همچنان 92+ است اما جرم آن 235 است يعني مجموع 143 و92 . به گفته ديگر جرم هسته 235 برابر جرم يك نوترون است .

 

 
+ نوشته شده در  دوشنبه بیستم مهر 1388ساعت 20:18  توسط مهدی | 
فصل اول شیمی 2

مدل اتمي تامسون (كيك كشمشي، مدل هندوانه اي يا ژله ميوه دار)

1- الكترون با بار منفي، درون فضاي ابرگونه با بار مثبت، پراكنده شده اند.

2- اتم در مجموع خنثي است. مقدار با مثبت با بار منفي برابر است.

3- اين ابر كروي مثبت، جرمي ندارد و جرم اتم به تعداد الكترون آن بستگي دارد.

4- جرم زياد اتم از وجود تعداد بسيار زيادي الكترون در آن ناشي مي شود.

 

 

الکترون با بار منفی

فضای ابر گونه با بار الکتریکی مثبت

مدل اتمی تامسون

 

 

 

 

 

 

 

 


مدل اتمي رادرفورد: اتم هسته دار

رادرفورد با آزمايش بمباران ورقه نازك طلا با ذره هاي آلفا مدل اتم هسته دار را ارائه داد.

   رادرفورد ورقه نازكي از طلا را بوسيله اشعة آلفا بمباران كرد. انتظار داشت تمامي اشعه آلفا از سطح نازك طلا عبور كند (طبق مدل اتمي تامسون) اما با كمال تعجب ديد:

1- دسته اي از اشعه ها بدون انحراف عبور كردند (بيشترين درصد اشعه)

2- دسته اي اشعه ها با انحراف عبور كردند (درصد كمي)

3- دسته اي از اشعه ها بازگشت پيدا كردند (درصد بسيار كم)

·   انحراف و بازگشت آلفا در واقع نشان داد كه در اتم هاي بارهاي مثبت متمركز هستند: (رد نظريه تامسون كه بارهاي مثبت را فضا ابرگونه و پراكنده فرض كرده بود.)

·        انحراف به علت عبور از نزديكي هسته (بار مثبت اتم)

·        بازگشت در برخورد با هسته (هسته اي كوچك با جرم بسيار زياد.)

q   نتايج آزمايش رادرفورد: 1ـ بيشترين حجم اتم فضاي خالي است 2ـ بارهاي مثبت متمركز هستند (نه پراكنده) يعني وجود ميدان الكتريكي قوي در اتم را نشان مي داد. 3ـ اتم هسته ی  كوچك و جرم بسيار زياد دارد.

 

كشف پروتون

دومين ذره كشف شده پروتون نام گرفت.

   تامسون و ساير دانشمندان به دلايل زير به اين نتيجه رسيده بودند كه در اتم علاوه بر الكترون، بايد ذره اي با بار مثبت نيز وجود داشته باشد.

1- اتم ها از نظر الكتريكي خنثي هستند. پس براي خنثي كردن بار منفي الكترون بايد ذره اي با بار مثبت در اتم وجود داشته است.

2- الكترون ها ذره اي بسيار سبك هستند و اين واقعيت نشان مي دهد كه در اتم ها بايد ذره يا ذره هايي با جرم بسيار بيشتر وجود داشته باشند تا وجود آنها سنگين تر بودن اتم نسبت به الكترون را توجيه كند. پروتون ذره اي با بار نسبي 1+ (الكترون بار نسبي 1ـ) و جرمي 1837 بار سنگين تر از جرم الكترون است.

 

 

 

·        كشف نوترون

·        رادرفورد وجود ذره ديگري در اتم را كه خنثي بود حدس زد.

·   او گفت كه در اتم هيدروژن يك پروتون و در اتم هليم دو پروتون وجود دارد. پس بايد جرم هليم دو برابر جرم هيدروژن باشد. اما اين طور نبود (بلكه جرم هليم چهار برابر جرم هيدروژن مي باشد.) او گفت پس بايد ذره ديگري در كار باشد. كه جرم آن حدوداً نزديك به جرم پروتون است و اما در بار اتم نقشي ندارد (يعني خنثي است)                                                                

اما چادويك با آزمايش (* بمباران Be (برليم) توسطه اشعه α) پي به وجود نوترون برد و آن را كشف كرد.

كشف عدد اتمي (Z)

موزلي با مطالعه اشعه ايكس توليد شده (در لامپ اشعه x) و بررسي فركانس اشعه ايكس توليد شده، متوجه شد فركانس اشعه X با افزايش جرم اتم افزايش مي يابد. سپس مقدار كل بار مثبت درون هسته هر اتم را

 

 

حساب كرد. از تقسيم مقدار كل بار مثبت هسته (Q) بر بار الكتريكي يك پروتون  تعداد پروتون هاي درون هسته هر اتم را پيدا كرد.

 

تعداد پروتون = عدد اتمي = Z                           مقدار كل بار مثبت هسته = Q

                                                                          بار الكتريكي پروتون

از آن جايي كه اتم ذره اي خنثي است. بنابراين تعداد الكترون ها نيز از روي عدد اتمي (Z) مشخص مي شود. از روي عدد اتمي مي توان نوع عنصر را معين كرد.

در واقع ماهيت هر عنصر به عدد اتمي (Z) آن بستگي دارد.

يعني اتمي كه داراي 6 پروتون و 6 الكترون باشد كربن است.

جرم يك اتم به تعداد پروتون و نوترون درون هسته آن بستگي دارد. (از جرم الكترون بعلت ناچيزي صرف نظر مي كنيم)

از اين رو به مجموع تعداد پروتون و نوترون يك اتم عدد جرمي مي گويند و به A نمايش مي دهند.

X

A

Z

X

پروتون

 

 


                                 (تعداد پروتون + نوترون)                           

                                                                                                        

 

جرم اتم ها را با دقت بسيار زيادي با دستگاهي بنام طيف سنج جرمي اندازه گيري مي كنند. به كمك اين دستگاه معلوم شده كه جرم همه اتم هاي يك عنصر يكسان نيست.

   از آن جائيكه تعداد پروتون ها در همه اتم هاي يك عنصر يكسان است پس تفاوت در تعداد نوترون است (و اين يعني مفهوم ايزوتوپي)

در واقع ايزوتوپ ها  اتم هاي يك عنصر هستند كه عدد اتمي (Z) يكسان و عدد جرمي (A) متفاوت دارند.

 

نكته: هيدروژندارای سه ایزوتوپ است. هيدروژنتنها عنصري است كه نوترون   ندارد.

 

پروتون

نوترون

ايزوتوپ ها ی عنصر هیدروژن

 


مثال دیگر:

 

17

17

17

17

18

20

 

 

جدول ايزوتوپ هاي كلر

 

نكته: خواص شيميايي ايزوتوپ هاي يك عنصر يكسان است زيرا خواص شيميايي يك عنصر به الكترون ها و پروتون هاي آن بستگي دارد. ولي خواص فيزيكي ايزوتوپ ها با هم متفاوت است (يعنی از نظر جرم سنگيني ـ چگالي و نقطه جوش و …)

نكته: ايزوتوپ ها به دليل داشتن عدد اتمي يكسان مكان يكساني در جدول تناوبي دارند. ايزوتوپ يعني

 (هم مكان) به همين دليل جرم ميانگين عنصرها را حساب مي كنند و در جدول تناوبي عناصر قرار مي دهند.

 

اساس دستگاه طيف سنج جرمي:

 

نمونه گاز عنصر

يونيزه كننده

شتاب دهنده

ميدان مغناطيسي

آشكارساز

 

 


نمودار ساده طيف سنج جرمي

نمونه ماده بر طبق شكل: گاز ابتدا يونيزه مي شود سپس در ميدان الكتريكي شتاب مي گيرند هنگاميكه در ميدان مغناطيسي وارد مي شود به علت e/m هاي متفاوت از هم جدا مي شوند و اگر آشكارسازي باشد بطور مثال براي نئون سه لكه جدا روي آن خواهد افتاد.

 

بطور مثال سه ايزوتوپ نئون  و  و  را به يون مثبت تبديل مي كنيم  و  و

چون e/m هاي هر سه يكي نيست در ميدان مغناطيسي انحراف متفاوت پيدا مي كنند. ميزان انحراف در ميدان مغناطيسي به مقدار بار و جرم بستگي دارد.

 

 

 

 

 

 
+ نوشته شده در  دوشنبه بیستم مهر 1388ساعت 20:16  توسط مهدی | 
آمونیاک



تصویر
ساختمان آمونیاک

اطلاعات کلی

آمونیاک ، مهمترین ترکیب هیدروژنه ازت بوده ، در طبیعت از تجزیه مواد آلی ازت دار حاصل می‌گردد. این ماده ، گازیست بی‌رنگ با مزه فوق‌العاده تند و زننده که اشک‌آور و خفه‌کننده نیز می‌باشد. گاز آمونیاک از هوا سبک‌تر بوده ، به‌سهولت به مایع تبدیل می‌شود. آمونیاک در آب بسیار محلول است و در منهای 77,7 درجه سانتی‌گراد منجمد و در منهای 33,5 درجه سانتی‌گراد به جوش می‌آید.

وزن مخصوص محلول اشباع آمونیاک 0,88 گرم بر سانتی‌متر مکعب است.

موارد استفاده

در کارخانجات یخ سازی ، در ساخت کودهایی از قبیل نیترات ، سولفات و فسفات آمونیوم ، تهیه اسید نیتریک ، دارو و مواد منفجره بکار می‌رود.

آمونیاک تجارتی

محلول آمونیاکی که معمولا در تجارت ، خرید و فروش می‌شود، 20 تا 22 درجه سوم (20.7 درصد و تکاتف نسبی آن d=0,92) و یا 28 تا 29 درجه (32.7 درصد آمونیاک) می‌باشد.

روشهای تهیه آمونیاک

آمونیاک را می‌توان اصولا از سه منبع زیر تهیه کرد:


  1. تقطیر زغال سنگ که از آبهای آمونیاکی آن ، ابتدا آمونیاک و سپس سولفات آمونیاک تهیه می‌کنند.
  2. سنتز مستقیم
  3. تهیه سینامالدئید و سیانوزها

تقطیر زغال سنگ برای تهیه آمونیاک

منظور از تقطیر زغال سنگ استفاده از گازهای سوختنی و یا کک برای صنایع فلزسازی است که بحث مفصلی را تشکیل می‌دهد و مربوط به این برنامه نیست. لیکن در این جا آن قسمت از عملیات تقطیر که مربوطه به تهیه آمونیاک و سولفات آن است، از نظر تکمیل این مبحث بررسی می‌شود.

زغال سنگ ، دارای 1 تا 1,5 درصد نیتروژن آلی است و در موقعی‌که آب را تقطیر کنیم، قسمتی از این نیتروژن ، بصورت آزاد و قسمت دیگری به حالت آمونیاک و ترکیبات آمونیاکی فرار و غیر فرار از دستگاههای تقطیر خارج می‌شود و در خنک کننده هایی که به همین منظور بعد از قرنهای تقطیر قرار داده‌اند، مخلوط با قطرانهای زغال سنگی جمع آوری می‌گردد.

تصویر

نمکهای آمونیاکی

نمکهای آمونیاکی که از تقطیر زغال سنگ بدست می‌آیند، بر دو نوعند: نمکهای فرار مانند کربنات آمونیوم CO3(NH4)2 و سولفیدرات SHNH4 و S(NH4)2 که به‌آسانی بوسیله بخار آب برده می‌شوند، نمکهای ثابت و غیر فرار مانند کلرید آمونیوم NH4Cl و هیپوسولفیت S2O3(NH4)2 و غیره که بوسیله باز غیر فراری مانند آهک تجزیه می‌گردند.

ضمنا باید متذکر شد، آمونیاکی که از تقطیر یک تن زغال سنگ حاصل می‌شود، طبعا با مقدار ازت موجود در زغال متغیر است و این مقدار بین 1,4 کیلوگرم تا 4,6 کیلوگرم نوسان دارد و به‌ندرت در بعضی از انواع زغال سنگها این مقدار به 7,2 کیلوگرم می‌رسد.

معمولا هرگاه عمل تقطیر زغال سنگ را در مجاورت 2,5 درصد آهک انجام دهند، بهره آمونیاک تا 20 درصد افزایش نشان می‌دهد و به هر صورت ، آمونیاک و کلیه ترکیبات آمونیاکی را که در بالا نام بردیم، می‌توان در دستگاههای خنک کننده از قطرانهایی که همراه آنها می‌باشند، جدا کرد و اصطلاح صنعتی این قبیل محلولهای آمونیاکی را آبهای آمونیاکی می‌نامند که آنها را ابتدا در ستونی تقطیری وارد می‌کنند. سپس تحت تاثیر شیر آهک قرار می‌دهند و در آنجا آمونیاک و املاح فرار آنها بوسیله بخار آب برده می‌شوند، در حالیکه املاح غیر فرار تحت تاثیر شیر آهک ، تجزیه و به آمونیاک تبدیل می‌گردند.

خطرات آتش سوزی و انفجار

آمونیاک ، گازیست قابل اشتعال و حدود اشتعالش 16 تا 25 درصد حجمی گاز آمونیاک در هوا می‌باشد. حضور مواد نفتی و دیگر مواد قابل اشتعال ، خطر حریق را افزایش می‌دهند. محلول غلیظ اکسید نقره از محلول آمونیاک حل شده و تولید فولمینات نقره به فرمول CNOAg می‌نماید که ماده ای شدیداً قابل انفجار است. همچنین گاز آمونیاک در اثر حرارت از 400 درجه به بالا تجزیه شده ، تولید هیدروژن می‌نماید.

تصویر

خطرات بهداشتی

سبب تحریکات سیستم تنفسی ، ‌پوست و چشم شده و با آسیب رساندن به ریه‌ها در اثر مواجهه با حجم زیاد این گاز می‌تواند سبب مرگ شود. در صورت تماس با آمونیاک مایع ، سوختگی شدید در محل تماس ایجاد می‌گردد. آستانه مجاز مواجهه با آن ، ppm 50 است و جهت کمکهای اولیه ، قسمتهای آلوده سطح بدن را با آب و صابون شسته و چشمها را نیز با آب فراوانی شستشو داد و به پزشک مراجعه نمود.

طریقه اطفاء حریق

در صورتی‌که سیلندر گاز آمونیاک مشتعل شد، نباید شعله آن را خاموش نمود، مگر اینکه قبلاً بتوان جریان گاز را قطع کرد. در حین عملیات اطفاء ، باید سیلندرهای حاوی گاز آمونیاک را با آب خنک نمود. از پودر شیمیایی خشک یا گاز کربنیک یا آب به‌صورت اسپری جهت اطفاء می‌توان استفاده نمود. به هنگام عملیات باید از لباس کاملاً ایمن و سیستم حفاظتی دستگاه تنفس استفاده کرد.

طریقه نگهداری و حمل ونقل

آمونیاک باید در سیلندرهای استیل نگهداری و توسط تانکرهای مخصوص آن حمل گردد. باید سعی نمود از رسیدن تنشهای فیزیکی و حرارت زیاد به ظروف محتوی آمونیاک جلوگیری شود. انبار و محل نگهداری آن باید مقاوم در برابر حریق بوده و دارای سیستم اعلام و اطفاء اتوماتیک باشد. آمونیاک باید جدا از موادی چون گازهای اکسید کننده ، کلر ، برم ، ید و اسیدها نگهداری شود.
+ نوشته شده در  جمعه بیست و دوم خرداد 1388ساعت 4:15  توسط مهدی | 
فاضلاب صنعتی

مقدمه

فاضلاب و پس آبهای مراکز صنعتی ، کشاورزی و همینطور محلهای مسکونی از آلوده کننده‌های عمده آبهای زیرزمینی و آبهای سطحی بویژه آبهای رودخانه‌ها ، دریاها و دریاچه‌ها هستند. با این فاضلابها و همینطور عوامل مؤثر در آلودگی فاضلاب و پس آبها آشنا می‌شویم.

img/daneshnameh_up/0/0b/bin.jpg

پتانسیل و ظرفیت اکسیداسیون ، معیاری برای تعیین آلودگی فاضلابها

پتانسیل و ظرفیت اکسیداسیون آبها ، یکی از معیارهای مهم آلودگی آنهاست. بطوری که می‌دانیم اکسیژن محلول در آب ، عامل اساسی زندگی و رشد حیوانات و گیاهان است. زندگی این موجودات بستگی به حداقل اکسیژن محلول در آب دارد. ماهی بیش از سایر جانداران و بی مهره‌گان در درجه دوم و باکتریها کمتر از تمام موجودات آبزی به اکسیژن محلول در آب نیاز دارند. در یک آب معمولی که ماهی در آن پرورش می‌یابد، غلظت اکسیژن محلول نباید کمتر از 5 میلیگرم در لیتر باشد و این مقدار در آبهای سرد به 6 میلیگرم در لیتر افزایش می‌یابد.

در صورتی که مقدار اکسیژن محلول در آب کمتر از حداقل مجاز برای زندگی جانداران آبزی باشد، آن آب ، آلوده تلقی می‌گردد. وجود مواد آلی در آب ، موجب مصرف و تقلیل مقدار اکسیژن محلول می‌گردد. غالب ترکیبات آلی موجود در آب دارای کربن هستند و فعل و انفعال مهمی که در محیط آبی به کمک باکتریهای خاصی انجام می‌پذیرد به ترتیب زیر است:



در این واکنش به ازاء 12 گرم کربن ، 32 گرم اکسیژن مصرف می‌شود. اگر فرض کنیم که مقداری روغن که حاوی 12 گرم کربن بوده ، در آب ریخته شود، با در نظر گرفتن حداکثر مقدار اکسیژن محلول در آب در شرایط معمولی (میلیگرم در لیتر) این مقدار روغن آبی در حدود 3555 لیتر را فاقد اکسیژن نموده و به معنی دیگر کاملا آلوده می‌نماید.

img/daneshnameh_up/b/bc/gg.jpg

میزان مواد آلی در فاضلابها

بطوری که قابل پیش بینی است فاضلابها و پس آبها حاوی مقدار بسیار زیادی مواد آلی است. تقریبا آثار کلیه مواد مصرف در زندگی اجتماعی و همینطور صنایع ، در فاضلابها وجود دارد. تخلیه فاضلابها و پس آبها در آبهای معمولی آنها را به سرعت آلوده می‌کند و این در واقع زاییده وجود مقادیر بسیار زیاد مواد آلی در فاضلابها و پس آبها.

اکسیژن مورد نیاز جهت اکسیداسیون یک فاضلاب

اکسیژن مورد نیاز جهت اکسیداسیون یک فاضلاب ، پس آب و یا آب آلوده معیار مناسبی برای آگاهی از حدود مقدار مواد آلوده کننده موجود در آنهاست. دو روش تعیین میزان آلودگی که بر اساس یاده شده در بالا متکی هستند، تحت عناوین COD و BOD شناخته شده‌اند.


  • (BOD (Biochemical Oxygen Demand:

BOD یک فاضلاب ، پس آب و یا آب عبارت است از میزان اکسیژن مور نیاز میکرو ارگانیسمها در اکسیداسیون بیوشیمیایی مواد آلی موجود در آن. در حقیقت BOD تعیین کننده مقدار اکسیژن مورد لزوم برای ثبوت بیولوژیکی مواد آلی نمونه مورد نظر خواهد بود. اگر BOD آبی در حدود 1 میلیگرم در لیتر باشد، آب خوب و اگر به حدود 3 برسد مشکوک و بیشتر از 5 ، آلوده است.


  • (COD (Chemical Oxygen Demand:

COD یک فاضلاب ، پس آب و یا آب آلوده ، عبارت است از میزان اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون مواد قابل اکسیداسیون موجود در آن. مقدار COD معمولا با استفاده از یک عامل اکسید کننده قوی در محیط اسیدی قابل اندازه گیر است. تعیین BOD با وجود ارزش فراوان به همراه دو نکته ضعف اساسی است. اولی طولانی بودن مدت آزمایش و دومی امکان مسموم شدن میکرو ارگانیسمهای مورد نظر در تماس با مواد آلوده در این مدت طولانی ، از اینرو COD ارزش فراوانی پیدا می‌کند.

درجه بندی فاضلابها

فاضلاب آبها بر حسب مقدار BOD درجه بندی می‌شود. فاضلابهایی که BOD آنها به ترتیب در حدود 210 ، 350 و 600 میلیگرم در لیتر هستند، فاضلابهای ضعیف ، متوسط و قوی هستند. برای جلوگیری از آلودگی آبها در بیشتر نقاط جهان ، هیچ فاضلابی حتی بعد از تصفیه در صورتیکه BOD آن بیش از 20 میلیگرم در لیتر باشد، مجاز به ورود به جریانهای سطحی و یا زیر زمینی نیست.

img/daneshnameh_up/2/20/fazelab.gif

فاضلابهای غیر انسانی

باید دانست که در طبیعت تنها انسان نیست که با تولید فاضلاب یا پس آب باعث آلودگی آبها می‌شود. بلکه فعالیت حیوانات نیز در این آلوده سازی بسیار مؤثر است. در صورتیکه به عنوان مبنای مقایسه ، میزان آلودگی انسان را معادل یک BOD فرض کنیم، حیوانات دیگر نظیر اسب ، گاو ، گوسفند ، خوک و مرغ خانگی به ترتیب 11.3 ، 16.4 ، 2.5 ، 1.9 و 0.91 خواهند بود.

تخلیه بی رویه فاضلابهای صنعتی در آبهای سطحی

تخلیه بی رویه و پس آبهای صنعتی (و همینطور غیر صنعتی و کشاورزی) در آبهای سطحی ، موجب مرگ و میر حیوانات آبزی بخصوص ماهیها می‌گردد. جالب توجه است که تلاشی اجساد همین حیوانات خود مزید بر علت موجب آلودگی هر چه بیشتر می‌گردد. از دیگر اثرات مهم این فاجعه تبدیل فعالیت باکتریهای آب از حالت هوازی (Aerobic) یعنی توأم با مصرف اکسیژن به حالت بی هوازی (Anaerobic) و بدون نیاز به اکسیژن می‌باشد.

فعالیت باکتریهای بی هوازی ، توام با پیدایش نامطبوع و مواد قابل اعتراض است، بطوری که بوی زننده‌ای دارد و قابل اشتعال است. بدبو و بویی نظیر تخم مرغ گندیده دارد و ، سمی خطرناک بوده و بوی تند سیر می‌دهد. بطور کلی غالب محصولات از فعالیت باکتریهای بی هوازی برای زندگی دیگر موجودات بخصوص موجودات آبزی ، مضر است.

مواد شیمیایی ، ایجاد کننده اصلی فاضلاب صنعتی

از مهمترین و شناخته شده ترین مواد شیمیایی که در ابعاد وسیعی مصرف عمومی دارد و به علل مختلف ایجاد آلودگی می‌کند، عبارت از شوینده‌ها (Detergents) است. از حدود سالهای 1940 ، شوینده‌های مصنوعی وارد بازار مصرف شدند که مهمترین آنها عبارت بود از الکیل بنزن سولفانات. این نوع شوینده‌ها دارا یک نکته ضعف مهمی هستند که عبارت از عدم تجزیه آنها توسط مکرو ارگانیسمها است. وجود این مواد در آب باعث ایجاد کف می‌گردد و این کف باعث مشکلات فراوانی برای عمل تصفیه است و در ضمن باعث کندی عمل فتوسنتز می‌گردد.

استفاده از این شوینده‌ها بعدها در آمریکا و اروپا ممنوع شد تا سرانجام در سال 1965 شوینده جدیدی با نام LAS به بازار آمد که نکته ضعف مذکور را ندارد و توسط میکرو ارگانیسمها تجزیه می‌گردد. ترکیبات ازت دار نیز از طرق مختلف بویژه کودهای شیمیایی وارد فاضلابها می‌گردد. فسفر و ازت که از طریق فاضلاب وارد آب دریاچه‌ها می‌گردد و به علت تغذیه خوب گیاهان آبی پدیده‌ای به نام مسن شدن ایجاد می‌کند و ا ایجاد و ته نشین شدن لجن و گل و لای از عمق این دریاچه‌ها کاسته می‌شود و یکی از مهمترین اثرات نامطلوب این پدیده ، کاهش شدید اکسیژن آبهاست که منجر به تبدیل باکتریهای هوازی به بی هوازی می‌گردد.

مهمترین عوامل ضرورت عدم تخلیه فاضلابهای صنعتی به آبهای جاری و زیر زمینی

  • اسیدیته آزاد
  • مواد قلیایی قوی
  • غلظت زیاد مواد محلول
  • چربی و روغن
  • فلزات سنگن و مواد سمی
  • گازهای بدبو و سمی
  • مواد رادیو اکتیو
  • مواد معلق ، رنگ ، بو
  • ازدیاد دما
  • وجود میکرو ارگانیسمهای بیماری زا
+ نوشته شده در  جمعه بیست و دوم خرداد 1388ساعت 4:10  توسط مهدی |