شیمی برای همه

جداسازی مواد مختلف از یكدیگر در آزمایشگاه‌های شیمی و به ‌ویژه بیوشیمی همواره یكی از دغدغه‌های مهم پژوهشگران بوده است. امروزه كروماتوگرافی به عنوان یكی از پر كاربردترین روش‌های جداسازی و تخلیص مواد مورد نظر، از میان اجزای بی‌شمار یك نمونه شناخته شده است. فرایند كروماتوگرافی روشی است برای جداسازی اجزای یك مخلوط، به ‌وسیله پخش این اجزا در بین فازهای متحرك و ساكن، در طول زمان. عبارت كروماتوگرافی از دو واژه كروما، به معنای ‌<رنگ> و گرافین به ‌معنی ‌<نوشتن> گرفته شده است.
از مزایای این روش می‌توان به كوتاهی زمان جداسازی و هزینه پایین اشاره كرد. همچنین، مقدار نمونه لازم برای جداسازی در این فرایند، در مقایسه با سایر روش‌ها كمتر است. این روش برای نخستین بار در سال 1903، توسط میخائیل سوئت، به منظور جداسازی رنگدانه‌های گیاهی درون یك ستون آهكی مورد استفاده قرار گرفت و در طول سال‌های 1937 تا 1972 پیشرفت چشمگیری داشت؛ به گونه‌ای كه توسعه روش‌های آن در سال 1954، جایزه نوبل را برای مارتین و سینگ به ارمغان آورد.

كروماتوگرافی در واقع روشی فیزیكی به منظور جداسازی است، كه در آن مواد مورد نظر برای تفكیك ، محیطی بی‌حركت پخش می‌شوند. این فاز بی‌حركت، به <فاز ساكن> معروف است؛ در حالیكه فاز دیگر، یعنی <فاز متحرك>، در امتداد یك مسیر معین جاری می‌شود. فاز متحرك، در واقع همان حلال و فاز ساكن شامل ستون‌هایی حاوی ماده مورد تجزیه است. فرایند كروماتوگرافی در اثر اختلاف میان ضریب‌های پخش هر یك از اجزای نمونه در میان این دو فاز اتفاق می‌افتد.

دسته‌بندی روش‌های كروماتوگرافی
روش‌های مختلف كروماتوگرافی از جنبه‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند. در یكی از این تقسیم‌بندی‌ها روش‌های كروماتوگرافی بر مبنای نوع مادهِ تشكیل‌دهنده فازهای ساكن و متحرك در چهار دسته مجزا قرار می‌گیرند. به گونه‌ای كه جزء اول نام روش، نمایان‌گر نوع فاز متحرك و جزء دوم آن نماینده فاز ساكن است. این چهار دسته عبارتند از:
1-كروماتوگرافی مایع- جامد (LSC): كه خود شامل چهار روش كروماتوگرافی ‌جذب سطحی، لایه نازك، ‌تبادل یونی و ژلی است
2-كروماتوگرافی مایع- مایع )LLC): روش‌های كروماتوگرافی كاغذی و ‌تقسیمی ‌در این بخش قرار می‌گیرند.
3-كروماتوگرافی گاز- جامد )GSC): از این روش برای خالص‌سازی گازهای فرار استفاده می‌شود.
4-كروماتوگرافی گاز- مایع (GLC): انواع روش‌های كروماتوگرافی ستونی در این دسته قرار می‌گیرند.
در ادامه به توضیح هر یك از روش‌های ذكر شده می‌پردازیم:

 

برای تشخیص این عناصر در ترکیبات آلی ابتدا باید آنها را به ترکیبات معدنی یونیزه تبدیل کرد سپس شناسایی نمود. این تبدیل ممکن است به روشهای مختلف صورت گیرد ولی بهترین روش ذوب ترکیبات با فلز سدیم است. در این روش سیانید سدیم (NaCN)، سولفید سدیم (Na2S) و هالید سدیم (NaX) تشکیل میشود که به آسانی قابل تشخیص هستند.

---

برای مشاهده ی کامل به ادامه مطلب بروید

 مس اولین عنصر شناخته شده است و فلزی نسبتا قرمز رنگ است و قابلیت هدایت الکتریکی و حرارتی بالایی دارد. مس از پرکاربردترین فلزات در صنعت است. مس در صنایعی از قبیلِ الکترونیک (در سیم ها، لامپهای پرتو کاتدی، در IC ، لامپهای خلاء، کلیدها و تقویت کننده های الکترونیکی)، صنایع نظامی (تهیه اسلحه)، صنایع فلزی (تهیه آلیاژها و تهیه سکه ها)، وسایل آشپزخانه، در تصفیه آب، به عنوان واکنشگر در شیمی، در تهیه سموم کشاورزی و .... کاربرد دارد.

مس یکی از عناصر رایج در طبیعت است که بر اثر پدیده های طبیعی در محیط زیست به مقدار فراوان یافت می شود. بسیاری از ترکیبات مس در رسوبات یا ذرات خاک ته نشین شده یا به این ذرات می چسبند. ترکیبات قابل حل مس ممکن است برای سلامت انسان مضر باشند. معمولاً پس از فعالیتهای کشاورزی ترکیبات محلول در آبِ مس، در محیط آزاد می شوند.

 

هدف آزمایش
تهیه کوچکترین و مهمترین هیدروکربن زنجیری سیر نشده از گروه آلکن‌ها یعنی اتیلن و مشاهده اثر آن بر روی مواد مختلف.
تئوری آزمایش

آلکن‌ها ، دسته بزرگی از هیدروکربن‌ها را شامل می‌شوند که به هیدروکربنهای غیر اشباع موسومند. تعداد هیدروژنهای این ترکیبات ، کمتر از آلکانهای هم‌کربن می‌باشد. آلکن‌ها ممکن است یک یا چند پیوند دو گانه مجزا و دور از هم یا مزدوج داشته باشند.اتیلن کوچکترین عضو خانواده آلکن‌ها و به فرمول C2H4 می‌باشد که دو اتم هیدروژن کمتر از آلکان هم‌کربن (اتان) دارد. بررسی ساختمان اتیلن به طریقه کوانتوم مکانیکی نشان داده است که کربن برای این که در ساختمان اتیلن شرکت نماید، لازم است که با استفاده از اوربیتالهای 2s و دو اوربیتال 2p خود ، سه اوربیتال هیبریدی یکسان بوجود آورد.

مواد زمینه عموما بسپارها، دو نقش اساسی ایفا می کنند:

اول: بارها را به تقویت کننده منتقل می کنند.

دوم : تقویت کننده را از آثار محیطی ناسازگار محافظت می کنند.

مواد زمینه عموما بسپارها ، سرامیکها یا فلزات اند. زمینه های بسپاری، موسوم به رزین ، متداولترین اند و معمولا به دو گروه گرما نرم ها و گرما سخت ها تقسیم می شوند. ساختار بین مولکولی این دو نوع بسپار متفاوت است . حالت نهایی گرما سخت ها شبکه ای شدن است در حالی که گرما نرمها عموما شبکه ای نمی شوند. به طور کلی گرما سخت ها رزین های مایعی هستند که به منظور حصول اتصال عرضی در ساختار مولکولی ، با حرارت فعال (پخت) می شوند، در حالی که گرما نرمها جامداتی هستند که برای حصول حالت جامد ، ذوب، شکل ذهی و سپس سرد می شوند. از نظر تاریخی گرما سختها ماده اصلی زمینه ی چند سازه ها بوده اند ، اگر چه امروزه کاربرد گرما نرمها در بسیاری از موارد رو به افزایش است . در جایی که زمینه های بسپاری ، معمولا به علت محدودیت دمایی ، جوابگو نباشد غالبا از زمینه های سرامیکی و فلزی استفاده می شود. پلاستیکهای گرما نرم و گرما سخت هر دو از زنجیرهای مولکولی تشکیل می شوند . زنجیر های مولکولی مواد گرما سخت توسط پیوند های شیمیایی (اتصال عرضی ) به هم متصل می شوند ، ولی در مورد مواد گرما نرم چنین وضعیتی وجود ندارد . مواد گرما سخت و گرما نرم به سبب ساختار شیمیایی متفاوت خواص منحصر به دارند . ذوب مجدد گرما سخت ها به سبب شبکه ای شدن امکانپذیر نیست ، در حالیکه درمورد گرما نرمها به سبب ذوب شدن چنین قابلیتی ندارند. گرما سخت ها معمولا صلبتر از گرمانرمها هستند و عموما در دماهای بالاتر کارایی بهتری دارند،(اگر چه امروزه کارایی بعضی از گرما نرمهای کارآمد در دمای بالا معادل متداولترین گرماسختهاست.). نهایتا گرما سختها برای شبکه ای شدن و رسیدن به یک حالت مطلوب به پخت نیاز دارند در حالی که گرما نرمها پس از گرما دهی و قالب گیری به شکل مورد نظر ، سرد میشوند و به حالت جامد مناسب در می آیند . بدین ترتیب معمولا زمان فراورش گرما سختها به مراتب طولانی تر است. اما زمان پخت پلی استرهای گرما سخت رایج در صنعت اتومبیل حدود یک تا دو دقیقه است که چندان طولانی تر از سیکل زمانی بعضی گرما نرمها نیست.

---

برای مشاهده ی متن کامل به ادامه مطلب بروید

 

استری شدن – Esterification

مفهوم استری شدن (Esterification)

واکنش یک الکل با اسید کربوکسیلیک (اسید آلی) را که منجر به تولید ترکیبی به نام استر می‌شود، استری شدن می‌نامند. واکنش استری شدن ، واکنشی است تعادلی که در حضور مقادیر کم اسیدهای معدنی انجام می‌شود و با تولید آب همراه است.



خواص استرها

استرها ترکیبهایی با فرمول کلی R-CO-OH می‌باشند. استر ، بمعنی اتر اسید است که گاهی به جای آن واژه اتوسل بمعنی نمک فرار را بکار می‌برند. استرها غالبا فرار و معطرند وبوی خوشایند بسیاری از گلها و میوه‌ها ، بعلت وجود استر در آنهاست. مثلا استات ایزوپنتیل ، بوی موز و والرات ایزوپنتیل ، بوی سیب دارد. بوی بد کره فاسد (کره ترش شده) بعلت وجود اسیدبوتیریک در آن است. از واکنش این اسید با اتیل الکل ، استر بوتانات اتیل بدست می‌آید که دارای مزه و طعم خوشایند آناناس است. خیلی از استرها مانند استات اتیل و استات بوتیل بعنوان واکنشگر و یا حلال و نرم کننده رزینها در آزمایشگاهها و صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین چربی و روغن‌ها و مومهایی که در طبیعت یافت می‌شوند، حاوی استرهائی با جرم مولکولی بالا می‌باشند که به لیپید معروفند.

بسیاری از واکنشهای پلیمریزاسیون ، کاربردهای بسیار مهم و اساسی در صنعت دارند. یکی از پلیمرهای با کاربرد صنعتی ، چسب و بطور کلی انواع چسب‌هاست. فنوپلاست‌ها و آمینوپلاست‌ها که جزء پلاستیک‌ها بشمار می‌روند، می‌توانند بعنوان چسب بخاری بکار روند. رزین فنل – فرمالدئید (فنوپلاست) که از واکنش فنل با فرمالدئید در محیط اسیدی یا بازی و با ماکزیمم pH مساوی با ۸,۵ در صنعت تهیه می‌شود، می‌تواند بعنوان چسب بکار رود.


باید توجه داشت که برای استفاده از چسب بخاری ، انتهای مولکول باید گروه OH- داشته باشد. هرچه گروههای OH- آزاد (مربوط به گروه متیلول CH2OH- ) بیشتر باشند، قدرت چسبندگی چسب افزایش می‌یابد. اما این چسب ، یعنی چسب فنل- فرمالدئید در بازار یافت نمی‌شود و کاربرد صنعتی زیادی ندارد. علت آن ، بوی بد فنل است.

بوته چيني (كروزه چيني):

بوته آزمايشگاهي ظرف مخروطي (مخروط ناقص) شبيه انگشتانه است كه ليه هاي آن كاملاً صاف و جداره هاي داخلي و خارجي آن صاف و صيقلي است. اگرچه بوته آزمايشگاهي را از جنس فلز (بويژه از نيكل). گرافيت و سفال (بوته گلي يا سفالي) نيز مي سازند اما اين بوته ها عمدتاً از جنس چيني تهيه مي شود و معمولاً داراي سرپوش است.


كاربرد: از بوته در آزمايشـگاه معمولي براي اندازه گيري آب تبلور كات كـبود يا سولفات مس زاج سبز يا سولفات آهنو نمك قليا يا كربنات سديم به فرمول و همچنين براي ذوب قند، پارافين جامد و… استفاده مي شود. چون بوته چيني در برابر گرما (تا حدودْ1200C) مقاوم است، از آن در آزمايشگاه هاي شيمي تجزيه براي خشك كردن رسوب كردن رسوب و پختن رسوب در كوره الكتريكي استفاده مي شود.
طرز كار: هنگام گرم كردن بوته بايد آن را با گيره ويژه اي (گيره بوته) برداشت و در حفره مثلث نسوز مناسب، قرار داد. مثلث نسوز طبق شكل، به شكل مثلث است كه از يك مثلث فلزي با سه قطعه روكش چيني نسوز ساخته شده است و از آن عمدتاً براي نگهداشتن بوته، به هنگام گرما دادن آن استفاده مي شود. يك مثلث نسوز هنگامي براي يك بوته مناسب است كه⅔ بوته در حفره آن قرار گيرد، در غير اين صورت حالت نامتعادلي پيدا مي كند و در اثر ضربه كوچكي ممكن است بشكند

چند نکته درباره بوته چینی
- اسيدها بر بوته اثر ندارند اما بازها سبب خوردگي بوته مي شوند. براي پاك كردن بوته تا حد امكان نبايد از اسيدها هم استفاده كرد.
- بوته هاي شكسـته را نبايد دور ريخـت زيرا از خرده هاي آنها براي آب گيري الكل و تهيه اتيلن مي توان استفاده كرد. (بوته شكسته را مي توان خرد كرده، به عنوان ماده آبگير مورد استفاده قرار داد)
- هنگامي كه از بوته براي سنجش هاي وزني استفاده مي شود نخست بايد بوته خالي را چندين بار در كوره الكتريكي در دماي معين (دماي لازم براي پختن رسوب) قرار داد و پس از سرد كردن، وزن كرد تا به وزن ثابت رسيد. اين كارها، يعني: گرم كردن، سرد كردن و وزن كردن بوته تا رسيدن به وزن ثابت پيش از پختن هر رسوب الزامي است.

---

برای مشاهده ی کامل به ادامه مطلب بروید

خواص شیمیایی آلدهید ها و كتون ها:

رادیو اکتیویته:نشر اشعه ها و تابش هایی نظیر α ٬ β٬ ץ از یک هسته است. برای اولین بار این بحث توسط دانشمندی به نام بکرل در سال ١٨٩٦ کشف شد.او روی ترکیبات اورانیم کار می کرد این ترکیبات تابش از خود نشر می کنند و می توانند از مواد عبور کنند و روی فیلم عکاسی تاثیر بگذارند. دانشمندانی مثل پیر کوری و ماری کوری به این نتیجه رسیدند که تابش هایی از نمک اورانیم به دست آمده حاصل فرایندهای هسته ای است و این فرایندها ویژگی هسته اتم است و ارتباطی به حالت شیمیایی یا فیزیکی آن ندارد.

 

---

برای مشاهدی متن کامل به ادامه مطلب بروید.