سختی آب

سختی آب (Hardner) ، اساسا به معنی ظرفیت آن در ترسیب صابون است.

 عناصر ایجاد کننده سختی آب

صابون عمدتا توسط کلسیم و منیزیم قابل ترسیب است، ولی به غیر از آنها فلزات دیگری نظیر آلومینیوم ، آهن ، منگنز ، استرانسیم و روی نیز در ایجاد سختی آب شرکت می‌کنند، ولی از این نظر که دو عنصر اولی در مقادیر زیاد در آبهای طبیعی وجود دارند، لذا سختی آب بطور عمده بر اساس این دو سنجیده می‌شود. ولی با وجود این ، اگر مقادیر فلزات دیگر قابل توجه باشد، باید آنها را نیز محسوب داشت.

محاسبه سختی آب

مقدار سختی آب ، برحسب اکی‌والانهای کربنات کلسیم آنها محاسبه و بیان می‌شود.

تقسیم بندی سختی آب

سختی آب را می‌توان به دو نوع تقسیم کرد:

سختی موقت

سختی موقت (Temporary Hardner) را سختی کربناتی (Carbonate Hardner) نیز می‌نامند. این سختی ، مولود بی‌کربنات کلسیم و منیزیم است که عمدتا به کمک حرارت و یا ازدیاد PH کاهش می‌یابد.

سختی دائم

سختی دائم (Permanent Hardner) را سختی غیرکربناتی (Noncarbonate Hardner) نیز می‌نامند. این سختی ، با حرارت دادن قابل حذف نیست.

 اهمیت سختی آب

مقدار سختی آب ، علاوه بر اینکه در آبهای صنعتی اهمیت وافر دارد، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد. کلسیم که یکی از عوامل سختی آب است، در رشد استخوان و حفظ تعادل بدن دخالت داشته، ولی به همان اندازه ، سولفات کلسیم به علت کمی قابلیت هضم ، ناراحتیهایی در دستگاه هاضمه بوجود می‌آورد.

گاهی توصیه می‌شود که جهت تامین بهداشت و سلامت مصرف کنندگان ، آهک به آب آشامیدنی افزوده شود. بعضی دانشمندان معتقدند، بهتر است کلسیم و منیزیم لازم بدن توسط غذا تامین شود و حتی‌الامکان از آبهای سبک برای شرب استفاده شود. باید توجه داشت که بدن نسبت به سنگینی موجود در آب مورد مصرف خود حساسیت دارد، چنانچه این نوشیدنی تغییر یابد، ممکن است در دستگاه گوارش ایجاد اخلال نماید و این موضوع را به اصطلاح آب به آب شدن می‌گویند.

طبقه بندی آب از نظر سختی

 در بعضی از طبقه بندیها حداکثر سختی آبهای قابل شرب ، 300 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم تعیین شده است.

 املاح محلول در آب و اثرات آنها

املاح موثر در تولید سختی

املاح موثر در سختی عبارتند از:

CaSO₄ ,CaCl₂ , Ca(NO₃)₂ , Ca(HCO₃)₂ , CaCO₃ , Ca(OH)₂ , MgSO₄ , MgCl₂ , Mg(NO₃)₂ , Mg(HCO₃)₂ , MgCO₃ , Mg(OH)₂

املاح غیر تاثیر گذار در سختی

املاحی که در تولید سختی موثر نیستند، عبارتند از: 

 NaNO₃ , NaCl , Na₂SO₄ , KNO₃ , KCl , K₂SO₄

   تاثیر قلیائیت در سختی آب

اگر قلیائیت کل آب ، مساوی یا بیشتر از سختی کل باشد، تمام سختی آب به صورت سختی کربناتی خواهد بود. در صورتی که که قلیائیت کل ، کمتر از سختی باشد، سختی کربناتی آب معادل قلیائیت بوده و سختی دائم ، اختلاف بین سختی کل و قلیائیت است.

 واحدهای بکار رفته در سختی آب

در صورتی که مقادیر کاتیونهای مختلف برحسب میلی گرم بر لیتر (ppm) در دست باشد، معمولا جهت سهولت ، به کمک فاکتورهایی که از تقسیم وزن مولکولی کربنات کلسیم به وزن اتمی هر یک از عناصر بدست آمده ، کلیه این مقادیر برحسب کربنات کلسیم محاسبه و بیان می‌گردد. سختی آب ، معمولا بر حسب ppm یعنی mg/lit بیان می‌شود. علاوه بر این ، واحدهای آلمانی ، انگلیسی ، فرانسوی ، آمریکایی را نیز در بیان آن بکار می‌برند؛

هر یک از درجات فوق به ترتیب برابر 17.9 و 14.3 و 10 و 17.2 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم است.

راه‌هاي حفاظت از اوزن

 اوزون خالص گازي است به رنگ آبي روشن و بويي شبيه سير دارد . اين گاز در اتمسفر زمين به مقدار بسيار كم وجود دارد.اوزون آلتروپي از اكسيژن با ساختاري خميده و زاويه   است . ö

            اوزون يك عامل اكسيده قوي است و در تروپوسفر يك آلوده كننده مضر است . اوزون بر پارچه و لاستيك صدمه مي‌زند . اما اوزون موجود در استراتوسفر ما را از اثرات بد اشعه فرابنفش در امام مي‌دارد.

            در سال 1985 ماهواره‌ها تصوير سوراخ شدن لايه اوزون را در بهار قطب جنوب نشان دادند. ( بهار در نيم كره جنوبي يا پاييز در نيم‌كره شمالي )

            در سپتامبر 1998 ، سوراخ اوزون يكي از عميق‌ترين و بزرگترين مقدار بوده است . وسعت اين سوراخ به اندازه مساحتي بزرگتر از امريكا‌ي شمالي بود . دليل اين تخريب به خوبي واضح و مسوول آن CFC ها بودند . CFC ها تركيباتي خنثي ، غير سمي ؤ غير قابل اشتعال هستند كه براي اولين بار در دهه 1930 توليد شدند .

            اين مواد به عنوان سردكننده در يخچال‌ها و تهويه مطبوع ( در اتومبيل ) ، به عنوان حلال براي تميز كردن دستگاه الكترونيكي ميكروچيپ و همچنين به عنوان عامل فشار داخل قوطي اسپري‌ها استفاده مي‌شوند. در همه اين موارد به جزعوامل خنك كننده CFC ها به طور مستقيم در اتمسفرها مي‌شدند .

            از مهمترين اين تركيبات فريون – 11 و فريون – 12 است كه يك نام تجارتي است.

            چون CFC ها  فعال نيستند ، مي‌توانند با 100 سال در تروپوسفر بمانند ودر طي زمان ، جريان هوا آن را به استراتوسفر منتقل مي‌كند. در سال 1974 دو شيمي‌دان در دانشگاه كاليفرنيا به نام‌هاي رولاندو مولينا پيش‌بيني كردند كه اين تركيبات در حضور تابش فرابنفش در استراتوسفر به راديكال كلر شكسته مي‌شوند و سپس طي واكنش‌هاي زنجيره‌اي اوزون از بين مي‌رود.                                                                            

        شواهد مطمئن و قانع كننده در اين مورد در سال 1987 بوسيله پروازهاي تحقيقاتي ناسا با 25 ماموريت پروازي معلوم شد كه سوراخ اوزون دراستراتوسفر بالاي آنتاركتيكا ( قطب جنوب ) وجود دارد . واكنش‌هاي زنجيري ذكر شده 80% د ركاهش لايه اوزون نقش دارند و هر راديكال كلر توانايي نابود كردن 00/100 مولكول اوزون را تا قبل از بازگشت به تروپوسفر دارد. نابودي اوزون د رقطب جنوب به دليل شرايط آب  و هواي موجود در بالاي قطب جنوب است . در طول زمستان ( از فروردين تا شهريور ) زماني كه تابش خوردشيد كم و يا اصلا وجود ندارد استراتوسفر بالاي قطب جنوب از هر زماني سردتر و سردتر از هر نقطه‌ديگر روي زمين مي‌شود.

            دماي بسيار پايين و بادها سبب ايجاد يك گرداب هوايي قطبي چرخان مي‌شوند. از آنجايي كه ابرهاي يخي استراتوسفر شامل بلورهايي از نيتريك اسيد  مي‌باشند ذرات فعال كلر روي سطح ابرها ميعان مي‌كنند . در بهار بابازگشت درخشش آفتاب و واكنش منتهي به رهاسازي راديكال كلر ، آغاز شده و كلر مونوكسيد به تخريب اوزون مي پردازد. در عمل هواي كرمتر گرداب هوايي رااز بين مي‌برد و هوايي كه كمبود اوزون دارد به سمت استراليا ، نيوزيلند و لبه‌هاي جنوبي افريقا و آمريكاي جنوبي گسترده ‌تر مي‌شود و به مدت چند هفته آن جا باقي مي‌ماند.

            اگر دما در زمستان قطب جنوب اين قدر پايين نبود ونيتريك اسيد متبلور تشكيل نمي‌شد ، به جاي‌آن گاز نيتروژن اكسيد با CLOواكنش داده و كلر ونيترات تشكيل مي‌شد و نابودي اوزون را محدود مي‌ساخت .هالون‌ها (Hallon) كه تركيباتي از برم هستند ، در تخريب لايه اوزون دخالت دارند. اين مواد شامل  هستند و به عنوان عامل اطفاي حريق به كلر مي‌روند ، اما به جاي راديكال كلر ، راديكال برم توليد مي‌كنند. عامل ديگر تخريب لايه اوزون رها ساختن اكسيدهاي نيتروژن است كه به وسيله ميكروارگانيسم‌هاي خاك و اقيانوس‌ها آزاد مي‌شوند. افزايش تدريحي اين مواد به افزايش نابودي اوزون كمك مي‌كند به همين دليل ساختن هواپيماهاي مافوق صوت توسط امريكا ( كنكورد) متوقف شده است .

            اهميت كار رولاند ومولينا در شفاف كردن نقشي CFC‌ها و نيتروژن اكسيدها درنابودي اوزون در سال 1995 مورد توجه قرار گرفت و به دريافت جايزه نوبل نايل آمدند. در اوايل سال 1978 استفاده از CFC‌ها به عنوان روان كننده در اسپري‌ها در امريكاي شمالي ممنوع اعلام شد. اولين تلاش بين‌المللي براي حفظ لايه اوزون در سال 1987 با امضاي پروتكل مونترال انجام شد.

            اين قرار داد در سال 1990 و 1992 با توافق 140 ملت اصلاح شد و تقاضا براي خاتمه دادن به توليد CFC‌ها و يا تركيباتي كه اوزون رانابود مي‌كند از قبيل هالون‌ها و  و  (ضدعفوني كننده دفع آفات ) در سال 1995 سرعت بيشتري پيدا كرد.

            در سال 1996 به سازمان صنايع جهاني قرارداد پروتكل مونترال راامضا كردند و استفاده از CFC‌ها ممنوع شد و براي كشورهاي درحال توسعه تا 2010  وقت داده شد كه توليد CFC‌ها را كنترل كنند. توليد CFC‌ها به طور كامل قطع نشده است ودر كشورهاي چين و هند و كشورهاي در حال توسعه هم چنان توليد مي‌شود. درروسيه هم هنوز نتوانسته‌اند به خط پايان توليد 1996 برسند و يك بازار سياه خريد CFC‌ها در امريكا و ديگر كشورهاي صنعتي ايجاد شده است و CFC‌ها ، CFC‌H مانند  بود كه اتم كلر كمتري دارند. اين مواد به آساني در تروپوسفر شكسته مي‌شوند و كمتر به استراتوسفر مي‌رسند . به هر حال چون تا حدي در نابودي اوزون موثر هستند، مقدار مصرف آن‌ها از طرف پروتكل مونترال كنترل مي‌شودو گروههاي حافظ محيط زيست در صدد ممنوع كردن توليد اين ماده هستند و تا سال 2030 بايد توليدشان متوقف شود . HFCها جانشين بهتري براي CFC‌ها هستند . چون اصلا كلر ندارند . يكي از اين مواد  است كه به عنوان سرد كننده در يخچال‌ها به جاي فريون استفاده شده است در سال 1994 درصنعت الكترونيك از آب صابون وموادي خشك به جاي CFC‌ها به عنوان تميزكننده استفاده شد. در صنايع خانگي امريكا تركيب  جانشين  ( فريون – 12 ) براي يخچال خانگي شده است . بيشتر ماشين‌هاي جديد در امريكا براي كولر از  134- HCF‌ استفاده مي‌كنند. با اين تبديل 140 ميليون وسيله نقليه كه در جاده‌هاي امريكا با حركت خود دردسر ايجاد مي‌كردند ، ديگر چنين مشكلي ندارند. صنعت برق كه در ابتدا مقدار زيادي CFC  به عنوان عامل تميز كننده به كار مي‌برد، امروزه مواد شيميايي جديد جايگزين كرده است . براي مثال كارخانه‌هاي IBM كه توليد كننده اصلي CFC ها بودند، در حال حاضر به فناوري جديد روي آورده‌اند . در بسياري از ساختمان‌هاي اداري براي سيستم سردكننده به جاي فريون – 11 از 123 – HCFC استفاده مي‌شود. اتم هيدروژن در HCFC ها سبب فعال شدن بيشتر اين تركيب‌ها در دماي پايين تر مي‌شوند. درنتيجه قبل از اين كه استراتوسفر برسد ، ناپديد مي‌شوند. متاسفانه مشكلات جدي در درازمدت از استفاده HCFها نيزايجاد مي‌شود كه آب و هوا جوي را شامل مي‌گردد.

            همچنين دانشمندان در جستجوي جايگزيني براي هالون‌ها هستند . تركيب  گاز جادويي غير سمي است كه براي هواپيما و ماشين‌هاي مسابقه و تانك‌هاي ارتش در صورت آتش‌‌گرفتن استفاده مي‌شود . به نظر مي‌رسد انتخاب براي اين هدف كانديد شود زيراعمر موثر آن در اتمسفر بيش از چندروز نيست . اما لازم است تحقيقات بيشتري روي آن از جنبه تاثير بر لايه اوزون انجام شود. صنايع شيميايي براي جلوگيري از نابودي اوزون به‌طور اعجاب‌انگيزي دارد عمل شده‌اند واميدوار كننده است كه در صورت يك بحران زيست محيطي ما مي‌توانيم به سرعت وارد عمل شويم . در حال حاضر محيط زيست در درجه اول اهميت قرار دارد.

            تحقيقات براي يافتن ماده‌اي شيميايي كه هم خوب سردكننده باشد وهم به محيط زيست آسيب نرساند. براي جايگزين كردن CFC ها ادامه دارد. CFC ها از نظر جهاني تقريبا به كمتر از نصف توليد آن در سال 1986 رسيده است .

( 13 ميليون تن)

1) Chemistry Counts GRAHAM Hill Hodder Steligten 3Edition,2002

2) Chemical Principles Steven S,Zumdehal university Of illiois , 1-1OuGHTON MLFFLIN Company 2002

3) Chemistry fun damentals An Environmental Persective Phyllis Buell James Girard Jones and Bartellett Publisher 2003

خوردگی فلزات

خوردگی ، ( Corrosion ) ، اثر تخریبی محیط بر فلزات و آلیاژها می‌‌باشد. خوردگی ، پدیده‌ای خودبه‌خودی است و همه مردم در زندگی روزمره خود ، از بدو پیدایش فلزات با آن روبرو هستند. در اثر پدیده خودبه‌خودی ، فلز از درجه ‌اکسیداسیون صفر تبدیل به گونه‌ای با درجه ‌اکسیداسیون بالا می‌‌شود.

M ------> M⁺ⁿ + ne

در واقع واکنش اصلی در انهدام فلزات ، عبارت از اکسیداسیون فلز است.

تخریب فلزات با عوامل غیر خوردگی

فلزات در اثر اصطکاک ، سایش و نیروهای وارده دچار تخریب می‌‌شوند که تحت عنوان خوردگی مورد نظر ما نیست.

 فرایند خودبه‌خودی و فرایند غیرخودبه‌خودی

خوردگی یک فرایند خودبخودی است، یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش می‌‌رود که به حالت پایدار برسد. البته M+n می‌‌تواند به حالتهای مختلف گونه‌های فلزی با اجزای مختلف ظاهر شود. اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهیم، زنگ می‌‌زند که یک نوع خوردگی و پدیده‌ای خودبه‌خودی است. انواع مواد هیدروکسیدی و اکسیدی نیز می‌‌توانند محصولات جامد خوردگی باشند که همگی گونه فلزی هستند. پس در اثر خوردگی فلزات در یک محیط که پدیده‌ای خودبه‌خودی است، اشکال مختلف آن ظاهر می‌‌شود.

 بندرت می‌‌توان فلز را بصورت فلزی و عنصری در محیط پیدا کرد و اغلب بصورت ترکیب در کانی‌ها و بصورت کلریدها و سولفیدها و غیره یافت می‌‌شوند و ما آنها را بازیابی می‌‌کنیم. به عبارت دیگر ، با استفاده ‌از روشهای مختلف ، فلزات را از آن ترکیبات خارج می‌‌کنند. یکی از این روشها ، روش احیای فلزات است. بعنوان مثال ، برای بازیابی مس از ترکیبات آن ، فلز را بصورت سولفات مس از ترکیبات آن خارج می‌‌کنیم یا اینکه آلومینیوم موجود در طبیعت را با روشهای شیمیایی تبدیل به ‌اکسید آلومینیوم می‌‌کنند و سپس با روشهای الکترولیز می‌‌توانند آن را احیا کنند.

 برای تمام این روشها ، نیاز به صرف انرژی است که یک روش و فرایند غیرخودبه‌خودی است و یک فرایند غیرخودبه‌خودی هزینه و مواد ویژه‌ای نیاز دارد. از طرف دیگر ، هر فرایند غیر خودبه‌خودی درصدد است که به حالت اولیه خود بازگردد، چرا که بازگشت به حالت اولیه یک مسیر خودبه‌خودی است. پس فلزات استخراج شده میل دارند به ذات اصلی خود باز گردند.

 در جامعه منابع فلزات محدود است و مسیر برگشت طوری نیست که دوباره آنها را بازگرداند. وقتی فلزی را در اسید حل می‌‌کنیم و یا در و پنجره دچار خوردگی می‌‌شوند، دیگر قابل بازیابی نیستند. پس خوردگی یک پدیده مضر و ضربه زننده به ‌اقتصاد است.

 جنبه‌های اقتصادی فرایند خوردگی

برآوردی که در مورد ضررهای خوردگی انجام گرفته، نشان می‌‌دهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوی خوردگی ، بالغ بر 5 میلیارد دلار است. بیشترین ضررهای خوردگی ، هزینه‌هایی است که برای جلوگیری از خوردگی تحمیل می‌‌شود.

 پوششهای رنگها و جلاها

ساده‌ترین راه مبارزه با خوردگی ، اعمال یک لایه رنگ است. با استفاده ‌از رنگها بصورت آستر و رویه ، می‌‌توان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازه‌ای قطع کرد و در نتیجه موجب محافظت تاسیسات فلزی شد. به روشهای ساده‌ای می‌‌توان رنگها را بروی فلزات ثابت کرد که می‌‌توان روش پاششی را نام برد. به کمک روشهای رنگ‌دهی ، می‌‌توان ضخامت معینی از رنگها را روی تاسیسات فلزی قرار داد.

 آخرین پدیده در صنایع رنگ سازی ساخت رنگهای الکتروستاتیک است که به میدان الکتریکی پاسخ می‌‌دهند و به ‌این ترتیب می‌توان از پراکندگی و تلف شدن رنگ جلوگیری کرد.

پوششهای فسفاتی و کروماتی

این پوششها که پوششهای تبدیلی نامیده می‌‌شوند، پوششهایی هستند که ‌از خود فلز ایجاد می‌‌شوند. فسفاتها و کروماتها نامحلول‌اند. با استفاده ‌از محلولهای معینی مثل اسید سولفوریک با مقدار معینی از نمکهای فسفات ، قسمت سطحی قطعات فلزی را تبدیل به فسفات یا کرومات آن فلز می‌‌کنند و در نتیجه ، به سطح قطعه فلز چسبیده و بعنوان پوششهای محافظ در محیط‌های خنثی می‌‌توانند کارایی داشته باشند.

این پوششها بیشتر به ‌این دلیل فراهم می‌‌شوند که ‌از روی آنها بتوان پوششهای رنگ را بر روی قطعات فلزی بکار برد. پس پوششهای فسفاتی ، کروماتی ، بعنوان آستر نیز در قطعات صنعتی می‌‌توانند عمل کنند؛ چرا که وجود این پوشش ، ارتباط رنگ با قطعه را محکم‌تر می‌‌سازد. رنگ کم و بیش دارای تحلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمی‌‌تواند از خوردگی جلوگیری کند.

پوششهای اکسید فلزات

اکسید برخی فلزات بر روی خود فلزات ، از خوردگی جلوگیری می‌‌کند. بعنوان مثال ، می‌‌توان تحت عوامل کنترل شده ، لایه‌ای از اکسید آلومینیوم بر روی آلومینیوم نشاند. اکسید آلومینیوم رنگ خوبی دارد و اکسید آن به سطح فلز می‌‌چسبد و باعث می‌‌شود که ‌اتمسفر به‌ آن اثر نکرده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی داشته باشد. همچنین اکسید آلومینیوم رنگ‌پذیر است و می‌‌توان با الکترولیز و غوطه‌وری ، آن را رنگ کرد. اکسید آلومینیوم دارای تخلخل و حفره‌های شش وجهی است که با الکترولیز ، رنگ در این حفره‌ها قرار می‌‌گیرد.

همچنین با پدیده ‌الکترولیز ، آهن را به ‌اکسید آهن سیاه رنگ (البته بصورت کنترل شده) تبدیل می‌‌کنند که مقاوم در برابر خوردگی است که به آن "سیاه‌کاری آهن یا فولاد" می‌‌گویند که در قطعات یدکی ماشین دیده می‌‌شود.

پوششهای گالوانیزه

گالوانیزه کردن (Galvanizing) ، پوشش دادن آهن و فولاد با روی است. گالوانیزه ، بطرق مختلف انجام می‌‌گیرد که یکی از این طرق ، آبکاری با برق است. در آبکاری با برق ، قطعه‌ای که می‌‌خواهیم گالوانیزه کنیم، کاتد الکترولیز را تشکیل می‌‌دهد و فلز روی در آند قرار می‌‌گیرد. یکی دیگر از روشهای گالوانیزه ، استفاده ‌از فلز مذاب یا روی مذاب است. روی دارای نقطه ذوب پایینی است.

در گالوانیزه با روی مذاب آن را بصورت مذاب در حمام مورد استفاده قرار می‌‌دهند و با استفاده ‌از غوطه‌ور سازی فلز در روی مذاب ، لایه‌ای از روی در سطح فلز تشکیل می‌‌شود که به ‌این پدیده ، غوطه‌وری داغ (Hot dip galvanizing) می‌گویند. لوله‌های گالوانیزه در ساخت قطعات مختلف ، در لوله کشی منازل و آبرسانی و ... مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

پوششهای قلع

قلع از فلزاتی است که ذاتا براحتی اکسید می‌‌شود و از طریق ایجاد اکسید در مقابل اتمسفر مقاوم می‌‌شود و در محیطهای بسیار خورنده مثل اسیدها و نمکها و ... بخوبی پایداری می‌‌کند. به همین دلیل در موارد حساس که خوردگی قابل کنترل نیست، از قطعات قلع یا پوششهای قلع استفاده می‌‌شود. مصرف زیاد این نوع پوششها ، در صنعت کنسروسازی می‌‌باشد که بر روی ظروف آهنی این پوششها را قرار می‌‌دهند.

پوششهای کادمیم

این پوششها بر روی فولاد از طریق آبگیری انجام می‌‌گیرد. معمولا پیچ و مهره‌های فولادی با این فلز ، روکش داده می‌‌شوند.

فولاد زنگ‌نزن

این نوع فولاد ، جزو فلزات بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و در صنایع شیر آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فولاد ، آلیاژ فولاد با کروم می‌‌باشد و گاهی نیکل نیز به ‌این آلیاژ اضافه می‌‌شود.

کوتاه و خواندنی شیمی

آرژینین و نیتریک اکسید در بیوشیمی و پزشکی

در اواخر دهه 1980 و اوایل دهه 1990 ، دانشمندان به کشف موارد فوق‌العاده نایل آمدند. مولکول ساده اما بسیار سمی نیتریک اکسید در بسیاری از پستانداران از جمله انسان سنتز شده و اعمال بیولوژیکی مهمی را انجام می‌دهد. ماکروفاگها یا به عبارت دیگر سلولهای مربوط به سیستم دفاعی بدن در حضور اسید نیتریک ، باکتریها و سلولهای بدخیم را از بین می‌برند. نیتریک اکسید از اکسایش کاتالیز شده آنزیمی در بدن ایجاد می‌شود.

نیتریک اکسید ، توسط سلول به دیواره داخلی مویرگهای خونی ، آزاد شده و باعث شل شدن الیاف ماهیچه‌های مجاور می‌شود. این کشف در سال 1987 تاثیر نیترو گلیسیرین و سایر نیتراتهای آلی را در درمان آنژین و سایر حمله‌های قلبی توضیح می‌دهد. این مواد به صورت متابولیتی به NO تبدیل می‌شوند و این ماده وارد رگهای خونی می‌شود.

مطالعات اخیر ، نقش نیتریک اکسید را به عنوان انتقالگر عصبی در مغز و شاید به عنوان خالق حافظ روشن می‌سازد. به صورتی دیگر ، NO همچنین یک مخدر اعصاب است که آزاد شدن بدون کنترل آن ، می‌تواند باعث از بین رفتن وسیع سلولها شده ، سکته مغزی و یا ناهنجاریهای مغزی از قبیل بیماریهای آلزایمر و هاننتیگون را به همراه داشته باشد. در واقع پس از حمله اولیه مغزی در موش N2 - نیتروزو ، L - آرژینین که از سنتز NO جلوگیری می‌کند، ضایعات مغزی را کاهش داده است. چنین مطالعاتی در زمینه خواص درمانی در این شرایط توجه زیادی را جلب کرده است. 

آتش از یخ

امروزه تقاضا برای گاز طبیعی زیاد است و دانشمندان می‌دانند که منابع عظیم آن در کجا نهفته است. این منابع در واقع بلورهای یخی مرسوم به هیدراتها هستند. اما بیرون کشیدن آنها موضوع دیگری است. چشمپوشی از یک منبع انرژی دست نخورده برای شرکتهای سوخت فسیلی درست نیست. زیرا هنوز از تندرای قطب شمال گرفته تا اقیانوس هند ، ذخایر عظیم متان به صورت دست نخورده در بلورهای عجیب یخ مانند حبس شده‌اند.

تخمینها در مورد بزرگی این ذخایر بسیار متفاوت است. ولی ممکن است مقدار آنها بیش از دو برابر ذخایر متان متدوال شناخته شده باشد. اگر تنها بخشی از آنها قابل بازیابی باشند، در این صورت می‌تواند به عنوان انرژی ماندگار به شمار رود. با این حال ، خودداری شرکتهای تامین انرژی قابل درک است. زیرا استخراج متان از بلورهایی که به عنوان هیدراتها شناخته می‌شوند، پرهزینه است.

همچنین افراد زیادی به این ذخایر به چشم یک دردسر نگاه می‌کنند. آزاد شدن یکباره و دردسر آفرین گاز از این هیدراتها ، تلاش برای حفاریهای نفت را در هم می‌کوبد و برخی از پژوهشگران بر این اندیشه‌اند که ممکن است این واقعه دلیل ناپدید شدن مرموز بعضی از کشتیها بوده باشد. اما خیلی چیزها قابل تغییرند. شورای ملی نفت ایالات متحده ، به عنوان یک گروه مشاوره‌ای دولتی ، تخمین می‌زند که گذار از نیروگاههای برق یا سوخت زغال سنگ و نفت به نیروگاههای تمیزتز دیگر با نیروی متان ، همراه با افزایش کاربرد گاز طبیعی در خانه‌ها و صنایع طی پانزده سال آینده ، نیاز ایالات متحده به متان را به 40 درصد می‌رساند.

به همین ترتیب با رشد اهمیت منابع انرژی امن که به نوبه خود با ناپایداری دنباله دار در منطقه خاورمیانه برانگیخته شده ، نیاز به پژوهشهای بیشتر در زمینه هیدراتها افزایش خواهد یافت. این ذخایر زمانی تشکیل می‌شوند که بر اثر فشار زیاد ، آب موجود در رسوبات در دمای بالاتر از حد معمول ، یخ بزند که نتیجه آن افزایش حفره‌های ناپایدار نسبت به یخ معمولی می‌شود. در ادامه با کاهش دما حفره‌ها فرو ریخته ، یخ معمولی تشکیل می‌شود. ولی در بعضی از رسوبات حبابهای متان از مخازن زیرین بالا آمده و حفره‌ها را پر می‌کنند. حاصل کار ، تشکیل هیدرات متان است که شبیه یخ معمولی است، با این تفاوت که در مجاورت شعله می‌سوزد.   

پلاستیک جدید و صرفه جویی در هزینه‌ها

بسیاری از پلاستیکها را می‌توان با گرمادهی شکل داد. اما قالب گیری چنین گرمانرمهایی ، انرژی قابل توجهی مصرف می‌کند. به تازگی پژوهشگران بخش علوم مواد موسسه فناوری ماساچوست در کمبریج ، پلاستیک جدیدی ساخته‌اند که به جای گرمادهی ، به کمک اعمال فشار ، قالب گیری می‌شود. این فشارنرمها از اختلات نانو - فازی بسپارهایی مانند پلی استایرن و پلی (n - بوتیل آکریلات) یا پلی‌استایرن و پلی (2 - اتیل هگزیل آکریلات) حاصل شده‌اند.

هرگاه فشاری معادل 34.5 مگاپاسگال ، یعنی چند صد برابر فشار جو ، بر این بسپارها اعمال شود، نرم می‌شوند و می‌توان آنها به شکل دلخواه درآورد. این پژوهشگران بازیافت پذیری مواد خود را آزمایش کردند و دریافتند که نمونه‌های پیش و پس از بازیافت تا 10 چرخه بازیافت و قالب گیری بر اثر اعمال فشار ، ترکیب شیمیایی یکسان دارند. به گفته این پژوهشگران ، مزیت دیگر استفاده از فشار زیاد به جای گرما این است که در پلاستیکهایی که حاوی مواد افزودنی مانند ترکیبات ضد آتش و محافظ در برابر آفتاب هستند، خود این مواد نیز در خلال فرآیند محفوظ می‌مانند.

اخیرا فشارنرمها جانشین شمار زیادی از مواد ، مانند بسپارهای نیمه بلورین ، پلاستیکهای اصلاح شده و با لاستیک و کشپارهای گرمانرم شده‌ هستند و یا به عنوان ماده زمینه برای موادی بکار رفته‌اند که اجزای آنها به گرما حساس‌اند، مانند مواد دارویی با منشا زیستی.   

سوخت ارزان خودرو از اتانول

اتانول ، نوعی منبع تجدید شونده انرژی محسوب می‌شود. اما استفاده از اتانول حاصل از منابع زیست توده ، به عنوان ماده سوختنی به فرآیند ، پر هزینه بوده و به انرژی برای خارج سازی آب همراه آن نیاز دارد. برای تولید هیدروژن از اتانول آبدار ، محققان روشی پیشنهاد کرده‌اند که شامل اکسایش جزئی آن در مجاورت کاتالیزگرهای رودیم یا رودیم - سدیم است.

واکنش در دمای 700 درجه سانتیگراد انجام می‌گیرد و از آنجا که این فرآیند گرمازا می‌باشد، لازم است که مخلوط اولیه فقط تا 140 درجه سانتیگراد گرم شود تا واکنش شروع شود. تنها محصول فرعی این فرایند CO2 است و دیگر اینکه مقداری از هیدروژن از آب بدست آمده است. چنین مجموعه‌ای سوار بر وسایل نقلیه ، برای تبدیل سوخت مایع به هیدروژن ، می‌تواند جانشین منبع ذخیره هیدروژن در وسایل نقلیه دارای باتری ، سوخته شود. منبع 

شما هم الماس بسازید.

الماسهای مصنوعی ابر سخت ، یک روزه و تقریبا از هوایی رقیق ساخته می‌شوند. راسل هملی ، سرپرست گروهی در موسسه کارنگی در واشنگتن دی سی که این الماسها را ساخته‌اند، می‌گوید: «بر اساس دانسته‌هایمان ، اینها سخت‌ترین بلورهای الماس هستند که ساخت آنها گزارش شده است.»

آزمایشها نشان داده است که بلورهای جدید حدود 50 درصد سخت‌تر از مجموعه‌ای از الماسهای طبیعی و مصنوعی هستند. همچنین آنها بزرگترین تک بلورهایی هستند که تاکنون با روش رسوب دهی بخار شیمیایی ، ساخته شده‌اند. اکثر الماسهایی که با این روش ساخته می‌شوند به صورت لایه‌هایی با ضخامت یک میلیمتر می‌باشند.

الماسهایی که گروه کارنگی ساخته‌اند، ضخامتی حدود 4.5 میلیمتر دارد که پس از برش و تراش به صورت سنگهای جواهر با با ضخامت 2.5 میلیمتر در می‌آید. این الماسها طی دو مرحله ساخته می‌شوند. ابتدا بارانی از کربن گازی شکل بر سطح الماس اولیه داده می‌شود تا لایه‌ای از الماس بر آن تشکیل شود.

این باران از پلاسمایی سرچشمه می‌گیرد که از برانگیزش مخلوطی از متان و هیدروژن با ذرات باردار حاصل شده است. سپس این لایه به صورت جواهر برش داده می‌شود و در دمای دو هزار درجه سانتیگراد و فشار 50000 تا 70000 اتمسفر قرار داده می‌شود. این مرحله عامل سختی فوق‌العاده الماسها محسوب می‌شود. این الماسها را می‌توان در ابزارهای برش و سایش بکار برد.  

اطلاعات جالبی در مورد جیوه

بیشترین معادن جیوه دنیا در اسپانیا و ایتالیاست و مهمترین سنگ معدن آن سینابار یا سولفور جیوه است با گوگرد و‌ هالوژنها ترکیب می‌شود اما بر اسیدها بجز اسید نیتریک بی اثر است جیوه و ترکیبات آن توسط پوست و بلعیدن و تنفس جذب بدن می‌شود ماکسیمم مقدار مجاز بخار جیوه در هوای محیط کار 1.0 میلی گرم در متر مکعب و ماکسیمم مقدار جیوه مجاز موجود در ادرار 3.0 میلی گرم در لیتر است کلیه‌ها نقش مهمی در دفع جیوه از راه ادراری دارند ضمن اینکه بیشترین تجمع جیوه در اعضای بدن نیز در کلیه‌هاست. 

خیلی شیرین موادی شیرین‌تر از قند

ساخارین  درجه شیرینی آن 300 برابر قند معمولی است و توسط افراد دیابتی و آنهایی که رژیم غذایی دارند مصرف می‌شود. البته ثابت شده که موشها را به سرطان مبتلا می‌کند.

آسپاراتام حدود 200 برابر از قند معمولی شیرین‌تر است و در حال حاضر در ساختن بیش از 3000 نوع فراوده غذایی یا دارویی بکار می‌رود.

آلیتام نخستین بار در سال 1979 ساخته شد. شیرینی آن در حدود 2000 برابر قند معمولی است اگر این قند مجوز کار بگیرد مصرف اعجاب انگیز پیدا می‌کند.

چرا لایه ازن در نواحی قطبی که آلایندها کمتر است سوراخ شده است ولی در مناطق دیگری که عملیاتهای صنعتی و آلاینده‌ها وجود دارد سوراخ نشده است؟

مهمترین عامل وجود ابرهای استراتوسفری در نواحی قطبی است به دلیل سردتر بودن قطب جنوب این ابرها در آنجا پایدارترند تابش پرتوهای فرا بنفش خورشید در آغاز بهار باعث آزاد شدن رادیکال‌های کلر در مجاورت بلورهای یخ موجود در این ابرها می‌گردد.

چرا درون لامپ‌های معمولی گاز آرگون استفاده می شود؟ 

اولا گازهایی که استفاده می‌شوند باید به سیم تنگستن موجود در لامپ صدمه نزنند. به همین دلیل از اکسیژن استفاده نمی‌کنند چون تنگستن را اکسید می‌کند. ثانیا اگر از گازی اصلا استفاده نکنند یعنی خلا باشد تنگستن بخار می‌شود از گازهایی باید استفاده کرد که حالت نجیب داشته باشند (یعنی به سختی واکنش بدهند) مثل آرگون ، نئون و هلیوم 

بهتر است بدانید نور لامپ در مقابل گازهای زیر چه رنگی می‌شود: 

Na بخار========================== زرد طلایی 

Hg بخار========================== سبز پسته‌ای

H , He , Ar==========================سفید 

Ne==========================نارنجی 

هوا در شرایط خاص======================== بنفش

ایزوتوپ

 یکی از فرض های بدیهی نظریه اتمی دالتون این است که هر یک از اتمهای یک عنصر از هر لحاظ (از جمله جرم) با اتمهای دیگر آن یکسان است. ولی در اوایل قرن بیستم معلوم شد که یک عنصر ممکن است شامل چند نوع اتم باشد که اختلاف آنها با یکدیگر در جرم اتمی است. فردریک سودی اصطلاح ایزوتوپ (از واژه یونانی به معنای هم مکان) را برای اتمهای یک عنصر که که از نظر جرم با یکدیگر تفاوت دارند پیشنهاد کرد.

 برای بررسی ایزوتوپها از طیف نگار جرمی استفاده می شود.دستگاههایی از این نوع ابتدا توسط فرانسیس استون (1919) و آرتور دمپستر (1918) با پیروی از اصول روشهایی که جی جی تامسون در 1912 ارائه کرده بود ساخته شد. اگر عنصری شامل چند نوع اتم با جرمهای متفاوت (ایزوتوپها ) باشد، این تفاوت در مقادیر یونهای مثبت حاصل از این اتمها پدیدار می گردد.طیف نگار جرمی یونها را بر حسب مقادیر نسبت بار به جرم ، از یکدیگر جدا می کند، و سبب می شود که یونهای مثبت متفاوت در محلهای مختلف روی یک صفحه عکاسی اثر کند.

وقتی دستگاه کار می کند، اتمهای بخار ماده مورد مطالعه در معرض بمباران الکترونی قرار گرفته و به یونهای مثبت تبدیل می شوند.این یونها بر اثر عبور از یک میدان الکتریکی ، به قدرت چندین هزار ولت ، شتاب پیدا می کنند. اگر ولتاژ این میدان ثابت نگه داشته شود، تمام یونهایی که مقدار بار به جرم مساوی دارند، با سرعت مساوی وارد یک میدان مغناطیسی می شوند. این سرعت، مقدار بار به جرم و شدت میدا مغناطیسی، شعاع مسیر یون را در میدان مغناطیسی تعیین می کند.

اگر شدت میدان مغناطیسی و ولتاژ شتاب دهنده ثابت نگه داشته شوند، تمام یونهایی که مقدار بار به جرم مساوی دارند، در یک محل بر روی صفحه عکاسی متمرکز می شوند. این محل را می توان با تغییر پتانسیلی که موجب شتاب یونها می شود، تغییر داد. ولی یونهایی که مقدار بار به جرم متفاوت دارند در محلهای مختلف روی صفحه عکاسی متمرکز می شوند. هر گاه یک وسیله الکتریکی که شدت اشعه یونی را اندازه می گیرد، جای گزین صفحه عکاسی شود، دستگاه را طیف سنج جرمی می نامیم. با استفاده از طیف سنج جرمی می توان هم جرم اتمی دقیق ایزوتوپها و هم ترکیب ایزوتوپی عناصر (انواع ایزوتوپهای موجود و مقدار نسبی هر یک) را تعیین کرد.

ایزوتوپها، اتمهایی با عدد اتمی مساوی و عدد جرمی متفاوتند. این اتمها دارای خواص شیمیایی بسیار مشابه هم (در اغلب موارد غیر قابل تشخیص) هستند. مثلا در طبیعت دو نوع اتم کلر وجود داردکه هر دو 17 پروتون و 17 الکترون دارند ولی یکی دارای 18 نوترون و دیگری دارای 20 نوترون است. بنابراین، اختلاف ایزوتوپها در تعداد نوترونهای هسته ها آنهاست. بعضی از عناصر فقط به یک شکل ایزوتوپی در طبیعت وجود دارند(مثل سدیم، بریلیم و فلوئور). ولی اغلب عناصر بیش از یک ایزوتوپ دارند.مثلا قلع دارای ده ایزوتوپ است. اصطلاح نوکلید، به طور کلی، برای گونه های اتمی به کار می رود.

بسیاری از ایزوتوپها از ایزوتوپها رادیواکتیو هستن ، یعنی ذراتی با فرکانس بالا را از هسته (مرکز) اتمهای خود را ساطع می کنند . از آنها می توان برای دنبال کردن مسیر مواد متحرکی که از دید پنهان هستند ، مانند جریان خون در بدن یک بیمار در بیمارستان ، استفاده کرد.

جریان خون

مقدار کمی از یک ایزوتوپ رادیو اکتیو به درون جریان خون بیمار تزریق می شود . سپس مسیر آن توسط آشکارسازهای خاصی که فعالیت رادیواکتیویته را مشخص می کنند دنبال می شود . این اطلاعات به یک کامپیوتر داده می شود ، که صفحه آن هر گونه اختلالی ، مانند انعقاد خون در رگها ، را نشان می دهد . با استفاده از روشی مشابه ، می توان از ایزوتوپها برای مطالعه جریان مایعات در تاسیسات شیمیایی نیز استفاده کرد.

فرسودگی ماشین آلات

آهنگ فرسودگی ماشین آلات صنعتی را نیز می توان با استفاده از ایزوتوپها اندازه گرفت . مقادیر اندکی از ایزوتوپهای رادیواکتیو به بخشهای فلزی ماشین آلات ، مانند یاتاقانها و رینگ وپیستونها اضافه می شود . سپس سرعت فرسودگی با اندازه گرفتن رادیواکتیویته روغنی که برای روغنکاری این بخشها به کار رفته است مححاسبه می شود.

آب

  مقدمه

آب ماده ای فراوان در کره زمین است. به شکل های مختلفی همچون دریا ، باران ، رودخانه و... دیده می‌شود. آب در چرخه خود ، مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود، اما از بین نمی‌رود. هر گونه حیات محتاج آب می‌باشد. انسان ها از آب آشامیدنی استفاده می‌کنند، یعنی آبی که کیفیت آن مناسب سوخت و ساز بدن باشد.

با رشد جمعیت، منابع آب طبیعی در حال تمام شدن هستند و این مسئله ، سبب نگرانی بسیاری از دولت‌ها در سراسر دنیا شده است. گاهی بدلیل مشکلات کمبود آب ، این ماده را جیره بندی می‌کنند تا مصرف آن را تعدیل نمایند.

ماده ای شگفت انگیز

فرمول شیمیایی آب

آب نوعی ماده مرکب است که از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن ساخته شده است. آب را جزو دسته مخلوط‌ها طبقه‌بندی نمی‌کنند، چون خواص آب نه به خواص هیدروژن شبیه است و نه به خواص اکسیژن. از ترکیب دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن، یک مولکول آب بوجود می‌آید. یک قطره آب دارای تعداد بی شماری مولکول آب می‌باشد.

معادله شیمیایی واکنش بین هیدروژن و اکسیژن و تشکیل آب از قرار زیر است:

H₂  +  O₂                           H₂O

هر مولکول آب دارای یک ناحیه مثبت و یک ناحیه منفی است که این دو ناحیه در دو طرف مولکول آب واقع شده‌اند. شیمیدان‌ها با کمک شواهد به این نتیجه رسیده‌اند که مولکول آب شکل خطی ندارد، یعنی به این صورت نیست که دو اتم هیدروژن بصورت خطی در دو طرف یک اتم اکسیژن قرار گرفته باشند (HــOــH). بلکه مولکول آب حالت خمیده ای دارد که اتم های هیدروژن در سر مثبت مولکول و اتم های اکسیژن در سر منفی مولکول آب تجمع پیدا نموده اند.

اشکال متغیر

آب در اشکال متفاوتی بر روی زمین یافت می‌شود. تنها ماده ای است که در طبیعت به هر سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارد. ابرها در آسمان، موج دریا، کوه یخی، توده های یخی در دل کوه ها و منابع آبی زیرزمینی تنها چند شکل از آب می‌باشند. طی اعمال تبخیر، میعان، انجماد و ذوب، آب مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود. این پدیده تبدیل آب را چرخه بزرگ آب می‌نامند.

از آنجا که بارندگی در صنعت کشاورزی و همچنین برای خود بشر بسیار با اهمیت است، به اشکال مختلف بارندگی نام های به خصوصی اطلاق می‌شود. بارندگی معمولاً بصورت باران است. دیگر اشکال آن، تگرگ،برف، مه و شبنم می‌باشند. همچنین، از برخورد نور با قطرات باران، رنگین کمان پدید می‌آید.

آب‌های روی سطح زمین، نقش های مهمی ایفا می‌کنند؛ رودخانه‌ها آب مورد نیاز کشاورزی را فراهم می‌کنند و دریاها هم وسیله ای برای تجارت و مبادله کالاها محسوب می‌شوند. توده های یخی و آبشارها هم از دیگر اشکال آب هستند. فرسایش به وسیله ی آب، نقش مهمی در شکل محیط زیست ایفا می‌کند.

به علاوه، دره ها و دلتاهای حاصل از رسوبات رودخانه‌ها، محلی برای سکنی گزیدن انسان ها بوده است. آب به داخل زمین هم نفوذ می‌کند و آب‌های زیرزمینی را ایجاد می‌کند. آب‌های زیرزمینی را می‌توان با کندن چاه یا قنات استخراج نمود. البته آب های زیرزمینی به شکل چشمه یا چشمه آب گرم هم به سطح زمین می‌آیند.

آب املاح و مواد معدنی مختلفی دارد که بر حسب آن مواد، طعم و مزه اش بسیار تفاوت می‌کند. البته ما انسان‌ها ، خود ، قادریم که آشامیدنی بودن آبی را ارزیابی کنیم؛ مثلاً از آب شور دریا و یا آب‌های بدبوی باتلاق ها استفاده نمی‌کنیم. بلکه آبی می نوشیم که سالم بوده و مناسب نیازهای بدنمان باشد.

اهمیت آب در زندگی

آب خواص مهمی دارد که در زندگی ما بسیار با ارزشند. از جمله:

حلال بسیار خوبی است.

چگالی بالایی دارد و جالب این که وقتی یخ می‌زند یا حرارت می‌بیند، چگالی آن کاهش می‌یابد.

گرمای تبخیر آب بالاست. یعنی برای تبدیل مقدار کمی آب به بخار، گرمای زیادی لازم است. این خاصیت برای بدن ما بسیار با اهمیت می‌باشد. گرمای اضافی بدن با تبخیر تنها مقدار کمی از آب بدن از طریق منافذ پوست تعریق کاسته می‌شود.

نیروی کشش سطحی آن به طور شگفت انگیزی زیاد است. گهگاه شاهد نشستن حشرات روی سطح آب بوده‌ایم. اگر به دقت به طرز قرار گرفتن حشره روی سطح آب نگاه کنید، متوجه می‌شوید که سطح آب زیر پای حشره، مانند یک تشک ابری فرو می‌رود؛ اما پاره نمی‌شود.

آب مواد مختلف از جمله شکر و نمک را براحتی در خود حل می‌کند. بسیاری از واکنش های شیمیایی تنها در حضور آب انجام می‌شوند. البته پاره ای مواد با آب مخلوط نمی‌شوند، مثل لیپیدها و دیگر مواد هیدرات کربن‌دار. غشاء سلولی که حاوی لیپیدها و پروتئین است، از این خاصیت آب سود جسته و تعاملات محتویات سلولی با مواد شیمیایی خارج سلول را بدقت تحت کنترل دارد.

یکی دیگر از خواص جالب آب، حالت جامد آن، یعنی یخ می‌باشد. هنگامی که آب بر اثر سرما به یخ تبدیل می‌شود، انبساط می‌یابد، بدین معنا که حجم بیشتری را اشغال می‌کند.

بنابراین، حجمی از یخ که هم‌حجم آب اولیه است، جرم کمتری دارد. به این علت می‌گویند که چگالی یخ از آب کمتر است و همین مسئله باعث می‌شود که یخ روی آب شناور بماند. در حالی که در بیشتر موارد، چگالی ماده جامد از حالت مایع آن بیشتر است.

این ویژگی آب سبب می‌شود که بر خلاف بسیاری از مایعات، آب از سطح شروع به انجماد کند. این پدیده را بارها به هنگام شروع یخ زدن آب، درون فریزر منزلتان دیده اید؛ در زمستان با یخ زدن سطح آب دریاچه‌ها، لایه عایقی از یخ ایجاد می‌شود که این لایه، از یخ زدن لایه های زیرین خود جلوگیری می‌نماید. در این شرایط ، ماهی ها و دیگر آبزیان می‌توانند در مناطق گرم‌تر زیرین به حیات خود ادامه دهند.

دیگر ویژگی غیر عادی آب، ظرفیت گرمایی بالای آن می‌باشد. ظرفیت گرمایی یک جسم، مقدار گرمایی است که به جسم می‌دهیم تا دمایش، 1 درجه سانتی گراد افزایش یابد. جالب است بدانید که مقدار گرمایی که لازم است تا دمای 1 گرم آب را 1 درجه سانتی گراد افزایش دهد، حدود 10 برابر مقدار گرمایی است که برای 1 گرم آهن لازم است.

آب در زندگی روزانه

وجود هر گونه حیات، متکی به وجود آب است. آب در بیشتر فرایندهای متابولیسمی بدن، نقش حیاتی دارد. هنگام گوارش غذا، مقادیر قابل توجهی آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.تقریباً 70 درصد وزن بدن را آب تشکیل می‌دهد. برای عملکرد درست، بدن ، روزانه به 1 تا 7 لیتر آب نیاز دارد البته این میزان آب به مقدار فعالیت بدن ، دمای هوا ، رطوبت و دیگر عوامل بستگی دارد. آب از طریق ادرار ، مدفوع ، تعریق و همچنین از طریق بازدم به شکل بخار آب دفع می‌شود.

بدن انسان به آبی نیاز دارد که نمک یا ناخالصی های دیگر ( مثل باکتری یا دیگر عوامل بیماری‌زا و یا مواد شیمیایی) نداشته باشد. البته برخی مواد محلول در آب طعم و مزه آن را بهتر هم می‌کند. امروزه ، با توجه به رشد روز افزون جمعیت ، میزان سرانه آب آشامیدنی کاهش یافته است.

راه حل های تحت بررسی، تولید بیشتر آب ، بهبود توزیع و جلوگیری از هدر رفتن آن می‌باشد.

مصرف آشکار و نهان آب

تحقیقات آماری در بسیاری از کشورها نشان می‌دهد که میانگین مصرف روزانه آب برای هر نفر ، حدود 300 لیتر است. در حالی که مصرف نهان آب برای هر نفر ، حدود 6000 لیتر و از قرار زیر می‌باشد:

آبیاری کشتزارها و تهیه و تولید مواد غذایی: 2600 لیتر

تأمین انرژی: 2400 لیتر

صنایع و معادن: 700 لیتر

امور بازرگانی و خدمات: 34 لیتر

منبع کمیاب

در بسیاری از کشورها ، آب نوعی منبع استراتژیک محسوب می‌شود. بسیاری از جنگ‌ها از جمله جنگ 6 روزه در خاور میانه، بر سر به دست آوردن منابع آبی بیشتر صورت گرفت. البته کارشناسان، مشکلات بیشتری را هم پیش بینی می‌کنند که بدلیل رشد جمعیت، آلودگی آب ها و گرم شدن زمین حادث می‌شود.

آب آشامیدنی

آب‌های آشامیدنی را از چشمه ها ، قنات ها و یا چاه ها استخراج می‌کنند. بنابراین ، برای تولید بیشتر آب ، می‌توان چاه‌های بیشتری ساخت. باران و دریا هم از دیگر منابع آبی هستند که البته به عنوان آب آشامیدنی مناسب نیستند. این گونه آب‌ها را باید تصفیه نمود. روش های معروف تصفیه آب ، تقطیر و جوشاندن می‌باشند.

آب ، فرهنگ و مذهب

در بیشتر ادیان از جمله اسلام، مسیحیت و یهودیت، آب ماده پاک‌کننده محسوب می‌شود. برای مثال، در مسیحیت غسل تعمید را در کلیسا با آب انجام می‌دهند.

در بسیاری ادیان همچون اسلام نوعی مراسم عبادی وجود دارد که در آن ، مرده را با آب پاک شستشو می‌دهند (غسل). در دین اسلام هم تنها پس از وضو گرفتن (شستن بخش‌هایی از بدن با آب پاک) می توان فریضه نماز را بجا آورد.

در مذهب شینتو (مذهب ژاپنی) در تمام مراسم عبادی از آب برای پاکیزه ساختن بدن فرد یا مکان خاصی استفاده می‌شود.

الکترون

نگاه اجمالی

ذره بنیادی پایداری با بار الکتریکی منفی 1.602X10-19 کولن و جرم در حال سکون 9.109X10-31 کیلوگرم. الکترونها در همه اتمها حضور دارند و در لایه‌های خاصی به دور هسته اتم می چرخند.

سیر تحولی و رشد

در نظریه‌های دالتون و و نظریه‌های یونانیان ، اتمها کوچکترین اجزای ممکن ماده بودند. اما در اواخر سده نوزدهم کم کم معلوم شد که اتم خود از ذراتی کوچکتر ترکیب یافته است. این تغییر دیدگاه ، نتیجه آزمایشهایی بود که با الکتریسیته به عمل آمد. در 1807 - 1808 شیمیدان انگلیسی همفری دیوی با تجزیه مواد مرکب توسط الکتریسیته ، پنج عنصر پتاسیم ، سدیم ، کلسیم ، استرونسیم و باریم را کشف کرد و دیوی با این کار به این نتیجه رسید که عناصر با جاذبه‌هایی که ماهیتا الکتریکی هستند بهم وصل می‌شوند.

در سال 1833 - 1832 مایکل فارادی مجموعه آزمایشهای مهمی در زمینه برقکافت شیمیایی انجام داد. در فرآیند برقکافت ، مواد مرکب بوسیله الکتریسیته تجزیه می‌شوند. فارادی رابطه بین مقدار الکتریسیته مصرف شده و مقدار ماده مرکب تجزیه شده را بررسی کرد و فرمول قوانین برقکافت را بدست آورد. بر مبنای کار فارادی ، جرج جانستون استونی در سال 1874 به طرح این مسأله پرداخت که: واحدهای بار الکتریکی با اتمها پیوستگی دارند. او در سال 1891 این واحد را الکترون نامید.

در سالهای پایانی سده نوزدهم میلادی بیشتر فیزیکدانان به این باور رسیدند که الکتریسته به دو صورت ظاهر می‌شود: یکی به صورت الکترون با جرم 9.109534X10-31 کیلو گرم و بار منفی 1.602X10-19 کولن و دیگری به صورت پروتون با جرم 1.672623X10-27 کیلو گرم و بار 1.602177X-19 اعتقاد بر این بود که اتمها (و در نتیجه مولکولها) از ترکیب الکترونها و پروتونها شکل می‌گیرد. در اوایل دهه 1930 معلوم شد که همه اتمها (بجز هیدروژن) از پروتونهای مثبت و نوترونهای خنثی و با جرم 1.675X10-27 و بدون بار الکتریکی مثبت تشکیل می‌شود. همچنینی کشف شد که الکترون مثبت (یا پوزیترون) نیز با جرمی برابر با جرم الکترون و باری برابر با بار الکترون ولی با علامت مثبت (دست کم به صورت لحظه‌ای) وجود دارد.

ساختار اتم الکترونی

چنانچه گفته شد اتمها از ترکیب الکترونها و پروتونها شکل گرفته‌اند و هسته اتمها نیز از پروتونهای مثبت و نوترونهای خنثی تشکیل شده است. به این ترتیب ، اتم خنثی هسته‌ای با بار مثبت دارد که با الکترونهای (منفی) احاطه شده است. اندازه هسته در هر اتم از مرتبه حدود 10/1 اندازه‌ اتم است. بقیه حجم اتم را الکترونهای مداری در اشغال خود دارند.

انتقال الکترونها

در رسانای الکتریسته (که معمولا از جنس فلزند) ، مسیرهایی برای انتقال سریع الکترونها وجود دارد. یونها (اتمها و مولکولهای با بار الکتریکی مثبت یا منفی در محلولها) نیز می‌توانند رساننده الکتریسته باشند. الکتریسته می‌تواند در هوا یا گازهای دیگر نیز منتقل شود، این انتقال یا به صورت جرقه‌ای است که چشمه‌ای با ولتاژ زیاد (چند هزار ولت به ازای هر سانتیمتر فاصله) آن را در فشار جو بوجود می‌آورد. و یا در فشار کم نظیر آنچه در لامپهای نئونی روی می‌دهد به صورت تخلیه الکتریکی است.

گسیل الکترون

فلزات داغ الکترونهای فراوانی گسیل می‌کنند که آنها را می‌توان در خلأ خوب به صورت پرتوهای کاتدی شتاب داد. این پرتوهای تولید شده در لامپ کاتدی را می‌توان به کمک میدانهای الکتریکی و مغناطیسی فلوئورتاب کانونی کرد. لامپهایی که بر این اساس کار می‌کنند در میکروسکوپهای الکترونی ، صفحه‌های نمایشی رایانه‌ها و همچنین در تلویزیونها کاربرد دارد.

بر اثر کوششهایی که برای عبور جریان برق در خلا به عمل آمد ، یولیوس پلوکر در 1859 پرتوهای کاتدی را کشف کرد. موضوع از این قرار بود که دو الکترود در یک لوله شیشه‌ای وارد کردند و پس از مسدود کردن لوله ، هوای آنرا تقریبا بطور کامل بیرون کشیدند. وقتی یک ولتاژ زیاد بین دو الکترود برقرار گردید، از الکترود منفی که کاتد نامیده می‌شود پرتوهایی گسیل یافت. این پرتوها بار منفی دارند، بر خط راست سیر می‌کنند و بر دیواره مقابل کاتد موجب تلألو می‌شوند. لامپهای تصویری که در صفحه تلویزیون و صفحه نمایشهای کامپیوتری بکار می‌روند. لوله‌های پرتو کاتدی جدیدی هستند، در این لامپها پرتوها بر صفحه‌ای متمرکز می‌شوند. این صفحه با موادی پوشیده شده‌ که هنگام برخورد با تابش پرتوها درخشش ایجاد می‌کنند.

در اواخر سده نوزدهم ، پرتوهای کاتدی بطور وسیعی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشهای متعدد دانشمندان به این نتیجه انجامید که پرتوهای مذکور جریانی از ذرات بار دار منفی است که حرکتی سریع دارند. این ذرات همانطور که استونی پیشنهاد کرده بود الکترون نامیده شد. این الکترونها که از فلز کاتد ناشی می‌شوند همواره یکسانند و به جنس فلز بستگی ندارند. چون بارهای ناهمنام یکدیگر را جذب می کنند، جریان الکترونهایی که پرتوی کاتدی را بوجود می‌آورند هرگاه از میان دو صفحه با بارهای مخالف بگذرند به طرف صفحه‌ای که بار مثبت دارد کشیده می‌شوند. بنابراین پرتوهای کاتدی در یک میدان الکتریکی از مسیر عادی مستقیم خود منحرف می‌شوند. درجه این اختلاف به دو عامل بستگی دارد:

انحراف بطور مستقیم با اندازه بار ذره تغییر می‌کند. ذره‌ای که بار بیشتری دارد بیشتر از ذره‌ای که بار کمتری دارد منحرف می‌شود.

انحراف بطور معکوس با جرم ذره تغییر می‌کند. ذره‌ای با جرم بزرگتر کمتر از ذره‌ای با جرم کوچکتر منحرف می‌شود.

انواع الکترونها

الکترون آزاد

الکترونی که از اتم جدا شده و به آن بستگی ندارد. الکترونهای بیرونی‌ترین لایه‌های اتمهای فلزات بستگی کمتری نسبت به اتمهای خود دارند و با گرفتن انرژی کوچکی از این اتمها کنده می‌شوند و به شکل توده‌ای از ابر یا گاز ، شبکه‌های اتمی فلزات را در بر می‌گیرند. هنگامی که الکترونهای آزاد در میدان الکتریکی قرار گیرند، جریان الکتریکی بوجود می‌آید.

الکترون اوژه

الکترون اوژه نوعی الکترون آزاد است که از اتم یا یون گسیل می‌شود. الکترون اوژه از بازآرایی الکترونهای مقید از اتم یا یون اولیه سرچشمه می‌گیرد. این بازآیی از واکنش الکترون - الکترون که مولد نیروی دافعه است و می‌تواند بر نیروی جاذبه ناشی از برهمکنش الکترون - هسته فایق آید، صورت می‌گیرد. با آن همه بازآیی یاد شده تنها هنگامی می‌تواند رخ دهد که حداقل جای یک الکترون در تراز انرژی معین اتم یا یون اولیه خاصی باشد و در تراز با انرژی بیشتر از انرژی تهی جا حداقل دو الکترون وجود داشته باشد، یکی از الکترونهای تراز بالاتر به تراز دارای تهی جا سقوط می‌کند و الکترون دیگر به صورت الکترون آزاد از اتم خارج می‌شود.

الکترون ظرفیت یا الکترون والانس

هر یک از الکترونهای لایه خارجی اتم که در ایجاد پیوندهای شیمیایی شرکت می‌کنند.

الکترون رسانش

اتمهای هر فلزی با پیوندهای کووالانسی که راستای کاملا مشخص ندارند و میان چندین اتم پخش شده‌اند، به همدیگر مقید هستند. بنابراین الکترونهایی که قیدشان در ضعیفترین حد است (الکترون ظرفیت) می‌توانند در سراسر فلز حرکت کنند. این الکترونهای متحرک که الکترون رسانش نامیده می‌شود در خواص الکترونی و انتقال گرما در فلزها دخالت دارد.

مدل گاز آزاد فرمی: برای فلزهای ساده مانند (pb , TI , In , GA , Al , Ba , Sr, Ca , Mg , Be , Rb , Cs , Ka , Na , Li) سهم الکترون رسانش در رسانندگی گازی از فرمیونها بدون برهمکنش و با چشم پوشی از انرژی پتانسیل ناشی از بخش مرکزی یونها ، می‌توان محاسبه کرد. در این مدل ، انرژی مجاز الکترونهای رسانشی پیوسته‌اند و در انرژی فرمی εf با یک سطح کروی فردی روبرو هستیم.

خواص الکترونی: وقتی یک میدان الکتریکی خارجی به فلز اعمال می‌شود الکترونهای رســــانش شروع به شـــتاب گرفتن می‌کنند. اما برخورد این الکترونها با ناخالصیها به فوتونها ، ناکاملیهای شبکه ، حرکتشان را کند می‌کند، این فرآینـــد منجر به حالتی مانــــا می‌شوند که در آن سـرعت سوق برای الکترون رســـانش عبارت است از: v = -e^ET/m

که در آن e بار الکترون ، E میدان الکتریکی ، T زمان میانگین بین برخورد (یا زمان واهلش) و m جرم الکترون است.

سرعت سوق الکترون: میانگین سرعتی که با آن الکترونها یا یونها ، بر اثر میدان الکتریکی در ماده‌ای رسانا یا نیم رسانا جابجا می‌شوند. نیم رساناهای خالص و آلاییده دارای حاملهای (الکترونها و حفره‌های رسانش) آزادی هستند که تحت تأثیر میدان الکتریکی ممکن است در داخل جسم جابجا شوند. تعداد الکترونها و حفره‌ها به جنس نیم رسانا و میزان و نوع آلایش و دمای آن بستگی دارد. اما در هر نیم رسانای قابل استفاده این تعداد معمولا بین 1022 تا 1026 الکترون یا حفره در هر متر مکعب است. در غیاب میدان الکتریکی این حاملها در جهت کاتوره‌ای در جسم حرکت می‌کنند و بنابراین جریان الکتریکی خالص بوجود نمی‌آورند.

هر گاه میدان الکتریکی برقرار شود، بر حاملها نیروی الکتریکی وارد می‌شود و در جهت نیرو به آنها شتاب داده می‌شود، که این امر به ایجاد جریان الکتریکی می‌انجامد. اما حاملها با اتمها و نقص بلور ، مانند ناخالصیها و دررفتگیها نیز برهمکنش و برخورد نیز دارند و این برخوردها سبب میشوند سرعت الکترون کاتوره‌ای شود. به این ترتیب الکترونها و حفره‌ها در جهت نیروی الکتریکی دارای سرعت متوسطی هستند. و این سرعت متوسط یا سرعت سوق با توازن بین نیروی الکتریکی در زمان T فاصله زمانی میانگین بین برخوردها مشخص می‌شود.

سرعت برخورد برابر است با Vp = eTE/m که در آن ، E میدان الکتریکی اعمال شده بر حسب ولتمتر را ، e بار الکترون و *m جرم مؤثر حامل است.

اسپین الکترون

اسپین یکی از ویژگیهای درونی ذرات است. اسپین خاصیتی است که به غیر صفر بودن تکانه زاویه‌ای ذره ساکن مربوط می‌شود، اینکه الکترونها دارای اسپین هستند از اهمیت خاصی برخوردار است. اسپین الکترون در شیمی و در جنبه‌هایی از رفتار ماده معمولی ، بویژه در پدیده‌های مغناطیسی نقش اساسی ایفا می‌کند. الکترون حامل اسپین 2/1 هسته و این بدان معنی است که برای الکترون ساکن اندازه گیری تکانه زاویهای نسبت به یک محور مفروض به یکی از دو نتیجه ممکن ħ/2 ± می‌انجامد ħ = h/2π ثابت کاهیده پلانک است.

 اسپین الکترون دو پیامد نیزدیکی دارد: یکی اینکه الکترونها را به صورت آهنربایی میکروسکوپیکی در می‌آورد، که هم میدان مغناطیسی تولید می‌کنند و هم در برابر میدان مغناطیسی واکنش نشان می‌دهند. دیگر اینکه یک درجه آزادی داخلی نمی‌توانند حالت کوانتمی یکسان داشته باشند و این خاصیتی است به فرمیون بودن الکترونها مربوط می‌شود.

پراش الکترون

فیزیک کلاسیک ، الکترونها را ذراتی در نظر می‌گیرد با جرم و بار معین ، برهمکنش الکترون با میدانهای الکتریکی و مغناطیسی را می‌توان بر حسب حرکت ذره توضیح داد. آزمایشهای اولیه با لامپ پرتوی کاتودی که باریکه الکترون را فراهم می‌آورد، نشان داد که اجسام کوچکی که در لامپ قرار داده شوند روی پرده فسفری سایه واضح می‌اندازند. این آزمایش با تصویر کلاسیکی الکترون به صورت ذره کاملا سازگار است.

طول موج دوبروی الکترونی با انرژی 10000v یعنی الکترونی که با پتانسیل 1000v شتاب گرفته باشد، برابر 4X10 متر است. چون این مقدار بسیار کوچکتر از اندازه جسم است، اثر پراش بسیار کوچکتر از آن است که دیده شود. بلافاصله بعد از اینکه دوبروی اظهار نظر کرد که ماده باید خواص موجی از خود نشان دهد، والتر الساسر اعلام کرد که پراش الکترونها باید در سطح بلور قابل مشاهده باشد.

عطـــر

به طور كلي در تعريف عطر ميتوان گفت كه عطر مجموعه اي از مواد خوشبو كننده بعلاوه يك حلال مناسب است اجزاي اصلي يك عطر را 1- حلال يا حامل 2- مواد تثبيت كننده 3- عناصر خوشبو تشكيل ميدهند .

حاملها يا حلال :از حلالهاي جديد و پركار امروزي براي نگهداري مواد معطر مخلوط اتيل الكل بسيار خالص به همراه مقدار كم يا زياد آب است . ميزان آب بر طبق انحلال پذيري روغنهاي مورد استفاده تعيين ميشود . حلال مذكور بدليل فراريت بالايي كه دارد پخش بويي را كه حمل ميكند آسان ميسازد و ضمن آنكه تاثير سوئي هم بر پوست و همچنين واكنش خاصي با مواد حل شونده ندارد . اما قبل از هر چيز بايد بوي الكل از بين برود كه براي اينكار از مواد برطرف كننده بو يا پيش تثبيت كننده استفاده ميشود از موادي كه چنين كاري را انجام ميدهند ميتوان به صمغ بنزويين و يا ديگر تثبيت كننده هاي رزيني اشاره كرد كه اين مواد به الكل اضافه ميشوند و بعد از مدت يك يا دو هفته الكل تقريبا بي بو بدست مي آيد ، بوي خام طبيعي آن با رزين خنثي ميشود .

تثبيت كننده ها : به طور كلي در يك محلول حاوي مواد معطر و فرار ، جزئي كه فراريت بالاتري دارد اول تبخير ميشود ، و از آنجايي كه مجموعه مواد مختلف ايجاد بوي معطر ميكنند بايد بر اين اشكال غلبه كرد براي همين از يك تثبيت كننده استفاده ميكنند ، ماده ايكه فراريت پايين تر از روغنهاي عطري دارند و سرعت تبخير اجزاي تشكيل دهنده و معطر را كند و يكسان ميكنند .
از انواع تثبيت كننده ها ميتوان به 1- ترشحات حيواني نظير مشك و عنبر و ... 2- محصولات رزيني كه بر اثر آسيب ديدگي و يا بطور طبيعي از گياهان خاصي ترشح ميشوند مانند:بنزويين و صمغ يا ترپنها 3-روغنهاي اسانسي كه هم بوي خوش و هم نقطه جوش بالاتر از حد متعارف {285-290درجه سلسيوس}دارند مانند مرموك و صندل و ....4-مواد تثبيت كننده سنتزي : برخي از استرهاي نسبتا بي بو با نقطه جوش بالا مانند گيسريل دي استات نقطه جوش 259درجه سلسيوس و اتيل فتالات با نقطه جوش 295 درجه بنزيل بنزوات با نقطه جوش 323 درجه سلسيوس و همچنين مواد كه بوي خاصي دارند و پس از اضافه شدن به مجموعه مواد معطر بوي خود را منتقل ميكنند مانند : آميل بنزوات ، استوفنون، استرهاي الكلي سيناميك ، استر هاي اسيدي سيناميك و....

مواد خوشبوي موجود در عطر : به طور كلي مواد خوشبوي موجود در عطرها به موارد زير تقسيم ميشوند : 1- روغن اسانسي 2- مواد مستقل 3- مواد شيميايي سنتزي يا نيم سنتزي

روغنهاي اسانسي :در حقيقت از نوع روغنهاي خوشبوي فرار با منشاء گياهي هستند . البته بايد ميان روغنهاي بدست آمده از عطرگيري با روغنهاي جاذب يا استخراج توسط حلال و روغنهاي اسانسي بازيابي شده توسط تقطير تفاوت قائل شد . در روغنهاي حاصل از تقطير ممكن است اجزاي سازنده غير فرار و اجزايي كه بدليل تقطير از بين رفته اند را نداشته باشد ، به طور كلي ميشود گفت در عمل تقطير ما قسمتي از مواد مورد نياز مان را از دست ميدهيم بعنوان مثال : گل محمدي كه فنيل الكل در بخش آبي محصول تقطير از بين ميرود و يا عصاره بهار نارنج كه روغن تقطير شده بخش بسيار كوچكي از متيل آنترانيلات است در حالي كه روغن استخراج شده ممكن است حدود يك ششم اين جزء سازنده را داشته باشد . روغنهاي اسانسي در اصل در آب نامحلول و در حلالهاي آبي محلول هستند ، همانطور كه در مورد گلاب و عصاره بهار نارنج ديده ميشود مقدار كافي روغن ممكن است در آب حل شود و بوي تندي به محلول بدهند . اين روغنهاي به قدر كافي فرار هستند كه در بيشتر مواد هنگام تقطير تغيير نميكنند و همچنين با بخار آب فرار هستند و رنگشان از بي رنگ تا زرد يا قهوه اي است يك روغن اسانسي معمولا مخلوطي از تركيبات است . تركيباتي را كه در روغنهاي اسانسي بوجود ميآيند ميتوان بصورت زير دسته بندي كرد :

استرها : عمدتا بنزوييك ؛استيك ؛ سالسيليك ؛ و سيناميك اسيدها . الكلها : منتول و بورنئول و.. . آلدهيدها : بنزآلدهيد ؛ سينامالدهيد ؛ سيترال ، اسيدها : بنزوييك ؛ سيناميك ؛ ايزووالريك در حالت آزاد . فنولها: تيمول ؛ اوژنول ، كارواكرول . كتونها : كارون ؛ منتون؛ ايرون ؛كامفور و...لاكتونها: كومارين و.. ترپنها : كامفئين ؛ پينن ؛ ليمونن؛ سدرين ؛ فلاندرين وهيدروكربنها : سيمين ؛ استيرن ؛ فنيل اتيلن

در گياهان زنده روغنهاي اسانسي احتمالا در متابوليسم يا حفاظت در برابر دشمن دخالت دارند ، هر بخش از گياهان يا تمام بخشها ممكن است حاوي روغن باشند ، روغنهاي اسانسي در غنچه ها ؛ گلها ؛ برگها ؛ پوست ؛ ساقه ؛ ميوه ؛ تخمها ؛ چوب ؛ريشه ها و ساقه هاي زير زميني و در برخي از درختان در ترشح صمغ روغني يافت ميشود . روغنهاي فرار را ميتوان از گياهان با روشهاي گوناگوني بدست آورد كه عبارتند از : فشردن ؛ تقطير ؛ استخراج با حلالهاي فرار ؛ روغن هاي جاذب و خيساندن ، لازم به ذكر است كه استخراج با حلالهاي فرار يك روش جديد است كه ميتواند جايگزين روشهاي ديگر شود اما از تقطير گرانتر است ، بيشتر روغنها معمولا بوسيله تقطير با بخار آب بدست مي آيند . اما در برخي از روغنها دما اثر معكوسي دارد مثل روغن مركبات كه با فشردن پوست آنها روي اسفنج بدست ميآيند، روغني كه به اسفنج منتقل ميشود در مراحل بعدي با فشردن اسفنج جمع مي گردد . در برخي ازگلها بوسيله تقطير روغني بدست نمي آيد يا روغن آنها در اثر تقطير تخريب ميشود براي همين از روشهاي ديگري استفاده ميشود . از بين روشها ي ذكر شده به توضيح مختصر تقطير با بخار آب مي پردازيم .

تقطير با بخار آب: گلها و گياهان داراي برگ باريك داخل دستگاه تقطير ريخته ميشوند ، برگها وريشه هاي آبدار و ساقه هاي كوچكتر بايد به ذرات كوچكي تبديل شوند ؛ مواد خشك پودر ميشوند ؛ چوبها و ريشه هاي سفت به قطعات كوچكي خرد ميشوند ؛ انگور در حالت طبيعي به دستگاه خورانده ميشود چون گرماي تقطير به سرعت فشار كافي براي شكافتن پوسته بيروني آنها فراهم ميكند ، تقطير معمولا در فشار جو انجام ميشود مگر اينكه اجزاي روغن هيدروليز شوند در آن صورت بهتر است كه در خلا انجام شود ، در بيشتر موارد تقطير به روش سنتي انجام ميشود ، مانند گلاب گيري كه البته كارايي اين روشها پايين است و روغن با مواد ديگري همانند آكرولئين ؛ تري متيل آمين و مواد كرزوت آلوده ميشود . روش هم بدين صورت است كه از بشكه هاي روغن يا ديگهاي مسي مجهز به لوله هاي چگالنده هستند كه از ميان حمام آبي ميگذرند . مواد و آب به درون دستگاه تقطير ريخته ميشود و يك آتش مستقيم از موادي كه از تقطير پيش برجا مانده در زير دستگاه روشن ميشود .بدين ترتيب با عمل تقطير روغن گيري انجام ميشود

مطالب تكميلي            :

اول از همه بايد بدونين كه همه عطرا يه مخلوطي از مواد طبيعي (عصاره گياهان) و مواد مصنوعي (براي تقويت بو و افزايش مدت تاثير اون) هستن. الكل به عنوان مايع اصلي تشكيل‌دهنده هر عطر هست و نسبت مخلوط شدنش با اسانسهاي معطر، باعث نامگذاري محصول نهايي ميشه. دليل استفاده از الكل اينه كه الكل با خاصيت تصعيد شدن و انتشار به اطراف بدنتون باعث ميشه ديگران تا فاصله چند متري بفهمن كه شما عطر زدين.

اگه تو يه عطري ميزان مواد معطر بين 20 تا 40 درصد باشه (و باقيش الكل و يه كم آب باشه) به اون عطر ميگن perfume كه اين نوع عطر از همه انواع ديگه خالصتره و دوام بيشتري داره و در نتيجه گرونتر هم هست. اودوپرفيوم ( eau de perfume) حاوي 15 تا 22 درصد مواد معطره هست و متداولترين نوع عطر هم همينه كه هم ميزان دوام و پايداري رايحه اون زياده و هم اينكه قيمتش نسبت به قبليه كمتره.
اودوتوالت (eau de toilette) به عطري ميگن كه درصد مواد معطره اون بين 8 تا 15درصد باشه. اين عطرا معمولا يه بوي ملايم و كم دوام دارن و بيشتر مناسب اسپري بدن هستن كه بدرد پريدن خواب از سر و استفاده در محيط كار ميخورن.

ادوكلن (eau de cologne) هم در اصل همون اودوتوالته كه البته اشاره‌اش به يه رايحه خاص هست كه توسط ناپلئون بكار برده ميشد منتها الان ديگه يه اصطلاح عام شده. بعضيا بهش ميگن eau fraiche. از همه انواع ديگه ارزونتره و درصد مواد معطرش هم كمتره (حدود 4 درصد).
بقيه لوازم معطر رو ميشه در رده‌هاي بعدي قرار داد. مثلا افترشيو، دئودورانت، ژل حموم، لوسيون بدن و غيره.
ميزان دوام عطر رو بدن هر فرد علاوه بر نوع عطر به خصوصيات پوست اون شخص هم بستگي داره. كلا كسايي كه پوستشون روشن و خشكه بوي عطر رو كمتر نگه ميدارن تا كسايي كه پوست چرب دارن. چون پوست چرب رطوبتي داره كه مواد معطر رو در خودش نگه ميداره. يه پارامتر ديگه‌‌اي هم كه هست ph يا اسيديته پوست هر كسه كه اونم روي دوام بوي عطر تاثير داره

منبع : exir1400.persianblog.com

تفـــلون چگونه ساخته شد؟

تفلون از پليمر شدن راديكالي تترا فلوئورو اتيلن تشكيل مي شود.داستان كشف ان حكايت جالبي از كشف هاي تصادفي در شيمي است كه نخستين بار در ازمايشگاه تحقيقاتي شركت دوپان روي داده است.در ان زمان با اين كه تترافلوئورواتيلنسنتز شده بود,ولي كوشش براي پليمر كردن ان ناموفق بود.از انجايي كه اين تركيب گازي در يك سيلندر كوچك نگهداري مي شد,پس از مدتي كه براي اجراي ازمايش ديگري به اين ماده نياز شد,با باز شدن شير سيلندر هيچ گازي از ان بيرون نيامد.فرد ازمايشگاه براي رد اين فرضيه كه "گاز از ظرف نشت كرده است."سيلندر را با ترازو كشيد و مجموع جرم سيلندر و گاز را با با مجموع جرم سيلندر و گازي كه در ابتدا در ان بوده,مقايسه كرد.يكسان بودن اين مقادير اشكار كرد كه گاز تترافلورئوراتيلن بايد به فراورده ديگري تبديل شده باشد.كنجكاوي اين شيميدان سبب شد تا وي سيلندر را ببرد و پي به وجود ماده جامدپليمري در درون سيلندر ببرد.پليمري كه او پيدا كرد خواص جالبي داشت و همين انگيزه اي براي تلاش هاي بعدي شد.نتيجه اين كوشش ها سرانجام به روشي براي تهيه اين پليمر منتهي شد.تفلون به دليل داشتن ساختاري خطي و بدون پيچيدگي فضا شيميايي,دماي ذوب بالايي (327 )دارد.تفلون,پليمري انحلال ناپذير و از نظر شيميايي بسيار بي اثر است.ازتفلون براي ساختن سوپاپ ها و پوشش هاي مقاوم در برابر مواد شيميايي استفاده مي شود و به دليل خواص نچسب و مقاومت گرمايي بالايي كه دارد,كاربرد وسيعي در پوشش دادن به ظروف پخت و پز يافته است.

اثر گلخانه اي به زبان ساده ولی علمی

گرم شدن زمين يعني چه؟

مي‌دانيم كه كره زمين به طور طبيعي در اثر تابش خورشيد گرم مي‌شود، اما اينجا منظور ما از گرم شدن زمين، پديده ديگري است.اين پديده نسبتا جديد عبارت است از تغيير دماي زمين در اثر فعاليتهاي بشري كه با تغييرات طبيعي آن فرق دارد. در طول 100 سال گذشته، كره زمين به طور غيرطبيعي 4/0 درجه سانتيگراد گرمتر شده كه اين موضوع دانشمندان را نگران كرده‌است. آنها حدس مي‌زنند فعاليت‌هاي صنعتي در ايجاد اين مشكل بسيار موثر است و به گرم شدن كره زمين كمك مي‌كند.

منظور از«گرم شدن زمين» افزايش ميانگين دماي زمين است. «تغيير آب و هوا» در اثر اين افزايش دما به وجود مي‌آيد. گرم شدن زمين موجب تغيير الگوي بارش، افزايش سطح آب درياهاي آزاد و كاهش سطح آب درياچه‌ها و تاثيرات وسيع بر گياهان، حيات وحش و انسانها مي‌شود.

اثر گلخانه اي چيست؟ گازهاي گلخانه اي چه گازهايي هستند؟

به مجموعه‌اي از گازها كه مقداري از انرژي خورشيد را در جو زمين نگه مي‌دارندو باعث گرم شدن جو مي‌شوند‍‍، گازهاي گلخانه‌اي مي‌گويند. بخار آب(H2O)، دي اكسيدنيتروژن (NO2)، دي اكسيدكربن (CO2) و متان (CH4) گازهاي گلخانه‌اي اصلي هستند. اگر اين گازها در جو نبودند، انرژي گرمايي خورشيد مجددا به فضا بر مي‌گشت و به اين ترتيب هواي زمين 33 درجه سانتيگراد سردتر از الان مي‌شد. اثر گلخانه‌اي به افزايش دماي كره زمين در اثر وجود گازهاي گلخانه‌اي در جو زمين گفته مي‌شود.

آيا مي دانيد چرا به اين گازها، گازها‌ي‌ گلخانه‌اي مي‌گوييم؟

آيا شما تا حالا يك گلخانه ديده ايد؟

گلخانه يك اتاق شيشه‌اي است كه نور خورشيد از شيشه‌هاي آن به داخل مي‌تابد و هواي گلخانه را گرم مي‌كند. اما شيشه‌هاي گلخانه اجازه نمي‌دهند كه اين هواي گرم از گلخانه خارج‌شود. جو يا هوايي كه در اطراف ماست، شبيه يك گلخانه است. گازهاي گلخانه‌اي در جو درست مثل شيشه‌هاي گلخانه عمل مي‌كنند. نور خورشيد پس از عبور از لايه‌هاي گازهاي گلخانه‌اي وارد جو زمين مي‌شود. زماني كه نور خورشيد به سطح زمين مي‌رسد، مقداري از انرژي گرمايي آن توسط خاك، آب و ساير موجودات جذب مي‌شود. مقداري هم در جو زمين مي‌ماند و باقيمانده آن به فضا برمي‌گردد. اگر مقدار گازهاي گلخانه‌اي در جو از حد طبيعي آن بالاتر باشد، انرژي كمتري به فضا برمي‌گردد، در نتيجه جو زمين گرم تر مي‌شود و به دنبال آن دماي كره زمين بالا مي‌رود.

اثر گلخانه‌اي، كره زمين را به اندازه‌اي گرم نگه مي دارد كه ما انسان ها بتوانيم بر روي آن زندگي كنيم. اما اگر اثر گلخانه اي شدت يابد، ممكن است دماي زمين به قدري زياد شود كه ما و بقيه گياهان و جانوران نتوانيم گرماي آن را تحمل كنيم.

تغيير آب و هوا يعني چه و اثرات آن چيست؟

اصلا «هوا» و «آب و هوا» با هم چه فرقي دارند؟

هر وقت آسمان صاف باشد و گرماي ملايمي به ما برسد و باد به شدت نوزد، مي گوييم هوا خوب است. هر وقت آسمان گرفته باشد، باد تند بوزد يا برف و باران ببارد و ما را دچار زحمت كند، مي گوييم هوا بد است. معمولا اخبار هواشناسي ما را از چگونگي وضع هوا آگاه مي‌سازد.

هواي برخي مناطق كره زمين معتدل است، يعني باران به اندازه كافي مي بارد و هوا زياد گرم يا سرد نمي‌شود. هواي بعضي جاها سرد است يعني برف مي‌بارد و دماي هوا سرد مي‌شود. جاهايي هم هست كه بسيار گرم و خشك است. هر كدام از اين جاها يك نوع آب و هوا دارد.

براي تعيين آب و هواي هر منطقه، تغييرات دماي هوا و مقدار باران و برف را در طول سال اندازه گيري مي‌كنند. شما هم مي‌توانيد اندازه تغييرات دماي هوا و مقدار باران و برف را در محل سكونت خودتان به دست آوريد. اما براي اين كه آب و هواي جاهاي گوناگون را بشناسيم، بايد اين مقادير را چندين سال پشت سرهم اندازه گيري كنيم.

در نقشه ايران، جاي شهرهاي بابلسر، بروجن، بندرعباس و طبس را پيدا كنيد. آب و هواي هر يك از اين شهرها نمونه آب و هواي يك ناحيه از كشور ماست. در حال حاضر شرايط آب و هوايي جاهاي مختلف در اثر گرم شدن كره زمين در حال تغيير است. مثلا شهري مثل تهران را در نظر بگيريد، تهران در نزديكي رشته كوه البرز قرار دارد. بنا به تعريف آب و هوا، تهران بايد هواي سرد باراني يا برفي داشته باشد، اما مي‌بينيد كه به علت تغيير آب و هوا، از هواي سرد باراني يا برفي چندان خبري نيست!

انسانها چگونه آب و هوا را تغيير مي‌دهند؟

شايد باور نكنيد كه انسان ها هم مي‌توانند آب و هواي زمين را تغيير دهند. دانشمندان مي‌گويند اكثر فعاليت‌هاي انسان‌ها گاز گلخانه‌اي توليد مي‌كند. پس از انقلاب صنعتي و اختراع انواع ماشين آلات صنعتي، انسانها بافعاليتهاي كشاورزي و صنعتي چهره زمين و آب و هواي آن را دگرگون ساختند. با شروع انقلاب صنعتي روش زندگي مردم عوض شد. قبل از آن مقدار گازهاي گلخانه اي در جو كم بود، اما با رشد جمعيت و افزايش استفاده از نفت و زغال سنگ تركيب گازهاي اتمسفر نيز تغيير كرد. بطوريكه در حال حاضر، غلظت گازهاي گلخانه اي از حدود 270 واحد به 367 واحد رسيده است. ما براي انجام كارهاي خود به انرژي نياز داريم و اين انرژي را از غذا تامين ‌مي‌كنيم. همچنين براي روشنايي و گرم كردن خانه‌هايمان به انرژي نياز داريم. اتومبيل‌ها براي حركت به سوخت نياز دارد. ماشين‌هاي صنعتي نيز به انرژي نياز دارند. اكثر انرژي‌هاي لازم براي موارد فوق به طور مستقيم يا غير مستقيم از سوخت‌هاي فسيلي مثل نفت و گاز و زغالسنگ بدست مي‌آيد.اينهاسوختهايي هستند كه سوزاندن آنها گاز گلخانه‌اي آزاد مي‌كند!!! آيا مي‌دانيد كه چه وقتي گازهاي گلخانه‌اي را به هوا مي‌فرستيد؟ هر وقت كه:

· تلويزيون تماشا مي كنيد،

· با كامپيوتر بازي مي كنيد،

· از كولر يا فن كوئل استفاده‌ مي‌كنيد،

· از استريو ضبط استفاده مي كنيد،

· چراغ را روشن مي كنيد،

· لباسهايتان را مي شوييد يا اطو مي‌كنيد،

· سوار اتومبيل مي شويد،

· غذايتان را در مايكروويو گرم مي كنيد،

· از بخاري گازي يا نفتي استفاده مي كنيد،

· به توليد گازهاي گلخانه‌اي در هوا كمك مي‌كنيد.

چرا؟

چون شما براي انجام اين كارها به برق و سوخت نياز داريد. آيا مي‌دانيداين برق و سوخت از كجا تامين مي‌شود؟

خوب، نيروگاهها زغال سنگ و نفت را مي سوزانند تا برق توليد كنند و پالايشگاهها نيز براي تصفيه نفت خام و توليد نفت و بنزين، سوخت مصرف مي‌كنند. سوزاندن نفت و زغالسنگ هم گاز گلخانه‌اي توليد مي‌كند. پس هر چه شما بيشتر برق مصرف كنيد، نيروگاهها از سوخت بيشتري استفاده مي‌كنند و در نتيجه گاز گلخانه‌اي زيادتري توليدمي‌شود.

متان هم يك گاز گلخانه‌اي است. متان چگونه توليد مي‌شود؟

وقتي كه شما:

· زباله هايتان را به محل دفن زباله مي فرستيد،

· حيواناتي مثل گاو، گوسفند و ... را براي توليد لبنيات و گوشت پرورش مي‌دهيد،

· در شاليزار برنج مي‌كاريد،

· زغالسنگ استخراج مي‌كنيد.

اتومبيلها و كارخانه‌هايي هم كه مايحتاج روزانه ما را توليد مي‌كنند، مقادير زيادي از انواع گازهاي گلخانه‌اي را به هوا مي‌فرستند.

چرا نمي‌خواهيم زمين گرمتر بشود؟

بعضي وقتها مسائل كوچك مي‌توانند به مشكلات بزرگي تبديل شوند! مثلا به مسواك زدن دندانهايتان فكر كنيد. اگر شما يك روز مسواك نزنيد، هيچ اتفاق خاصي نمي‌افتد، اما آيا مي‌دانيد اگر يك ماه دندانهايتان را مسواك نزنيد، چه اتفاقي خواهد افتاد؟ اين همان چيزي است كه براي زمين نيز اتفاق مي‌افتد. اگر دماي هوا فقط چند روز، بالاتر از حد طبيعي باشد، چندان مهم نيست- چون دماي زمين تقريبا ثابت مي‌ماند. اما اگر دماي هوا مدت زيادي بطور مداوم بالا برود، كره زمين با مشكلاتي مواجه خواهد شد.

دماي متوسط زمين در طول قرن گذشته تقريبا 5/0 درجه سانتيگراد افزايش يافته‌است؛ دانشمندان انتظار دارند كه در طول 100 سال آينده متوسط دماي زمين 5/1 تا 5/3 درجه سانتيگراد افزايش يابد. شايد فكر كنيد "اين كه چيزي نيست"، اما همين مقدار مي‌تواند آب و هواي زمين را به طور بي سابقه‌اي تغيير دهد. زمانيكه اين پديده رخ دهد، ممكن است تغييرات بزرگي در سطح آب اقيانوسها، مزارع كشاورزي و هوايي كه تنفس مي‌كنيم يا آبي كه مي‌نوشيم، رخ دهد.

چه اتفاقي ممكن است بيفتد؟

در صورتيكه آب و هوا تغيير كند، آب و هواي جايي مثل بروجن- كه هواي سرد و كوهستاني دارد- گرمتر مي‌شود يا مثلا هواي بندر عباس گرم و خشك تر مي‌شود. البته ممكن است تغيير آب و هوا براي بروجنی ها خوشايند باشد، اما همه تاثيرات ناشي از آن خوشايند نيست. زيرا ممكن است اين تغييرات با افزايش بلاياي طبيعي مثل سيل و طوفان همراه باشد.

اگر دماي كره زمين زياد شود، تعداد روزهاي گرم سال افزايش مي‌يابد و در نتيجه بيماريهاي ناشي از گرما مثل گرمازدگي و مالاريا زياد مي‌شود. بد نيست بدانيد كه معمولا كودكان و سالمنداني كه در كشورهاي فقير زندگي مي‌كنند، بيشتر در معرض خطر ابتلاء به اين بيماريها قراردارند. زيرا اين كشورها سرمايه لازم براي مبارزه با اين بيماريهارا ندارند.

با گرم شدن آب و هوا و تاثير آن بر مزارع كشاورزي، منابع غذايي انسانها كاهش مي‌يابد، آب بيشتري بخار مي‌شود و در نتيجه انسانها با كمبود آب شيرين مواجه خواهندشد. اين تغييرات بر روي حيوانات و گياهان هم تاثير منفي مي‌گذارد. اگر اين تغييرات به آرامي اتفاق بيفتد، جانوران و گياهان خود را با آن وفق مي‌دهند، اما اگر اين تغييرات خيلي سريع اتفاق بيفتد، حيات وحش با خطرات جدي روبرو مي‌شوند. مثلا پرندگان و جانوراني كه در فصلهاي مختلف سال به جاهاي ديگر مهاجرت مي‌كنند، ممكن است مكان مناسبي را براي مهاجرت پيدا نكنند و يا غذايي براي خوردن نداشته‌باشند.

مقدار آب درياها در اثر ذوب شدن يخهاي قطبي افزايش مي‌يابد و از سوي ديگر بر اثر افزايش دما، آب درياها و اقيانوسها منبسط مي‌شود. اگر آب اقيانوس منبسط شود، فضاي بيشتري را اشغال مي‌كند و در نتيجه سطح آب درياها بالا مي‌آيد. سطح آب دريا ممكن است در قرن آينده چند سانتيمتر يا حداكثر 1 متر بالا بيايد. در اينصورت مردمي كه خانه‌هايشان در كنار ساحل دريا قرار دارد و جزيره‌نشينان، خانه‌هاي خود را از دست مي‌دهند و مزارع ساحلي هم به زير آب مي‌روند. در اثر بالا آمدن آب دريا منابع آب شيرين نيز غيرقابل استفاده مي‌شوند.

۱- جاهاي خالي را با كلمات مناسب ، كامل كنيد. 

 توزيع متناسب آب ، با چرخش آب در ميان منابع آن توسط فرآيندي انجام مي شود كه .........................  نام دارد.

‚ مقدار گرمايي كه بايد به جسم داده شود تا دماي آن يك درجه سلسيوس افزايش يابد ،  ......................  مي گويند.

 ƒبراي توليد فرآورده هاي مهمي چون آمونياك و نيتريك اسيد از گاز  ................................  استفاده مي شود.

 „دورترين لايه هواكره از زمين را  ، .....................................  مي گويند.

۲- درستي يا نادرستي عبارت هاي زير را مشخص كنيد و شكل درست عبارت نادرست را

بنويسيد.

 ۴- به سؤالات زير ، پاسخ كوتاه بدهيد.

  ليتموس در محلول اسيدها به چه رنگي در مي آيد ؟

‚ در كدام لايه هواكره ، گاز اوزون وجود دارد ؟ 

ƒ در آزمايشگاه ، فلز سديم را درون چه ماده اي نگاه داري مي كنند ؟

„ به كدام علت يك حشره به راحتي مي تواند در سطح آب قرار گيرد و در آن فرو نرود ؟ 

۵- در عبارت هاي زير يكي از واژه هاي درون پرانتز درست است. واژه ي نادرست را حذف كنيد تا عبارت درستي بدست آيد.

 ۶- براي هر يك از مواد زير يك كاربرد نام ببريد.

 كلر : .......................               ‚ كات كبود :  .........................

ƒ مانومتر : ......................          „ اكسيژن مايع :  ..................

۷- نماد شيميايي كلسيم و منيزيم را بنويسيد:         

كلسيم : .................................        منيزيم :  .................................

 ۸- اصطلاحات زير را تعريف كنيد.

  هواي مايع :

 ‚ تركيب يوني :

 ƒ زيست تخريب پذير :

۹- عامل سختي موقت آب را نام برده و روش نرم كردن آن را بيان كنيد.

 سه مورد از اثرهاي نامطلوب اكسيژن را نام ببريد .