مختصری درباره عناصر گروه I ( گروه نقره ) ؟

نقره ( Ag )

نقره، يکي از عناصر شيميايي، با نشانه Ag ، داراي عدد اتمي 47 و وزن اتمي 107.8682 است که در گروه يک فرعي (IB ) جدول تناوبي قرارگرفته است . نقره عنصري فلزي به رنگ سفيد مايل به خاکستري و براق مي باشد که تقريباً کمياب و گران قيمت است و از نظر فراواني در قشر جامد زمين ، در مرتبه شصت و سومين عنصر قرار دارد. در آب و هواي خالص پايدار است ولي در معرض اوزون ، سولفيد هيدروژن و هواي داراي سولفور کدر مي شود. نقره ی خالص دارای بالاترين هدايت الکتريکي و گرمایی است و پايين ترين مقاومت را در بين تمام فلزات دارد. در سنگ معدن هاي داراي آرژنتيت ، سرب ، روي و مس و طلا يافت مي شود .

از نظر شيميايي نقره يکي از فلزات سنگين و از جمله فلزات نجيب است و از نظر تجاري عنصري گرانبها تلقي مي‌گردد. از نقره ، 25 ايزوتوپ راديواکتيو شناخته شده است که داراي اجرام اتمي 102 الي 117 مي‌باشند. نقره معمولي هم از دو ايزوتوپ با جرم هاي 107 و 109 تشکيل شده است.

نقره از زمان هاي خيلي قديم شناخته شده بود. اين عنصر اولين بار از سرباره هاي آتشفشاني در آسياي صغير و در درياي اژه پيدا شد. اين آثار نشان مي دهد که 3000 سال قبل از ميلاد مسيح انسان ها توانايي اين را داشتند که نقره را از سرب جدا کنند.

همچنین نقره از خالص کردن و پالايش الکتريکي مس به دست مي آيد و  براي کاربردهاي تجاري داراي خلوص 99.9 درصد است.

اساسا نقره خالص فلزي براق و نرم و داراي درخشندگي بالا است. سختي آن از طلا پايين تر و داراي مفتول پذيري و چکش خواري بالايي بعد از طلا و پالاديم است. نقره خالص داراي خصوصيت رسانايي بالاي جريان برق و الکتريسيته در بين تمام فلزات است و مقاومت کنتاکت الکتريکي آن پايين مي باشد. چگالی نقره 5/10 برابر آب است و در 961 درجه سانتيگراد ذوب شده و در حدود 2162 درجه سانتيگراد مي‌جوشد.

 

تجزيه و شناسايي

محلول هاي حاوي يون نقره را مي‌توان به آساني تشکيل رسوب کلريد نقره به وسيله افزايش اسيد کلريدريک ، شناسايي کرد. اين رسوب را مي‌توان از رسوب هاي سرب و جيوه يک ظرفيتي ، به وسيله قدرت حل شدن آن در هنگام افزودن هيدروکسيد آمونيوم اضافي و ايجاد رسوب مجدد با افزودن اسيد نيتريک متمايز نمود. مضافا تجزيه وزني به وسيله کلريد نقره يا برميد نقره که به آساني قابل رسوب دادن ، خشک کردن و توزين مي‌باشند، ميسر مي‌باشد. همچنين مي‌توان يون نقره را به وسيله عمل الکتروليز به نقره فلزي احيا و بدين روش توزين نمود. از محلول تيوسيانات پتاسيم استاندارد شده نيز مي‌توان براي تجزيه حجمي نقره استفاده کرد.

 

 

 

اثرات زيست محيطي ؟

به طور کلي يون نقره، تحت شرايطي که غلظت يون نقره موجود در آب کم است ، براي جانداران آبزي آب شيرين سميت زيادي ندارد و pH آب، سختي، سولفيدها و بارهاي محلول و آلي را افزايش مي دهد. يون نقره براي جانداران بسيار سمي است.

 

اثرات نقره بر روي سلامتي ديست؟

نمک هاي محلول نقره به ويژه  AgNO₃ با غلظت بيش از 2 گرم (0.070) کشنده هستند. ترکيبات نقره به آهستگي توسط بافت هاي بدن جذب مي شوند و پيگمان هايي آبي يا سياه در پوست ايجاد مي کنند.

تماس با چشم : اگر مايع آن در تماس با چشم قرار گيرد، باعث آسيب شديد قرنيه مي شود.

تماس با پوست : باعث سوزش پوست مي شود. تماس مداوم با پوست باعث ايجاد آلرژي مي شود.

خطرات تنفس : قرار گرفتن در معرض بخار نقره با غلظت بالا باعث سرگيجه، مشکلات تنفسي، سردرد يا سوزش مجاري تنفسي مي شود. غلظت بسيار بالاي آن باعث خواب آلودگي، گيج خوردن، گيجي، بي هوشي، کما و در نهايت مرگ مي شود.

خطرات خوردن : نسبتا سمي است. باعث اختلالات معده، حالت تهوع، استفراغ، اسهال و خواب آلودگي مي شود. اگر اين ماده بلعيده شود، به شش ها آسپيره مي شود يا اگر استفراغ رخ دهد، باعث پنومونيتيس شيميايي مي شود که کشنده است.

قرار گرفتن در معرض اين ماده يا ترکيبي از آن در انسان اثرات زير را به دنبال دارد :

- ناهنجاري هاي قلب

- اگر انسان دائما يا براي مدتي طولاني در معرض اين ماده قرار داشته باشد، باعث آسيب مغز و صدمه سيستم عصبي مي شود.

- تنفس مداوم يا تماس مداوم اتيل کتون با دست احتمال تشکيل نوروتوکسين هايي مانند هگزان را افزايش مي دهد به ويژه اگر اين تماس همزمان باشد.

  

سرب ( Pb )

سرب عنصری فلزی است که در جدول تناوبي با نشان Pb خلاصه ی نام لاتين plumbum و عدد اتمي 82 وجود دارد. عنصري سنگين ، سمي و چکش خوار و داراي رنگ خاکستري کدري مي باشد که با ساختار کوبيک متبلور مي شود. اين عنصر معمولاً در سنگ معدن گالن يافت مي شود . .هنگاميکه تازه تراشيده شده سفيد مايل به آبي است اما در معرض هوا به رنگ خاکستري تيره تبديل مي شود و از خاصيت هدايت الکتريکي پاييني برخوردار مي باشد . اين فلز حقيقي به شدت در برابر پوسيدگي مقاومت مي کند و به همين علت از آن براي نگهداري مايعات فرسايشگر (مثل اسيد سولفوريک) استفاده مي شود. با افزودن مقادير خيلي کمي آنتيموان يا فلزات ديگر به سرب مي توان آن را سخت نمود. از سرب در سازه هاي ساختماني ، خازنهاي اسيد سرب ، ساچمه و گلوله استفاده شده و نيز بخشي از آلياژهاي لحيم ، پيوتر و آلياژهاي گدازپذير است. سرب سنگين ترين عنصر پايدار است.

سرب عنصري فوق العاده سمي است که اثرات آن در طولاني مدت ظاهر مي شود . اثر سرب در سيستم عصبي موجب پايين آمدن بهره هوشي و ديگر اختلالات عصبي مي شود . علاوه بر سيستم عصبي ، سرب بر ديگر اعضاي بدن نيز تأثير منفي مي گذارد .

اين عنصر از مدت ها سال پيش شناخته شده و حداقل از 7000 سال پيش مورد استفاده بشر بوده است .در کتاب خروج (بخشي از انجيل) به اين عنصر اشاره شده است. کيمياگران مي پنداشتند سرب قديمي ترين فلز بوده و به سياره زحل مربوط مي شود. این عنصر به صورت آزاد در طبيعت يافت مي شود و به طور عمده در کاني گالن با ترکيب PbS طي فرايند تشويه حاصل مي شود. از ديگر کاني هایي که سرب در آن ها وجود دارد Anglesite , cerussite است. اين عنصر داراي جلاي فلزي است و همين طور داراي رسانايي پايين جريان برق است و چکش خوار و مفتول پذير است. اين فلز مقاومت بالايي در برابر خوردگي دارد.

سرب طبيعي ترکيبي از 4 ايزوتوپ پايدار است. درصد ايزوتوپ هاي مختلف سرب در طبيعت به ترتيب زير است : [ ] . ايزوتوپ هاي سرب داراي سه سري عناصر راديواکتيو طبيعي هستند. Pb²⁰⁶ براي سري اورانيم ، Pb²⁰⁷ براي سري اکتينيم ، Pb²⁰⁸ براي سري توريم . 27 ايزوتوپ ديگر که همه آنها نیز راديواکتيو هستند براي سرب شناخته شده است.

اثرات سرب بر روي سلامتي؟

سرب يکي از چهار فلزي است که بيشترين عوارض را بر روي سلامتي انسان دارد. سرب از راه غذا (65%)، آب (20%) و هوا (15%) وارد بدن انسان مي شود. غذاهايي مانند ميوه، سبزيجات، گوشت، دانه ها، جانوران دريايي، نوشيدني ها و شراب حاوي مقدار زيادي سرب هستند. دود سيگار هم مقدار اندکي سرب دارد.

سرب با خوردگی لوله هاي انتقال آب، وارد آب آشاميدني مي شود. اگر آب اندکي اسيدي باشد، احتمال خوردگي بيشتر است. به همين علت است که در سيستم هاي تصفيه آب، بايد pH آب آشاميدني مناسب باشد.

تا جايي که ما مي دانيم سرب در بدن انسان عملکردي ندارد و تنها پس از جذب از راه غذا، هوا يا آب باعث آسيب بدن مي شود.

سرب آثار ناخواسته اي را به دنبال دارد که عبارتند از:

- اختلال بيوسنتز هموگلوبين و کم خوني

- افزايش فشارخون- آسيب کليه- سقط جنين و نارسي نوزاد- اختلال سيستم عصبي

- آسيب مغز- ناباروري مرد و آسيب اسپرم- کاهش قدرت يادگيري در بچه ها

- اختلالات رفتاري در بچه ها مانند پرخاشگري و بيش فعالي

سرب از راه جفت وارد بدن جنين مي شود. به همين علت، سرب باعث آسيب جدي سيستم عصبي و مغز جنين مي شود.

 

 

اثرات زيست محيطي عبارتند از :؟

سرب به طور طبيعي در محيط زيست وجود دارد. اما در اکثر موارد سرب موجود در طبيعت حاصل فعاليت هاي بشري است. به علت کاربرد سرب در بنزين، چرخه سرب غير طبيعي شده است. در موتور ماشين، سرب مي سوزد بنابراين نمک هاي سرب (کلرين، برمين، اکسيدها) تشکيل مي شوند.

نمک هاي سرب از راه اگزوز ماشين ها وارد محيط زيست مي شود. ذرات بزرگتر بلافاصله روي زمين ته نشين مي شوند و خاک ها و آب هاي سطحي را آلوده مي کنند و ذرات کوچکتر از طريق هوا مسافت هاي طولاني را طي کرده و در جو باقي مي مانند. بخشي از اين سرب، به هنگام باران به زمين برمي گردد. چرخه سرب در اثر فعاليت هاي بشري نسبت به چرخه طبيعي گسترده تر شده است. همين امر باعث آلودگي سرب در سرتاسر دنيا شده است.

فقط بنزين سرب دار نيست که باعث افزايش غلظت سرب در محيط زيست مي شود. ديگر فعاليت هاي بشري مانند احتراق سوخت، فرآيندهاي صنعتي و سوزاندن زباله جامد هم باعث آلودگي با سرب محيط زيست مي شوند.

سرب به واسطه خوردگي لوله هاي سربي در سيستم انتقال آب وارد آب و خاک مي شود. سرب شکسته نمي شود و تنها به اشکال ديگر تبديل مي شود.

سرب در بدن جانداران آبزي و جانداران خاک تجمع مي يابد. اين موجودات در اثر سم سرب دچار عوارضي مي شوند. غلظت بسيار اندک سرب هم روي حلزون هاي دريايي اثرات منفي ميگذارد. سرب عملکرد فيتوپلانکتون ها را مختل مي کند. فيتوپلانکتون يکي از منابع مهم توليد اکسيژن در درياهاست و بسياري از جانوران بزرگتر آن را مي خورند. به همين علت است که آلودگي سرب تعادل جهاني را بر هم مي زند.

سرب، به ويژه در نزديکي بزرگراه ها و مزارع که غلظت آن بالاست، عملکرد خاک را بر هم مي زند. جانداران خاک هم از سم سرب آسيب مي بينند.

 

جيوه ( Hg )

جيوه عنصري فلزي به رنگ نقره اي با ساختار رومبوئدرال که در دماي معمولي مايع است . جيوه به صورت آزاد در طبيعت نادر يافت مي شود و به صورت عمده در سنگ معدن سينابر در اسپانيا و ايتاليا وجود دارد . جيوه رسانايي ناچيزي از حرارت در مقايسه با فلزات ديگر دارد اما رساناي متوسطي از الکتريسيته است .

اين عنصر در گذشته در کشورهاي چين و هند شناخته شده بود و در1500 سال قبل از ميلاد در اهرام مصر نيز وجود داشته است. اين عنصر به حالت آزاد در طبيعت پيدا مي شود. مهمترين کاني اين عنصر سينابر است. حدود 50 درصد از توليدات اين عنصردر دنيا در کشورهاي ايتاليا و اسپانيا توليد مي شود. اين فلز از گرما دادن به سينابر در هوا توسط متراکم کردن بخار توليد مي شود.

جیوه فلزي سنگين، به رنگ سفيد نقره اي است. رساناي ضعيف گرما است. نمک هاي مهم جيوه عبارتند از : کلريد جيوه، فولمينات جيوه ، که کاربرد گسترده اي به عنوان چاشني در مواد منفجره دارد . از ديگر نمک هاي جيوه مي توان سولفيد جيوه را نام برد.

خواص؟ عبارتند از :

جيوه داراي خاصيت سمي است و به آساني توسط دستگاه تنفسي جذب مي شود. و به معده و روده آسيب مي رساند. وجود اين عنصر در هوا خطرناک به نظر مي رسد.

جيوه موجود در هوا اگر از يک حدي تجاوز کند خطرناک به نظر مي رسد. با افزايش درجه حرارت ، وجود جيوه در هوا خطرناکتر به نظر مي رسد. بنابراين در موقع استفاده با آن مخصوصاً با دست بايد دقت لازم را به عمل آورد. متيل جيوه يک نوع آلاينده خطرناک است که به طور گسترده در آب و بخار يافت مي شود.

کاربردها عبارتند از :؟

از جيوه به طور گسترده در آزمايشگاه ها براي ساخت فشار سنج ها و پمپ هاي تخليه فشار و ديگر تجهيزات استفاده مي شود. از بخار جیوه براي ساخت لامپ ها و تابلوهاي تبليغاتي و غيره استفاده مي شود. و همين طور براي ساخت سوئيچ هاي جيوه اي و ديگر دستگاه هاي الکتروني استفاده مي شود. از ديگر کاربردهاي اين عنصر براي ساخت آفت کش ها و پيل هاي جيوه اي و دندانسازي و عامل ضد رسوب در رنگ ها و باتري ها است و همچنين به عنوان کاتاليزوراستفاده مي شود.

اثرات جيوه بر روي سلامتي عبارتند از :

جيوه ترکيبي است که به طور طبيعي در محيط زيست وجود دارد. اين ماده به شکل فلزي و به صورت نمک هاي جيوه يا به صورت ترکيبات آلي جيوه يافت مي شود.

جيوه فلزي در بسياري از لوازم خانگي مانند فشارسنج، دماسنج، و لامپ فلوئورسنت به کار مي رود. جيوه در اين لوازم در فضايي محصور شده و باعث ايجاد عارضه اي نمي شود. اما وقتي دماسنج بشکند، مقدار زيادي از جيوه از راه تنفس و طي مدتي کوتاه ضمن تبخير وارد بدن مي شود. اين جيوه باعث اثرات مضري مانند آسيب اعصاب، مغز و کليه، سوزش ريه، سوزش چشم، تحريک پوست، اسهال و استفراغ مي شود.

جيوه به طور طبيعي در غذا وجود ندارد اما از طريق جانداران کوچکتري که انسان آنها را مي خورد، نظير ماهي ها، وارد زنجيره غذايي مي شود. معمولا غلظت جيوه موجود در ماهي ها بيشتر از غلظت جيوه موجود در آبي است که در آن زندگي مي کنند . محصولات لبني گاوها هم ممکن است داراي غلظت بالاي جيوه باشند. معمولا جيوه در مواد گياهي وجود ندارد اما وقتي در کشاورزي اسپري هاي حاوي جيوه مورد استفاده قرار گيرد، اين جيوه از طريق گياهان وارد بدن انسان مي شود.

جيوه بر روي انسان اثراتي دارد که مي توان آنها رابه صورت زير خلاصه کرد :

- اختلال سيستم عصبي- اختلال در عملکرد مغز- آسيب DNA و آسيب کروموزوم

- واکنش هاي آلرژيک شامل خارش پوست، خستگي و سردرد

- اثرات منفي بر روي باروري مانند آسيب اسپرم، اثرگذاري منفي بر روي زايمان و سقط جنين

اختلال در عملکرد مغز باعث کاهش قدرت يادگيري ، تغيير شخصيت، رعشه، تغيير قدرت ديد، کري، ناهماهنگي ماهيچه ها و از دست دادن حافظه مي شود. آسيب کروموزوم نیز باعث مونگوليسم مي شود.

اثرات زيست محيطي جيوه عبارتند از :؟

جيوه در اثر شکسته شدن طبيعي کاني هاي موجود در سنگ و خاک و از طريق باد و آب وارد محيط زيست مي شود. انتشار جيوه حاصل از منابع طبيعي سال ها است که رخ مي دهد. هنوز هم غلظت جيوه موجود در اثر فعاليت هاي بشري، در محيط در حال افزايش است. قسمت عمده جيوه حاصل از فعاليت هاي بشري به واسطه احتراق سوخت هاي طبيعي، فعاليت هاي معدني، احتراق و ذوب زباله هاي جامد وارد هوا مي شود. بعضي از فعاليت هاي بشري مانند کودهاي کشاورزي و شيرابه هاي صنعتي باعث مي شوند که جيوه به طور مستقيم وارد خاک يا آب شود. کل جيوه اي که در محيط زيست پراکنده مي شود در نهايت در خاک يا آب هاي سطحي تجمع مي يابد.

جيوه موجود در خاک، در قارچ ها تجمع مي يابد. آب هاي سطحي اسيدي مقدار قابل توجهي جيوه دارند. وقتي pH آب بين 5 و 7 باشد، غلظت جيوه موجود در آب به علت حرکت و جابه جايي جيوه در زمين بالا مي رود. وقتي جيوه به آب هاي سطحي يا ميکرو ارگانيسم هاي خاک برسد، به متيل جيوه تبديل مي شود که جانداران به سرعت اين ماده را جذب مي کنند و اين ماده باعث آسيب سيستم عصبي مي شود. ماهي ها هر روز مقدار زيادي از متيل جيوه را از آب هاي سطحي جذب مي کنند. در نتيجه متيل جيوه در بدن آنها تجمع مي يابد و با توجه به اين که ماهي ها بخشي از زنجيره غذايي هستند، وارد زنجيره غذايي مي شود.

اثراتي که جيوه بر روي جانوران دارد عبارتند از :

آسيب کليه ، اختلال عملکرد معده ، آسيب روده ، ناباروري و تغيير  DNA.

كاتيون هاي گروه 4و 5

تئوری

 

 كاتيون چیست؟

در كل 24 كاتيون داريم كه بنا به  تشكيل رسوب با برخي مواد دسته بندي مي شوند ، براي اينكه محلولي از 24 يون در يكجا داشته باشيم از محلول نمك نيترات آن ها استفاده مي شود . زيرا كه نيترات ها همگي محلول هستند . از اين 24 يون 21 يون توانايي تشكيل نمك نيترات دارند و مشكلي ندارند ، ولي 3 يون آنتيموان ، قلع ، آرسنيك  اصلا نمي توانند نمك نيترات تشكيل دهند . براي تشكيل محلول اين يون ها همراه 21 يون ديگر به ترتيب از تركيبات  و  و  كه در آب انحلال پذير مي باشد استفاده مي شود .

استخراج این فلزات چگونه است؟

فلزات قلیایی خاکی در پوسته زمین یافت می‌شوند. اما نه بصورت فلز آزاد بلکه بعلت فعالیت بالا بصورت ترکیب در کانی‌ها و سنگهای مختلف. کلسیم ، پنجمین عنصر فراوان در پوسته زمین و منیزیم هشتمین عنصر فراوان در پوسته زمین است. کانی‌های مهم منیزیم عبارتند از: کارنیت ، منیزیت و دولومیت. منیزیم از آب دریا هم استخراج می‌شود. با افزودن هیدروکسید کلسیم به آب دریا هیدروکسید منیزیم کم محلول بصورت رسوب ته‌نشین می‌شود. این رسوب بعد از تبدیل به کلرید منیزیم در سلول الکتروشیمیایی داونز الکترولیز می‌شود تا منیزیم فلزی بدست آید. منابع عمده کلسیم ، کالک ، سنگ آهک ، ژیپس ( سنگ گچ ) بی‌آب است

 

خواص فیزیکی آنها را توضیح دهید؟

این فلزات سخت‌تر و چگال‌تر از فلزات گروه اول هستند. دمای ذوب بالایی دارند. این خواص آنها تا حد زیادی ناشی از وجود دو الکترون در لایه ظرفیت است که پیوندهای قوی‌تری از فلزات گروه I ایجاد می‌کنند. منیزیم ، کلسیم ، استرانسشیم و باریم از این گروه در اثر حرارت در شعله ایجاد رنگ می‌کنند.

منیزیم: سفید درخشان

کلسیم: قرمز آجری

استرانسیم: قرمز خونی

باریم: سبز

خواص شیمیایی  آنها چیست؟

از بالا به پایین این فلزات ، الکتروپزیتیوتر می‌شوند. واکنش با اکسیژن و کلر شدید است. تمام فلزات بجز بریلیم در دمای اتاق در معرض هوا اکسید شده و رنگشان تیره می‌شود. بریلیم بعلت واکنش‌پذیری بالا در زیر نفت نگهداری می‌شود. همه فلزات این گروه بجز بریلیم آب و اسیدهای ضعیف را به هیدروژن کاهش می‌دهند.

منیزیم بکندی با آب واکنش می‌دهد مگر اینکه آب داغ باشد. ولی کلسیم بشدت در دمای اتاق با آب واکنش داده و سوسپانسیون ابری سفیدی از هیدروکسید کلسیم تولید می‌کند. کلسیم ، استرانسیم و باریم در اثر حرارت با هیدروژن ترکیب شده و آنرا به فرم هیدرید احیاء می‌کند.

فلزات این گروه در اثر گرم شدن عامل احیاء کننده قوی برای احیاء نیتروژن به فرم نیترید هستند . منیزیم در CO2  سوخته و آنرا به کربن احیاء می‌کند. یعنی آتش منیزیم با CO2 خاموش نمی‌شود

 

اکسید انها چگونه است؟

اکسید این فلزات به فرمول عمومی MO بوده و یک اکسید بازی است و از حرارت کربنات یا هیدروکسید این فلزات با آزاد کردن CO2 تولید می‌شود. اکسید این فلزات انرژی شبکه و دمای ذوب بالایی دارند. بجز بریلیم بقیه دارای فرم پراکسید MO2 هم هستند، چون کاتیون Be+2 برای ایجاد پراکسید بسیار کوچک است.

اکسیدهای کلسیم ، استرانسیم ، باریم با آب واکنش داده و هیدرو اکسید تولید می‌کنند. هیدروکسید کلسیم که به آب آهک معروف است، بطور نسبی در آب محلول بوده و یک محلول بازی متوسط می‌دهد که برای شناسایی گاز CO2 بکار می‌رود.

هالید آنها چگونه است ؟

هالیدهای این گروه از فلزات به فرم هیدراته یافت می‌شوند. بجز کلرید بریلیم ، همگی ترکیب یونی هستند. کلرید کلسیم بی‌آب میل شدیدی به جذب آب دارد و بعنوان خشک کننده استفاده می‌شود

حالت اکسیداسیون  آنها را توضیح دهید ؟

فلزات قلیایی خاکی در تمام ترکیباتی که تشکیل می‌دهند حالت اکسیداسیون +2 دارند. بجز چند استثنا همه ترکیبات آنها یونی است. این فلزات دو الکترون در لایه آخر دارند که از دست دادن آنها نسبتا آسان است. اما برداشتن الکترون سوم بسیار مشکل است و به انرژی بالایی نیاز دارد، زیرا تحت جاذبه شدید هسته بوده و از لایه هشت تایی کامل برداشته می‌شود. بنابراین کاتیون این فلزات به فرم M+2 است.

مختصری ازاطلاعات صنعتی ؟

از میان فلزات این گروه فقط منیزیم بطور گسترده تولید می‌شود.از این فلز ، بدلیل داشتن شعله سفید و درخشان در ترکیب منومرها ، فشفشه‌ها و گلوله‌های نورانی ردیاب و بمب‌های آتشزا استفاده می‌شود. منیزیم با آلومینیوم آلیاژی با دانسیته پایین و دوام بالا ایجاد می‌کند که در صنایع هواپیماسازی کاربرد دارد. اکسید منیزیم بدلیل دمای ذوب بالا در بدنه کوره‌ها استفاده می‌شود.

عنصر منیزیم چیست؟

عنصری فلزی به رنگ سفید نقره ای است که در گروه 2 جدول تناوبی قرار دارد . این عنصر در سال 1808توسط Humphrey Davy دانشمند انگلیسی کشف گردید . از الکترولیز نمک کلرید منیزیم و همچنین از آب دریا بدست می آید .
منیزیم و ترکیبات آن مدت زمان مدیدی است که شناخته شده هستند. منیزیم هشتمین عنصر از نظر فراوانی در پوسته زمین به حساب می آید. این عنصر در نهشته های عظیم در کانیهای مگنزیت ، دولومیت و دیگر کانیها یافت می شود.
این عنصر از الکترولیز کلرید منیزیم ناشی از آبهای نمک دار، چاهها و آب دریاها حاصل می شود.
منیزیم عنصری سبک به رنگ سفید نقره ای است این عنصر به راحتی در درجه حرارت بالا می سوزد و شعله سفید رنگ و تابناکی در موقع سوختن نمایان می کند.
موارد استفاده این عنصر شامل مواد محترقه و منفجره شامل بمبهای آتش زامی باشد. حدود یک سوم ترکیبات آلومینیومی و آلیاژهای ضروری برای هواپیماها و موشکها از این عنصر استفاده می شود. این عنصر دارای خاصیت جوش خوردگی بهتر از آلومینیوم می باشد که برای عناصر آلیاژی مورد استفاده قرارمی گیرد. همچنین برای تولید گرافیتها ی حلقه ای چدنی کاربرد دارد.
همچنین این عنصر یک عامل کاهنده در تولید اورانیوم خالص و نمکهای فلزی است. هیدروکسید، کلرید ، سولفات و سیترات منیزیم در دندانپزشکی استفاده می شود. به علت اشتعال پذیری بالای این عنصر برای سوخت کوره های کارخانه ها استفاده می شود.
ترکیبات آلی منیزیم نقش حیاتی در زندگی گیاهی و جانوری دارند. کلرفیل گیاهان دارای منیزیم است.
به علت اشتعال پذیری بالای منیزیم موقع استفاده از این عنصر باید دقت لازم را به عمل بیاوریم. در موقع سوختن منیزیم نباید از آب استفاده کرد.


اثرات منیزیم بر سلامتی انسان را بگویید ؟
پودر منیزیم برای انسان خطرناک نمیباشد و خواص سمی آن پایین میباشد. با تنفس منیزیم ممکن است ذرات حاصل از منیزیم باعث آسیب به مخاط دهان و قسمتهای فوقانی دستگاه تنفس میشود. منیزیم باعث آسیبهای شدید در چشم میشود. شعله حاصل از منیزیم تحت نام Welder's flash نامیده میشود شعله سفید رنگ شدیدی است که مشاهده آن بدون استفاده از عینک باعث آسیب شدید چشها میشود. دستگاه گوارش: بلع مقدار قابل توجهی از پودر منیزیم باعث مسمومیت شدید میگردد.
تاکنون طعم منیزیم امتحان نشده است، اما به نظر میرسد که سرطانزا نباشد و به جنین آسیب نرساند. پرتودهی بخار اکسید منیزیم باعث سوختگی میشود. جوشکاری و فلزات مذاب سبب بروز تب بخار فلز شده و علائمی مانند، تب و لرز، استفراغ، تهوع و دردهای عضلانی را به همراه دارد. این علائم بعد از 4 تا 12 ساعت پس از پرتودهی منیزیم بروز میکند و تا 48 ساعت طول میکشد. بخار اکسید منیزیم از سوختن منیزیم بدست می آید.
خطرات فیزیکی: اگر منیزیم به شکل پودر یا ذره در محیط وجود داشته باشد ممکن است با هوا وارد واکنش شود و انفجار اتفاق افتد. این انفجار تحت نام انفجار غبار یا Dust explosion شناخته شده است. در شرایط خشک ، جابجایی ها، جریان هوا و ریختن منیزیم میتواند خطرناک باشد.
خطر شیمیایی:منیزیم در تماس با هوا یا محیط مرطوب خودبخود آتش میگیرد و بخارهای سمی و آزاردهنده تولید میکند. در این حالت منیزیم با اکسیدکننده های قوی به شدت واکنش میدهد. همچنین منیزیم با بسیاری مواد به شدت وارد واکنش میشود و خطر انفجار و آتش سوزی را به همراه دارد. منیزیم با انواع اسیدها و آب واکنش داده و گاز قابل اشتعال هیدروژن را تشکیل میدهد و سبب خطر آتش سوزی و انفجار میشود.
کمکهای اولیه: در صورت تنفس منیزیم، هوای محیط را باید تغییر داده و امکان ورود هوا تازه را باید فراهم کرد. در صورتی که منیزیم وارد چشم شود، چشمها را باید با آب شستشو داده و سپس به پزشک مراجعه کرد. در صورتیکه پوست با منیزیم تماس پیدا کند محل برخورد با منیزیم را باید با آب و صابون شستشو داد و ذرات منیزیم را از آن خارج کرد. در صورتی که مقدار قابل توجهی از منیزیم بلع شود، استفراغ نموده و سپس به پزشک مراجعه کنید.
پزشکان باید توجه کنند که برای منیزیم هیچگونه روش درمانی یا پادزهری وجود ندارد. درمان باید از روی علائمی که بیمار از خود نشان میدهد، صورت گیرد.

اثرات منیزیم بر محیط زیست چیست؟
از تاثیر بخار اکسید منیزیم بر محیط زیست اطلاعات اندکی در دست است. اگر سایر پستانداران بخار اکسید منیزیم را تنفس کنند، علائم مشابه علائم انسان، از خود نشان میدهند.
از لحاظ زیست محیطی، طیف بخار اکسید منیزیم بین 0 تا 3 میباشد اما مقدار پذیرفته شده آن 0.8 است. عدد 3 بیانگر خطرات بسیار بالا برای محیط زیست است و عدد 0 نماینده مقدار ناچیز منیزیم و پایین بودن میزان خطر است. عواملی که برای این تقسیم بندی در نظر گرفته شده است شامل سمی بودن ماده و یا نبود مسمومیت، اندازه گیری توانایی میزان فعالیت ماده در محیط زیست و تجمع منیزیم در ارگانیسمهای موجود زنده است.
به نظر میرسد که پودر منیزیم برای محیط زیست خطرناک نمیباشد. مقدار منیزیمی که محیطهای آبی میتوانند تحمل کنند، 1000 ppm میباشد.

کاربردهای منیزیم در صنایع مختلف را تا حدودی بیان کنید ؟

• دیرگداز
• آلیاژ
• تولید فلز منیزیم
• داروسازی
• سولفور زدایی و نودولی شدن در صنعت آهن و فولاد
• کاربردهای شیمیایی
• اکسید منیزیم
• کربنات منیزیم
• بی سولفید منیزیم
• سولفات منیزیم
• کلرید منیزیم
• هیدروکسید منیزیم
• منیزیای پخته‌شده
• مکمل غذای حیوانات

خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر منیزیم    را بگویید؟
عدد اتمی: 12
جرم اتمی: 24.3050
نقطه ذوب C°650
نقطه جوشC°1090
شعاع اتمیÅ 1.72
رنگ: سفید نقره ای
حالت استاندارد: جامد دیامغناطیس
نام گروه: 2-قلیایی خاکی
انرژی یونیزاسیون Kj/mol 737.7
شکل الکترونی: 11s2 2s2p6 3s2
شعاع یونیÅ: 0.72
الکترونگاتیوی:1.31
حالت اکسیداسیون:2
دانسیته:
گرمای فروپاشی Kj/mol 8.954
گرمای تبخیر Kj/mol:127.4 l
مقاومت الکتریکی Ohm m 4.48
گرمای ویژه: J/g Ko 1.02
دوره تناوبی: 3

اشکال دیگر :
اکسید منیزیم MgO
هیدرید منیزیم MgH2
کلرید منیزیم MgCl2

منابع : آب دریا و کانی مگنزیت
کاربرد : در ساخت آلیاژهای مورد نیاز هواپیما ، موشک ، دوچرخه های مسابقه و لوازمی که نیاز به فلز سبک دارند به کار می رود همچنین در کوره های آجر پزی ، لامپ فلاش دوربین و فیلتر به کار می رود .

 

عنصر کلسیم چیست؟

کلسیم فلزی چکش خوارو نرم به رنگ سفید- نقره ای با ساختار بلورین مکعبی است . از نظر شیمیایی شبیه به استرانسیم و باریم است و عنصری فعال می باشد. این در سال 1808 توسط Humphrey Davy دانشمند انگلیسی کشف گردید . عنصر کلسیم جزء سازنده آهک ، کلرید آهک ( رنگبر)، گچ ، سیمان ، بتون وسنگ گچ می باشد . ترمولیت ، شکلی از پنبه نسوزاست که ترکیبی طبیعی از کلسیم ، منیزیم ، سیلیس و اکسیژن می باشد . با اینکه کلسیم از نظر فراوانی پنجمین عنصر در پوسته زمین است اما به صورت غیر ترکیبی یافت نمی شود . کلسیم بطور وسیعی در ترکیباتش مانند Iceland spar ، سنگ مرمر، سنگ آهک ، فلدسپار، آپاتیت ، کلسیت ، دولومیت ، فلوریت ، گارنت و لابرادوریت توزیع شده است . امروزه فلز کلسیم از طریق الکترولیز کلسیم کلرید مذاب که به آن کمی کلسیم فلورید اضافه می شود بدست می آید.

کلسیم عنصری فلزی است که حدود 3 درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهد. این عنصر جز اصلی تشکیل دهنده دندانها، استخوانها و پوسته صدفها می باشد. این عنصر به حالت آزاد در طبیعت یافت نمی شود و به صورت ترکیب است و به صورت فراوان در سنگ آهک ، ژیپس و فلوریت یافت میشود. آپاتیت فلوئوروفسفات یا کلروفسفات از کلسیم ساخته شده است.
این فلز دارای رنگ نقره ای با سختی بالا است. از نظر شیمیایی یک فلز قلیایی در پوسته زمین است که به صورت یک لایه نازک سفیدرنگی از نیتریت درهوا وجود دارد. این عنصر با آب واکنش می دهد و با شعله زرد قرمز می سوزد.
این فلز یک عامل کاهنده برای دیگر فلزاتی مثل توریم، اورانیوم، زیرکونیوم است و ترکیبات کلسیم دار شامل دی اکسید کلسیم ، دی سولفید یا دی کربنی برای آلیاژهای آهندار و بدون آهن استفاده می شود. همچنین این عنصر آلیاژی برای ترکیبات آلومینیوم برلیم و مس و سرب ومنیزیم جهت استفاده گاز باقیمانده در بمب خلا استفاده می شود.
این عنصر به صورت آزاد و به صورت ترکیب در طبیعت یافت می شود. آهک خام با گرما تبدیل به سنگ آهک و سنگ آهک با اضافه شدن آب تبدیل به آهک مرده می شود. که آهک مرده کاربردهای زیادی در تصفیه شیمیایی دارد. وقتی آهک با ماسه ترکیب می شود باعث سخت شدن ملات و گچ می گردد و که این سخت شدن توسط جذب دی اکسید کربن هوا صورت می گیرد. کلسیم عنصر مهمی در سنگ آهک است که در تهیه سیمان پورتلند مورد استفاده قرار می گیرد.
از حل شدن آب در کربنات دی اکسید کربن تولید می شود که این فرایند در غارها باعث تشکیل فرمهای استالاکتیت و استالاگمیت می شود. از دیگر ترکیبات مهم کلسیم می توان از کربید، کلرید، سیانامید، هیپوکلریت، نیترات و سولفید می باشد.

اثرات کلسيم بر سلامتي انسان چیست؟
برخي اوقات کلسيم را به عنوان سنگ آهک به حساب مي آورند. کلسيم در فرآورده هاي لبني مورد استفاده قرار ميگيرد و همچنين در سبزيجات، آجيل و حبوبات نيز پتاسيم وجود دارد. کلسيم يکي از عمده ترين نگهدارنده هاي اسکلت و دندانهاي انسان است. همچنين کلسيم به سيستم عصبي و عضلات کمک ميکند. مصرف بيش از 2.5 گرم کلسيم در روز، بدون تجويز پزشک باعث سنگ کليه و تصلب کليه ها و رگهاي خوني ميشود.
کمبود کلسيم يکي از عوامل بيماري پوکي استخوان است. در بيماري پوکي استخوان، استخوانها به شدت داراي منفذ ميشوند و ممکن است عاملي براي شکستگي استخوان شده و درمان را کندتر ميکند. پوکي استخوان اغلب در زنان ديده ميشود و پس از يائسگي به آن دچار ميشوند. بيماري پوکي استخوان در نهايت باعث خميدگي ستون فقرات شده و سبب از بين رفتن مهره ها ميگردد.
برخلاف آنچه که مردم تصور ميکنند، فعاليت زيستي شديدي در استخوانهاي بدن انسان انجام ميشود. در استخوانهاي بدن انسان مرتباً بافتهاي قديمي از بين ميروند و بافتهاي جديد جانشين آنها ميشوند. طي دوران کودکي و نوجواني سرعت توليد بافتهاي جديد به مراتب بيشتر از بافتهاي قديمي است. اما در سن 30 تا 35 سالگي فرآيند برعکس ميشود و بر تعداد بافتهاي قديمي افزوده شده و بافتهاي تشکيل دهنده استخوان شروع به سست شدن ميکنند. در زنان يائسه اين فرآيند با سرعت بيشتري طي ميشود (يائسگي در فاصله سني 45 تا 55 سالگي اتفاق مي افتد).
شواهد نشان ميدهد که انسان به هزار ميليگرم کلسيم در روز براي نگهداشتن جرم استخواني در شرايط عادي نيازمند است.
مهمترين منابع کلسيم لبنيات، آجيل، سبزيجات مانند اسفناج، کاهو، لوبيا و عدس ميباشد.
کلسيم همراه با منيزيم يکي از سازنده هاي اصلي اجرام استخواني است. کلسيم و منيزيم با نسبت 2:1 ترکيب ميشوند. اگر فردي هر روز 1000 ميلي گرم کلسيم مصرف کند، بايد 500 ميلي گرم منيزيم نيز بخورد. برخي از منابع غذايي که داراي منيزيم هستند شامل غذاهاي دريايي، سبوس، آجيل، لوبيا، جودوسر، جوانه ها و سبزيجات ميباشند.
موارد ديگري که براي جلوگيري از پوکي استخوان به کار ميرود:
انجام تمرينهاي ورزشي (حداقل سه بار در هفته)
همه افراد بايد مقدار کافي منيزيم، اسيد فوليک، ويتامين B6، ويتامين B12، امگا 3 (به جذب کلسيم کمک ميکند و به توليد اجرام استخواني جديد کمک ميکند) و ويتامين D (که به جذب کلسيم کمک ميکند) در طول روز مصرف کنند.

خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر کلسیم چیست؟
عدد اتمی: 20
جرم اتمی: 40.078
نقطه ذوب : C°842
نقطه جوش : C°1494
شعاع اتمی: Å 2.23
ظرفیت:2
رنگ: سفید نقره ای
حالت استاندارد: جامد پارامغناطیس
نام گروه: 2
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 589.8
شکل الکترونی: 1s2 2s2p6 3s2p6 4s2
شعاع یونی: Å 0.99
الکترونگاتیوی: 1.00
حالت اکسیداسیون: 2
دانسیته: 1.55
گرمای فروپاشی: Kj/mol 8.6
گرمای تبخیر Kj/mol: 155
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.0000000335
گرمای ویژه: J/g Ko 0.632
دوره تناوبی:4

درجه اشتعال : در حالت جامد اشتعال پذیر
شماره سطح انرژی : 4
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 8
چهارمین انرژی : 2
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Ca-40 پایدار
Ca-41 103000.0 سال
Ca-42 پایدار
Ca-43 پایدار
Ca-44 پایدار
Ca-45 162.7 روز
Ca-46 پایدار
Ca-47 4.5 روز
Ca-48 پایدار
Ca-49 8.7 دقیقه

اشکال دیگر :
اکسید کلسیم CaO
هیدرید کلسیم CaH2
کلرید کلسیم CaCl2

منابع کلسیم کجاست؟

گچ ، سنگ آهک ، مرمر ، کلسیت و 3.5 درصد پوسته
کاربرد : برای آب زدایی از نفت ، کربن زدایی و سولفات زدایی از آهن و آلیاژهای آن به کار می رود . عامل آلیاژکاری آلومینیم ، سرب و روی به کار می رود . در ساخت کودهای شیمیایی استفاده می شود . یکی از اجزای اصلی صدف ، استخوان ، دندان و ساختار گیاه می باشد

استرانسیم ( Strontium )چیست؟

استرانسیم فلزی نرم با رنگ زرد نقره ای است. خواص فیزیکی و شیمیایی آن شباهت زیادی به کلسیم و باریم دارد. سلستید و استروتیانیت دو سنگ معدن مهم استرانسیم هستند.این فلز ممکن است از طریق الکترولیز کلرید مذاب تهیه شود. استرانسیم به طور طبیعی متشکل از چهار ایزوتوپ پایدار است. پایدارترین این ایزوتوپ ها ، ایزوتوپ رادیو اکتیو استرانسیم -90( نیمه عمر 1/ 28 سال) است. استرانسیم اولین بار در سال 1790 توسط A. Crawford دانشمند اسکاتلندی کشف گردید .

نام عنصر شيميايي استرانسيم از لغت Strontian که نام شهري در اسکاتلند ميباشد، گرفته شده است. در سال 1808، شخصي به نام Davey طي الکتروليز توانست اين عنصر را کشف کند. البته در سال 1790، Adair Crawford کاني جديدي به نام استرونتيانيت را شناسايي کرد که کاني هاي باريم دار متفاوت بود.
استرانسيم در کاني هاي سلستيت و استرونتيانيت يافت ميشود. فلز استرانسيم از الکتروليز مخلوط کلر گداخته همراه با کلريد پتاسيم حاصل ميشود، يا از احيا اکسيد استرانسيم با آلومينيم در شرايط خلا و در دمايي که استرانسيم تقطير ميشود، بدست مي آيد. سه شکل آلوتروپي اين فلز وجود دارد که نقطه انتقال آنها 235 و 540 درجه سانتيگراد ميباشد.
استرانسيم از کلسيم نرمتر است و در آب به شدت تجزيه ميشود. استرانسيم، در دماهاي زير 380 درجه سانتيگراد، نيتروژن را جذب نمي کند. براي جلوگيري از اکسيد شدن استرانسيم اين عنصر بايد در نفت سفيد نگهداري شود. مقطع جديد استرانسيم، ظاهري نقره اي دارد، اما به سرعت به رنگ زرد با ساختار اکسيدي در مي آيد. فلز نهايي در هوا ميسوزد. نمکهاي فرار استرانسيم رنگ قرمز زيبايي دارند. اين نمکها در فشفشه ها و مواد آتش زا کاربرد دارند. استرانسيم طبيعي از مخلوط چهار ايزوتوپ پايدار تشکيل شده است.
شانزده ايزوتوپ ناپايدار ديگر از استرانسيم وجود دارد. يکي از مهمترين ايزوتوپهاي ناپايدار استرانسيم 90Sr است که نيمه عمر آن 29 سال ميباشد. 90Sr محصول ريزشهاي هسته اي است و مشکلاتي در سلامت انسان ايجاد ميکند. اين ايزوتوپ يکي از ايزوتوپهاي با عمر طولاني است که اشعه بتا از خود متصاعد ميکند و در دستگاههاي SNAP (سيستم براي قدرت کمکي هسته اي) به کار ميرود. اين دستگاهها براي ساختن فضاپيماها، ايستگاههاي هواشناسي، بويه هاي دريايي و جاهاييکه منابع قدرت هسته اي – الکتريکي، دراز مدت، سبک وزن نياز است، به کار ميروند.
در حال حاضر مهمترين کاربرد استرانسيم براي توليد شيشه هاي رنگي تلويزيون است. همچنين از استرانسيم براي توليد آهنربا و تصفيه روي استفاده ميشود. تيتانيت استرانسيم ماده نوري جالبي است که داراي شاخص انکسار بسيار بالايي است و پراکندگي نوري بالاتري نسبت به الماس دارد. استرانسيم به عنوان جواهر نيز به کار ميرود، اما خيلي نرم است

اثرات استرانسیم بر روی سلامتی را بگویید؟

نتیجه واکنشهای شیمیایی، ترکیباتی از استرانسیم که در آب نا محلول هستند، محلول می شوند. ترکیبات محلول در آب، نسبت به ترکیبات نامحلول برای سلامتی انسان مضرتر هستند. بنابراین ترکیبات محلول استرانسیم، آب آشامیدنی را آلوده می کنند. خوشبختانه غلظت استرانسیم در آب آشامیدنی بسیار کم است. تنفس هوا یا گرد و غبار، خوردن غذا، آب آشامیدنی یا تماس با خاک آلوده به استرانسیم، باعث می شود که مقدار کمی استرانسیم وارد بدن انسان شود. احتمال ورود استرانسیم به بدن از راه خوردن و آشامیدن بیشتراست. استرانسیم موجود در غذا به استرانسیم موجود در بدن افزوده می شود. دانه ها ،سبزیهای برگدار و لبنیات، استرانسیم بالایی دارند. میزان استرانسیم موجود در بدن اکثر افراد متوسط است. از بین ترکیبات استرانسیم، تنها کرومات استرانسیم است که حتی مقادیر بسیار اندک آن هم برای سلامتی بدن مضر است. معمولا کروم سمی است که باعث بیماری می شود. کرومات استرانسیم باعث سرطان ریه می شود اما با استفاده از روشهای صحیح در کارخانجات خطرات و بیماریهای ناشی از استرانسیم کاهش می یابد. بنابراین استرانسیم خطری جدی برای سلامتی انسان محسوب نمی شود. جذب مقدارزیاد استرانسیم برای سلامتی انسان خطری ندارد. تنها در یک مورد، فردی نسبت به استرانسیم حسااسیت نشان داد اما مورد دیگری گزارش نشده است. در بچه ها جذب استرانسیم زیادی ، باعث اختلالات رشد می شود.
نمکهای استرانسیم باعث خارش پوست یا دیگر مشکلات پوستی نمی شوند. وقتی جذب استرانسیم بسیار زیاد باشد، رشد استخوانها دچار مشکل می شود. اما این مشکل تنها زمانی پیش می آید که جذب استرانسیم بیش از هزار ppm باشد. میزان استرانسیم موجود در غذا و آب آشامیدنی به حدی نیست که باعث این قبیل عوارض شود. خطر استرانسیم رادیو اکتیو برای سلامتی انسان بیشتر از استرانسیم پایدار است. اگر جذب استرانسیم رادیواکتیو خیلی زیاد باشد، باعث کم خونی و کمبود اکسیژن می شود. غلطت بسیار بالای استرانسیم به خاطر آسیب به ماده ژنتیکی سلولها باعث سرطان می شود.

اثرات زیست محیطی استرانسیم چیست؟

استرانسیم عنصری است که به طور طبیعی در بسیاری از بخشهای محیط زیست مانند سنگها، خاک، آب و هوا وجود دارد. ترکیبات استرانسیم به آسانی در محیط زیست حرکت می کنند زیرا بسیاری از این ترکیبات در آب محلول هستند. استرانسیم به صورت غبار، همیشه و به میزان مشخصی در هوا وجود دارد. میزان استرانسیم موجود در هوا در اثرفعالیتهای بشری مانند سوختن ذغال و نفت، ذرات غباری که حاوی استرانسیم هستند در آبهای سطحی، خاک یا سطح گیاهان ته نشین می شوند. ذراتی که ته نشست نکرده اند به هنگام ریزش باران یا برف به زمین برمی گردند.بنابراین مقدار استرانسیم در خاک یا کف آبهای سطحی افزایش می یابد و با استرانسیم موجود مخلوط می شود. استرانسیم از طریق خاک و هوازدگی سنگها ، وارد آب می شود. تنها بخش کوچکی از استرانسیم موجود در آب از گرد و غبار موجود در هواست. قسمت عمده استرانسیم موجود در آب بهصورت محلول است. اما بخشی از آن هم به صورت معلق می باشد که در بعضی جاها باعث گل آلود شدن آب می شود. میزان استرانسیم در آب آشامیدنی زیاد نیست. معمولا در اثر فعالیتهای بشری و عمدتا در اثر ریختن زباله ها در آب، میزان استرانسیم موجود در آب بیشتر از حد طبیعی است. به علاوه در اثر ته نشینی ذرات گرد و غبار موجود در هوا که با ذرات اسسترانسیم حاصل از فرآیندهای صنعتی واکنش داده اند هم میزان استرانسیم افزایش می یابد. غلظت استرانسیم موجود در خاک در اثر فعالیتهای بشری و توسط خاکستر ذغال سنگ و زباله های صنعتی افزایش می یابد. استرانسیم موجود در خاک در آب حل می شود بنابراین به اعماق زمین نفوذ می کند و وارد آب زیرزمینی می شود. بخشی از استرانسیمی که توسط انسان ایجاد می شود، وارد آب زیرزمینی نمی شود و دهها سال در خاک باقی می ماند. به خاطرطبیعت استرانسیم بخشی از آن وارد بدن ماهی ها، سبزیجات، دامها و جانوران دیگر می شود. یکی از ایزوتوپهای استرانسیم رادیو اکتیو است. این ایزوتوپ به طور طبیعی در محیط وجود ندارد و در نتیجه فعالیتهای بشری مانند آزمایش بمبهای اتمی در محیط افزایش می یابد. تنها راه کاهش غلظت این ایزوتوپ تجزیه رادیواکتیو آن به زیرکونیم پایدار است. غلظت استرانسیم رادیواکتیو در محیط زیست نسبتا کم است و ذرات آن همیشه در خاک و کف آب تجمع می یابد. در نتیجه با دیگر ذرات استرانسیم مخلوط می شود. اما میزان آن در آب آشامیدنی افزایش نمی یابد.

 

خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر استرانسیم  رابگویید؟
عدد اتمی: 38
جرم اتمی:87.62
نقطه ذوب : C° 769
نقطه جوش : C° 1384
شعاع اتمی : Å 2.45
ظرفیت: 2
رنگ: سفید نقره ای
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: 2
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 549.5
شکل الکترونی: [Kr]5s2
شعاع یونی : Å 1.12
الکترونگاتیوی: 0.95
حالت اکسیداسیون:2
دانسیته: 2.630
گرمای فروپاشی : Kj/mol 8.3
گرمای تبخیر : Kj/mol 144
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.000000131
گرمای ویژه: J/g Ko 0.3
دوره تناوبی:5

شماره سطح انرژی : 5
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 8
پنجمین انرژی : 2
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Sr-82 25.36 روز
Sr-83 1.35 روز
Sr-84 پایدار
Sr-85 64.84 روز
Sr-85m 1.27 ساعت
Sr-86 پایدار
Sr-87 پایدار
Sr-87m 2.8 ساعت
Sr-88 پایدار
Sr-89 50.52 روز
Sr-90 29.1 سال
Sr-91 9.5 ساعت
Sr-92 2.71 ساعت
Sr-93 7.4 دقیقه

 

 

 

منابع آن کجاست؟

  کانی های استرونسیانیت و سلسیت
کاربرد : برای تولید رنگ قرمز در کارهای آتشبازی و چراغها ، تهیه باتریهای اتمی ، و باعث تابش درخشان در فانوس دریایی می شود

سدیم چیست؟

سُدیم یک عنصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن Na و عدد اتمی آن ۱۱ است. سدیم یک فلز واکنش‌دهنده نرم و مومی‌شکل است که به گروه فلزات قلیایی که از نظر ترکیبات طبیعی فراوان هستند (بویژه آب نمک و هالیدها) تعلق دارد. این عنصر بسیار واکنش‌دهنده‌است و با شعله زرد رنگی می‌سوزد در آزمایش‌های مربوط به هوا اکسید می‌شود و به شدت با آب واکنش می‌دهد از این رو باید همیشه در زیر نفت یا روغن نگهداری شود.

ویژگیهای مهم  آن چیست؟

سدیم در دمای معمولی اتاق انقدر نرم است که با چاقو بریده می‌شود.رنگ سدیم سفید مایل به نقره‌ای است و درهوای آزاد واکنش داده و تیره رنگ می‌شود. سدیم عنصری بسیار واکنش دهنده‌است و از این جهت هرگز به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شود. سدیم در آب غوطه ور شده و آن را تجزیه کرده هیدروژن آزاد می‌کند و هیدرواکسید می‌سازد. سدیم در آب فوراً آتش می‌گیرد ولی در آزمایش‌های مربوط به هوای معمولی در دمای زیر ۳۸۸ کلوین آتش نمی‌گیرد.رنگ سدیم در فشار بالا تغییر می‌کند، در فشار ۱/۵ بار سیاه رنگ، در فشار ۱/۹ بار به یک ماده قرمز شفاف تبدیل می‌شود و پیش بینی می‌شود برای تبدیل شدن به ماده ای کاملا شفاف به فشار ۳ بار ی نیاز است.دگرشکلی سدیم در فشار بسیار بالا اتفاق می افتد

 

ترکیبات آنرا بگویید؟

نمک طعام یا کلرید سدیم معمول‌ترین ترکیب سدیم است. اما سدیم در کانی‌های بسیار دیگری از قبیل آمفیبول کریولیت, هالیت, soda niter, زئولیت و ... بوجود می‌آید. ترکیبات سدیم برای صنایع شمیایی شیشه سازی فلزی ساخت کاغذ صنعت نفت ساخت صابون و نساجی کاربرد دارد. صابون معمولاً یک نمک سدیم از اسیدهای چرب است.

سدیم کلراید (نمک طعام) محلول در آب است. هر 359 گرم از آن در یک لیتر آب حل می‌شود. اگر محلول آب نمک را برقکافت (الکترولیز) کنیم از قطب مثبت Cl و از قطب منفی NaOH خارج می‌شود.

ترکیبات سدیم که برای صنایع گوناگون بسیار مهم هستند عبارت‌اند از: (NaCl)، خاکستر سود (Na2CO3)، سدیم خوراکی (NaH))CO3), سود سوزآور (NaOH), Chile saltpeter (Na((NO3), di- and tri-سدیم فسفات, sodium thiosulfate (hypo, Na2S))۲O۳ * ۵H2O)، و بوره (Na۲((B4O۷ * ۱۰H2O).

ایزوتوپها آچیست؟

برای این عنصر حدود ۲۰ ایزوتوپ شناسایی شده‌است که تنها ایزوتوپ پایدار آن Na-۲۳ است. سدیم همچنین دو ایزوتوپ پرتوزا (رادیواکتیو) نیز دارد که عبارت‌اند از: Na۲۲ با نیمه عمر ۲٫۶۰۵ سال و Na۲۴ با نیمه عمر ۱۵ ساعت.

هشدار:

سدیم در حالت پودر در آب خاصیت انفجاری خواهد داشت و با عناصر دیگر به راحتی تجزیه و ترکیب می‌شود. همیشه باید با ان عنصر با مراقبت کامل کار کردو باید در نفت نگهداری نمود

 

 

 

پتاسیم چیست؟

(Potassium) با نماد شیمیایی K (از واژهٔ kalium در لاتین نو) یک فلز قلیایی است و عدد اتمی آن ۱۹ می‌باشد. عنصر پتاسیم نرم و به رنگ نقره‌ای - سفید است در هوا به آسانی اکسید می‌شود و با آب به شدت واکنش می‌دهد و تولید گرما می‌کند و درنتیجه باعث شعله ور شدن هیدروژن و واکنش آن می‌گردد.

پتاسیم و سدیم از نظر شیمیایی بسیار شبیه‌اند.

 

این عنصر حدوداً ۲٫۴٪ از وزن پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و از نظر فراوانی هفتمین عنصر در آن می‌باشد. به دست آوردن پتاسیم از کانی‌ها به دلیل خاصیت نامحلولی و ماندگاری آن بسیار دشوار است.

با این وجود، مواد معدنی دیگر مانند Carnallite، Langbeinite، Polyhalite و Sylvite در بستر دریاها یا دریاچه‌های قدیمی یافت می‌شوند. مواد معدنی بسیار زیاد ته‌نشین شده در این برکه‌ها عمل استخراج پتاسیم و نمک آن را اقتصادی‌تر می‌کند. منابع مهم پتاسیم و پتاس منابعی در کالیفرنیا، آلمان، نیومکزیکو، یوتا و دیگر نقاط زمین می‌باشد. در عمق ۳۰۰۰ فوتی زیر بستر Saskatchewan، مقادیر عظیمی از پتاس وجود دارد که می‌تواند به عنوان یک منبع مهم برای این عنصر در آینده در نظر گرفته شود.

اقیانوسها نیز منابع دیگری برای پتاسیم می‌باشند، اما در مقایسه با سدیم مقدار پتاسیم موجود در یک حجم معین از آب دریا بسیار کم است. پتاسیم در صورت عمل الکترولیز می‌تواند به اجزای هیدروکسیدش تجزیه شود. از روشهای حرارتی نیز برای تولید پتاسیم استفاده می‌شود. پتاسیم هرگز به صورت رها شده در طبیعت یافت نمی‌شود. با این وجود، یونهای +K در ارگانیسمهای زنده برای فیزیولوژی سلولهای تحریکی بسیار مهم هستند

 

خواص :

فلز قلیایی نرم با جلای نقره ای؛ سبک وزن؛ در هوای مرطوب به‌سرعت اکسیده می‌شود، از این رو در نفت نگه داری می‌شود جرم حجمی۰٫۸۷۲؛ نقطه ذوب ۶۳ درجه سانتی گراد؛ نقطه جوش ۷۷۰ درجه سانتی گراد میل ترکیبی آن شدید است، خواص پتاسیم شبیه به سدیم است ولی میل ترکیبی آن شدیدتر است.

طرز تهیه آن چیست؟

کانیها و معادن آن در آلمان، نیو مکزیکو، کانادا، کالیفرنیا، اتا، انگلستان، شوروی و مناطق مدیترانه شرقی قرار داردمهم‌ترین کانیهای آن عبارت‌اند از کارنالیت؛ سیلویت و پلی هالیت. تقطیر شیمی گگرمایی کلرید پتاسیم با سدیم روش اصلی تهیه‌است

درجه خلوص

صنعتی ۹۹٫۹۵ در خالص

احتیاط :

خطر اتش سوزی؛ با آب واکنش می‌دهد و این عمل گرمازا است و گرمای حاصل از این عمل پتاسیم را ذوب و پراکنده می‌کند وهم چنین هیدروژن را آتش می‌زند؛ خاموش کردن آتش سوزی ناشی از پتاسیم مشکل است؛ برای خاموش کردن آن گرد خشک خاکستر سودا یا گرافیت یا مخلوط‌های مخصوصی از مواد شیمیایی خشک پیشنهاد می‌گردد. می‌تواند خود به خود در هوای مرطوب آتش بگیرد. در واکنش‌های شیمیایی خطر نسبی انفجار به همراه دارد. فلز پتاسیم حتی اگر در زیر روغنهای معدنی انبار شده باشد می‌تواند در دمای اتاق پراکسید و سوپر اکسید تشکیل دهد؛ وقتی حمل می‌شود پاره شود ممکن است به‌شدت منفجر شود. در جوهای بی اثر ماندد آرگون ونیتروژن یا در مایعهایی مانند تولوئن یا کروزن که اکسیژن جذب نمی‌کنند یا در کپسول‌های شیشه‌ای که در خلائ یا جو بی اثر پر می‌شوند، نگه داری می‌شوند.

 

 

کاربرد آن چیست؟

 

تهیه پراکسید پتاسیم؛ آلیاژهای تبادل گرمایی؛ شناساگر آزمایشگاهی؛ یکی از اجزائ کود؛ ممکن است به جای جیوه در دماسنج به کار رود؛ پتاسیم؛ فلزی کم مصرف است زیرا سدیم که از آن ارزانتر است، جای آن را می‌گیرد. بیشتر نمکهای پتاسیم در پزشکی کاربرد دارد.

پتاسیم در بدن ؟

پتاسیم یک یون مهم در بدن است، چون تغییرات جزئی آن می‌تواند action potentials را مختل کند و در نتیجه مشکلات عصبی و قلبی ایجاد می‌شود، سطح آن در خون به‌دقت تنظیم می‌شود. بسیاری از آنتی‌بیوتیکها، از جمله آنکه توسط باکتری Bacillus brevis تولید می‌شود، عملکرد سلولها را با نشستن بر روی کانال‌های یون مثبت مختل می‌کنند. در نتیجه یونهای +k و +Na اجازه پیدا می‌کنند از غشاء سلولی عبور کنند و بنابراین action potential مختل می‌شود. پتاسیم در پلاسمای خون نسبتاً در سطح پائینی قرار دارد (معمولاً ۳٫۵ تا ۵٫۰ mmol/L)، ولی درون سلولها تجمع زیادی دارد (در حدود ۱۰0 mmol/L). سطوح پائین آن در خون هیپوکالمی (hypokalemia) و سطوح بالای آن هایپرکالمی (hyperkalemia) نام دارند. هر دو سطح پائین و بالا برای قلب خطرناکند. علائم کمبود آن در بدن شامل موارد زیر است: خستگی، خواب آلودگی، ضعف عضلانی، یبوست، نامنظمی ضربان قلب و تأخیر در تخلیه معدی. بهترین منابع غذایی پتاسیم؛ آرد سویا، لوبیا سفید، عدس، موز و اسفناج می‌باشد. ولی در بیشتر موادغذایی وجود دارد. رژیم غذایی غنی از کلسیم، پتاسیم و منیزیم و نیز محدود در سدیم باعث کاهش فشار خون بالا در افراد دچار فشار خون بالا می‌شود.

یکی از بهترین دوندگان زن(دوهای استقامت) به یک پزشک آمریکایی مراجعه می‌کند و دلیل افت کارآیی خود را در ورزش را می‌پرسد. آزمایش خون او انجام می‌شود که تمامی فاکتورهای خونی طبیعی بودند، به غیر از پتاسیم موجود در خون که مقدار آن کم بود. بیشترین علت کمبود پتاسیم، تهوع می‌باشد ولی زن ورزشکار ادعا می‌کرد دچار تهوع نشده‌است. سپس از او خواسته شد ادرار خود را برای مدت یک روز جمع آوری کند. آزمایش ادرار نشان داد میزان پتاسیم موجود در ادرار او سه برابر حالت طبیعی بود که ثابت می‌کرد این فرد دچار پرخوری عصبی است و برای کنترل وزن خود، با فرو بردن انگشت دست در گلویش عمداً می‌خواسته دچار تهوع شود تا غذاهای خورده شده را بالا آورده و وزنش افزایش نیابد. بعد از اینکه زن ورزشکار انجام این عمل را پذیرفت و دست از این کار برداشت در چندین مسابقهٔ دو برنده شد.

کلیه‌ها و غدد عرق، هنگامیکه بدن دچار افت پتاسیم می‌شود، از اتلاف آن جلوگیری کرده و مقدار آن را در حد طبیعی نگه می‌دارند. به همین دلیل، کمبود پتاسیم به‌ندرت در ورزشکاران رخ می‌دهد. نیاز بدن به پتاسیم حتی با ورزش کردن طولانی در هوای گرم، با خوردن یک رژیم معمولی برآورده می‌شود، چون این عنصر در تمامی موادغذایی به جز شکر تصفیه شده وجود دارد. مصرف داروهایی مثل دیورتیکها و کورتیکواستروئیدها می‌توانند باعث کمبود پتاسیم در بدن شوند. همچنین اسهال و تهوع مکرر باعث کمبود آن می‌شود. در اسهال، پتاسیم بدن از طریق مدفوع و در تهوع از طریق استفراغ دفع می‌شود. هم در ورزشکاران و هم در افراد عادی، تهوع و استفراغ بیشترین علت کاهش پتاسیم خون و افزایش آن در ادرار می‌باشد

 

کاتیون های گروه 3

کاتیون های گروه 3

هدف:

جداسازی کاتیون های گروه 3

مواد لازم:

Hcl- آمونیاک غلیظ- Hno3 4 مولار- NaNo- NH4sCN- NaBio3- اسید استیک-2 co3(NH4- الومینون- k4(fe(no)6)))- دی متیل گلی اکسیم- امونیموم تیو سیانات- naf- تیو استامید غلیظ

دستگاه سانتریفیوژ- حمام بخار – لوله ازمایش – اسپاتول -

 

ماده مجهول:    نیکل – آهن –  روی    نمونه شماره 5

    شرح آزمایش :

 نمونه را درون لوله ازمایش ریخته 1 قطره Hcl6 مولار بر روی نمونه میریزیم سپس 5 قطره تیو استامید غلیظ بر روی نمونه ریخته وان را به مدت 5 دقیقه در حمام بخار قرار میدهیم  سپس 5 قطره آمونیاک غلیظ به محلول اضافه کرده و ان را در دستگاه سانتریفیوژ قرار میدهیم . رسوب و محلول را جدا میکنیم محلول دور ریخته میشود و رسوب را 15 قطره Hcl 1مولار به ان اضافه میکنیم هم زده دوباره محلول را سانتریفیوژ میکنیم ( رسوب ومحلول )را از هم جدا میکنیم .

1-1)           محلول:20 قطره Hno3 4 مولار اضافه میکنیم بر روی شعله قرار میدهیم تا تبخیر شود 20قطره اب مقطر اضافه کرده سپس قطره قطره NaoH

1-1-1)     رسوب:20قطره Hno34مولار سپس 2 قطره NaNo2 حرارت داده تا بجوشد محلول به دوقسمت تقسیم  میکنیم : 

v     قسمت اول:2 قطره NH4sCN باید محلول قرمز شود نشانده  وجود اهن      

v     قسمت دوم:NaBio3   سر قاشک سپس 4 قطرهHNo3  4 مولار  وجود رنگ ارغوانی یعنی وجود منگنز

1-1-2) محلول:

اسید استیک اضافه میکنیم تا محلول خنثی شود تست با کاغذ تورنسل  سپس 8 قطره اسید استیک بیشتر اضافه میکنیم

امونیاک 4 مولار تا محلول قلیلیی شود سانتریفیوژ و دکانته : رسوب و محلول را جدا میکنیم

1-1-2-1): رسوب:

در اسید استیک 4 مولار حل میکنیم 2 قطره الومینون  4 قطره 2 co3(NH4) 1 مولار بعد امونیاک غلیظ تا قلیایی شدن محلول  اگر رسوب زله ای قرمز به وجود امد وجود الومینیوم

1-1-2-2)محلول: دو قسمت شود :

v     قسمت اول:

اسیدی کردن با استیک 2 قطره سرب 2 رسوب زرد وجود کروم

v     قسمت دوم 5 قطره تیو استامید 5 دقیقه حمام اب گرم سانتریفیوژ دکانته 

محلول  دور ریخته شود

رسوب: در Hcl 6مولار حل شود حرارت تا بجوشد با امونیاک خنٍی شود 10 قطره Hcl1 مولار 5 قطره (k4(fe(no)6))) رسوب سفید  وجود روی

 

1-2)           رسوب

 

9 قطره Hcl2مولار 3 قطره اسید نیتریک 4 مولار حرارت در حمام ابگرم جداسازی گوگرد با اسپاتول دور ریخته شود جوشاندن محلول روی شعله ملایم اضافه کردن امونیاک تا قلیایی شدن محلول دوقسمت میشود

 

v     قسمت اول:

دی متیل گلی اکسیم رسوب  قرمز وجود نیکل

 

v     قسمت دوم :

Hcl ا مولار تا اسدی شود امونیموم تیو سیانات اضافه میکنیم اگر محلول قرمز شد  naf اضافه میکنیم تا قرمز از بین برود محلول سبز ابی نشان دهنده کبالت است

 

روش های جداسازی کاتیون های گروه دوم

روش های جداسازی کاتیون های گروه دوم

هدف کلی: آشنایی باروش های تجزیه ی کیفی کاتیون هایSn²⁺, As³⁺, Sb³⁺ به همراه Ag⁺ .

 

شرح آزمایش

     مرحله ی اول:

ابتدا به روی۲۰ قطره محلول مجهول ۴-۵ قطره اسید کلریدریک ۶ مولار ریخته، بعد۵-۶ قطره تیواستامید اضافه کرده به مدت شش الی هفت دقیقه درون حمام آب گرم قرار دادیم پس از سپری شدن این مدت و بعد از رسوب گیری بر اساس مبانی تئوری کاتیون های گروه IIB همگی به صورت رسوب در آمدند. رسوب تقریباً زرد رنگ به دست آمده را برای مراحل بعد نگه داری و محلول را دور ریختیم.

     مرحله ی دوم:

 به روی رسوب حاصل از مرحله ی قبل ۳۰ الی ۳۵ قطره اسید کلریدریک ۶ مولار اضافه کرده پس از سه دقیقه قرارگیری در حمام آب گرم به سرعت رسوب گیری انجام شد؛ رسوب زرد رنگ  به  دست آمده را  که شامل کاتیون آرسنیک و احتمالاً  جیوه بود را برای آزمایش سه محلول را برای آزمایش پنج نگه داشتیم.

     مرحله ی سه:

 بر روی رسوب آزمایش قبلی ۷-۸ قطره آمونیاک غلیظ اضافه کردیم؛ بعد از آن ۴-۵ قطره H₂O₂ ریخته به منظور افزایش سرعت واکنش لوله ی آزمایش را سه دقیقه در حمام آب گرم قرار دادیم. از لحاظ تئوری اگر رسوب سیاه رنگ تشکیل می شد نشانی بود بر وجود کاتیون جیوه ولی عملاً چنین رسوبی دیده نشد و فقط محلولی بی رنگ به دست آمدکه با توجه توضیحات استاد گرامی محلول حاوی آرسنیک بود.

     مرحله ی چهار:

 به منظور شناسایی آرسنیک به محلول حاصل از مرحله ی قبل قطره قطره اسید نیتریک ۴ مولار اضافه کردیم تا جایی که محلول اسیدی شد ( تست اسیدی) بعد به مقدار بسیار کم (نوک اسپاتول کوچک)  پودر معرف مولیبدات آمونیوم ( _۲MoO₄ NH₄))رنگ: سفید آن هم در حالی که از قبل محلول در حمام آب گرم، گرم شده بود به محلول اضافه کردیم، مجدداً سه دقیقه در حمام آب گرم قرار دادیم اگر رسوب زرد رنگ تشکیل می شد به مفهوم وجود آرسنیک در محلول بود ولی رسوب تشکیل نشد پس دوباره مولیبدات آمونیم اضافه کرده و بقیه مراحل را دوباره تکرار کردیم. این بار رسوب زرد تشکیل شده نشانگر وجود آرسنیک در محلول بود.

     مرحله ی پنج: 

 به قصد شناسایی آنتیموان فلزی محلول آزمایش دو را دو دقیقه در حمام آب گرم قرار دادیم تا داغ شود سپس کمی پودر آلومینیوم با نوک اسپاتول به روی محلول اضافه کردیم، محلول به رنگ نقره ای در آمد و آنقدر روی شعله ی چراغ الکلی حرارت دادیم تا جوشیده و واکنش کامل شد بعد رسوب گیری کردیم که رسوب سیاه دوده ای حاکی وجود آنتیموان فلزی بود؛ محلول باقی مانده نیز قلع بود. در ادامه به روی محلول ۴-۵ قطره Hg₂Cl₂ ریختیم رسوب خاکستری رنگی تشکیل شد که نشانگر وجود قلع در محلول بود.

تئوری:

روش های جداسازی کاتیون های گروه دوم چطور صورت می گیرد ؟

      کاتیون های گروه دوم به صورت سولفید از کاتیون های گروه های بعدی جدا سازی می شوند؛ از آنجا که سولفید

 کاتیون های سوم نیز نامحلول می باشند پس در هنگام جداسازی کاتیون های گروه دوم از کاتیون های بعدی

(مخصوصاً گروه سوم) باید شرایطی از غلظت یون سولفید را فراهم کرد که برای محلول ترین سولفید کاتیون گروه

 دوم یعنیCd S، حاصلضرب غلضت یون ها (Q) بزرگتر از  K_{s p}شود اما برای کم محلول ترین سولفید کاتیون

های گروه سوم یعنی Zn S، Q کوچک تر از K_{s p}مربوط گردد.

        یون سولفید (S^2-) مورد نیاز برای رسوب گیری کاتیون های گروه دوم را می توان به چند  طریق تأمین نمود؟

الف) با استفاده از دستگاه کیپ و با اثر دادن کلریدریک اسید بر سولفید فلزی و هدایت گاز H₂S حاصل از این واکنش به داخل محلول.

        ب) با استفاده از تیو استامید(در گزارش کار قبل به طرز تهیه ی تیواستامید اشاره شده است)

در این مبحث برای تأمین H₂S مورد نیاز از محاول تیواستامید استفاده می شود چرا؟

 

زیرا تیواستامید طبق واکنش زیر در آب هیدرولیز شده و گاز H₂S تولید می کند

آرسنیک چیست؟

شبه فلزی است با نقطه ی جوش  C° ۶۱۰  که در نیتریک اسید و تیزاب سلطانی حل می شود. آرسنیک در اثر ترکیب با

فلز و نافلزها آرسنیدها را تولید می کند که برخی از آنها ممکن است یونی، پلی مرهای کوالانسی و بعضی از آن ها نظیر

گالیم آرسنید به صورت جامد فلزی باشند که ترکیب اخیر خصلت نیمه رسانایی دارد. از واکنش گوگرد با آرسنیک ترکیبات

گوگردی مختلفی تولید می شود، سولفیدهای As₂S_{5 ,} As₂S₃ در آب و اسیدها نا محلول اند اما در سولفیدهای قلیایی قابل

حل بوده و تیوآرسنات ها را تولید می کنند.

                As₂S₅ + 3S^2- → ۲[AsS₄]^3-         یون تتراتیو آرسنات(V)

              As₂S₃ + 3S^2- → ۲[AsS₃]^3-                    تری تیو آرسنات(III)

     آنتیموان چیست ؟

نقطه ی ذوب این عنصر C° ۶۳۰  و نقطه ی جوش آن C° ۱۶۴۰  است. مهم ترین سنگ معدن این عنصر استیبنیت

Sb₂S₃)   ) است؛ آنتیموان از کاهش اکسید آن توسط کربن و یا هیدروژن به دست می آید. این عنصر با هالوژن ها به

 آسانی وارد واکنش می شود، اما اسیدهای غیر اکسید کننده بر آن بی اثرند. این عنصر با عناصر گروه چهارم تولید نیمه

هادی می کند. آنتیموان سولفید از واکنش مستقیم این عنصر با گوگرد و یا افزایش H₂S بر محلول Sb³⁺ ایجاد می شود؛

این ترکیب در آب نامحلول است اما در سولفیدهای قلیایی حل شده و تولید SbS₃^3- می کند؛ این یون در مجاورت

کلریدریک اسید غلیظ تولید SbCl₃ می کندکه در آب محلول است اما چنانچه غلظت اسید کم باشد ترکیب نامحلول آنتیموان

 کلرید تولید می شود ولی با افزایش بیشتر اسید کلریدریک این رسوب حل می شود.

 

     قلع چیست؟

این عنصر در  C°  ۲۳۲  ذوب می شود و مهم ترین سنگ معدن آن کاسیتریت  می باشد. قلع از احیای سولفید یا

اکسید آن به وسیله ی کربن به دست می آید. قلع در کلریدریک اسید حل شده و تولید SnCl₂ می کند اما در نیتریک

اسید غلیظ تولید پلی متااستاتیک اسید، H₂SnO₃)₈)، نا محلول می کند. مهمترین ترکیبات قلع)ll(، کلرید و فلورید آن

 می باشند. محلول های قلع)ll( به آسانی در مجاورت اکیسژن هوا به قلع(IV) اکسید می شوند، به همین جهت محلول

 های قلع)ll( باید تازه تهیه شده باشند و برای جلوگیری از اکسیداسیون آن معمولاً یک تکه ی کوچک قلع فلزی داخل

 محلول قرار می دهند.  قلع)ll( سولفید در سولفیدهای قلیایی نامحلول ولی در کلریدریک اسید غلیظ محلول است بر

این اساس هنگام رسوب گیری کاتیون های گروه دوم اگر غلظت اسید زیاد باشد احتمال رسوب گیریS n S  وجود

ندارد. برخلاف قلع)ll( سولفید، قلع(IV) سولفید به علت خصت اسیدی که دارد در سولفیدهای قلیایی قابل حل می باشد.

 

 

کاتیون های گروه 1

ازمایش شماره 1

نام ازمایش

کاتیون های گروه 1

وسایل لازم :

بشر .قاشقک . اب مقطر. سانتریفیوژ. HCL.K2CRO4.HL,HNO3.KIحمام اب گرم کاغذ تورنسل

شرح ازمایش :

مرحله اول ) لوله آزمایش را ابتدا با آب مقطر شست و شو می دهیم سپس در آن مخلوط کاتیون های گروه اول (Ag+ - Hg2 2+ - Pb2+  ) را ریخته به آنها 2 تا 3 قطره HCl اضافه می کنیم سپس محلول را در داخل سانتریفیوژ قرار می دهیم . پس از در آوردن لوله آن را دکانته کرده محلول روی رسوب را دور می ریزیم . حال آنچه برایمان باقی می ماند رسوب  AgCl ، Hg2Cl2  و PbCl2 است .

 مرحله دوم ) به رسوبمان 10 قطره آب مقطر اضافه می کنیم و آن را به مدت 60 ثانیه در حمام آب گرم قرار می دهیم سپس لوله را در داخل سانتریفیوژ قرار می دهیم . پس از در آوردن لوله محلول روی رسوب حاوی Pb2+ و رسوب شامل AgCl و Hg2Cl2 است .

مرحله سوم ) محلول روی رسوب در دو لوه ازمایش جدا گانه ریخته یکی را  که حاوی Pb2+ است 1 تا 2 قطره K2CrO4 اضافه می کنیم تا پس از آن رسوب زرد رنگ PbCrO4 تشکیل شود .  و دومی را مقداری پتاسم ید اضافه میکتیم باز رسوب زرد رنگ میدهد اگر محلو را درون حمام بخار قرار بدهیم تا بخار شود بلافاصله زیر اب شرد بگیریم ازمایش بارن طلایی را انجام داده ایم

K2CrO4 + PbCl2                       PbCrO4  + 2 KCl

مرحله چهارم ) ابتدا روی رسوبمان که AgCl و Hg2Cl2 است را با کمی آب شسته تا سرب باقی مانده در آن برداشته شود سپس 5 تا 6 قطرهNH3  به آن اضافه می کنیم . بعد از آن لوله را داخل سانتریفیوژ قرار می دهیم . پس از در آوردن لوله نقره ، کمپلکس Cl[2Ag(NH3)] را تشکیل می دهد و جیوه رسوب می کند . رسوب جیوه سفید مایل به خاکستری است .

مرحله پنجم ) به کمپلکس صورتی رنگ Cl[Ag(NH3)2] 2 تا 3 قطره HNO3 اضافه می کنیم تا رسوب سفید رنگ AgCl به دست آید .

 

نتيجه ي آزمايش :

در اين آزمايش كاتيون هاي گروه اول شناسايي شدند . بدين ترتيب كه كاتيون سرب  ، توسط رسوبات زرد رنگ سرب كرومات و كاتيون جيوه  ، توسط رسوب خاکستری جيوه و كاتيون نقره ، توسط رسوب سفيد رنگ نقره كلريد شناسايي شد .

دید کلی محلول

دید کلی :

      محلول ها، مخلوط هایی همگن هستند. محلول ها را معمولاً بر حسب حالت فیزیکی آن ها طبقه بندی می کنند. محلول های گازی، محلول های مایع و محلول های جامد. محلول های جامد اول به شکل محلول جامد در مایع هستند ولی بعد در دمای اتاق سخت می شوند. آلیاژهای انواع فلزات مثال های خوبی از یک محلول جامد در جامد در دمای اتاق هستند

سکه های نقره ای محلول هایی از روی مس و نقره اند و برنج محلولی جامد از روی در مس   است. هر آلیاژی محلول جامد نیست، بعضی از آلیاژها مخلوط هایی ناهمگن اند. محلول های مایع متداول ترین محلول ها هستند و بیشترین کاربرد را در بررسی های شیمیایی دارند. هوا هم مثالی برای محلول های گازی می باشد.

ماهیت محلول ها :

      یک محلول ساده اساساً دو ماده است که به یکدیگر ترکیب شده اند. یکی از آن ها حل شونده (مثل شکر) و دیگری حلال (مثل آب) نامیده می شود.

      به سه طریق می توان حلال از حل شونده تشخیص داد :

1- معمولاً مقدار حلال از حل شونده بیشتر است.  اما گاهی آسانتر آن است که جزئی از محلول را با آنکه مقدارش کم است، حالا بنامیم و گاهی اصولا اطلاق نام حلال و حل شونده به اجزای یک محلول (مثلاً محلول های گازی) چندان اهمیتی ندارد. بعضی از مواد به هر نسبت در یکدیگر حل می شوند.

2- ماده ای که در اثر فرآیند انحلال تغییر حالت می دهد حل شونده است.

3- در صورت هم اندازه بودن دو ماده ، آن ماده ای را که از اهمیت و شهرت بیشتری برخوردار است، حلال می نامیم.

      امتزاج پذیری کامل از ویژگی های اجزای تمام محلول های گازی و بعضی از اجزای محلولهای مایع و جامد است. ولی غالباً مقدار ماده ای که در حلال معینی حل می شود، محدود است.

      انحلال پذیری یک ماده در یک حلال مخصوص و در دمای معین، بیشترین مقداری از آن ماده است که در مقدار معینی از آن حلال مخصوص و دردمای معین، بیشترین مقدار از آن ماده است که در مقدار معینی از  آن انحلال حل می شود و یک سیستم پایدار به وجود می آورد.

غلظت محلول :

      برای یک محلول معین، مقدار ماده حل شده در واحد حجم حلال یا در واحد حجم محلول را غلظت ماده حل شده می گوییم. مهمترین نوع غلظت ها که در آزمایشگاه بکار می رود مولاریته و نرمالیه است. مولاریته عبارت است از تعداد مول های یک ماده که دریک لیتر محلول وجود وجود دارد. به همین دلیل آن را مول بر لیتر یا M/L می گیرند. نرمالیته یک محلول عبارت است از تعداد هم ارز گرم های ماده موجود در یک لیتر محلول نرمالیته را که با N نشان می دهند.

 

انواع محلول ها :

محلول های آبی :

      محلول هایی که حلال آن ها آب است، محلول آبی نامیده می شوند. آب فراوان ترین و رایج ترین حلال شناخته شده است. این حلال ترکیب های یونی و کووالانسی بسیار را در خود حل می کند بنابراین آب و محلول های آبی نقش مهمی در زندگی روزانه دارند. اغلب فرآیندهای زیست شیمیایی از قبیل هضم، جذب، و سوخت و ساز مواد غذایی در محلول آبی انجام می شود. در صنایع شیمیایی تعداد زیادی از واکنش ها در محیط آبی صورت می گیرد.

محلول هایی غیر آبی:

      گرچه آب مهمترین حلال شناخته شده است، اما حلال های مهم دیگری نیز وجود دارند. هگزان ، اتانول و استون سه نمونه ی مهم از حلال های آلی هستند به محلول حاصل از حلال های آلی محلول غیر آبی می گویند.

محلول های رقیق :

      محلول هایی که غلظت ماده حل شده آنها نسبتا کم است.

محلول سیر شده :

      اگر مقدار ماده حل شده در یک محلول برابر با انحلال پذیری آن در حلال باشد ، آن محلول را محلول سیر شده می نامیم. اگر به مقداری از یک حلال مایع، مقدار زیادی ماده حل شونده ( بیشتر از مقدار انحلال پذیری آن ) بیفزاییم ، بین ماده حل شده و حل شونده باقیمانده ممکن است جامد ، مایع یا گاز باشد. در تعادل از محلول است. بنابراین در حالت تعادل، غلظت ماده حل شده مقداری ثابت است.

محلول سیر نشده :

      غلظت ماده حل شده در یک محلول سیر نشده کمتر از غلظت آن در یک محلول سیر شده است.

محلول فرا سیر شده :

      می توان از یک ماده حل شونده جامد ، محلول فرا سیرشده تهیه کرد که در آن ، غلظت ماده حل شده بیشتر از غلظت آن در محلول سیر شده است. این محلول حالتی نیم پایدار دارد و اگر مقدار بسیار کمی از ماده حل شونده خالص بدان افزوده شود ، مقدار از ماده حل شده که بیش از مقدار لازم برای سیر شدن محلول در آن وجود دارد ، رسوب می کند.

 

خواص فیزیکی محلول ها :

      بعضی از خواص محلولها به دو عامل ، نوع ماده حل شده و غلظت آن در محلول بستگی دارند. این مطلب برای بسیاری خواص فیزیکی محلول ها از جمله، محلول های آبی درست به نظر می رسد. برای مثال محلول نمک طعام در آب بی رنگ پرمنگنات پتاسیم در آب، بنفش صورتی است (در اینجا نوع ماده حل شده مطرح است) . افزون بر این، می دانیم که هر چه بر محلول پرمنگنات آب بریزیم و آن را رقیقتر کنیم ، از شدت رنگ آن کاسته می شود (اینجا غلظت محلول مطرح است).

      یکی دیگر از خواص فیزیکی که به این دو عامل بستگی دارد ، قابلیت هدایت الکتریکی محلول آبی  مواد گوناگون است. چهار خاصه فیزیکی دیگر از محلول ها وجود دارد که به نوع و ماهیت ذرات حل شده بستگی ندارد ، بلکه فقط به مجموع این ذرات وابسته است. به عبارت دیگر ، تنها عامل مؤثر بر خواص محلول ( مثلاً نقطه جوش) غلظت است. چنین خواصی از محلول را معمولاً (خواص جمعی محلول ها) خواص کولیگاتیو می نامند و عبارتند از کاهش فشار بخار ، صعود نقطه جوش، نزول نقطه انجماد و فشار اسمزی.

 

 

کاهش فشار بخار:

      وقتی یک حل شونده غیر فرار در یک حلال حل می شود، فشار بخار آن کاهش می یابد و مقدار کاهش به مقدار حل شونده بستگی دارد. هر چه میزان حل شونده بیشتر باشد میزان کاهش در فشار بخار بیشتر است. برای مثال اگر دو ظرف را در نظر بگیریم که در آنها مقدار مساوی مایع وجود دارد که یکی محتوی مولکولهای آب خالص و دیگری محتوی محلول قند آب است  بدیهی است که تعداد مولکولهای آب در واحد حجم از آب قند، کمتر از آب خالص است. به همین نسبت تعداد مولکولهای آب در سطح  آب قند، نیز کمتر می باشد. بنابراین نسبت مولکولهای پر انرژی آب که قادر به تبخیر از سطح آب قند هستند، کمتر می باشد و در نتیجه فشار بخار محلول کمتر می شود.

افزایش نقطه جوش:

      در اثر حل شدن مقداری حل شونده غیر فرار در یک حلال، نقطه جوش آن افزایش می یابد. مقدار افزایش فقط به مقدار حل شونده بستگی دارد. برای مثال، آب در شرایط متعارفی (دمای 25 درجه سانتیگراد و فشار

بخار یک اتمسفر یا 760میلی متر جیوه) در 100 درجه سانتیگراد می جوشد. اما اگر درآب، مقداری قند مثلا به غلظت یک مولال ( در 1000 گرم آب) بریزیم، فشار بخار محلول آب قند به اندازه 14 میلی متر جیو کاهش می یابد و در نتیجه محلول در 52/100 درجه سانتگراد می جوشد.

کاهش نقطه انجماد:

      وقتی یک حل شونده غیر فرار در یک حلال حل می شود، نقطه انجماد آن کاهش می یابد.

بنابراین دمای انجماد محلولهای آبی همیشه کمتر از دمای انجماد آب خالص است. استفاده از این خاصیت در رادیاتور اتومبیل می باشد که برای جلوگیری از یخ زدن  آب رادیاتور اتومبیل در  زمستان، به آن مقداری مایع به نام ضد یخ می افزایند. همچنین با اضافه کردن نمک) مانند کلرید سدیم (همراه با شن ریزی روی آسفالت  خیابانهای شهر، هیدارته شدن یونهای نمکها مستلزم  مصرف مقداری آب است که از ذوب شدن برف فراهم می گردد. بنابراین آب نمک غلیظی فراهم می شود که حتی در 20 درجه زیر صفر منجمد نمی شود.

 فشار اسمزی:

      اگر در ظرف U شکلی، حلال A از مخلوط حلال و حل شونده (B+A) به وسیله یک غشار نیمه تراوا جدا شود، چون فقط حلال از غشا عبور می کند، بعد از رسیدن به حالت تعادل، ارتقاع مایع در قسمت (حاوی B+A که حل شونده وجود دارد بالا می رود.

      اگر به این ستون فشار وارد شود تا سطح مایع در دو طرف یکسان شود، این فشار اسمزی  است که به علت حل شدن حل شونده غیر فرار در حلال ایجاد شده است.

      به عکس فرآیند اسمز، اسمز معکوس گویندکه برای شیرین کردن آب استفاده می شود. همچنین برای تعیین جرم مولکولی پلیمرها، پروتئینها و بطور کلی مولکولهای سنگین از فشار اسمزی استفاده می شود.

 

فرآیند انحلال:

      هنگامی که ماده حل شونده در حلال حل می شود، انرژی جذب شده آزاد می شود. مقدار واقعی این انرژی به ازای هر مول ماده حل شونده، به غلظت محلول ایجاد شده بستگی دارد. گرمایی که به هنگام تهیه یک محلول جذب می شود، تفاضل انرژی لازم برای تفکیک برخی پیوندهای شیمیایی یا نیروهای جاذبه بین مولکولهای ماده حل شونده با یکدیگر و بین مولکولهای حلال با هم می باشند.

      انرژی آزاد شده بر اثر تشکیل پیوندها و اعمال نیروهای جاذبه جدید بین ماده حل شونده و حلال می باشد. بنابراین وقتی یک جامد یونی در آب حل می شود، گرمای انحلال نمایانگر تفاوت انرژی لازم برای در هم شکستن شبکه بلوری (+H) و انرژی آزاد شده به هنگام آبدار (هیدارته) شدن یونهاست. (-H)

گرمای هیدراتاسیون (آبپوشی):

      گرمای هیدراتاسیون در اثر مجموع عوامل زیر بوجود می آید:

انرژی لازم برای گسستن پیوندهای هیدروژنی بین بعضی از مولکولهای آب

انرژی آزاد شده از آبدار شدن یونهای ماده حل شونده توسط مولکولهای آب

      اگر انرژی آزاد شده در فرآیند هیدراتاسیون بیش از انرژی لازم برای درهم شکستن شبکه بلور باشد، فرآیند کلی انحلال گرما ده می باشد. اما اگر انرژی هیدراتاسیون نتواند بیشتر یا برابر انرژی شبکه باشد، به هنگام انحلال ماده حل شونده در آب گرما جذب می شود.

      آبپوشی در یونهایی مانند CU²⁺ که چگالی بار (نسبت بار به اندازه یون) زیاد است به بیشترین تعداد خود می رسد و در نتیجه با پیوندهای قوی مانند CU(H₂O)²⁺ تشکیل می شود. همه کاتیونهای فلزات واسطه در محلول آبی رقیق به صورت گونه های آب پوشیده وجود ندارد. اما در کاتیونهایی مانند K⁺ که چگالی بار کمتر است، انرژی آبپوشی کمتر می شود. اثرات آبپوشی درآنیونها اهمیت کمتری دارد.

تأثیر ثابت دی الکتریک آب در انحلال :

      قدرت حلالیت آب برای یک ترکیب یونی را میتوان با کاهش نیروی جاذیه میان آنیونها و کاتیونها توضیح داد. طبق قانون کولن  در این معادله f نیروی جاذبه الکتروستاتیکی بین دو یون مثبت و منفی، q₂,q₁ بار یونها، r فاصله میان یونها و D خاصیت ویژه حلال (ثابت دی الکتریک) می باشد. بدیهی است که هر قدر ثابت دی الکتریک بیشتر باشد، نیروی جاذبه میان یونهاکمتر می شود.

      در میان تمام مایعات، آب بالاترین ثابت دی الکتریک را دارد. مولکول های قطبی و کوچک آب می توانند بین یونهای مثبت و منفی داخل محلول قرار گیرند. قطب منفی آب به طرف کاتیون و قطب مثبت آن به طرف آنیون می رود و در نتیجه مولکولهای آب می توانند بطور موثری یونها را از هم جدا سازند و سپس با احاطه شدن یونها با مولکولهای آب، فرآیند آبپوشی و درنتیجه  انحلال ترکیب مورد نظر صورت می گیرد.

 انواع حلال ها :

      حلال جزء مهمی از محلول است. حلال ها مواد شیمیایی هسنتد که مواد دیگر را در خود حل می کنند. حلال ها بطور کلی به دو دسته ی حلال های قطبی و حلال های غیر قطبی تقسیم می شوند. در حلال قطبی ، ذرات تشکیل دهنده ی حلال ، قطبی بوده و یکدیگر را با نیروی جاذبه ی الکتروستاتیکی جذب می نمایند .

مهمترین حلال قطبی آب می باشد . انواع اسیدها مانند سولفوریک اسید نیز در این دسته قرار می گیرند.

در حلال های غیر قطبی ، ذرات حلال غیر قطبی بوده و بنابراین تنها نیروی جاذبه ی ضعیف واندروالسی بین ذرات وجود دارد ، به همین دلیل این حلال ها اغلب دارای نقطه ی جوش بسیار پایین بوده و فرّار هستند. میان ذرات ماده ی حل شونده غیر قطبی نیز فقط نیروهای واندروالس وجود دارد. بنابراین تمام ذرات موجود در محلول ، فقط تحت تأثیر این نیرو هستند و امکان تشکیل محلول وجود دارد .

یک مثال حلال های غیر قطبی ، هیدروکربن های سیر شده ی خطی مانند هگزان است. موم که یک ماده ی غیر قطبی است در هگزان حل خواهد شد .

      البته تمام اجسام غیر قطبی در یکدیگر حل نمی شوند. حال متئداول ترین نوع محلول ، یعنی یک جامد حل شده در یک مایع را در نظر می گیریم. انحلال پذیری یک جامد غیر قطبی در یک مایع غیر قطبی به دوعامل بستگی دارد : دمای ذوب و آنتالپی ذوب آن .

      وقتی این جامد حل می شود ، محلول مایع بدست می آید. جامدهایی که تفاوت دمای ذوب و آنتالپی ذوبشان بالاست ، انحلال پذیری بیتری نشان می دهند.

      حلال های آلی دسته ی بسیار مهمی از حلال ها را تشکیل می دهند که در زندگی کاربردهای بسیاری دارند. به عنوان مثال ، حلال ادکلن ها ، انواع اسپری ها ، چسب ها ، انواع الکل ها و ... تعدادی از حلال های آلی را تشکیل می دهند.

      الکل ها دسته ی بسیار مهمی از حلال های صنعتی را تشکیل می دند. میان ذرات حلال در الکل ها ، پیوندهای هیدروژنی می باشد. اما یک سر الکل ها ، سرآلی و غیر قطبی آنها می باشد. در نتیجه این حلال ها می توانند هم مواد غیر قطبی را با سر غیر قطبی در خود حل کنند و هم موادی که می توانند با آن پیوند هیدروژنی برقرار نمایند ، مانند آب.

      در کل حلال های آلی نسبت به حلال های غیرآلی یا حلال های معدنی ، قطبیت کمتری دارند و در نتیجه معمولاً این دسته از حلال ها ، مواد غیر قطبی را بهتر در خود حل می کنند.

 

 

 انواع انحلال ها :

 انحلال مواد به دو صورت ممکن است انجام پذیرد :

الف) انحلال مولکولی : برخی مواد نظیر قند ، الکل ، گلیسیرین ، پس از آن که در آب حل می شوند یونیزه نمی شوند ( به یون تبدیل نمی شوند ) و فقط مولکول ها از هم جدا می شوند و یون در محیط بوجود نمی آید ؛ به این حل شدن انحلال مولکولی می گویند .

ب)انحلال یونی : برخی از مواد نظیر   NaCl   ،  KNO₃  ،  CuSO₄ ،  HCL   و  NH₃  پس از حل شدن در آب یونیزه می شوند ، یعنی در محلول یون به وجود می آید ؛ به این نوع حل شدن انحلال یونی گویند.

      در توضیح بیشتر می توان گفت هنگامیکه یک جامد یونی در آب که یک حلال قطبی است قرار می گیرد مولکول های آب از طرف قطب منفی خود یعنی اکسیژن به یون های مثبت و از طرف قطب مثبت خود یعنی هیدروژن به یون های منفی ماده حل شدنی نزدیک می شوند و آب پوشی یون ها صورت می پذیرد ؛ به این ترتیب بین مولکول های آب و یون ها نیروهای جاذبه ی الکتریکی از نوع برهم کنش یون-دوقطبی پدید می آید که همراه با تمایل برای رسیدن به حداکثر آنتروپی سبب از هم پاشیده شدن شبکه بلور جامد یونی و پراکنده شدن یون های آن درحلال می گردد .

      نیروهای جاذبه بین مولکول های آب و اغلب کاتیون های فلزی قوی می باشد . اغلب کاتیون های فلزی با عده ی معینی از مولکول های آب هیدراته می شوند . هیدراته شدن ( آبپوشی ) انحلال پذیری ترکیبات یونی درآب را افزایش می دهد . بیشتر کاتیون ها با 6 مولکول آب و برخی با 4 مولکول آب هیدراته می شوند و مولکول های آب به صورت خوشه ای از طرف سر منفی (اکسیژن ) کاتیون ها را احاطه می کنند .

تفاوت بارز این دو نوع محلول در این است که محلول یونی رسانایی الکتریکی دارد ( الکترولیت) ولی محلول مولکولی نارسانا است ( غیر الکترولیت ) .

      هر دو نوع محلول از نظر الکتریکی خنثی هستند ؛ در واقع در محلول های یونی نیز مجموع بارهای الکتریکی یون های مثبت و منفی برابر بوده و درنتیجه محلول از نظر الکتریکی خنثی است .

 

نحوه ی تشخیص الکترولیت از غیرالکترولیت :

آ)غیر الکترولیت

 

ب)الکترولیت

   

1-الکترولیت قوی

 

2-الکترولیت ضعیف

 

 

 ١- اغلب مواد آلی ( البته به جز اسیدها یا بازهای آلی ) غیرالکترولیت هستند ، مانند متانول (  C₂H₅OH  ) ،اتانول(  CH₃OH  ) ،شکر ، گلیسیرین و ... .

      در ضمن محلول ترکیبات مولکولی ناقطبی در آب یا حلال های دیگر محلول غیرالکترولیت محسوب می شود ، مانند محلول ید در آب یا محلول ید در کربن تتراکلرید .

2-اسید های قوی،بازهای قوی و اغلب نمک ها جزء الکترولیت های قوی هستند .مانند :

CaCL₂ , KBr, NaOH , HCl

نکته :کلیه هیدروکسیدهای گروه های 1 و2 به جز  ₂ Be(OH) و  ₂ Mg(OH)  باز قوی محسوب می شوند . اسیدهای قوی عبارتند از :

HCLO₄ , HCLO₃ , H₂SO₄ , HNO₃ , HI, HBr, HCL

3-الکترولیت های ضعیف شامل اسیدهای ضعیف و بازهای ضعیف هستند . مانند محلول های :

       CH₃COOH (استیک اسید )) HCOOH , فرمیک اسید ( ، NH³ ، H²S ، HF

      توجه داشته باشید که واکنش حل شدن الکترولیت های ضعیف در آب را به صورت تمایلی نشان می دهند . زیرا در این حالت محلول علاوه بر مواد سمت راست ( یعنی یون ها ) مواد سمت چپ ( یعنی مولکول های حل شونده ) نیز وجود دارند و اتفاقاً غلظت مولکول های حل شونده از غلظت بون ها بیشتر است :

HF (aq)  ^D H-  (aq) + F^-  (aq)

CH₃ COOH (aq)  ^D  CH₃ COO^-  (aq) + H ⁺ (aq)

 

 

درصد تفکیک یونی و دامنه ی تغییرات آن :

درصد تفکیک یونی به کمک رابطه ی زیر تعریف می شود :

تعداد مول های تفکیک شده = درصد تفکیک یونی (a)

 

تعداد کل مول های حل شده شده

 

 

درصد تفکیک یونی ( a   ) =

 

گاه به جای تعداد مول ها از غلظت مولار هم می توان استفاده کرد.

نکته : تعدادکل مول های حل شونده برابر غلظت مولار ماده ی مورد نظراست . غلظت هریک از یون های حاصل از تفکیک یک ماده برابر تعداد مول های تفکیک شده ی آن است .

دامنه ی تغییرات درصد تفکیک یونی :

       با توجه به اینکه تفکیک یونی مواد به صورت درصد بیان می شود دامنه ی تغییرات آن بین 0 تا 100 است،  بدین ترتیب که :

اسید های قوی:

 

1- درالکترولیت های قوی درصد تفکیک یونی برابر 100% یا نزدیک آن است :

HCl , HBr , HI , HNO₃  , H2 SO₄  , HClO₃  , HClO₄    اسیدهای قوی

بازهای قوی :

LiOH , NaOH , KOH , RbOH , CsOH , Ca(OH)₂  , Sr(OH)₂  , Ba(OH)₂

نمک هایی که از اسید قوی یا باز قوی یا هردو تشکیل شده اند :

NaCl , AgCl , KBr , RbI , BaSO₄  , CuSO₄

2- در غیرالکترولیت ها درصد تفکیک یونی برابر 0 است ، مانند اتانول ، متانول ، گلیسیرین و ... .

3-در الکترولیت های ضعیف درصد تفکیک یونی بین 0 تا 100 است که البته به 0 نیز نزدیک تر است ، مانند :

اسید های ضعیف:

بازهای ضعیف:

 

HF , H₂S , HNO₂  , H₂ SO₃  , CH₃ COOH

Mg(OH) ₂ , AgOH , NH₄  , OH

نمک هایی که از اسید ضعیف یا باز ضعیف شتکیل شده اند :

MgSO₃  , NH₄ NO₂  , CH₃ COONH ₄

نکته : شرایط الکترولیت بودن یک محلول با شرط رسانای جریان برق بودن تفاوت دارد . شرط الکترولیت بودن یک محلول این است که درصد تفکیک یونی آن بزرگ ( یعنی نزدیک 100% ) باشد ام شرط این که یک محلول رسانای قوی جریان برق باشد این است که :

اولاً : محلول باید الکترولیت باشد ،یعنی ماده ی حل شدنی به تمام یا قسمت عمده ای از آن به یون تفکیک شده باشد ؛ به بیان دیگر درصد تفکیک یونی بزرگ باشد.

ثانیاً : انحلال پذیری آن قابل توجه باشد تا غلظت یون ها برای عبور جریان برق به میزان کافی برسد .

 

 عوامل مؤثر بر درصد تفکیک یونی :

1)دما :با افزایش دما معمولاً درصد تفکیک یونی افزایش می یابد ، زیرا هرچه دما بالاتر باشد شکسته شدن پیوند و تشکیل یون ها آسان تر می گردد .

2)غلظت : با افزایش غلظت درصد تفکیک یونی کاهش می یابد ؛ به عبارت دیگر هرچه محلول الکترولیت رقیق تر باشد مقدار درصد تفکیک یونی بیشتر می شود . در الکترولیت های ضعیف بین درصد تفکیک یونی ( α   ) و غلظت مولی محلول (  M  ) رابطه ی زیر برقرار است :

M=K × ²α

در رابطه ی فوق و در دمای معین ،مقدار K عددی ثابت است. بنابراین هرچه M افزایش یابد ، مقدار α کم

شمع را با آب روشن کنيد

 

 شمعی را به دوستانتان نشان دهيد و به آن ها بگوييد که می خواهيد شمع را روشن کنيد ولی متأسفانه کبريت نداريد.

مسلما عده ای سعی می کنند که به شما کبريت بدهند، ولی شما قبول نکنيد وبه آن ها بگوييد راضی به زحمت شما نيستم و خودم شمع را با آب روشن می کنم!

مسلما دوستانتان تعجب می کنند و شايد حتی به شما بخندند. ولی توجه نکنيد و ليوانی را پر از آب کنيد، سپس مقداری از آن را بخوريد تا همه متوجه شوند که آب معمولی است.

حالا انگشت خود را در آب فرو برده و سپس روی فتيله ی شمع بگيريد تا يک قطره از آب روی آن بچکد، دوستانتان در کمال تعجب مشاهده می کنند که اين شمع روشن می شود.

 

 فکر می کنيد دليل آن چيست؟

 

 شما قبلا يک تکه پتاسيم کوچک را در لابلای تارهای فتيله ی شمع قرار داده ايد و وقتی يک قطر آب را روی آن می ريزيد، واکنش شيميايی بين پتاسيم و آب باعث اشتعال فتيله می شود.

 

 

توجه

 

در هنگام کار با پتاسیم نکات ایمنی را رعایت نمائید

تاریخچه نانو:

حدود 400 سال پیش از میلاد دموکریت یونانی عنوان داشت که:

" ماده از ذرات بسیار کوچک و تجزیه ناپذیری به نام اتم تشکیل شده است. "

دموکریت معتقد بود که تجزیه ی یک ماده به تعداد بی نهایت بار نمی تواند ادامه یابد و در یک جایی این عمل تجزیه باید متوقف شود که در این مرحله به ذره ای به نام اتم می رسیم.

حدود 200 سال بعد از دموکریت، لوکریتوس رومی کتابی منظوم نوشت به نام " در طبیعت اشیاء" و در آن کتاب اشاره کرد که:

"جهان ما روی یک فضای نا متناهی و ذراتی که خردتر نمی شوند، برپاست: اتم ها این ذرات نامتناهی .... "

در سال 1803 میلادی دالتون نظریه ی اتمی خود را مبنی بر تجزیه ناپذیر بودن اتم ها مطرح نمود، اما تلاش دانشمندانی چون تامسون، رادرفورد و دیگران اثبات کرد که خود اتم از ذرات کوچکتری مانند الکترون ، پروتون و نوترون ساخته شده است. امروزه می دانیم که ذرات زیر اتمی بسیاری وجود دارند.

نقطه ی شروع و توسعه ی اوليه فناوري نانو به طور دقيق مشخص نيست. شايد بتوان گفت كه اولين نانوتكنولوژيست‌ها شيشه‌گران قرون وسطايي بوده‌اند كه از قالب‌هاي قديمي(Medieal forges) براي شكل‌دادن شيشه‌هايشان استفاده مي‌كرده‌اند. البته اين شيشه‌گران نمي‌دانستند كه چرا با اضافه‌كردن طلا به شيشه رنگ آن تغيير مي‌كند. در آن زمان براي ساخت شيشه‌هاي كليساهاي قرون وسطايي از ذرات نانومتري طلا استفاده مي‌‌شده است و با اين كار شيشه‌هاي رنگي بسيار جذابي بدست مي‌آمده است. اين قبيل شيشه‌ها هم‌اكنون در بين شيشه‌هاي بسيار قديمي يافت مي‌شوند. رنگ به‌وجودآمده در اين شيشه‌ها برپايه اين حقيقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو داراي همان خواص مواد با ابعاد ميكرو نمي‌باشند.

جام معروف لیکرگوس که در قرن چهارم میلادی ساخته شده است و اکنون در موزه انگلستان نگهداری می شود یک مثال برای استفاده از فناوری نانو در زمانهای گذشته می باشد. این جام که در ساخت آن از مقادیر بسیار کمی  طلا (40 ppm) و نقره (300 ppm) استفاده شده است، دارای این ویژگی است که به هنگام قرارگرفتن اين جام درمعرض نور غيرمستقيم رنگ جام سبز به نظر مي‌رسد اما با تابيدن نور مستقيم به اين جام رنگ آن قرمز و بدنه آن نيمه شفاف مي‌شود.

بررسی هایی که به وسیله ی میکروسکوپ الکترونی روی این جام انجام شده است نشان می دهد که بلورهای بسیار کوچکی از فلزات در حدود 70 نانومتر درون شیشه ی این جام بکار رفته است که با پراکندن نور ایجاد طیف رنگی می نماید.

فناوري‌نانو واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي‌شود. معمولاً منظور از مقياس نانوابعادي در حدود 1nm تا 100nm مي‌باشد. (1 نانومتر يک ميليارديم متر است).

اولين جرقه فناوري نانو (البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در اين سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» ايده ی فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه داد كه در آينده‌اي نزديك مي‌توانيم مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقيم دستكاري كنيم.

فاينمن كه بعدها جايزه نوبل را در فيزيك دريافت كرد درآن سال در يک مهماني شام كه توسط انجمن فيزيک آمريكا برگزار شده بود، سخنراني كرد و ايده ی فناوري نانو را براي عموم مردم آشكار ساخت. سخنراني او شامل اين مطلب بود كه مي‌توان تمام دايره‌المعارف بريتانيكا را بر روي يك سنجاق نگارش كرد.يعني ابعاد آن به اندازه25000/1ابعاد واقعيش كوچك مي شود. او همچنين از دوتايي‌كردن اتم‌ها براي كاهش ابعاد كامپيوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپيوترها بسيار بزرگتر از ابعاد كنوني بودند اما او احتمال مي‌داد كه ابعاد آنها را بتوان حتي از ابعاد كامپيوترهاي كنوني نيز كوچكتر كرد. او همچنين در آن سخنراني توسعه بيشتر فناوري نانو را پيش‌بيني نمود.

واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو در سال 1974 بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد (وسايل) دقيقي كه تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر مي‌باشد، به كار برد.

در سال 1986 اين واژه توسط كي اريك دركسلر در کتابي تحت عنوان : «موتور آفرينش: آغاز دوران فناوري‌نانو»بازآفريني و تعريف مجدد شد. وي اين واژه را به شكل عميق‌تري در رساله دكتراي خود مورد بررسي قرار داده و بعدها آنرا در کتابي تحت عنوان “نانوسيستم‌ها ماشين‌هاي مولكولي چگونگي ساخت و محاسبات آنها”  توسعه داد.

درزیر به طورخلاصه تاریخچه فناوری نانو در جهان را ذکر می کنیم.

تاريخ  رويدادهاي مهم در زمينه فناوري نانو:

 1857  مايکل فارادي محلول کلوئيدي طلا را کشف کرد

1905       تشريح رفتار محلول‌هاي کلوئيدي توسط آلبرت انيشتين

 1932       ايجاد لايه‌هاي اتمي به ضخامت يک مولکول توسط  لنگموير

 1959       فاينمن ايده  فضاي زياد در سطوح پايين را براي کار با مواد در مقياس نانو مطرح کرد

 1974  براي اولين بار واژه فناوري نانو توسط نوريو تانيگوچي بر زبانها جاري شد

 1981  IBM دستگاهي اختراع کرد که به کمک آن مي‌توان   اتم‌ها را تک تک جا‌به‌جا کرد.

 1985  کشف ساختار جديدي از کربن C60 1990  شرکت IBM توانايي کنترل نحوه قرارگيري اتم‌ها را نمايش گذاشت.

 1991  کشف نانو لوله‌هاي کربني 1993  توليد اولين نقاط کوانتومي با کيفيت بالا

 1997  ساخت اولين نانو ترانزيستور

 2000  ساخت اولين موتور DNA  

2001 ساخت يک مدل آزمايشگاهي سلول سوخت با استفاده از   نانو لوله

 2002  شلوارهاي ضدلك به بازار آمد

 2003  توليد نمونه‌هاي آزمايشگاهي  نانوسلول‌هاي خورشيدي

 2010   تحقيق و توسعه براي پيشرفت در عرصه فناوري‌نانو ادامه دارد و به زودی بازارهای جهانی به تسخیر محصولات   نانوفناوری در خواهدآمد...      

موضوع آزمايش: تيتراسيون اكسايش – كاهش

 

هدف: استاندارد كردن و تيتراسيون

وسايل مورد نياز و

: بورت  - ارلن ماير - ترازو

- - محلول پرمنگنات غلظت مجهول - -سديم اگزالات

 

روش انجام آزمايش:

 

بورت را با آب مقطر شسته و چند ميلي ليتر از محلول پرمنگنات را در آن مي ريزيم

 بورت را با با محلول پرمنگنات تا روي خط نشانه پر مي كنيم. حدود 0.2 گرو از سديم اگزالات را درون

ارلن مي ريزيم و با 20 ميلي ليتر آب مقطر حل مي كنيم. و بعد آن را حرارت مي دهيم. چون واكنش به

كندي انجام مي شود با حرارت دادن به تسريع واكنش كمك مي كنيم..بعد توسط پرمنگنات محلول سديم

اگزالات را تيتر مي كنيم. و تيتراسيون را تا زماني انجام مي دهيم كه رنگ ارغواني تا 30 ثانيه ثابت

بماند. حجم مصرف شده از پرمنگنات را مي خوانيم و از فرمول زير مقدار نرماليته محلول پرمنگنات را

محاسبه مي كنيم.

 

تئوری

فرآیند احیا (کاهش) چیست ؟؟

فرایندی است که در آن یک جسم (احیا کننده) الکترون از دست می‌دهد و عدد اکسایش یک اتم کاهش می‌یابد.

مثالی از واکنشهای اکسایش و کاهش
بر این اساس ، واکنش زیر یک واکنش اکسایش و کاهش می‌باشد. چون عدد اکسایش اتم S از صفر به +4 افزایش پیدا می‌کند و می‌گوییم گوگرد اکسید شده است و عدد اکسایش اتم O از صفر به -2 کاهش پیدا کرده است و می‌گوییم اکسیژن کاهیده شده است:

S + O2 → SO2

که در آن ، در طرف اول عدد اکسیداسیون هر دو ماده صفر و در طرف دوم ، عدد اکسیداسیون گوگرد در ترکیب +4 و اکسیژن ، -2 است.

اما در واکنش زیر اکسایش- کاهش انجام نمی‌شود، زیرا تغییری در عدد اکسایش هیچ یک از اتمها به وجود نیامده است:

SO2 + H2O → H2SO4

که در SO2 ، عدد اکسیداسیون S و O بترتیب ، +4 و -2 و در آب ، عدد اکسیداسیون H و O بترتیب +1 و -2 و در اسید در طرف دوم ، عدد اکسیداسیون H و S و O بترتیب ، +1 ، +4 و -2 است. 

 
عامل اکسنده و عامل کاهنده چیست ؟؟

با توجه به چگونگی نسبت دادن اعداد اکسایش ، واضح است که نه عمل اکسایش و نه عمل کاهش بتنهایی انجام پذیر نیستند. چون یک ماده نمی‌تواند کاهیده شود مگر آن که هم‌زمان ماده ای دیگر ، اکسید گردد، ماده کاهیده شده ، سبب اکسایش است و لذا عامل اکسنده نامیده می‌شود و ماده‌ای که خود اکسید می‌شود، عامل کاهنده می‌نامیم.

بعلاوه در هر واکنش ، مجموع افزایش اعداد اکسایش برخی عناصر ، باید برابر مجموع کاهش عدد اکسایش عناصر دیگر باشد. مثلا در واکنش گوگرد و اکسیژن ، افزایش عدد اکسایش گوگرد ، 4 است. تقلیل عدد اکسایش ، 2 است، چون دو اتم در معادله شرکت دارد، کاهش کل ، 4 است.

پرمنگنات پتاسیم 

پرمنگنات پتاسیم یا پتاسیم پرمنگنات یک اکسید کننده قوی است و در اکثر واکنشهای شیمیایی از جمله در

تیتراسیونهای اکسایش -کاهش بعنوان عامل اکسید کننده استفاده می‌شود. نام آیوپاک آن پتاسیم منگنات (VII) است.

وزن مولکولی پرمنگنات پتاسیم 158.04gr/mol، شکل آن منشوری ، جامد ، به رنگ ارغوانی تیره ، محلول آبی

آن به رنگ صورتی و ترکیبی بدون بو است. این ترکیب بدلیل خاصیت اکسید کنندگی بسیار خورنده است.

جرا محلول پرمنگنات باید درون شیشه های تیره نگهداری شود؟

براي اينكه نور نبيند

تهیه و نگهداری محلول های پرمنگنات را توضيح دهيد؟

یک محلول پرمنگنات با پایداری مناسب را در صورتی می توان به دست آورد که چند نکته در تهیه آن رعایت شود :
شاید مهمترین متغیری که بر پایداری محلول پرمنگنات تاثیر می گذارد اثر کاتالیزوری منگنزدیوکسید باشد . این ترکیب یگ آلوده کننده اجتناب ناپذیر در پتاسیم پرمنگنات جامد است این جسم در موقع تهیه محلول پر منگنات در اثر اکسایش مواد آلی موجود در آب توسط پرمنگنات نیز تولید می شود.

خارج کردن منگنزدیوکسید به وسیله صاف کردن ، پایداری محلول استاندارد پر منگنات را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.
قبل از صاف کردن محلول باید وقت کافی برای کامل شدن اکسایش آلوده کننده موجود در آب داده شود . جهت تسریع در فرایند اکسایش می توان محلول را جوشاند . برای صاف کردن محلول نمی توان از کاغذ استفاده کرد ، زیرا در اثر ترکیب با پر منگنات ، دیوکسد ناخواسته تولید می شود .
محلول های استاندارد شده را باید در تاریکی نگه داشت . چنانچه جسم جامدی در محلول مشاهده شود ، صاف کردن و استاندارد کردن مجدد ضروری است.

 

محلول نرمال از جسم اكسنده يا كاهنده شامل يك اكي والان از آن جسم در يك ليتر محلول است. بنابراين يك ميلي اكي والان برابر است با مقداري از جسم ( بر حسب گرم) كه بتواند يك ميلي مول الكترون بگيرد يا بدهد.

در اين آزمايش نرماليته و مولاريته محلول پتاسيم پرمنگنات را بوسيله تيتراسيون با يون اگزالات و با غلظت مشخص تعيين مي كنيم. نيم واكنشهاي يوني كه براياين اكسايش – كاهش انجام مي گيرد عبارتند از :

8 H⁺ + MnO₄^- + 5e^- Mn²⁺ + 4H₂O

C ₂O₄ 2CO₂ + 2e^-

پرمنگنات پتاسيم بعنوان يك عامل اكسنده كاربرد زيادي دارد زيرا واكنشگري ارزان و در دسترس است. در تيتراسيونهاي كه با پرمنگنات انجام مي شود نيازي به شناساگر نيست زيرا يك قطره از محلول 0.1 نرمال آن پساز نقطه هم ارزي رنگ ارغواني مشخصي در محلول ايجاد مي كند. پرمنگنات در واكنشهاي شيميايي زياد شركت مي كند چون منگنز مي تواند حالتهاي اكسايش مختلف از قبيل: 2+، 3+، 4+، 6+، 7+ داشته باشد . معمولي ترين واكنش پرمنگنات،‌ واكنش محلول 0.1 نرمال آن يا با نرماليته بيشتر در محيط اسيدي است:

8 H⁺ + MnO₄^- + 5e^- Mn²⁺ + 4h₂O

پرمنگنات با بسياري از مواد كاهنده واكنش مي دهند اما بيشتر واكنشهاي پرمنگنات با مواد كاهنده نياز به حرارت و كاتاليزور دارد و به اين دليل واكنشهاي پرمنگنات بدون حرارت و وجود كاتاليزور معمولاً كند و مشكل انجام مي پذيرد. براي مثال وجود يك قطره پرمنگنات مازاد در محيط تيتر شده به وسيله پرمنگنات Mn^2- حاصل از تيتراسيون را به رسوب قهوه اي Mno₂ تبديل مي كند. اما چون واكنش كند است بمحض رسيدن به نقطه پاياني رسوب قهوه اي Mno₂ مشاهده نمي شود و از اين رو مي توان رنگ ارغواني پرمنگنات مازاد را در محلول به خوبي ديد:

3 Mn²⁺ + 2MnO₄^- + 2H₂O 5MnO₂ + 4H^-

محلولهاي اسيدي پرمنگنات پايدار نيستند زيرا، اسيد منگنيك طبق واكنش زير تجزيه مي شود:

2 MnO₄^- + 4H⁺ 2MnO₂ + O₂ + 2H₂O