اورانیوم

اورانیوم یکی از عنصرهای شمیایی است که عدد اتمی آن ۹۲ و نشانه آن U است و در جدول تناوبی جزو آکتنیدها قرار می‌گیرد. ایزوتوپ ‎۲۳۵U آن در نیروگاه‌های هسته‌ای به عنوان سوخت و در سلاح‌های هسته‌ای به عنوان ماده منفجره استفاده می‌شود.

اورانیوم به طور طبیعی فلزی است سخت، سنگین، نقره‌ای رنگ و پرتوزا. این فلز کمی نرم تر از فولاد بوده و تقریبآ قابل انعطاف است. اورانیوم یکی از چگالترین فلزات پرتوزا است که در طبیعت یافت می‌‌شود. چگالی آن ۶۵٪ بیشتر از سرب و کمی کمتر از طلا است.

سال‌ها از اورانیوم به عنوان رنگ دهنده لعاب سفال یا برای تهیه رنگ‌های اولیه در عکاسی استفاده می‌شد و خاصیت پرتوزایی (رادیواکتیو) آن تا سال ۱۸۶۶ ناشناخته ماند و قابلیت آن برای استفاده به عنوان منبع انرژی تا اواسط قرن بیستم مخفی بود.

فراوانی

این عنصر از نظر فراوانی در میان عناصر طبیعی پوسته زمین در رده ۴۸ قراردارد.

اورانیوم در طبیعت بصورت اکسید و یا نمک‌های مخلوط در مواد معدنی (مانند اورانیت یا کارونیت) یافت می‌‌شود. این نوع مواد اغلب از فوران آتشفشان‌ها بوجود می‌‌آیند و نسبت وجود آنها در زمین معادل دو در میلیون نسبت به سایر سنگها و مواد کانی است. اورانیوم طبیعی شامل ‎۹۹/۳% از ایزوتوپ ‎۲۳۸U و ‎۰/۷% ‎۲۳۵U است.

این فلز در بسیاری از قسمت‌های دنیا در صخره‌ها، خاک و حتی اعماق دریا و اقیانوس‌ها وجود دارد. میزان وجود و پراکندگی آن از طلا، نقره یا جیوه بسیار بیشتر است.

تاریخچه

اورانیوم در سال ۱۷۸۹ توسط مارتین کلاپروت (Martin Klaproth) شیمی دان آلمانی از نوعی اورانیت بنام پیچبلند (Pitchblende) کشف شد. این نام اشاره به سیاره اورانوس دارد که هشت سال قبل از آن، ستاره شناسان آن را کشف کرده بودند.

اورانیوم یکی از اصلی‌ترین منابع گرمایشی در مرکز زمین است و بیش از ۴۰ سال است که بشر برای تولید انرژی از آن استفاده می‌‌کند.

دانشمندان معتقد هستند که اورانیوم بیش از ۶/۶ بیلیون سال پیش در اثر انفجار یک ستاره بزرگ بوجود آمده و در منظومه شمسی پراکنده شده است.

ویژگی‌های اورانیوم

اورانیوم سنگین‌ترین (به بیان دقیقتر چگالترین) عنصری است که در طبیعت یافت می‌شود (هیدروژن سبکترین عنصر طبیعت است.)

اورانیوم خالص حدود ‎۱۸/۷ بار از آب چگالتر است و همانند بسیاری از دیگر مواد پرتوزا در طبیعت بصورت ایزوتوپ یافت می‌‌شود.

اورانیوم شانزده ایزوتوپ دارد. حدود ‎۹۹/۳ درصد از اورانیومی که در طبیعت یافت می‌شود ایزوتوپ ۲۳۸ (U-۲۳۸) است و حدود ‎۰/۷ درصد ایزوتوپ ۲۳۵ (U-۲۳۵). دیگر ایزوتوپ‌های اورانیم بسیار نادر هستند.

در این میان ایزوتوپ ۲۳۵ برای بدست آوردن انرژی از نوع ۲۳۸ آن بسیار مهم‌تر است چرا که U-۲۳۵ (با فراوانی تنها ‎۰/۷ درصد) آمادگی آن را دارد که در شرایط خاص شکافته شود و مقادیر زیادی انرژی آزاد کند. به این ایزوتوپ Fissil Uranium، به معنای «اورانیوم شکافتنی» هم گفته می‌‌شود و برای شکافت هسته‌ای استفاده می‌شود.

اورانیوم نیز همانند دیگر مواد پرتوزا دچار تباهی می‌‌شود. مواد رادیو اکتیو دارای این خاصیت هستند که از خود بطور دایم ذرات آلفا و بتا و یا اشعه گاما منتشر می‌‌کنند.

U-۲۳۸ باسرعت بسیار کمی تباه می‌‌شود و نیمه عمر آن در حدود ‎۴،۵۰۰ میلون سال (تقریبآ معادل عمر زمین) است.

این موضوع به این معنی است که با تباه شدن اورانیوم با همین سرعت کم انرژی معادل ‎۰/۱ وات برای هر یک تن اورانیوم تولید می‌‌شود و این برای گرم نگاه داشتن هسته زمین کافی است.

شکاف هسته‌ای اورانیوم

U-۲۳۵ قابلیت شکاف هسته‌ای دارد. این نوع از اتم اورانیوم دارای ۹۲ پروتون و ۱۴۳ نوترون است (بنابراین جمعآ ۲۳۵ ذره در هسته خود دارد و به همین دلیل U-۲۳۵ نامیده می‌‌شود)، کافی است یک نوترون دریافت کند تا بتواند به دو اتم دیگر تبدیل شود.

این عمل با بمباران نوترونی هسته انجام می‌‌گیرد، در این حالت یک اتم U-۲۳۵ به دو اتم دیگر تقسیم می‌‌شود و دو، سه و یا بیشتر نوترون آزاد می‌‌شود. نوترون‌های آزاد شده خود با اتم‌های دیگر U-۲۳۵ ترکیب می‌‌شوند و آنها را تقسیم کرده و به همین منوال یک واکنش زنجیره‌ای از تقسیم اتم‌های U-۲۳۵ تشکیل می‌‌شود.

اتم U-۲۳۵ با دریافت یک نوترون به اورانیوم ۲۳۶ تبدیل می‌‌شود که ثبات و پایداری نداشته و تمایل دارد به دو اتم با ثبات تقسیم شود. انجام عمل تقسیم باعث آزاد شدن انرژی می‌‌شود بگونه‌ای که جمع انرژی حاصل از تقسیم زنجیره اتمهای U-۲۳۵ بسیار قابل توجه می‌شود.

نمونه‌ای از این واکنش‌ها به اینصورت است:

U-۲۳۵ + n –> Ba-۱۴۱ + Kr-۹۲ + ۳n + ‎۱۷۰ Million electron Volts‎
U-۲۳۵ + n –> Te-۱۳۹ + Zr-۹۴ + ۳n + ۱۹۷ Million electron Volts

که در آن: electron Volt = ۱.۶۰۲ x ۱۰-۱۹ joules

(یک ژول انرژی معادل توان یک وات برای مصرف در یک ثانیه است)

مجموع این عملیات ممکن است در محلی بنام رآکتور هسته‌ای انجام گیرد. رآکتور هسته‌ای می‌‌تواند از انرژی آزاد شده برای گرم کردن آب استفاده کند تا در نهایت از آن برای راه اندازی توربین‌های بخار و تولید برق استفاده شود

شیمی سیگار

دود سیگار دارای نیکوتین (۵/۰) ، اکسید دو کربن ، انیدرید کربنیک، اسید سیانیک ( به مقدار ۳ تا ۸ میلی گرم در ۱۰۰ گرم یرگ توتون)، اسیدهای استیک،پروپیونیک ، والرینیک ، بوتیریک ، آمونیاک ، مواد رنگی ، یک ماده روغنی با بوی توتون ، مقدار کمی از کولیدین ( نوعی ماده بسیار سمی ولی دارای بوی مطبوع ) ، ترکیبات فنلی و غیره است . ماده سمی برگهای تخمیر نیافته توتون ، گلوکزید ازته ای به نام تاباسین tabacine می باشد .

تاباسین که در سال 1926 توسط Barbieri به دست آمد ، طعم سوزاننده و تحریک کننده دارد . در آب و الکل محلول است و تجزیه آن تحت اثر قلیائیات ، آمونیاک و نیکوتین حاصل می شود .

توتون استفاده شده در ساخت سیگار دارای ماده ای به نام نیکوتین است ، الکالوئیدی به فرمول C10H14N2 و به وزن ملکولی 23/162 است .

نیکوتین الکالوئیدی به حالت مایع و روغنی ، بی رنگ یا به رنگ زرد روشن و بسیار جاذب رطوبت است . اگر در مجاورت هوا و نور قرار گیرد ، تدریجا به رنگ قهوه ای در می آید . طعم تند و سوزانده دارد و به طور ضعیف بوی توتون از آن استشمام می شود . سمیت آن زیاد است.وزن مخصوصی معادل 011/1 دارد . در گرمای 247 درجه می جوشد و بخارات تحریک کننده از آن خارج می شود . اگر قطره ای از آن بر روی کاغذ ریخته شود ،اثر آن بر جای می ماند که تدریجا محو می شود.

نیکوتین به مقدار زیاد در الکل ، کلروفرم، اتر، اتردوپترول و روغن ها حل می شود. با آب در گرمای پائین تر از 60 درجه ، قابلیت اختلاط دارد . دارای املاح مختلف است . درباره سمیت نیکوتین همین قدر کافی است که ذکر شود این الکالوئید از راه تمام مخاط های بدن جذب می گردد و اگر یک تا دو قطره آن ، بر  روی زبان سگی ریخته شود . بطور برق آسا جانور را می کشد. تنها نیکوتین موجود در برگ توتون ، موجبات مسمومیت را فراهم نمی سازد بلکه آمونیاک دود سیگار و مواد دیگر آن نیز موجب ناراحتی های مزمن حلق و مخاط دهان می گردد. نوع مزمن این مسمومیت بطور فراوان در افراد معتاد به دود کردن سیگار دیده می شود . در مسمومیت های مزمن ، عوارضی نظیر خشکی ناحیه حلق ، احساس سنگینی در سر ، سرگیجه، یبوست، احساس صداهائی در گوش، سر درد، کم شدن حافظه، طپش قلب، ورم لثه دندان، پیدایش لکه های سفید در مخاط ها ، اختلالات بینائی، لارنژیت مزمن، نوعی سوء هضم،آنژِین دوپواترین و نوعی تصلب جدار شرائین ظاهر می شود . بعدا تنگ شدن مجاری عروق و بالا رفتن فشارخون پیش می آورد .

منبع.

گیاهان دارویی دکتر زرگری

ظرفیت گرمایی ماده در حالت های فیزیکی مختلف

ظرفیت گرمایی ماده در حالت های فیزیکی مختلف

ذرات سازنده ی ماده حرکت های متفاوتی از قبیل حرکت ارتعاشی ، چرخشی و انتقالی دارند. انرژی جنبشی هر ذره ماده از این حرکت ها شکل می گیرد. بسته به حالت فیزیکی ماده ممکن است ذرات ماده یک ، دو و یا هرسه نوع حرکت را داشته باشند.

                       

نکته :

به طور کلی هرچه تعداد راه هایی که ذرات یک ماده بتوانند انرژی بگیرند بیشتر باشد، ظرفیت گرمایی ویژه ی آن ماده نیز بیشتر است.

به عنوان مثال ظرفیت گرمایی ویژه ی آب در حالت مایع نسبت به حالت های جامد و بخارآن بیشتر است. مولکول های آب در حالت جامد فقط حرکت ارتعاشی و نیروی جاذبه بین مولکولی دارند، اما در حالت مایع هر سه نوع حرکت را داشته و درضمن بین مولکول ها نیروی جاذبه وجود دارد، و درحالت گاز نیروی جاذبه بین مولکولی از بین رفته و مولکول ها تنها هرسه نوع حرکت را دارند.

 البته باید توجه داشت که در حالت گاز انرژی جنبشی مولکول های بخارآب زیادتر شده است. لذا در حالت مایع راه های کسب انرژی بیشتر است(از چهارطریق ممکن) و ضمن اینکه در حالت بخار نیروی جاذبه ی بین مولکولی وجود ندارد.

 در نتیجه اینکه در حالت مایع مولکول ها از چهار طریق ممکن ، درحالت بخار از سه طریق و در حالت جامد از دو طریق انرژی کسب می کنند.

نکته: همواره ظرفیت گرمایی ویژه ی یک مایع به طور قابل توجهی از بخار همان ماده بیشتر است.

رزین‌های مبادله کننده یون

پدیده تبادل یون برای اولین بار در سال 1850 و به دنبال مشاهده توانایی خاک‌های زراعی در تعویض برخی از یون‌ها مثل آمونیوم با یون کلسیم و منیزم موجود در ساختمان آنها گزارش شد. در سال 1870 با انجام آزمایش‌های متعددی ثابت شد که بعضی از کانیهای طبیعی بخصوص زئولیت‌ها واجد توانایی انجام تبادل یون هستند. در واقع به رزین‌های معدنی ، زئولیت می‌گویند و این مواد یون‌های سختی آور آب (کلسیم و منیزیم) را حذف می‌کردند و به جای آن یون سدیم آزاد می‌کردند از اینرو به زئولیت‌های سدیمی مشهور شدند که استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیاد داشت چون احتیاج به مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند.
اما زئولیت‌های سدیمی دارای محدودیتهایی بودند. این زئولیتها می‌توانستند فقط سدیم را جایگزین کلسیم و منیزیم محلول در آب نمایند و آنیونهایی از قبیل سولفات ، کلراید و سیلیکات‌ها بدون تغییر باقی می‌مانند. واضح است چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست. پس از انجام تحقیقات در اواسط دهه 1930 در هلند زئولیتهایی ساخته شد که به جای سدیم فعال ، هیدروژن فعال داشتند. این زئولیتها که به تعویض کننده‌های کاتیونی هیدروژنی معروف جدید ، سیلیس نداشته و علاوه بر این قادرند همزامان هم سختی آب را حذف کنند و هم قلیائیست آب را کاهش دهند.
برای بهبود تکنولوژی تصفیه آب ، گامهای اساسی در سال 1944 برداشته شد که باعث تولید زرین‌های تعویض آنیونی شد. زرین‌های کاتیونی هیدروژنی تمام کاتیونی آب را حذف می‌کنند و رزین‌های آنیونی تمام آنیونهای آب را از جمله سیلیس را حذف می‌نمایند ، در نتیجه می‌توان با استفاده از هر دو نوع زرین ، آب بدون یون تولید کرد. همچنین پژوهشگران دریافتند که سیلیکات آلومینیم موجود در خاک قادر به تعویض یونی می‌باشد. این نتیجه گیری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیم از ترکیب محلول سولفات آلومینیم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید. بنابراین اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیم بود. و امروزه اکثر زرین‌های تعویض یونی که در تصفیه آب بکار می‌روند رزین‌های سنتزی هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل شده‌اند.
شیمی رزین‌ها
رزین‌های موازنه کننده یون ، ذرات جامدی هستند که می‌توانند یونهای نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند. رزین‌های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می‌باشد بگونه‌ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند. موازنه کننده‌ها با محلول‌های الکترولیت این تفاوت را دارند که فقط یکی از دو یون ، متحرک و قابل تعویض است به عنوان مثال ، یک تعویض کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که شامل رادیکالهای آنیونی SO2-3 می‌باشد که کاتیون متحرکی مثل +H یا +Na به آن هستند.
این کاتیونهای متحرک می‌توانند در یک واکنش تعویض یونی شرکت کنند به همین صورت یک تعویض کننده آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی است که آنیون‌های متحرکی مثل -Cl یا -OH به آن متصل می‌باشد. در اثر تعویض یون ، کاتیون‌ها یا آنیون‌های موجود در محلول با کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در رزین تعویض می‌شود ، بگونه‌ای که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می‌ماند. در اینجا با تعادل جامد مایع سروکار داریم بدون آنکه جامد در محلول حل شود. برای آنکه یک تعویض کننده یونی جامد مفید باشد باید دارای شرایط زیر باشد:

1. خود دارای یون باشد.
2. در آب غیر محلول باشد.
3. فضای کافی در شبکه تعویض یونی داشته باشد ، بطوریکه یونها بتوانند به سهولت در شبکه جامد رزین وارد و یا از آن خارج شوند.
در مورد رزین‌های کاتیونی هر دانه رزین با آنیون غیر تحرک و یون متحرک +H را می‌توان همچون یک قطره اسید سولفوریک با غلظت 25% فرض نمود. این قطره در غشایی قرار دارد که فقط کاتیون می‌تواند از ان عبور نماید. شکل زیر تصویر یک دانه رزین و تصویر معادل یک قطره اسید سولفوریک 25% نشان می‌دهد.
طبقه بندی رزین‌ها
رزین‌ها بر حسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

1. رزین‌های کاتیونی قوی SAC) Strongacidis Cation)
2. رزین‌های کاتیونی ضعیف WAC) Weak acidis Cation)
3. رزین‌های آنیونی قوی SBA) Strongbasic anion)
4. رزین‌های آمونیونی ضعیف WBA) Weak basic anion
بطور کلی رزین‌های نوع قوی در یک محدوده وسیع PH و رزین‌های نوع ضعیف در یک محدوده کوچک از PH مناسب هستند. ولیکن با استفاده از رزین‌های نوع ضعیف ، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف مواد شیمیایی مورد نیاز برای احیا رزین را باعث می‌شود. رزین‌های کاتیونی قوی قادر به جذب کلیه کاتیونهای موجود در آب می‌باشد ولی نوع ضعیف قادر به جذب کاتیونهای هستند که به قلیائست آب مرتبط است و محصول سیستم اسید کربنیک است.

نوع قوی
Ca(HCO3)2 OR MgSO4 + 2ZSO3H -----> Ca2++2H2CO3 OR Mg2+ + H2SO4
نوع ضعیف
Mg(HCO3)2 OR Ca(HCO3)2 + 2ZCOOH -----> (ZCOO)2+ + Mg(ZCOO)2+Ca + 2H2CO3
مزیت رزین‌های کاتیونی ضعیف بازدهی بالای آنها در مقایسه با رزینهای کاتیونی قوی می‌باشد ، در نتیجه باعث تولید پساب کمتر در احیا مکرر می‌گردد. اصولا زمانی که هدف جداسازی کلیه کاتیونهای آب است بکارگیری توام رزین کاتیونی قوی و ضعیف اقتصادی تر از بکارگیری رزینهای کاتیونی قوی می‌باشد. رزین‌های آنیونی قوی قادر به جذب کلیه آنیونهای موجود در آب بوده ولی رزین‌های آنیونی قادر به جذب آنیون اسیدهای قوی نظیر اسید سولفوریک ، کلریدریک و نیتریک می‌باشد. رزین‌های آنیونی ضعیف مقاومتر از رزینهای آنیونی قوی بوده و به همین جهت در سیستم‌های تصفیه آب ، رزین‌های آنیونی قوی در پاین دست رزینهای آنیونی ضعیف قرار می‌گیرند.

2HCl OR 2H2SiO3 + 2ZOH -----> 2ZHSio3ZCl + H2O

2HCl OR 2HNO3 + ZOH -----> 2ZCl OR 2ZNO3 + H2O

برخی از کاربردهای رزین‌ها
· رزین‌های کاتیونی سدیمی نه تنها کاتیون‌های سختی آور آب بلکه همه یون‌های فلزی را با سدیم تعویض می‌کنند. برای احیا این نوع رزین‌های کافی است که رزین را با آب نمک شست و شو دهیم تا رزین به فرم اولیه خود برگردد.
· با رزین‌های کاتیونی چه نوع هیدروژنی و چه نوع سدیمی می‌توان آهن و منگنز را چون بقیه کاتیونها حذف کرد اما به علت امکان آلوده شدن رزین‌ها معمولا مشکلاتی داشته و باید نکاتی را رعایت کرد. اولا باید دقت کرد که قبل از حذف یون آهن توسط رزین هیچ هوایی با آب در تماس قرار نگیرد چون در اثر مجاورت با هوا ، آهن و منگنز محلول در اب اکسیده شده غیر محلول در می‌آیند و در نتیجه روی ذرات رزین رسوب کرده و باعث آلوده شدن رزین می‌گردد.
· با استفاده از رزین‌های تبادل یونی می‌توان لیزین را که جز اسید آمینه ضروری مورد نیاز رژیم غذایی خوکها ، ماکیان و سایر گونه‌های حیوانی می‌باشد ، را تخلیص کرد. دلیل اهمیت تخلیص این اسید آمینه ، نزدیکتر شدن رژیم غذایی حیوانات به نیازمندیهای آنها در مصرف مواد خام و ... است با توجه به اینکه مقدار لیزین در دانه‌ها ، بخصوص غلات ناچیز می‌باشد.
· حذف سیلیکا از آبهای صنعتی با استفاده از رزین‌های آنیونی قوی
· حذف آمونیاک از هوا بوسیله زئولیت‌های طبیعی اصلاح شده کلینوتپلولیت
منابع
1. نشریه علمی و پژوهشی شیمی ایران دوره 23 شماره 2
2. اصول تصفیه آب تالیف دکتر محمد چالکش امیری
3. روشهای پیشرفته در صنعت تصفیه آب تالیف مهندس محمد کرمانی 

مرجع

كار با خاموش كننده هاي آتش

كار با خاموش كننده هاي آتش

پلاستیك های زیستی

● ارمغان بیوتكنولوژی برای محیط زیست

اطرافمان انباشته از پلاستیك شده است. هر كاری كه انجام می دهیم و هر محصولی را كه مصرف می كنیم، از غذایی كه می خوریم تا لوازم برقی به نحوی با پلاستیك سروكار داشته و حداقل در بسته بندی آن از این مواد استفاده شده است. در كشوری مثل استرالیا سالانه حدود یك میلیون تن پلاستیك تولید می شود كه ۴۰ درصد آن صرف مصارف داخلی می شود. در همین كشور هرساله حدود ۶ میلیون بسته یا كیسه پلاستیكی مصرف می شود. گرچه بسته بندی پلاستیكی با قیمتی نازل امكان حفاظت عالی از محصولات مختلف خصوصاً مواد غذایی را فراهم می كند ولی متاسفانه معضل بزرگ زیست محیطی حاصل از آن گریبان گیر بشریت شده است. اكثر پلاستیك های معمول در بازار از فرآورده های نفتی و ذغال سنگ تولید شده و غیرقابل بازگشت به محیط هستند و تجزیه آنها و برگشت به محیط چند هزار سال طول می كشد. به منظور رفع این مشكل، محققان علوم زیستی در پی تولید پلاستیك های زیست تخریب پذیر از منابع تجدیدشونده مثل ریزسازواره ها و گیاهان هستند.

واژه زیست تخریب پذیر یا Biodegradable به معنی موادی است كه به سادگی توسط فعالیت موجودات زنده به زیرواحدهای سازنده خود تجزیه شده و بنابراین در محیط باقی نمی مانند. استانداردهای متعددی برای تعیین زیست تخریب پذیری یك محصول وجود دارد كه عمدتاً به تجزیه ۶۰ تا ۹۰ درصد از محصول در مدت دو تا شش ماه محدود می شود. این استاندارد در كشورهای مختلف متفاوت است. اما دلیل اصلی زیست تخریب پذیر نبودن پلاستیك های معمولی، طویل بودن طول مولكول پلیمر و پیوند قوی بین مونومرهای آن بوده كه تجزیه آن را توسط موجودات تجزیه كننده با مشكل مواجه می كند.

با این حال تولید پلاستیك ها با استفاده از منابع طبیعی مختلف، باعث سهولت تجزیه آنها توسط تجزیه كنندگان طبیعی می شود.
برای این منظور و با هدف داشتن صنعتی در خدمت توسعه پایدار و حفظ زیست بوم های طبیعی، تولید نسل جدیدی از مواد اولیه مورد نیاز صنعت بر اساس فرآیندهای طبیعی در دستور كار بسیاری از كشورهای پیشرفته قرار گرفته است. به طور مثال دولت آمریكا طی برنامه ای بنا دارد تا سال ،۲۰۱۰ تولید مواد زیستی را با استفاده از كشاورزی و با بهره برداری از انرژی خورشید با درآمد تقریبی ۱۵ تا ۲۰ میلیارد دلار انجام دهد. در این بین تولید پلیمرهای زیستی جایگاه خاصی دارند. تولید اینگونه پلیمرها توسط طیف وسیعی از موجودات زنده مثل گیاهان، جانوران و باكتری ها صورت می گیرد. چون این مواد اساس طبیعی دارند، بنابراین توسط سایر موجودات نیز مورد مصرف قرار می گیرند و تجزیه كنندگان از جمله مهم ترین این موجودات زنده در موضوع مورد بحث ما هستند. برای بهره برداری از این پلیمرها در صنعت دو موضوع باید مورد توجه قرار گیرد:

▪ دید محیط زیستی: این مواد باید سریعاً در محیط مورد تجزیه قرار گیرند، بافت خاك را بر هم نزنند و به راحتی با برنامه های مدیریت زباله و بازیافت مواد از محیط خارج شوند.
▪ دید صنعتی: این مواد باید خصوصیات مورد انتظار صنعت را از جمله دوام و كارایی داشته باشند و از همه مهم تر، پس از برابری یا بهبود كیفیت نسبت به مواد معمول، قیمت تمام شده مناسبی داشته باشند.

در هر دو بخش، مخصوصاً بخش دوم، استفاده از مهندسی تولید مواد برای دستیابی به اهداف مورد انتظار ضروری است.
همانطور كه ذكر شد، تولید پلیمرهای تجدیدشونده با بهره برداری از كشاورزی، یكی از روش های تولید صنعتی پایدار است. برای این منظور دو روش اصلی وجود دارد: نخست استخراج مستقیم پلیمرها از توده زیستی گیاه است. پلیمرهایی كه از این روش تولید می شوند عمدتاً شامل سلولز، نشاسته، انواع پروتئین ها، فیبرها و چربی های گیاهی هستند كه به عنوان شالوده مواد پلیمری و محصولات طبیعی كاربرد دارند. دسته دیگر موادی هستند كه پس از انجام فرآیندهایی مانند تخمیر و هیدرولیز می توانند به عنوان مونومر پلیمرهای مورد نیاز صنعت استفاده شوند.

مونومرهای زیستی همچنین می توانند توسط موجودات زنده نیز به پلیمر تبدیل شوند كه مثال بارز آن پلی هیدروكسی آلكانوات ها هستند.
باكتری ها از جمله موجوداتی هستند كه این دسته از مواد را به صورت گرانول هایی در پیكره سلولی خود تولید می كنند. این باكتری به سهولت در محیط كشت رشد داده شده و محصول آن برداشت می شود.

رهیافت دیگر جداسازی ژن های درگیر در این فرآیند و انتقال آن به گیاهان است كه پروژه هایی در این زمینه از جمله انتقال ژن های باكتریایی تولید PHA به ذرت انجام شده است. نكته ای كه نباید از نظر دور داشت این است كه به رغم قیمت بالاتر تولید پلاستیك های زیست تخریب پذیر، چه بسا قیمت واقعی آنها بسیار كمتر از پلاستیك های سنتی باشد؛ چرا كه بهای تخریب محیط زیست و هزینه بازیافت پس از تولید هیچ گاه مورد محاسبه قرار نمی گیرد. در ادامه مبحث، تولید پلاستیك های زیست تخریب پذیر PHA به طور اختصاصی مورد بررسی قرار می گیرد. تقریباً تمامی پلاستیك های معمول در بازار از محصولات پتروشیمی كه غیرقابل برگشت به محیط هستند، به دست می آیند. راه حل جایگزین برای این منظور، بهره برداری از باكتری های خاكزی مانند Ralstonia eutrophus است كه تا ۸۰ درصد از توده زیستی خود قادر به انباشتن پلیمرهای غیرسمی و تجزیه پذیر پلی هیدروكسی آلكانوات (PHA) هستند. PHAها عموماً از زیرواحد بتاهیدروكسی آلكانوات و به واسطه مسیری ساده با سه آنزیم از استیل-كوآنزیم A ساخته شده و معروف ترین آنها پلی هیدروكسی بوتیرات (PHB) است. در خلال دهه ۸۰ میلادی شركت انگلیسی ICI فرآیند تخمیری را طراحی و اجرا كرد كه از آن طریق PHB و سایر PHAها را با استفاده از كشت E.coli اصلاح ژنتیكی شده كه ژن های تولید PHA را از باكتری های تولیدكننده این پلیمرها دریافت كرده بود، تولید می كرد.

متاسفانه هزینه تولید این پلاستیك های زیست تخریب پذیر، تقریباً ۱۰ برابر هزینه تولید پلاستیك های معمولی بود. با وجود مزایای بی شمار زیست محیطی این پلاستیك ها مثل تجزیه كامل آنها در خاك طی چند ماه، هزینه بالای تولید آنها باعث اقتصادی نبودن تولید تجارتی در مقیاس صنعتی بود. با این وجود بازار كوچك و پرسودی برای این محصولات ایجاد شد و از پلاستیك های زیست تخریب پذیر برای ساخت بافت های مصنوعی بهره برداری شد. با وارد كردن این پلاستیك ها در بدن، آنها به تدریج تجزیه شده و بدن بافت طبیعی را در قالب پلاستیك وارد شده دوباره سازی می كند. در این كاربرد تخصصی پزشكی، قیمت اینگونه محصولات زیستی قابل مقایسه با كاربردهای كم ارزش اقتصادی پلاستیك در صنایع اسباب بازی، تولید خودكار و كیف نیست.

هزینه تولید PHAها با تولید آنها در گیاهان اصلاح ژنتیكی شده و كشت وسیع در زمین های كشاورزی، به نحو قابل ملاحظه ای كاهش خواهد یافت. این موضوع باعث شد كه شركت مونسانتو در اواسط دهه ۹۰ میلادی امتیاز تولید PHA را از شركت ICI كسب كند و به انتقال ژن های باكتری به گیاه منداب بپردازد. مهیا كردن شرایط برای تجمع PHAها در پلاستید به جای سیتوسل، امكان برداشت محصول پلیمری را از برگ و دانه ایجاد كرد. مهم ترین مشكل لاینحل باقی مانده در بخش فنی این پروژه، نحوه استخراج این پلیمر از بافت های گیاهی با روشی كم هزینه و كارآمد است.

مشكل دیگر در زمینه PHB است كه در حقیقت مهم ترین گروه از PHAها بوده ولی متاسفانه شكننده بوده و در نتیجه برای بسیاری از كاربردها مناسب نیست. بهترین پلاستیك های زیست تخریب پذیر، كوپلیمرهای پلی هیدروكسی بوتیرات با سایر PHAها مثل پلی هیدروكسی والرات هستند. تولید اینگونه كوپلیمرها در گیاهان اصلاح ژنتیكی شده بسیار سخت تر از تولید پلیمرهای تك مونومر است. در سال ۲۰۰۱ این مشكلات به همراه مسائل مالی شركت مونسانتو باعث شد تا این شركت امتیاز تولید PHA اصلاح ژنتیكی شده را به شركت Metabolix واگذار كند. شركت Metabolix در قالب یك پروژه مشاركتی با وزارت انرژی آمریكا به ارزش تقریبی ۸/۱۴ میلیون دلار، برای تولید PHA در گیاهان اصلاح ژنتیكی شده تا پایان دهه ۲۰۱۰ میلادی تلاش می كند. گروه های دیگری نیز برای تولید PHA در گیاهانی مثل نخل روغنی تلاش می كنند. باید منتظر بود تا سرانجام شاهد تولید اقتصادی این محصولات دوستدار محیط زیست در آینده ای نزدیك بود.

تعيين درصد خلوص سديم هيدروكسايد

لطفا به لينك سديم هيدروكسايد مراجعه فرماييد

فسفرسانس و فلوئورسانس:

 

فسفرسانس و فلوئورسانس پديده هايي هستند كه در آنها يك ماده خاص كه بطور عام به آن فسفر گفته ميشود پس از قرار گرفتن در مقابل نور مرئي يا غير مرئی يا حرارت ( تحريك شده ) اين انرژي را در خود ذخيره مي كند و سپس آن انرژي را بصورت طيفي از امواج مرئي در طول مدت زماني منتشر مي كند .

. اگر اين بعنوان شباهت اين دو پديده باشد تفاوت آنها در اختلاف زماني بين اين دو دريافت و تابش يا به عبارت گر دوام تابش است . اگر زمان تحريك كمتر از ۱۰ به توان ۸- ثانيه باشد، اين پديده را Fluorescent مي ناميم و اگر زمان تحريك بيش از ۱۰ به توان ۸- ثانيه باشد آن را Phosphorescent مي ناميم.به عبارتي در فسفرسنس تحريك طولاني تر و تشعشع طولاني تري داريم و در فلوئورسنس تحريك كوتاهتر تر و تشعشع كوتاهتري تري داريم.در فلوئورسانس كه نمونه آن نور مهتابي يا صفحه تلويزيون است تابش آني است و تقريبا" بلافاصله بعد از قطع نور تمام ميشود . در حالي كه در فسفرسانس ماده بعد از قطع نور نيز تا مدتي به تابش ادامه ميدهد كه مقدار آن بسته به ماده مورد استفاده مي تواند از چند ثانيه تا چندين روز طول بكشد . در فلوئورسانس برانگيختگي ميان دو تراز اصلي با انرژي هاي E1,E2 اتفاق مي افتد كه جابجايي بين أنها كاملا" أزاد است .الكترون با دريافت انرژي بر انگيخته شده وبه تراز E2 مي رود وپس از 8تا 10 ثانيه دوباره به تراز اول بر مي گردد و فتوني با انرژي E2-E1 تابش مي كند اما در فسفرسانس ماجرابدليل وجود يك تراز مياني كمي پيچيده تر است اين تراز كه مابين تراز پايه و برانگيخته قرار دارد تراز نيمه پايدار مي باشد و مانند يك دام براي الكترونها عمل ميكند به خاطر شرايط خاص اين تراز انتقال الكترون از أن به ساير ترازها ممنوع واحتمال أن بسيار كم است بنابراين چنانچه الكتروني پس از برانگيختگي از تراز E2 در دام تراز نيمه پايدار بيافتد انجا مي ماند تا زماني كه به طريقي ديگر مجددا" برانگيخته شود وبه تراز E2 برگردداين اتفاق مي تواند تحت تاثير جنبشهاي گرمايي اتمها يا مولكولهاي مجاور ويا برانگيختگي نوري روي دهد اما احتمال وقوع أن بسيار كم است به همين دليل چنين الكترونهايي تا مدتها در تراز مياني مي مانند (بسته به ساختار اتمي ماده و شرايط محيطي) وهمين عامل تاخير در باز تابش بخشي از انرژي دريافت شده است.تحريك اين ماده ها به گونه هاي مختلف انجام مي شوند: بمباران فوتوني، الكترونها، يونهاي مثبت، واكنشهاي شيميايي، گرما و گاهي اوقات ( مخصوصاً در جانداران ) تنش هاي مكانيكي... راز کرمهای شب تاب در فسفرسانس است.
برای ساختن مواد درخشنده در تاريکی بايد فسفری وجود داشته باشد که با استفاده از نور معمولی انرژی بگيرد و طول تابش ان زياد باشد.برای مثال دو فسفری که اين ويژگی ها را دارند مثل ( Zinc Sulfide ) و ( Strontium Aluminate ). که ( Strontium Aluminate ) بهتر است برای طول تابش بيشتر.
اين مواد با پلاستيک مخلوط ميکنند و مواد درخشنده در تاريکی را ميسازند.
بعضی مواقع ممکن است شما موادی را ببينيد که ميدرخشند ولی به انرژی احتياجی ندارند!يکی از ان مثالها بروی عقربه های ساعتهای گران قيمت است.درانها فسفر با يک عنصر راديو اکتيو مخلوط شده (مثل راديوم- radium) که ان عنصر با انتشار راديو اکتيو فسفر را مرتبا با انرژی ميکند.
شرحي از نحوه ي كار لامپ هاي فلوئورسنت :

در اين لامپها يك تخليه ي الكتريكي در محيطي از بخار جيوه و يك گاز خنثي ( مانند آرگون ) انجام مي شود. بخار جيوه بر اثر اين تخليه ي انرژي و جذب اين انرژي، شروع به تشعشع مي كند و طول موج اين تشعشع ۲۵۳۷ آنگستروم است كه در محدوده ي طيف UV ( فرا بنفش ) است.

از ديگر سوي، دبواره ي داخلي لامپ را با مواد فسفرسنتي پوشش مي دهند و اين مواد توسط اشعه ي UV تحريك شده، نور مرئي تابش مي كنند.
در دهه ي ۱۹۴۰ اين پوشش Zn2SiO4 (سيليكات زيركونيم) بود و از Mn بعنوان Activator استفاده مي كردند. بعدها يك محلول فسفاتي به صورت Ca5.(PO4)3.(Cl,F).Sb3+ion.Mn2+ion - كه Sb3+ion يعني يون ۳ بار مثبت آنتيموان - استفاده شد كه Activator ان، Sb ( آنتيموان ) بود.

چه موادي اين گونه هستند (نام عنصر ها) و رنگ نور انها به چه بستگي دارد؟

شماره - ماده ي زمينه - Activator - رنگ تشعشع - كاربرد
-------------------------------------------------------------- ( زمان عملكرد كوتاه )
۱ - CaWO4 - بدون Activator - آبي - لامپ آبي
۲ - Pb - CaWO4 - آبي كم رنگ - لامپ آبي
۳ - Pb - BaSi2O5 - فرا بنفش - لامپ تشعشع طولاني مدت فرابنفش
۴ - Mn - Zn2SiO4 - سبز - لامپ سبز
۵ - Pb3Mn - CaSiO3 - بين زرد و نارنجي - لامپ رنگي با كيفيت بالا
۶ - Mn - Cd2B2O5 - نارنجي / زرد - لامپ ترنر
-------------------------------------------------------------- ( زمان عملكرد طولاني )
۱ - Mn - Zn2SiO4 - زرد سبز - رادار و اسيلوگراف
۲ - Pb3Mn - CaSiO3 - نارنجي - رادار
۳ - Mn - (Zn,Be).SiO4 - سفيد - تلويزيون هاي دقيق

اينم متني براي شيمي دوم دبيرستان

گاز طبيعي

لطفا به اين لينك مراجعه فرماييد

طيف‌سنجي جرمي يون ثانويه(SIMS)

• روش‌هاي آناليزي بر مبناي يون به دليل حساسيت و قابليت آنها براي آشکار کردن تغييرات ترکيب شيميايي در عمق نمونه (پروفيل عمق) به کار مي‌روند.
  در روش طيف‌نگاري جرمي يون ثانويه (SIMS) پرتوي از يون‌هاي اوليه که مي‌تواند تا قطر حدود 20 نانومتر متمرکز شود، نمونه را روبش مي‌کند و براي بيرون انداختن يون‌هاي ثانويه از نمونه به کار مي‌رود. جرم يون هاي ثانويه توسط يک طيف‌نگار جرمي تعيين مي‌شود. اين تکنيک مخرب است و لاية اتم‌هاي مورد بررسي از نمونه برداشته مي‌شود.
  در جريان‌هاي پايين از پرتو يوني اوليه،‌ اين اتفاق به آهستگي رخ مي‌دهد و اين تکنيک به عنوان Static SIMS شناخته مي‌شود. در موارد بهينه، حتي 1/0 درصد يک تک لايه از ماده را هم مي‌توان آشکار کرد. اگر از جريان‌هاي بيشتر پرتو يوني اوليه استفاده شود، ماده با سرعت بيشتري برداشته مي‌شود و هر لايه در حين برداشته شدن آناليز مي‌شود بنابراين مي‌توان پروفيل عمقي را به دست آورد. اين تکنيک به عنوان Dynamic SIMS شناخته مي‌شود. تجهيزات مدرن طيف نگاري جرمي يون ثانويه قدرت تفکيکي تا حدود 1 نانومتر دارند و بنابراين مي‌توانند نقشه‌هاي ترکيب شيميايي را نمايش دهند که مشابه نقشه‌هاي پرتو X مي‌باشد. اين نقشه‌ها Imaging ناميده مي‌شوند.
  تمام روش ‌هاي طيف نگاري جرمي يون ثانويه دو مزيت عمده دارند. مزيت اول محدوده عناصر است؛ از آنجا که طيف‌نگاري جرمي نسبت به همه عناصر حساس است. تمام ايزوتوپ‌ها و حتي عناصر سبک از هيدروژن تا اکسيژن را مي‌توان آناليز کرد و نقشه آنها را تهيه کرد.
  مزيت دوم حساسيت است، طيف‌نگاري جرمي يون ثانويه معمولاً قادر به آشکار کردن غلظت‌هايي در حد يک قسمت در يک ميليون (ppm) است و در شرايط خوب حساسيتي در حد يک قسمت در يک ميليارد (PPb) دارد
   

تصوير شماتيکي طيف‌نگاري جرمي يون ثانويه

کاربردها SIMS عبارتند از:
  • آناليز ترکيب شيميايي سطح با قدرت تفکيک عمقي در حدود 5 تا10 نانومتر
  • تهيه پروفيل غلظت عناصر در عمق ماده
  • آناليز عناصر در غلظت‌هاي بسيار کم (trace) در محدوده ppt تا ppm
  • شناسايي لايه‌هاي سطحي آلي يا غيرآلي بر روي فلزات، شيشه‌ها، سراميک‌ها و لايه‌هاي نازک
  • تهيه پروفيل عمقي لايه‌هاي سطحي اکسيد، لايه‌هاي نازک خوردگي، لايه‌هاي نازک حل شده (leached) و تهيه پروفيل‌هاي نفوذي
  • پروفيل‌عمقي غلظتي مقادير کم عناصر ذوب شده (dopants) (PPm 1000 ) که به صورت نفوذي يا کاشته شده (implanted) به مواد نيمه‌هادي افزوده شده است
  • تعيين غلظت هيدروژن و پروفيل‌هاي عمقي در آلياژهاي فلزي ترد شده (embrittled) لايه‌هاي نازک تهيه شده از نشاندن بخار (Vapor- deposited)، شيشه‌هاي هيدراته و مواد معدني
  • آناليز کمي غلظت بسيار کم عناصر در جامدها
  • فراواني ايزوتوپ‌ها در نمونه‌هاي زمين‌شناسي
  • مطالعات غلظت‌هاي بسيار کم (براي مثال نفوذ و اکسيداسيون)
  • توزيع فلزي در مواد معدني زمين شناسي، سراميک‌هاي چند فازي و فلزه
  • توزيع فاز ثانويه ناشي از جدايش مرزدانه‌ها، اکسيداسيون داخلي يا رسوب
محدوديت‌هاي SIMS نيز به شرح زير مي‌باشند:
  • آناليز به صورت مخرب است.
  • آناليز کيفي و کمي به دليل تغييرات وسيع حساسيت آشکارسازي از عنصري به عنصر ديگر و از زمينه يک نمونه به زمينه نمونه ديگر، پيچيده است.
  • کيفيت آناليز (دقت، صحت، حساسيت و غيره) از طراحي دستگاه و پارامترهاي عملياتي هر آناليز شديداً تأثير مي‌پذيرد.
 

آلاینده های شیمیایی هوا

مقدمه کلی

آلاینده‌ها بر حسب ترکیب شیمیایی‌شان ، به دو گروه آلی و معدنی تقسیم می‌شوند. ترکیبات آلی حاوی کربن و هیدروژن هستند. برخی از ذرات آلی که بیش از سایر ذرات آلی در اتمسفر یافت می‌شوند، عبارتند از: فنلها ، اسیدهای آلی و الکلها. معروفترین ذرات معدنی موجود در اتمسفر عبارتند از نیتراتها ، سولفاتها و فلزاتی مانند آهن ، سرب ، روی و وانادیم.

منابع آلاینده‌ها

هوا دارای آلاینده‌های طبیعی نظیر هاگهای قارچها ، تخم گیاهان ، ذرات معلق نمک و دود و ذرات غبار حاصل از آتش جنگلها و فوران آتشفشانهاست. همچنین هوا حاوی گاز منوکسید کربن تولید شده به شکل طبیعی (CO) حاصل از تجزیه متان (CH₄) و هیدروکربنها به شکل ترپنهای ناشی از درختان کاج ، سولفید هیدروژن (H₂S) و متان (CH₄) حاصل از تجزیه بی‌هوازی مواد آلی می‌باشد.

منابع آلاینده‌ها را بطور کلی می‌توان در چهار گروه اصلی طبقه بندی کرد: شامل وسائط نقلیه موتوری ، وسائط نقلیه هوایی ، ترنها ، کشتی‌ها و هر نوع استفاده و یا تبخیر بنزین ، در بر گیرنده تامین انرژی و حرارت لازم برای مقاصد مسکونی ، تجاری و صنعتی ، نیروگاههای مولد برق که با نیروی بخار کار می‌کنند، مانند صنایع شیمیایی ، متالوژی ، تولید کاغذ و پالایشگاههای تصفیه نفت ، شامل زایدات ناشی از مصارف خانگی و تجاری ، زایدات زغال سنگ و خاکستر باقیمانده از سوزاندن بقایای کشاورزی.

هیدروکربنها

ترکیبات آلی که تنها دارای هیدروژن و کربن هستند، به نام هیدروکربن نام می‌گیرند که بطور کلی به دو گروه آلیفاتیک و آروماتیک تقسیم می‌شوند.

هیدروکربنهای آلیفاتیک

گروه هیدروکربنهای آلیفاتیک شامل آلکانها ، آلکنها و آلکینها هستند. آلکانها عبارتند از: هیدروکربنهای اشباع شده که در واکنشهای فتوشیمیایی اتمسفر نقش ندارند. آلکنها که معمولا به نام اولفین‌ها خوانده می‌شوند، اشباع نشده هستند و در اتمسفر از لحاظ فتوشیمیایی تا حدودی فعال‌اند. این گروه در حضور نور خورشید با اکسید نیتروژن در غلظتهای زیاد واکنش نشان می‌دهند و آلاینده‌های ثانوی مانند پراکسی استیل نیترات (PAN) و ازن (O₃) را بوجود می‌آورند. هیدروکربنهای آلیفاتیک تولید شده تا حدود (326mg/m³) برای سلامت انسان و جانوران خطرساز نیست.

هیدروکربنهای آروماتیک

هیدروکربنهای آروماتیک که از لحاظ بیوشیمیایی و بیولوژیکی فعال و برخی از آنها بالقوه سرطانزا هستند، یا از بنزن مشتق شده‌اند و یا به آن مربوط می‌شوند. افزایش میزان ابتلا به سرطان ریه در نواحی شهری به هیدروکربنهای چند هسته‌ای خارج شده از اگزوز اتومبیل‌ها نسبت داده شده است. بنزوپیرین ، سرطانزاترین هیدروکربنهاست. بنزاسفنانتریلین ، بنزوانتراسین و کریزین هم مواد سرطانزای ضعیف‌اند.

منابع هیدروکربنها

میل‌لنگها و کاربراتورها ، بیشترین درصد آزادسازی هیدروکربنها را به خود اختصاص داده‌اند. تجهیزات سوزاننده مکمل که با کاتالیست کار می‌کنند، هیدروکربنها را آزاد کرده و منوکسید کربن را سوزانده و تولید CO₂ و آب می‌نمایند.

تکنولوژی کنترل هیدروکربنهای متصاعد شده از منابع ساکن

تکنولوژی کنترل هیدروکربنهای متصاعد شده از منابع ساکن عبارتند از: خاکستر سازی ، جذب ، تراکم و جایگزین نمودن سایر مواد.

فرآیند خاکسترسازی با دستگاههای سوزاننده مکمل و دستگاههای سوزاننده مکمل کاتالیستی صورت می‌گیرد. جذب سطحی توسط کربن فعال صورت می‌گیرد و جذب هیدروکربنها بوسیله یک محلول شوینده در برجهای سینی‌دار ، شوینده‌های جت و برجهای آکنه ، برجهای پاشنده و شوینده‌های ونتوری صورت می‌گیرد.

منوکسید کربن

گاز منوکسید کربن ، بیرنگ ، بی‌مزه و بی‌بو است و در شرایط عادی از لحاظ شیمیایی بی‌اثر و طول عمر متوسط آن در اتمسفر حدود 2.5 ماه است. در حال حاضر مقدار منو اکسید کربن در اتمسفر بر روی اموال انسانی ، گیاهان و اشیا بی‌اثر یا کم‌اثر است. در غلظتهای زیاد منو کسید کربن ، به علت تمایل زیاد به جذب هموگلوبین می‌تواند در متابولیسم تنفسی انسان بطور جدی اختلال ایجاد نما‌ید.

غلظت منوکسید کربن در نواحی متراکم شهری که ترافیک سنگین و حرکت خودروها کند است، به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد. منابع کربن ، منوکسید کربن طبیعی و انسانی هستند. طبق گزارش آزمایشگاه ملی آرگون ، در اثر اکسیداسیون گاز متان حاصل از مرگ گیاهان سالانه 13.2 میلیون تن CO وارد طبیعت می‌شود. منبع دیگر تولید این ماده ، متابولیسم انسانی است بازدم شخصی که در حال استراحت است بطور تقریبی حاوی CO ، 1ppm است.

استانداردهای کنترل منوکسید کربن

آنگاه که مقدار منوکسید کربن در مدت زمان کوتاهی به حد مرگبار می‌رسد و شرایط اضطراری می‌شود، برای مقابله با چنین شرایطی که مقدار CO بطور متوسط در مدت زمان 8 ساعت به (46mg/m³ (40ppm می‌رسد،عملیات شدید کنترلی انجام می‌شوند که عبارتند از: متوقف ساختن کارخانه‌های صنعتی و مسدود نمودن جاده‌هایی که در آنها معمولا ترافیک سنیگن وجود دارد. جذب سطحی ، جذب ، میعان و احتراق روشهای فنی کنترل CO هستند.

اکسیدهای گوگرد

این اکسیدها شامل 6 ترکیب مختلف گازی هستند: منوکسید سولفور (SO) ، دی‌‌اکسید سولفور (SO₂) ، تری‌اکسید سولفور (SO) تترا اکسید سولفور (SO₄) ، سکو اکسید سولفور (SO₂) و هپتو اکسید سولفور (S₂O₇). در مطالعه آلودگی هوا ، دی‌اکسید سولفور و تری‌اکسید سولفور حائز بیشترین اهمیت است. با توجه به پایداری نسبی SO₂ در اتمسفر این کار می‌تواند به عنوان یک عامل اکسید کننده و یا احیا کننده وارد عمل شود.

SO₂ که با سایر اجزای موجود در اتمسفر به شکل فتوشیمیایی یا کاتالیستی وارد واکنش می‌شود، می‌تواند قطرات اسید سولفوریک (H₂SO₄) و نمکهای اسید سولفوریک را تولید بکند. SO₂ با آب وارد واکنش شده ، تولید سولفورو اسید می‌نماید. این اسید ضعیف با بیش از 80% SO₂ آزاد شده در اتمسفر ناشی از فعالیتهای انسانی به سوزاندن سوختهای جامد و فسیلی مربوط می‌شود.

استانداردهای کنترل اکسیدهای ‌سولفور

روشهای گسترده جهت کنترل اکسید سولفور عبارتند از: بکارگیری سوختهای دارای گوگرد کمتر ، جداسازی گوگرد از سوخت ، جایگزین ساختن منابع انرژی‌زای دیگر ، تبدیل زغال سنگ به مایع یا گاز ، پاکسازی محصولات حاصل از احتراق.

اکسیدهای نیتروژن

شامل منوکسید نیتروژن (NO) ، دی‌اکسید نیتروژن (NO₂) ، نیترو اکسید (N₂O) نیتروژن سیسکواکسید (N₂O₃) ، نیتروژن تترااکسید (N₂O₄) و نیتروژن پنتواکسید (N₂O₅) هستند.

دو گاز مهمی در معادلات آلودگی هوا مهم‌اند عبارتند از: اکسید نیتریک (NO) و دی‌اکسید نیتروژن ، دی‌اکسید نیتروژن که از هوا سنگینتر و در آب محلول است، در آب تشکیل اسید نیتریک و یا اسید نیترو و یا اکسید نیتریک (NO) می‌دهد. اسید نیتریک و اسید نیترو در اثر بارندگی به سطح زمین سقوط کرده ، یا با آمونیاک موجود در اتمسفر (NH₃) ترکیب شده آمونیم نیترات (NH₄NO₃) بوجود می‌آورد.

در این مواقع 2NO از اجزای غذایی گیاهان را تشکیل می‌دهد. NO₂ یکی از اجزای غذایی گیاهان را تشکیل می‌دهد. NO₂ که در دامنه تشعشع فوق‌بنفش جاذب خوب انرژی به شمار می‌رود، در تولید آلاینده‌های ثانوی هوا از قبیل ازن O₃ نقش مهمی دارد مقدار NO آزاد شده در اتمسفر به مراتب بیش از مقدار NO₂ آزاد شده است. NO در فرآیندهای احتراقی با دمای زیاد و در اثر ترکیب نیتروژن و اکسیژن بوجود می‌آید.

منابع اکسیدهای نیتروژن

برخی از اکسیدهای نیتروژن به صورت طبیعی و برخی به صورت انسانی ایجاد می‌شوند. در اثر آتش‌سوزی جنگل مقدار اندکی NO₂ ایجاد می‌شود. تجزیه باکتریایی مواد آلی نیز سبب آزاد شدن NO₂ در اتمسفر می‌شود. در واقع منابع تولید کننده NO₂ بطور طبیعی تقریبا 10 برابر منابع انسانی که در نواحی شهری دارای تراکم و غلظت هستند می‌باشد. بخش عمده NO₂ تولید شده از منابع انسانی مربوط به احتراق سوخت در منابع ساکن و حرکت وسائط نقلیه می‌باشد.

استانداردهای کنترل اکسیدهای نیتروژن

بطور کلی اغلب اندازه گیریهای کنترلی برای NO₂ آزاد شده در راستای محدود ساختن شرایط احتراق و کاهش تولید NO₂ و همچنین استفاده از تجهیزات متنوع برای حذف NO₂ از جریان گازهای خروجی انجام می‌شوند.

اکسید کننده‌های فتوشیمیایی

اکسید ‌کننده‌ها یا اکسید کننده‌های کامل دو عبارتی هستند که برای توصیف مقادیر اکسید ‌‌کننده‌های فتوشیمیایی بکار می‌روند و معمولا نشان‌دهنده قدرت اکسید کنندگی هوای اتمسفر می‌باشند. ازن (O₃) که اکسید‌ کننده فتوشیمیایی اصلی است، در حدود 90 درصد از اکسید کننده‌ها را بخود اختصاص می‌دهد. سایر اکسید کننده‌های فتوشیمیایی مهم در کنترل آلودگی هوا عبارتند از: اکسیژن نوزاد (O) ، اکسیژن مولکولی برانگیخته (O₂) ، پروکسی آسیل نیترات (PAN) ، پروکسی پروپانول نیترات (PPN) ، پروکسی بوتیل نیترات (PBN) ، دی اکسید نیتروژن (NO₂) ، پراکسید هیدروژن (H₂O₂) و الکیل نیتراتها.

اثرات اکسید‌کننده‌ها

اثرات اکسید‌کننده‌ها بر سلامتی انسان می‌تواند موجب سرفه ، کوتاهی نفس ، گرفتگی راه عبور هوا ، گرفنگی و درد قفسه سینه ، عملکرد نامناسب ششها ، تغییر سلولهای قرمز خون ، آماس خشک و سوزش چشم ، بینی و گلو شوند. اکسید ‌کننده‌های اصلی که به گیاهان آسیب می‌رسانند، عبارتند از PAN , O₃ که از خلال روزنه‌های موجود در برگ وارد گیاه شده و در متابولیسم سلول گیاهی دخالت می‌کنند. علائم بوجود آمده از تماس گیاه با PAN عبارتند از: برونزه شدن ، براق شدن و نقره‌ای شده سطح زیرین برگها.

تماس متناوب اکسید ‌کننده‌ها با گیاهان موجب کاهش محصولات می‌شود. اکسید‌ کننده‌ها به سرعت با رنگها ، الاستومرها (اکسید ‌کننده‌ها) الیاف پارچه‌ای و رنگهای نساجی واکنش نشان داده ، آنها را اکسید می‌کند.

استانداردهای کنترل اکسید ‌کننده‌ها

این نکته روشن شده است که حتی اگر هیچ هیدروکربنی در اتمسفر وجود نداشته باشد، تا زمانی که CO و NO₂ حضور دارند، مقادیر قابل ملاحظه‌ای از ازن می‌تواند تولید شود. در حال حاضر علیرغم کوششهای منظم بر روی کنترل CO ، هیدروکربنها و NO₂ مقادیری از این آلاینده‌ها که برای ایجاد ازن فتوشیمیایی کافی هستند، همچنان در اتمسفر وجود دارد.

ايمني

سر مقاله

مسئله ايمني ، مسئله اي است كه امروز توجه بسياري از مسئولان و مديران را در سطوح خرد و كلان جامعه به خود جلب كرده و اقدامات موثري نيز دراين زمينه انجام گرفته است . ولي متاسفانه برغم اين توجهات و سرمايه گذاريها ، همه ساله در تمام جهان شاهد حوادث و سوانحي هستيم كه موجب مرگ هزاران انسان بي گناه و مجروح و معلول شدن ميليونها انسان ديگر ميشود و خسارات جبران ناپذيري به تاسيسات و دستگاه و محيط زيست وارد ميكند . افسوس و صد افسوس كه گذشته نشان داده كه همنوعان سازماني وقتي بفكر افتاده اند كه ديگر براي آنها دير شده است . ولي ما ميتوانيم و قادريم و بايد قادر باشيم كه گذشته دردناك را دنبال نكينم بلكه بايد از تجربياتي كه متاسفانه از درد و رنج نسل هاي گذشته ناشي شده و براي ما به ارث گذاشته شده استفاده كرده و به آنها ارج گذاريم و سعي كنيم ما نيز از راهي كه آنها تجربه آموخته اند ، تجربه اندوزي نكنيم. بياد بياوريم كه ما نه تنها بايد از گذشته عبرت گرفته و راه سلامت را طي كنيم بلكه  رسالت داريم كه براي نسل آينده آموخته اي ارزنده بيادگار بگذاريم . كوشش كنيم كه عمر طبيعي خود و ديگران را با اعمال نا ايمن خود كوتاه نكنيم . واقعا" چه پر مغز گرفته اند كه "مهارت ثمره سالها تجريه است و زمين گير شدن نتيجه لحظه اي غفلت"

خواص اشعه راديواكتيو

خواص اشعه راديواكتيو

عناصر راديواكتيو معمولا سه نوع ذره يا اشعه از خود صادر مي‌كنند كه شامل ذره آلفا ، ذره بتا و اشعه گاما است. با قرار دادن اشعه راديواكتيو تحت تاثير ميدان مغناطيسي متوجه شده‌اند كه ذره آلفا داراي بار مثبت ، بتا داراي بار منفي و اشعه گاما بدون بار است.

خواص ذره آلفا

جنس ذره آلفا ، هسته اتم هليوم است كه از دو نوترون و دو پروتون تشكيل يافته است. جرم آن حدود 4 برابر جرم پروتون و بار الكتريكي آن 2+ و علامت اختصاري آن (4,2)He است. برد ذره آلفا به عنصر مادر ، انرژي اوليه و جنس محيط بستگي دارد. مثلا برد ذره آلفا صادره از راديوم در هوا تقريبا 4.8 سانتيمتر مي‌باشد. ذره آلفا به علت داشتن 2 بار مثبت هنگامي كه از نزديكي يك اتم عبور مي كند، ممكن است تحت تاثير ميدان الكتروستاتيكي خود ، الكترون مدار خارجي آن اتم را خارج سازد و يا به عبارت ديگر اتم را يونيزه كند. همچنين ذره آلفا قادر است محل الكترون را تغيير دهد، يعني الكترون تحت تاثير ميدان الكتريكي ذره آلفا از مدار پايين تري به مدار بالاتر صعود مي‌كند و در نتيجه اتم به حالت برانگيخته در مي‌آيد. قابليت نفوذ ذره آلفا بسيار كم است.

خواص ذره بتا

جنس ذره بتاي منفي ، از جنس الكترون مي‌باشد، بار الكتريكي آن 1- و علامت آن بتاي منفي است. برد ذره بتا در هوا در حدود چند سانتيمتر تا حدود يك متر است. البته برد اين ذره نيز به انرژي اوليه (عنصر مادر) و جنس محيط بستگي دارد. برخلاف ذره آلفا ، ذره بتا از نظر حفاظت يك خطر خارجي محسوب مي‌شود. خاصيت يون سازي اين ذره به مراتب كمتر از ذره آلفا است، يعني بطور متوسط در حدود 100 مرتبه كمتر از ذره آلفا مي‌باشد. ذره بتا مي‌تواند در اتمها ايجاد برانگيختگي كند، ولي اين خاصيت نيز در ذره بتا، به مراتب كمتر از ذره آلفا است. قدرت نفوذ ذره بتا بطور متوسط 100 برابر بيشتر از ذره آلفا است. طيف ذره بتا تك انرژي نيست، بلكه يك طيف پيوسته است كه تمام مقادير انرژي از 0 تا انرژي ماكزيمم را دارا مي‌باشد. اين ذره همان پوزتيرون است كه ضد ماده الكترون مي‌باشد. جرم آن با جرم الكترون برابر بوده و داراي باري مخالف با بار الكترون است و علامت اختصاري آن حرف بتاي مثبت است.

خواص اشعه گاما

جنس اشعه گاما از جنس امواج الكترومغناطيسي مي‌باشد، يعني از جنس نور است. ولي با طول موج بسيار كوتاه كه طول موج آن از 1 تا 0.01 آنگستروم تغيير مي‌كند. جرم آن در مقياس اتمي صفر ، سرعت آن برابر سرعت نور ، بار الكتريكي آن صفر و علامت اختصاري آن حرف گاما مي‌باشد. انرژي اشعه گاما از 10 كيلو الكترون ولت تا 10 مگا الكترون ولت تغيير مي‌كند. برد آنها بسيار زياد است. مثلا در هوا چندين متر است. خاصيت ايجاد يونيزاسيون و برانگيختگي در اشعه گاما نيز وجود دارد. ولي به مراتب كمتر از ذرات آلفا و بتا است. مثلا اگر قدرت يونيزاسيون متوسط اشعه گاما را يك فرض كنيم، قدرت يونيزاسيون متوسط ذره بتا 100 و ذره آلفا 104 خواهد بود. قدرت نفوذ اين اشعه به مراتب بيشتر از ذرات بتا و آلفا است. طيف انرژي اشعه گاما ، همانند ذرات آلفا تك انرژي است. يعني تمام فوتونهاي گاماي حاصل از يك عنصر راديواكتيو داراي انرژي يكساني هستند.

منبع : دانشنامه رشد

انواع لکه‌ برها

لکه‌برها یا لکه‌زداها (Stain removers) حلالهای قوی هستند که لکه‌ها را در خود حل می‌کنند و از این طریق باعث پاک شدن آنها می‌شوند. اکثر این حلال ها سمی هستند و باید هنگام کار با آنها مراقب بود. بسیاری از لکه‌برها ، موادی هستند که در خانه وجود دارند و از آنها به عنوان مواد ضدعفونی کننده و پاک کننده استفاده می شود. مانند آب ژاول ، آمونیاک ، آب ، صابون ، الکل ، آب اکسیژنه و.... برخی هم مثل پربورات و اسید اگزالیک در منزل یافت نمی‌شوند، ولی خوب است تهیه شوند.

1) آب و صابون

آب و صابون بسیاری از لکه‌های تازه را از بین می‌برند و بسیاری از لکه‌ها را نیز کم رنگ کرده و بعد راحت‌تر پاک می‌شوند. برای لکه‌های مثل لکه تخم مرغ ، لکه خردل ، لکه خون تازه ، شیر و شیرینی ابتدا باید آنها را با آب و صابون شسته و سپس از لکه‌برهای معرفی شده دیگر استفاده کرد. بهتر است از آب و صابون برای لکه‌های میوه استفاده نکنید. چون ممکن است لکه را مقاوم‌تر کند.

2) آب اکسیژنه

آب اکسیژنه خالص H₂O₂ یک مایع ناروانی است که کمی آبی رنگ می‌باشد و با زحمت زیاد می‌توان آن را تهیه نمود. آب اکسیژنه‌ای که در داروخانه‌ها به اسم آب اکسیژنه رقیق فروخته می‌شود محلولی است از آب اکسیژنه در آب که در 100 قسمت آن سه قسمت آب اکسیژنه است و مانند آب بی‌رنگ و بی‌بوست و مزه تلخی دارد و کمی اسیدی است.

به مرور آب اکسیژنه تجزیه و تبدیل به آب و اکسیژن می‌گردد. این عمل تجزیه در محیط بازی سریعتر و در محیط اسیدی کندتر تا در محیط خنثی صورت می‌گیرد. ممکن است که اگر مدت مدیدی آب اکسیژنه را انبار کنند، کاملا" تجزیه و تبدیل به آب گردد. بر اثر گرد بعضی اجسام عمل تخریب آب اکسیژنه تسریع می‌گردد مانند گرد بی‌اکسید منگنز و گرد فلزات و …

ادامه ...

ترکیبات نیتروژن دار نیتریت نیترات

نیتریدها

نیتروژن در دماهای بالا با اکثر فلزات و غیر فلزات ترکیب شده و ترکیباتی به نام نیترید ایجاد می کند. در نیتریدها اتم نیتروژن حالت اکسایش (3-) دارد. نیترید فلزات قلیایی بجز لیتیم به روش غیر مستقیم تهیه می‌شود. نیتروژن با فلزات قلیایی خاکی هم ترکیب شده و نیتریدهایی به فرمول ایجاد می‌کند.

ترکیب نیتروژن با عناصر گروه سوم مانند بور و آلومینیوم ترکیبات سختی ایجاد می‌کند. بور نیترید در دماهای بالا و فشار زیاد ساختاری مانند ساختار الماس پیدا می‌کند و سختی آن بیشتر از الماس است. نیتریدهای فلزات واسطه بخاطر رسانایی خوب جریان الکتریکی ، سختی بالا ، دمای ذوب خیلی بالا و مقاومت در برابر عوامل شیمیایی اهمیت فراوانی دارند.

اکسیدهای نیتروژن‌دار

نیتروژن دارای اکسیدهای متنوعی است. اکسیدهای استاندارد آن و است که ناپایدار و قابل انفجار هستند. در آب اسید نیتریک تولید می‌کند که عامل اکسنده خوبی است و همچنین در آب اسید نیترو تولید می‌کند. سایر اکسیدهای نیتروژن عبارتند از :

NO یا مونوکسید نیتروژن

یکی از آلاینده‌های هوا است و از اگزوز اتومبیل‌ها تولید می‌شود. در هوا خود بخود با ترکیب شده و ایجاد می‌کند. همچنین از واکنش اسید نیتریک با فلزاتی مانند مس و نقره هم ایجاد می‌شود.

NO₂

گازی قرمز یا قهوه‌ای مایل به نارنجی است دارای بوی تندی است که تنفس آن برای انسان خطرناک است. تمایل به دیمر شدن و ایجاد دارد.

·         N₂O

این گاز در دمای اتاق گازی بی‌رنگ و غیر قابل اشتعال است دارای بویی اندکی خوشایند بوده و در اثر تنفس آن حالت شادی و خنده به انسان دست می‌دهد به همین سبب به گاز خنده آور مشهور است از در جراحی و دندانپزشکی بعنوان بی‌حس کننده استفاده می‌کنند.

آزید

آزید آنیون است و عامل واکنش‌پذیر شیمی آلی در ترکیباتی که نیتروژن جایگزین کربن شده است ( ). آزیدها معمولا ترکیباتی سمی هستند. آزیدهای آلی ترکیباتی پایدار بوده و اغلب در واکنش‌های الکترو فیلی بخوبی شرکت می‌کنند. برخی از نمک‌های معدنی آزید مانند در اثر حرارت یا ضربه قابلیت انفجار دارند.

اسیدهای نیتروژن

نیتروژن دارای دو اسید است که اسید نیتریک اسیدی قوی ، خورنده و سمی است در دمای اتاق دود زرد یا قرمز قهوه‌ای از آن متصاعد می‌شود، بعنوان معرف در آزمایشگاه‌ها و در ساخت مواد منفجره و کودهای شیمیایی در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. در آب تفکیک شده و H+ و یون نیترات تولید می‌کند. از انحلال در آب اسید نیتریک تولید می‌شود. اسید نیتریک اسید ضعیف است که فقط در محلول و بصورت نمک نیتریت وجود دارد. اسید نیترو معمولا در واکنش‌های ایجاد آمین‌ها برای تولید دی آزیدها استفاده می‌شود.

هیدریدهای نیتروژن

آمونیاک مهمترین ترکیب هیدروژنی است. آمونیاک اندکی خصلت بازی بیشتری نسبت به آب دارد. در آب یون آمونیوم ایجاد می‌کند ( ). در دما و فشار استاندارد آمونیاک بصورت گازی با بوی تند و زننده است. در تهیه کود شیمیایی و مواد منفجره و پلیمرها استفاده می‌شود. امروزه آنرا با روش هابر از واکنش مستقیم و و در مجاورت کاتالیزور و دما و فشار بالا تولید می‌کنند.

هیدرازین هم یکی از هیدریدهای نیتروژن به فرمول است قدرت بازی ضعیف‌تری نسبت به آمونیاک دارد. بعنوان سوخت موشک و همچنین در تهیه آنتی اکسیدان‌ها و کودهای شیمیایی استفاده می‌شود. از اکسیداسیون آمونیاک در مجاورت هیپوکلریت سدیم حاصل می‌شود. تنفس آن برای سلامتی مضر بوده و باعث ایجاد سرفه و سوزش در گلو و تشنج و رعشه (اگر مدت تنفس طولانی باشد) می‌شود.

نیترات

نیترات‌ها نمک‌های نیتریک اسید هستند. نمک‌های نیترات مثل پتاسیم و آمونیوم نیترات از مهم‌ترین ترکیبات نیتروژنی مورد استفاده در صنایع حاصل خیز کننده‌ هستند. نیترات عامل اکسنده قوی است در ترکیب با هیدروکربن‌ها می‌توانند مخلوط قابل اشتعال یا منفجر شونده ایجاد کنند.

نیتریت

نیتریت‌ها نمک اسید نیترو هستند. نیتریت فلزات قلیایی و قلیایی خاکی از واکنش مخلوط NO و با محلول هیدوکسید فلزی سنتز می‌شوند. نیتریت‌های دیگر را از کاهش نیترات بدست می‌آورند. سدیم نیتریت به محصولات گوشتی اضافه می‌شود تا از رشد باکتری‌ها جلوگیری کند و همچنین در اثر واکنش با پروتئین گوشت رنگ قرمز خوش رنگی به آن می‌بخشد به خاطر سمی بودن نیتریت میزان مجاز استفاده از آن در محصولات گوشتی ppm 200 است. منبع دانشنامه رشد