آرایش الکترونی اتمها در حالت برانگیخته

حالت برانگیخته آرایشی است که در آن الکترونهای لایه ظرفیت اتم از اوربیتالهای پر به اوربیتالهای خالی انتقال می یابند. ایجاد حالت برانگیخته در اتمها موجب می شود تا یک اتم بتواند دارای چندین ظرفیت باشد.

 

مثال : اتم گوگرد در گروه ششم جدول تناوبی قرار دارد و طبق قواعد ظرفیتهای مختلف عنصرها که در بحث جدول تناوبی گفته شد، دارای ظرفیتهای 2 و 4 و 6  می باشد. این ظرفیتها را با توجه به آرایشهای حالت پایه و برانگیخته اتم می توان بدست آورد.

 

تعریف ظرفیت : ظرفیت یک اتم برابر است با تعداد اوربیتالهای دارای یک الکترون در لایه بیرونی اتم. ( تعداد اوربیتالهای تک الکترونی )

 

 اتم گوگرد در حالت آرایش پایه خود قرار دارد و فقط دو اوربیتال تک الکترونی در لایه بیرونی آن وجود دارد. ظرفیت اتم گوگرد در حالت پایه برابر 2 می باشد که همان ظرفیت اصلی است.                                                                     S: [Ne] 3S² , 3P⁴ , 3d⁰        

یک الکترون از اوربیتال 3P به اوربیتال 3d انتقال پیدا کرده است ( ایجاد حالت برانگیخته ) . در این آرایش چهار اوربیتال تک الکترونی در لایه بیرونی ایجاد شده است و گوگرد در این آرایش برانگیخته ظرفیت 4 پیدا کرده است.                                                               S: [Ne] 3S² , 3P³ , 3d¹

 

یک الکترون دیگر نیز از اوربیتال 3S به اوربیتال 3d انتقال پیدا کرده است ( ایجاد حالت برانگیخته ) . در این آرایش شش اوربیتال تک الکترونی در لایه بیرونی ایجاد شده است و گوگرد در این آرایش برانگیخته ظرفیت 6 پیدا کرده است.                                              S:[Ne] 3S¹ , 3P³ , 3d²   

 

توجه : چهار اتم برلیم Be ، بور B ، کربن C و سیلیسیم Si  به جز در چند مورد خاص در تمام ترکیبهای خود با آرایش برانگیخته شرکت می کنند و نباید آرایش حالت پایه را برای آنها بکار برد.

نیکل

نیکل فلزی سخت ، چکش خوار، براق با ساختار بلورین مکعبی به رنگ سفید- نقره ای است . این عنصر در سال 1751 توسط Axel Cronstedt دانشمند سوئدی کشف گردید .
از نظر خواص مغناطیسی وفعالیت شیمیایی شبیه به آهن وکبالت است . کانیهای اصلی نیکل پنتلاندیت ، پیروتیت (سولفید های نیکل- آهن) و گارنییریت (سیلیکات نیکل- منیزیم ) هستند.

نیکل یکی از اجزا اصلی بیشتر شهابسنگها به شمار می آید. شهابسنگهای آهن و سیدریت شامل آلیاژهای آهن حدود 5 تا 20 درصد نیکل می باشد. نیکل تجاری به فرمهای پنتلاندیت و پیروتیت می باشد که این معادن در ایالت انتاریو یافت می شود که این ناحیه حدود 30 درصد از نیکل دنیا را تامین می کند. دیگر معادن این عنصر در کالندونیا، استرالیا، کوبا، اندونزی و در مناطق دیگر یافت می شود.

این عنصر رسانای جریان بر ق است و سطح آن براق و صیقلی می باشد. اینعنصر از گروه عناصر آهن و کبالت می باشد و آلیاژهای آن قیمتهای بالایی دارند.
این عنصر کاربردهای فراوانی در طبیعت دارد و برای ساخت فولاد ضدزنگ و دیگر آلیاژهای ضد زنگ و خوردگی مثل اینوار و مانل که الياژى از نيکل و کبالت که در برابر خوردگى مقاوم است و و اینکونل و Hastelloys کاربرد دارد. برای ساخت لوله های نیکلی و مسی و همینطور برای نمک زدایی گیاهان و تبدیل آب شور به آب مایع استفاده می شود. نیکل استفاده های فراوانی برای ساخت سکه ها و فولاد نیکلی برای زره ها و کلید ها کار برد دارد و همینطور از نیکل می توان آلیاژهای نیکروم و پرمالوی و آلیاژی از مس را تهیه کرد.
از نیکل برای ساخت شیشه های به رنگ سبز استفاده می شود. صفحات نیکلی می تواند نقش محافظت کننده برای دیگر فلزات را داشته باشد. نیکل همچنین کاتالیزوری برای هیدروژن دار کردن روغنهای گیاهی است. همچنین صنعت سرامیک و ساخت آلیاژی از آهن و نیکل که خاصیت مغناطیسی دارد و باتری های قوی ادیسون کاربرد دارد.
از ترکیبات مهم نیکل می توان سولفات و آکسید را نام برد. نیکل طبیعی مخلوطی از 5 ایزوتوپ پایدار است . همچنین 9 ایزوتوپ ناپایدار دیگر نیز شناخته شده است.
نیکل هم به صورت فلز و هم به صورت ترکیب محلول می تواند وجود داشته باشد. بخار سولفید نیکل سرطان زا می باشدکه در موقع استفاده از آن باید دقت لازم را به عمل آورد.

 

عنصر نيکل در طبيعت

اثرات نيکل بر سلامت انسان :
مقدارنيکل در طبيعت بسيار کم است. انسان در زمينه هاي مختلف از نيکل استفاده ميکند. يکي از عمده ترين کاربردهاي نيکل، در صنعت فولاد است. از نيکل به عنوان يکي از اجزا سازنده فولاد و ساير محصولات فلزي استفاده ميشود. حتي از نيکل در جواهرات هم استفاده ميشود.
مواد غذايي به طور طبيعي داراي مقداري نيکل هستند. شکلات و چربي ها داراي مقدار بسيار زيادي نيکل هستند. در صورتيکه افراد از سبزيجات حاصل از مناطق آلوده به نيکل تغذيه کنند، مقدار زيادي نيکل وارد بدنشان ميشود. نيکل در بافت گياهان تجمع مي يابد و در نتيجه مقدار نيکل در سبزيجات افزايش پيدا ميکند. در ششهاي افراد سيگاري مقدار زيادي نيکل وجود دارد. همچنين نيکل در شوينده ها نيز مورد استفاده قرار ميگيرد.
راههاي ورود نيکل به بدن انسان از طريق هوا، آشاميدن آب، خوردن غذا و کشيدن سيگار است. ممکن است بر اثر تماس پوست با خاک يا آب آلوده به نيکل، مقداري نيکل وارد بدن انسان شود. مقدار اندک نيکل براي انسان ضروري است اما اگر مقدار آن افزايش يابد، براي سلامت انسان خطرناک است.
نتايج مصرف بالاي نيکل به شرح زير است:
شانس مبتلا شدن به سرطان ريه، سرطان بيني، سرطان حنجره و سرطان پروستات را افزايش ميدهد.
پس از اينکه فرد در معرض گاز نيکل قرار گرفت، دچار کسالت و سرگيجه ميشود.
آب آوردن ريه ها
مشکلات تنفسي
کاهش توانايي توليد مثل
آسم و برونشيت مزمن
حساسيتهايي از قبيل خارش پوست (به خصوص در هنگام استفاده از جواهرات)
نارسايي قلبي
بخارات نيکل به دستگاه تنفس و ريه ها آسيب ميرساند. نيکل و ترکيبات آن باعث آماس پوست ميشوند که تحت نام " خارش نيکل" ناميده ميشود و معمولاً در افراد با حساسيت پوستي بالا مشاهده ميشود. اولين علامت، خارش است که معمولاً هفت روز قبل از از بين رفتن پوست رخ ميدهد. اولين علائم تخريب پوستي التهاب پوست يا پوسته پوسته شدن پوست است. سپس در پوست زخمهايي نمودار ميشود.
از لحاظ تقسيم بندي برنامه سمشناسي ملي آمريکا (NTP)، نيکل و ترکيبات آن جزعوامل سرطانزا محسوب ميشوند و از نظر طبقه بندي آژانس بين المللي تحقيقات سرطان (IARC) ترکيبات نيکل در گروه يک قرار ميگيرند. گروه يک شامل عناصري ميباشد که شواهد کافي در مورد سرطانزايي آنها وجود دارد. در اين تقسيم بندي عنصر نيکل در گروه 2B قرار دارد. گروه 2B عناصري هستند که ممکن است در انسان سرطان ايجاد کنند.

تاثيرات زيست محيطي نيکل :
کارخانه ها و سوزاندن زباله ها دو عامل اصلي در توليد نيکل و ورود آن به هوا ميباشند. مقدار نيکلي که در هوا وجود دارد به مراتب از نيکل موجود در زمين بيشتر است. مدت زمان از بين رفتن نيکل موجود در هوا زياد است. زمانيکه هرزآبها جريان پيدا ميکنند، مقداري نيکل را وارد آبهاي سطحي ميکنند.
بخش اعظم ترکيبات نيکل در طبيعت جذب ذرات خاک و رسوبات شده و در نهايت به صورت غير متحرک درمي آيند. در زمينهاي اسيدي نيکل بسيار متحرک ميشود و معمولاً در آبهايزيرزميني شسته ميشود.
شواهد چنداني درباره تاثير نيکل بر ساير موجودات زنده به غير از انسان وجود ندارد. در حال حاضر دانشمندان مي دانند که غلظت بالاي نيکل در خاکهاي ماسه اي به گياهان صدمه ميزند و همچنين غلظت بالاي نيکل در آبهاي سطحي سبب کاهش تعداد و رشد جلبکها ميشود. رشد موجودات ذره بيني نيز در حضور نيکل کاهش پيدا ميکند، اما معمولاً با گذشت زمان در برابر نيکل مقاوم ميشوند.
مقدار اندک نيکل بايد در غذاي جانوران وجود داشته باشد. اما زمانيکه مقدار نيکل از حد مجاز خود فراتر رود، ميتواند براي جانوران مضر و خطرناک باشد. جانوراني که در نزديکي پالايشگاه زندگي ميکنند، بر اثر دريافت مقدار زياد نيکل به انواع مختلف سرطان مبتلا ميشوند.
از آنجاييکه نيکل در بافتهاي گياهي و جانوري نميتواند تجمع پيدا کند، اثري در زنجيره غذايي ندارد.


 

ساختار بلوري عنصر نيکل

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



خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر نیکل :
عدد اتمی: 28
جرم اتمی:58.6934
نقطه ذوب: C°1435
نقطه جوش : C°2732
شعاع اتمی : Å 1.62
ظرفیت:2و3
رنگ: سفید – نقره ای
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: 10
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 7.635
شکل الکترونی: 2 1s22s2p63s23 p63d 84s
شعاع یونی : Å 0.69
الکترونگاتیوی:1.91
حالت اکسیداسیون:2و3
دانسیته: 8.9
گرمای فروپاشی : Kj/mol 17.47
گرمای تبخیر : Kj/mol 370.4
مقاومت الکتریکی : Ohm m: 0.0000000699
گرمای ویژه: J/g Ko 0.44
دوره تناوبی:4

درجه اشتعال : در حالت جامد اشتعال پذیر
شماره سطح انرژی : 4
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 16
چهارمین انرژی : 2

ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Ni-56 6.1 روز
Ni-57 35.6 ساعت
Ni-58 پایدار
Ni-59 76000.0 سال
Ni-60 پایدار
Ni-61 پایدار
Ni-62 پایدار
Ni-63 100.0 سال
Ni-64 پایدار
Ni-65 2.51 ساعت

اشکال دیگر :
هیدرید نیکل NiH
اکسید نیکل NiO
دی کلرید نیکل NiCl2


منابع : کانی پنتلاندیت
کاربرد : به علت پایداری در زنگ زدگی در تهیه مواد الکتریکی و آلیاژهای فلزی به کار می رود . به همراه کادمیم برای تهیه باتری و همچنین برای ساخت سکه مورد استفاده قرار می گیرد .

روش شناسایی:

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

دانلود نمونه سوالات عمومی

 

دانلود رایگان نمونه سوالات دروس عمومی دانشگاه پیام نور نیمسال اول ۸۹-۸۸
از طریق لینک زیر اقدام به دریافت نمونه سوال نمایید...
دانلود نمونه سوالات عمومی

تجزیه عنصری،تفکیک مخلوط ترکیبات آلی

مقدمه:

تفكیك مخلوط تر كیبات آلی:

در شناسایی تركیبات آلی شیمیدان كمتر به یك جسم خالص برخورد می كند بلكه اكثرا جسم با محصولات فرعی و مواد اولیه مخلوط است.گرچه با وجود روش های جدید تفكیك بخصوص روشهای كروماتوگرافی جدا كردن تركیب خالص از گذشته آسانتر است با این حال نباید اهمیت روشهای كلاسیك را نادیده گرفت.

اساس كلی روشهای كه اغلب برای جدا كردن مخلوط های آلی به كارمی رود استفاده از قطبیتی است كه در اجزای یك مخلوط وجود دارد یا در آن ایجاد می شود.این اختلاف تقریبا در تمام روشهای تفكیك از جمله تقطیر –تبلور مجدد-استخراج و كروماتوگرافی به كار می آید.بزرگترین قطبیتی كه تفكیك را ساده تر می كند اختلافی است كه در قطیبت نمكها و مواد آلی غیر قطبی وجود دارد.هر گاه یك یا چند جزاز یك مخلوط قابل تفكیك به نمكهای مربوط باشند به سهولت می توان آن اجزا را به كمك استخراج یا تقطیر به طور كامل از اجزای غیر قطبی جدا كرد.

تجزیه كیفی آلی به روش كلاسیك:

این تجزیه شامل 6 مرحله ی اساسی است كه در زیر آرده شده است:

1)آزمایش مقدماتی خواص فیزیكی و شیمیایی

2)اندازه گیری ثابت های فیزیكی

3)تجزیه عنصری

4)آزمایشهای مربوط به حلالیت

5)آزمایشهای مربوط به گروه بندی(فعالیت عوامل مختلف غیر از واكنشهای اسیدو باز)

6)تهیه مشتق ها

این روش بسیار با ارزش است.با این روش معمولا می توان یك تركیب آلی شناخته شده را نسبت به یك تركیب معدنی با اطمینان بیشتری تشخیص داد.

در ادامه به شرح مورد سوم(تجزیه عنصری) می پردازیم.

تجزیه عنصری

عنا صر متداول موجوددرتركیبات آلی كر بن هیدروژن واكسیژن می باشد گاهی عناصر دیگری نظیر نیتروژن- گوگرد-اكسیژن و هالوژن هاهم درآنها یافت می شوند .

برای اكسیژن آزمایش ساده ای وجود نداردو عناصر دیگر با پیوند كوالانسی در اتصال هستندو بنابراین با آزمایش های یونی معمولی مستقیما جواب نمی دهند.ولی اگر جسم آلی مجهول با سدیم مذاب ذوب شود در اگثر موارد طوری تركیب می شود كه NوSوXآن به یونهای CNوSوCNSوXتبدیل می شود.پس از آنكه سدیم اضافی دقیقا از بین برده شد محلول آبی را كه محتوی این یونهاست به روش معمولی معدنی تجزیه می كنند.توضیح كامل تری در این مورد وجود دارد كه در زیر به آن می پردازیم.

ادامه نوشته

دستگاه ایکس ری

دستگاه XRD (XMD 300)

این دستگاه برای آنالیز کمی و کیفی فازها در بازۀ وسیعی از مواد به کار می‌رود. ویژگی متمایز کنندۀ این دستگاه از دیگر دستگاه‌های تفرق اشعۀ X جریان الکتریکی پایین می‌باشد که نیاز به سرد کننده ندارد. توان الکتریکی این دستگاه w50 است. در این مدل مبنای هندسی θ-θ می‌باشد به‌طوریکه نمونه ثابت است و تیوپ اشعۀ ایکس و دتکتور جابه‌جا می‌شوند و سبب می‌شود که دستگاه بازۀ گسترده‌ای از مواد جامد و مایع را آنالیز کند. آند دستگاه مس (CU) است و قادر به آنالیز مواد از زاویۀ 6 الی 126 درجه می‌باشد. از ویژگی‌های دیگر این دستگاه سرعت بالای آنالیز می‌باشد که به طور معمول هر 10 درجه را در 60 ثانیه آنالیز می‌کند.

صنعت شیشه

شیشه و صنعت شیشه گری

تهیه کننده : مجید مکاری
منبع : راسخون

شیشه چیست ؟

شیشه ، مایعی می‌باشد که بسیار سرد شده است و در حرارتی پایین‌تر از نقطه انجماد آن ، در حالت مایع قرار دارد و بطور عمومی ، جسمی است شفاف که نور بخوبی از آن عبور می‌کند و پشت آن بطور وضوح قابل روئیت می‌باشد.
شیشه از نظر ساختمان مولکولی در حالت جامد آرایش مولکولی نامنظم دارد. در درجه حرارت‌های بالا ، شیشه مثل هر مایع دیگری رفتار می‌کند. اما با کاهش دما ، گرانروی آن بطور غیر عادی افزایش می‌یابد و باعث می‌شود مولکول‌ها نتوانند در آرایشی که لازمه کریستال شدن است، قرار گیرند. به این ترتیب شیشه از نظر ساختمان مولکولی مانند مایعات نامنظم است، ولی این ساختمان غیر منظم ، دیگر متحرک نیست.
شیشه جسمی سخت است که سختی آن در حدود 8 می‌باشد و همه اجسام بجز الماسه‌ها را خط می‌اندازد. وزن مخصوص شیشه 2.5 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و بسیار تُرد و شکننده است. شیشه در مقابل تمام مواد شیمیایی حتی اسیدهای قوی و بازها مقاومت کرده و تحت تاثیر خورندگی واقع نمی‌شود، به همین علت ظرف آزمایشگاهی را از شیشه می‌سازند. فقط اسید فلوئوریدریک (HF) بر آن اثر داشته و شیشه را در خود حل می‌نماید.

تاریخچه

مانند بسیاری از مواد دیگر ، در مورد اختراع شیشه نیز تردید بسیاری وجود دارد. یکی از قدیمی‌ترین استفاده‌های موجود در این ماده ، از "پلینی" نقل شده که در طی آن ، گفته می‌شود که بازرگانان فنیقی ، ضمن پختن غذا در ظرفی که برحسب اتفاق روی توده‌ای از لزونا در ساحل دریا قرار گرفته بود، به وجود این ماده پی بردند. یکی شدن ماسه و قلیا نظر آنان را به خود جلب کرد و سبب انجام تلاشهای بعدی در راه تقلید این عمل شد.
مصری‌ها در هزاره ششم پیش از میلاد ، جواهرات بدلی شیشه‌ای می‌ساختند. در سال 290 میلادی ، شیشه پنجره ساخته شد. در طی قرون وسطی ، ونیز به مرکز انحصاری صنعت شیشه بدل شده بود. در سال 1688 شیشه جام در فرانسه به شکل فراورده نو عرضه گردید. در سال 1608 میلادی ، در ایالات متحده ، در "جیمزتاون" در ویرجینیا ، صنعت شیشه پایه‌گذاری شد. در سال 1914، فرایند فورکالت در بلژیک برای کشش مداوم ورق شیشه بوجود آمد.
صنعت شیشه‌سازی ، در ایران سابقه بسیار طولانی دارد که به حدود پیش از 2000 قبل از میلاد می‌رسد. کشف یک ظرف شیشه‌ای زرد رنگ صدفی با زینتی شبیه به خطوط شکسته موج‌دار که در یکی از قبرستانهای لرستان پیدا شده ، یک گردن‌بند شیشه‌ای حاوی دانه‌های آبی رنگ متعلق به 2250 سال پیش از میلاد ، در ناحیه شمال غربی ایران و قطعات شیشه‌ای مایل به سبز که در کاوشهای باستان شناسی لرستان ، شوش و حسنلو بدست آمده است، نشان دهنده سابقه تاریخی صنعت شیشه‌سازی در ایران است.

ادامه نوشته

سرامیک

سرامیک Ceramic

به مواد معمولاً جامدی که بخش عمده تشکیل دهنده آنها غیر فلزی و غیرآلی باشد، سرامیک گفته می شود. این تعریف نه تنها سفالینه ها، پرسلان (چینی)، دیرگدازها، محصولات رسی سازه ای، ساینده ها، سیمان و شیشه را در بر می گیرد، بلکه شامل آهن رباهای سرامیکی، لعاب ها، فروالکتریک ها، شیشه-سرامیک ها، سوخت های هسته ای و... نیز می شود.

برخی آغاز استفاده و ساخت سرامیک ها را در حدود 7000 سال ق.م. می دانند در حالی که برخی دیگر قدمت آن را تا 15000 سال ق.م نیز دانسته اند. ولی در کل اکثریت تاریخ نگاران بر 10000 سال ق.م اتفاق نظر دارند (بدیهی است که این تاریخ مربوط به سرامیک های سنتی است).  واژه سرامیک از واژه یونانی کراموس گرفته شده است که به معنی سفال یا شیء پخته شده است.

مهم ترین عناصر پوسته زمین عبارتند از: اکسیژن 50%، سیلیسیم 26% و آلومینیم 8% بنابراین می توان حدس زد که مواد اولیه سرامیکی (پوسته زمین) در واقع همان ترکیبات اکسیدی سیلیسم و آلومینیم هستند، لذا به آنها آلومینو سیلیکات گفته می شود. کانی آشنای رس نیز در واقع نوعی آلومینو سیلیکات آب دار می باشد. (رس خالص سفید رنگ است و قرمزی رس معمولی به علت وجود اکسید آهن در آن می باشد) کانی های رس در سرامیک ها دو عملکرد مهم دارند:
1- مخلوط آب و رس (گل رس) دارای خاصیت شکل پذیری فوق العاده است (پلاستیک) و حتی بعد از شکل گیری آن به صورت پایدار باقی می ماند.
2- این مواد در محدوده ای از حرارت قبل از آنکه ذوب شوند ذرات تشکیل دهنده آن دچار ذوب سطحی شده و پدیده هم جوشی اتفاق می افتد، که در آن قطعه ای یکپارچه و مستحکم تشکیل می شود. (زینتر شدن)

مهم ترین مواد اولیه سرامیکی:
الف) کانی رسی کائولینیت Al2O3. 2SiO2.2H2O تقریبا در تمام محصولات سرامیکی سنتی وجود دارند، چنانچه کائولینیت را خالص نماییم آنگاه به آن کائولین مساوی خاک چینی گفته می شود که چون فاقد اکسید آهن می باشد، دمای ذوب آن بالا بوده و سفید رنگ می باشد.
ب) مواد غیر پلاستیک، کوارتز (سیلیکا SiO2) که در واقع همان ماده تشکیل دهنده شیشه می باشد و در لعاب سازی، شیشه سازی، چینی سازی و ساینده ها به وفور یافت می شود، دارای ثبات شیمیایی، سختی و دیر گدازی است.
ج) فلدسپات همان آلومینو سیلیکات بدون آب است که در ساخت چینی کاربردی وسیع دارد؛ لذا رس، کوارتز، فلدسپات سه جزء اصلی سرامیک ها می باشند.

ادامه نوشته