مهندسی شیمی

در سال 1881 اولين درس در زمينهء مهندسي شيمي در انيستيتو تكنولوژي ماساچوست امريكا (MIT)توسط پروفسور نورتون در دانشكدهءمكانيك تدريس شد.وي استاد درس شيمي صتعتي بود.علت ارائهء چنين درسي افزايش روزافزون صنايع شيميايي بود و بايد تعيين فرايند ساخت و چگونگي بهره برداري به نحوي رضايت بخش صورت مي‌گرفت.ساخت چنين صنايعي بايد به دست مهندساني كه اطلاعات كافي دربارهء فرايندهاي شيميايي داشتند صورت مي گرفت.درآن زمان طراحي و نظارت بر ساخت اين قبيل صنايع به دو صورت انجام پذير بود:1_ به كمك شيمي دان ها كه از تئوريهاي آزمايشگاهي مطلع بوده ولي اطلاعات مهندسي وتجارب آنها كافي نبود.2_ توسط مهندسان مكانيك كه تجربهء طراحي داشتند ولي از كم وكيف تئوري فرايند مطلع نبودند.
در نتيجه هر حوزه به تنهايي درك و برداشت كاملي از طراحي و فرايند صنايع شيميايي نداشتند و به ناچار از هر دو حوزه استفاده مي شد تا با تبادل اطلاعات وهمكاري بين آنها طراحي و ساخت واحد شيميايي صورت پذيرد.چنين وضعي يعني استفاده از شيمي دان ها ومهندسان مكانيك در طراحي و ساخت واحد توليدي در آلمان مورد توجه بوده است.يعني اين كه براي ساخت و يا طراحي يك فرايند شيميايي بخشهاي مهندسي مكانيك و علوم شيمي در كنار يكديگر قرار مي گرفتند.از شواهد چنين بر مي آيد كه براي هماهنگ و يكنواخت كردن طراحي و ساخت لازم بود كه از اين دو حرفه(شيمي و مهندسي مكانيك)در يك مجموعه تركيب شود.فارغ التحصيلان چنين رشته اي كه اطلاعات مربوط به فرآيندهاي شيميايي و طراحي را با هم دارند قادر به طراحي ساخت و نظارت بر يك فرايند شيميايي خواهند بود.بر اساس اين ايده بود كه درس شيمي صنعتي و بعضي از تجربه هاي آزمايشگاهي ارائه گرديد.در اين مقطع متخصصاني در دانشگاه آموزش مي ديدند كه تحت عنوان شيمي صنعتي يا صنايع شيميايي فعاليت ميكردند.به تدريج كه صنايع شيميايي پيشرفت كردنياز به متخصصاني كه به هر دو حوزه تسلط داشته باشند بيشتر شدهو مطالعه دروسي كه بتواند نياز صنايع شيميايي را برآورده كند در دستور كار استادان دانشگاه ها قرار گرفت و دوره ها يي با نام "مهندسي شيمي مدرن"تاسيس شد.
توسعه روز به روز صنايع شيميايي و احساس نياز مبرم به مهندسان شيمي دانشگاهها را بر آن داشت تا اقدام به تاسيس دانشكده هاي مهندسي شيمي مستقل از دانشكده هاي مكانيك كنند.
براي مثال پيشرفت صنايع شيميايي در امريكا به حدي بودكه در سال 1910 توليد مواد شيميايي در اين كشور بيشتر از مجموع توليدات مواد شيميايي در آلمان و انگليس شد كه اين پيشرفت سريع را مديون توجه حاضر محافل علمي امريكا به حرفهء مهندسي شيمي مي دانند.در اين ميان در ايران اولين بخش مهندسي شيمي در سال 1325 در دانشكده فني دانشگاه تهران شروع به كار كرد.امروزه دامنه رشته مهندسي شيمي بسيار وسعت يافته است.شاخه هايي در بيو تكنولوژي كه هم اكنون در دنيا به عنوان يك"" فناوري برتر""مطرح شده است.مثل كاربرد آنزيمها در بهبود فرايندو....مهندسي پزشكي در مهندسي شيمي.تصفيهءپسابها كنترل فرايندهاو..... از زير شاخه هاي مهندسي شيمي محسوب مي شوند.گسترش و پيشرفت اين قبيل شاخه ها نشان دهندهء آن است كه مهندسي شيمي ديگر نه تنها تخصصي در شيمي و مكانيك نيست بلكه دامنه اش بسيار فراتر از اين رشته ها مي باشد.
(نقل از فراخبر_ويژه نامه علمي _خبري دانشكده مهندسي شيمي دانشگاه صنعتي شريف.شهريور 80)

پژوهشکده شیمی و پتروشیمی

تاريخچه
درسال 1363 پروژه اي درارتباط باموادافزودني به روغن هاي موتور شروع شد. بدليل اهميت اين موضوع و نتايج خوبي كه ازاين تحقيقات بدست آمدواحدي بنام واحد موادافزودني تاسيس گرديد و درزمينه ساخت و ارزيابي سايرموادافزودني به روغن ها تحقيقات وسيعي شروع شد. باتوه به اينكه بازدارنده هانيزدرصنعت نفت ازاهميت بالائي برخوردارند و بصورت گسترده اي مورداستفاده قرارميگيرند اين موضوع نيزبه مجموعه فعاليت هاي واحدمواد افزودني اضافه شد. سپس درحدودسال70اينواحدو واحدهاي سموم ، مودهاي شيميايي و واحدپتروشيمي بصورت يك گروه تحقيقاتي بنام فرآورده هاي شيميايي درپژوهشكده پالايش به فعاليت هاي خود ادامه داد. بدليل عدم همخواني فعاليت هاي اين گروه و گستردگي فعاليت هاي آن و همچنين توسعه بيش ازحد تحقيقات اين گروه بنظر ميرسيد كه اين مجموعه ميتواند بعنوان يك پژوهشكده مستقل فعاليت موثرتري داشته باشد. بهمين منظور دكترباقرمهاجراني كه درسال63 موفق به تاسيس واحد افزودني شده بود ده سال بعد موفق شد درادامه تلاشهاي خود پژوهشكده اي بانام شيمي و پتروشيمي تاسيس كند كه مورد تاييد وزارت نفت و وزارت علوم تحقيقات و فناوري نيز قرار گرفت. درآن سال اين پژوهشكده شامل چهار واحد پژوهشي زيربود: *واحد موادافزودني و بازدارنده ها *واحد سموم و دفع آفات *واحد كورهاي شيميايي *واحدفرآورده هاي پتروشيمي درسال 76 واحد تجزيه ، شناسايي و فرمولاسيون موادنيز بنابه نزديكتربودن طبيعت كاري خود ازپژوهشكده پالايش به پژوهشكده شيمي و پتروشيمي منتقل شد و واحدهاي پژوهشي اين پژوهشكده به 5واحد افزايش يافت. بعلت حجم زياد فعاليت هاي واحد افزودني و بازدارنده ها، اين واحد نيزخودبه دوواحد مستقل واحد موادافزودني و واحدبازدارنده ها تفكيك گرديدكه تعداد واحدهاي پژوهشكده تاسال 78 به 6واحد مستقل رسيد. دراين سال بعلت نيازفراوان به تجهيزات و امكانات نيمه صنعتي و Bench به منظور دستيابي به اطلاعات اوليه جهت طراحي هاي مهندسي و ساخت مواد ويژه واحدي تاسيس شدتابتواند اين نيازرابرطرف كند كه اين اتفاق نيزدرسال 78 پايه ريزي شد. درحال حاضر پژوهشكده شيمي و پتروشيمي درقالب واحدهاي پژوهشي زير مسئوليت هاي محوله رابعهده دارد. *واحد فرآورده هاي پتروشيمي *واحدمواد افزودني *واحدسموم و دفع آفات *واحدكودهاي شيميايي و موادمعدني *واحدبازدارندها *واحدشناسائي و فرمولاسيون مواد *واحد فرآورده هاي ويژه دانشهاي فني : - ساخت يك بيوسايد هتروسيكل موافق محيط زيست براي برجهاي خنك كننده -ساخت بازدارنده هاي خوردگي و رسوبگذاري برجهاي خنك كننده ( آبهاي سخت) -توليدگوگرد و تابل -اموليسفايرهاي اوليه و ثانويه(موادافزودني به سيالات حفاري پايه روغني) -ساخت ماده پتك كننده توربين هاي نيروگاهها -ساخت مالئيك هيدرازيد درمقياس Bench -ساخت فنيل سولفونات كلسيم درمقياس Bench -ساخت روغن امولسيون شونده درمقياس يك تن -ساخت Nacapدرمقياس يك تن -ساخت CBSدرمقايس 112Kg -ساخت MBSدرمقياس 112Kg -تهيه تولوئن و زايلن خشك - ساخت كودمايع كامل

متابوليتهاي ثانويه در گياهان Secondary Metabolites in Plants

متابوليت هاي ثانويه گياهي، تركيباتي آلي هستند كه مستقيما در رشد، نمو يا توليد مثل گياه دخيل نيستند. اين تركيبات داراي ساختار شيميايي پيچيده تري نسبت به متابوليت هاي اوليه(مثل اسيدهاي امينه) كه براي بقاء زندگي سلولها ضروري اند مي باشند. آلكالوئيد ها(مورفين، كدئين، آتروپين)، ترپنوئيدها، فلاوونوئيدها، رنگيزه هاو تانن هااز جمله مهم ترين اين تركيبات هستند. سلولهاي گياهي مقادير متنوعي از اين فرآورده ها را توليد مي كنند. بسياري از اين تركيبات سمي هستند و اغلب در وزيكولهاي خاص يا واكوئول ها ذخيره مي شوند. اين نوع ذخيره سازي از يك طرف نوعي سميت زدايي براي گياه است واز طرف ديگر نوعي مخزن ذخيره براي موادي نظير مولكولهاي غني از نيتروژن است. اگر چه متابوليت هاي ثانويه گياهي بسيار رايج هستند، اما هر گياهي قادر به توليد هر نوع تركيب ثانويه اي نيست و برخي تركيبات نيز تنها منحصر و محدود به گونه خاصي هستند. اهميت متابوليت هاي ثانويه براي گياهان از ماهيتي اكولوژيك برخوردار است واين تركيبات نيز داراي كاركردهاي متنوعي اند كه از آن جمله مي توان به عملكرد دفاعي در برابر صيادان، انگلها و عوامل بيماريزا، فيتو الكسين ها(سموم گياهي) در هنگام ابتلاء به قارچ جهت جلوگيري از گسترش ميسليوم قارچ در گياه، رقابت هاي بين گونه اي ، يا تسهيل فرآيندهاي توليد مثلي (مثل توليد بوهاي جاذب و يا مواد رنگي) ويا ايجاد ارتباط با گرده افشانها اشاره كرد. برخي از تركيبات ثانويه در گياهان داراي عملكردsignalling هستند كه در اين ميان هورمونهاي گياهي جايگاه ويژه اي دارند.

برخي منابع

  http://www.usask.ca/agriculture/plantsci/classes/plsc416/projects_2002/gibson/secondary_metabolism.html

http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/e20/20.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Secondary_metabolite

http://www.answers.com/topic/secondary-metabolite?cat=technology

بررسي فيتو شيميايي روغن فرار گياه كرفس كوهي

گياه كرفس كوهي با نام علمي Amirkabiria odoratissima Mozaffarian جنس جديدي از خانواده چتريان مي‌باشد كه در مناطقي از استان چهارمحال بختياري و اصفهان رويش دارد. گياه داراي بوي بسيار نافذ مي‌باشد. تحقيق حاضر در جهت شناسايي تركيبات مختلف موجود در اسانس گياه، خصوصا تركيبات مسئول بوي نافذ گياه و پيش‌بيني اثرات درماني احتمالي آن مي‌باشد. گياه بطور عاميانه در ابتداي رويش زمانيكه برگهاي زرد مي‌باشد جمع‌آوري مي‌شود و براي مصارف مختلف بفروش مي‌رسد. در اين تحقيق گياه به دو صورت ، در اندازه حدود 10 سانتيمتري داراي برگهاي زرد در اندازه حدود 20 سانتيمتري داراي برگهاي سبز روشن همراه با برگخاي جوان زرد جمع‌آوري و اسانس‌گيري شد. اسانسهاي به دست آمده از دو جزء گياه با روشهاي مختلف GC-Mass, GC, TLc مورد بررسي قرار گرفت . جزء اصلي اسانسهاي پس از جدا شدن بر روي صفحات TLC بوسيله UV, IR, NMR, GC-Mass مورد بررسي قرار گرفت . نتايج نشان داد كه بيش از 90 درصد اسانس برگهاي جوان و زرد رنگ گياه را فتاليدها بخصوص Z-Ligustilide تشكيل ميدهد، و تركيبات ديگر در اسانس فوق بسيار ناچيز است . با سبز رنگ شدن گياه بر تعداد تركيبات اسانس افززوده شده و از ميزان فتاليدي مي‌باشند كه مسئول بوي نافذ گياه هم هستند. اين تركيبات فتاليدي به احتمال زياد مسئول اثرات فارماكولوژيكي گياه مي‌باشند.

 

تاریخچه استفاده از گیاهان دارویی و معطر

این هم یک تاریخچه کامل در مورد گیاهان دارویی که امیدوارم بتونه مورد قبول واقع بشه :

استفاده از گیاهان دارویی به منظور درمان با تاریخ زندگی انسان هم زمان بوده است. انسان در تمام دوران تاریخی چاره ای جز توسل به گیاهان نداشت. اگر چه در نیم قرن گذشته استفاده از داروهای شیمیایی و سنتزی به شدت رواج یافت ولی به سرعت آثار زیان بار آنها بر زندگی آنها سبب گرایش مجدد به گیاهان دارویی گردید، و این نکته که توسل به گیاهان دارویی همواره در طول تاریخ یکی از روشهای موثر درمان بوده است، به خوبی روشن است. تاریخ طب در کشور ما مربوط به دوره آریایی می باشد و اوستا (۶۵۰۰ ق.م) اولین کتابی است که از گیاهان دارویی سخن گفته است. به نقل از اوستا اولین پزشک ایرانی تریته پدر گرشاسب پهلوان بوده است که از کاربرد گیاهان دارویی و عصاره آنها اطلاع داشته و مقام او در طب نظیر مقام ایمهوتپ (۳۵۰۰ ق.م) در مصر باستان، انقلبیوس در یونان و آسکولانیوس در روم(سه رب النوع درمان) بوده است. قدیمی ترین گیاه دارویی در طول تاریخ ” هوم” گیاه مقدس آیین زرتشت بوده است. در کتابهای پهلوی هوم را سرور همه گیاهان و استفاده از آن را باعث عمر جاویدان می داند. تاریخ استفاده دارویی از پیاز و ادویه به ۴۵۰۰ ق.م و به نقل از هردوت استفاده از گیاهان دارویی میرح (Commiphora)، کاسیا (Cinnamomu) سیناموم (Cinnamimum Zylanica) آنیز (Pinpimella anisum) مارجورام (Oroganum margorana) در مومیایی کردن اجساد به ۵۲۰۰ ق.م می رسد. قدیمی ترین کتاب چینی منسوب به شینون (۲۸۰۰ ق.م) ۱۰۰۰ گونه دارویی را شرح داده، ماردوکاپالیدین (۷۱۰ ق.م) ۶۴ گونه دارویی را کشت نموده است، در الواح سومری چگونگی کشت گیاهان را شرح داده، بقراط (۳۷۷ ق.م) کاربرد دارویی ۴۰۰ گونه دارویی را شرح داده است. ظهور دانشمندانی نظیر سقراط، دیوسکورید، رازی، هروی، ابن سینا، ابوریحان بیرونی، جرجانی، خاندان بختیشوع سبب گسترش این علم در جهان گردیدند

گیاهان دارویی رستنیهایی با تاریخچه جالب توجه و ممتاز هستند. علاوه بر قدمت، گستره نفوذ این گیاهان در تاریخ ادیان و ملتها بسیار شایان توجه است بطوریکه در جای جای حوادث مهم تاریخی، سیاسی، اجتماعی و دینی، این گیاهان قرین توجه بوده و یا منجر به بروز حوادث مهمی شده اند. در بوندهشن (دایرةالمعارف زرتشتیها) به اسامی فرشتگان اداره کننده روزهای یک ماه اشاره شده که با نام گیاهان دارویی انطباق دارد، زعفران و نسترن از آن جمله اند. در سوره دهر، آیات پنجم و ششم می خوانیم “نیکوکاران عالم در بهشت شرابی نوشند که طبعش در لطف رنگ وبوی کافور است. در تاریخ اسلام، نام یهود بنی قریظه با حوادث مهم صدر اسلام قرین است. در زبان عربی یکی از نامهای درخت اقاقیا، قریظه است. بنی قریظه نام طایفه ای از یهود بوده که در ابتدا به شغل دباغی اشتغال داشته اند و از این گیاه در فرآوری پوست استفاده می کرده اند. امروزه می دانیم که تاننها گروهی از مواد موثره هستند که در رسوب پروتیین نقش دارند و این اثر باعث خاصیت میکروب کشی، ضد خونریزی و انقباض بافتهای مختلف می شود. بنا براین برای رسوب دادن پروتیین پوست، در دباغی مورد استفاده قرار می گرفته است. از دیگر گیاهان دارویی سس است که در زبان عطاران و منابع طب سنتی به افتیمون معروف است که نام اخیراز صفت گونه ای در نام علمی آن گرفته شده است. از خواص درمانی این گیاه در درمان بیماریهای دماغی استفاده می شود. علاوه بر منابع طبی در متون ادبی هم از این گیاه نام برده شده است. با جستجو و دقت درمنابع دینی، تاریخی و ادبی، اسامی گیاهان دارویی، وجوه تسمیه و حوادث مرتبط با این گیاهان به وفور به چشم می خورد. بنابر این در کنار توجه فزاینده ای که به خواص درمانی این گیاهان می شود لازم است جهت آشنایی بیشتر نسل جوان با این وجوه تسمیه بررسیهای جامع تری انجام گیرد و حلقه های مجزای دانش بشری مربوط به گیاهان دارویی انسجام و اتصال بیشتری پیدا نماید

مهندسی ژنتیک در گیاهان دارویی

گیاهان منبع مهمی از دارو در طی هزارن سال می باشند. حتی امروزه، مرکز سلامت جهانی تخمین زده است که بالاتر از ۸۰درصد از مردم هنوز بر روی درمانهای سنتی مثل استفاده از علف ها تکیه دارند. گیاهان دارویی منابع خیلی مهمی از داروهای حفاظت کننده ی زندگی برای اکثریت جمعیت جهان می باشد. روش های بر پایه ی بیوتکنولوژی برای انتخاب, دستورزی و حفظ ژنوتیپ های بحرانی گیاهان دارویی مهم می باشد. باززایی درون شیشه ای, پتانسیل خیلی قوی را برای تولید گیاهان با کیفیت بالا از لحاظ دارویی دارا می باشد. حفاظت سرمایی یک روش حفاظت در مدت زمان طولانی, در نیتروژن مایع است و فرصتی را برای حفظ گیاهان دارویی در معرض خطر مهیا می کند. تولید درون شیشه ای متابولیت های ثانویه با کشت سوسپانسیون سلولی گیاه در گیاهان دارویی مختلف گزارش شده است. بیوراکتورها یک قدم کلیدی در تولید تجاری متابولیت های ثانویه به وسیله ی بیوتکنولوژی هستند. انتقال ژنتیکی (انتقال ژن) ممکن است یک راه قوی برای افزایش تولید متابولیت های ثانویه ی جدید می باشد. بخصوص به وسیله ی اگروباکتریوم ریزوژینس که باعث القای ریشه های مویین می گردد. روشهای اصلاحی در گیاهان دارویی بطور کلی به دو دسته سنتی (انتخاب توده ای، ‌دورگ گیری و زراعت متابولیتی) و مدرن (تغییر در ساختار ژنتیکی) طبقه بندی می شوند. استفاده از مهندسی ژنتیک متابولیتهای ثانویه شامل ایجاد جهش،‌ انتقال ژن (استفاده از باکتری اگروباکتریوم و تفنگ ژنی)،‌ دستکاری تنظیم کننده های نسخه برداری ژنها و کشتهای درون شیشه ای می باشد که نتیجه این تکنیکها،‌ ایجاد گیاهی ترانس ژنتیک (تراریخته) و پدیده زراعت مولکولی گیاهان دارویی خواهد بود

جهش، فرآیندی است قابل توارث که موجب تغییر دایم مجموع توارثی سلول شده و نهایتا موجودی زنده با ویژگی‎های جدید ژنتیکی را بوجود می‎آورد که به موجود جدید موتان گویند. یکی از عوامل اصلی تکامل در گیاهان جهش یا موتاسیون است. همراه با دورگ‎گیری و بیوتکنولوژی، جهش با ایجاد تنوع مواد اولیه برای گزینش را فراهم می‎آ‎ورد. از جهش در اصلاح نباتات استفاده زیادی شده است و تعداد زیادی واریته جدید از این طریق اصلاح یافته‎اند. به عنوان مثال تا سال ۱۹۸۲ تعداد واریته‎های موتان معرفی شده به ۳۲۷ موتان رسید که این تعداد در حال حاضر چند برابر شده است. برای ایجاد جهش می‎توان از جهش‎زاهای فیزیکی مثل پرتوهای گاما و ایکس و جهش‎زاهای شیمیایی مثل اتیل متان سولفونات، دی متیل سولفات و غیره استفاده کرد. در سازمان انرژی اتمی ایران تسهیلات استفاده از اشعه گاما برای اهداف اصلاح نباتات فراهم است. اصلاح گیاهان دارویی در ایران در آغاز راه است. با استفاده از تکنیک‎های به‎نژادی مثل جهش مصنوعی امکان اصلاح گیاهان دارویی با عملکرد و ماده موثره بالا عملی است. سرعت اصلاح در این روش به ویژه برای گیاهانی که با بذر تکثیر می‎یابند بیشتر خواهد بود.

گیاهان زینتی

گیاهان زینتی بخشی از کل گیاهان موجود در دنیا هستند که بر اساس سلیقه انسان و دارا بودن خصوصیات ویژه ای از جمله رنگ، شکل اندازه گل، برگ و ساقه جزء گروه گیاهان زینتی قرار داده شده اند. یک گیاه را نمی توان به یک گروه خاصی از گیاهان محدود و منحصر نمود. با توجه به این امر مشاهده می شود که روز به روز تعدادی از گیاهان، از یک گروه به گروه دیگری وارد می شوند و بر تعداد گیاهان مشترک در بین گروه های مختلف افزوده می شود. با افزایش شناخت جنبه های مخاطره آمیز و مسمومیت زا در ارتباط با مصرف بی رویه مصرف داروهای سنتزی، علاقه به استفاده داروهای گیاهی در تمام دنیا رواج پیدا کرده است. بسیاری از گیاهان زینتی که هم اکنون در فضاهای شهری مورد استفاده قرار می گیرند، دارای ارزش دارویی می باشند که با شناخت این گیاهان زینتی چند منظوره و استخراج مواد موثره آنها از این گیاهان حداکثر استفاده می گردد. هم اکنون بالغ از ۳۰۰۰۰۰ گونه گیاه زینتی وجود دارد که بیش از ۱۰۰۰۰ گونه به عنوان گیاهان دارویی شناخته می شوند.. از نمونه های بارز گیاهان مورد نظر می توان به موارد زیر اشاره نمود: زنبق(ریزوم)، گل حسرت(پیاز)، سرخس(ریشه) سنبل الطیب(ریشه)، گل صابونی(برگ و ریشه)، عروسک پشت پرده(میوه)، شاهپسند(برگ)، گل انگشت دانه(برگ)، گل سرخ(میوه)، همیشه بهار(گل و برگ)، گل برف یا موگه(گل، برگ و ساقه های زیر زمینی)، بنفشه معطر و سه رنگ(تمام قسمتهای گیاه)، شب بوی خیری(برگ، دانه و گل)، گل صد تومانی(ریشه)، لادن(برگ،گل و شیره گیاه تازه)، گل ساعت (ریشه، برگ و گل)، سرخار گل(ریه)، مخلصه (سرشاخه های گلدار)، گل مغربی (دانه و گل و اعضای هوایی)، گل محمدی (گلبرگ)، تاج الملوک (دانه وگل)، اسطوخدوس(سرشاخه های گلدار و برگدار)، رزماری (برگ و سرشاخه های گلدار)، صبر زرد (برگ).لازم به ذکر است که این قسمتهای گیاهی در درمان اغلب بیماریهای کلیوی، جلدی،روده ای، تنفسی، قلب و عروق، التیام زخمها و سوختگیها، مواد آرایشی، تسکین اعصاب نقش ایفا می کنند. اطلاع رسانی و ترویج کشت و کار، حمایت صنعت طب سنتی و انجام تحقیقات در جهت افزایش مواد موثره قدم بلندی در استفاده از گیاهان دارویی بوده و باعث می شود، کشاورزان با اطمینان و رضایت خاطر بیشتری به کشت و کار گیاهان مورد نظر بپردازند

By Mohammad Sohrabi: Abstract in Iranian Medicinal Plants Congress 2005 Tehran .

گلسنگها

گلسنگها تنها گیاهان موجود در تبلور گیاهی جهان هستند که آنها را درهیچ یک از رد ه های گیاهی نمی توان طبقه بندی کرد. گلسنگها از یک بخش قارچی( جذب کننده مواد معدنی) و یک بخش تولید کننده غذا (از راه فتوسنتز)، تشکیل می شوند. روابط بیولوژیکی ایجاد شده در گلسنگها (همزیستی) تکامل بسیار موفقی را در ترکیب قارچها و بخش همزیست فتوسنتز کننده آن ایجاد کرده که در نهایت باعث بوجود آمدن نزدیک به ۱۴۰۰۰ گونه از گلسنگها در جهان شده است. گلسنگها در حاصلخیزی خاک، و رشد گیاهان روی آن، ایجاد خاک از سطح صخره سنگهای لخت یا قلوه سنگها تاثیر داشته و از طرفی به عنوان منبع غذایی، مصالح لانه سازی، پناهگاه برای حیوانات ، پرندگان و سایر مهره داران مورد استفاده قرار می گیرند انسان از گلسنگها به عنوان غذا و وسایل تزیینی، صنایع رنگرزی به عنوان دارو، سم، و فیبر و الیاف استفاده می کنند. همچنین گلسنگها در تهیه عطر، ادکلن و تهیه آنتی بیوتیک مورد استفاده قرار می گیرند.با آن که گلسنگ ها از شگفت انگیز ترین و متداول ترین موجودات روی زمین هستند و صرف نظراز پوشش روی درختان، هشت در صد از سطح کره خاکی را اشغال می کنند، به نقش مهم اکولوژیکی آنها توجه نمی شود. گلسنگ ها به دلیل زندگی چند موجود زنده در کنار یکدیگر بیش از گیاهان و جانوران که بصورت انفرادی زندگی می کنند دارای زیبایی می باشند. هر تال گلسنگ نتیجة همزیستی دراز مدت قارچ با جلبک سبز، سبز-آبی و یا ترکیبی از آنها می باشد. گلسنگ ها علاوه بر نقشی که به طور طبیعی در تشکیل خاک، تداوم شبکة غذایی، تاثیر در تراکم پوشش گیاهی و کنترل جمعیت نرم تنان دارند، به لحاظ داشتن انواع هیدرات کربن، پروتیین، آنیوتیک و سایر متابولیت های ثانویه، از زمان نخستین تمدن چینی و مصری تا به امروز، مصارف خوراکی و دارویی نیز دارند. از میان ۱۷۰۰۰ گونه گلسنگ شناخته شده از سراسر دنیا، خواص دارویی تعداد محدودی از آن ها شناسایی شده است. بررسی مجموعه انتشارات گلسنگ های ایران (۲۰۰۴-۱۸۶۰) نشان داد که تاکنون Esculenta Everson Lecanora ساکن زمین های نیمه بیابانی استپ های ناحیه ایرانو-تورانی، Peltigera canina (L.) Willd. و Xanthoria parietina از ایران گزارش شده اند، که به ترتیب دارای مصرف خوراکی، درمان هاری و یرقان می باشند گلسنگها در طب سنتی به عنوان ضد سرفه، ضد بیماریهای ششی مورد استفاده قرار می گیرند. کاربردهای داروسازی مواد گلسنگی توسط دانشمندی بنام Zopf در سال ۱۹۰۶ درکتاب Zopf’s monography مورد استفاده قرار گرفته است.(۱۹۶۶). Subramanian داروهایی از گلسنگها را گزارش کرده است. (۱۹۸۵) Hanssan و Schadler ،(۱۹۸۸) Richardsoon و (۱۹۸۸) Schindler در باره خواص دارویی گلسنگها اطلاعاتی ارایه کرده اند. مطابق آخرین تحقیقات صورت گرفته روی کاربرد های بیولوژیکی گلسنگها و مواد گلسنگی کارهای صورت گرفته را می توان به اشکال زیر تقسیم بندی کرد. فعالیتهای آنتی بیوتیکی، فعالیتهای آنتی توموری و آنتی موتا ژنی ،فعالیتهایی علیه ویروس ایدز، فعالیتهای آلرژنیک ، فعالیتهای بازدارنده رشد گیاهان ، فعالیتهای بازدارنده آنزیمی

صدها گياه دارويي در معرض خطر انقراض قرار دارند

گفته كارشناسان، صدها گياه دارويي در معرض خطر انقراض قرار دارند كه اين موضوع كشف درمان بيماري‌ها در آينده را به خطر مي‌اندازد.

به گزارش پايگاه اينترنتي بي.بي.سي، بيش از ‪ ۵۰‬درصد از داروهاي تجويزي از مواد شيميايي درست مي‌شوند كه ابتدا در گياهان كشف شدند.

اما گروه "بين‌المللي محافظت از باغ‌هاي گياه‌شناسي" اعلام كرد، بسياري از اين گياهان به دليل جمع‌آوري بيش از حد و قطع درختان جنگلي در معرض خطر قرار دارند.

محققان هشدار دادند كه ممكن است گياهان معالج بيماري‌هايي مانند سرطان و "اچ.آي.وي" قبل از آنكه كشف شوند، منقرض شوند.

آنها ‪ ۴۰۰‬گياه را كه در معرض خطر انقراض قرار دارند معرفي كردند. به گفته آنان نيمي از گونه‌هاي ماگنوليا در سراسر جهان در معرض خطر نابودي قرار دارند.

همچنين اعلام كردند كه نيمي از گونه‌هاي مانگوليا در سراسر جهان در معرض خطر قرار دارند.

اين گياه شامل ماده شيميايي "هونوكيول" است كه در طب سنتي چين براي درمان سرطان‌ها و كند كردن شروع بيماري قلبي به كار مي‌رود.

بسياري از مواد شيميايي گرفته شده از گياهاني كه در معرض خطر انقراض قرار دارند، اكنون در آزمايشگاه توليد مي‌شوند.

اما اين گزارش افزود، اين وضعيت علاوه بر اينكه موفقيت‌هاي آتي را در معرض خطر قرار مي‌دهد، عواقبي نيز در كشورهاي در حال توسعه دارد.

بر اساس اين گزارش، پنج ميليارد نفر هنوز به طب سنتي پايه گياهي به عنوان شكل اوليه مراقبت بهداشتي تكيه دارند.

"بليندا هاوكينز" نويسنده اين گزارش نوشت، شايد هميشه از دست دادن گياهان دارويي جهان در شمار مهمترين مسائل مردم قرار نداشته باشد با اينحال مبالغه نيست كه بگوييم روند سريع كاهش اين گونه‌هاي گياهي اگر متوقف نشود، مي‌تواند آينده مراقبت‌هاي بهداشتي را در جهان متزلزل كند.

گیاهان دارویی

مواد موثره گیاهان دارویی دو نوع هستند :
نوع اول مواد حاصل از سوخت و ساز اولیه { اساسأ ساکارید} یا مواد مورد نیاز و حیاتی، که در همه ی گیاهان سبز با عمل فتوسنتز به وجود می آیند.
نوع دوم مواد حاصل ازسوخت و ساز ثانویه که در اثر جذب ازت توسط گیاه تولید می شوند. این تولیدات ظاهرأ اغلب برای گیاه بدون فایده هستند، ولی بر عکس اثرات درمانی آنها قابل توجه است. منظور از این ترکیبات اسانس های روغنی ( یا اسانس طبیعی )، رزین ها و آلکالوئیدهای مختلف نظیر تریاک است.
عمومأ این مواد در حالت طبیعی به طور خالص یافت نمی شوند و به حالت ترکیب با عناصر دیگری همراهند که به صورت مکمل اثرات آنها را تقویت می کنند. با این حال حتی اگرگیاه دارویی فقط یک ماده فعال داشته باشد باز اثر آن روی بدن انسان مفید تر از همان ماده در حالت به دست آمده از سنتز شیمیایی است.
مواد موجود در گروههای اصلی :
1- آلکالوئیدها : ترکیبات پیچیده ی ازت دار بوده و نوع بازی آن ها معمولأ اثرات قوی فیزیولوژیک دارد. ضمنأ آنها اکثرأ سموم گیاهی بسیار موثر و دارای اثرات خاصی نیز هستند.
الکالوئیدها را بر حسب ترکیبات شیمیایی و خصوصأ ساختمان ملکولی آنها در چندین دسته و گروه تقسیم بندی می کنند.
الف) فنیل آلانین : کاپسائیسین در فلفل- کلشیسین در ارکیده
ب ) آلکالوئید ایزوکینولئیک : مرفین، اتیل مرفین، کدئین، پاپاورین ، آلکالوئیدهای ایندولیک : ارگومترین، ارگوتامین از زنگ غلات
ج ) آلکالوئیدهای کینولئیک : شاخه برگدار سداب معمولی
د ) آلکالوئیدهای پیریدیک و پیپریدیک : ریسینین در کرچک - تری گونلین در شنبلیله - کونین(سم خطرناک ) در شوکران کبیر.
ه ) آلکالوئیدهای استروئید : ریشه بنفشه معطر - تاج الملوک (آکونیتین به عنوان مثال )

گلوکوزید ها :
از سوخت و ساز ثانویه ی گیاه حاصل و از دو قسمت تشکیل شده اند.
یک قسمت آن مانند گلوکز محتوی قند و در اکثراوقات غیر فعال است و اثر مناسبی روی حلال بودن گلوکوزید و جذب آن حتی انتقال ان از یک عضو به عضو دیگر دارد. اثر درمانی مربوط به قسمت دوم است که به ان اگلیکن { یا اگلوکن } گفته می شود .بر حسب ترکیبات به انواع زیر تقسیم می شود :
1- تیو گلوکوزیدها : حاوی گوگرد که به طور آلی به آن متصل ( خانواده کلم )
2- گلوکوزیرهای مشتق از اسید سیانیدریک : که از ترکیبات سیانیدریک متصل به یک قند تشکیل می شود. ( با تاثیر آنزیم آنها تجزیه (( اغلب در دهان انسان )) و به اسید سیانیدریک آزاد که یک نوع سم است تبدیل می شود. ) بادام تلخ – گل آقاطی سیاه – آلو و برگ گیلاس
3- گلوکوزیدهای آنتراکینونیک : در اکثر موارد پیگمانهای شفافی هستند که به آسانی مورد اشتباه قرار می گیرند – آنها 6 – 8 ساعت بعد از جذب اثر ملین دارند ( ساقه زیر زمینی ریوند )
4- کاردیوگلوکوزیدها ( گلوکوزیدهای دیژیتال ) : مواد بسیار مهمی هستند و به مقدار کمی فعالیت قلب را تنظیم می کند بر حسب ساختمان شیمیایی آنها را به :
کاردنولیدها : گل انگشتانه – موگه و آدونیس و بوفادینول ها ( ریشه هلبور) تقسیم می کنند .
5- گلوکوزیدهای فنلیک : متعلق به گروه عناصری هستند که اثرات و در بیش تر موارد عطر خاصی نیز دارد. به همین دلیل برخی مواقع آنها را در میان عناصر معطر طبقه بندی می کنند (مشتقات سالیسیلیک موجود در پوست درخت بید، ریش بز، جوانه های صنوبر آربوتین و متیل آربوتین موجود در بوسرول، مورد و خزه ).
ساپونین ها :
در بسیاری از گیاهان دارویی وجود دارند. از نظر علم شیمی به وسیله ی ریشه گلوکوزیدیک (گلوکز،گلکتوز) که متصل به ریشه اگلیکون است مشخص می شوند. خاصیت اصلی فیزیکی آنها کاهش شدید فشار سطحی آب است.
تمام ساپونین ها کف زیادی دارند و از پاک کننده های عالی هستند. انها یک خاصیت دیگر نیزدارند و آن عبارتست از توانایی همولیز کردن گلبولهای قرمز بدین ترتیب است که هموگلوبین موجود در آنها را آزاد می کند و این چیزی است که غیر قابل مصرف بودن برخی از آنها را به علت سمی بودنشان را توجیه می کند.
ساپونین ها مخاط را تحریک می کنند و سبب شل شدن مخاط روده می شوند و همراه با مصرف گیاهی نطیر بنگ سفید – ریشه شیرین بیان و چوبک باعث افزایش ترشحات شش ها و یا به عبارتی خلط آور ( اکسپکتورانت ) می شوند. از آنها به عنوان مسهل و ضد عفونی کننده مجاری ادرار ( برگ درخت زبان گنجشک ، ریشه آنونین خاردار ) نیز استفاده می شود. ریشه معروف جینسینگ که در چین ، کره ، خاوردور و روسیه یافت می شودهم سرشارست از ساپونین .

مواد تلخ :
این مواد تلخ مزه اند و ضمن تحریک اشتها ترشح شیره معده را نبز زیتد می کند. فارماکولوژی این مواد را مواد تلخ موجود در گیاهان ترپنیک می نامند که باعث آزاد سازی آزولن و همچنین گلوکوزیدهایی با ساختمان های مختلف بیوشیمیایی می شوند.
به عنوان مثال اولین گروه شامل عصاره های تلخ افسنتین و باد آورد می شوند.
و گروه دوم که بسیار معمول ترند شامل عصاره گیاهان خانواده جینتیاناسا ، گل گندمیان و غیره می شود .
تانن ها :
این مواد دارای ترکیبات شیمیایی مختلفی هستند، خاصیتی مشترک دارند و آن این است که توانایی انعقاد آلبومین ها، فلزات سنگین و آلکالوئیدها را دارند. آنها در آب محلول هستند و استفاده طبی از آنها اساسأ به خاطر خاصیت قابض بودنشان است. خاصیت انعقاد آلبومین های مخاطی و بافتی ، اثراتی از قبیل کاهش تحریکات و درد و متوقف نمودن خونریزی های کوچک را دارد.
جوشانده و سایر حالات داروهایی که سرشار از تانن هستند، در اکثر مواردبه صورت مصارف خارجی علیه تورم حفره دهانی ، زکام برونشیت ، خونریزی موضعی ، روی سوختگی و ورم حاصل از سرمازدگی ، زخم ، بواسیر و تعرق بیش از حد به کاربرده می شوند.
در مصارف داخلی نیز در موارد زکام معده ای ، اسهال ، عفونت های مثانه و همچنین به عنوان ( آنتی دوت ) پادزهر در هنگام مسمومیت با آلکالوئیدهای گیاهی به کار می روند.
اسید تانیک که از پینه های درخت بلوط ( مازو ) به دست می آید اغلب در داروسازی مورد استفاده بوده و برای تهیه آن از پوست درخت بلوط، برگ گردو، برگ و میوه مورد، برگ تمشک وغیره استفاده می شود.

فیتو شیمی

فيتوشيمي دانش بررسي و مطالعه تركيبات شيميايي گياهي است. به بيان ديگرمي توان گفت شاخه اي از علم شيمي است كه موضوع آن، مطالعه تركيبات شيميايي گياهان است. از جمله اين تركيبات، متابوليت هاي ثانويه گياهي است. در مفهومي اختصاصي تر، فيتوشيمي با شيمي گياهان دارويي مرتبط است و در طول قرون متمادي بسياري از تركيبات گياهي نقشي اساسي درصنايع داروسازي داشته اند. تكنيك هاي رايج دراين علم عبارتند از: استخراج و جدا سازي، تغليظ، آناليز و تكنيك هاي كروماتوگرافي و الكتروفورزكه در نهايت شناخت فرمولهاي دقيق ساختاري و مسيرهاي بيوسنتزي را امكان پذير مي سازد. شواهد فيتوشيميايي از جمله شواهد و صفات مورد استفاده در طبقه بندي هاي فيلوژنتيكي هستند، به گونه اي كه در گونه هاي داراي قرابت و خويشاوندي با يكديگر، تركيبات مشابهي يافت مي شود اما هميشه نيز اين گونه نيست.

کاهش اثر گخانه ای

اخيرا" دانشمندان اقدام به آزمايشي نموده اند جهت اينكه آيا افزايش آهن به اقيانوسها مي تواند كمك كند به حذف يا كاهش

CO₂ از اتمسفر وبه دنبال ان كاهش گرماي جهان.

البته اين ايده قبلا" در پروژه هاي كوچك مورد بررسي قرار گرفته است منتها نتيجه روشني در بر نداشته است .زير ا مشكل است بررسي دقيق نتيجه كار پس از افزايش أهن به أب.

هم اكنون دانشمندان قصد دارند بررسي كنند قسمت بزرگي از يك اقيانوس براي يك دوره نسبتا" طولاني جهت پي بردن به اين موضوع .انتظار ميرود أهن افزايشي تامين كند رشد جلبك هاي تك سلولي كه در قسمت هاي بالايي دريا يعني جائي كه نور خورشيد وجود دارد و همچنين أهن در أنجا نادر است .

همزمان با رشد فيتو پلانكتونها أنها CO₂ را به منظور عمل فتوسنتز از اتمسفر جذب مي كنند. پژوهشگران بر اين عقيده اند كه فيتوپلانكتون ها نيمي از فعاليتهاي فتوسنتزي در كره زمين بر عهده دارند . بنابراين افزايش فعاليت أنها روش خوبي براي كاهش CO₂ در اتمسفر خواهد بود (كاهش دماي كره زمين)

ويكتور اقيانوس شناس زيستي در موسسه ألفرد وگنر ألمان مي گويد كه اين امكان ندارد كه فيتو پلانكتونها بميرند و ته دريا روند اما امكان دارد فيتوپلانكتونها بوسيله زئو پلانكتونها ( بي مهرگاني كه تغذيه مي كنند جلبك ها را) خورده شوند. اين زئوپلانكتونها خود مي توانند خورده شوند بوسيله موجودات دريايي بزرگتر كه قادر است منتشر كندCO₂ قبلي را به اتمسفر.

تيم ويكتور با 48 همكارش برنامه ريزي مي كند براي حل كردن سولفات أهن در 150 تا 200 كيلومتر مربع از اقيانوس جنوبي جايي كه جريانات بتواند نگه دارد أهن را .

اين تيم كنترل خواهد كرد رشد فيتوپلانكتونها وبررسي اينكه كدام نوع جلبك و جانداري رشد مي كند طي يك دوره 8 تا 10 هفته .

ما نياز داريم بفهميم كه أيا جلبك پس از رشد مي ميرد وبه بستر رودخانه فرو مي رود يا خير .

ويكتور مي گويد تنها زماني مي توانيم مطمئن شويم كه اين كربن (كربن دي اكسيد ) حذف شده باشد از اتمسفر .

محققان بر اين عقيده اند كه حتي اگر اين گياه ثابت كند كه قادر است كاهش دهد ميزان CO₂ در اتمسفر بازبسياري از اكولوژيستها نگران هستند كه مداخله در زنجيره غذايي اصلي مي تواند تاثير منفي وبزرگي برروي اكولوژي اقيانوس داشته باشد كه البته نياز به تحقيقات بيشتري است. منبع: nature

مدیر وب لاگ

دوستان عزیز و گرامی برای ملاحظه ی سایر مطالب به آرشیو موضوعی مراجعه نمایید
در ضمن در صورت تمایل با شرکت در نظر سنجی وبلاگ مارا از نظر خود آگاه کنید!

میکروسکوپ پیمایشگر تونلی

در امر فناوری نانو ابزار و تجهیزات نقش مهمی را ایفا می کنند چرا که بدون ابزار مسلما فعالیت در حوزه نانو امری غیرممکن است. در گذشته به علت ضعف فناوری و نیز نبودن وسایل اندازه گیری و آنالیز بسیاری از محققان حتی نمی دانستند که تحقیقی که انجام می دهند در حوزه فناوری نانو است. مثالی از این مورد را می توان در شیشه های رنگی کلیسا ها پیدا کرد که مربوط به چند صد سال قبل است و امروزه محققان با کمک ابزارهای بررسی و آنالیز به این امر پی برده اند که در ساخت این شیشه ها فناوری نانو بکار رفته است.
در این سری از مقالات سعی می شود تا تجهیزات و ابزارهای مورد استفاده در این فناوری برای محققان و علاقمندان به تحقیق در این حوزه معرفی شود. در این مقاله به معرفی میکروسکوپ پیمایشگر تونلی می‌پردازیم که جدیدا توسط آقای دکتر صابر در مرکز تحقیقات علوم و تکنولوژی در پزشکی ساخته و ارائه شده است.

شکل 1) نمایی از NAMA-STM ساخته شود توسط محقق ایرانی

میکروسکوپ پیمایشگر تونلی (Scanning Tunneling Microscopy) که به طور اختصار به آن STM گفته می شود برای بررسی و تصویربرداری از سطوح صلب و فلزی که الکتریسیته را عبور می دهند بکار می رود. این میکروسکوپ نتیجه تحقیقات Russell Young و همکارانش در فاصله 1965-1971 در مرکز تحقیقات ملی است.
در این میکروسکوپ از نوعی جریان الکتریسیته (جریان تونلی) استفاده می شود که علت نامگذاری آن است. زمانی که نوک میکروسکوپ در مجاورت سطح رسانا و در فاصله یک نانومتری آن حرکت می‌کند جریان برقرار می شود (شکل 2).

شکل 2) نوک قلم STM آنقدر تیز و باریک است که به راحتی در بین اتم ها بالا و پایین می رود

نوک قلم بر روی یک تیوب فیزوالکتریک قرار دارد. زمانی که ولتاژ به الکترودهای متصل به این تیوب داده می شود با اندک تنظیماتی می توان جریان ثابت تونلی ایجاد کرد و در هنگام اسکن، نوک را در فاصله ثابتی از نمونه سطح قرار داد. حرکت تیوب فیزوالکتریک ثبت می شود و به صورت یک تصویر به نمایش در می آید. با استفاده از میکروسکوپ پیمایشگر تونلی می توان اتمهای منفرد روی سطح نمونه را به صورت سه بعدی مشاهده کرد. از این تکنیک برای اجسامی مانند مواد رسانا و مولکول های DNA استفاده می شود (شکل3).

شکل 3) نمای شماتیک از نحوه کارکرد STM

مزیت این نوع تصویربرداری این است که نیاز نیست با کار در خلاء انجام شود (در اکثر موارد از خلاء برای جلوگیری از آلوده شده نمونه استفاده می شود) بلکه می توان از آن برای آنالیز اجسام در هوا یا مایعات نیز استفاده کرد. شکل 4 نمایی از سطح فلز مس را نشان می دهد که توسط M. F. Crommie, C. P. Lutz, and D. M. Eigler در مرکز تحقیقات IBM گرفته شده است. این محققان توانستند با وضعیت دهی به اتمها از نمونه تصویربرداری کردند.

شکل 4) تصویر گرفته شده از سطح نمونه مس در IBM

منابع:
1. کتاب فناوری نانو در علوم پزشکی و مهندسی
2. www.umsl.edu/~fraundorfp/stm97x.html
3. www.physnet.uni-hamburg.de/home/vms/pascal/stm.htm
4. http://nobelprize.org/educational_games/physics/microscopes/scanning/index.html

میکروسکوپ TEM

اساس عملکرد میکروسکوپ انتقال الکترونی (Transmission Electron Microscope) که به اختصار به آن TEM گویند مشابه میکروسکوپ های نوری است با این تفاوت که بجای پرتوی نور در آن از پرتوی الکترون استفاده می شود. آنچه که می توان با کمک میکروسکوپ نوری مشاهده کرده بسیار محدود است در حالی که با استفاده از الکترونها بجای نور، این محدودیت از بین می‌رود. وضوح تصویر در TEM هزار برابر بیشتر از یک میکروسکوپ نوری است.
با استفاده از TEM می توان جسمی به اندازه چند انگستروم (10 -10 متر) را مشاهده کرد. برای مثال می‌توانید اجزای موجود در یک سلول یا مواد مختلف در ابعادی نزدیک به اتم را مشاهده کنید. برای بزرگنمایی TEM ابزار مناسبی است که هم در تحقیقات پزشکی، بیولوژیکی و هم در تحقیقات مرتبط با مواد قابل استفاده است.
در واقع TEM نوعی پروژکتور نمایش اسلاید در مقیاس نانو است که در آن پرتویی از الکترون ها از تصویر عبور داده می شود. الکترون هایی که از جسم عبور می کنند به پرده فسفرسانس برخورد کرده سبب ایجاد تصویر از جسم بر روی پرده می شوند. قسمت های تاریک تر بیانگر این امر هستند که الکترون های کمتری از این قسمت جسم عبور کرده اند (این بخش از نمونه چگالی بیشتری دارد) و نواحی روشن تر مکانهایی هستند که الکترون از آنها عبور کرده است (بخش های کم چگال تر).
وضوح این میکروسکوپ 2/0 نانومتر است که در حد اتم است (بیشتر اتم ها ابعادی تقریبا برابر 2/0 نانومتر دارند). با این نوع میکروسکوپ حتی می توان نحوه قرار گرفتن اتمها در یک ماده را بررسی کرد.
استفاده از این میکروسکوپ گران و وقت گیر است چرا که نمونه باید در ابتدا به شیوه ای خاص آماده شود لذا تنها در مواردی خاص از میکروسکوپ انتقال الکترونی استفاده نمایند. از این میکروسکوپ جهت تحلیل و آنالیز ریخت شناسی، ساختار کریستالی (نحوه قرارگیری اتمها در شبکه کریستالی) و ترکیب نمونه ها استفاده می شود.

عملکرد میکروسکوپ:
با کمک یک منبع نور در بالای میکروسکوپ ، الکترون ها گسیل و منتشر می شوند. الکترون ها از تیوب خلاء میکروسکوپ عبور می کنند. در میکروسکوپ های نوری از عدسی های شیشه ای برای متمرکز کردن نور استفاده می شود در حالی که در TEM از عدسی های الکترومغناطیسی استفاده می شود تا الکترون های را جمع و متمرکز ساخته به صورت یک پرتوی باریک گسیل نماید. این پرتوی الکترونی از نمونه عبور داده می شود. بسته به چگالی مواد، الکترون ها ممکن است از بخش هایی از جسم بگذرند و به صفحه فلورسانس برخورد نمایند و تصویر سایه مانندی از نمونه ایجاد کنند که میزان تیرگی بخش های مختلف جسم به چگالی مواد در ان بخش ها وابسته است. هر چه جسم کم چگال تر باشد تصویر تیره تر خواهد بود. این تصویر می توان مستقیما توسط اوپراتور مطالعه شود و یا با کمک یک دوربین تصویر برداری شود.

آماده سازی نمونه:
همانطور که در بالا اشاره شد، آماده کردن نمونه نیز به دقت خاصی دارد که در ادامه به نحوه آماده سازی نمونه برای مطالعه آن با TEM اشاره می شود.
در TEM، نمونه ای که می خواهید بررسی کنید باید چگالی آن به حتی باشد که اجازه دهد تا الکترونها تا حدی از آن عبور کنند. راه های مختلفی برای تهیه این نوع نمونه وجود دارد. می توانید برش های بسیار نازک از نمونه مدنظر تهیه کنید و آن را در یک پلاستیک فیکس و ثابت نمایند یا اینکه آنرا منجمد کنید. روش دیگر تهیه نمونه ایزوله کردن نمونه و مطالعه محلولی از مولکول ها یا ویروس های مورد نظر با کمک TEM است.
همچنین می توان نمونه را با روش های مختلف رنگ کرد و با استفاده از مارکر گذاری آنرا مطالعه کرد. برای مثال، فلزات سنگین رنگ شده مانند اورانیوم و سرب الکترون های را به خوبی متفرق می کنند و کنتراست نمونه را در زیر میکروسکوپ بهبود می بخشند. در ادامه روش تهیه دو نمونه برای مطالعه آنها با TEM آورده شده است:
1. تهیه برش با کمک مواد در برگیرنده: مواد زیستی شامل مقادیر آب می باشند. به علت این برای استفاده از TEM باید کار در خلاء انجام شود لازم است تا آب به گونه ای تبخیر و یا جداسازی شود (با کمک الکل یا استون) و در نهایت نمونه فیکس و ثابت می شود. حال نمونه در پلاستیکی محصور می شود (به شکل یک بلوک پلاستیکی سخت) و سپس برشهای نازکی از آن به کمک چاقوی الماس مربوط به دستگاه اولترامیکروتوم (برای ایجاد برش های بسیار ظریف) تهیه می شود که تنها 50-100 نانومتر ضخامت دارند. برش های تهیه شده روی یک توری مسی قرار داده می شوند و با کمک فلزات سنگین رنگ می شوند. حال نمونه بافت آماده مطالعه با کمک پرتوی الکترونی TEM می باشد.

2. تهیه نمونه به روش رنگ کردن: در این روش از مواد ایزوله (که می توانند برای مطالعه باکتری ها و یا مولکول های ایزوله استفاده شوند) استفاده می شود به این طریق که ابتدا محلول محتوای باکتری روی توری ریخته و با پلاستیک پوشانده می شود. محلول نمکی یک فلز سنگین (مانند اورانیوم یا سرب) به آنها اضافه می شود. محلول نمکی فلز با مواد ترکیب نمی شود اما هاله ای را اطراف آن بر روی توری تشکیل می دهد. نمونه به صورت یک تصویر منفی در هنگامی که با کمک TEM مورد مطالعه قرار می گیرد نمایان می شود.

منابع:
1. کتاب فناوری نانو در علوم پزشکی و مهندسی
2. http://nobelprize.org
 

میکروسکوپ پیمایشگر الکترونی SEM

میکروسکوپ پیمایشگر الکترونی که به آن Scanning Elecron Microscope یا به اختصار SEM گویند یکی از ابزارهای مورد استفاده در فناوری نانو است که با کمک بمباران الکترونی تصاویر اجسامی به کوچکی 10 نانومتر را برای مطالعه تهیه می کند. ساخت SEM سبب شد تا محققان بتوانند نمونه های بزرگتر را به سادگی و با وضوح بیشتر مطالعه کنند. بمباران نمونه سبب می شود تا از نمونه الکترونهایی به سمت صفحه دارای بار مثبت رها شود که این الکترون ها در آنجا تبدیل به سیگنال می شوند. حرکت پرتو بر روی نمونه مجموعه ای از سیگنال ها را فراهم می کند که بر این اساس میکروسکوپ می تواند تصویری از سطح نمونه را بر صفحه کامپیوتر نمایش دهد. SEM اطلاعات زیر را در خصوص نمونه در اختیار میگذارد:
- توپوگرافی نمونه: خصوصیات سطوح
- مورفولوژی: شکل ، اندازه و نحوه قرارگیری ذرات در سطح جسم
- ترکیب: اجزایی که نمونه را می سازند

چگونه SEM کار می کند؟
SEM وسیله ای است که به کمک آن می توان تصویر بزرگتر از نمونه را با کمک الکترون های (به جای نور) خلق کرد. پرتویی از الکترون ها با کمک تفنگ الکترونی میکروسکوپ تولید می شود.

پرتوی الکترونی در خلاء به صورت عمودی از میکروسکوپ عبور می کند. سپس با عبور از میدان های الکترومغناطیسی و لنزهای ویژه به صورت متمرکز به نمونه تابانده می شوند. به محض برخورد پرتو با نمونه، الکترون ها و اشعه های ایکش از نمونه خارج می شوند.

سپس آشکارسازها پرتوهای ایکس، الکترونهای اولیه و الکترونهای ناشی از برخورد الکترونهای اولیه با جسم را جمع آوری می کنند و آنها را به سیگنال مبدل کرده به صفحه نمایش (مانند صفحه تلویزیون) منتقل می کنند و به این طریق تصویر نهایی تهیه می شود.

آماده سازی نمونه
قبل از هر کار باید آب از نمونه جدا شود چرا که آب در خلاء تبخیر می شود. تمامی فلزات رسانا هستند لذا نیازی به آماده سازی آنها برای تهیه تصویر با SEM نیست. موادی که جزء دسته فلزات نیستند باید به وسیله یک لایه نازک رسانا پوشانده شوند. این کار به کمک ابزاری به نام پوشش دهنده انجام می شود که برای این کار از میدان الکتریکی و گاز آرگون استفاده می شود. برای این کار نمونه در یک محفظه ای که خلاء قرار داده می شود و گاز آرگون و میدان مغناطیسی سبب می شوند که الکترون از آرگون جدا شده و سبب شوند تا اتمها بار مثبت داشته باشند. یونهای آرگون توسط فویل طلای دارای بار منفی جذب میشوند. یونهای آرگون به اتمهای طلا ی سطح فویل طلا برخورد می کنند. این اتمهای طلا روی سطح نمونه قرار می گیرند و سبب ایجاد یک پوشش رسانا از طلا بر سطح نمونه می شوند.

منابع:
1. کتاب فناوری نانو در علوم پزشکی و مهندسی
2. Encyclopedia.Com
3. Iowa State SEM Homepage
4. Lawrence Livermore Radiation Safety Regulation, App. B, Summary of Radiation Generating Devices, Radiation Safety Requirements
5. Virginia Tech Radiation Safety Pages

نانو در علوم صنایع غذایی

کاربردهای نانو در حوزه علوم دامی

استفاده از نانوذرات نقره (نانوسیلورها) در افزایش بهداشت دام و جایگاههای پرورش دام و طیور
نانوذرات نقره به عنوان ضدعفونی کننده قوی ( ضد یاکتری و ضد میکروب ) مطرح بوده و با توجه به پايداری آنها و عدم مصرف این ذرات (عدم نیاز به تهیه مجدد) استفاده از آنها در ضدعفونی کردن جایگاههای نگهداری دام و طیور کاربرد گسترده ای یافته است.

استفاده از نانوفیلترها به منظور فرآوری محصولات لبنی
در فرآوری محصولات لبنی، استفاده از فیلترها بسیار مرسوم است. نانوفیلترها، امکان عبور انتخابی ذرات خاص را فراهم آورده و از این رو فرآوری مورد نظر را ممکن می سازند.

استفاده از نانوکپسولها بعنوان پوششی برای آنزیمهای خوراکی و داروهای دامی
با توجه به کاربرد برخی آنزیمها و پروتئین های خاص در جیره های دام و طیور که بمنظور افزایش عملکرد و تاثیر در بافتی مشخص استفاده می شوند و معمولا در دستگاه گوارش بخوبی جذب نمی شوند، لذا استفاده از نانوکپسولها برای پوشش دار کردن و محافظت از آنها تا رسیدن به بافت هدف، موثر خواهد بود.

استفاده از نانوحسگرها در بخشهای مختلف سیستمهای پرورش دام و طیور و شناسایی انفرادی دامها

استفاده از نانوحسگرها و نانوبيوحسگرها در ماشين‌هاي شيردوشي

شتاب تحقيقاتي در اصلاح نژاد انواع دام ، طيور و آبزيان مؤثر

توليد خوراك‌هاي غيربيولوژيك و داروهای دامي

نانو واكسيناسيون DNA با استفاده از نانوكپسول‌ها و روش‌هاي التراسوند

کاربردهای نانو در حوزه صنايع غذايي

استفاده از نانوفيلتراسيون در صنايع غذايي به منظور تشخيص متابوليت هاي كنترل كيفي و تشخيص عوامل بيماريزا و تحولي اساسي در بسته بندي مواد غذايي و انبارداري

بهسازی ثبات مواد غذایی
این روش برای ترکیبات خاص فعال مثل طعم ها که با سایر ترکیبات مواد غذایی واکنش می دهند استفاده می شود و به این مواد عمر ماندگاری بالاتری می دهند

حفاظت در برابر اکسیداسیون مواد غذایی

تولید غذاهای مولکولی توسط رباط ها با سه عنصر اصلی اکسیژن، کربن و هیدروژن

کاربردهاي نانو در حوزه ماشين آلات کشاورزي

کاربرد در پوششهاي بدنه ادوات و ماشينها و ابزارهاي کشاورزي و حتي شيشه ها براي افزايش در برابر خوردگي و سائيدگي و انعکاس امواج ماوراء بنفش

توليد قطعات مكانيكي مستحكم تر با استفاده از نانوروكش ها و استفاده از بيوحسگرها در ماشين آلات هوشمند جهت مبارزه مكانيكي – شيميايي با علف هاي هرز

بهينه سازي ميزان و شکل سموم مصرفي و وسايل سم پاشي

تولید روکش های نانویی ياتاقانها براي کاهش اصطکاک

تولید قطعات مختلف موتورماشينهاي کشاورزي مقاوم به ساييدگي، خوردگي ، حرارت و کاهش اصطکاک

استفاده از آنها در توليد سوختهاي جايگزين و آلودگي کمتر محيط زيست

تا کنون محصولات مختلف نانویی در دنیا تولید شده و برخی از آنها به شکل تجاری در دسترس قرار گرفته است .
از جمله کارهای صورت گرفته در نانوتكنولوژي سبز می توان به موارد زیر اشاره کرد:
استفاده تايلند از اين فناوري به منظور توليد نوع جديدي از برنج (بي تفاوت نسبت به طول شب ، پاكوتاه و معطر ) و ابريشم ( ضد آب و با قدرت جذب كمتر گرد و غبار )
توليد نوعي نانوبرنج توسط شركت نانورايس ايتاليا كه 2 برابر وزن خود آب جذب مي كند .
توليد نانو كودها و نانو سم ها در مقياس آزمايشگاهي

در ایران نیز موسسات مختلفی در این زمینه در حال کار می باشند . که از این بین می توان به پژوهشکده مهندسی جهاد اشاره نمود که با محوریت قرار دادن تولید نانوپودرها گام بلندی را در این زمنه برداشته است. مانند توليد پودر دی اکسيد تيتانيم در ابعاد نانو جهت گندزدايي و نگهداري مواد غذايي و استفاده به عنوان فوتوکاتاليست و تصفيه آب و یا توليد نانوپودر طلا در مقياس نانو جهت استفاده های بيولوژيک.
از دیگر موسسات پیشگام در این زمینه می توان به مؤسسه تحقيقات واكسن و سرم سازي رازي، موسسه گياه‌پزشكي كشور، موسسه تحقيقات خاک و آب، موسسه تحقيقات شيلات ايران، موسسه تحقيقات جنگلها و مراتع و پژوهشکده بیوتکنولوژی اشاره نمود.کاربرد های فناوری نانو در علوم کشاورزی و صنایع وابسته به آن گسترشی روز افزون دارد ،که ادامه ی این روند در آینده ای نه چندان دور تولید و توزیع مواد غذایی سالم ، ارزان و با کیفیت را برای استفاده ی همه ی ملل دنیا محقق خواهد کرد

نانو و هوای پاک

افزایش مشکل دی اکسید کربن در هوا یکی از مشکلات اساسی در سطح جهان است. اميد مي رود كه با استفاده از كشف منابع جديد روزي برسد كه از مصرف سوخت هاي فسيلي بي نياز شويم و در هوايي عاري از دي اكسيد كربن و انواع آلودگي ها تنفس كنيم. فناوري نانو از جمله فناوريهايي است كه به كمك حل اين مسئله آمده است و اين امكان را به وجود آورده است تا به سوي ساخت انرژيي ارزان تر و پاكيزه تر از سوخت هاي فسيلي نزديك شويم.

محققان در دانشگاه ملي اوك ريج موفق به ساخت نانوكريستالي شده اند كه ما را در داشتن هوايي پاك تر كمك مي كنند. نانوكريستال درست مانند يك كاتاليزور عمل مي كند، هنگامي كه دي اكسيد كربن هوا بر روي اين نانوكريستال كه داراي كادميوم، سيلينيوم و ايديوم است مي نشيند، يك الكترون به دي اكسيد كربن مي دهد تا در مجاورت ساير اجزاي دود واكنش نشان دهد و بي ضرر شود. اگر فيلترهاي متشكل از اين نانوكريستال ها را بتوان با قيمت مناسب تري ساخت و آنها را در دودكش ها نصب كرد مي توان تا حد زيادي از انتشار و خروج دي اكسيد كربن در هوا جلوگيري كرد.
ذره معلق مضرر ديگري كه دانشمندان اميدوارند تا با استفاده از نانوكريستال بتوانند آنرا خنثي و يا از بين ببرند، بخار جيوه است. تجهيزاتي كه با زغال سنگ كار مي كنند از مهمترين عوامل توليد بخار جيوه و انتشار آن در هوا هستند. يك روش جلوگيري از انتشار جيوه، استفاده از نانوكريستال هاي اكسيد تيتانيوم است كه بخار جيوه را مي توانند به اكسيد جيوه جامد تبديل نمايند.
اگر تاكنون در ترافيك در مجاورت اگزوز و يا دود اتوبوس و يا يك كاميون قرار گرفته باشيد حتما اكسيد نيتروژن را استشمام كرده ايد. موتورهاي ديزلي (گازوئيل سوز) از جمله مهمترين منابع آلوده كننده هوا با اكسيدهاي نيتروژن مي باشند.

شركت «بيوفرندلي» با كمك آژانس حفاظت محيط زيست و دريافت كمك مالي از ايالت تگزاس، موفق به ساخت نانوكريستالي شده است كه با افزودن آن به گازوئيل مي تواند از توليد اكسيد نيتروژن جلوگيري كند و سبب شود تا سوخت كامل بسوزد.
تصور نكنيد كه صنايع توليد تميز مانند صنايع توليد تراشه هاي كامپيوتري به عنوان آلوده كننده هاي محيط زيست به شمار نمي آيند بلكه برعكس اين صنايع به علت استفاده از مواد شيميايي آلي در فرايندهاي توليد منشا توليد بخارات آلي هستند كه خود مضرر مي باشند. محققان آزمايشگاه ملي شمال غربي اقيانوس آرام در حال بررسي نانوموادي هستند كه با استفاده از آن در فيلترها مي توانند از انتشار بخارات آلي اين دسته از كارخانجات جلوگيري كنند.

شايد در آينده نه چندان دور ديگر چيزي در خصوص ميزان آلودگي هاي هوا در اخبار روزانه نشنويم تا با خيالي آسوده بتوانيم در هوايي پاك تنفس كنيم.

منبع: برداشتی از مجله Nature Physics، DOI: 10.1038/nphys545

فيزيك كلاسيك و ظرفيت‌هاي آن

 سال 1900 فيزيك كلاسيك به اوج شكوفايي خود رسيده بود از توصيف حركات سيارات گرفته تا تشريح انتشار نور(پديده‌هاي تداخل – پراش –قطبش) و ماهيت آن به عنوان يك موج الكترومغناطيس،قوانين ترموديناميك و نظريه جنبشي قادر به توصيف دقيق رفتارتمامي پديده‌هاي شناخته شده تا آن زمان بود.الكتريسته و مغناطيس با كارهاي ماكسول وحدت يافته و معادلات الكترومغناطيس به عنوان عصاره كارهاي او در اين زمينه شكل گرفت اين معادلات به خوبي تمامي معلوماتي كه تا آن زمان از الكتريسيته و مغناطيس موجود بود را فرمول بندي مي‌كرد  چهارده سال بعد از كشف اين معادلات  هرتز به صورت عملي اين امواج را در آزمايشگاه توليد كرد. درحقيقت تا اواخر قرن نوزدهم به نظر مي‌رسيد كه تمامي اصول بنيادي حاكم بررفتار جهان فيزيكي شناخته شده است. همه چيز از مكانيك نيوتني و الكترومغناطيس ماكسول تبعيت مي‌كرد اين فرمول بندي نظم حاكم بر جهان، چنان دانشمندان را تحت تاثير قرار داد كه  لاپلاس رياضيدان فرانسوي وقتي كتاب  خود يعني مكانيك آسماني رانوشت درجواب  ناپلئون كه از او پرسيد چرا اودر كتابش نامي از خدا نبرده است گفت «من نيازي براي مطرح كردن اين فرضيه نمي‌بينم»

 

نواقص فيزيك كلاسيك

همانگونه كه گفتيم فيزيك كلاسيك تا اواخر  قرن نوزدهم با داشتن قوانين نيوتون و ترموديناميك و معادلات ماكسول هر ذهني را متقاعد مي‌ساخت كه روابط  اين علم مي‌تواند هر پديده موجود درعالم را از موج گرفته تا حركات كرات آسماني  توجيه نمايد ولي برخي از پديده‌ها كه ذكر خواهد شد همانند سونامي اقيانوس آرام فيزيك كلاسيك را به چنان تلاطمي واداشت كه امواج قدرتمند ناشي از آن انسان را از زمين بركره ماه و از چراغ پي سوز به نيروگاه هسته‌اي و از كبوترهاي      نامه ر‌سان به تلفن همراه و اينترنت و يا به عبارتي از خاك عقب ماندگي به افلاك تكنولوژي و پيشرفت سوق دارد.

از دل اين پديده‌هاي غير قابل توضيح توسط مكانيك كلاسيك، دو ابر نظريه بوجود آمد يكي نسبيت و ديگري كوانتوم در اين ميان نسبيت سئوالهاي فلسفي چندين هزار ساله ما را از گذشته و آينده كائنات جواب داد و چشم ما را به دنياي نويني گشود كه درآن همه چيز درحال حركت است با آغاز و پاياني معلوم، دنياي بيكرانه و محدودي كه زماني شروع به انبساط نمود وزماني نيز از انبساط بازخواهد ايستاد.

درحالي كه دنيائي كه كوانتوم، ما را با آن آشنا ساخت درنهايت كوچكي و خردي بود ما اكنون به يمن وجود  فيزيك كوانتوم از رويدادهاي شكافت هسته‌اي گرفته تا رفتار ذراتي كه شعاعشان از يك هزار ميليارديوم ميلي متر هم كوچكتر است آگاهيم.

 

اتر نورسان واقعيتي خيالي

اگر تغيير مكان سيارات در آسمان شب و ايجاد شب و روز وتغيير فصل‌ها نبود شايد كوپرنيك درقرن شانزدهم انگيزه‌اي براي ارائه مدل كيهان شناختي خود كه خورشيد در مركز و زمين و ساير سيارات شناخته شده درآن دوران به دور آن درحال چرخشند در او ايجاد نمي‌شد.يا اگر در اواخر قرن هفدهم نيوتن به قصد استراحت درخت سيب را انتخاب نمي‌كرد و سيبي از درخت بر سراو (يا كنار او) نمي‌افتاد شايد حس كنكاش درمورد جاذبه عمومي در وي نيز ايجاد نمي‌شد وقانون جاذبه كشف نمي‌گرديد.هرچند كه اين نظريه‌ها در نوع خود مي‌توانند جزء بنيادترين مفاهيم علم فيزيك باشند ولي ظهور و نمودشان را ناشي از وقوع پديده‌هايي مي‌توان دانست كه نه در يك لحظه بلكه در طول تمام عمر كاشفان آنها با آن سروكار داشتند يا به آن دائما مي‌انديشيدند. ولي نظريه‌هاي نسبيت كه نه با تجارت روزانه ما سروكار دارند و نه ذهن جستجوگر براي پي بردن به وجود آنها مي‌تواند در دور و بر خود سرنخ‌هايي ازآنها بيابد.گرچه نتيجه آزمايش مايكلسون-مورلي كه وجود اتر را نقض مي‌كرد مي‌توانست شاهد راسخي براي اثبات اين ادعا كه سرعت نور ثابت است باشد و زمينه ساز  شكل‌گيري نسبيت خاص (Special relativity)شود ولي به گفته اينشتين او تا قبل از بيان نظريه نسبيت خاص به هيچ عنوان از انجام آزمايش مايكلسون آگاهي نداشت.ايمان به وجود اتر(ether)  در بين دانشمندان را به خوبي مي‌توان به عنوان نمونه ايي از نقص فكري بشر از نوع مخرب آن دانست كه تبعات اين نوع از نگرش ها در طول تاريخ ضربات جبران ناپذيري به پيشرفت دانش و تكنولوژي وارد آورده است اتر يك پديده ساخته ذهن دانشمندان است تنها به صرف اينكه شرط انتشار امواج در روي زمين مانند موج‌هاي طولي (صدا) وجود ماده است دانشمندان همين شرط را هم براي انشار نور به عنوان يك موج عرضي در نظر گرفتند.

ماكسول مي‌گويد:

نور يك موج الكترومغناطيس است كه تنها با ايجاد آ‎شفتگي در اتر منتشر مي‌گردد.

چون در محيط‌هاي چگال سرعت امواج  افزايش مي‌يابد آنها برهمين اساس محيطي كه نور در   آن انتشار مي‌يابد را يك محيط فوق العاده كشسان درنظر گرفتند تا بتوانند به اين صورت سرعت حيرت انگيز نور را توجيه كنند وچون افزايش تراكم ماده سبب كاهش شفافيت آن ميشود بنابراين خصلت اتر را محيطي شفاف، نامرئي و بدون جرم كه هيچگونه مقاومتي در مقابل حركت اشياء نمي‌كند، بيان نمودند تا بدين صورت انتشار امواج الكترومغناطيس را در فضا  توجيه نمايند.

ما مي‌توانيم با خالي كردن هواي درون يك ظرف از انتقال موج صوتي در آن جلوگيري كنيم، چون ديگر ماده‌اي براي انتقال صوت وجود ندارد ، ولي هيچ كس با هيچ پمپ تخليه‌اي قادر به خارج كردن اتر از دورن يك محيط سربسته نمي‌باشد حال اين چه ماده مرموزي است كه هم فوق العاده متراكم است هم فوق العاده شفاف، همه جا وجود دارد ولي هيچ كس آن را حس نمي‌كند و اصلا قابل آشكار سازي هم نيست.گرچه هيچ فيزيكداني قادر به اثبات وجود اتر نبود ولي دانشمندان تا پاي جان از وجود اين ماده مرموز و غير قابل تفصير دفاع مي‌كردنند تا جائي كه ماكسول مي‌گويد:

با تمام سختي‌هائي كه براي تجسم اتر وجود دارد  ولي بي‌ترديد تمام عالم را جسمي بسيار بزرگ و يكدست(اتر) پركرده است.

يك جوان آمريكايي به نام آلبرت آبراهام مايكلسون(Albert Abraham Michelson) در سال 1881 ميلادي با ابداع يك آزمايش جالب و مشهوري قصد به اندازه گيري سرعت حركت زمين در درون اتر نمود تا قبل از انجام آزمايش مايكلسون

آلبرت آبراهام مايكلسون

  (December 19, 1852 - May 9, 1931

دانشمندان وضعيت اتر را از دوحالت خارج ندانستند

درصورت اول بايد سرعت نوري كه از ستارگان دور دست به زمين مي‌آيد با سرعت نوري كه در تمام جهات در روي زمين محاسبه مي‌شود متفاوت باشد ولي اين فرض بكلي مردود است. زيرا جيمز برادلي درسال 1725 ثابت كرد كه تغيير موضع ستارگان نسبت به راستاي حركت مداري زمين به موقعيت زمين بستگي ندارد. (ابيراهي ستارگان)

درصورت دوم با اندازه‌گيري سرعت نور درجهت هاي مختلف حركت زمين بدورخورشيدمي توانستيم وجود اتر را ثابت كنيم چرا كه سرعت نور در  اتر ثابت است و زمين نسبت به اتر حركت ميكند  بنابراين بايد سرعت اندازه‌گيري شده نور نسبت به زمين تحت تاثير حركت اين سياره قرار گيرد و تغيير نمايد از اينرو ما مي‌توانستيم باارائه دليل محكم وجود اتر را تاييد يارد كنيم.مايكلسون با انجام آزمايشي در دفعات متوالي در زواياي مختلف در مراحل گوناگون(به تناوب هر سه ماه يكبار) كه زمين  در وضعيت‌هاي مختلف نسبت به اتر قرار مي‌گرفت نشان داد كه درهمه حالات سرعت نور هيچ تغييري نسبت به ساير اندازه‌گيري‌ها نمي‌كند بنابراين مايكلسون نتوانست وجود اتر را با اين آزمايش ثابت كند.

ولي مايكلسون به جاي ترديد  دروجود اتر نتيجه آزمايش خود را اين گونه  ارزيابي كرد  « فكر مي‌كنم بايد اين را بپذيريم كه هر چند اين آزمايش جواب منفي داده است ولي اختراع  تداخل سنج اين نتيجه منفي را جبران ميكند»

سايردانشمندان به جاي تامل در نتيجه آزمايش مايكلسون تنها به صرف جوان بودن وي (مايكلسون در هنگامي كه اقدام به انجام آزمايش نمود تنها 26 سال داشت) وتعصب در باورهاي غلط خود، بدون تفكر از وجود اتر دفاع مي كردند يكي از اين دانشمندان  لورنتس بود او نظرخود را در مورد آزمايش مايكلسون اين گونه ابراز داشت كه :

درمحاسبات انجام شده در آزمايش (مايكلسون ) حتما اشكالي وجود دارد كه مايكلسون از آن بي خبر است.

او عدم تفاوت در اندازه گيري سرعت نور در جهات مختلف را ناشي از ايده ي انقباض اشياء و كند شدن ساعت ها حين حركت در درون اتر دانست .بار ديگر مايكلسون مجبور شد آزمايش خود را با دقت بيشتر انجام دهد  او  اين بار از همكاري مورلي براي انجام آزمايش خوداستفاده نمود (1887 ميلادي) ولي دوباره به همان نتيجه ي شش سال پيش رسيد، مايكلسون از سر استيصال چنين گفت:

به نظر مي آيد كه چنانچه هرگونه حركت نسبي بين زمين و اتر نوررسان وجود داشته باشد اين حركت بايد بسيار ناچيز باشد.

 

            

باز با اين آزمايش دقيق مايكلسون نمي توانست با باورهاي چند دهه به مبارزه برخيزد و وجود اترنوررسان را به كلي رد كند. آغاز قرن بيستم كه حقيقتا قرن انقلاب در انديشه هاي بشري بود را مي توان براي علم فيزيك يك عصر شكوفايي و بالندگي به حساب آورد در اين قرن بود كه دو ابر نظريه ي نسبيت و كوانتوم متولد شده و به تكامل رسيدند.

فيزيك، هسته ي اتم را شكافت و انرژي آن را مهار نمود ، ترانزيستورها پا به دنياي تكنولوژي نهادند و فضا به تسخير بشردر آمد در اين قرن بود كه انسان به ماه سفر كرد و روياي ديرين او به تحقق پيوست، شايد حال وهواي اين قرن بود كه روح عصيان را در هانري پوانكاره دميد آن هنگام كه او وجود اتر نوررسان را به كلي توهم قلمداد نمود و گفت:

آيا اين اتر نور رسان واقعا وجود دارد ؟ اعتقاد من اين است كه ما چيزي فراتر از يك جا به جايي نسبي نمي توانيم اثبات كنيم   

ترموديناميك و پراگماتيسم

THERMODYNAMICS   &   PRAGMATISM 

چكيده: در اين مقاله نشان داده مي شود كه مباحث مرتبط با ترموديناميك مهندسي,  اساساً بر بر پايهء ديدگاههاي مسلك اصالت عمل (پراگماتيسم) بنا شده اند.

آيا سيكل كارنو صرفاً مدلي ذهني است و الي الابد هيچ نتيجهء عرضي دربر نخواهد داشت؟ آيا دستيابي به كارايي صد درصد, مستلزم  نقض قانون دوم ترموديناميك است؟ در اين نوشتار, پرسشهايي از اين دست, تحليل و بررسي مي گردد.

مقدمه  

      پرسشهاي فلسفي گسترده اي پيرامون ترموديناميك وجود دارد كه تحليل آنها غالباً در حوزه مباحث فلسفهء علم جاي مي گيرد. ترموديناميك  ,آنجا كه در قالب مسائل مطروحه مهندسي ارائه مي گردد بيشتربه جنبه هاي عملگرايانه وديدگاههاي مبتني برپراگماتيسم pragmatism)) مي پردازد . بدين معنا كه فلسفه هاي "كنه گرا" و اسكولاستيك (scholastic) كه به ماهيات و هليات مي پردازند  در ترموديناميك مهندسي ديده  نميشوند.  " فلسفهء پراگماتيسم, به جاي آنكه مبدﺃ اصل فكر و عقيده اي را بپرسد از نتايج و ثمرات آن جويا مي شود, لحن كلام را از مقولات و مبادي  برميگرداند و از عواقب و نتايج سوا ل مي كند."[1].  در واقع پراگماتيسم,عطف نظر به عواقب و ثمرات و فوائد يك مبحث است. كلمه‌ پراگماتيسم (از كلمه يوناني پراگما به معناي عمل)  را نخستين بار چارلز پيرس(1914- 1839(Charles Pierce در مقاله معروفش با عنوان "چگونه مي‌توان افكار خود را روشن ساخت"، به كار برده است. پيرس دراين مقاله ثابت مي‌كند كه براي بررسي يك فكر, كافي است به تعيين رفتاري كه اين فكر برمي‌انگيزاند، بپردازيم. در حقيقت پراگماتيسم, فلسفه اي است تمام عيارعليه ايده آليسم و كاوشهاي عقلاني محض كه هيچ فايده اي براي انسان ندارد. پراگماتيسم قائل به اين است كه حقيقت, امر جدايي از انسان نيست؛ بلكه تنها دليل براي اينكه يك نظر درست يا حقيقي باشد و نظر ديگري باطل و خطا، اين است كه اولي در عمل به درد انسان بخورد و براي او كارآمد و موثر باشد و ديگري چنين نباشد. به اين ترتيب، معناي صدق قضيه در پراگماتيسم تغيير مي يابد . صدق هر گزاره، فقط توسط نتايج عملي آن سنجيده مي شود نه در مقايسه با واقعيت خارجي .از اين منظر, يك فكر يا عقيده تا وقتي كه فقط عقيده است، بخودي خود نه صحيح است و نه غلط؛ بلكه فقط در جريان آزمايش و كار برد عملي آن , و فقط  برحسب نتايجي كه از آن استحصال ميشود، ارزش صدق و كذب پيدا مي كند. بنابر اين امكان رسيدن به حقيقت مطلق منتفي است. زيرا هم علم ، و هم مسائل و مشكلات ما همواره در حال تغيير است, پس در هر مرحله، حقيقت، آن چيزي خواهد بود كه ما را قادر سازد تا به نحو رضايت بخش، مسائل و مشكلات جاري آن زمان را بررسي و حل كنيم .در مكتب پراگماتيسم، افكار و عقايد همچون ابزارهايي هستند براي حل مسائل و مشكلات بشر؛ تا زماني كه اثر مفيدي دارند، صحيح و حقيقي اند و پس از آن  خطا  و نادرست مي شوند. بدين ترتيب , ممكن است عقيده اي طي مدتي  موثرواقع شود  و از اين رو حقيقي باشد؛ ليكن ممكن است بعدها نتايج رضايت بخشي نداشته باشد و به نظريه اي باطل و خطا تبديل گردد. پراگماتيسم  ,وجود را منوط به  نتيجه مي داند و هر اصالتي را بر حسب نتيجه اي كه مي دهد ارزش گذاري مي كند . در حقيقت, پراگماتيسم وجود را بدون نتيجه ، عدم ميداند و حتي لزوم  بررسي هم براي آن قائل نمي شود. ايده آ ل سازي در محاسبات ترموديناميكي , گواهي بر اين مساله است كه ترموديناميك مهندسي برپايه ديدگاههاي پراگماتيستي قرار دارد. چرا كه اغلب, جنبه هاي عملي موضوعات را در نظر مي گيرد و ديدگاههاي اسكولاستيك به معناي جستجوي علت العلل درآن راهي ندارند.   زمانيكه مدلهاي ذهني اصطلاحاً غيرممكن در ترموديناميك مهندسي طرح مي گردد  بيشتر عطف به موضوع صرفه اقتصادي يا محدوديت ابزار مي شود و سخني از  عدم امكان مطلق آنها به ميان نمي آيد. بعبارت ديگر تعبيري كه از اصطلاح "غير ممكن" مد نظر است نوعاً متفاوت با مساله محالات ذاتي يا وقوعي assertoric  است.   

 

آيا مجادله فلسفي پيرامون  ترموديناميك, بيهوده است؟

 آيا ممكن است  بحثها و مجادلات فلسفي پيرامون چنين مباحثي كه در حيطه و قلمرو فلسفهء علم جاي مي گيرند اساساً پوچ و بيهوده باشند؟  صاحبنظران زبان شناسي علم تفسير(Hermeneutics) نظير پل ريكور و دوره اول ويتگنشتاين اعتقاد داشتند كه مشاجرات فلسفي اصلاً درباره جهان نيستند وفقط نوعي بحث زبان شناسي هستند. در نتيجه براي آنها هرگونه فلسفه, بيشتر براي به دورافكندن فلسفه بود تا اينكه مثلاً در جهت تدوين مسائل فلسفه علم باشد.  " اگر جبر منطقي يعني جبر حاكم بر عالم گفتار مباحث و الفاظ, جاي خود را به به امر ديگري واگذارد كه نه فقط بر گفتار و لفظ بلكه بر واقعيت هم حاكم باشد اين امر چه خواهد بود؟ "[2]   ويا طرفداران مكتب فرا استراكتوراليسم(post structuralism)  و شخص ميشل فوكو امكان مباحثي تحت عنوان فلسفه علم را باطل مي دانند. پوزيتيويستها (positivists)  نيز قدرت علم را تا حدي زياد مي دانند كه نياز به هرگونه فلسفه اي را باطل تلقي مي كنند . از ديدگاه آنان اين بحثها بيشتر, نوعي "خيالبافي فيزيكي" است. از اين رو _ رودلف كارناپ_ كه در تاريخ فلسفه علم معاصر به عنوان يك پوزيتيويست شناخته مي شود پايان عمر متافيزيك را در 1930 نشان داد و هرگونه مجادله فلسفي در اين زمينه را پوچ و بيهوده اعلام كرد. در اگزيستانسياليسم دو ديدگاه رايج در اين باب وجود دارد. اگزيستانسياليست هايي نظير هايدگر, طبيعت را موضوع تعمق فلسفي مي دانند و در نتيجه به نوعي پرداختن به فلسفه علم را مي پذيرند. در حاليكه مكتب اگزيستانسياليسم ژان پل سارتر موضوع چنين بحث هاي فلسفي را خود آگاهي انسان مي داند. در هر حال ديدگاههاي  متفاوتي نسبت به حقانيت مباحث (Discourse) فلسفه علم وجود دارد. برخي اين مجادلات را بيهوده و يا يك جدل بي حاصل صرفاً زباني ارزيابي كرده اند و برخي ديگر پرداختن به اين مسائل را جستجوي اساسي ترين پرسشهاي فلسفي دانسته اند. موضوع اين نوشتار تحليل ديدگاههايي است كه حقانيت مبحث فلسفه علم را پذيرفته اند. فلسفه علم از نظر آنچه نتايج فلسفي علوم است به بخشهاي مختلفي تقسيم مي شود. مسائل مرتبط با متافيزيك, مسائل معرفت شناختي(Epistemology) نظير تئوري هاي شناخت و مباني و پيش فرضهاي فلسفي و دسته بندي موضوع  شناخت بين عينيت و ذهنيت, يا مسائل ارزش شناختي(Axiology) و الي آخر. اما چگونگي شكل گيري تئوريهاي علمي يكي از مهمترين موضوعات مورد توجه در فلسفه علم مي باشد . مساله چگونگي شكل گيري تئوريهاي علمي , مشتمل بر دونظريه اصلي ميباشد _ يكي  نظريه توماس كوهن(T.Kuhn) وديگري نظريه كارل پوپرK.popper)) _  نظريه توماس كوهن تحت عنوان نظريه سوبژكتيويستي  يا ذهنيت گرايانه((subjectivity و همچنين  نظريه كارل پوپركه در كتاب دانش عيني _objective knowledge_  بيان شده است  بيشتر به نام نظريه ابژكتيويستي يا عينيت   گرايانه(objectivity) شهرت دارد. كوهن اعتقاد داشت كه "علوم بر مبناي پارادايم (paradigm) با سرمشق هاي معين جلو مي روند. اين سرمشق ها پيش فرض هاي قبول شده اي هستند كه در حل مسائل مورد تحقيق , هيچگاه مورد ترديد واقع نميشوند"[3].  مثلاً در پارادايم نيوتني , زمان و مكان مستقل از يكديگر وجود خارجي  داشته و نيرو در اين سيستم برابر است با حاصلضرب جرم در شتاب. اما اين پيش فرض هاي از پيش قبول شده بر دانش حضوري يا همان ادراك شهودي (Intuitive reasoning) تكيه دارند كه چندان محل اطمينان و يقين نيست. از همين روست كه امكان دارد سرمشقهاي شهودي در پارادايم ها كه در يك زمان كاملاً بديهي بوده  در زمان ديگر  اعتباري نداشته باشند. بعنوان مثال  پس از ارائه نظريه  نسبيت, " فرض فيزيك كلاسيك در مورد مطلق بودن همزماني ,كه بر مبناي بديهيات اوليه و فرضهاي پيش آزموني قرار داشت"[4]  ديگر يك بديهي بي نياز از تحليل محسوب نمي شود.  توماس كوهن مي گويد هرگاه تعداد زيادي از مسائل تحقيق, خود پارادايم را زير سوال ببرند شرايط بحراني پيش آمده و در اين حالت به تدريج پارادايم جديدي شكل مي گيرد كه جايگزين پارادايم قديمي ميگردد. (مثل جايگزيني تئوري نسبيت اينشتين به جاي تئوري هاي مكانيك نيوتني) . از اين رو مطابق با نظريه ذهنيت گرايانه كوهن, واقعيت هاي عيني, هرگز نتايج تئوريك فلسفي به بار نمي آورند وبه بيان ديگر اين  ذهنيت است كه برعينيت تقدم دارد. در ترموديناميك با مفاهيمي نظير مدل ايده آل سيكل كارنو يا سيكلهاي معادل آن روبرو هستيم كه گفته مي شود هيچ نتيجه عيني در بر ندارند.  و اين درحاليست كه عملي نبودن سيكلهاي معادل سيكل كارنو , بيشتر از جنبه مواجهه با محدوديت عمل ابزارهاي مورد استفاده مي باشد نه ازاين بابت كه مدلهاي ذهني مذكور, اساساً امكان عملي شدن نداشته باشند. بنابراين مي توان تصور كرد كه روزي انسان بتواند  بر محدوديتهاي سد راه عملي شدن برخي از مدلهاي ترموديناميكي, غلبه كند وتجارب بعدي تدريجاً به شكل گيري پارادايم جديدي منجر شود و حتي اصول مسلمه ترموديناميك كلاسيك نيز مورد ترديد قرار گيرند. هيچ استبعادي ندارد روزي ابزارها و سيستمهايي طراحي شوند كه محدوديتهاي كنوني را نداشته باشد يا شيوه هايي ابداع شود كه به كمك آنها عبور ازمحدوديت و الزام  قانون دوم ترموديناميك به نوعي ممكن شود. وشايد در آنصورت  تحولات شگرفي در زندگي انسان بوجود بيايد . از اين رو اين امكان وجود دارد  كه مجادله كنوني پيرامون تعابير فلسفي ترموديناميك , در آينده به شكل گيري پارادايم جديدي منجر شود و از ديدگاه  پراگماتيسم, دستاوردهاي عملي نيز داشته باشد.

امكان و تحقق سيكل كارنو

 در اين بخش به بررسي مساله امكان (possibility) و يا تحقق سيكل كارنو و بعبارتي به تحليل برهان وجودي( (ontological  proof سيكل كارنو مي پردازيم . آيا مفهومي به نام سيكل كارنو وجود (existence)  دارد يا اينكه اين مدل , صرفاً يك تصوريا تخيل (imagination) در ذهن انسان است؟ اصطلاح وجود داشتن در اينجا قدري محل مناقشه است. چرا كه تصور چيزي( يا امري) يا حتي تصور خصوصياتي براي چيزي، منجر به ضرورت (necessity) وجود آن نميشود. آنچه كه بر وجود دلالت مي كند  تجربهء خصوصيات معيني از آن چيز است كه منجر به ضرورت و ايجاب (affirmative) وجود ميشود. وجود  درخود، داراي نوعي تماميت  ( (totalityاست , اما  تماميت آن نزد ما آشكار نيست و البته همين دال بر وجود آن است. استقلال و خودايستايي وجود، امري اساسي است. اگرچنين نباشد، امرموجود، ثانوي وعَرَضي ((accidental است. براي تحليل اين پرسش  كه آيا  سيكل كارنو يك چيز موجود است يا خير بايد به تبيين مساله وجود بپردازيم. براي وجود  سه خاصه مطرح مي گردد كه عبارت اند از:

 

                الف) دگرگوني و تغيير(becoming)

                 ب) اثرگذاري و اثرپذيري (interaction)

                 ج) خودايستايي و خوداتكايي

هرقدر برتري امري  از نظر ماهيت، بيشتر باشد، آنگاه احتمال و امكان وقوع يا بالفعل (actual)  بودن و واقعيت داشتن آنreality)) به همان ميزان كمتر است. بايد دقت كرد كه وجود، يك صفت  و يا به بيان  ديگر, يك محمول (predicate)  حقيقي نيست. آيا مدل ايده آل سيكل كارنو موجودي است واجد همه صفات ايجابي واساساً هيچ ما به ازاء واقعي مي تواند داشته باشد؟ بايد گفت فقط وجود عيني و حاضر در جهان، بالضروره هست و انكار وجود آن نيز مستلزم تناقض ؛ اگر موجودي عينيت داشته باشد، وجود براي آن ضرورت است.البته امانوئل  كانت,  ثابت مي كند كه مفهوم   "موجودي كه بالضروره وجود دارد"  وجود ندارد و بيان مي دارد   موجودي كه انكار وجود آن مستلزم تناقض باشد، فاقد مفهوم است. مثلاً يكي از براهين كانت در اين باب اين است كه گزاره ها propositions))  و قضاياي theorems))  وجودي، تركيبي (synthetic)  هستند، نه تحليلي ((analytic.  بنابراين، انكارآنها منجر به تناقض نمي شود. اما  درقضاياي تحليلي، محمول ازقبل در مفهوم ِ موضوع  (subject)  مندرج است، ازاينرو انكارآنها مستلزم تناقض است. در برهان آنسلم (Anselmus) كه به برهان وجودي (ontological argument)  معروف است ميخوانيم  " وجود عيني عالي تراز وجود ذهني است، اما وجود ذهني مي تواند واجد خاصه هاي خيالي برتري باشد كه وجود عيني فاقد آنهاست."    به هر ترتيب , وجود ذهني در مخيله مي گنجد و مي توان آن را تصور كرد.  في المثل  كارايي صددرصد براي ما قابل تصور است و دست كم مي توانيم بگوييم كه در ذهن موجود است. اما كارايي بيش از صد در صد را حتي تصور هم نمي توان كرد. تصور صورت اعلاي كارايي يك سيكل ترموديناميكي در ذهن ما كارايي  صددرصد است و بيش از آن, چه درذهن و چه خارج ازذهن، قابل تصورنيست. كارايي صد درصد هرچند ازنظرعيني, هيچ و عدم باشد ، لااقل  قابل تصوراست. (اگرچه كه ازوجود ذهني چيزي يا امري, نمي توان وجود عيني آن را نتيجه گرفت). مفاهيمي هستند كه حتي تصور هم نمي شوند. مثل كارايي بيشتر از صددرصد يا وجود عالي ترين موجود, مفهوم عالي ترين موجود حتي درذهن هم قابل تصورنيست، زيرا هرچه را درذهن تصوركنيم، بازهم عالي ترازآن را مي توان تصور كرد. يا مثال ديگر اينكه  هرقدرعدد بزرگي را تصوركنيم، بازهم عدد بزرگترازآن را مي توان درنظر گرفت، اما عدد بي نهايت بزرگ يا بزرگترين عدد, وجود ندارد.  اين مفاهيم  فاقد حد هستند  و بنابراين, هم غيرقابل تصور و هم ازنظرعيني هيچ و عدم اند . مفاهيم اين چنيني , از دسته موهومات و سفسطه ها ( (fallacyهستند. وقتي امري قابل درك يا تصور نباشد، قابل بيان هم نيست. شايد پرسيده شود پس جنبه هاي نامتناهي برخي از مفاهيم عيني، چگونه شكل مي گيرند؟ در پاسخ بايد گفت برداشتهاي غيرقابل تصور از امور عيني , برخاسته ازشيوه برخورد يا نحوه تبيين ماست. هرامرعيني، اگرچه دريك يا چند جنبه، نامتناهي و غيرقابل تصور باشد، حداقل دريك يا چند جنبه، متناهي و قابل تصوراست واتفاقاً همين امر هم هست كه  آن را عيني و موجود مي سازد براي مثال: عدد گنگِ(irrational number ) 2√  وقتي بصورت يك عدد اعشاري، يعني ...4142135/1 بيان مي شود، اين رشته، نامتناهي وغيرقابل تصوراست، اما وقتي كه تحت عنوان وتر يك مثلث قائم الزاويه ي متساوي الساقين كه طول هرساقِ آن يك واحد است بيان شود، كاملاً قابل تصور وعيني مي گردد. "هرچيزي كه فكر درباره آن مي انديشد چه به طور واضح مستدل باشد و يا نباشد, يك واقعيت است. در عين حال كه ممكن است باطل و كذب باشد و يا به وضوح مدلل, ولي همچنان يك واقعيت است... دربارهء Actuality بايد گفت آيا  Thing واقعيت دارد؟آيا حضورش يك واقعيت مسلم است؟ طبق فرهنگ لغات, واژهء Fact يعني آنچه كه عملاً و به عينيت اتفاق افتاده است" [6]  مطابق آنچه كه گفته شد سيكل كارنو نوعاً واقعي (real) است.

و دست كم وجود ذهني آن را نمي توان انكار كرد. ضمن آنكه دانستيم هر واقعيتي، لزوماً عيني نيست؛ و همچنين بررسي كرديم كه هرگاه امري, قابل فهم و درك و قابل توضيح  و تصورنباشد، آن امراساساً وجود ندارد و بطور دقيق تر، واقعيت (reality)  ندارد.

 1.3 آيا دستيابي به كارايي صد درصد, مستلزم نقض قانون دوم ترموديناميك است؟

 عوامل برگشت ناپذيري (Irreversibility)  سبب اتلاف انرژي شده و دستيابي به كارايي صددرصد را ناممكن مي كنند. ﺴﺆالي كه منطقاً مطرح مي گردد اين است كه اگر موتور حرارتي(Heat engine) با كارايي صددرصد عملي نيست حداكثر كارايي قابل حصول چقدر است؟ در پاسخ به اين پرسش بايد فرآيند ايده آل را تعريف كرد كه فرآيند بازگشت پذير (Reversible) ناميده مي شود. فرايند بازگشت پذير براي سيستم به صورت  " فرآيندي كه قابل بازگشت است و به گونه اي انجام مي گيرد كه هيچ گونه تغييري در سيستم يا محيط به جاي نمي گذارد" [7] تعريف مي گردد. از جمله عواملي كه سبب بازگشت ناپذيري مي شوند مي توان چند عامل نظير اصطكاك, انبساط آزاد, انتقال حرارت به دليل اختلاف محدود درجه حرارت, اختلاط دو ماده مختلف, اثرات پسماند ,و اتلاف iR^2  در شبكه هاي الكتريكي و فرآيند احتراق را نام برد. اگر كارايي همه موتورهاي حرارتي كمتر از %100 باشد در اين صورت كاراترين سيكلي كه در عمل مي توان داشت چيست؟ چنين  برداشتي  دقيقاً بيانگروجود ديدگاههاي مبتني بر پراگماتيسم در ترموديناميك مهندسي است. بر اساس اين ديدگاه ,اميد به ساخت و طراحي ماشين هاي حركت دائم  PMM و نيز بهره برداري صددرصد از موتورهاي حرارتي بي فايده تلقي شده  و به بيان ديگر  از ما  مي خواهد كه مناقشه بر سر كارايي صد درصد را اساسا ً كنار بگذاريم و در مقابل به آنچه عملاً  ميسر و در دسترس است بپردازيم تا  بلكه براي ما دستاوردها و نتايج  عملي سودمند داشته باشد. اگر همه فرآيندهاي يك سيكل ترموديناميكي بازگشت پذير باشند كاراترين سيكلي كه مي تواند بين دو منبع درجه حرارت ثابت عمل كند سيكل كارنو(carnot) است. در اين حالت, سيكل نيز بازگشت پذير خواهد بود و از اين رو چنانچه سيكل معكوس گردد موتور حرارتي تبديل به يخچال خواهد شد. سيكل كارنو چهار فرآيند اساسي را در بر مي گيرد كه شامل دو فرآيند دما ثابت بازگشت پذير و نيز دو فرآيند آدياباتيك بازگشت پذير (آيزنتروپيك) مي باشد. دو قضيه درباره كارايي سيكل كارنو وجود دارد كه نشان مي دهد نمي توانيم موتور بازگشت ناپذيري داشته باشيم كه كارايي آن از موتور بازگشت پذيري كه بين همان دو منبع كار مي كند بيشتر باشد. (چنين فرضي به نقض قانون دوم ترموديناميك منجر خواهد شد). و قضيه ديگر بيان مي دارد كه همه موتورهايي كه در سيكل كارنو بين دو منبع درجه حرارت ثابت عمل مي كنند داراي كارايي يكساني خواهند بود. در اين مورد فرض مي شود سيكل كارنويي وجود دارد كه كارايي آن از سيكل كارنوي ديگري كه بين همان دو منبع كار مي كند بيشتر است و در نهايت اين فرض اوليه نيز به نقض قانون دوم ترموديناميك مي انجامد. ضمن آنكه استدلال نوعاً درستي داشته ايم تنها نتيجه ممكن اين خواهد بود كه  فرض اوليه نادرست بوده باشد. مغايرت فرآيندهاي حقيقي با مدلهاي ايده آل مربوط به عوامل برگشت ناپذيري است. بنابراين درمباحث ترموديناميك مهندسي پذيرفته شده است كه هرگز نمي توان بر عوامل برگشت ناپذيري غلبه كرد و از اين رو دستيابي به كارايي صد در صد از اساس منتفي است. با اين وصف سيكل كارنو صرفاً يك مدل ايده آل ذهني است و تاكنون وجود عيني نداشته است. پس ترموديناميك مهندسي تنها با سيكلهاي مبنا سر و كار خواهد داشت و به "ملاحظاتي در مورد تعديلات خاصي كه هدف از آنها بهبود عملكرد در سيكلهاي مبناست" مي پردازد. نمونه هايي از اين  تعديلات در راستاي افزايش كارايي سيكلهاي مبنا را مي توانيم در تعبيه و طراحي ابزار و تجهيزاتي نظير بازياب ها  و گرمكن آب تغذيه و … مشاهده كنيم.  نيروگاه هاي ساده بخار در سيكل رنكين كار مي كنند كه كارايي آن از كارايي سيكل كارنو كمتر است. به دو دليل سيكل رنكين يك سيكل مبناست. اول اينكه در فرآيند پمپ كردن سيكل كارنو سيال كاري در ناحيه دوفاز قرار دارد و ساختمان پمپي كه بتواند مايع و بخار را دريافت و به صورت مايع اشباع تخليه كند با مشكلات زيادي روبرو خواهد شد. ثانياً در سيكل كارنو تمام انتقال حرارت بايد در درجه حرارت ثابت انجام بگيرد.اين بدان معني است كه حرارت بايد به بخار در حال انبساط و توليد كار انتقال يابد كه اين چندان ممكن نيست.(اما در سيكل رنكين, بخار در فشار ثابت مافوق گرم مي شود.)

بنابر اين سيكل رنكين سيكل ايده آلي است كه در عمل مي توان تقريب زد. از اين رو راهكارهايي انديشيده مي شود تا كارايي سيكل مبناي رنكين به كارايي مدل ايده آل كارنو نزديك شود كه از آن جمله مي توان به ﺘﺄثير متغيرهايي چون فشار و درجه حرارت اشاره كرد. در عين حال اين تمهيدات هر يك محدوديت خاصي را نيز  ايجاب مي كنند. به عنوان مثال كاهش فشار كندانسور, افزايش فشار بويلر و مافوق گرم كردن بخار آب در بويلر كه به افزايش كارايي سيكل رنكين مي انجامند محدوديتهاي زيادي را دربردارند. سايش تيغه هاي توربين, افزايش محتوي رطوبت و كيفيت بخار آب و ... از پيامدهاي آن است. مدلهايي نظير سيكل بازياب ايده آل نيز به دليل همين محدوديتهاي  ابزار عملي نيستند. كارايي  سيكل بازياب ايده آل دقيقاً برابر با كارايي سيكل كارنو است. اما موانعي بر سر تحقق آن وجود دارد. نخست آنكه "امكان انتقال حرارت لازم از بخار آب موجود در توربين به آب تغذيه وجود ندارد. ديگر اينكه به علت انتقال حرارت, محتوي رطوبت بخار خروجي از توربين به مقدار قابل ملاحظه اي افزايش خواهد يافت كه مي تواند به سايش تيغه هاي توربين منجر شود. " [7] برداشت بخار از ديگر تمهيداتي است كه براي افزايش كارايي سيكل انجام مي گيرد. اگر از تعداد زيادي مرحله برداشت بخار و گرمكن هاي آب تغذيه استفاده شود كارايي سيكل نزديك به كارايي سيكل ايده آل بازياب (معادل كارايي  سيكل كارنو) خواهد شد. ليكن در نيروگاهها مراحل برداشت بخار به ندرت از پنج مرحله بيشتر مي شود.  " اين كار در عمل از نظر اقتصادي قابل توجيه نيست,  زيرا صرفه جوييهاي ناشي از افزايش كارايي به مراتب كمتر از آن است كه هزينه تجهيزات اضافي (گرمكن آب تغذيه, لوله كشي و .. را جبران كند. "  انجام اين تمهيدات _بدون در نظر گرفتن صرفه اقتصادي_ ,استفاده از تعداد بسيار زيادي گرمكن حرارتي, در اختيار داشتن پمپي  كه هيچ الزامي بر مايع بودن فاز ورودي آن دركار نباشد و بتواند در ناحيه دو فاز عمل كند, بويلري كه در سوپرهيت كردن بخار, محدوديت حرارتي نداشته باشد, شايد روزي دستيابي به كارايي صد در صد را ممكن كند. و باز هم شايد بتوان تصور كرد روزي با طراحي و تعبيه گريزگاههايي بتوان افتهاي توربين, افتهاي پمپ, افتهاي چگالنده ,افتهاي لوله كشي, كه همه به نوعي  بر اثر وجود عوامل بازگشت ناپذيري شكل مي گيرند و سد راه افزايش كارايي  ميگردند, را جبران و عملاً بي اثر نمود, بي آنكه ناقض قانون دوم ترموديناميك باشد, درست هماگونه كه ﺘﺄثير برخي از راهكارها را در افزايش كارايي مشاهده نموديم. بنابراين دستيابي به كارايي صد درصد مي تواند مستلزم نقض قانون دوم ترموديناميك نباشد و با واسطه و بدون نقض اين قانون هم بتوان بر عوامل بازگشت ناپذيري غلبه كرد.   

 

مآخذي كه به آنها استناد شده:

 [1]تاريخ فلسفه/ جلد دوم/ پراگماتيسم/ زرياب خويي

[2] عينيت و واقعيت/اميل ميرسون Emil Meyerson / [3]ساختار انقلابهاي علمي/ توماس كوهن

[4] نسبيت خاص/ هادي هادي پور

Segments [5] Philosophical /  Dr.  F. Hamidi 

[6]حقيقت و واقعيت/مناظرات كريشنا مورتي و دكتر بوهم

 [7]ترموديناميك مهندسي/ زونتاگ بورگناك ون وايلن 

THERMODYNAMICS   &   PRAGMATISM 

چكيده: در اين مقاله نشان داده مي شود كه مباحث مرتبط با ترموديناميك مهندسي,  اساساً بر بر پايهء ديدگاههاي مسلك اصالت عمل (پراگماتيسم) بنا شده اند.

آيا سيكل كارنو صرفاً مدلي ذهني است و الي الابد هيچ نتيجهء عرضي دربر نخواهد داشت؟ آيا دستيابي به كارايي صد درصد, مستلزم  نقض قانون دوم ترموديناميك است؟ در اين نوشتار, پرسشهايي از اين دست, تحليل و بررسي مي گردد.

مقدمه  

      پرسشهاي فلسفي گسترده اي پيرامون ترموديناميك وجود دارد كه تحليل آنها غالباً در حوزه مباحث فلسفهء علم جاي مي گيرد. ترموديناميك  ,آنجا كه در قالب مسائل مطروحه مهندسي ارائه مي گردد بيشتربه جنبه هاي عملگرايانه وديدگاههاي مبتني برپراگماتيسم pragmatism)) مي پردازد . بدين معنا كه فلسفه هاي "كنه گرا" و اسكولاستيك (scholastic) كه به ماهيات و هليات مي پردازند  در ترموديناميك مهندسي ديده  نميشوند.  " فلسفهء پراگماتيسم, به جاي آنكه مبدﺃ اصل فكر و عقيده اي را بپرسد از نتايج و ثمرات آن جويا مي شود, لحن كلام را از مقولات و مبادي  برميگرداند و از عواقب و نتايج سوا ل مي كند."[1].  در واقع پراگماتيسم,عطف نظر به عواقب و ثمرات و فوائد يك مبحث است. كلمه‌ پراگماتيسم (از كلمه يوناني پراگما به معناي عمل)  را نخستين بار چارلز پيرس(1914- 1839(Charles Pierce در مقاله معروفش با عنوان "چگونه مي‌توان افكار خود را روشن ساخت"، به كار برده است. پيرس دراين مقاله ثابت مي‌كند كه براي بررسي يك فكر, كافي است به تعيين رفتاري كه اين فكر برمي‌انگيزاند، بپردازيم. در حقيقت پراگماتيسم, فلسفه اي است تمام عيارعليه ايده آليسم و كاوشهاي عقلاني محض كه هيچ فايده اي براي انسان ندارد. پراگماتيسم قائل به اين است كه حقيقت, امر جدايي از انسان نيست؛ بلكه تنها دليل براي اينكه يك نظر درست يا حقيقي باشد و نظر ديگري باطل و خطا، اين است كه اولي در عمل به درد انسان بخورد و براي او كارآمد و موثر باشد و ديگري چنين نباشد. به اين ترتيب، معناي صدق قضيه در پراگماتيسم تغيير مي يابد . صدق هر گزاره، فقط توسط نتايج عملي آن سنجيده مي شود نه در مقايسه با واقعيت خارجي .از اين منظر, يك فكر يا عقيده تا وقتي كه فقط عقيده است، بخودي خود نه صحيح است و نه غلط؛ بلكه فقط در جريان آزمايش و كار برد عملي آن , و فقط  برحسب نتايجي كه از آن استحصال ميشود، ارزش صدق و كذب پيدا مي كند. بنابر اين امكان رسيدن به حقيقت مطلق منتفي است. زيرا هم علم ، و هم مسائل و مشكلات ما همواره در حال تغيير است, پس در هر مرحله، حقيقت، آن چيزي خواهد بود كه ما را قادر سازد تا به نحو رضايت بخش، مسائل و مشكلات جاري آن زمان را بررسي و حل كنيم .در مكتب پراگماتيسم، افكار و عقايد همچون ابزارهايي هستند براي حل مسائل و مشكلات بشر؛ تا زماني كه اثر مفيدي دارند، صحيح و حقيقي اند و پس از آن  خطا  و نادرست مي شوند. بدين ترتيب , ممكن است عقيده اي طي مدتي  موثرواقع شود  و از اين رو حقيقي باشد؛ ليكن ممكن است بعدها نتايج رضايت بخشي نداشته باشد و به نظريه اي باطل و خطا تبديل گردد. پراگماتيسم  ,وجود را منوط به  نتيجه مي داند و هر اصالتي را بر حسب نتيجه اي كه مي دهد ارزش گذاري مي كند . در حقيقت, پراگماتيسم وجود را بدون نتيجه ، عدم ميداند و حتي لزوم  بررسي هم براي آن قائل نمي شود. ايده آ ل سازي در محاسبات ترموديناميكي , گواهي بر اين مساله است كه ترموديناميك مهندسي برپايه ديدگاههاي پراگماتيستي قرار دارد. چرا كه اغلب, جنبه هاي عملي موضوعات را در نظر مي گيرد و ديدگاههاي اسكولاستيك به معناي جستجوي علت العلل درآن راهي ندارند.   زمانيكه مدلهاي ذهني اصطلاحاً غيرممكن در ترموديناميك مهندسي طرح مي گردد  بيشتر عطف به موضوع صرفه اقتصادي يا محدوديت ابزار مي شود و سخني از  عدم امكان مطلق آنها به ميان نمي آيد. بعبارت ديگر تعبيري كه از اصطلاح "غير ممكن" مد نظر است نوعاً متفاوت با مساله محالات ذاتي يا وقوعي assertoric  است.   

 

آيا مجادله فلسفي پيرامون  ترموديناميك, بيهوده است؟

 آيا ممكن است  بحثها و مجادلات فلسفي پيرامون چنين مباحثي كه در حيطه و قلمرو فلسفهء علم جاي مي گيرند اساساً پوچ و بيهوده باشند؟  صاحبنظران زبان شناسي علم تفسير(Hermeneutics) نظير پل ريكور و دوره اول ويتگنشتاين اعتقاد داشتند كه مشاجرات فلسفي اصلاً درباره جهان نيستند وفقط نوعي بحث زبان شناسي هستند. در نتيجه براي آنها هرگونه فلسفه, بيشتر براي به دورافكندن فلسفه بود تا اينكه مثلاً در جهت تدوين مسائل فلسفه علم باشد.  " اگر جبر منطقي يعني جبر حاكم بر عالم گفتار مباحث و الفاظ, جاي خود را به به امر ديگري واگذارد كه نه فقط بر گفتار و لفظ بلكه بر واقعيت هم حاكم باشد اين امر چه خواهد بود؟ "[2]   ويا طرفداران مكتب فرا استراكتوراليسم(post structuralism)  و شخص ميشل فوكو امكان مباحثي تحت عنوان فلسفه علم را باطل مي دانند. پوزيتيويستها (positivists)  نيز قدرت علم را تا حدي زياد مي دانند كه نياز به هرگونه فلسفه اي را باطل تلقي مي كنند . از ديدگاه آنان اين بحثها بيشتر, نوعي "خيالبافي فيزيكي" است. از اين رو _ رودلف كارناپ_ كه در تاريخ فلسفه علم معاصر به عنوان يك پوزيتيويست شناخته مي شود پايان عمر متافيزيك را در 1930 نشان داد و هرگونه مجادله فلسفي در اين زمينه را پوچ و بيهوده اعلام كرد. در اگزيستانسياليسم دو ديدگاه رايج در اين باب وجود دارد. اگزيستانسياليست هايي نظير هايدگر, طبيعت را موضوع تعمق فلسفي مي دانند و در نتيجه به نوعي پرداختن به فلسفه علم را مي پذيرند. در حاليكه مكتب اگزيستانسياليسم ژان پل سارتر موضوع چنين بحث هاي فلسفي را خود آگاهي انسان مي داند. در هر حال ديدگاههاي  متفاوتي نسبت به حقانيت مباحث (Discourse) فلسفه علم وجود دارد. برخي اين مجادلات را بيهوده و يا يك جدل بي حاصل صرفاً زباني ارزيابي كرده اند و برخي ديگر پرداختن به اين مسائل را جستجوي اساسي ترين پرسشهاي فلسفي دانسته اند. موضوع اين نوشتار تحليل ديدگاههايي است كه حقانيت مبحث فلسفه علم را پذيرفته اند. فلسفه علم از نظر آنچه نتايج فلسفي علوم است به بخشهاي مختلفي تقسيم مي شود. مسائل مرتبط با متافيزيك, مسائل معرفت شناختي(Epistemology) نظير تئوري هاي شناخت و مباني و پيش فرضهاي فلسفي و دسته بندي موضوع  شناخت بين عينيت و ذهنيت, يا مسائل ارزش شناختي(Axiology) و الي آخر. اما چگونگي شكل گيري تئوريهاي علمي يكي از مهمترين موضوعات مورد توجه در فلسفه علم مي باشد . مساله چگونگي شكل گيري تئوريهاي علمي , مشتمل بر دونظريه اصلي ميباشد _ يكي  نظريه توماس كوهن(T.Kuhn) وديگري نظريه كارل پوپرK.popper)) _  نظريه توماس كوهن تحت عنوان نظريه سوبژكتيويستي  يا ذهنيت گرايانه((subjectivity و همچنين  نظريه كارل پوپركه در كتاب دانش عيني _objective knowledge_  بيان شده است  بيشتر به نام نظريه ابژكتيويستي يا عينيت   گرايانه(objectivity) شهرت دارد. كوهن اعتقاد داشت كه "علوم بر مبناي پارادايم (paradigm) با سرمشق هاي معين جلو مي روند. اين سرمشق ها پيش فرض هاي قبول شده اي هستند كه در حل مسائل مورد تحقيق , هيچگاه مورد ترديد واقع نميشوند"[3].  مثلاً در پارادايم نيوتني , زمان و مكان مستقل از يكديگر وجود خارجي  داشته و نيرو در اين سيستم برابر است با حاصلضرب جرم در شتاب. اما اين پيش فرض هاي از پيش قبول شده بر دانش حضوري يا همان ادراك شهودي (Intuitive reasoning) تكيه دارند كه چندان محل اطمينان و يقين نيست. از همين روست كه امكان دارد سرمشقهاي شهودي در پارادايم ها كه در يك زمان كاملاً بديهي بوده  در زمان ديگر  اعتباري نداشته باشند. بعنوان مثال  پس از ارائه نظريه  نسبيت, " فرض فيزيك كلاسيك در مورد مطلق بودن همزماني ,كه بر مبناي بديهيات اوليه و فرضهاي پيش آزموني قرار داشت"[4]  ديگر يك بديهي بي نياز از تحليل محسوب نمي شود.  توماس كوهن مي گويد هرگاه تعداد زيادي از مسائل تحقيق, خود پارادايم را زير سوال ببرند شرايط بحراني پيش آمده و در اين حالت به تدريج پارادايم جديدي شكل مي گيرد كه جايگزين پارادايم قديمي ميگردد. (مثل جايگزيني تئوري نسبيت اينشتين به جاي تئوري هاي مكانيك نيوتني) . از اين رو مطابق با نظريه ذهنيت گرايانه كوهن, واقعيت هاي عيني, هرگز نتايج تئوريك فلسفي به بار نمي آورند وبه بيان ديگر اين  ذهنيت است كه برعينيت تقدم دارد. در ترموديناميك با مفاهيمي نظير مدل ايده آل سيكل كارنو يا سيكلهاي معادل آن روبرو هستيم كه گفته مي شود هيچ نتيجه عيني در بر ندارند.  و اين درحاليست كه عملي نبودن سيكلهاي معادل سيكل كارنو , بيشتر از جنبه مواجهه با محدوديت عمل ابزارهاي مورد استفاده مي باشد نه ازاين بابت كه مدلهاي ذهني مذكور, اساساً امكان عملي شدن نداشته باشند. بنابراين مي توان تصور كرد كه روزي انسان بتواند  بر محدوديتهاي سد راه عملي شدن برخي از مدلهاي ترموديناميكي, غلبه كند وتجارب بعدي تدريجاً به شكل گيري پارادايم جديدي منجر شود و حتي اصول مسلمه ترموديناميك كلاسيك نيز مورد ترديد قرار گيرند. هيچ استبعادي ندارد روزي ابزارها و سيستمهايي طراحي شوند كه محدوديتهاي كنوني را نداشته باشد يا شيوه هايي ابداع شود كه به كمك آنها عبور ازمحدوديت و الزام  قانون دوم ترموديناميك به نوعي ممكن شود. وشايد در آنصورت  تحولات شگرفي در زندگي انسان بوجود بيايد . از اين رو اين امكان وجود دارد  كه مجادله كنوني پيرامون تعابير فلسفي ترموديناميك , در آينده به شكل گيري پارادايم جديدي منجر شود و از ديدگاه  پراگماتيسم, دستاوردهاي عملي نيز داشته باشد.

امكان و تحقق سيكل كارنو

 در اين بخش به بررسي مساله امكان (possibility) و يا تحقق سيكل كارنو و بعبارتي به تحليل برهان وجودي( (ontological  proof سيكل كارنو مي پردازيم . آيا مفهومي به نام سيكل كارنو وجود (existence)  دارد يا اينكه اين مدل , صرفاً يك تصوريا تخيل (imagination) در ذهن انسان است؟ اصطلاح وجود داشتن در اينجا قدري محل مناقشه است. چرا كه تصور چيزي( يا امري) يا حتي تصور خصوصياتي براي چيزي، منجر به ضرورت (necessity) وجود آن نميشود. آنچه كه بر وجود دلالت مي كند  تجربهء خصوصيات معيني از آن چيز است كه منجر به ضرورت و ايجاب (affirmative) وجود ميشود. وجود  درخود، داراي نوعي تماميت  ( (totalityاست , اما  تماميت آن نزد ما آشكار نيست و البته همين دال بر وجود آن است. استقلال و خودايستايي وجود، امري اساسي است. اگرچنين نباشد، امرموجود، ثانوي وعَرَضي ((accidental است. براي تحليل اين پرسش  كه آيا  سيكل كارنو يك چيز موجود است يا خير بايد به تبيين مساله وجود بپردازيم. براي وجود  سه خاصه مطرح مي گردد كه عبارت اند از:

 

                الف) دگرگوني و تغيير(becoming)

                 ب) اثرگذاري و اثرپذيري (interaction)

                 ج) خودايستايي و خوداتكايي

هرقدر برتري امري  از نظر ماهيت، بيشتر باشد، آنگاه احتمال و امكان وقوع يا بالفعل (actual)  بودن و واقعيت داشتن آنreality)) به همان ميزان كمتر است. بايد دقت كرد كه وجود، يك صفت  و يا به بيان  ديگر, يك محمول (predicate)  حقيقي نيست. آيا مدل ايده آل سيكل كارنو موجودي است واجد همه صفات ايجابي واساساً هيچ ما به ازاء واقعي مي تواند داشته باشد؟ بايد گفت فقط وجود عيني و حاضر در جهان، بالضروره هست و انكار وجود آن نيز مستلزم تناقض ؛ اگر موجودي عينيت داشته باشد، وجود براي آن ضرورت است.البته امانوئل  كانت,  ثابت مي كند كه مفهوم   "موجودي كه بالضروره وجود دارد"  وجود ندارد و بيان مي دارد   موجودي كه انكار وجود آن مستلزم تناقض باشد، فاقد مفهوم است. مثلاً يكي از براهين كانت در اين باب اين است كه گزاره ها propositions))  و قضاياي theorems))  وجودي، تركيبي (synthetic)  هستند، نه تحليلي ((analytic.  بنابراين، انكارآنها منجر به تناقض نمي شود. اما  درقضاياي تحليلي، محمول ازقبل در مفهوم ِ موضوع  (subject)  مندرج است، ازاينرو انكارآنها مستلزم تناقض است. در برهان آنسلم (Anselmus) كه به برهان وجودي (ontological argument)  معروف است ميخوانيم  " وجود عيني عالي تراز وجود ذهني است، اما وجود ذهني مي تواند واجد خاصه هاي خيالي برتري باشد كه وجود عيني فاقد آنهاست."    به هر ترتيب , وجود ذهني در مخيله مي گنجد و مي توان آن را تصور كرد.  في المثل  كارايي صددرصد براي ما قابل تصور است و دست كم مي توانيم بگوييم كه در ذهن موجود است. اما كارايي بيش از صد در صد را حتي تصور هم نمي توان كرد. تصور صورت اعلاي كارايي يك سيكل ترموديناميكي در ذهن ما كارايي  صددرصد است و بيش از آن, چه درذهن و چه خارج ازذهن، قابل تصورنيست. كارايي صد درصد هرچند ازنظرعيني, هيچ و عدم باشد ، لااقل  قابل تصوراست. (اگرچه كه ازوجود ذهني چيزي يا امري, نمي توان وجود عيني آن را نتيجه گرفت). مفاهيمي هستند كه حتي تصور هم نمي شوند. مثل كارايي بيشتر از صددرصد يا وجود عالي ترين موجود, مفهوم عالي ترين موجود حتي درذهن هم قابل تصورنيست، زيرا هرچه را درذهن تصوركنيم، بازهم عالي ترازآن را مي توان تصور كرد. يا مثال ديگر اينكه  هرقدرعدد بزرگي را تصوركنيم، بازهم عدد بزرگترازآن را مي توان درنظر گرفت، اما عدد بي نهايت بزرگ يا بزرگترين عدد, وجود ندارد.  اين مفاهيم  فاقد حد هستند  و بنابراين, هم غيرقابل تصور و هم ازنظرعيني هيچ و عدم اند . مفاهيم اين چنيني , از دسته موهومات و سفسطه ها ( (fallacyهستند. وقتي امري قابل درك يا تصور نباشد، قابل بيان هم نيست. شايد پرسيده شود پس جنبه هاي نامتناهي برخي از مفاهيم عيني، چگونه شكل مي گيرند؟ در پاسخ بايد گفت برداشتهاي غيرقابل تصور از امور عيني , برخاسته ازشيوه برخورد يا نحوه تبيين ماست. هرامرعيني، اگرچه دريك يا چند جنبه، نامتناهي و غيرقابل تصور باشد، حداقل دريك يا چند جنبه، متناهي و قابل تصوراست واتفاقاً همين امر هم هست كه  آن را عيني و موجود مي سازد براي مثال: عدد گنگِ(irrational number ) 2√  وقتي بصورت يك عدد اعشاري، يعني ...4142135/1 بيان مي شود، اين رشته، نامتناهي وغيرقابل تصوراست، اما وقتي كه تحت عنوان وتر يك مثلث قائم الزاويه ي متساوي الساقين كه طول هرساقِ آن يك واحد است بيان شود، كاملاً قابل تصور وعيني مي گردد. "هرچيزي كه فكر درباره آن مي انديشد چه به طور واضح مستدل باشد و يا نباشد, يك واقعيت است. در عين حال كه ممكن است باطل و كذب باشد و يا به وضوح مدلل, ولي همچنان يك واقعيت است... دربارهء Actuality بايد گفت آيا  Thing واقعيت دارد؟آيا حضورش يك واقعيت مسلم است؟ طبق فرهنگ لغات, واژهء Fact يعني آنچه كه عملاً و به عينيت اتفاق افتاده است" [6]  مطابق آنچه كه گفته شد سيكل كارنو نوعاً واقعي (real) است.

و دست كم وجود ذهني آن را نمي توان انكار كرد. ضمن آنكه دانستيم هر واقعيتي، لزوماً عيني نيست؛ و همچنين بررسي كرديم كه هرگاه امري, قابل فهم و درك و قابل توضيح  و تصورنباشد، آن امراساساً وجود ندارد و بطور دقيق تر، واقعيت (reality)  ندارد.

 1.3 آيا دستيابي به كارايي صد درصد, مستلزم نقض قانون دوم ترموديناميك است؟

 عوامل برگشت ناپذيري (Irreversibility)  سبب اتلاف انرژي شده و دستيابي به كارايي صددرصد را ناممكن مي كنند. ﺴﺆالي كه منطقاً مطرح مي گردد اين است كه اگر موتور حرارتي(Heat engine) با كارايي صددرصد عملي نيست حداكثر كارايي قابل حصول چقدر است؟ در پاسخ به اين پرسش بايد فرآيند ايده آل را تعريف كرد كه فرآيند بازگشت پذير (Reversible) ناميده مي شود. فرايند بازگشت پذير براي سيستم به صورت  " فرآيندي كه قابل بازگشت است و به گونه اي انجام مي گيرد كه هيچ گونه تغييري در سيستم يا محيط به جاي نمي گذارد" [7] تعريف مي گردد. از جمله عواملي كه سبب بازگشت ناپذيري مي شوند مي توان چند عامل نظير اصطكاك, انبساط آزاد, انتقال حرارت به دليل اختلاف محدود درجه حرارت, اختلاط دو ماده مختلف, اثرات پسماند ,و اتلاف iR^2  در شبكه هاي الكتريكي و فرآيند احتراق را نام برد. اگر كارايي همه موتورهاي حرارتي كمتر از %100 باشد در اين صورت كاراترين سيكلي كه در عمل مي توان داشت چيست؟ چنين  برداشتي  دقيقاً بيانگروجود ديدگاههاي مبتني بر پراگماتيسم در ترموديناميك مهندسي است. بر اساس اين ديدگاه ,اميد به ساخت و طراحي ماشين هاي حركت دائم  PMM و نيز بهره برداري صددرصد از موتورهاي حرارتي بي فايده تلقي شده  و به بيان ديگر  از ما  مي خواهد كه مناقشه بر سر كارايي صد درصد را اساسا ً كنار بگذاريم و در مقابل به آنچه عملاً  ميسر و در دسترس است بپردازيم تا  بلكه براي ما دستاوردها و نتايج  عملي سودمند داشته باشد. اگر همه فرآيندهاي يك سيكل ترموديناميكي بازگشت پذير باشند كاراترين سيكلي كه مي تواند بين دو منبع درجه حرارت ثابت عمل كند سيكل كارنو(carnot) است. در اين حالت, سيكل نيز بازگشت پذير خواهد بود و از اين رو چنانچه سيكل معكوس گردد موتور حرارتي تبديل به يخچال خواهد شد. سيكل كارنو چهار فرآيند اساسي را در بر مي گيرد كه شامل دو فرآيند دما ثابت بازگشت پذير و نيز دو فرآيند آدياباتيك بازگشت پذير (آيزنتروپيك) مي باشد. دو قضيه درباره كارايي سيكل كارنو وجود دارد كه نشان مي دهد نمي توانيم موتور بازگشت ناپذيري داشته باشيم كه كارايي آن از موتور بازگشت پذيري كه بين همان دو منبع كار مي كند بيشتر باشد. (چنين فرضي به نقض قانون دوم ترموديناميك منجر خواهد شد). و قضيه ديگر بيان مي دارد كه همه موتورهايي كه در سيكل كارنو بين دو منبع درجه حرارت ثابت عمل مي كنند داراي كارايي يكساني خواهند بود. در اين مورد فرض مي شود سيكل كارنويي وجود دارد كه كارايي آن از سيكل كارنوي ديگري كه بين همان دو منبع كار مي كند بيشتر است و در نهايت اين فرض اوليه نيز به نقض قانون دوم ترموديناميك مي انجامد. ضمن آنكه استدلال نوعاً درستي داشته ايم تنها نتيجه ممكن اين خواهد بود كه  فرض اوليه نادرست بوده باشد. مغايرت فرآيندهاي حقيقي با مدلهاي ايده آل مربوط به عوامل برگشت ناپذيري است. بنابراين درمباحث ترموديناميك مهندسي پذيرفته شده است كه هرگز نمي توان بر عوامل برگشت ناپذيري غلبه كرد و از اين رو دستيابي به كارايي صد در صد از اساس منتفي است. با اين وصف سيكل كارنو صرفاً يك مدل ايده آل ذهني است و تاكنون وجود عيني نداشته است. پس ترموديناميك مهندسي تنها با سيكلهاي مبنا سر و كار خواهد داشت و به "ملاحظاتي در مورد تعديلات خاصي كه هدف از آنها بهبود عملكرد در سيكلهاي مبناست" مي پردازد. نمونه هايي از اين  تعديلات در راستاي افزايش كارايي سيكلهاي مبنا را مي توانيم در تعبيه و طراحي ابزار و تجهيزاتي نظير بازياب ها  و گرمكن آب تغذيه و … مشاهده كنيم.  نيروگاه هاي ساده بخار در سيكل رنكين كار مي كنند كه كارايي آن از كارايي سيكل كارنو كمتر است. به دو دليل سيكل رنكين يك سيكل مبناست. اول اينكه در فرآيند پمپ كردن سيكل كارنو سيال كاري در ناحيه دوفاز قرار دارد و ساختمان پمپي كه بتواند مايع و بخار را دريافت و به صورت مايع اشباع تخليه كند با مشكلات زيادي روبرو خواهد شد. ثانياً در سيكل كارنو تمام انتقال حرارت بايد در درجه حرارت ثابت انجام بگيرد.اين بدان معني است كه حرارت بايد به بخار در حال انبساط و توليد كار انتقال يابد كه اين چندان ممكن نيست.(اما در سيكل رنكين, بخار در فشار ثابت مافوق گرم مي شود.)

بنابر اين سيكل رنكين سيكل ايده آلي است كه در عمل مي توان تقريب زد. از اين رو راهكارهايي انديشيده مي شود تا كارايي سيكل مبناي رنكين به كارايي مدل ايده آل كارنو نزديك شود كه از آن جمله مي توان به ﺘﺄثير متغيرهايي چون فشار و درجه حرارت اشاره كرد. در عين حال اين تمهيدات هر يك محدوديت خاصي را نيز  ايجاب مي كنند. به عنوان مثال كاهش فشار كندانسور, افزايش فشار بويلر و مافوق گرم كردن بخار آب در بويلر كه به افزايش كارايي سيكل رنكين مي انجامند محدوديتهاي زيادي را دربردارند. سايش تيغه هاي توربين, افزايش محتوي رطوبت و كيفيت بخار آب و ... از پيامدهاي آن است. مدلهايي نظير سيكل بازياب ايده آل نيز به دليل همين محدوديتهاي  ابزار عملي نيستند. كارايي  سيكل بازياب ايده آل دقيقاً برابر با كارايي سيكل كارنو است. اما موانعي بر سر تحقق آن وجود دارد. نخست آنكه "امكان انتقال حرارت لازم از بخار آب موجود در توربين به آب تغذيه وجود ندارد. ديگر اينكه به علت انتقال حرارت, محتوي رطوبت بخار خروجي از توربين به مقدار قابل ملاحظه اي افزايش خواهد يافت كه مي تواند به سايش تيغه هاي توربين منجر شود. " [7] برداشت بخار از ديگر تمهيداتي است كه براي افزايش كارايي سيكل انجام مي گيرد. اگر از تعداد زيادي مرحله برداشت بخار و گرمكن هاي آب تغذيه استفاده شود كارايي سيكل نزديك به كارايي سيكل ايده آل بازياب (معادل كارايي  سيكل كارنو) خواهد شد. ليكن در نيروگاهها مراحل برداشت بخار به ندرت از پنج مرحله بيشتر مي شود.  " اين كار در عمل از نظر اقتصادي قابل توجيه نيست,  زيرا صرفه جوييهاي ناشي از افزايش كارايي به مراتب كمتر از آن است كه هزينه تجهيزات اضافي (گرمكن آب تغذيه, لوله كشي و .. را جبران كند. "  انجام اين تمهيدات _بدون در نظر گرفتن صرفه اقتصادي_ ,استفاده از تعداد بسيار زيادي گرمكن حرارتي, در اختيار داشتن پمپي  كه هيچ الزامي بر مايع بودن فاز ورودي آن دركار نباشد و بتواند در ناحيه دو فاز عمل كند, بويلري كه در سوپرهيت كردن بخار, محدوديت حرارتي نداشته باشد, شايد روزي دستيابي به كارايي صد در صد را ممكن كند. و باز هم شايد بتوان تصور كرد روزي با طراحي و تعبيه گريزگاههايي بتوان افتهاي توربين, افتهاي پمپ, افتهاي چگالنده ,افتهاي لوله كشي, كه همه به نوعي  بر اثر وجود عوامل بازگشت ناپذيري شكل مي گيرند و سد راه افزايش كارايي  ميگردند, را جبران و عملاً بي اثر نمود, بي آنكه ناقض قانون دوم ترموديناميك باشد, درست هماگونه كه ﺘﺄثير برخي از راهكارها را در افزايش كارايي مشاهده نموديم. بنابراين دستيابي به كارايي صد درصد مي تواند مستلزم نقض قانون دوم ترموديناميك نباشد و با واسطه و بدون نقض اين قانون هم بتوان بر عوامل بازگشت ناپذيري غلبه كرد.   

 

مآخذي كه به آنها استناد شده:

 [1]تاريخ فلسفه/ جلد دوم/ پراگماتيسم/ زرياب خويي

[2] عينيت و واقعيت/اميل ميرسون Emil Meyerson / [3]ساختار انقلابهاي علمي/ توماس كوهن

[4] نسبيت خاص/ هادي هادي پور

Segments [5] Philosophical /  Dr.  F. Hamidi 

[6]حقيقت و واقعيت/مناظرات كريشنا مورتي و دكتر بوهم

 [7]ترموديناميك مهندسي/ زونتاگ بورگناك ون وايلن 

سرعت نور و قضیه cph

 

نظریه سی. پی اچ. در سال 1366 (1987 م) با طرح این مسئله که سرعت نور ثابت نیست و تابع نیروهای خارجی محیط انتشار است، مطرح شد. در نظریه سی. پی. اچ. نیز طبق اصل نسبیت خاص سرعت نور در تمام دستگاه های لخت و فضای تهی ثابت و برار  c است. اما سرعت نور در محیط انتشار تابع نیروهای خارجی است که بر نور اعمال می شود. تجارب و دیدگاه های اخیر نشان می دهد که پیشگویی نظریه سی. پی. اچ. در مورد تغییر سرعت نور درست بوده است. در ادامه دو نمونه ارائه شده است. اما در آنجا هیچگونه توجیه نظری در مورد علت تغییر سرعت نور وجود ندارد. در حالیکه نظریه سی. پی. اچ. بر اساس تعریف و توضیح ساختمان فوتون بنا شده است. و بخوبی می تواند دلیل نظری تغییر سرعت نور را توضیح دهد

ترمودینامیک

 

مقدمه:

ترموديناميك و قوانين آن بخش مهمي از فيزيك را بخود اختصاص داده است. اما اين قوانين در زماني تدوين شد كه هنوز نسبيت و فيزيك كوانتوم ارائه نشده بودند. اما امروز با پيشرفت حيرت انگيزي كه در زمينه ذرات بنيادي بوجود آماده الزاماً قوانين ترموديناميك و نگرش به انتروپي بايد مورد بازبيني مجدد قرار گيرد
گرما از ديدگاه سي. پي. اچ. مورد بررسي قرار گرفت. در اين فصل سعي مي شود قوانين ترموديناميك از اصل سي. پي. اچ. استخراج شود. همچنانكه در فصل گذشته گفته شد از ديدگاه نظريه سي. پي. اچ. كميتي را كه ما بعنوان انرژي (يا گرما) معرفي مي كنيم، همان ماده است كه با سرعت انتقالي حد c در دستگاه لخت حركت مي كند. و ماده چيزي جز انرژي نيست كه با سرعت vمنتقل مي شود. نسبت به يك دستگاه لخت مقدار v بين صفر و c يعني  قابل تغيير است. هرگاه v=c گردد ، ماده به انرژي تبديل شده است. اما قبل از تشريح قوانين ترموديناميك از ديدگاه سي. پي. اچ.، لازم است اشاره كوتاهي به چرخه سعدي كارنو داشته باشيم.

 

چرخه كارنو

اولين اثر مهم نيكولاس سعدي كارنو

 

در چرخه ي كارنو همواره مقداري گرما به محيط (خارج از سيستم گرما+ ماشين كار) منتقل مي شود

و هيچ ماشيني نمي تواند همه ي گرماي ورودي را به كار تبديل كند.

 

چرخه ي كارنو از ديدگاه سي. پي. اچ.

هنگاميكه چرخه ي كارنو مطرح شد، نه تنها جرم و انرژي دو كميت مختلف بودند، حتي قانون بقاي انرژي نيز عموميت نيافته بود. در حاليكه در فيزيك مدرن علاوه بر آنكه گرما نوعي انرژي محسوب مي شود، انرژي نيز با ماده هم ارز است و هر ذره/جسمي را مي توان با مقدار جرم يا محتواي انرژي آن نشان مشخص كرد. لذا با تكيه بر اصول چرخه ي كارنو و فيزيك مدرن چرخه ي انرژي از ديدگاه نظريه سي. پي. اچ. مورد بررسي قرار مي گيرد.

در اينجا چرخه بصورت گرما - كار - سرما نيست، بلكه بصورت كلي انرژي ورودي - ابزار - انرژي خروجي است. در چرخه كارنو، كه در مقاله

چرا يك جسم داغ سرد مي شود؟

جسم داغي را در يك محيط سرد قرار مي دهيم. پس از مدتي دماي آن كاهش مي يابد و با محيط در تعادل گرمايي قرار مي گيرد. چرا جسم داغ سرد مي شود و اصولاً تعادل گرمايي چيست؟ يك مخزن گاز با دماي T₁ را در محيطي  با دماي T₂ كه T_1>T₂ است، قرار مي دهيم. پس از مدتي دماي هر دو (مخزن گاز و محيط) به T مي رسد، بطوريكه:

T₁>T>T₂

فرض كنيم ظرف گاز داراي n موكول گاز باشد كه با سرعتهاي مختلف  حركت مي كنند، اما مي توان با در نظر گرفتن ميانگين سرعتها مسئله را بررسي كرد. اين مولكولها با يكديگر و با جدار مخزن برخور مي كنند و در تبادل اندازه حركت و انرژي هستند. توجه شود كه در اينجا با يك سيستم واقعي رو به رو هستيم. لذا در اين برخوردها مي توان بقاي اندازه حركت را منظور كرد، اما نمي توان از قانون بقاي انرژي(در داخل ظرف) استفاده كرد. حال انتقال انرژي از مخزن گاز به محيط و در نتيجه سرد شدن گاز را از دو طريق بررسي مي كنيم (شكل زير). 

انتقال حرارت از گاز به محيط

در شكل بالا (1) دو مولكول گاز با يكديگر برخورد كرده و بر اثر آن يك فوتون منتشر مي شود. فوتون مزبور طي چندين كنش با مولكولهاي مختلف سرانجام به ديواره ظرف مي رسد و جذب آن مي شود. يك الكترون در ديواره ظرف با جذب فوتون به تراز انرژي بالاتر صعود مي كند و ديواره گرم مي شود. سپس فوتون ياد شده تابش مي شود و ديواره به حالت قبل بر مي گردد. در قسمت (2) يك مولكول با ديواره ظرف برخورد كرده و يك فوتون توليد و به محيط خارج ظرف منتقل مي شود. هرچه دماي ظرف بيشتر باشد، تعداد و انرژي فوتونهاي تابشي بيشتر است. از طرف ديگر انرژي جنبشي مولكولهاي موجود در گاز، تنها مربوط به الكترون آنها نيست، بلكه هسته ي اتمها نيز در اين انرژي جنبشي سهيم هستند و هنگام برخورد و انتشار موج الكترومغناطيسي، هسته ها نيز قسمتي از انرژي جنبشي خود را از دست مي دهند. همچنانكه شكل بالا (3) نشان مي دهد، اين فرايند يكطرفه نيست، بلكه تمام گازها، مايعات و فلزات تابش مي كنند، اما با مكانيزمهاي مختلف.  بهمين دليل دو محيط كه كنار هم قرار دارند، با يكديگر در حال تبادل گرمايي بسر مي برند تا به حالت تعادل برسند. در حالت تعادل نشر انرژي وجود دارد اما مقدار ورودي و خروجي با هم برابرند. بهمين دليل هر دو جسمي كه با هم در حالت تعادل گرمايي باشند، داراي دماي يكساني هستند. بنابراين جريان تابش فرايندي دائمي و داخلي است كه هيچ ربطي به محيط ندارد و اثر محيط تنها به انتقال گرما از بيرون به درون محدود مي شود. بعنوان مثال در سيستم خورشيد و زمين، زمين تابش مي كند، بهمين دليل هنگام شب سطح زمين، آب درياها و هواي جو سرد مي شود و روز بعد با تابش مجدد خورشيد دوباره گرم مي شوند. اگر زمين گرما دريافت نكند، با تابش طولاني مدت سرد و سرد تر مي شود. اما چرا اجسام تابش مي كنند و اين تابش تا كجا ادامه دارد؟

 

حالت پايه ذرات بنيادي از ديدگاه نظريه سي. پي. اچ.

در نظريه سي. پي. اچ. همه ذرات از تعدادي سي. پي. اچ. تشكيل شده اند. علاوه بر آن انرژي نيز از سي. پي. اچ. تشكيل مي شود. بنابراين يك اتم متحرك داراي دو گونه سي. پي. اچ. است، يكي سي. پي. اچ. هايي كه ساختمان ذاتي ذرات را شكل مي دهند و ديگري سي. پي. اچ. هايي كه عامل انرژي اين ذرات است. بعنوان مثال يك ظرف محتوي گاز را در نظر بگيريد كه در دماي T₁ است و مولكولهاي گاز با سرعت متوسط v₁ حركت مي كنند. حال گاز را حرارت مي دهيم تا دماي آن به T₂ برسد. در اين حالت سرعت متوسط مولكولها به v₂  مي رسد. انرژي جنبشي هر يك از مولكولهاي گاز برابر است با مجموع انرژي ذرات تشكيل دهنده ي آن. يعني الكترونها، پروتونها و ... نيز با افزايش دما داراي انرژي بيشتري مي شوند.(شكل زير).

 

در قسمت A ذرات بنيادي در ساختمان اتم انرژي جنبشي كمتري دارند.

در قسمت B با حرارت دادن گاز، ذرات بنيادي نيز انرژي كسب كرده اند.

همچنانكه در شكل بالا نشان داده شده، هرچه به گاز حرارت بيشتري داده شود، ذرات بنيادي درون ساختمان اتمي نيز انرژي بيشتري خواهند داشت و همراه مولكول با سرعت بيشتري حركت مي كنند. حال اگر به جاي آنكه به گاز حرارت دهيم، بطريقي حرارت آن را بگيريم (گاز را سرد كنيم)، سئوال اساسي اين است كه چقدر مي توانيم گاز را سرد كنيم بطوريكه همه ي ذرات بنيادي اتمهاي آن داراي خواص ذاتي خود باشند، منظور از خواص ذاتي همه ي كميتهايي است كه ذرات را از يكديگر متمايز مي كند. مثلاً انرژي ذرات از  ويژگي ذاتي آنها محسوب نمي شود، در حاليكه بار الكتريكي الكترون از ويژگي هاي ذاتي آن است. بنابراين از ديدگاه نظريه سي. پي. اچ. حالت پايه ذرات، حالتي است كه ذرات داراي ويژگيهايي ذاتي خود هستند، بطوريكه با كمترين انرژي ممكن مي توانند انسجام اتمي و مولكولي خود را حفظ كنند (شكل زير).

 

در حالت پايه هيچ تابشي وجود ندارد. دما صفر مطلق و سرعت انتقالي نيز صفر است.

اتم جامدات در جاي خود حركت ارتعاشي دارند، مايعات در اطراف خود حركت مي كنند و گازها با سرعت متوسط حركت مي كنند

اينكه حالت پايه در نظريه سي. پي. اچ. بر صفر مطلق يعني  15/273- درجه كلوين منطبق هست يا نه، مطلبي است كه آزمايشات نشان خواهد داد. اما با تعريفي كه در ترموديناميك از صفر مطلق مي شود، قاعدتاً بايد بر هم منطبق باشند.

فرض كنيم مقداري ماده در حالت پايه قرار دارد. با تابش الكترومغناطيسي ماده را حرارت مي دهيم. يعني تعدادي CPH كه با سرعت c حركت مي كنند وارد سيستم مي شود. اندازه حركت اوليه سيستم صفر است، زيرا سيستم در حالت پايه قرار دارد.

كه در آن m_CPH جرم سي. پي. اچ. و v سرعت متوسط مولكولها است. هرچه بيشتر به سيستم حرارت داده شود، سرعت متوسط مولكولها بيشتر مي شود. در تجربه هاي روز مره از جمله گرم كردن آب يا حرارت دادن به يك تكه آهن يا گاز داخل ظرف، همه از اين رابطه كلي پيروي مي كنند و اندازه حركت ذرات تشكيل دهنده ي سيستم تغيير مي كند. در جامدات افزايش اندازه حركت موجب ارتعاش سريعتر آنها مي گردد در حاليكه در گاز باعث افزايش سرعت متوسط مولكولها مي گردد. 

بهمين ترتيب مي توان تابش را با خروج سي. پي. اچ. از سيستم توضيح داد. هنگاميكه جسم تابش مي كند، تعدادي سي. پي. اچ. بصورت امواج الكترومغناطيسي و با سرعت نور c از سيسم خارج مي شود و اندازه حركت و در نتيجه انرژي سيستم كاهش مي يابد.

 

تابش از ديدگاه سي. پي. اچ.

در نظريه سي. پي. اچ. نيرو و انرژي قابل تبديل به يكديگرند، يعني نيرو به انرژي تبديل مي شود و انرژي نيز به نيرو تبديل مي گردد. با توجه به رابطه

اگر كار مثبت باشد، انرژي جسم (يا ذره ) افزايش مي يابد كه در اين صورت نيرو به انرژي تبديل شده است. اگر كار انجام شده روي جسم منفي باشد، يعني جسم انرژي از دست بدهد، انرژي به نيرو تبديل مي شود. آگر كار انجام شده برابر با صفر باشد، هيچ تغييري در انرژي جسم ايجاد نمي شود.

بنابراين هنگاميكه الكترون در ساختمان اتم روي مداري خاص به دور هسته مي گردد، هرچند داراي شتاب است اما كار انجام شده روي آن صفر است و تغييري در انرژي آن ايجاد نمي شود. اما هنگاميكه الكترون شتاب بگيرد، بطوريكه كار انجام شده روي آن صفر نباشد، امواج الكترومغناطيسي تابش مي كند. يعني تابش امواج الكترومغناطيسي توسط ذره ي باردار تابع كاري است كه روي آن انجام مي شود. در اين بحث هنوز دو نكته مشخص نشده است، يكي اينكه اصولاً چگونه تابش امواج الكترومغناطيسي توسط ذره ي باردار شتاب دار قابل توضيح است؟ و ديگر اينكه چرا هنوز تابش ذره ي باردار در ميدان گرانشي (آنچنان كه نسبيت پيش گويي كرده) با تجربه ثابت نشده است؟

طبق نظريه ي سي. پي. اچ. هرگاه يك ذره ي باردار حركت كند، گرانش در مقابل اين حركت مقاومت مي كند و مقاومت گرانش با حركت ذره ي باردار به صورت نيروي مغناطيسي ظاهر مي شود. اما اگر ذره ي باردار علاوه بر سرعت، شتاب نيز داشته باشد بطوريكه كار انجام شده روي آن مخالف صفر باشد، امواج الكترومغناطيسي تابش مي كند. در ساختمان اتم جون كار انجام شده روي الكترون صفر است ، لذا تا زمانيكه در يك مدار خاص حركت مي كند، انرژي تابش نمي كند.

بنابراين تابش امواج الكترومغناطيسي يك بار شتاب دار تابع مقدار كاري است كه روي آن انجام مي شود .

در مورد سقوط يك ذره ي باردار در ميدان گرانشي بايد به جرم ناچيز ذره توجه كرد كه با توجه به رابطه ي

W=F.d=mgh

كاري كه نيروي گرانش روي ذره ي باردار انجام مي دهد بسيار ناچيز است و آشكار سازي آن به ابزار بسيار دقيقي نياز دارد.

 

علت تابش گرما توسط اجسام

حال به ساختمان اتم برگرديم و تابش گرما توسط اجسام را بررسي كنيم. هرچند كه طبق مدل اتمي بوهر و معادلات شرودينگر، تا الكترون از مدار بالاتر به مدار پائين تر سقوط نكند تابش نمي كند، اما اين تمام واقعيت نيست. زيرا اتم حالت استاتيك ندارد و دائماً ذرات درون آن تحت تاثير يكديگر قرار دارند. لذا با حركت مولكولها يا نوسان آنها در كنار هم، با در نظر گرفتن ميدانهاي الكترومغناطيسي موجود در اطراف ذرات تشكيل دهنده ي آنها، اين ذرات دائماً روي يكديگر كار انجام مي دهند، بنابراين ذرات زير اتمي موجود در سيستم، بطور مداوم توسط يكديگر شتاب مي گيرند و موج الكترومغناطيسي منتشر مي كنند. مقدار و شدت تابش در اجسام تابع سرعت حركت يا نوسان ذرات باردار موجود در سيستم است (شكل زير). 

نمايي ساده از اتمها در يك سيستم

در شكل بالا نمايي ساده از اتمهاي موجود در سيستم نشان داده شده است. اتمها در مجاورت هم حالت دوقطبي الكتريكي دارند، زيرا بار هاي منفي يكديگر را دفع مي كنند و الكترونها به يك سمت و هسته بسمت ديگر رانده مي شود. اما به علت حركت اتمها (يا مولكولها)، حالت الكتريكي اتمها ثابت نمي ماند و دائماً تغيير مي كند، اين تغييرات كه ناشي از اعمال نيروي خارجي است، روي ذرات بار دار اتم كار انجام مي دهد و موجب شتاب گرفتن آنها مي شود. ذره ي باردار شتاب دار، انرژي الكترومغناطيسي تابش مي كند. تابش انرژي گرمايي موجب از دست دادن انرژي دروني سيستم مي شود و سيستم بتدريج سرد مي شود. فركانس تابش تابع دماي سيستم است (شكل زير). 

با افزايش دماي سيستم، فركانس تابش نيز افزايش مي يابد.

در شكل بالا نشان داده شده كه چگونه با افزايش دماي سيستم فركانس تابش از قرمز بسمت زرد، سبز، آبي و سر انجام به ماوراي بنفش جابجا مي شود. اجسام در دماي معمولي تابشي با طول موجهاي بلند دارند، با افزايش دما رنگ (طول موج) تابش تغيير مي كند، اما تابش هاي قبلي را نيز با شدت كمتري ادامه مي دهد. حال اگر فرمول وين و بيشترين تابش را مرور كنيم (شكل زير)، بخوبي همه تابش ها را مي توان توضيح داد.

در ميان همه تابشهايي كه جسم گسيل مي كند، شدت بيشترين تابش آن تابع دماي آن است

بيشترين تابش جسم تابع دماي آن است، اما ساير تابش ها نيز ولي با شدت كمتري وجود دارند. احتمال اينكه يك جسم سرد فوتون بنفش تابش كند وجود دارد، اما اين احتمال و تعداد فوتونهاي بنفش خيلي كم است، در حاليكه احتمال ساير تابش ها بيشتر است و هرچه به طول موج بلندتر نزديكتر شويم، احتمال تابش آن بيشتر مي شود.

زير طبق نظريه سي. پي. اچ. تابش به دليل كاري كه روي ذرات باردار انجام مي شود صورت مي گيرد. براي توضيح بهتر گاز درون ظرف را در نظر بگيريد كه به آن حرارت مي دهيم. مولكولها از دو طريق روي يكديگر كار انجام مي دهند:

1 - برخورد مستقيم: در اين حالت به كار زيادي كه بر اثر برخورد روي ذرات باردار انجام مي شود، ذرات شتاب زيادي مي گيرند، بنابراين انرژي تابش نيز زياد است.

2- اثر تغيير ميدان: در اين حالت مولكولها از كنار يكديگر عبور مي كنند (اما برخورد نمي كنند) و موجب شتاب جزئي ذرات باردار مي شوند و چنين شتابي موجب تابش امواج الكترومغناطيسي با طول موجهاي بلند مي شود.

اين دو حالت را مي توان كار منفي سيستم روي خودش ناميد كه موجب مي شود بر اثر تابش، جسم سرد شود. سرد شدن نيمه تاريك ماه يا زمين به دليل كار منفي است كه سيستم روي خود انجام مي دهد.

در فرايند بالا يك حالت خاص وجود دارد كه كار منفي سيسم روي خودش را محدود مي كند. براي اجسام كوچك گرانش نقش قابل توجهي ندارد. اما با افزايش جرم، آثار فشار گرانشي ظاهر مي شود و موجب تغييرات كلي در سيستم مي گردد. افزايش جرم سيستم بايد در حدي باشد كه اتمهاي موجود در سيستم بر اثر شتاب گرانشي سرعت قابل توجهي بگيرند. با سرعت گرفتن اتمها برخورد بين آنها موجب تابش بيشتر مي شود و از اين لحضه به بعد، سيستم خود گرمازا خواهد شد. تشكيل ستارگان بر اين اساس است. وقتيكه جرم به اندازه كافي افزايش يافت، اتمها به سرعتهاي بالا مي رسند و بر اثر برخورد با يكديگر تركيب شده و جوش هسته اي آغاز مي گردد و مقادير متنابهي انرژي آزاد مي شود و سيستم داغ و داغتر مي شود. اما در اينجا نيز سيستم كار منفي روي خود انجام مي دهد، اما كار مثبتي كه روي خودش انجام مي دهد، بيشتر از كار منفي است.

 

كار انجام شده توسط سيستم روي خودش

سيستمي را در نظر بگيريد كه داراي دماي T است. بنابر آنچه كه در بخش قبل گفته شد، ذرات درون سيستم روي يكديگر كار انجام مي دهند و موجب تابش گرمايي مي شوند. بنابراين مي توان يك تابع كار دورني براي سيستم تعريف كرد كه تابع دماي سيستم است. هرچه دماي سيستم بالاتر باشد، كار بيشري انجام مي شود. اما كار انجام شده توسط سيستم روي خودش منفي است، زيرا بر اثر اين كار، سيستم گرما منتشر مي كند و از دماي آن دائماً كاسته مي شود. در هر صورت تابع كار بصورت زير است:

W=W(T)<0

چون كار انجام شده روي سيستم منفي است، بنابراين انرژي دروني سيستم دائماً كاهش مي يابد. از طرف ديگر هرچه كار بيشتري توسط سيستم روي خودش انجام شود، دما بيشتر كاهش مي يابد. بنابراين توان هر سيستمي با گذشت زمان كاهش مي يابد. اگر توان سيستم را با p نشان دهيم مي توان براي هر سيستم اختياري بصورت زير تعريف كرد:

تابع توان سيستم

كه در آن dp/dt تغييرات توان سيستم نسبت به زمان و k جمع جبري تعداد سي. پي. اچ. هاي خروجي و ورودي به سيستم در واحد زمان است. يعني:

k=k₁-k₂

كه در آن k₁ تعداد سي. پي. اچ. هاي خروجي و k₂ تعداد سي. پي. اچ. هاي ورودي به سيستم است. اگر k>0 باشد، توان كاهش مي يابد، زيرا تعداد سي. پي. اج. هاي خروجي بيشتر از تعداد ورودي است و سيستم در حال سرد شدن است مانند تابه اي كه از روي اجاق برداشته شود. اگر k<0 باشد، توان سيستم رو به افزايش است مانند گاز در حال گرم شدن.

براي دو سيستم كه در حال تبادل گرمايي هستند نيز مي توان از همين رابطه استفاده كرد. براي اين دو سيستم مي توان گفت هرگاه k=0 باشد، دو سيستم در حال تعادل گرمايي هستند. براي يك سيستم منزوي همواره داريم: p₂1  زيرا هر سيستم منزوي فقط تابش مي كند و توان آن كاهش مي يابد.

در طبيعت هيچ سيستم منزوي واقعي وجود ندارد، زيرا خود كيهان داراي تابشي است كه  تابش زمينه ي كيهان ناميده مي شود. اين تابش دمايي در حدود 70/2 درجه كلوين حرارت دارد. بنابراين حتي اتمها و مولكولهاي پراكنده در كيهان نيز از فضا انرژي دريافت مي كنند و به حالت پايه نمي رسند. 

 

مخازن انرژي و ابزارها

سه سيستم A و B و C را در نظر بگيريد كه كه در آن A و C مخازن انرژي هستند و B ابزار (ماشين) كه انرژي را بكار تبديل مي كند. بعنوان مثال فرض كنيم مخزن A انرژي الكتريكي (برق) است كه توسط يك سيسم هاي انتقال وارد كارحانه مي شود. و B ماشين آلاتي است كه انرژي الكتريكي را بكار تبديل مي كند و C جريان آب (يا هوا) است كه ماشينها را خنك مي كند و گرم مي شود و سپس انرژي آن براي بكار انداختن ماشين ديگري بكار مي رود (شكل زير). 

 يك سيستم با انرژي بالاتر در يك محيط واقعي

فرض كنيم مخزن A شامل كنتور برق و سيمهاي انتقال است تا انرژي را به ماشين برساند. اين مخزن يك سيستم واقعي با توان منفي است، زيرا روي خودش كار كار منفي (هرچند ناچيز) انجام مي دهد. انرژي E₁ وارد ماشين آلات مي شود. ماشين آلات نيز يك سيستم واقعي است و روي خودش كار منفي انجام مي دهد. بهمين ترتيب مخزن C نيز يك سيستم واقعي است و روي خودش كار منفي انجام مي دهد. بهمين دليل هر كدام از سيستمهاي A, B, C كه از بيرون تغذيه نشوند، بمرور توانش تحليل مي رود و توانايي انجام هيچ كاري را نخواهد داشت. انرژي تلف شده به محيط (محيط كارخانه) منتقل مي شود.

 

نظريه سي. پي. اچ. و قوانين ترموديناميك

در اينجا قوانين ترموديناميك را از ديدگاه نظريه سي. پي. اچ. بررسي مي كنيم. در نظريه سي. پي. قوانين ترموديناميك و انتروپي با توجه به دستاوردهاي فيزيك مدرن بطريقي بيان مي شود كه قانون بعدي مكمل قانون قبلي باشد:

قانون اول ترموديناميك (ديدگاه كلاسيك)

قانون اول ترموديناميك از ديدگاه نظريه سي. پي. اچ.

هر سيستمي روي خودش كار منفي انجام مي دهد كه مقدار آن برابر است با تابش ذاتي سيستم. براي ثابت ماندن انرژي دروني يك سيستم بايد به سيستم انرژي داده شود، مقدار انرژي لازم براي ثابت نگاه داشتن انرژي دروني سيستم برابر است با كار منفي كه سيستم روي خودش انجام مي دهد. به عبارت ديگر اگر سيستم با توان p روي خودش كار انجام دهد، يعني با توان P تابش كند، براي ثابت نگاه داشتن انرژي دروني سيستم بايد به همين ميزان به سيستم انرژي داده شود.

 

قانون دوم ترموديناميك (ديدگاه كلاسيك)

ويا: هيچ فرآيندي كه تنها نتيجه آن جذب گرما از يك منبع و تبديل گرما به كار باشد، امكان پذير نيست. به بيان ديگر مي‌توان گفت كه امكان ندارد كه تنها اثر يك ماشين چرخه‌اي آن باشد كه بطور مداوم آزمايشهاي مربوط به گرما را از جسمي به جسم ديگر با دماي بالا منتقل كند.

 

قانون دوم ترموديناميك از ديدگاه نظريه سي. پي. اچ. بعبارت ديگر، اگر به يك فرايند كه انرژي را بكار تبديل مي كند با با توان p₁ انرژي دارده شود، بازدهي فرايند برابر p₂ خواهد بود كه از رابطه ي زير به دست مي آيد:

هر فرايندي كه انرژي را به كار تبديل مي كند، داراي توان منفي p است كه برابر است با كاري كه فرايند روي خودش انجام مي دهد كه موجب تابش مي شود. بنابراين هيچ ماشين آرماني كه بتواند همه ي انرژي دريافتي را بكار تبديل كند وجود ندارد.

p₂=p₁-p

از آنجاييكه هر سيستمي با توان p>0 روي خودش كار منفي انجام مي دهد، بنابراين همواره  P₂1

 

 

حسين جوادي

 

 

قانون سوم ترموديناميك از ديدگاه نظريه سي. پي. اچ.

 

 

هر سيستمي با توان p روي خودش كار منفي انجام مي دهد، طي هيچ فرايند فيزيكي وجو ندارد كه بتوان p يك سيستم را صفر كرد.

 

انتروپي (ديدگاه كلاسيك)

انتروپي پخش شدن خود به خودي انرژي را نشان مي دهد: در يك دماي خاص،چه مقدار انرژي در يك فرآيند پخش مي شود يا با چه وسعتي پخش مي شود. بعبارت ديگر انتروپي (S) كميتي ترموديناميكي است كه اندازه‌اي براي درجه ي بي‌نظمي در هر سيستم است. هر چه درجه ي بي‌نظمي بالاتر باشد، آنتروپي بيشتر است.

انتروپي از ديدگاه نظريه سي. پي. اچ.

انتروپي يك سيستم برابر است با كار منفي كه سيستم روي خودش انجام مي دهد و موجب تابش انرژي با توان p مي گردد. هرچه توان سيستم در تابش بيشتر باشد، انتروپي آن نيز بيشتر است. بنابراين اگر انتروپي سيستم را با S نشان دهيم، خواهيم داشت:

S=p

اگر كار منفي يك سيستم روي خودش را كه موجب تابش آن سيستم مي شود، بعنوان يك اصل بپذيريم كه با تجربه كاملاً تطبيق مي كند، تمام قوانين ترموديناميك را مي توان با استفاده از آن بسادگي و به وضوح تعريف كنيم. 

 

گریس و ساختار آن

گريس ماده اي است جامد يا نيمه جامد كه از تركيب يك ماده پركننده و صابون (Thickener) ، در داخل روغن به دست مي آيد. البته ممكن است ساير موادي كه بتواند بر خاصيت آن بيفزايد نيز در آن به كار گرفته شود. روغن هاي معدني (مشتقات نفتي) و يا سنتتيك ماده اصلي تشكيل دهنده گريس است كه در حدود80 درصد آن را تشكيل مي دهند و نقش مهمي در قوام آن دارند. در صورتي كه اين ماده با كيفيت نامناسب مورد استفاده قرار گيرد ساختار گريس بسيار ضعيف و ناپايدار شده و در شرايط سخت به صورت دو فاز (روغن و صابون) در آمده و به قطعات و ماشين آلات صدمه بسيار وارد خواهد كرد. دومين ماده اصلي تشكيل دهنده گريس، صابون است كه آن نيز داراي انواع مختلف مي باشد. براي ساخت گريس، صابون در داخل روغن به وسيله حرارت تركيب و پخته مي شود. دراين مرحله، صابون در روغن، كريستاليزه شده و توليد الياف (Fibers) مي كند و تركيب به صورت ژلاتيني حاصل مي شود. سپس گريس در دماي قابل تخليه درون ظروف تخليه مي شود. لازم به تذكر است كه در برخي از انواع گريس تشكيل اين رشته ها در داخل گريس، بعد از اتمام پخت تا مدت طولاني ادامه پيدا مي كند.

نامگذاري: گريس را با پايه صابوني آن مي شناسند. عمده ترين صابون هاي سازنده گريس شامل صابون كلسيم (در گريس هاي كاپ وشاسي)، سديم (در گريس هاي R.B.B ، فايبر يا با نام تجاري والوالين) ، صابون ليتيم (در گريس هاي مالتي پرپوز و ماهان) ، غير آلي (در گريس نسوز يا بنتون) و ساير صابون ها مانند آلومينيوم.

ساخت صابون: اين ماده خود نيز از پخت چربي ها (اسيد هاي چرب) و مواد قليايي به دست مي آيد. صابون در بسياري از گريس ها بايستي از قبل تهيه شود. براي اين منظور مواد اوليه به درون دستگاه پخت صابون بنام اتوكلاو، تزريق شده و تحت فشار قرار مي گيرد. سپس اين دستگاه به طور كامل بسته شده و مانند ديگ هاي زودپز تحت فشار قرار مي گيرد. اين دستگاه داراي جداره اي گرمكن از نوع روغن داغ بوده و دماي پخت آن در حدود300 درجه سانتي گراد است. اتوكلاو هم چنين براي اختلاط كامل، داراي همزني است كه در زمان پخت براي يكنواختي كامل مواد از آن استفاده مي شود. بدين ترتيب ساخت صابون با انجام آزمايش ها و نمونه برداري تا به دست آوردن نتيجه كامل ادامه مي يابد.

ساخت گريس: پس از پايان ساخت صابون، مواد به داخل دستگاه پخت گريس بنام «كتل» انتقال يافته و سپس روغن به آن افزوده مي شود. اين دستگاه مشابه اتوكلاو عمل مي كند با اين تفاوت كه تحت فشار قرار نمي گيرد. در زمان پخت، صابون در داخل روغن به صورت كريستال هاي ريز درآمده و مخلوطي به حالت ژلاتيني به وجود مي آورد. رشد كريستال ها در روغن از عمده و حساس ترين مراحل پخت گريس است. اگر از مواد اوليه به ويژه روغن پايه نامرغوب استفاده شود، ساختار كريستال هاي به وجود آمده ضعيف شده و در زمان كاركرد در شرايط عادي و يا سخت، صابون از روغن جدا و گريس خاصيت روانكاري را از دست خواهد داد.
كريستال ها: نوع و اندازه كريستال ها عمده ترين عامل ساختار گريس است. به طور كلي آنها به سه گروه الياف بلند، متوسط و كوتاه طبقه بندي مي شوند. ضخامت اين رشته ها از100 تا0/012 ميكرون متفاوت است. هر چه نسبت طول رشته ها به قطر آنها بيشتر باشد گريس از قوام بهتري برخوردار خواهد بود.

گريد: گريس از نظر طبقه بندي به9 گروه تقسيم شده است. در هر طبقه حدفاصل كوچك ترين تا بزرگترين مقدار،30 و بين هر گروه15 واحد فاصله وجود دارد. حداقل اين مقدار،85 و حداكثر آن475 است. براي تعيين گريد گريس آن را به دماي25 درجه سانتي گراد مي رسانند. سپس دستگاه نفوذ پذيري را كه داراي مخروط استانداردي است، از ارتفاع معين با استفاده از نيروي طبيعي ثقل بر روي سطح گريس گرم شده مي اندازند.
آنگاه مقدار نفوذ اين مخروط را در داخل گريس اندازه گيري كرده و آن را به عنوان شاخص در نظر مي گيرند. اعداد جدول زير ميزان نفوذ مخروط در داخل گريس را به دهم ميليمتر نشان مي دهد.
هر قدر نفوذ اين مخروط در داخل گريس بيشتر باشد نشانگر نرمي بيشتر گريس و اعداد كوچكتر نشان دهنده ساختار سفت گريس است. به طور مثال گريد6(حد115-85) جامد و به صورت بلوك و گريد سه صفر(حد475-445) به شكل مايع و روان است. اين آزمايش طبق استاندارد (ASTM D217) در دو مرحله و به منظور مشخص كردن قوام گريس انجام مي گيرد. در مرحله اول گريس به صورت «كارنكرد» (بدون هيچ گونه كار فيزيكي) و در مرحله دوم به صورت «كاركرد» (با انجام كار فيزيكي) با روش اشاره شده آزمايش مي شود. در مرحله دوم گريس را وارد دستگاهي مي كنند كه صفحه مشبك استانداردي در داخل آن ارتفاعي معين در حدود60 بار به صورت رفت و برگشت حركت مي كند. چون محفظه گريس بسته است درنتيجه صفحه مشبك از درون حفره هاي داخل صفحه عبور مي كند و اين عامل، باعث گسستگي رشته هاي صابوني (كريستال ها) خواهد شد. عدد حاصل از اين آزمايش را عدد كاركرد مي نامند و مبناي استاندارد تعيين گريد گريس است. گريس هاي خوب برگشت پذيرند يعني رشته هاي گسسته شده دوباره ترميم مي شوند. اين خاصيت گريس را خاصيت برگشت پذيري مي نامند. اين خاصيت در عامه گريس ها وجود ندارد و به طور معمول اين نوع گريس ها پس از كاركرد به علت گسستگي كريستال ها، نرمتر مي شوند.

رنگ: رنگ گريس وابسته به روغن پايه و صابوني است كه با آن ساخته شده باشد. اين ويژگي نقشي در مرغوبيت گريس ندارد. ممكن است برخي تصور كنند كه رنگ روشن تر نشانه مرغوبيت گريس است، اين مساله از نظر علمي صحيح نيست.
پركننده ها: اين مواد براي كاربردهاي خاصي به صورت جامد و يا مايع به گريس اضافه مي شوند. به طور مثال ادتيوهاي افزايش دهنده تحمل فشار (EP) ، از جمله رايج ترين آنها هستند.

نقطه قطره اي شدن: در اين درجه دما گريس از حالت جامد تبديل به مايع شده و با بالا رفتن درجه حرارت كاملاً روان مي شود.
عمر سرويس و طول عمر گريس و فواصل زماني تعويض آن از مهم ترين سئوالات مصرف كنندگان است. به طور معمول بيشتر شركت هاي سازنده دستگاه ها، دستور العمل هاي گريس كاري و نوع آن را تعيين مي كنند. در صورت عدم دسترسي به اطلاعات در اين مورد مراجعه به كاتالوگ هاي سازندگان گريس براي انتخاب نوع گريس مناسب بهترين روش است.
لازم به تذكر است كه به علت چسبندگي گريس، بيشتر ذرات آلاينده كه در گريس باقي مي ماند كه در صورت عدم تعويض به موقع، باعث سائيدگي و خورندگي بيشتر آن قطعه خواهد شد. گريس همانند روغن مي بايست در فواصل معين تعويض شده و فاصله زماني اين تعويض بستگي به نوع كاربرد آن دارد و اين عمل باعث روانكاري بهتر، طول عمر و تضمين سلامت كاركرد دستگاه ها خواهد شد

لاستیکها و پلاستیکها

لاستيكها

از ويژگي برجسته لاستيكها مدول الاستيسيته پايين آنها است همچنين مقاومت شيميايي و سايشي و خاصيت عايق بودن آنها باعث كاربردهاي بسيار در زمينه خوردگي ميگردد . مثلا لاستيكها با اسيد كلريدريك سازگارند و به همين دليل لوله ها و تانكهاي فولادي با روكش لاستيكي سالهاست مورد استفاده قرار ميگيرند .

نرمي لاستيكها نيز يكي ديگر از دلايل كاربرد فراوان اين مواد ميباشد مانند شيلنگها، نوارها و تسمه ها ، تاير ماشين ‍‍و …

لاستيكها به دو دسته تقسيم ميشوند :

1 . لاستيكهاي طبيعي 2 . لاستيكها ي مصنوعي

بطور كلي لاستيكهاي طبيعي داراي خواص مكانيكي بهتري هستند مانند مدول الاستيسيته پايينتر ، مقاومت در برابر بريدگي ها و توسعه آنها اما در مو رد مقاومت خوردگي لاستيكهاي مصنوعي داراي شرايط بهتري هستند.

لاستيكها ي طبيعي

لاستيك داراي مولكولهاي از ايزوپرن ( پلي ايزوپرن ) مي باشد و به صورت يك شيره مايع از درخت گرفته مي شود ، ساختمان كويل شكل آن باعث الاستيسيته بالاي اين ماده مي شود (100 تا 1000 درصد انعطاف پذيري).

محدوديت حرارتي لاستيك نرم حدود 160 درجه فارنهايت است ، اين محدوديت با آلياژ سازي تا حدود 180 درجه فارنهايت افزايش مي يابد. با افزايش گوگرد و حرارت دادن لاستيك سخت تر و ترد تر مي شود. اولين با ر در 1839 چارلز گودير اين روش را كشف كرد و آن را ولكا نيزه كردن ناميد ، حود 50% گوگرد باعث جسم سختي بنام ابونيت ميگردد كه براي ساخت توپ بولينگ مورد استفاده قرار مي گيرد . مقاومت خوردگي معمولا با سختي نسبت مستقيم دارد .

مدول الاستيسيته براي لاستيكها ي نرم و سخت بين 500 تا 500000 پوند بر اينچ متغير است.

لاستيكها ي مصنوعي

در جنگ جهاني دوم وقتي منابع اصلي لاستيكها بدست دشمن افتاد نياز شديدي براي جايگزيني آن توسط يك ماده مصنوعي احساس مي شد. در اوايل دهه 1930 نئوپرن توسط دوپنت بدست آمد ،اين ماده پنجمين ماده استراتژيك در جنگ جهاني بود. امروزه لاستيكها ي مصنوعي زيادي شامل تركيباتي با پلاستيكها وجود دارند.

فيلرهاي نرم كننده و سخت كننده مختلفي براي بدست آوردن خواصي چون الاستيسيته ، مقاومت در برابر خوردگي و مقاومت در برابر حرارت با هم تركيب مي شوند كه در ادامه به معرفي چند تا از اين مواد ميپردازيم :

1 . نئوپرن و لاستيك نيتريل در مقابل نفت و گاز مقاومند. يكي از اولين كاربردهاي آن در شيلنگهاي پمپ بنزين است .

2 . لاستيك بوتيل : خاصيت برجسته اين لاستيك عدم نفوذ پذيري در مقابل گازهاست اين خاصيت باعث استفاده آن در لوله هاي داخلي و تجهيزات كارخانجات مواد شيميايي مثلا آبندي تانكرهاي حمل گاز مي باشد. همچنين اين لاستيك مقاومت خوبي در برابر محيطهاي اكسيد كننده مانند هوا و اسيد نيتريك رقيق دارد .

3 . لاستيك سيليكون : مقاومت حرارتي اين لاستيك در حدود 580 درجه فارنهايت مي باشد .

4 . پلي اتيلن كلرو سولفاته شده : داراي مقاومت عالي در محيطهاي اكسيد كننده مثل 90% اسيد نيتريك در درجه حرارت محيط ميباشد .

لاستيكهاي نرم در مقابل سايش بهتر عمل مي كنند . روكشها مي توانند از لايه هاي سخت و نرم تشكيل شوند.

پلاستيك ها

در 15 سال اخير كاربرد پلاستيك ها بشدت افزايش يافته است . يكي از انگيزه هاي اوليه براي بدست آوردن اين مواد جايگزيني توپهاي عاجي بيليارد بوسيله يك ماده ارزانتر بود.

پلاستيك ها توسط ريختن در قالب ، فرم دادن ، اكستروژن و نورد توليد مي شود و به صورت قطعات توپر، روكش، پوشش، اسفنج، الياف و لايه هاي نازك وجود دارند . پلاستيك ها مواد آلي با وزن مولكولي بالا هستند كه مي توانند به شكلهاي مختلف در آيند .بعضي از آنها به صورت طبيعي يافت مي شوند ولي اكثر آنها به صورت مصنوعي به دست مي آيند .

بطور كلي پلاستيك ها در مقايسه با فلزات و آلياژها خيلي ضعيفتر ، نرمتر ، مقاومتر در برابر يونهاي كلر و اسيد كلريدريك ، مقاومت كمتر در برابر يونهاي اكسيد كننده مثل اسيد نيتريك ، مقاومت كمتر در برابر حلالها و داراي محدوديت حرارتي پايينتر مي باشد . خزش در درجه حرارتهاي محيط يا سيلان سرد از نقطه ضعفهاي پلاستيك ها بويژه ترموپلاستها مي باشد.

پلاستيك ها : ترموستها و ترموپلاست ها

ترموپلاست ها با افزايش درجه حرارت نرم مي شوند و موقعي كه سرد مي شوند به سختي اوليه باز مي گردند . اكثر آنها را مي توان ذوب نمود .

ترموست ها با افزايش درجه حرارت سخت مي شوند و با سرد شدن سختي خود را حفظ مي كنند و با حرارت دادن تحت فشار شكل مي گيرند و تغيير شكل مجدد آنها ممكن نيست ( قراضه آن قابل استفاده نيست ) .

خواص پلاستيكها را مي توان با افزودن مواد نرم كننده ، سخت كننده و فيلر بطور قابل ملاحظه اي تغيير داد . پلاستيكها مانند فلزات خورده نمي شوند .

در جداول زير به مقايسه ترموپلاست ها و ترموست ها از نظر خواص فيزيكي و مكانيكي ميپردازيم.

ترمو پلاستها

نام ماده	استحكام كششي	انعطاف پذيري %	سختي راكول	مدول الاستيسيته	وزن مخصوص
Pvc سخت	6000	20 - 2	110	400	4/1
نايلون	10000	45	110	400	14/1
فلورو كربنها	2500	250-100	70	60	13/2
متيل متا اكرپلات	8000	5	220	420	19/1
پلي پروپيلن	5000	700-10	90	200	91/0

ترموستها

نام ماده	استحكام كششي	انعطاف پذيري %	سختي راكول	مدول الاستيسيته	وزن مخصوص
اپوكسي	10000	0	90	1000	1/1
فئوليكها	7500	0	125	1000	4/1
پلي استر ها	4000	0	100	1000	1/1
سيليكونها	3500	0	89	1200	25/1
اوره	7000	0	115	1500	48/1

حال به توضيح سه مورد از هر جدول ميپردازيم :

1 . ترمو پلاستها

فلورو كربنها :

تفلون و كل اف و فلورو كربنها فلزات نجيب پلاستيكها هستند به اين معني كه تقريبا در تمام محيطهاي خورنده تا دماي 550 درجه فارنهايت مقاوم هستند . اينها از كربن و فلور ساخته شده اند اولين تترا فلوراتيلن توسط دوپنت توليد شد و تفلون نام گرفت .تفلون علاوه بر مقاومت خوردگي ، داراي ضريب اصطكاك كمي است كه مي تواند مانند يك روغن كار سطح فلزاتي كه بر روي هم سايش دارند از خورده شدن در اثر اصطكاك (خوردگي فيزيكي) محافظت كند.

پلي ونيل كلرايد(پي .وي .سي ) :

اين ماده اساسا سخت است ولي با اضافه كردن مواد نرم كننده و وينيل استات ميتوان آنرا نرم نمود . كاربرد اين ماده در لوله ها و اتصالات ، دودكشها ، هواكشها، مخازن و روكشها مي باشد .

پلي پروپيلن :

پلي پروپيلن ، پرو فاكس و اسكان براي اولين بار در ايتاليا بوجود آمدند و داراي مقاومت حرارتي و خوردگي بهتري نسبت به پلي اتيل بوده و همچنين از آن سخت تر هستند .براي ساخت والو ها ، بطريهايي كه توسط حرارت استريل مي شوند و لوله و اتصالات به كار مي رود.

2 . ترموستها

سيليكونها :

سيليكونها داراي مقاومت حرارتي بسيار خوبي هستند . خواص مكانيكي با تغيير درجه حرارت تغيير كمي ميكند .يكي از مواد تشكيل دهنده اين ماده سيليسيم است كه ديگر پلاستيكها چنين نيستند. سيليكونها بعنوان تركيبات قالبگيري ، رزينهاي ورقه اي و بعنوان عايق در موتورهاي برقي استفاده مي شود اما مقاومت آنها در مقابل مواد شيميايي كم است.

پلي استرها :

پلاستيكهاي پلي استر ، داكرون ، ديپلون و ويبرين داراي مقاومت خوردگي شيميايي ضعيفي هستند .مورد استفاده اصلي پلي استر ها در كامپوزيتها بصورت الياف مي باشد . مثلا كامپوزيت پلي استر تقويت شده و شيشه داراي چنا ن مقاومتي ميشود كه در بدنه اتومبيل و قايق مورد استفاده مي گردد.

فنوليكها :

مواد فنوليكي(باكليت) ،دارز ، رزينوكس از قديمي ترين و معروفترين پلاستيكها هستند .اين مواد عمدتا بر اساس فنول فرم آلدئيدها هستند. كاربردهاي آن عبارتند از : بدنه راديو ، تلفن ، پريز ، پمپ ، سر دلكو و غلطكها

عطر ها

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

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

تثبيت كننده ها : به طور كلي در يك محلول حاوي مواد معطر و فرار ، جزئي كه فراريت بالاتري دارد اول تبخير ميشود ، و از آنجايي كه مجموعه مواد مختلف ايجاد بوي معطر ميكنند بايد بر اين اشكال غلبه كرد براي همين از يك تثبيت كننده استفاده ميكنند ، ماده ايكه فراريت پايين تر از روغنهاي عطري دارند و سرعت تبخير اجزاي تشكيل دهنده و معطر را كند و يكسان ميكنند .

از انواع تثبيت كننده ها ميتوان به 1- ترشحات حيواني نظير مشك و عنبر و … 2- محصولات رزيني كه بر اثر آسيب ديدگي و يا بطور طبيعي از گياهان خاصي ترشح ميشوند مانند:بنزويين و صمغ يا ترپنها 3-روغنهاي اسانسي كه هم بوي خوش و هم نقطه جوش بالاتر از حد متعارف {285-290درجه سلسيوس}دارند مانند مرموك و صندل و ….4-مواد تثبيت كننده سنتزي : برخي از استرهاي نسبتا بي بو با نقطه جوش بالا مانند گيسريل دي استات نقطه جوش 259درجه سلسيوس و اتيل فتالات با نقطه جوش 295 درجه بنزيل بنزوات با نقطه جوش 323 درجه سلسيوس و همچنين مواد كه بوي خاصي دارند و پس از اضافه شدن به مجموعه مواد معطر بوي خود را منتقل ميكنند مانند : آميل بنزوات ، استوفنون، استرهاي الكلي سيناميك ، استر هاي اسيدي سيناميك و….

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

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

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

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

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

مطالب تكميلي:

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

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

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

پدیده ی نور افشانی در تاریکی

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 غيره 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 ديگر 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؟

زمان عملكرد كوتاه

ماده ي زمينه	Activator	رنگ تشعشع	كاربرد
CaWO4	بدون Activator	آبي	لامپ آبي
CaWO4	Pb	آبي كم رنگ	لامپ آبي
BaSi2O5	Pb	فرا بنفش	لامپ تشعشع طولاني مدت فرابنفش
Zn2SiO4	Mn	سبز	لامپ سبز
CaSiO3	Pb3Mn	بين زرد و نارنجي	لامپ رنگي با كيفيت بالا
Cd2B2O5	Mn	نارنجي / زرد	لامپ ترنر

زمان عملكرد طولاني

ماده ي زمينه	Activator	رنگ تشعشع	كاربرد
Zn2SiO4	Mn	زرد سبز	رادار و اسيلوگراف
CaSiO3	Pb3Mn	نارنجي	رادار
(Zn,Be).SiO4	Mn	سفيد	تلويزيون هاي دقيق

شیمی مواد منفجره

اصول اوليه انفجار

مواد منفجره, به زبان ساده, موادي هستند که در صورت آغاز فرايند انفجار, با سرعت بالايي واکنش ميدهند و حجم زيادي گاز توليد ميکنند. بطور کلي, تعريف انفجار, يعني آزاد شدن مقدار زيادي گاز با سرعت و فشار بالا. اين آزاد شدن گاز به نوبه خود ميتواند باعث پرتاب شدن قطعات و اشياء اطراف و تبديل شدن آنها به ترکش شود. مواد منفجره انواع زيادي دارند (شيميايي, اتمي, پلاسما…). مواد منفجره شيميايي از دو جز اکسيد کننده, و سوخت تشکيل شده اند. هر ماده سوختي, در حرارت مناسب و در مجاورت اکسيژن آتش ميگيرد و شروع به سوختن ميکند. اما به دليل اينکه در هوا, اکسيژن به صورت خالص وجود ندارد, سوختن اين مواد به تدريج صورت ميگيرد. در مواد منفجره, در کنار سوخت, ماده اکسيد کننده اضافه ميشود. ماده اکسيد کننده, مثل پرمنگنات پتاسيم, در هنگام واکنش مقدار زيادي اکسيژن آزاد ميکند و اين اکسيژن با سوخت ترکيب شده و باعث واکنش ناگهاني کل سوخت ميشود و انفجار به وجود مي آيد. به ياد داشته باشيد که مواد منفجره براي واکنش نيازي به هوا ندارند و اکسيژن مورد نياز خود را از درون خود تامين ميکنند.

دو نوع ماده منفجره شيميايي وجود دارد : High Explosive يا مواد درجه بالا و Low Explosive يا مواد درجه پائين. مواد درجه بالا در صورت انفجار با سرعت زيادي تبديل به گاز ميشوند و شدت انفجار آنها بسيار زياد است. اما برعکس, مواد درجه پائين نسبتاً کند واکنش ميدهند. مثالهاي خوب ماده درجه بالا C-4 و ماده درجه پائين باروت است. مواد منفجره همچنين از نظر ميزان حساسيت با يکديگر تفاوت دارند. بعضي از اين مواد بقدري حساسند که حتي نشستن يک پشه روي آنها باعث انفجارشان ميشوند و در عوض بعضي از آنها تا 3000 درجه دما را تحمل ميکنند و منفجر نميشوند. مواد منفجره حساس را با احتياط زياد و در مقادير بسيار کم جابجا ميکنند و به همين دليل از آنها براي درست کردن چاشني استفاده ميکنند. چاشني (Detonator) وسيله اي است که به وسيله حرارت, ضربه يا شوکهاي الکتريکي منفجر ميشود و به نوبه خود باعث انفجار منفجره با حساسيت کمتر ميشود.

يک بمب به صورت کلاسيک از اجزاي زير تشکيل ميشود : چاشني, ماده انفجاري ثانويه و پوشش. چاشني به وسيله مکانيسم دلخواه از قبيل فتيله, تايمر الکتريکي يا ساعتي منفجر ميشود و خود باعث انفجار ماده اصلي ميشود. اگر ماده منفجره بدون پوشش استفاده شود, شدت انفجار و تخريب آن زياد نخواهد بود و محوطه کوچکي را تخريب ميکند, به همين دليل بمبها را بايد درون پوششهاي فلزي مثل لوله هاي فلزي با قطرهاي مختلف قرار داد. ماده منفجره مقدار زيادي گاز آزاد ميکند و چون اين گاز راه فراري ندارد موجب تکه تکه شدن پوشش فلزي ميشود و قطعات ترکش با سرعت بالايي به اطراف پرتاب ميشوند و آسيب زيادي به اطراف ميزنند

نفت و گاز

 

منشا نفت و گاز

بشر از قرنها پيش به وجود نفت پي برده بود و اين ماده روغني شكل و اعجاب‌آميز از دير باز مورد استفاده پيشينيان بوده است. نفت را OIL يا Petroleum (روغن سنگ) مي‌نامند. در زبان اوستايي نپتا به معني روغن معدني است كه كلدانيها و عربها آن را از فارسي گرفته و نفت خوانده‌اند. هم‌اكنون بيش از دوسوم انرژي مصرفي جهان از نفت تامين مي‌شود. نظريات متعددي راجع به منشاء نفت و گاز ابراز شده است كه اولين فرضيه ها براي تشكيل هيدروكربنها با منشاء غير آلي نظير منشاء آتشفشاني، شيميائي و فضائي ارائه گرديده است. لكن امروزه در خصوص منشاء آلي هيدروكربها اتفاق نظر وجود دارد. اين مواد آلي مي تواند بقاياي گياهان و حيوانات خشكي و دريائي عمدتا” پلانكتونها باشد.به طور دقیق تر در دریا و اقیانوس دو دسته تولیدکننده اصلی ماده آلی مناسب برای تبدیل به نفت داریم: فیتوپلانکتونها( دیاتومه ,داینوفلاژله, جلبک سبزآبی) زئوپلانکتونها وجانوران عالیتر تغذیه کننده از فیتوپلانکتونها برای اینکه تولید مواد آلی در محیط آبی به میزان مناسبی باشد,دو عامل دخیلند:1.ضخامت زون نور دار 2.میزان ورود مواد مغذی به زون نوردار( مواد مغذی که برای رشد گیاهان و جانوران مفیدند همانا فسفاتها ونیتراتها و اکسیژن هستند.) بنابه این توضیحات بیشترین تولید مواد آلی در دو ناحیه عمده در حواشی قاره هاست که عبارتند از آبهای کم عمق فلات قاره و زونهای چسبیده به محیطهای قاره ای که جریان روبه بالای آبهای سرد و عمیق اقیانوسی را پذیرا می شوند. در چنین محیطهایی که تولید مواد آلی زیاد است,با رخدادن طوفان ومخلوط شدن آبهای بی اکسیژن واکسیژندار , ویا ازدیاد تولید جانداران وکم شدن اکسیژن , گروهی از جانداران دچار مرگ و میر گروهی میشوندو در کف محیط رویهم انباشته میشوند. اهميت پلانكتونها در تشكيل نفت از آنجا ناشي مي شود كه آب دريا ناحيه مساعدي جهت تكثير پلانكتونها مي باشد و تعداد آنها نيز در آب دريا بسيار زياد مي باشد. پلانكتونها به علت سرعت رشد و كوچكي جثه، ماده آلي مناسبي است كه به سهولت به وسيله رسوبات ريز دانه مدفون گشته و مصون از اكسيد شدن در رسوبات باقيمانده و هيدروكربن را توليد مي نمايد. طبق نظريات جديد مواد مختلف آلي ته نشين شده با رسوبات نرم هنگام دياژنز (سنگ شدن) تبديل به يك ماده واسط بين ماده آلي و هيدروكربن مي گردد. اين ماده واسط كروژن (Kerogn) ناميده مي شود. كروژن يك ماده جامد نامحلول آلي است كه محصول دياژنتيك مواد آلي است. توان توليدي كروژنها براي توليد نفت و گاز متفاوت است.

نفت تشكيل يافته به علت مايع بودن و همچنين به علت خاصيت موئينگي محيط خود از خلال سنگها گذشته، زير يك طبقه غير قابل نفوذ در بالاترين قسمت يك چين‌خوردگي كه تاقديس ناميده مي‌شود، ذخيره مي‌گردد.

بررسي عوامل مشترك مخازن نفت و گاز نشان مي دهد كه:

الف- شرايط و محيط رسوبي خاصي لازم است تا طبقات نفت زا (سنگ مادرSource Rock) تشكيل شود و همچنين شرايط خاصي بايد وجود داشته باشد تا مواد آلي رسوب يافته در اين لايه ها به هيدروكربن تبديل گردد.
ب- سنگ متخلخل و نفوذپذيري (سنگ مخزن Reservoir rock ) بايد وجود داشته باشد تا فضاي لازم جهت انبار شدن نفت فراهم آيد.
ج- سنگ مخزن مي بايستي شكل خاصي داشته باشد تا بتواند تله (Trap) را تشكيل داده باعث جمع شدن هيدروكربن گردد.
د- سنگ غير قابل نفوذي (سنگ پوشش Cap Rock ) لازم است كه مخزن را بپوشاند تا از خروج نفت و گاز از مخزن جلوگيري نمايد.

تبديل مواد الي به کروژن و گاز

در باره نحوه تبديل مواد آلي رسوبات به نفت و گاز با مطالعات جديد ژئوشيميائي و جمع آوري اطلاعات تجربي ثابت شده است كه قسمت اعظم هيدروكربنهاي طبيعي در اثر كراكينگ كروژن ناشي از حرارت زمين (ژئوترمال) توليد مي گردد. همانطور كه بيان گرديد براي بوجود آمدن نفت و گاز وجود مواد آلي فراوان و تشكيل كروژن در هنگام دياژنز رسوبات ضروري مي باشد. پس سنگ مادر (Source Rock) سنگي است كه داراي مقدار كافي كروژن باشد. شرايط مساعد رسوبي براي تجمع و ذخيره شدن مواد آلي شامل گياهان و جانوران دريائي و همچنين مواد آلي خشكي كه توسط رودخانه ها به حوزه رسوبي حمل مي گردد، رسوبات رسي و يا گل كربناته (ريزدانه بودن و محيط آرام رسوب گذاري) مي باشد. علاوه بر اين محيط كف دريا بايستي محيط احياء كننده باشد تا از اكسيدشدن مواد آلي جلوگيري بعمل آيد.

طبيعي است هرچه ميزان كروژن در سنگ مادر بيشتر باشد توانائي بيشتري براي توليد هيدروكربن وجود دارد لكن علاوه بر درصد مواد آلي، سنگ مادر بايستي ضخامت كافي نيز داشته باشد. براساس مطالعات ژئوشيميائي انجام شده براي اينكه سنگ مادري بتواند هيدروكربن توليد نمايد بايد داراي حداقل تراكمي از كربن آلي باشد كه از آن كمتر قادر به توليد هيدروكربن نخواهد بود. اين حداقل عمدتا” 5/0 درصد كربن آلي برآورد مي شود. سنگ مادرهائي كه در حوزه هاي رسوبي ايران ديده مي شود نظير سازند كژدمي در ناحيه زاگرس حدود 10-5 درصد كربن آلي دارد كه بيشتر از جلبكها منشاء گرفته است.

هيدروكربنها در اثر كراكينگ كروژن بوجود مي آيند. كراكينگ كروژن عمدتا” در درجه حرارتهاي 100-80 درجه سانتيگراد شروع مي شود. اين درجه حرارت در يك ناحيه رسوبي با درجه حرارت ژئوترمال طبيعي معادل عمقي بين 3000-2000 متر مي باشد. بنابراين يك سنگ مادر هرچه قدر هم ضخيم و غني از مواد آلي باشد تا در اعماق فوق قرار نگيرد نمي تواند هيدروكربن توليد نمايد. بر همين اساس ابتدا نفت خام سنگين توليد مي گردد. چگالي و وزن مخصوص نفت خام با ازدياد عمق كاهش مي يابد. هرچه قدر سنگ مادر عميقتر مدفون گردد نفت توليد شده سبكتر است و گاز معمولا” محصول آخرين اين فعل و انفعالات است.

بنابراين ابتداي نفت هاي بسيار سنگين، نفتهاي پارافينيك، نفتهاي سبك، نفتهاي ميعاني و نهايتا” گاز بدست مي آيد. وقتي درجه حرارت از 165 درجه سانتيگراد تجاوز كند فقط گاز توليد خواهد شد يعني تقريبا” از عمق 5000 متر بيشتر (ضخامت رسوبي) احتمال يافتن نفت بسيار كم مي شود و فقط مي توان انتظار يافتن گاز را داشت. در درجه حرارتهاي بالاتر از 230 درجه سانتيگراد كروژن يك بافت گرافيتي ثابت پيدا مي كند كه با ازدياد درجه حرارت هيدروكربني تشكيل نمي شود (نسبت هيدروژن به كربن تغيير نمي يابد). به طور كلي ازدياد عمق باعث ازدياد درجه حرارت مي گردد كه اين ازدياد درجه حرارت دو اثر دارد:

الف- كراكينگ كروژن و تبديل مولكولهاي بزرگ به مولكولهاي كوچكتر مانند تشكيل نفت و گاز
ب- پليمريزاسيون مولكولها كه به تشكيل متان و گرافيت ختم مي گردد (كروژنهاي گرافيتي)

نكته مهم ديگري كه در مورد تشكيل هيدروكربنها وجود دارد زمان زمين شناسي مي باشد. به عبارت ديگر رسوبات قديمي تر (از نظر زمين شناسي) در درجه حرارتهاي پائين تر، همان محصولي را مي دهد كه سنگ مادري با سن زمين شناسي كمتر در درجه حرارتهاي بالاتر هيدروكربن توليد خواهد نمود

گاز

به علت فشار زياد درون حفره نفتي، مقدار زيادي از گاز در نفت خام حل شده است. به همين دليل نفت خامي را كه از چاه بيرون مي‌آيد، قبل از انتقال دادن به پالايشگاه، ابتدا به دستگاه تفكيك مخصوصي مي‌برند تا قسمت اعظم گازهاي سبك و آب نمك آنرا جدا سازند. گازي كه مستقيماْْ از چاههاي نفت خارج مي‌شود با گازي كه به اين وسيله از نفت خام تفكيك مي‌گردد، پس از تصفيه به صورت گاز طبيعي به وسيله‌ي شبكه‌ي گازرساني براي مصارف سوخت و صنايع پتروشيمي توزيع مي‌شود. گاز طبيعي مخلوطي از ئيدروكربنهاي سيرشده سبك مانند متان، اتان و اندكي پروپان و بوتان است. قسمت عمده اين گاز متان و مقدار كمتري اتان مي‌باشد.در اين گازها غالباْْ آثاري از نيتروژن، كربن دي اكسيد و گاهي ئيدروژن سولفيد و هليم وجود دارد. پس از استخراج نفت آن را پالايش مي‌كنند.

پالايش نفت

پالايش نفت مجموعه عملياتي است كه به وسيله آنها بسياري از مواد گوناگون از جمله بنزين، نفت سفيد، نفت گاز يا گازوئيل، نفت كوره، گريس، قير و غيره از نفت خام بدست مي‌آيد. عمليات اساسي پالايش نفت را به سه دسته كلي تقسيم مي‌كنند: الف- جدا كردن مواد ( با استفاده از تقطير جزء به جزء) ب- تبديل ( تبديل اجزاء نامرغوب و كم‌مصرف به اجزاء مرغوب در پالايشگاه) ج- تصفيه فرآورده‌هاي نفتي بيش از نيم قرن از مصرف فرآورده‌هاي نفتي به صورتي غير از سوخت مي‌گذرد. به مرور زمان و با پيشرفت علم و تكنولوژي، انسان تعداد روزافزوني از ئيدروكربنها را به طور خالص از ساير فرآورده‌هاي نفتي جدا كرده و به مصرف توليد ساير مواد شيميايي و صنعتي رسانيده است. صنايع وابسته به نفت را كه از مواد نفتي محصولات غيرنفتي تهيه مي‌كنند را صنايع پتروشيمي مي‌نامند. مواد اوليه‌ حاصل از صنعت نفت كه براي تهيه ساير فرآورده‌هاي شيميايي به كار مي‌رود، مواد پتروشيمي ناميده مي‌شود.

آيا مي دانستيد؟

- گاز طبيعي در حالت عادي بدون بو است. به گاز طبيعي قبل از توزيع يك ماده از تركيبات سولفور به نام تجاري مركاپتان اضافه مي‌شود تا هنگام نشت احتمالي گاز به ما كمك كند.

 

منبع: سازمان بهينه سازي مصزف سوخت(ieeo.org

جدول تناوبی

مندلیف و لوتار میردر موردخواص عنصرهاو ارتباط انها بررسی های دقیق تری انجام دادندودر سال 1869م به این نتیجه رسیدند که خواص عنصرها تابعی تناوبی از جرم انهاست.به این معنا که اگر عنصرها را به ترتیب افزایش جرم اتمی مرتب شوند نوعی تناوب در انها اشکار میگرددوپس ازتعداد معینی از عنصرها عنصرهایی با خواص مشابه خواص پیشین تکرار می شوند .

مندلیف در سال 1869 بر پایه ی قانون تناوب جدولی از 63عنصر شناخته شده ی زمان خود منتشر کرد .در فاصله ی بین سالهای 1869 تا 1871م مندلیف هم مانند لوتار میر با بررسی خواص عنصرها و ترکیب های انها متوجه شد که تغییرهای خواص شیمیایی عنصرها مانند خواص فیزیکی انها نسبت به جرم اتمی روند تناوبی دارد.از این رو جدول جدیدی در 8 ستون و12سطر تنظیم کرد.او با توجه به نارسایی های جدول نیو لندز ولوتار میر و حتی جدول قبلی خود جدولی تقریبابدون نقص ارایه دادکه فراگیر وماندنی شد.

شاهکارهای مندلیف در ساخت شهرک عناصر :

روابط همسایگی:دانشمندان پیش از مندلیف در طبقه بندی عناصر هر یک را جداگانه و بدون وابستگی به سایر عناصر در نظر می گرفتند.اما مندلیف خاصیتی را کشف کرد که روابط بین عنصرها را به درستی نشان میدادو ان را پایه تنظیم عناصر قرار داد.
وسواس وی: او برخی از عناصر را دوباره بررسی کرد تا هر نوع ایرادی را که به نادرست بودن جرم اتمی از بین ببرد.در برخی موارد به حکم ضرورت اصل تشابه خواص در گروهها را بر قاعده افزایش جرم اتمی مقدم شمرد.
واحدهای خالی: در برخی موارد در جدول جای خالی منظور کردیعنی هر جا که بر حسب افزایش جرم اتمی عناصر باید در زیر عنصر دیگری جای می گرفت که در خواص به ان شباهتی نداشت ان مکان را خالی می گذاشتو ان عنصر را در جایی که تشابه خواص رعایت میشد جای داد.این خود به پیش بینی تعدادی ا زعنصرهای ناشناخته منتهی شد.
.
استقبال از ساکنان بعدی:مندلیف با توجه به موقعیت عنصرهای کشف نشده و با بهره گیری از طبقه بندی دوبرایزتوانستخواص انها را پیش بینی کند.برای نمونه مندلیف در جدولی که در سال 1869 تنظیم کرده بودمس و نقره وطلا را مانند فلزی قلیایی در ستون نخست جا داده بود اما کمی بعد عناصر این ستون را به دو گروه اصلی و فرعی تقسیم کرد.سپس دوره های نخست و دوم و سوم هر یک شامل یک سطر و هر یک از دوره های چهارم به بعد شامل دو سطر شده وبه ترتیب از دوره های چهارم به بعد دو خانه اول وشش خانه اخر از سطر دوم مربوط به عناصر اصلی ان دوره و هشت خانه باقی مانده ی سطر اول و دو خانه اول سطر دوم مربوط به عناصر فرعی بود

ساخت واحد مسکونی هشتم:مندلیف با توجه به این که عناصراهن وکبالت ونیکل وروتینیم ورودیم وپالادیم واسمیم وایریدیم وپلاتینخواص نسبتا با یکدیگر دارند این عناصر را در سه ردیف سه تایی و در ستون جداگانه ای جای دادو به جدول پیشین خود گروه هشتم ا هم افزود. در ان زمان گازهای نجیب شناخته نشده بوداز این رودر متن جدول اصلی مندلیف جایی برای این عناصر پیش بینی نشد. پس از ان رامسی و رایله در سال 1894 گاز ارگون را کشف کردند و تا سا ل 1908 م گازهای نجیب دیگرکشف شد و ظرفیت شیمیایی انها 0 در نظر گرفته شدو به گازهای بی اثر شهرت یافتند.

اسانسور مندلیفبه سوی اسمان شیمی :جدول مندلیف در تنظیم و پایدار کردن جرم اتمی بسیاری از موارد مندلیفنادرست بودن جرم اتمی برخی از عناصر را ثابت و برخی دیگر را درست کرد .جدول تناوبی نه تنها به کشف عنصرهای ناشناخته کمک کرد بلکه در گسترش و کامل کردن نظریه ی اتمی نقش بزرگی بر عهده داشت و سبب اسان شدن بررسی عناصر و ترکیب های انها شد.

مجتمع نیمه تمام:

جدول تناوبی با نارسایی هایی همراه بود که عبارتند از :
1- جای هیدروژن در جدول بطور دقیق مشخص نبود .گاهی ان را بالا ی گروه فلزهای قلیایی و گاهی بالای گروه های گروه هالوژن ها جا میداد.
2- در نیکل و کبالت که جرم اتمی نزدیک به هم دارند خواص شیمیایی متفاوت است و با پایه قانون تناوبی ناسازگاری دارد.
3- کبالت را پیش از نیکل و همچنین تلور را پیش از ید جای داد که با ترتیب صعودی جرم اتمی هم خوانی نداشت .با پیش رفت پژوهش ها و با کشف پرتوایکس و عنصرهاو بررسی دقیق طیف انها عدد اتمی کشف و اشکار شد و عناصر بر حسب افزایش عدد اتمی مرتب و نار سایی های جزیی موجود در جدول مندلیف از بین رفت .زیرا تغییرات خواص عناصر نسبت به عدد اتمی از نظم بیشتری برخوردارست تا جرم اتمی انها .
4- سال پس از نشر جدول مندلیف بوابو در ات به روش طیف نگاری اکا الومینیوم را کشف کرد و گالیم نامید و 4 سال بعد نیلسون اکا بور را کشف کرد و اسکاندیم نامید و هفت سال بعد ونیکلر هم اکا سیلسیم را از راه تجربه طیفی کشف کرد و ان را ژرمانیم نامید.

تغییرات خواص عناصر در دوره ها و گروههای جدول:
1- تغییرات شعاع اتمی :در هر گروه با افزایش عدد اتمی شعاع اتمی افزایش می یابد ودر هر دوره با افزایش عدد اتمی شعاع اتمی به تدریج کوچکتر می گردد.
2- تغییرات شعاع یونی :شعاع یون کاتیون هر فلز از شعاع اتمی ان کوچکتر و شعاع هر نا فلز از شعاع اتمی ان بزرگتر است.به طور کلی تغییرهای شعاع یونی همان روند تغییرات شعاع اتمی است.
3- تغییرات انرژی یونش: در هر دوره با افزایش عدد اتمی انرژی یونش افزایش
می یابد و در هر گروه با افزایش لایه های الکترونی انرژی یونش کاهش می یابد.
4- تغییرات الکترون خواهی :در هر دوره با افزایش عدد اتمی انرژی الکترونخواهی افزایش می یابدودر هر گروه با افزایش عدد اتمی اصولا انرژی الکترون خواهی از بالا به پایین کم می شود .
5- تغییرات الکترونگاتیوی:در هر دوره به علت افزایش نسبتا زیا د شعاع اتمی الکترونگاتیوی عناصر کم میشود و در هر دوره به علت کاهش شعاع اتمی الکترونگاتیوی عناصر افزایش می یابد .
6- تغییرتعدادالکترونهای لایه ظرفیتوعدد اکسایش:در هر دوره از عنصری به عنصر دیگریک واحد به تعداد الکترون ها ی ظرفیت افزوده میشود و تعداد این الکترونها و عدد اکسایش در عنصرهای هر گروه با هم برابرند.
7- تغییرات پتانسیل الکترودی :در ازای هردوره با افزایش عدد اتمی توانایی کاهندگی عنصرها کاهش می یابد و توانایی اکسیدکنندگی انها افزایش می یابد .از این روفلزهایی که در سمت چپ دوره ها جای دارندخاصیت کاهندگی ونا فلزهایی که در سمت راست دوره ها جای دارندتوانایی اکسید کنندگی دارند.در موردعناصر یک گروه توانایی اکسید –کنندگی با افزایش عدد اتمی وپتانسیل کاهش می یابد.
8- تغییرات توانایی بازی هیدروکسید:توانایی بازی هیدروکسیدعناصر در گروهها ازبالا به پایین افزایش می یابد اما در دوره از سمت چپ به راست رو به کاهش است.
9- تغییرات دما وذوب یا جو ش:در هر دوره دمای ذوب و جوش تا اندازه ای به طورتناوبی تغییر می کند ولی این روندمنظم نیست و در موردعناصرگروهها نیز روندواحدی وجود ندارد

* مجتمع:جدول - واحدمسکونی:گروه - ساکنان:عناصر

آزمایشگاه شیمی

بمب صوتي= يد+ امونياک+ يديد پتاسيم
تری يديد نيتروژن - كافي است اين سه ماده را با هم مخلوط كرده و سپس صاف کنيد و روی صافی را بذاريم خشک شود سپس با يك ضربه (با پا ,چوب,…)به اين ماده صداي بلندي شنيده ميشود.

شمع در شمعدان خود به خود روشن ميشود
-شمع ها قبلا نبايد روشن شده باشند.-قبلا تارهاي فتيله را با سوزن از هم جدا كرده و افشان كنيد.كافي است كه 2 گرم فسفر تهيه كنيد و ان را در 5 برابر حجم خود سولفيد كربنحل كنيد. اگر روي شمع ها يك قطره كوچك سولفيد كربن شامل فسفر بريزيد شمع ها به فاصله ي 10 دقيقه روشن خواهند شد.

دستمال چگونه نمي سوزد؟ كافي است 100 سانتي متر مكعب الكل اتيلك را در 600 سانتي متر مكعب اب مخلوط نماييد دستمال را در ان مايع خيس كنيد سپس با خيال راحت ان را اتش بزنيد و خاطر جمع باشيد كه دستمال هر چند شعله ميكشد اما نميسوزد زيرا الكل مشتعل ميشود ولي بخار ابي كه از دستمال بلند ميشود مانع سختن ان ميگردد!!!!(اين کارها ميتوانند نوعي تردستي باشند)

خورندگي اسيد فلئوريدريك
ايا ميدانستيد اگر بروي يك تكه شيشه پارافين مايع بريزيد و بگزاريد سرد و سفت شود و بعد درون انرا با يك قاشق به هر صورت كه ميخواهيد بتراشيد (يك نوشته يا هر چي)و بعد درون اين طرحتان اسيد فلئوريدريك بريزيد و بگزاريد تا فردا بماند بعد فردا روي شيشه را پاك كنيد تا ديگر اثري نماند ميبينيد كه دور طرحتان خورده شدهاست و اگر ضربه اي به طرحتان بزنيد از جايش در خواهد امد.جالب است نه؟ ميدانيد چرا اين اتفاق ميافتد براي اينكه اسيد فلئوريدريك خورنده شيشه است و پارافين جلوگيرنده اسيد.

تشخيص برخي مواد غذايي
ايا ميدانيد براي تشخيص برخي مواد غذايي چه كار بايد كرد؟ساده است براي تشخيص قند در مواد غذايي كافي است كمي فهلينگ بر روي ان ماده بريزيد اگر به رنگ قرمز در امد بدانيد ان ماده داراي قند است.براي تشخيص پروتئين كافي است كمي اسيد نيتريك روي ان ماده بريزيد اگر به رنگ زرد در امد بدانيد ان ماده داراي پروتئين است.براي تشخيص نشاسته كافي است كمي لوگل روي ماده مورد نظر بريزيد اگر به رنگ سياه در امد, معلوم ميشود ان ماده داراي نشاسته است.

سلاح های شیمیایی

 اين سلاحها براي کشتن افراد و وارد کردن صدمات بسيار جدي و يا ايجاد انواع معلوليت ها در مردم استفاده مي شود. اين سلاحها بر اساس اثرات مختلفي که بر بدن افراد مي گذارد ، به 3دسته تقسيم بندي مي شوند. دسته اول سلاحهاي هستند که روي سيستم عصبي بدن تاثير مي گذارند. در اين دسته GA ، GB ، GD ، GF و VX (متيل فسفوبوتيوئيک اسيد , گاز سارين ) قرار دارند. دسته دوم ، اثرات خود را روي پوست به جا مي گذارند و شامل HD (گازخردل گوگرد) ، HN (خردل نيتروژن)، L و CX هستند. دسته سوم نيز باعث اختلال سيستم تنفسي بدن مي شوند. در اين گروه گازهاي بي رنگ CG و DP ، کلرين (Cl) و فسفوکلرين (Ps) وجود دارند. از سلاحهاي شيميايي که روي اعصاب اثر مي گذارند، قبل و در طول جنگ دوم جهاني استفاده هاي بي شماري شده است.

دسته ي اول: اين مواد از نظر شيميايي وابسته به حشره کش هاي آلي فسفره هستند. اين دسته از سلاحهاي شيميايي مانع از عمل آنزيم استيل کولين استر از مي شوند. وقتي مواد شيميايي اين دسته وارد بدن شوند، غلظت استيل کولين را در بدن به بيش از حد لازم مي رسانند. ريه ها و چشمها بسرعت اين مواد را جذب کرده در کمتر از يک دقيقه بر سيستم عصبي بدن تاثيرات قابل توجهي مي گذارند. علايم آن به صورت آبريزش بيني ، ترشح زياد بزاق ، تنگي قفسه سينه ، کوتاهي تنفس ، تنگي مردمک چشم ، انقباض عضلاني و يا حالت تهوع و انقباض شکم ظهور مي کند.

دسته دوم سلاحهاي شيميايي که بر روي پوست تاول و سوختگي ايجاد مي کنند ، ماندگاري فراواني در محيط دارند. اين مواد روي چشمها ، پوشش مخاطي ، ريه ها ، پوست و اجزاي خون اثر گذاشته و اگر از طريق تنفس وارد ريه ها شوند ، بر شدت تنفس اثرات منفي مي گذارند و اگر توسط غذا بلعيده شوند ، سبب اسهال و استفراغ مي شوند. خردل ها که جزو اين دسته هستند به خاطر خواص فيزيکي خود مقاومت و ماندگاري بسيار زيادي در سرما و دماهاي معتدل دارند.اگر دو دقيقه از تماس يک قطره خردل با پوست بگذرد، صدمات جبران ناپذيري به اين عضو وارد مي شود. CX نيز که جزو اين گروه است ، پودري کريستالي شکل است که در دماهاي 39 تا 40 درجه سانتي گراد ذوب شده و در دماي 129 درجه سانتي گراد به جوش مي آيد. اين ماده را با افزودن موادي خاص در دماي اتاق به حالت مايع درمي آورند. CX داراي بوي بسيار نامطبوعي است.

در غلظتهاي کم آن سوزش شديد چشم بروز مي کند، اما در غلظتهاي بالا به پوست حمله کرده و چند ميلي گرم آن سبب دردهاي زياد و سوزشهاي فراوان شده و زخمهاي بدي بر جاي مي گذارد. براي پيشگيري از اثر اين مواد سربازان بايد به لباسها و ماسکهاي حفاظتي مجهز باشند. دسته سوم از سلاحهاي شيميايي آنهايي هستند که بر دستگاه تنفسي اثر مي گذارند. اين مواد بشدت به بافت ريه آسيب مي رسانند. فسفوژن که خطرناک ترين عضو اين گروه است ، براي اولين بار در سال 1915 استفاده شد. اين ماده گازي بي رنگ است که در دماي 2/8 درجه سانتي گراد به جوش مي آيد، بنابراين بسيار فرار و ناماندگار است ، ولي چون غلظت بخار آن 4/3 برابر هوا است ، به مدت طولاني در گودال ها و ديگر مناطق پست زمين باقي خواهد ماند. غلظت زياد آن پس از چند ساعت سبب مرگ مي شود، اما در غلظتهاي کم سبب سرفه ، اختناق ، احساس تنگي قفسه سينه ، حالت تهوع و سردرد و غيره مي شود. (انواع اول و سوم اين سلاح يعني گازهاي سارين و خردل همان هايي هستند که حکومت عراق در جريان جنگ تحميلي از آنها در برابر رزمندگان ما و حتي مناطق کردنشين خود استفاده کرد.)

در اين ميان ، محققان طرفدار صلح نيز بيکار ننشسته اند و همواره براي يافتن راه حل مبارزه با اين سلاحها، مطالعه و تحقيق مي کنند. مثلا آنها فهميده اند اگر موشها مقدار کمي از آنزيمي با نام NTE داشته باشند، نسبت به فسفرهاي آلي حساسترند. اين موشها کم تحرک تر هستند و شانس مردنشان نسبت به جانوراني که مقدار اين آنزيم در بدنشان در حد طبيعي است ، 2برابر بيشتر است ، پس وجود اين آنزيم در بدن موشها از اثر فسفرهاي آلي جلوگيري مي کند. به همين ترتيب ، انسانها نيز ژن اين آنزيم را دارند ، پس مي توان اميدوار بود که از داورهايي که سطح NTE را افزايش بدهند، براي مبارزه با اين مواد شيميايي استفاده کرد، البته اين داروها را بايد پيش از حمله گازهاي شيميايي به کار برد. به عبارت ديگر، «هيچ درماني براي ضايعات مواد شيميايي وجود ندارد، مگر پيشگيري از تماس انسان ها با اين مواد.» اما بايد پرسيد آينده اين سلاحها چيست و ماهيت سلاحهاي جديد چه خواهد بود؟ آيا ممکن است آينده اي رويايي در پيش رو داشته باشيم که در آن کاربرد هرگونه سلاح شيميايي از نظر وجدان تمامي افراد کاري غيرقانوني باشد؟ آيا ممکن است آيندگان روزهاي سياه گذشته را به دست فراموشي بسپارند؟

مواد پليمری

بشر با تلاش براي دستيابي به مواد جديد, با استفاده از مواد ألي (عمدتا هيدروكربنها) موجود در طبيعت به توليد مواد مصنوعي نايل شد. اين مواد عمدتا شامل عنصر كربن , هيدروژن, اكسيژن, نيتروژن و گوگرد بوده و به نام مواد پليمري معروف هستند. مواد پليمري يا مصنوعي كاربردهاي وسيعي , از جمله در ساخت وسايل خانگي , اسباب بازيها, بسته بنديها , كيف و چمدان , كفش , ميز و صندلي , شلنگها و لوله هاي انتقال أب , مواد پوششي به عنوان رنگها براي حفاظت از خوردگي و زينتي , لاستيكهاي اتومبيل و بالاخره به عنوان پليمرهاي مهندسي با استحكام بالا حتي در دماهاي نسبتا بالا در ساخت اجزايي از ماشين ألات, دارند.

پليمرها خواص فيزيكي و مكانيكي نسبتا خوب و مفيدي دارند . أنها داراي وزن مخصوص پاييين و پايداري خوب در مقابل مواد شيميايي هستند. بعضي از أنها شفاف بوده و مي توانند جايگزين شيشه ها شوند. اغلب پليمرها عايق الكتريكي هستند. اما پليمرهاي خاصي نيز وجود دارند كه تا حدودي قابليت هدايت الكتريكي دارند . عايق بودن پليمرها به پيوند كووالانسي موجود بين اتمها در زنجيرهاي مولكولي ارتباط دارد. اما تحقيقات انجام شده در سالهاي اخير نشان داد كه امكان ايجاد خاصيت هدايت الكتريكي در امتداد محور مولكولها وجود دارد. اين نوع پليمرها اساسا از پلي استيلن تشكيل شده اند. با نفوذ دادن عناصري مانند فلزات قليايي يا هالوژنها (فرايند دوپينگ) به زنجيرهاي مولكولي پلي استيلن به ترتيب نيمه هاديهاي پليمري از نوع N و P به دست مي أيند. افزودن عناصر يا دوپينگ سبب مي شود كه الكترونها بتوانند در امتدا د اتمهاي كربن در زنجير حركت كنند. تفلون از مواد پليمري است كه به دليل ضريب اصطكاك پاييني كه دارد به عنوان پوشش براي جلوگيري از چسبيدن مواد غذايي در وسايل پخت و پز لستفاده مي شود.

ساختار پليمرها

اغلب پليمرهاي متداول از پليمريزاسيون مولكولهاي ساده ألي به نام منومر به دست مي أيند. براي مثال پلي اتيلن (PE) پليمري است كه از پليمريزاسيون با افزايش (تركيب) چندين مولكول اتيلن به دست مي أيد. هر مولكول اتيلن يك منومر ناميده مي شود. با تركيب مناسبي از حرارت, فشار و كتاليزور , پيوند دوگانه بين اتمهاي كربن شكسته شده و يك پيوند ساده كووالانسي جايگزين أن مي شود. اكنون دو انتهاي أزاد اين منومر به راديكالهاي أزاد تبديل ميشود, به طوري كه هر اتم كربن يك تك الكترون دارد كه مي تواند به را ديكالهاي آزاد ديگر افزوده شود. از اين رو در اتيلن دو محل ( مربوط به اتم كربن) وجود دارد كه مولكولهاي ديگر مي توانند در آنجا بدان ضميمه شوند . اين مولكول با قابليت انجام واكنش , زير بناي پليمرها بوده و به (مر) يا بيشتر واحد تكراري موسوم است. واحد تكراري در طول زنجير مولكول پليمر به تعداد دفعات زيادي تكرارميشود. طول متوسط پليمر به درجه پليمرزاسيون يا تعداد واحدهاي تكراري در زنجير مولكول پليمر بستگي دارد. بنابراين نسبت جرم مولكولي پليمر به جرم مولكولي واحد تكراي به عنوان (درجه پليمريزاسيون) تعريف شده است . با بزرگتر شدن زنجير مولكولي ( در صورتي كه فقط نيروهاي بين مولكولي سبب اتصال مولكولها به يكديگر شود) مقاومت حرارتي و استحكام كششي مواد پليمري هر دو افزايش مي يابند.

به طور كلي فرايند پليمريزاسيون مي تواند به صورتهاي مختلفي مانند افزايشي , مرحله اي و …. انجام گيرد.در پليمريزاسيون افزايشي , تعدادي از واحدهاي تكراري به يكديگر اضافه شده و مولكول بزرگتري را به نام پليمر توليد مي كنند. در اين نوع پليمريزاسيون ابتدا در مرحله اول راديكال آزاد, با دادن انرژي (حرارتي , نوري) به مولكولهاي اتيلين با پيوند دوگانه و شكست پيوند دوگانه , به وجود مي آيد. سپس راديكالهاي آزاد با اضافه شدن به واحدهاي تكراري مراكز فعالي به نام آغازگر شكل ميگيرند و هر يك از اين مراكز به واحدهاي تكراري ديگر اضافه شده و رشد پليمر ادامه مي يابد . از نظر تئوري درجه پليمريزاسيون افزايشي مي تواند نامحدود باشد, كه در اين صورت مولكول زنجيره اي بسيار طويلي از اتصال تعداد زيادي واحدهاي تكراري به يكديگر شكل مي گيرد. اما عملا رشد زنجير به صورت نامحدود صورت نمي گيرد.هر چه قدر تعداد مراكز فعال يا آغازگرهاي شكل گرفته بيشتر باشد , تعداد زنجيرها زيادتر و نتيجتا طول زنجيرها كوچكتر ميشود و بدين دليل است كه خواص پليمرها تغيير مي كند. البته سرعت رشد نيز در اندازه طول زنجيرها موثر است . هنگامي كه واحدهاي تكراري تمام و زنجيرها به يكديگر متصل شوند, رشد خاتمه مي يابد.

از ديگر روشهاي پليمريزاسيون, پليمريزاسيون مرحله اي است كه در آن منومرها با يكديگر واكنش شيميايي داده و پليمرهاي خطي را به وجود مي اورند. در بسياري از واكنشهاي پليمريزاسيون مرحله اي مولكول كوچكي به عنوان محصول فرعي شكل مي گيرد . اين نوع واكنشها گاهي پليمريزاسيون كندنزاسيوني نيز ناميده مي شوند.

 

منبع: www.icfarsi.net

مدیر وب لاگ

دوستان عزیز برای ملاحظه ی سایر مطالب به آرشیو موضوعی مراجعه نمایید!

درد و دل یک دانشجوی شیمی

سلام دوستان عزيز من اميدوارم وبلاگم تا حالا تونسته باشه گامي هر چند كو چيك در جهت ارتقاي اطلاعات علمي شما عزيزان بر داشته باشه .....

اين بار مي خوام يه ذره در باره ي دانشگاهمون با شما صحبت كنم.

من دانشجوي شيمي دانشگاه شيراز هستم

طي چند سال اخير شيمي دانشگاه ما به عنوان قطب علمي شيمي زبان زد همه شده (1384 به بعد) .و به هر كي ميگي شيمي شيراز ميخونم  طوري با آدم حرف ميزنه كه گويا داره به آدم حسادت ميكنه!!!ولي آيا گفته ها با واقعيات موجود هم خواني داره؟
بايد خدمتتون عرض كنم كه من ساكن پايتخت هستم و به بهانه هاي گوناگون وارد دانشكده ي شيمي صنعتي شريف و بخش شيمي شهيد بهشتي شدم و جالب اين بود كه حتي بعضي دوستان در بخش شيمي شهيد بهشتي هم شيمي دانشگاه شيراز رو بسيار بالاتر از خودشون ميدونستن!!!!؟
خوب البته بايد حق رو به اين دوستان داد چرا كه بخش شيمي شيراز از سال 1337 شروع به فعاليت كرده و بزرگاني مثل پروفوسور مشفق و پروفسور علي معصومي در اين بخش بودن و در حال حاضر نيز اين بخش 14 فول پروفسور داره و بزرگاني همانند پروفسور فيروز آبادي . پروفسور شمسي پور(ايشون 342 مقاله ي ISI ارائه دادن كه ركورد دار در ايران هستن) و اساتيد ديگري مانند شرقي . ايرانپور . مهاجر . تمامي و ... در اين بخش فعاليت دارن!البته پروفوسور شمسي پور الان در دانشگاه رازي كرمانشاه هسنت!!!
شما مي تونيد تو google اسم اين اساتيد رو جستجو كنيد و مطمئننا به نتايج جالبي هم ميرسين !

خوب اين ها ميتونه ارزش اسمي بخش شيمي دانشگاه شبراز رو ايجاد كنه ولي وجود اين عزبزان (نه همشون) براي دانشجويان تقريبا بي فايده هستش!!!
مثلا شما ميدونيد كه دوره ليسانس در رشته ي شيمي پايه سازي براي مقطع فوق دانشجو رو انجام ميده!خوب اين مسئوليت رو كي انجام ميده؟!پروفوسور فيروز آّبادي؟شرقي؟.....نه نه يكي مثل موحدي...قطعي....حسيني....كه نميشه گفت صلاحيت اين كار رو ندارن ولي
در حد اسم و رسم دانشگاه شيراز انتظارات رو براورده نمي كنن!!!
يا همه ميدونن آز شيمي 1و2 عمومي بسيار مهم هستش (البته بار علمي خاصي نداره ولي دانشجويان با گذاروندن اين دو درس تك واحدي درست آزمايش كردن رو ياد مي گيرن)
ولي آقاي دكتر نبوي زاده بجاي اينكه خودش اين درس رو آموزش بده دو تا ديوونه كه به تيتراسيون ميگن (تيرتاسيون) رو ميفرسته و خودش پي كاسبيشه!!!!!
چرا آقاي فيروزآبادي بايد فقط بياد دانشگاه و بره و تنها 1 دانشجوي دكتري رو پپذيره(كه اونم با خداست).........دانشجوي فعلي ايشون آقاي قلي ن‍‍ژاد هستن و دارن عشق دنيا رو مي برن!!!
دكتر صفوي چرا هر سال تعداد دانشجو هاش كم ميشه؟!پارسال 11 امسال 7 سال بعد لابد 5!!!!
چرا امثال فيروزآبادي و صفوي به دانشجو هاي ليسانس درس نميدن و اصلا اونا رو آدم حساب نمي كنن؟(البته بعضي ها با ترفتد هايي رابطه ايجاد مي كنن!)
آقاي فيروزآبادي ما به اسم تو نياز نداريم!!!ما به علم تو نياز داريم!!!!مقاله بده بيرون . فلان پروژه ي x وy رو بگير دستت ولي اينا اسم بخش شيمي رو بالا ميبره! چه فايده اي به حال من دانشجوي سال x ليسانس داره؟!!!
چرا دكتر قطعي(شيمي فيزيك) تو بخش كوفت كاري هم نداشت ولي وقتي رئيس بخش ميشه دستگاه 500 ميليوني مي خره برا آزمايشگاش بعد يكي از دوستان در گرايش شيمي آلي مي ناله از بي پولي!!!!بي موادي؟!!
چرا رئيس بخش جديد ما (عباس پور) استاد پيچوندنه!!! بي خياله آقا...بمبم تو بخش منفجر شه اين آقا عين خيالش ني!!!!!! دكتر عباس پور حق بعضي ها رو بالا نكش!!!اسمعيل بيگ تو ديگه چرا؟
چرا ما كه قطبيم تو يه ساختمون مخروبه بايد با بچه هاي زيست و زمين شناسي با هم باشيم؟!!
حالا درساي پايه مثل  رياضي فيزيك رو كيا درس ميدن ديگر بماند!!!محمدي كسخول(آدم سياسي **اندازه ي گاو هم نمي دونه**).حبيبي(باور كنيد sin90 رو گفت صفر)با وجود اينكه همه اعتراض مي كردن بازم رو چرتي كه گفت تاكيد داشت!!!توحيدي(روز هاي قبل امتحان تو حيات دانشكده به داف ها براي مراقب امتحان لاس  مي زد!.....توحيدي*****تو كير منم نيستي...كست ننت*****مطمئن باش به فاك ميري يه روز!)

واقعا ببخشيد من اصلا بد دهن نيستم!!! ولي اينا واقعا  عصبيم ميكنن!!! 

حالا بريم سر وقت دانشجو هاش!!! تو دانشگاه شريف بچه ها حداكثر با رتبه ي 2000 تا 2500 وارد اين رشته ميشن! ولي تو بخش شيمي شبراز دانشجو با رتبه ي  14000 منطقه هم داريم!!!ما قطبيم ولي جو كلاس در شريف كجا شيراز كجا؟؟؟باور كنين پسرا كه ريدن به كلاس!دختر ها هم  چون از درو دهات اكثرا اومدن چشو گوششون بستس!!!(حطاب به يكي : اينقد گنده گوزي نكن!!!يوهو ديدي كذاشتم تو كونت ننه قهبه!!!)
خطاب به يكي ديگه: كس كش زن جنده!!!دفعه ي قبل هيچي بت نگفتم ولي دفعه ي آينده اگه تو كارم دخالت كني زنت رو به ارتش اعرام ميكنم)

كلام آخر:

(ما قطب علمي نيستيم و همه ي اينها چرت و پرت هستش)

***در آخر به خاطر الفاظ ركيك به كار برده شده در اين پست از دوستان عزيز معذرت خواهي مي كنم!***

شیمی سبز

شيمي سبز، كه ‌بيش‌تر به عنوان شيوه‌اي براي پيش‌گيري از آلودگي در سطح مولكولي شناخته مي‌شود، بر دوازده بنياد استوار است كه طراحي يا بازطراحي مولكول‌ها، مواد و دگرگوني‌هاي شيميايي در راستاي سالم‌تر كردن آن‌ها براي آدمي و محيط زيست، بر پايه‌ي آن‌ها انجام مي‌شود.

1. پيش‌گيري از توليد فراورده‌هاي بيهوده

توانايي شيمي‌دان‌ها براي بازطراحي دگرگوني‌هاي شيميايي براي كاستن از توليد فراورده‌هاي بيهوده‌ و آسيب‌رسان، نخستين گام در پيش‌گيري از آلودگي است. با پيش‌گيري از توليد فراورده‌هاي بيهوده، آسيب‌هاي مرتبط با انباركردن، جابه‌جايي و رفتار با آن‌ها را به كم‌ترين اندازه‌ي خود كاهش مي‌دهيم.

2. اقتصاد اتم، افزايش بهره‌وري از اتم

اقتصاد اتم به اين مفهوم است كه بازده دگرگوني‌هاي شيميايي را افزايش دهيم. يعني طراحي دگرگوني‌هاي شيميايي به شيوه‌اي باشد كه گنجاندن بيش‌تر مواد آغازين را در فرآورده‌ها‌ي نهايي درپي داشته باشد. گزينش اين گونه دگرگوني‌ها، بازده را افزايش و فرآورده‌هاي بيهوده را كاهش مي‌دهد.

3. طراحي فرايندهاي شيميايي كم‌آسيب‌تر

شيمي‌دان‌ها در جايي كه امكان دارد بايد شيوه‌ي را طراحي كنند تا موادي را به كار برد يا توليد كند كه زهرآگيني كم‌تري براي آدمي يا محيط زيست داشته باشند. اغلب براي يك دگرگوني شيميايي واكنش‌گرهاي گوناگوني وجود دارد كه از ميان آن‌ها مي‌توان مناسب‌ترين را برگزيد.

4. طراحي مواد و فراورده‌هاي شيميايي سالم‌تر

فراورده‌هاي شيميايي بايد به گونه‌اي طراحي شوند كه با وجود كاهش زهرآگيني‌شان كار خود را به‌خوبي انجام دهند. فراورده‌هاي جديد را مي‌توان به گونه‌اي طراحي كرد كه سالم‌تر باشند و در همان حال، كار در نظر گرفته شده براي آن‌‌ها را به‌خوبي انجام دهند.

5. بهره‌گيري از حلال‌ها و شرايط واكنشي سالم‌تر

بهره‌گيري از مواد كمكي(مانند حلال‌ها و عامل‌هاي جداكننده) تا جايي كه امكان دارد به كم‌ترين اندازه‌ برسد و زماني كه به كار مي‌روند از گونه‌هاي كم‌آسيب‌رسان باشند. دوري كردن از جداسازي در جايي كه امكان دارد و كاهش بهره‌گيري از مواد كمكي، در كاهش فراورده‌هاي بيهوده كمك زيادي مي‌كند.

6. افزايش بازده انرژي.

نياز به انرژي در فرايندهاي شيميايي از نظر اثر آن‌ها بر محيط زيست و اقتصاد بايد در نظر گرفته شود و به كم‌ترين ميزان خود كاهش يابد. اگر امكان دارد، روش‌هاي ساخت و جداسازي بايد به گونه‌اي طراحي شود كه هزينه‌هاي انرژي مرتبط با دما و فشار بسيار بالا يا بسيار پايين به كم‌ترين اندازه‌ي خود برسد.

7. بهره‌گيري از مواداوليه‌ي نوشدني

دگرگوني‌هاي شيميايي بايد به گونه‌اي طراحي شوند تا از مواد اوليه‌ي نوشدني بهره گيرند. فرآورده‌هاي كشاورزي يا فرآورده‌هاي بيهوده‌ي فرآيندهاي ديگر، نمونه‌هايي از مواد نوشدني هستند. تا جايي كه امكان دارد، اين گونه مواد را به‌جاي مواد اوليه‌اي كه از معدن يا سوخت‌هاي فسيلي به دست مي‌آيند، به كار بريم.

8. پرهيز از مشتق‌هاي شيميايي.

مشتق‌گرفتن‌(مانند بهره‌گيري از گروه‌هاي مسدودكننده يا تغييرهاي شيميايي و فيزيكي گذرا) بايدكاهش يابد، زيرا چنين مرحله‌هايي به واكنشگرهاي اضافي نياز دارند كه مي‌توانند فراورده‌هاي بيهوده توليد كنند. توالي‌هاي جايگزين مي‌توانند نياز به گروه‌هاي حفاظت‌كننده يا تغيير گروه‌هاي عاملي را از بين ببرند يا كاهش دهند.

9. بهره‌گيري از كاتاليزگرها

كاتاليزگرها گزينشي بودن يك واكنش را افزايش مي‌دهند؛ دماي مورد نياز را كاهش مي‌دهند؛ واكنش‌هاي جانبي را به كم‌ترين اندازه مي‌رسانند؛ ميزان دگرگون‌شدن واكنشگرها به فرآورده‌هاي نهايي را افزايش مي‌دهند و ميزان فرآورده‌هاي بيهوده مرتبط با واكنشگرها را كاهش مي‌دهند.

10. طراحي براي خراب شدن

فروآرده‌هاي شيميايي بايد به گونه‌اي طراحي شوند كه در پايان كاري كه براي آن‌ها در نظر گرفته شده، به فرآورده‌ها‌ي تجزيه‌شدني، بشكنند و زياد در محيط زيست نمانند. روش طراحي در سطح مولكول براي توليد فرآورده‌هايي كه پس از آزاد شدن در محيط به مواد آسيب‌نرسان تجزيه مي‌شوند، مورد توجه است.

11. تحليل در زمان واقعي براي پيش‌گيري از آلودگي

بسيار اهميت دارد كه پيشرفت يك واكنش را همواره پي‌گيري كنيد تا بدانيد چه هنگام واكنش كامل مي‌شود يا بروز هر فراورده‌ي جانبي ناخواسته را شناسايي كنيد. هر جا كه امكان داشته باشد، روش‌هاي آناليز در زمان واقعي به كار گرفته شوند تا به وجود آمدن مواد آسيب‌رسان پي‌گيري و پيش‌گيري شود.

12. كاهش احتمال روي‌دادهاي ناگوار

يك راه براي كاهش احتمال روي‌داهاي شيميايي ناخواسته، بهره‌گيري از واكنش‌گرها و حلال‌هايي است كه احتمال انفجار، آتش‌سوزي و رهاشدن ناخواسته‌ي مواد شيميايي را كاهش مي‌دهند. آسيب‌هاي مرتبط با اين روي‌دادها را مي‌توان به تغييردادن حالت(جامد، مايع يا گاز) يا تركيب واكنش‌گرها كاهش داد.

كوشش‌ها و دستاوردهاي شيمي سبز

شيميدان‌هاي سبز در پي آن هستند كه روندهاي شيميايي سالم‌تري را جايگزين روندهاي كنوني كنند يا با جايگزين كردن مواد اوليه‌ي سالم‌تر يا انجام دادن واكنش‌ها در شرايط ايمن‌تر، فراورده‌هاي سالم‌تري را به جامعه هديه دهند. برخي از آن ها مي‌كوشند شيمي را به زيست‌شيمي نزديك كند، چرا كه واكنش‌هاي زيست‌شيميايي طي ميليون‌ها سال رخ داده‌اند و چه براي آدمي و چه براي محيط زيست، چالش‌ها نگران كننده‌ي به وجود نياورده‌اند. بسياري از اين واكنش‌ها در شرايط طبيعي رخ مي‌دهند و به دما و فشار بالا نياز ندارند. فراورده‌هاي آن‌ها نيز به آساني به چرخه‌ي مواد بازمي‌گردند و فراورده‌هاي جانبي آن‌ها براي جانداران سودمند هستند. الگو برداري از اين واكنش‌ها مي‌تواند چالش‌هاي بهداشتي و زيست‌محيطي كنوني را كاهش دهد.

گروه ديگري از شيميدان‌هاي سبز مي‌كوشند بهره‌وري اتمي را افزايش دهند. طي يك واكنش شيميايي شماري اتم آغازگر واكنش هستند و در پايان بيش‌تر واكنش‌ها با فراورده‌هايي رو به رو هستيم كه شمار اتم‌هاي آن‌ها از شمار همه‌ي اتم‌هاي آغازين بسيار كم‌تر است. بي‌گمان آن اتم‌ها نابود نشده‌اند، بلكه در ساختمان فرآورده‌هاي بيهوده و اغلب آسيب‌رسان به طبيعت رها مي‌شوند و سلامت آدمي و ديگر جانداران را به چاش مي‌كشند. هر چه بتوانيم اتم‌هاي بيش‌تري در فرآورده‌هاي بگنجانيم، هم به سلامت خود و محيط زيست كمك كرده‌ايم و هم از هدر رفتن اتم‌هايي كه به عنوان مواد اوليه براي آن‌ها پول پرداخت كرده‌ايم، پيش‌گيري مي‌كنيم.

بازطراحي واكنش‌هاي شيميايي نيز راهكار سودمند ديگري براي پيش‌گيري از پيامدهاي ناگوار مواد شيميايي است. در اين بازطراحي‌ها از مواد آغازگر سالم‌تر بهره مي‌گيرند يا روندهايي را طراحي مي‌كنند كه با واكنش‌هاي مرحله‌اي كم‌تر به فراورده برسند. هم‌چنين، روندهايي را طراحي مي‌كنند كه به مواد كمكي كم‌تر، به‌ويژه حلال‌هاي شيميايي، نياز دارند. گاهي نيز واكنش‌هاي زيست‌شيمي و شيمي را به هم گره مي‌زنند و روند سالم‌تري و كارآمدتري را مي‌آفرينند. بازطراحي روند داروها مي‌تواند همراه با افزايش كارآمدي آن‌ها به هر چه سالم‌تر شدن آن‌ها بينجامد و اثرهاي جانبي آن‌ها بر روندهاي زيست شناختي بدن، تا جايي كه امان دارد، كاهش دهد.

در ادامه به نمونه‌هايي از كوشش‌ها و دستاوردهاي شيميدان‌هاي سبز اشاره مي شود.

1. سوخت‌هاي جايگزين

به كارگيري سوخت‌هاي فسيلي در خودروها با رهاشدن انبوهي از گازهاي گلخانه‌ي به جو همراه شده كه دگرگوني‌هاي آب و هوايي را در پي داشته است. از سوختن نادرست آن‌ها نيز، مواد زهرآگيني به هوا آزاد شده كه سلامتي آدمي را به چالش كشيده است. حتي اگر بتوانيم بر اين دو چالش بزرگ پيروز شويم، با كاهش روز افزون اندوخته‌هاي فسيلي روبه‌رو هستيم كه از آن گريزي نيست. اين تنگناها همراه با افزايش روز افزون بهاي اين گونه سوخت‌ها، كه به نظر مي‌رسد همچنان ادامه يابد، پژوهشگران و مهندسان بسياري را به فكر طراحي خودروهايي با سوخت هيدروژن انداخته است. چرا كه خاستگاه اين سوخت، آب است كه فراوان‌ترين ماده در طبيعت است و فرآورده‌ي سوختن اين سوخت در خودرو نيز خود آب است.

با اين همه، سوخت هيدروژن با چالش بزرگي رو‌به‌رو است. فراهم آوردن هيدروژن از آب با فرآيند الكتروليز انجام مي‌شود كه براي پيشبرد آن به الكتريسيته نياز هست و اكنون نيز بيش‌تر الكتريسيته از سوختن اندوخته‌هاي فسيلي به دست مي‌آيد. شايد روزي با به‌كاربردن برخي كاتاليزگرها بتوانيم از انرژي خورشيدي به جاي سوخت‌هاي فسيلي در پيش بردن روند الكتروليز بهره گيريم، اما هنوز راهكار كارآمدي براي توليد ارزان هيدروژن پيشنهاد نشده است و به نظر نمي‌رسد در آينده‌اي نزديك به چنين تواني دست پيدا كنيم. با اين همه، برخي دانشمندان اميدوارند بتوانند خواستگاه زيستي براي هيدروژن به وجود آورند.

گروهي از پژوهشگران در سال 2000 ميلادي گزارش كردند كه توانسته‌اند از جلبك‌هاي سبز براي آزاد كردن هيدروژن از مولكول‌هاي آب، به همان اندازه كه از الكتروليز به دست مي‌آيد، بهره‌ گيرند. اما نور خورشيد براي اين رويكرد گرفتاري درست مي‌كند، چرا كه جلبك طي فرآيند فتوسنتز اكسيژن نيز توليد مي‌كند. اين اكسيژن از كار آنزيم توليدكننده‌ي هيدروژن جلوگيري مي‌كند و در نتيجه هيدروژن اندكي به دست مي‌آيد دانشمندان مي‌كوشند با تغييرهايي كه در اين فرايند طبيعي مي‌دهند، بازده‌ي توليد هيدروژن را بالا ببرند. شايد يك روز آبگير كوچكي كه از جلبك پوشيده شده است، خواستگاه هيدروژن خودروهاي ما باشد.

در رويكرد ديگر كه مورد توجه است، از روغن‌هاي گياهي به عنوان خواستگاهي براي تهيه‌ي سوخت جايگزين بهره مي‌گيرند. براي تهيه‌ي اين نوع سوخت، كه با عنوان بيوديزل شناخته مي شود، پس مانده‌ي روغن آشپزي را نيز مي‌توان به كار گرفت. هر چند از سوختن اين نوع سوخت نيز مانند ديگر سوخت‌هاي فسيلي گاز گل‌خانه‌ي آزاد مي‌شود، اما به اندازه‌ا‌ي توليد مي‌شود كه گياهان طي فرآيند فتوسنتز آن را براي توليد قند به كار مي‌گيرند. از سوي ديگر، روغن‌ها گياهي نوشدني هستند و از سوختن آن‌ها گوگرد و آلاينده‌هاي آسيب‌رسان ديگري آزاد نمي‌شود. از سودمندي‌هاي ديگر اين نوع سوخت اين است كه گليسرين، ماده‌اي كه در صابون، خميردندان، مواد آرايشي و جاهاي ديگر به كار مي‌رود، از فرآورده‌هاي جانبي روند توليد آن است. هم‌چنين، چون طي روند توليد اين سوخت، به آن اكسيژن افزوده مي شود، بهتر از سوخت نفتي در موتور مي‌سوزد. به روغن‌كاري موتور نيز كمك مي‌كند و بر درازي عمر آن مي‌افزايد.

2. پلاستيك‌هاي سبز و تجزيه‌پذير

زندگي در جهاني بودن پلاستيك بسيار دشوار است. پلاستيك‌ها د ر توليد هر گونه فرآورده ‌ي صنعتي، از صنعت خودروسازي گرفته تا دنياي پزشكي، به كارگرفته شده‌اند . تنها در ايالات متحده ‌ي امريكا سالانه نزديك 50 ميليون تن پلاستيك توليد مي‌شود. اما اين مواد به عنوان زباله‌هاي پايدار به تجزيه ميكروبي، چالش‌هاي زيست ‌محيطي پيچيده‌اي به بار آورده‌اند. پلاستيك‌ها علاوه بر اين كه جاهاي به خاك‌سپاري زباله را پر كرده‌اند، سالانه در حجمي برابر با چند هزار تن به محيط‌هاي دريايي وارد مي‌شوند. برآورد شده است كه هر سال يك ميليون جانور دريايي به دليل خفگي حاصل از خوردن پلاستيك‌ها به عنوان غذا يا به دام افتادن در زباله‌هاي پلاستيكي از بين مي‌روند.

در سال هاي اخير، كوشش‌هاي قانوني براي جلوگيري از دورريزي پلاستيك‌هاي تجزيه ناشدني، افزايش يافته است. اين كوشش‌ها صنعت‌‌گران پلاستيك را واداشته است تا در پي پلاستيك‌هايي باشند كه پيامدهاي زيست‌محيطي كم‌تري دارند. پلاستيك‌هاي نشاسته‌اي تجزيه‌پذير و پلاستيك‌هاي ميكروبي از دستاورد كوشش‌هاي چند ساله‌ي پژوهشگران اين زمينه‌ي در حال پيشرفت و گسترش است.

در پلاستيك هاي نشاسته‌اي، قطعه‌هاي كوتاهي از پلي‌اتيلن با مولكول‌هاي نشاسته به هم مي‌پيوندند. هنگامي كه اين پلاستيك‌ها در جاهاي به خاك‌سپاري زباله ‌ها، دور ريخته مي‌شود، باكتري‌هاي خاك به مولكول‌هاي نشاسته يورش مي‌برند و قطعه‌هاي پلي‌اتيلن را براي تجزيه‌ي ميكروبي رها مي‌سازند. اين گونه پلاستيك‌ها اكنون در بازار وجود دارند و به ويژه‌ براي پلاستيك‌ها جابه‌جايي و نگهداري مواد عذايي و ديگر وسايل يك‌بار مصرف بسيار سودمند هستند. با اين همه، كمبود اكسيژن در جاهاي به خاك‌سپاري زباله‌‌ها و اثر مهاري قطعه‌هاي پلي‌اتيلن بر عملكرد باكتري‌ها، بهره‌گيري استفاده از اين پلاستيك‌ها را محدود ساخته است.

در سال 1925 ميلادي گروهي از دانشمندان كشف كردند كه گونه‌هاي زيادي از باكتري‌ها ، بسپار پلي‌بي هيدروكسي بوتيرات(PHB) مي‌سازند و از آن به عنوان اندوخته‌ي غذايي خود بهره مي‌گيرند. در دهه ‌ي 1970، پژوهش‌هاي نشان داد كه PHB بسياري از ويژگي‌هاي پلاستيك‌هاي نفتي(مانند پلي‌اتيلن) را دارد. از اين رو، كم ‌كم گفت و شنود پيرامون بهره‌گيري از اين بسپار به عنوان جايگزيني مناسب براي پلاستيك‌هاي تجزيه‌ناپذير كنوني آغاز شد. سپس در سال 1992، گروهي از پژوهشگران ژن‌هاي درگير در ساختن اين بسپار را به گياه رشادي(Arabidopsis thaliana) وارد كردند و به اين ترتيب گياهي پديد آوردند كه پلاستيك توليد مي‌كند.

سال پس از آن، توليد اين پلاستيك سبز در گياه ذرت آغاز شد و براي اين كه توليد پلاستيك با توليد مواد غذايي رقابت نكند، پژوهشگران بخش‌هايي از گياه ذرت (برگ‌ها و ساقه‌ها) را ، كه به طور معمول برداشت نمي‌شوند، هدف قرار دادند. پرورش پلاستيك در اين بخش‌ها به كشاورزان امكان مي‌دهد كه پس از برداشت دانه‌هاي ذرت، زمين را براي برداشت ساقه‌ها و برگ‌هاي داراي پلاستيك درو كنند. پژوهشگران درباره‌ي افزايش مقدار پلاستيك در گياهان، پيشرفت‌هاي چشم‌گيري داشته‌اند. با اين همه، هنوز دشواري‌هايي براي رسيدن به نتيجه‌ي مناسب وجود دارد.

كلروپلاست‌هاي برگ بهترين جا براي توليد پلاستيك به شمار مي‌آيند، اما چون كلروپلاست‌هاي جاي جذب نور هستند، مقدار زياد پلاستيك مي‌تواند فتوسنتز را مهار كند و بازده‌ي محصول را كاهش دهد. بيرون كشيدن پلاستيك از گياه نيز دشوار است. اين كار به مقدار زيادي حلال نياز دارد كه بايد پس از بهره‌گيري، بازيافت شود. بر اساس تازه‌ترين تخمين‌ها, توليد يك كيلوگرم PHB در گياه ذرت در مقايسه با پلي‌اتيلن به سه برابر انرژي بيش‌تري نياز دارد. كشت انبوه ميكروب‌هاي پلاستيك ساز نيز به همين ميزان انرژي نياز دارد.

3. بازطراحي واكنش‌‌هاي شيميايي

در روند بازطراحي واكنش‌هاي شيميايي از واكنشگرهاي آغازكنده‌اي بهره گرفته مي‌شود كه سالم‌ترند. در اين را ممكن است روندهاي زيست‌شيميايي نيز سودمند باشند. براي مثال، اديپيك اسيد، HOOC(CH2)4COOH يك ماده‌ي خام كليدي در توليد نايلون و فرآورده‌هاي مانند آن است كه سالانه بيش از 2 ميليون تن از آن در صنعت به كار گرفته مي‌شود. اين ماده از بنزن ساخته مي‌شود كه سرطان‌زا است و از اندوخته‌هاي فسيلي نونشدني به دست مي‌آيد. اما به تازگي دو شيميدان توانسته‌اند اين ماده را از يكي از فراوان‌ترين، سالم‌ترين و نوشدني‌ترين مواد طبيعي، يعني گلوكز، بسازند. آن‌ها در اين راه از باكتري‌هايي كمك گرفتند كه با مهندسي ژنتيك آنزيم ويژه‌اي در آن‌ها كار گذاشته شده بود و به ناچار طي يك روند زيست‌شيميايي ناخواسته، بنزن را از گلوكز مي‌سازند.

توجه به اقتصاد اتم نيز كمك زيادي مي‌كند. براي مثال، پژوهشگران توانسته‌اند اقتصاد اتمي را در روند توليد ايبوپورفن، تركيبي كه در بسياري از آرامش‌بخش‌ها به كار مي‌رود، از 40 درصد به 77 درصد برسانند و اين يعني، اتم‌هاي بيش‌تري كه شركت داروسازي براي آن‌ها هزينه پرداخته است، به صورت مولكول پر فروشي در مي‌آيند و فراورده‌هاي بيهوده، كه مي‌توانند به محيط‌زيست آسيب برسانند، كم‌تر توليد مي‌شوند.

4. چندسازه‌هاي زيستي

اگر چه موادشناسان تنها در چند دهه‌ي گذشته به سوي چندسازه‌ها گرايش پيدا كرده‌اند، طبيعت در خود چندسازه‌هاي بسيار سخت، پيچيده و گوناگوني دارد كه از ديدگاه سختي و وزن، مانندي براي آن‌ها نمي‌توان يافت. به هر جاي طبيعت كه مي‌نگريم، با يك چندسازه رو به رو مي‌شويم. براي نمونه، صدف‌هاي دريايي از چندسازه‌ي سراميكي سختي ساخته شده‌اند. اين سراميك از لايه‌هايي از بلورهاي سخت تشكيل شده كه در زمينه‌ي سيماني نرم‌تري جاي دارند. اين سراميك سخت و پايدار، جاندار درون خود را از آشوب موج نگهداري مي‌كند كه پيوسته آن را بر سطح سخره‌ها مي كوبد. بدن ما يك چند سازه است كه از چندسازه‌هايي مانند استخوان، غضروف و پوست درست شده است.

بشر از ساليان دور از چندسازه‌هاي طبيعي بهره گرفته است. كاه كه براي ساختن نخستين چندسازه‌ها به كار مي‌رفت، خود نوعي چندسازه است. ابزارهاي چوبي، كفش و لباسي كه از پوست جانوران تهيه مي‌شود، همه چندسازه‌هاي طبيعي‌اند. به خاطر اين گوناگوني و ويژگي‌هاي بي‌مانند، موادشناسان تلاش مي‌كنند از اين مواد براي سختي بخشيدن به چندسازه‌هاي ساختگي(مصنوعي) بهره‌ گيرند تا از پيامدهاي زيست ‌محيطي ناگوار ناشي از مواد ساختگي بكاهند. انويرون ( environ ) نمونه‌اي از اين چندسازه‌هاست كه از 40 درصد كاغذ روزنامه، 40 درصد گرد سويا و 20 درصد تركيب‌هاي ديگر (از جمله رنگ‌دهنده‌ها و كاتاليزگري كه در حضور آب كارا مي‌شود و گرد سويا را به رزين دگرگونه مي‌كند) ساخته مي‌شود. فراورده‌ي كار، يك چندسازه‌ي زيستي است كه ظاهري سنگ مانند دارد، اما مانند چوب مي‌توان آن را بريد. از اين چندسازه مي‌توان هر نوع ابزار چوبي را با ظاهري سنگ مانند ساخت.

سخن پاياني

بازطراحي واكنش‌ها و روندهاي شيميايي فرصت‌هاي تازه و بي‌شماري براي شيميدان‌ها به وجود آورده است و هر شيميداني مي‌تواند به طراحي هر يك از واكنش‌هاي شناخته‌شده‌اي كه سال‌ها در كارخانه‌ها يا آزمايشگاه‌هاي دانشگاه‌ها به كار گرفته مي‌شد، در راستاي سالم‌كردن آن و كاهش هزينه‌ها و افزايش كاراآمدي و بازده، بپردازد. از اين رو، به نظر مي‌رسد فرصت‌هايي كه براي شيميدان‌ها طي تاريخ دراز و كهن اين دانش فراهم شده، اكنون بارديگر براي شيميدان‌هاي امروزي فراهم شده است تا با ويرايش آن‌چه آنان در تاريخ شيمي به يادگار گذاشته‌اند، يادگارهاي سالم‌تري براي آيندگان برجاي گذارند.

تاریچه ی شیمی

شيمي يكي از علومي است كه هموراه در زندگي بشر دخالت كامل داشته و وارد و به اندازه كه تمدن كنوني بيشتر شود دخالت آن در شئون مختلف زندگي نيز زيادتر خواهد شد. ما در دنيايي زندگي مي كنيم كه پر از مواد شيميايي گوناگون است. بعضي از اين مواد مانند آب كاملاً برايمان آشنا است اما بسياري مواد ديگر وجود دارند كه چندان آشنا نيستند. واقعيت آن است كه ما از هر لحاظ با مواد شيميايي روبرو هستيم. لباسي كه مي پوشيم، غذايي كه مصرف مي كنيم، كاغذي كه مطالب را روي آن مي خوانيم همگي مواد شيميايي به شمار مي روند. علم شيمي از اجسام و خواص و ساختمان آنها و واكنشهايي كه آنها را به اجسام ديگر تبديل مي نمايد بحث مي كند. طي هزاران سال، دانش شيمي تنها منحصر به تهيه اكسيرها، عطرها و جوهر هاي پاره اي از فلزات بود. يونانيان قرن پنجم كه همواره در صدد پي بردن به رموز و اسرار طبيعت بودند آب را كه مايه حيات ساير موجودات است عنصري ساده مي پنداشتند حال آنكه آب تركيبي از دو عنصر ساده اكسيژن و هيدروژن است.
فكر اوليه وجود عناصر ساده ابتدا از امپدوكل و سپس از ارسطو مي باشد. ارسطو معتقد بود كه چهار عنصر آب، هوا، خاك و آتش مظهر خواص اصلي از قبيل رنگ، استحكام و حالت اجسام مي باشند و از تركيب آنها مواد گوناگون به وجود مي آيد.
شيمي در طول تاريخ طولاني و تكاملي خود دورانهاي گوناگوني را پشت سر گذاشته كه مي توان آن را به سه بخش عمده تقسيم كرد: دوران باستان كه هنوز شيمي به صورت يك علم مشخص درنيامده بود. دوران كيمياگري از آستانه پيدايش مسيحيت تا سالهاي 1700 ميلادي و دوران شيمي جديد.
در سراسر دوران تاريك قرون وسطي دانش شيمي نيز همچون ديگر رشته هاي علوم پيشرفت قابل ملاحظه اي ننمود. كشف الكل و جوهر گوگرد به وسيله كيمياگر ايراني محمد زكرياي رازي و كشف فسفر در سال 1675 ميلادي توسط براند آلماني از آثار دوره كيمياگري است. كيمياگري تنها در اواخر قرن هفدهم و اوايل قرن هجدهم بود كه به صورت دانشي حقيقي و واقعي به نام شيمي در آمد. رابرت بويل انگليسي نخستين كسي بود كه دليرانه با نظرات و عقايد قدما درباره وجود عناصر چهارگانه و تبديل فلزات مخالفت نمود. به عقيده بويل عنصر جسمي است غيرقابل تجزيه و از تركيب آنها اجسام مختلف پديد مي آيد. نظريات بويل در كتاب شيميدانان شكاك كم و بيش يادآور نگرش ابن سينا در كتاب «ابطال كيميا» است كه در شش قرن پيش از آن به رشته تحرير درآورد. ژوزف بلاك شيميست اسكاتلندي در سال 1757 گاز كربنيك را به دست آورد و آن را هواي ثابت ناميد. ژوزف پريستلي انگليسي در سال 1774 گاز اكسيژن را ضمن حرارت دادن اكسيد قرمز جيوه براي نخستين بار تهيه كرد. هنري كاوانديش دانشمند انگليسي نيز در سال 1766 هيدروژن خالص را كشف نمود و خواص آن را معلوم و مشخص نمود. برگمان شيميست سوئدي اين نظر را ارائه كرد كه هوا مخلوطي از سه گاز است. هواي معيوب (ازت)، هواي خالص (اكسيژن) و اسيد هوايي (گاز كربنيك) بالاخره شارك گيوم سئل شيميست ديگر سوئدي درباره بي اكسيد منگنز مطالعاتي كرد و همين موضوع راهنماي او براي تهيه اكسيژن گرديد. لاووازيه كه در حقيقت بنيانگذار شيمي جديد محسوب مي شود گامهاي بلندي در راه آزمايش و پژوهش علمي برداشت. كشف گازهاي اكسيژن و هيدروژن به لاووازيه اين امكان را داد كه به تفسير علمي درستي براي پديده سوخت و ارتباط آن با هوا نائل آيد. لاووازيه ثابت نمود كه عمل سوختن تركيب جسم است با اكسيژن و در اين مورد يكي از قوانين اصلي شيمي يعني اصل بقاء ماده را به شرح زير وضع كرد:
هيچ چيز از بين نمي رود و هيچ چيز خلق نمي شود. در تمام واكنشهاي شيميايي مجموع وزنهاي مواد پيش از فعل و انفعال شيميايي مساوي وزنهاي مواد به دست آمده است.
در آغاز قرن هجدهم يعني در سال 1800 ميلادي ولتا فيزيكدان انگليسي نخستين پيل را كشف كرد و از آن پس الكتروشيمي در دسترس جهانيان قرار گرفت. ديوي انگليسي از تجزيه الكتريكي پتاس مذاب فلز پتاسيم و سپس از سود گداخته فلز سديم را به دست آورد. او با تجزيه الكتريكي ثابت كرد كه برخلاف عقيده لاووازيه كه اكسيژن را عامل ترشي مي ناميد تمام اسيدها اكسيژن ندارند. همچنين وهلر آلماني در آغاز اين قرن با استفاده از پتاسيم موفق به كشف آلومينيوم گرديد و از آن پس عناصر يكي پس از ديگري پيدا شدند. در اواخر نوزدهم ديمتري مندليف شيميست نابغه روس با تنظيم جدول تناوبي معروف خود عده زيادي از عناصر را از خاصيت تكرار اتمها پيش بيني كرد و با كشف آنها شيمي در رديف علوم مدرن و درجه اول قرار گرفت. بالاخره در حدود سال 1760 برتلو شيميست بزرگ فرانسوي توانست از تركيب مستقيم كربن و هيدروژن استيلن را تهيه نمايد. شيمي جديد به عنوان يك علم نظام يافت طي 200 سال گذشته شكل گرفت و از همان آغاز به كلي از شيوه هاي كيمياگري دور شد. از آغازقرن نوزدهم تا كشف و نوآوري در علم شيمي و كاربردهاي آن در تكنولوژي و زندگي با سرعت هرچه تمامتر ادامه دارد.

منبع:

 ایرانیکا (www.iranika.ir)    

لاستیک ها

لاستيكها

از ويژگي برجسته لاستيكها مدول الاستيسيته پايين آنها است همچنين  مقاومت شيميايي و سايشي و خاصيت  عايق بودن آنها باعث كاربردهاي بسيار در زمينه خوردگي ميگردد . مثلا لاستيكها با اسيد كلريدريك سازگارند و به همين دليل لوله ها و تانكهاي فولادي با روكش لاستيكي سالهاست مورد  استفاده قرار ميگيرند .

نرمي لاستيكها نيز يكي ديگر از دلايل كاربرد فراوان  اين مواد ميباشد مانند شيلنگها، نوارها و تسمه ها ، تاير ماشين ‍‍و …

لاستيكها به دو دسته تقسيم ميشوند :

1  . لاستيكهاي طبيعي                     2 . لاستيكها ي مصنوعي

بطور كلي لاستيكهاي طبيعي داراي خواص مكانيكي بهتري هستند مانند مدول الاستيسيته پايينتر ، مقاومت در برابر بريدگي ها  و توسعه آنها  اما در مو رد مقاومت خوردگي  لاستيكهاي مصنوعي داراي شرايط بهتري هستند.

لاستيكها ي طبيعي

لاستيك داراي مولكولهاي از ايزوپرن ( پلي ايزوپرن ) مي باشد و به صورت يك شيره مايع از درخت  گرفته مي شود ، ساختمان كويل شكل آن باعث  الاستيسيته بالاي اين ماده مي شود (100 تا 1000 درصد انعطاف پذيري).

محدوديت حرارتي لاستيك نرم حدود 160 درجه فارنهايت است ، اين محدوديت با آلياژ سازي تا حدود 180 درجه فارنهايت افزايش مي يابد. با افزايش گوگرد و حرارت دادن لاستيك سخت تر و ترد تر مي شود. اولين با ر در 1839 چارلز گودير اين روش را كشف كرد و آن را ولكا نيزه كردن ناميد ، حود 50% گوگرد باعث  جسم سختي بنام ابونيت ميگردد كه براي ساخت توپ بولينگ مورد استفاده قرار مي گيرد . مقاومت خوردگي معمولا با سختي نسبت مستقيم دارد .

مدول الاستيسيته براي لاستيكها ي نرم و سخت بين 500 تا 500000 پوند بر اينچ متغير است.


لاستيكها ي مصنوعي

در جنگ جهاني دوم وقتي منابع اصلي لاستيكها بدست دشمن افتاد نياز شديدي براي جايگزيني آن توسط يك ماده  مصنوعي احساس مي شد. در اوايل دهه 1930 نئوپرن توسط دوپنت بدست آمد ،اين ماده پنجمين ماده استراتژيك در جنگ جهاني بود. امروزه لاستيكها ي مصنوعي زيادي شامل تركيباتي با پلاستيكها وجود دارند.

فيلرهاي نرم كننده و سخت كننده مختلفي براي بدست آوردن خواصي چون  الاستيسيته ، مقاومت در برابر خوردگي و  مقاومت در برابر حرارت با هم تركيب مي شوند كه در ادامه به معرفي چند تا از اين مواد ميپردازيم :

1 . نئوپرن و لاستيك نيتريل  در مقابل نفت و گاز مقاومند. يكي از اولين كاربردهاي آن در شيلنگهاي پمپ بنزين است .

2 . لاستيك بوتيل  :  خاصيت برجسته اين لاستيك عدم نفوذ پذيري در مقابل گازهاست اين خاصيت باعث استفاده آن در لوله هاي داخلي و تجهيزات  كارخانجات مواد شيميايي  مثلا آبندي تانكرهاي  حمل  گاز مي باشد. همچنين اين لاستيك مقاومت خوبي در برابر محيطهاي اكسيد كننده مانند هوا و اسيد نيتريك رقيق دارد .

3 . لاستيك سيليكون : مقاومت حرارتي اين لاستيك  در حدود 580 درجه فارنهايت مي باشد .

4 . پلي اتيلن كلرو سولفاته شده : داراي مقاومت عالي در محيطهاي اكسيد كننده مثل 90% اسيد نيتريك در درجه حرارت محيط ميباشد .

لاستيكهاي نرم در مقابل سايش بهتر عمل مي كنند . روكشها مي توانند از لايه هاي سخت و نرم تشكيل شوند.

 پلاستيك ها

در 15 سال اخير كاربرد پلاستيك ها  بشدت افزايش يافته است . يكي از انگيزه هاي اوليه براي بدست آوردن اين مواد جايگزيني توپهاي عاجي بيليارد بوسيله يك ماده ارزانتر بود.

پلاستيك ها توسط ريختن در قالب ، فرم دادن ، اكستروژن و نورد توليد مي شود و به صورت قطعات توپر، روكش، پوشش، اسفنج، الياف و لايه هاي نازك وجود  دارند  . پلاستيك ها مواد آلي با  وزن  مولكولي  بالا  هستند كه مي توانند  به شكلهاي مختلف در آيند .بعضي از آنها به صورت طبيعي يافت مي شوند ولي اكثر آنها به صورت مصنوعي به دست مي آيند .

بطور كلي پلاستيك ها در مقايسه با فلزات و آلياژها خيلي ضعيفتر ، نرمتر ، مقاومتر در برابر يونهاي كلر و اسيد كلريدريك ، مقاومت كمتر در برابر يونهاي اكسيد كننده مثل اسيد نيتريك  ، مقاومت كمتر در برابر حلالها و داراي محدوديت حرارتي پايينتر مي باشد . خزش در درجه حرارتهاي محيط يا سيلان سرد از نقطه ضعفهاي پلاستيك ها بويژه ترموپلاستها مي باشد. 

پلاستيك ها :  ترموستها و ترموپلاست ها     

ترموپلاست ها با افزايش درجه حرارت نرم مي شوند و موقعي كه سرد مي شوند به سختي اوليه باز مي گردند . اكثر آنها را مي توان ذوب نمود .

ترموست ها با افزايش درجه حرارت سخت مي شوند و با سرد شدن سختي خود را حفظ مي كنند و با حرارت دادن تحت فشار شكل مي گيرند و تغيير شكل مجدد آنها ممكن نيست ) قراضه آن قابل استفاده نيست ( .

خواص پلاستيكها را مي توان با افزودن مواد نرم كننده ، سخت كننده و فيلر بطور قابل ملاحظه اي تغيير داد .  پلاستيكها مانند فلزات خورده نمي شوند .

در جداول زير به مقايسه ترموپلاست ها و ترموست ها از نظر خواص فيزيكي و مكانيكي ميپردازيم.

ترمو پلاستها

نام ماده	استحكام كششي	انعطاف پذيري %	سختي راكول	مدول الاستيسيته	وزن مخصوص
Pvc سخت	6000	20 - 2	110	400	4/1
نايلون	10000	45	110	400	14/1
فلورو كربنها	2500	250-100	70	60	13/2
متيل متا اكرپلات	8000	5	220	420	19/1
پلي پروپيلن	5000	700-10	90	200	91/0

ترموستها

نام ماده	استحكام كششي	انعطاف پذيري %	سختي راكول	مدول الاستيسيته	وزن مخصوص
اپوكسي	10000	0	90	1000	1/1
فئوليكها	7500	0	125	1000	4/1
پلي استر ها	4000	0	100	1000	1/1
سيليكونها	3500	0	89	1200	25/1
اوره	7000	0	115	1500	48/1

حال به توضيح سه مورد از هر جدول ميپردازيم :

1 . ترمو پلاستها

فلورو كربنها :

تفلون و كل اف  و فلورو كربنها فلزات نجيب پلاستيكها هستند به اين معني كه تقريبا در تمام محيطهاي خورنده تا دماي 550 درجه فارنهايت مقاوم هستند . اينها از كربن و فلور ساخته شده اند اولين تترا فلوراتيلن توسط دوپنت توليد شد و تفلون نام گرفت .تفلون علاوه بر مقاومت خوردگي  ، داراي ضريب اصطكاك كمي است كه مي تواند مانند يك روغن كار سطح فلزاتي كه بر روي هم سايش دارند   از خورده شدن در اثر اصطكاك (خوردگي فيزيكي) محافظت كند.

پلي ونيل كلرايد(پي .وي .سي ( :

اين ماده اساسا سخت است ولي با اضافه كردن مواد نرم كننده و وينيل استات ميتوان آنرا نرم نمود . كاربرد اين ماده در لوله ها و اتصالات ، دودكشها ، هواكشها، مخازن و روكشها مي باشد .

 پلي پروپيلن :

پلي پروپيلن ، پرو فاكس و اسكان براي اولين بار در ايتاليا بوجود آمدند و داراي مقاومت حرارتي و خوردگي  بهتري نسبت به پلي اتيل بوده و همچنين از آن سخت تر هستند .براي ساخت والو ها ، بطريهايي كه توسط حرارت استريل       مي شوند و لوله و اتصالات به كار مي رود.

  2 . ترموستها

سيليكونها :

سيليكونها داراي مقاومت حرارتي بسيار خوبي هستند . خواص مكانيكي با تغيير درجه حرارت تغيير كمي ميكند .يكي از مواد تشكيل دهنده اين ماده سيليسيم است كه ديگر پلاستيكها چنين نيستند. سيليكونها بعنوان  تركيبات قالبگيري ، رزينهاي ورقه اي  و بعنوان عايق در موتورهاي برقي استفاده مي شود اما مقاومت آنها در مقابل مواد شيميايي كم است.

پلي استرها  :

پلاستيكهاي پلي استر ، داكرون ، ديپلون و ويبرين  داراي مقاومت خوردگي شيميايي  ضعيفي هستند .مورد استفاده اصلي پلي استر ها در كامپوزيتها بصورت الياف  مي باشد . مثلا كامپوزيت پلي استر تقويت شده و شيشه داراي   چنا ن مقاومتي ميشود كه در بدنه اتومبيل و قايق مورد استفاده مي گردد.

فنوليكها :

مواد فنوليكي(باكليت) ،دارز ، رزينوكس از قديمي ترين و معروفترين پلاستيكها هستند .اين مواد عمدتا بر اساس فنول فرم آلدئيدها هستند. كاربردهاي آن عبارتند از : بدنه راديو ، تلفن ، پريز  ، پمپ ، سر دلكو و غلطكها.

نانو سرامیک

مقدمه :

زمان ظهور نانوسراميك ها را مي توان دهة 90 ميلادي دانست. در اين زمان بود كه با توجه به خواص بسيار مطلوب پودرهاي نانوسراميكي، توجهاتي به سمت آنها جلب شد، اما روشهاي فرآوري آنها چندان آسان و مقرون به صرفه نبود. با پيدايش نانوتكنولوژي، نانوسراميك ها هرچه بيشتر اهميت خود را نشان دادند. در حقيقت نانوتكنولوژي با ديدگاهي كه ارائه مي كند، تحليل بهتر پديده ها و دست يافتن به روشهاي بهتري براي توليد مواد را امكان پذير مي سازد.

شكل گرفتن علم و مهندسي نانو، منجر به درك بي سابقة اجزاي اوليه پاية تمام اجسام فيزيكي و كنترل آنها شده است و اين پديده به زودي روشي را كه اغلب اجسام توسط آنها طراحي و ساخته مي شده اند، دگرگون مي سازد.

نانوتكنولوژي توانايي كار در سطح مولكولي و اتمي براي ايجاد ساختارهاي بزرگ مي باشد كه ماهيت سازماندهي مولكولي جديدي خواهندداشت و داراي خواص فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي جديد و بهتري هستند. هدف، بهره برداري از اين خواص با كنترل ساختارها و دستگاهها در سطوح اتمي، مولكولي و سوپرمولكولي و دستيابي به روش كارآمد ساخت و استفاده از اين دستگاهها مي باشد. هدف ديگر، حفظ پايداري واسط ها و مجتمع نمودن نانوساختارها در مقياس ميكروني و ماكروسكوپي مي باشد.

هميشه با استفاده از رفتارهاي مشاهده شده در اندازه هاي بزرگ، نمي توان رفتارهاي جديد در مقياس نانو را پيش بيني كرد و تغييرات مهم رفتاري صرفا" به خاطر كاهش درجة بزرگي اتفاق نمي افتند، بلكه به دليل پديده هاي ذاتي و جديد آنها و تسلط يافتن در مقياس نانو بر محدوديتهايي نظير اندازه، پديده هاي واسطه ا ي و مكانيك كوانتومي مي باشند.

معرفي:

نانوسراميك ها، سراميك هايي هستند كه در ساخت آنها از اجزاي اوليه در مقياس نانو (مانند نانوذرات، نانوتيوپ ها و نانولايه ها) استفاده شده باشد، كه هركدام از اين اجزاي اوليه، خود از اتمها و مولكولها بدست آمده اند. به عنوان مثال، نانوتيوپ يكي از اجزاي اوليه ا ي است كه ساختار اولية كربن c60 را تشكيل مي دهد.

مسير تكامل نانوسراميك ها را مي توان در سه مرحله خلاصه كرد :

مرحله1 : سنتز اجراي اوليه

مرحله 2 : ساخت ساختارهاي نانو با استفاده از اين اجزاء و كنترل خواص

مرحله 3 : ساخت محصول نهايي با استفاده از نانوسراميك بدست آمده از مرحلة دوم

ويژگيها :

ويژگيهاي نانوسراميك ها را مي توان از دو ديدگاه بررسي كرد. يكي ويژگي نانوساختارهاي سراميكي، و ديگري ويژگي محصولات بدست آمده است.

ويژگيهاي نانوساختارهاي سراميكي :

كوچك، سبك، داراي خواص جديد، چندكاركردي، هوشمند و داراي سازماندهي مرتبه ا ي.

ويژگيهاي محصولات نانوسراميكي :

- خواص مكانيكي بهتر: سختي و استحكام بالاتر و انعطاف پذيري كه ويژگي منحصربه فردي براي سراميك هاست.

- داشتن نسبت سطح به حجم بالا كه باعث كنترل دقيق بر سطح مي شود.

- دماي زينتر پايين تر كه باعث توليد اقتصادي و كاهش هزينه ها مي گردد.

- خواص الكتريكي، مغناطيسي و نوري مطلوب تر: قابليت ابررسانايي در دماهاي بالاتر و قابليت عبور نور بهتر.

- خواص بايويي بهتر (سازگار با بدن).

 كاربردها :

نانوتكنولوژي باعث ايجاد تحول چشمگيري در صنعت سراميك گشته است. در اين ميان نانوسراميك ها، خود باعث ايجاد تحول عظيمي در تكنولوژي هاي امروزي مانند الكترونيك، كامپيوتر، ارتباطات، صنايع حمل ونقل، صنايع هواپيمايي و نظامي و … خواهندشد. برخي كاربردهاي حال و آيندة نانوسراميك ها در جدول زير آمده است.

نانوساختار	حال	آينده
پوشش ها و ديسپرژن ها	حايل هاي حرارتي حايل هاي اپتيكي (UV و قابل رؤيت) تقويت Imaging مواد جوهرافشان دوغاب هاي روكش ساينده لايه هاي ضبط اطلاعات	نانوروكش هاي چندكاركردي رنگ دانه ها پوليش هاي مكانيكي-شيميايي
سراميك هاي داراي سطح ويژة بالا	غربال هاي مولكولي مواد جاذب و غيرجاذب داروسازي كاتاليست هاي ويژه پركننده ها	سنسورهاي ويژة مولكولي ذخيرة انرژي (پيل هاي خورشيدي و باطري ها)
نانوابزارهاي عملگر	هدهاي ضبط GMR	نوارهاي ضبط مغناطيسي قطعات اتومبيل فعال كننده هاي پيزوالكتريك نيمه هادي ها ليزرهاي كم پارازيت نانوتيوپها براي صفحه نمايشهاي وضوح بالا
سراميك هاي  تقويت شده	مواد مغناطيسي نرم با اتلاف كم ابزارهاي برش WC/Co با سختي بالا سيمان هاي نانوكامپوزيت	شكل دهي سوپرپلاستيك سراميكها مواد ساختاري فوق العاده سخت و مستحكم سرماسازهاي مغناطيسي سيمان هاي انعطاف پذير

نانو الکترونیک

فن آوری نانو نقطه همگرایی علوم مختلف در آینده است. در این میان یکی از پرکاربردترین شاخه ها نانو الکترونیک می باشد. امروزه افزایش ظرفیت ذخیره داده، افزایش سرعت انتقال آن و کوچک کردن هر چه بیشتر وسائل الکترونیکی و به خصوص ترانزیستورها دارای اهمیت بسیاری است زیرا کوچک تر شدن ابعاد وسائل الکترونیکی علاوه بر افزایش سرعت پردازش، توان مصرفی را نیز کاهش می دهد و نانو الکترونیک می تواند در رسیدن به ابعاد هر چه کوچک تر راهگشا باشد. برای آشنایی بیشتر با این فن آوری و درک عمیق تر پدیده های گوناگونی که در ابعاد نانو متر روی می دهد و در نتیجه تحلیل دقیق نتایج و اصلاح اصولی روش های آزمایش، باید علوم پایه ای نظیر فیزیک کوانتوم و مکانیک کوانتومی و فیزیک حالت جامد مورد مطالعه قرار بگیرند.

 

اهداف:

در دهه‌های اخیر شاهد پیشرفت‌های زیادی در زمینه افزایش قابلیت ذخیره اطلاعات روی حافظه‌ها و همچنین کاهش اندازه آن‌ها بوده‌ایم که نتیجه آن دو برابر شدن سرعت پردازش در عرض هر 18 ماه بوده است و این، انتظار تحولی عظیم در صنعت میکروالکترونیک را طی 15 سال آینده از نظر بنیادی و اقتصادی نوید می‌دهد. اکنون نیز تحقیقات ادامه داشته و هدف از آن تولید خواص نمونه و شکل ظاهری جدید و در نتیجه خلق نانوالکترونیک جدید است.

 

کاربرد نانوالکترونیک در صنعت:

با استفاده از این فناوری می‌توان ظرفیت ذخیره‌سازی اطلاعات را در حد ۱۰۰۰ برابر یا بیشتر افزایش داد که این نهایتاً به ساخت ابزارهای ابرمحاسباتی به کوچکی یک ساعت مچی منتهی می‌شود. ظرفیت نهایی ذخیره اطلاعات به حدود یک ترابیت در هر اینچ مربع رسده، و این امر موجب ذخیره‌ سازی ۵۰ عدد DVD یا بیشتر در یک هارد دیسک با ابعاد یک کارت اعتباری می‌شود. ساخت تراشه‌ها در اندازه‌های فوق‌العاده کوچک به‌عنوان مثال در اندازه‌های ۳۲ تا ۹۰ نانومتر، تولید دیسک‌های نوری ۱۰۰ گیگابایتی در اندازه‌های کوچک نیز از دیگر محصولات آن می‌باشد.

نمونه هایی از کاربرد فن آوری نانو در الکترونیک:

1) کربن نانو تیوب ها (carbon nanotubes)

نانو تیوب ها دارای فرم لوله ای با ساختار شش ضلعی هستند. نانو تیوب ها را می توان صفحات گرافیتی فرض کرد که لوله شده اند. بر اساس محور چرخش صفحات نانو تیوب ها می توانند رسانا یا نیمه رسانا باشند.

به علت اینکه کربن با سه پیوند همچنان دارای یک اوربیتال خالی p می باشد ، حرکت موجی الکترون ها به راحتی در سطح بیرونی این لوله ها صورت می گیرد. این ساختار کربنی علاوه بر رسانایی بالا دارای استحکام مکانیکی بسیار خوبی نیز است. البته در کنار این مزایا مشکلاتی نیز وجود دارد. اغلب فرآیند های ساخت نانو تیوب ها به گو نه ای می باشند که امکان کنترل و نظارت کامل در طول فرآیند وجود ندارد به عنوان مثال تعیین قطر دقیق و یکسان برای لوله های کشت شده در یک محیط، کنترل تولید نانو لوله های تک دیواره و یا چند لایه و یا ساخت نانو لوله های مستقیم و بدون خم شدگی با طول زیاد از مسائلی است که هنوز در فرآیند بهبود کیفیت تولید نیاز به مطالعه و تحقیقات بیشتری دارد. همچنین به علت پدیده تونل زنی الکترون که یک پدیده کوانتومی است امکان افزایش نشتی جریان و در نتیجه  افزایش تلفات وجود دارد که بررسی روش های کاهش احتمال تونل زنی از جمله کارهایی است که می توان انجام داد. از کربن نانو تیوب ها به دلیل رسانایی بالا و مقاومت کم در دمای محیط در ساخت کانال هدایت ترانزیستورها ، نوک میکروسکوپ های عکسبرداری در ابعاد نانو استفاده می شود.

 2 ) نانو ترانزیستورها (nanotransistors)

 طبق قانون مور( MOORE Law) تعداد ترانزیستورها در واحد سطح تراشه های الکترونیکی در هر بازه 10 تا 18 ماهه دو برابر می شود. نام فن آوری رایج امروز در ساخت ترانزیستورها، MOSFET می باشد که بر پایه استفاده از سیلیکون است. کوچکتر شدن ابعاد ترانزیستورها در MOSFET دارای مشکلاتی است که از جمله آن نشتی های جریان متفاوتی است که ایجاد می شود. یکی از روش های حل این مشکل ساخت تراتزیستورها با استفاده از نانو سختارها و به خصوص نانو تیوب ها می باشد.

  3 ) محاسبه گر ها در مقیاس نانو ( nanocomputers)

 امروزه در زمینه های مختلف از جمله فن آوری نانو پیوند میان رشته های مختلف علوم امری انکار ناپذیر است. از جمله نتایج این همکاری طراحی نانو محاسبه‌گرها می باشد. هیدرو کربن های آروماتیک از ریشه بنزن به علت وجود اوربیتال های p و ابر الکترونی در بالا و پایین آنها و همچنین پدیده رزونانس می توانند محیط انتقال خوبی برای الکترون باشند و بر عکس هیدروکربن های زنجیری مانند نارسانا عمل می کنند. از به هم پیوستن این هیدروکربن ها با هم می توان دیود، گیت های منطقی و مدارهای الکترونیکی را طراحی کرد.

 4 ) MRAMها ( Magnetic Random Access Memories )

  فن آوری های روز حافظه (  RAM, Flash Memory, …) مشکلات متعددی را برای مصرف کنندگان آنها به وجود آورده است که به عنوان نمونه می توان به سرعت پایین خواندن و نوشتن روی Flash Memories و EEPROM و یا محدودیت اقتصادی افزایش فضای RAM اشاره کرد. MRAM   یک فن آوری حافظه پایدار است که علاوه بر سرعت بالا می تواند ظرفیت حافظه بالایی را نیز فراهم کند. اساس کار MRAM بر پایه تفاوت مقاومت الکتریکی لایه های نازک مواد بر اثر قطبیده شدن ذرات آنها در راستاهای متفاوت می باشد؛ که به مقاومت مغناطیسی موسوم است. چون سلول های حافظه MRAM بر پایه ترانزیستور عمل نمی کنند پس در ابعاد کوچک مشکلاتی نظیر تونل زنی رخ نخواهد داد و می توان سلول های حافظه MRAM را تا ابعاد نانو کوچک کرد.

 5 ) C60

از جمله نانو ساختارها که حتی نسبت به نانو لوله های کربنی دارای مزایای بیشتری نیز می باشد C60 است. C60   از 12 پنج ضلعی و 20   شش ضلعی تشکیل شده که به شکل متقارنی در کنار هم قرار گرفته اند.

مولکول های C60 در محلول های بنزن یافت می شوند که با عمل تبخیر قابل استحصال می باشند. انواع ترکیبات C60 با فلزات، نظیر K3C60 , Cs2RbC60 ، که در آنها فلز فضای خالی درون C60 را پر می کند دارای خاصیت ابر رسانایی در دماهای نسبتاً مناسب می باشند؛ البته تحقیقات برای دستیابی به ترکیباتی با خاصیت ابررسانایی در دماهای بالاتر همچنان ادامه دارد. کاربرد دیگر C60 استفاده از آن به عنوان گیت های منطقی است. با لیتوگرافی طلا روی یک سطح سیلیکونی و عبور جریان از سیم های طلا یک صفحه مشبک ایجاد می شودکه فاصله بین اتصالات آن در حدود نانو متر است. محلول رقیق C60 را بین اتصالات قرار می دهند به طوری که در هر فاصله یک C60 قرار گیرد. با برقرار شدن جریان در سیم های طلا C60 به علت یک پدیده کوانتومی شروع به نوسان می کند و به همین علت جریان در زمان های معینی بر قرار می شود از این خاصیت می توان در طراحی گیت های منطقی استفاده کرد.

 

کارهایی که باید در راستای پیشرفت این علم انجام شود:

نانو الکترونیک زمینه گسترده‌ای با پتانسیل ایجاد تغییرات بنیادی در علوم مختلف حتی در پزشکی است و انجام کارهای زیر برای پیشبرد آن می‌تواند مفید باشد:

1. فهم اصول انتقال در مقیاس نانو

2. گسترش فهم هرچه بهتر روش‌های خودچیدمانی(self assembly) ذرات برای انجام کارها به صورت ارزان‌تر، که این خود مستلزم حل مشکلات ارتباطی و جایگزینی در ترانزیستورهاست

3. یافتن راه‌هایی جدید برای به کار بردن علم الکترونیک و عدم تکثیر ابزار و به جای آن تحقیق راجع به انواع جدیدتر.

پیل های سوختی

تاريخچه پيل سوختي

اگر چه پيل‌سوختي به تازگي به عنوان يكي از راهكارهاي توليد انرژي الكتريكي مطرح شده است ولي تاريخچه آن به قرن نوزدهم و كار دانشمند انگليسي سرويليام گرو بر مي‌گردد. او اولين پيل‌سوختي را در سال 1839 با سرمشق گرفتن از واکنش الکتروليز آب، طي واکنش معکوس و در حضور کاتاليست پلاتين ساخت.

واژه "پيل‌سوختي" در سال 1889 توسط لودويک مند و چارلز لنجر به كار گرفته شد. آنها نوعي پيل‌سوختي که هوا و سوخت ذغال‌سنگ را مصرف مي‌کرد، ساختند. تلاش‌هاي متعددي در اوايل قرن بيستم در جهت توسعه پيل‌سوختي انجام شد که به دليل عدم درک علمي مسئله هيچ يک موفقيت آميز نبود. علاقه به استفاده از پيل سوختي با کشف سوخت‌هاي فسيلي ارزان و رواج موتورهاي بخار کمرنگ گرديد.

فصلي ديگر از تاريخچه تحقيقات پيل‌سوختي توسط فرانسيس بيكن از دانشگاه كمبريج انجام شد. او در سال 1932 بر روي ماشين ساخته شده توسط مند و لنجر اصلاحات بسياري انجام داد. اين اصلاحات شامل جايگزيني كاتاليست گرانقيمت پلاتين با نيكل و همچنين استفاده از هيدروكسيدپتاسيم قليايي به جاي اسيد سولفوريك به دليل مزيت عدم خورندگي آن مي‌باشد. اين اختراع كه اولين پيل‌سوختي قليايي بود، “Bacon Cell” ناميده شد. او 27 سال تحقيقات خود را ادامه داد تا توانست يك پيل‌سوختي كامل وكارا ارائه نمايد. بيكون در سال 1959 پيل‌سوختي با توان 5 كيلووات را توليد نمود كه مي‌توانست نيروي محركه يك دستگاه جوشكاري را تامين نمايد.

تحقيقات جديد در اين عرصه از اوايل دهه 60 ميلادي با اوج گيري فعاليت‌هاي مربوط به تسخير فضا توسط انسان آغاز شد. مركز تحقيقات ناسا در پي تامين نيرو جهت پروازهاي فضايي با سرنشين بود. ناسا پس از رد گزينه‌هاي موجود نظير باتري (به علت سنگيني)، انرژي خورشيدي(به علت گران بودن) و انرژي هسته‌اي (به علت ريسك بالا) پيل‌سوختي را انتخاب نمود.

تحقيقات در اين زمينه به ساخت پيل‌سوختي پليمري توسط شركت جنرال الكتريك منجر شد. ايالات متحده فن‌آوري پيل سوختي را در برنامه فضايي Gemini استفاده نمود كه اولين كاربرد تجاري پيل‌سوختي بود.

پرت و ويتني دو سازنده موتور هواپيما پيل‌سوختي قليايي بيكن را به منظور كاهش وزن و افزايش طول عمر اصلاح نموده و آن را در برنامه فضايي آپولو به كار بردند. در هر دو پروژه پيل‌سوختي بعنوان منبع انرژي الكتريكي براي فضاپيما استفاده شدند. اما در پروژه آپولو پيل‌هاي سوختي براي فضانوردان آب آشاميدني نيز توليد مي‌كرد. پس از کاربرد پيل‌هاي سوختي در اين پروژه‌ها، دولت‌ها و شركت‌ها به اين فن‌آوري جديد به عنوان منبع مناسبي براي توليد انرژي پاك در آينده توجه روزافزوني نشان دادند.

از سال 1970 فنآوري پيل‌سوختي براي سيستم‌هاي زميني توسعه يافت. تحريم نفتي از سال1973-1979 موجب تشديد تلاش دولتمردان امريكا و محققين در توسعه اين فن‌آوري به جهت قطع وابستگي به واردات نفتي گشت.

در طول دهه 80 تلاش محققين بر تهيه مواد مورد نياز، انتخاب سوخت مناسب و كاهش هزينه استوار بود. همچنين اولين محصول تجاري جهت تامين نيرو محركه خودرو در سال1993 توسط شركت بلارد ارائه شد.

كاربردهاي پيل سوختي نيروگاهي

بازار مولدهاي نيروگاهي پيل‌سوختي بسيار گسترده است و کاربردهاي دولتي، نظامي و صنعتي را شامل مي‌شود. همچنين به عنوان نيروي پشتيبان در مواقع اضطراري در مخابرات، صنايع پزشکي، ادارات، بيمارستان‌ها، هتل‌هاي بزرگ و سيستم‌هاي کامپيوتري به کار مي‌رود.

پيل‌هاي سوختي نسبتاً آرام و بي‌صدا هستند لذا جهت توليد برق محلي مناسبند. علاوه بر کاهش نياز به گسترش شبکه توزيع برق، از گرماي توليدي از اين نيروگاه‌ها مي‌توان جهت گرمايش و توليد بخار آب استفاده نمود.

اين نيروگاه‌ها در مصارف کوچک بازدهي الکتريکي بالايي دارند و همچنين در ترکيب با نيروگاه‌هاي گاز طبيعي بازدهي الکتريکي آنها به 70-80% مي‌رسد.

مزيت ديگر اين نيروگاه‌ها عدم آلودگي محيط زيست است. خروجي نيروگاه‌هاي پيل‌سوختي بخار‌آب مي باشد.

نيروگاه‌هاي پيل سوختي قابليت استفاده از سوخت‌هاي مختلف مانند متانول، اتانول، هيدروژن، گاز طبيعي، پروپان و بنزين را دارند و مانند ساير نيروگاه‌ها محدود به استفاده از يک منبع انرژي خاص نيست. از زمانيکه اولين پيل‌سوختي نيروگاهي در دهه 60 توليد گشت، تا کنون در مجموع 650 سيستم کامل با توان بيش از 10 کيلووات (ميانگين آن 200 کيلووات است) ساخته شد. تقريباً 90 درصد از اين واحدها با گاز طبيعي تغذيه مي شود. البته استفاده از سوخت‌هاي جايگزين نظير بيوگاز و گاز ذغال نيز پيشرفت قابل ملاحظه‌اي داشته است. در اين بخش نيروگاه انواع متنوع پيل‌سوختي به کار رفته است. در ابتدا از پيل‌سوختي اسيد فسفريک آغاز گرديد و سپس پيل‌سوختي پليمري و پيل‌سوختي کربنات مذاب جايگزين آن گشتند. در حاليکه پيل‌سوختي اکسيد جامد در آينده بازار را به قبضه در خواهد آورد.

در بخش پيل‌هاي سوختي نيروگاهي کوچک (زير 10 کيلووات) نيز رشد قابل ملاحظه‌اي را شاهد بوديم. تعداد اين واحدها اکنون به 1900 رسيده است. اين سيستم جهت مصارف خانگي و بازارهايي از قبيل UPS ونيروي پشتيبان در اماکن دوردست کاربري دارد. نيمي از محصولات در آمريکاي شمالي توسعه يافته است.

در بخش سيستم‌هاي نيروگاهي کوچک 20 درصد سهم بازار را پيل‌سوختي اکسيدجامد و مابقي را پيل‌سوختي پليمري تشکيل مي‌‌دهد. بازار پيل‌سوختي کوچک در ژاپن که به مصارف خانگي اختصاص دارد، منحصراً با پيل‌سوختي پليمري است و اميد است تا انتهاي سال 2005 محصولات به بازار عرضه گردند.

فروش تعدادي از واحدهاي نيروگاهي کوچک آغاز شده است که از جمله آنها سيستم GenCore شرکت Plug Power مي باشد(توان 5 کيلووات، 15000 دلار)

دولت ژاپن حمايت خود از توسعه پيل‌هاي سوختي نيروگاهي در ابعاد بزرگ را از سال 1980 آغاز نموده است و شرکت هاي ژاپني گاز توکيو و Osaca از بزرگترين شرکت هاي توسعه دهنده اين فن‌آوري مي‌باشند.

انواع پيلهاي سوختي

پيلهاي سوختي در انواع زير موجود مي‎باشند:

پيلهاي سوختي اسيدفسفريكي

پيلهاي سوختي پليمري

پيلهاي سوختي اكسيد جامد

پيلهاي سوختي قليايي

پيلهاي سوختي متانولي

مزاياي پيل سوختي چيست؟

راندمان بالا، حداقل نشر آلاينده‎هاي زيست محيطي،امكان استفاده از سوختهاي فسيلي و پاك، مدولار بودن و قابليت توليد همزمان حرارت و الكتريسيته و استفاده در كاربردهاي توليد غيرمتمركز انرژي از جمله مزاياي پيل سوختي مي‎باشند.

روشهاي توليد پيل سوختي

جديدترين راه توليد پيل سوختي

لوى تامپسون، پرفسور مهندسى شيمى و رئيس تيم تحقيقاتى پيل سوختى جديد در اين مورد چنين مى گويد: «ما به سامانه اى رسيده ايم كه بسيار مشابه سامانه هايى است كه براى توليد ابزارهاى ميكرو الكترونيك مورد استفاده قرار مى گيرد.»

روشى كه پرفسور تامپسون و تيم همكار او به آن رسيده اند، استفاده از ميكروفابريكيشن است. ميكروفابريكيشن خلق ساختارهاى فيزيكي، ابزار و مواد مركبى است كه اجزاى تشكل دهنده آنها در حدود يك ميكرومتر هستند. ميكروالكترونيك ها منبع انرژى كالاهاى بسيار زيادى هستند از كارت تبريك صوتى گرفته تا كامپيوترهاى قابل حمل.

تامپسون يكى از بزرگترين موانع استفاده تجارى و گسترده از پيل هاى سوختى را هزينه بالاى ساخت آن مى داند. براى اينكه از اين منبع در مصارف روزمره استفاده كرد، بايد هزينه توليد آن پايين تر بيايد تا مثلا در يك كامپيوتر قابل حمل مورد استفاده قرار گيرد.

در شيوه معمول كنوني، پيل هاى سوختي، مشابه خودروها توليد مى شوند يعنى قطعات مختلف آنها به صورت جداگانه ساخته مى شوند و سپس روى هم سوار مى شوند تا يك پيل سوختى توليد شود. اين كار گستره بسيار زيادى دارد و علاوه بر هزينه بالاى آن، كه به آن اشاره شد نياز به زمان بسيار زيادى دارد. اما گروه تحقيقاتى تامپسون با استفاده از فرآيند پيشرفته ميكروفابريكيشن، نسل جديد پيل هاى سوختى را مى سازد. اين بار به جاى توليد جداگانه پيل سوختي، آنها به صورت لايه لايه ساخته مى شوند، روشى كه در حال حاضر براى ساخت ابزارهاى ميكروالكترونيك مورد استفاده قرار مى گيرد.

با اين قيمت، پيل هاى سوختى مى توانند با باترى هاى يون لتييوم كه در سطح وسيع مورد استفاده قرار مى گيرند رقابت كنند.

دانشگاه ميشيگان استفاده از ميكروفابريكيشن براى توليد پيل سوختى را دو سال و نيم پيش آغاز كرد. اولين بازار آنها وسايل برقى است، ولى آنها در گام بعدى مى خواهند از پيل هاى سوختى در اتومبيل ها استفاده كنند.

سوخت تازه براي پيل هاي سوختي

 با استفاده از اسيدفرميك به عنوان سوخت غيرقابل اشتعال در پيل هاي سوختي محصولات الكترونيكي قابل حمل بدون اتصال به شبكه برق كار مي كنند. شركت هاي BASE و Tekion توسعه دهنده پيل هاي سوختي مينياتوري براي محصولات قابل حمل به منظور توسعه اسيدفرميك به عنوان سوخت براي فناوري پيل سوختي Tekion تفاهم نامه اي امضا كردند.BASE بزرگترين توليد كننده اسيدفرميك در دنيا محسوب مي شود و قصد دارد با همكاري Tekion، فرمولاسيون مناسبي را براي اسيدفرميك تهيه و آزمايش كند. اين دو شركت همچنين در زمينه توسعه كدها و استانداردهاي مرتبط با اين موضوع نيز فعاليت خواهند داشت و تجربه هايشان را در زمينه سازگاري اين مواد براي پيل هاي سوختي به اشتراك مي گذارند. بر اساس اين گزارش، اولين كاربرد تجاري محصولات Tekion، يك نمونه «بسته انرژي» است كه درون دستگاه هاي الكترونيكي قابل حمل جاي گرفته يا به آنها متصل مي شود تا اين دستگاه ها بتوانند بدون اتصال به شبكه برق كار كنند. اين بسته يك سيستم هيبريدي باتري پيل سوختي مينياتوري است كه با نام تجاري بسته انرژي Formira در بازار موجود است و سوخت گيري آن با تعويض كارتريج اسيدفرميك صورت مي گيرد.

ساخت پيل سوختي با نيروي باكتري

تيمي متشكل از ميكروبيولوژيست‌ها، مهندسين و متخصصان شيمي زمين از دانشگاه‌هاي كاليفرنياي جنوبي و رايس به منظور ساخت پيل‌هاي سوختي ( به اندازه يك كف دست) با نيروي محركه باكتري براي تامين انرژي هواپيماهاي جاسوسي همكاري مشترك خود را آغاز كردند. نيروي هوايي آمريكا از مدتها قبل در پي توليد وسايل نقليه هوايي در مقياس مينياتوري (به اندازه حشرات) بود، اما تاكنون اين خواسته به دليل نداشتن منبع انرژي فشرده مناسب ناكام مانده است.

اين گروه تحقيقاتي اميدوار است با سرمايه‌گذاري 4/4 ميليون دلاري مركز تحقيقات دانشگاهي در وزارت دفاع (MURI) بتواند با توليد نخستين نمونه بدون سرنشين، طي پنج سال آينده اين انديشه را محقق سازد. بر اساس اين گزارش، در دانشگاه رايس به منظور درك چگونگي اتصال و اثر متقابل باكتري Sewanella بر سطوح آند در پيل سوختي، تحقيقاتي در حال انجام است.

آند در پيل سوختي و باتري‌ها، وظيفه جمع‌آوري الكترون اضافي را بر عهده دارد و اين تيم قصد دارد شرايط بهينه انتقال الكترون‌ها در سطح آند در شرايط مختلف را تعيين كند.

اجزاي اصلي اين سيستم باكتري، سطح و محلول هضم كننده باكتري است كه تغيير هر يك از اين عوامل روي دو عامل ديگر مؤثر بوده و هدف، يافتن شرايط بهينه عملكرد سيستم كلي است.

 دانشگاه كاليفرنياي جنوبي در زمينه روش‌هاي ژنتيكي، حفظ متابوليسم تنفسي ميكروب‌ها در محيط‌هاي با اكسيژن كم، تحقيقاتي انجام داده است. Sewanella يكي از اين باكتري‌ها براي متابوليسم كامل غذا به جاي اكسيژن از فلز استفاده مي‌كند و از آنجا كه اين ارگانيسم قادر است مستقيما الكترون‌ها را به اكسيد فلزي جامد انتقال دهد، مي توان آن را در آند پيل سوختي مورد استفاده قرار داد.

در مطالعه پيل سوختي به منظور ارزيابي رفتار باكتري در شرايط مختلف از مدل‌هاي رايانه‌اي استفاده شده است كه انجام اين آزمايش‌ها توسط رايانه، موجب تمركز آزمايش‌هاي تجربي روي روش‌هاي مناسب‌تر و صرفه‌جويي در زمان و هزينه خواهد شد

فلزات قابل بازیافت

ظروف و ضایعات آلومینیوم به هر شکلی که باشد قابل بازیافت است .بنابراین فویل آلومینیومی وقوطی های نوشابه وکنسرو و بشقاب و چارچوب پنجره ها و حتی تراشه های آلومینیوم در کارگاه ها و حلقه های آلومینیومی در بازکن ها را می توان جمع آوری و بازیافت کرد.برای حفظ بهداشت محل نگهداری قوطی های مصرف شده و بازیافت صحیح تر و بهداشتی تر می توان آنها را شست و در جایی معین جمع آوری کرد.

برای بازیافت قوطی های آلومینیومی ابتدا آنها را ذوب می کنند .سپس فلز مذاب را به محض سرد شدن زیر فشار می گذارند و به ورق تبدیل می کنند و سرانجام این ورقه ها را دوباره به شکل قوطی در می آورند.آلومینیوم بازیافتی نه تنها در ساخت قوطی های جدید که در ساخت مواد مختلف آلومینیومی از جمله مواد ساختمانی بکار می رود.

از بازیافت ۵۰۰گرم آلومینیوم قوطی های نوشابه می توان انرژی کافی برای روشنایی یک لامپ ۱۰۰واتی به مدت ۴ساعت یا انرژی لازم برای روشنایی یک تلویزیون به مدت ۵/۳ ساعت را تامین کرد.

بازیافت یک قوطی آلومینیومی در مقایسه با تولید همان قوطی از مواد خام اولیه باعث کاهش آلودگی به میزان ۹۷درصد و کاهش آلودگی هوا به میزان ۹۵درصد می شود.

تولید آلومینیوم از آلومینیوم بازیافت شده نسبت به تولید آن از سنگ معدن به ۹۰ درصد انرژی کمتر نیاز دارد.

بازیافت دو قوطی آلومینیومی موجب صرفه جویی در انرژی به اندازه نیم لیتر بنزین است .به همین خاطر است که آلومینیوم استفاده شده دارای ارزش قراضه ای زیادی است ساخت قطعات آلومینیومی از آلومینیوم بازیافتی هم موجب صرفه جویی در انرژی و هم موجب صرفه جویی در هزینه ها است.

سرعت های تجزیه مواد مختلف:

کاغذ.......................................................۴-۲ هفته

برگ درخت..............................................۳-۱ ماه

پوست پرتقال..........................................۶ ماه

پاکت شیر..............................................۵ سال

کیسه پلاستیکی...................................۱۰ تا ۲۰ سال

ظروف پلاستیکی...................................۵۰ تا۸۰ سال

قوطی آلومینیومی.................................۸۰ سال

قوطی حلبی.......................................  ۱۰۰ سال

بطری پلاستیکی نوشابه.......................  ۴۵۰ سال

بطری شیشه ای.................................  ۵۰۰ سال

یونولیت................................................هرگز 

روش ساخت تفلون

تفلون از پليمر شدن راديكالي تترا فلوئورو اتيلن تشكيل مي شود.داستان كشف ان حكايت جالبي از كشف هاي تصادفي در شيمي است كه نخستين بار در ازمايشگاه تحقيقاتي شركت دوپان روي داده است. در ان زمان با اين كه تترافلوئورواتيلنسنتز شده بود,ولي كوشش براي پليمر كردن ان ناموفق بود.از انجايي كه اين تركيب گازي دردر يك سيلندر كوچك نگهداري مي شد,پس از مدتي كه براي اجراي ازمايش ديگري به اين ماده نياز شد,با باز شدن شير سيلندر هيچ گازي از ان بيرون نيامد.فرد ازمايشگاه براي رد اين فرضيه كه "گاز از ظرف نشت كرده است."يسلندر را با ترازو كشيد و مجموع جرم سيلندر و گاز را با با مجموع جرم سيلندر و گازي كه در ابتدا در ان بوده,مقايسه كرد.

يكسان بودن اين مقادير اشكار كرد كه گاز تترافلورئوراتيلن بايد به فراورده ديگري تبديل شده باشد.كنجكاوي اين شيميدان سبب شد تا وي سيلندر را ببرد و پي به وجود ماده جامدپليمري در درون سيلندر ببرد.پليمري كه او پيدا كرد خواص جالبي داشت و همين انگيزه اي براي تلاش هاي بعدي شد.نتيجه اين كوشش ها سرانجام به روشي باي تهيه اين پليمر منتهي شد.تفلون به دليل داشتن ساختاري خطي و بدون پيچيدگي فضا شيميايي,دماي ذوب بالايي (327 )دارد.تفلون,پليمري انحلال ناپذير و از نظر شيميايي بسيار بي اثر است.ازتفلون براي ساختن سوپاپ ها و پوشش هاي مقاوم در برابر مواد شيميايي استفاده مي شود و به دليل خواص نچسب و مقاومت گرمايي بالايي كه دارد,كاربرد وسيعي در پوشش دادن به ظروف پخت و پز يافته است.

ISI

موسسه اطلاعات علمی ( Institute for Scientific Information ) بانک اطلاعاتISI مرکزی برای فهرست نمودن و پوشش دادن جامع مهمترین مجلات علمی منتشره در دنیا به منظور تبادل اطلاعات میان پژوهشگران مختلف می باشد. شمار مجلات ISI ثابت نیست. یک مجله ممکن است در یک زمان٬ از مجلات ISI محسوب شود٬ اما به دلیل کاهش بار علمی٬ بعدا از لیست مجلات ISI کنار گذاشته شود. در حال حاضر بیش از ۱۶۰۰۰ مجله٬ در لیست ISI قرار دارند. هر ساله ۲۰۰۰ مجله جدید مورد ارزیابی قرار می گیرد و حدود ده درصد آنها به لیست ISI اضافه می شوند.
هر مجله علمی قبل از انتخاب شدن و فهرست شدن در ISIیکسری مراحل ارزیابی را پشت سر می گذارد. ازجمله عوامل مورد ارزیابی و رعایت استانداردهای بانک اطلاعاتی ISI ، کمیته علمی منتخب مجله، تنوع بین المللی مقالات چاپ شده در آن، نشر به موقع مجله و جایگاه نشرآن می باشد. لازم به ذکر است که هیچ یک از این عوامل به تنهایی مورد بررسی و ارزیابی قرار نمی گیرد بلکه با بررسی مجموع عوامل یک امتیاز کلی داده خواهد شد. از جمله مواردی که در ارزیابی مجله مورد توجه قرار دارد این است که عنوان مقالات، چکیده و کلمات کلیدی باید به زبان انگلیسی باشد همچنین توصیه می شود که منابع نیز به زبان انگلیسی نوشته شوند. اگر چه اطلاعات علمی مهم به تمامی زبانها به چاپ می رسد اما موارد ذکر شده باید به زبان انگلیسی باشد تا تحت داوری و ارزیابی ISI قرار گیرد زیرا ارزیابی کنندگان مجلات علمی در ISIنمی توانند عناوین و منابع بکاررفته در مقالات را به زبان انگلیسی ترجمه کنند. داوری علمی و تخصصی مقالات چاپ شده در مجله توسط داوران نام آشنای علمی از جمله عمده ترین موارد مورد توجه ارزیابی کنندگان می باشد که گویای اعتبار و غنای علمی مجله است.

ارجاع به خود یا self citation چیست؟
اگر منابع ذکر شده در مقاله٬ پژوهش نویسندگان خود مقاله باشد٬ این کار از ارزش مقاله می کاهد زیرا جنبه بین المللی بودن آن را ضعیف می کند. درجه ارجاع به خود مجلات ISI معمولا کمتر از ۲۰٪ است.

ضریب تاثیر یا درجه تاثیر یا Impact factor چیست؟
این عامل همه ساله توسط ISI برمبنای ارجاعات به هر یک از مجلات علمی آن محاسبه می شود و نتیجه در گزارشات ارجاع مجله یا Journal Citation Reports یا به اختصار JCR ٬ منتشر می شود. این ضریب٬ نه برای مقاله یا نویسنده٬ بلکه برای مجله محاسبه می شود. محاسبه برمبنای یک دوره سه ساله صورت می گیرد. فرضا اگر در سال ۸۴ جمعا ۴۰ ارجاع به یک مجله صورت گرفته باشد و در آن مجله در سال ۸۲ تعداد ۲۶ مقاله و در سال ۸۳ تعداد ۲۴ مقاله چاپ شده باشد٬ ضریب ارجاع آن مجله٬ از تقسیم ۴۰ بر ۵۰ به دست می آید که ۸/۰ است. یعنی به طور متوسط٬ هر مقاله آن نشریه ۸/۰ مرتبه مورد استناد مقالات دیگر قرار گرفته است.

ISI بودن یک مجله را چگونه تعیین کنیم؟
بهترین راه٬ مراجعه به سایت هایی نظیر تامسون است. زیرا همچنان که گفته شد٬ هم تعداد مجلات زیاد است و هم ISI محسوب شدن یک مجله ممکن است همیشگی نباشد.هر نشریه با هر امتیاز علمی در کشور چاپ شود اگر ضریب تأثیرش صفر باشد، در این پایگاه قرار نمی گیرد. متأسفانه، در حال حاضر تمامی نشریات ایرانی دارای ضریب تأثیر صفر بوده و جایی در این پایگاه ندارند.

ISC چیست؟
ISC یا همان پایگاه استنادی علوم جدید و تکنولوژی که همانند ISI دارای مقالات دانشمندان است که خوشبختانه در ایران نیز چنین پایگاهی تاسیس شده است وهم اکنون به فعالیت می پردازد.

معیار اصلی ورود مجلات به نمایه های سه گانه ISI چیست؟
بر اساس قانون تجمع گارفیلد متون هسته برای تمامی رشته های علمی بیش از 1000 مجله نیست. همچنین مطالعه ای از سوی گارفیلد بر روی پایگاه اطلاعاتی اِس.سی.آی (Science Citation Index) نشان داده است که 75% ارجاعات در کمتر از 1000 عنوان مجله شناسایی شدند.
حال اگر لازم نباشد که یک نمایه استنادی چند رشته ای جامع بیشتر از چندهزار مجله را پوشش دهد، این مجلات را چگونه باید برگزید؟

هر چند برخی شائبه تاثیر پذیری این امر از سیاست و ... را مطرح می کنند ولی نظر ISI Thomson چیز دیگری است. یعنی هزینه- کارآیی. گارفیلد خود می گوید: چون مساله پوشش، وجهی عملا اقتصادی دارد، معیار برای آنچه انتخاب می شود، هزینه-کارایی است. هدف هزینه – کارآمدی یک نمایه به حداقل رسانیدن هزینه در ازای شناسایی یک مدرک مفید و به حداکثر رسانیدن احتمال دستیابی به یک مدرک مفید منتشره است. یک نمایه هزینه- کارآمد باید پوشش دهی خود را تا حد امکان محدود به آن مدارکی نماید که ممکن است افراد مفیدشان بدانند. به زبان ساده ISI Thomson مجلاتی را نمایه می کند که احتمال استناد به آنها بیشتر باشد.ولی چه شاخصی می تواند صلاحیت ورود دیگر مجلات به جمع مجلات منبع ISI Thomson را تایید کند. جواب بسیار ساده است: فراوانی استناد به مجلات در منابعی که پیشتر در این نمایه وارد شده اند.اگر دانشگاهها می خواهند مجلات خود را در نمایه های سه گانه ISI Thomson وارد کنند، علاوه بر رعایت ضوابط عمومی مانند وضعیت نشر، کیفیت مقالات، ترکیب سردبیری و تحریریه و ... باید در جستجوی راهکارهایی باشند که به مجلات آنها از سوی مجلات منبع ISI Thomson، استناد شود. شاید یکی از راهها تشویق محققان دانشگاه در استناد به مدارک مجلات داخلی، در مقالات ارسالی به مجلات تحت پوشش نمایه های سه گانه ISI Thomson باشد.

پيوستن پايگاه استنادي علوم ايران به ISI :
رئيس کتابخانه منطقه اي علوم و تکنولوژي گفت: پيوستن ISC به ISI با هدف افزايش سهم توليدات علمي ايران در جهان در نشستي با حضور مسئولين ISI در کتابخانه منطقه اي بررسي شد.با توجه به اينکه تمامي خصيصه هاي ISI در ISC نيز وجود دارد، کتابخانه منطقه اي علوم و تکنولوژي شيراز که متولي ايجاد ISC ( پايگاه استنادي علوم و تکنولوژي ) در کشور است، براي درج شدن مجلات بيشتري به زبان فارسي در ISI و ايجاد ارتباط بيشترISC با ISI تلاش مي کند .
با برقراري پيوند علمي ميان ISI و ISC شناسايي علم به زبان فارسي در سطح بين المللي بيشترمي شود و سهم ايران از توليدات علمي دنيا بيشتر خواهد شد . هم اکنون بيش از 6 هزار مقاله توسط مجلات معتبر در ISC توليد مي شود اما انعکاس اين توليدات علمي در سطح بين المللي کم است که با درج تعدادي از مجلات در ISI بازتاب علمي ايران در جهان بيشتر مي شود .

وي با بيان اينکه هم اکنون 25 مجله ايراني توسط ISI شناسايي شده و نمايه مي شود، افزود: در حال حاضر تلاش مي شود اين تعداد به 500 مجله افزايش يابد . مسئول راه اندازي ISC در ايران با بيان اينکه ايران چهارمين کشور داراي مطالعات استنادي علوم بر پايه ISI است، گفت: کشورهاي ژاپن و چين نيز توانسته اند مجلات خود را به همين روش در ISI درج کنند .

گفتني است کتابخانه منطقه اي علوم و تکنولوژي شيراز چندي پيش مأمور راه اندازي پايگاه استنادي علوم ايران و جهان اسلام شد و اين مرکز هم کانون در تلاش براي سنجش توليدات علمي در کشورهاي اسلامي، رتبه بندي نشريات کشورهاي اسلامي، توليد نمايه استنادي علوم کشورهاي اسلامي به منظور توسعه ISC در ميان تمامي کشورهاي اسلامي و پيوند دادن ISC به IS I است .

درد سرهای علم وارداتی

دكتر محمد قدسی استاد دانشكده مهندسی كامپیوتر دانشگاه صنعتی شریف است. وی كه در سال ۱۳۸۴ از دانشیاری به مرتبه استادی ارتقا یافت هم اكنون رئیس گروه نرم افزار این دانشكده است. در میان مباحثاتی كه این روز ها درباره خوب و بد قوانین ارتقای استادان درگرفته است به سراغ ایشان رفتیم. دكتر قدسی نظرات قابل توجهی در این باره دارند كه در ادامه تقدیم می كنیم.

جناب آقای دكتر قدسی، با تشكر از این كه وقت خود را در اختیار ما گذاشتید. در نخستین پرسش خود می خواهیم اصل مطلب را از شما جویا شویم.ISI چیست؟ خوب است یا خوب نیست؟
ISI مؤسسه ای خصوصی است كه نشریات و مقالات را فهرست می كند. این تنها مؤسسه در جهان نیست كه به فهرست كردن مقالات مشغول است. گروه های دیگری هم هستند اما ISI معتبرتر از بقیه است. این گروه ها مقالات را فهرست كرده و آمارهایی مانند تعداد ارجاعات، ضریب تأثیر مقالات و دیگر آمارهای مربوط به آن را در اختیار اعضا و مشتركان مركز خود گذاشته و درآمد كسب می كنند.

در مراكز علمی ایرانISI خیلی مشهور است اما در دیگر دانشگاه های معتبر دنیاISI چندان معروف نیست. زیرا ارتقای علمی در آن دانشگاه ها اساساً ربطی بهISI ندارد. در دانشگاه های خوب دنیا روش ارتقای استادان تقریباً مشابه حوزه های علمیه است. در این دانشگاه ها، مقالات، نوشته ها، تحقیقات و كارهای علمی فرد را برای چند استاد درجه یك در آن رشته بخصوص می فرستند و در صورت تأیید آنها فرد ارتقای علمی پیدا می كند. ما متأسفانه اعتماد به نفس كافی نداریم و داوری درباره خود را به مدد معیار ها و ارزیابی های خارجی انجام می دهیم.
اما مجلات ISI، مجلات خوبی هستند. چرا نباید به ارزیابی آنها اتكا كنیم؟

ISI مجلات بسیار خوبی را فهرست كرده اما مجلات ضعیف زیادی هم در آن وجود دارد. مقررات فعلی، دانشجوی دكترا را مجبور می كند تا در یك مجله فهرست شده درISI مقاله داشته باشد و به ضعف و قوت مجله چندان كاری ندارد.
● داستان چاپ شدن مقاله ای بی محتوا كه به وسیله یك نرم افزار تولید شده بود و دانشجویان دانشكده كامپیوتر دانشگاه شریف آن را در یك نشریه ISI به چاپ رسانده بودند چه بود؟
مقاله ای با یك نرم افزار معروف به صورت خودكار تهیه و توسط چند دانشجوی دكترای ریاضی شریف برای یك مجله ISI كه به وسیله ناشر معتبر Elsevierمنتشر می شود، فرستاده شد. با خواندن حتی خلاصه این مقاله به راحتی به هجو بودن آن می شد پی برد. این كار را به این دلیل انجام دادند تا نشان دهند برخی از این نشریات خیلی ضعیف هستند. مسئولان مجله مقاله را پس از دو هفته بدون ایرادی پذیرفتند و در نوبت چاپ قرار دادند. چند ماه در نوبت چاپ بود تا اخیراً پس از افشای این مطلب آن را برداشتند. افرادی هستند كه در مدت ۲ سال بیش از ۶۵ مقاله فقط در این نشریه چاپ كرده اند. هجوم زیادی از سوی برخی در ایران برای چاپ در آن دیده می شد. ناشر این نشریه معروف است ولی اعتبار یك نشریه را سردبیر و كمیته علمی آن تعیین می كند. خوشبختانه كار این دانشجویان خیلی تأثیر گذار بود.
● ولی در هر حال چاپ مقاله در نشریات ISI تا حدی كیفیت علمی مقالات را كنترل می كند؟!
هر چند كه ISI موجب نوعی نظارت حداقلی بر كیفیت علمی مقالات شده است، اما این به هیچ وجه كافی نیست. شناسایی مجلات نامعتبر در میان نشریات ISI بسیار ضروری است. اما در حال حاضر این كار انجام نمی شود. آئین نامه ها و مقررات فعلی تولید انبوه و افزایش كمی مقالات را تشویق می كند وبه كیفیت كاری ندارد.
● گاهی اوقات چیزهایی در باره جایگزینی معیارهای داخلی به جای ISI می شنویم. آیا با این جایگزینی نمی شود این گونه مشكلات ISI را برطرف كرد؟
آنچه درباره معیار داخلی می گویند به گمان من نقاط ضعف به مراتب بیشتری از ISI دارد و برداشت خیلی ها این است برخی كه نمی توانند در مقالات معتبر خارجی مقاله های خود را به چاپ برسانند به دنبال یك راه فرار هستند و آن هم معیار داخلی جایگزین ISI است. البته قبول دارم كه در برخی زمینه های علوم انسانی مجلات معتبر خارجی وجود ندارد. اما ما می توانیم این مجلات را ایجاد و آنها را پس از مدتی در ISI به ثبت برسانیم. به نظر من این جایگزینی آشفتگی ارتقای استادان را شدیدتر می كند.

● آیا در ایران مجله ای كه در ISIفهرست شود وجود دارد؟
قبلاً تعداد كمی بود كه یكی از آنها مجله «علوم و فناوری» دانشگاه شیراز است كه از سال های پیش در این فهرست قرار گرفته است.
ولی ظاهراً در حال حاضر بیش از ۲۰ مجله از ایران به صورت ISI ثبت شده است و این جای خوشحالی دارد. البته مجلات داخلی معتبر دیگری هم در ایران چاپ می شود كه به دلایلی هنور نتوانسته اند در این فهرست قرار بگیرند. قاعدتاً اگر یك مجله شرایط این مؤسسه را داشته باشد، پس از مدتی توسط آن فهرست می شود. بنابراین به جای ایجاد یك ISI دیگر بهتر است سعی كنیم مجلات خود را با كیفیت تر كنیم تا بتوانیم آنها را در این جا ثبت كنیم .
● آیا خود ISI هیچ برآورد كیفیتی از مقالات فهرست شده اش انجام نمی دهد؟
البته. در سایت Web of Knowledge این مؤسسه اطلاعات خیلی خوبی از مجلات و مقالات و حتی مؤلفان تهیه می شود (مانند ضریب تأثیر، درصد ارجاعات و . . .) كه از آنها می توان به كیفیت یك مجله یا مقاله پی برد. اخیراً هم ضریبی به نام hindex به عنوان شاخصی برای توان علمی مؤلفان محاسبه می شود. البته این شاخص هنوز عمومی نشده و بحث های زیادی در مورد آن در جریان است. این شاخص برای بیشتر محققان ایرانی خیلی پائین است و این یعنی این كه ما در مواجهه با مقاله نویسی علمی، كیفیت را فدای كمیت كرده ایم.
●چگونه كمیت به كیفیت ترجیح داده میشود؟
دانشجوی دكترا مجبور است در زمان كمی كه در اختیار دارد، مقاله ISI چاپ كند و این شرط فارغ التحصیلی او در مقطع دكترا است. نتیجه طبیعی این است كه در میان نشریات ISI، نشریات ضعیف و سهل گیر مورد توجه بیشتری واقع شود تا بتوان مقاله نه چندان قوی را در آن منتشر ساخت. این نكته قابل توجه است كه در برخی رشته ها مانند رشته كامپیوتر اصولاً كنفرانس های معتبر جایگاه مهم تری از مجلات دارند. و البته مقالا تی كه در این كنفرانس ها چاپ می شوند قطعاً پس از مدتی در یك مجله خوب هم قابل چاپ است. بسیاری از استادان خوب دانشگاه های خارج از كشور درچنین رشته هایی اصلاً تأكید چندانی بر مقاله نویسی دانشجویان در مجلات ندارند، بلكه به جای مجلات به كنفرانس های معتبر اهمیت می دهند كه هم سریعتر می توان در آن چاپ كرد و هم به عنوان مرز دانش توسط محققان دیگر در آن زمینه خوانده می شود.

● در خلال مباحثاتی كه درباره ISI درگرفته است، یكی از استادان گفته بود برخی با دادن پول مقاله های خود را در مجلات چاپ می كنند. آیا این موضوع صحت دارد؟
بله. مثلاً WSEAS ارگانی است كه ظاهراً در قبرس قرار دارد و سالانه تعداد زیادی كنفرانس برگزار می كند و تقریباً به طور خودكار مقالات ارائه شده در كنفرانس ها را درچیزی به نام ژورنال هم چاپ می كند. البته برای هر مقاله حدود ۷۵۰ دلار هم می گیرد! من خودم مقاله غلطی برای این ارگان عمداً فرستادم كه پذیرفته شد ولی چون پول ندادیم چاپ نشد! این یك مجله پولی است و البته الان دیگر در دانشگاه های داخل هم اعتباری ندارد. ولی قبل ازمعلوم شدن وضع آن در داخل بسیاری در آن مقاله نوشتند و شاید ارتقا هم پیدا كرده باشند. از این گونه مجلات كم نیستند. تشخیص آنها نیاز به دقت نظر دارد. توجه نكردن به این امر اثرات منفی زیادی روی استادان و دانشجویان دكترا گذاشته است.
● وجه دیگر انتقادی كه به معیار قرارگرفتن ISI برای ارتقای استادان می شود این است كه این رویكرد فاصله دانشگاه و مسائل جامعه را زیاد می كند، یعنی با این رویكرد دانشگاه مسائلی را برای پژوهش بر می گزیند كه مورد توجه مجلات ISI است و نه مسائل واقعی جامعه خود را. مثلاً در رشته های فنی چنین رویكردی موجب افزایش شكاف دانشگاه و صنعت می شود. نظر شما دراین باره چیست؟
پژوهش طیفی وسیع و امری جهانی است. ما باید مقالاتی در سطح جهان داشته باشیم و آن مقالات یقیناً به كار داخل نمی آید. ولی باید پژوهش هایی هم باشد كه به مشكلات داخل بپردازد. بزرگ ترین شركت های صنعتی در ایران D & R بسیار ضعیفی دارند و این موجب می شود كه نتوان برای آنها كار دانشگاهی كرد. پژوهشگرانی كه مقالات جهانی می نویسند به احتمال زیاد می توانند برای مشكلات داخلی هم چاره اندیشی كنند. گرفتاری عمده ما این است كه سطح پژوهشی موردنیاز داخل بسیار ضعیف است و حمایت مالی كافی هم نمی شود، در نتیجه دانشمند ما خود را وقف آن نمی كند، بلكه ترجیح می دهد به سمت كارهای جهانی برود.
سیاستگذاری در پژوهش هم اشكال جدی دارد و انتظارات كوتاه مدت است. مثلاً مراكز اقتصادی می خواهند اگر هزار تومان برای پژوهش سرمایه می گذارند، همان را هم برداشت كنند. در صورتی كه پژوهش آثار بلندمدت دارد و ممكن است در كوتاه مدت با سرمایه گذاری هزار تومان، فقط ۱۰ تومان بازده داشته باشد. اما اگر در این كار ممارست داشته باشیم به نتیجه می رسیم. ما نباید جلوی پژوهش های بین المللی را بگیریم زیرا رجوع دانشمند به سپهر جهانی علم امری طبیعی است، بلكه باید ساز و كار ها را به نحوی تغییر داد كه پژوهش درمسائل داخلی وسعت پیدا كند. رویكرد مثبتی برای سرمایه گذاری در بخش پژوهش به چشم نمی خورد و بودجه پژوهشی فعلی از آنچه در برنامه ۵ ساله هم آمده كمتر است.
در شوروی سابق ارتش سفارش دهنده اصلی پژوهش بود و در آمریكا هم ارتش و بازار سفارش دهندگان اصلی پژوهش هستند و آنها را در راستای مسائلشان جهت می دهند. اما پژوهش های ما در ایران عمدتاً معطوف به مسائلی است كه از بیرون می آید.
به طور قطع. بخش زیادی از علومی كه ما در دانشگاه ها تدریس می كنیم وارداتی است و فاصله علمی باموطن آنها خیلی زیاد است و طبیعتاً مسائل آن هم از آنجا می آید و نه از داخل. ساز و كار ارتباط پژوهش با صنعت در چنان كشورهایی به كلی متفاوت است. دانشكده ها در آن كشور ها با حمایت صنعت به وجود می آیند و یا از بین می روند.

اینجا فاصله نهاد علم و نهادهای صنعتی خیلی زیاد است. اما این نباید منجر به جلوگیری از پژوهش های مراكز پژوهشی بشودكه مسائلشان عمدتاً داخلی نیست. ما توان تحقیق روی مسائل داخلی را قطعاً داریم اما سیاست های پژوهشی باید به تدریج این توان را هدایت كند. باید فرد بتواند هم روی مسائل داخلی و هم بین المللی كار كند. افرادی در همین دانشگاه ما هستندكه به خوبی از پس هر دو برآمده اند و در هر دو مورد كاملاً موفق اند.

استانداردهای لازم برای مقاله نویسی در ISI:

گارگاه مقاله‌نويسي مركز تحقيق و توسعه علوم انساني (سمت) كارگاه مقاله‌نويسي با هدف عرضه معيارهاي آكادميك نگارش مقاله پژوهشي بر اساس استانداردهاي مؤسسه ISI برگزار شد.
مهم‌ترين بخشهاي كارگاه عبارت بودند از:

• چرا يك مقاله پژوهشي مي‌نويسم؛
• يك مقاله پژوهشي چيست؟
• انتخاب موضوع
• جستجوي منابع
• يادداشت برداري
• روند نگارش
• طرح و پيش‌نويس
• ساختار مقاله
• الگوي بخشهاي مختلف مقاله
• ويژگيهاي بخشهاي مختلف مقاله
• شيوه‌هاي ارجاع دهنده
• ذكرمنابع

ميزگرد نقش ISI در رشد علمي ايران:

عصر روز جمعه 16 آذر ماه  1386میزگردی در کتابخانه ملی ایران برگزار شد تحت عنوان «ارتباط پيشرفت علمي جامعه و نمايه سازي بين المللي مقالات» . مباحث عمدتا حول و حوش ISI و ISC دور می زد .

گزارشی از این میزگرد:
فقط ٢ درصد مقالات علمي چاپ شده توسط محققان ايراني در ISI (مكانيسم نمايه سازي مقالات علمي در سطح بين المللي)، در داخل كشور قابل استفاده است.دكتر محمد يلپاني، استاد رشته شيمي، در همايش و ميزگرد «ارتباط پيشرفت علمي جامعه و نمايه سازي بين المللي مقالات» كه با حضور معاون پژوهشي وزير علوم و جمعي از متخصصان رشته هاي مختلف شيمي، مهندسي، كتابداري، علوم اجتماعي و فني از دانشگاه هاي مختلف ايران و مسئولان پژوهشگاه اسناد و اطلاعات علمي ايران در محل كتابخانه ملي ايران برگزار شد، ضمن اعلام اين مطلب كه مورد تاييد حاضران نيز قرار گرفت، خاطرنشان كرد: بايد ديد كه آيا مقالات علمي ما در داخل كشور نيز قادر به حل مشكلات مي باشد يا خير. اين در حالي است كه طبق آمارهاي موجود تنها ٢ درصد مقالات ISI ايران در داخل كشور قابل استفاده است.دكتر منصور كبكانيان، معاون پژوهشي وزارت علوم، تحقيقات و فناوري در اين گردهمايي ٦ ساعته اظهار داشت: با موضوع سيستم هاي نمايه سازي بين المللي و از جمله ISI، برخوردهاي رسانه اي صورت گرفته، در حالي كه موضوع مذكور بسيار حساس و مهم است و نمي توان به سادگي از آن گذر كرد. ٢ سال پيش هم گردهمايي در اين زمينه در دانشگاه تهران برگزار كرديم. همچنين در جلسات شوراي عالي انقلاب فرهنگي هم بحث تندي در اين باره مطرح شد.شورا حتي درباره رتبه بندي دانشگاه هاي جهان و دلايل قرار نگرفتن دانشگاه هاي ايران در فهرست ٥٠٠ دانشگاه برتر جهان انتقادهايي به ما وارد كرد، حتي رهبر معظم انقلاب طي مكتوبي در قالب ١٣ تا ١٤ سوال دقيق از ما پرسيده اند كه چرا چنين شده است، حتي شاخص ها را پرسيده اند و اين سوال كه آيا برخورد سياسي شده است يا نه لذا مي بينيد موضوع از حساسيت بالايي برخوردار است.در همين راستا نتايج رتبه بندي دانشگاه هاي جهان اسلام تا پايان بهمن ماه سال جاري منتشر مي شود. دكتر كبكانيان گفت: من علاقه اي به رتبه بندي دانشگاه ها در داخل كشور ندارم، چون ابزارش را نداريم و نظر غير كارشناسانه دردي را دوا نمي كند. اما وقتي قضيه در سطح جهاني مطرح مي شود فرق مي كند براين اساس كشورهاي اسلامي نيز نسبت به قرار نداشتن نام دانشگاه هاي جهان اسلام در فهرست جهاني گله مند هستند، بانك اسلامي در جده قول داده است به ٢٠ دانشگاه برتر جهان اسلام بودجه خوبي براي رقابت بين المللي اختصاص دهد.معاون پژوهشي وزارت علوم اضافه كرد: وقتي به مسئله ورود پيدا كرديم، دريافتيم كه در خيلي از شاخص ها عقب هستيم. به عنوان مثال در رتبه بندي شانگهاي، ٩٠ درصد شاخص ها همان شاخص هاي ISI است، به همين دليل در ٢ همايش كه با شركت نمايندگان ٥٧ كشور اسلامي برگزار شد، درصدد برآمديم تا شاخص هاي جديدي مانند «معيارهاي آموزشي و تاثير دانشگاه ها بر صنعت» را در رتبه بندي ها وارد كنيم، ولي ٧٥ درصد ملاك هاي ارزيابي دانشگاه هاي جهان اسلام همان ملاك هاي بين المللي است.وي از مسئولان ميزگرد به طور اكيد خواست تا به صورت شفاف به موضوع ISI و مسائل مرتبط با آن بپردازند و راهكار عملي ارائه دهند، چرا كه روساي قواي سه گانه نيز در جلسات شوراي عالي انقلاب فرهنگي در اين مورد از وي سوال مي كنند و او نمي خواهد نظر فردي خود را اعلام كند.دكتر كبكانيان اضافه كرد: مجله ها و نشريات علمي- پژوهشي در ايران طي سال هاي اخير از رشد كمي و كيفي خوبي برخوردار بوده است، حتي در حوزه علميه قم نيز تحرك مثبتي در اين زمينه صورت گرفته است كه بايد از اين فرصت ها براي توليد دانش استفاده شود.در ادامه، اعضاي ميزگرد كه شامل متخصصان مختلف بودند، به اظهارنظر و تبادل نظر پرداختند.از جمله اعضاي ميزگرد مي توان به دكتر فاطمي، مدير كل پشتيباني و خدمات پژوهشي وزارت علوم، دكتر محمد علي زلفي گل عضو هيئت علمي دانشگاه بوعلي سينا، دكتر حسين غريبي از پژوهشگاه اطلاعات و مدارك علمي ايران و دكتر عبدالرضا نوروزي چاكلي مدير گروه علم سنجي مركز تحقيقات سياست علمي كشور اشاره كرد.

محتواي مقاله هاي ارائه شده در ارتباط با نيازهاي جامعه نيست
دكتر يلپاني، استاد رشته شيمي، با اشاره به اين كه متاسفانه محتواي مقاله هاي ارائه شده ايرانيان و انديكس شده در ISI، در ارتباط با نيازهاي جامعه نيست، گفت: «اخلاق علمي در چاپ مقاله ها رعايت نمي شود. گاهي اسم مقاله عوض و دوباره در جاي ديگري چاپ مي شود. هيچ يك از مقاله هاي توليد شده قابليت تبديل به صنعت را ندارد، مثلا بيشتر مقاله هاي شيمي ايران، نه در ايران و نه در خارج، استفاده صنعتي ندارد. ما در واقع فقط در آمار و عدد و رقم رشد كرده ايم.»

براي توليد ثروت از دانش راهكاري نداريم
دكتر زلفي گل، عضو هيئت علمي دانشگاه بوعلي سينا در ادامه اين گردهمايي تاكيد كرد: «براي توليد ثروت از دانش هيچ راهكاري نداريم، توليد مقاله فقط يكي از شاخص هاي توسعه است، دانشگاه ها علاوه بر آموزش و پژوهش، بايد مشكل گشاي جامعه هم باشند بدون بودجه پژوهشي مناسب، مقاله توليد نمي شود. چرا اكثر پايان نامه هاي ما به چاپ مقاله يا كتاب منجر نمي شود در زمينه آموزش استاندارد داريم، اما در زمينه پژوهش خير. ايجاد پايگاه هاي اطلاعات علمي ضرورتي انكارناپذير است، هزار ميليارد تومان صرف بودجه پژوهش در يك سال مي شود، اما مقاله هاي توليدي به نحو صحيح نمايه سازي نمي شود، ISI يك شاخص است نبايد آن را انكار كنيم. بايد به فكر حل مشكلاتمان باشيم تا كار تكراري انجام ندهيم. توليد علم وابسته به تحصيلات تكميلي است ١٨ سال تا تحقق سند چشم انداز وقت داريم، ما مي توانيم در منطقه اول شويم.»

براي توليد علم بايد پايه زبان انگليسي تقويت شود
دكتر غريبي، از پژوهشگاه اطلاعات و مدارك علمي ايران با اشاره به اين نكته مهم كه ٩٠ درصد مقاله هاي علمي ISI به زبان انگليسي است، تاكيد كرد: «پس بايد براي توليد علم، به تقويت پايه زبان انگليسي در دانشگاه ها و نظام آموزشي بپردازيم. براي ارتقاي ارتباطات علمي، بايد سيستم «به اشتراك گذاري منابع» را راه اندازي كنيم. در واقع دانش و مهارت انساني، سياست هاي پژوهش و پشتيباني از پژوهش ٣ ركن اصلي پيشرفت علمي است».

براي رشد علمي بايد زمينه همكاري بين المللي را فراهم كرد
دكتر عصاره، از دانشگاه شهيد چمران اهواز معتقد است:«براي رشد علمي، بايد زمينه همكاري انديشمندان ايراني را با ديگر متفكران رشته هاي مرتبط در خارج از كشور فراهم كرد چرا كه يكي از ملاك هاي ISI، همكاري بين المللي در تاليف و تدوين مقاله هاي علمي است. همچنين آثار نويسندگان مختلفي كه در مقالات علمي مورد استناد قرار گرفته است شاخص مهمي در ISI محسوب مي شود، هر قدر استناد مقاله هاي علمي به مجله هاي علمي بيشتر باشد، اعتبار يا ضريب تاثير آن مجله ها بيشتر خواهد بود در حالي كه بررسي نشان مي دهد، بيشتر منابع و مآخذ مقاله هاي علمي توليد شده در ايران، كتاب ها و مقاله هاي داخلي است».

ملاك هاي علم سنجي
به گفته دكتر نوروزي، مدير گروه علم سنجي مركز تحقيقات سياست هاي علمي كشور، به مولفه هاي اطلاعاتي رشد و توسعه علم، علم سنجي گفته مي شود كه شامل اين موارد است: تعداد مقاله ها، پروانه هاي ثبت اختراع، نشريات علمي، قوانين مربوط به مرور زمان، انتشارات علمي، ساختار جريان گردش مدارك علمي و فرآيندهاي استنادي.به تازگي فاكتور جديدي به نام «پرستيژ فاكتور» جايگزين «فاكتور تاثير» شده است. درباره مجله هاي «دسترسي آزاد» بايد گفت هر مقاله بين ٥٠٠ تا ١٠٠٠ يورو براي ناشر هزينه دارد و بين ٣ تا ٥ هزار دلار از آن سود مي برد بنابراين اگر قرار باشد «دسترسي آزاد و رايگان» به آن مقاله ها ايجاد شود، اين پرسش ايجاد مي شود كه هزينه ناشر از كجا بايد تامين شود. يكي از راهكارها، اخذ هزينه از خود نويسنده است كه از او مطالبه ١٥ هزار يورو براي هر مقاله مي كنند، اما راه ديگري هم وجود دارد و آن انتشار ٥٠٠ كلمه از مقاله به صورت رايگان است.در ادامه گردهمايي دكتر غريبي در نقد عملكرد ISC، پايگاه نمايه سازي مقاله هاي جهان اسلام گفت:« من با ISC مخالفم، جهان اسلام زبان هاي متفاوتي دارد، مالايي، عربي، فارسي، روسي و انگليسي، چرا مقاله بايد به زبان انگليسي نمايه شود، در حالي كه حتي در خود ISI هم زبان فارسي قابليت ايندكس شدن دارد.»در همين رابطه دكتر حري، استاد رشته كتابداري و علوم اطلاع رساني، اظهار داشت:« اگر چكيده مقاله هاي نشريات علمي به انگليسي تبديل نشود و انتشار عمومي نيابد، قابل استناد و رديابي نيست. در اين صورت، مقالات ژورنال هاي علمي به مطالب روزنامه رسمي تبديل مي شود كه فقط براي درج در پرونده پرسنلي استادان در بايگاني دانشگاه ها به درد مي خورد»

اظهارات برخي از شركت كنندگان در همايش
-«وب سايت نشريات علمي ايران داراي آرشيو قوي نيست».
-«اسامي ژورنال هاي فارسي مشكل دارد مثلا در دانشگاه تهران «journal of scienc» داريم كه با مجلات مشابه خارجي همنام است».
- چين، بهترين آثار فيزيك دانان خود را انتخاب و بعد از ترجمه در مجله ديگري به نام «فيزيك در چين» منتشر مي كند، مي توان اين تجربه را در ايران نيز استفاده كرد.
- «مقاله هاي همين «journal of science» دانشگاه تهران در كدام ژورنال يا پايگاه استنادي ايران، مورد استناد قرار گرفته است»
- «مسئله ميلادي كردن تاريخ ما هم يك مشكل است كه بايد در تبديل مقاله هاي علمي به زبان انگليسي به آن توجه شود.»
- «از ١٥٠٠ نشريه منتشر شده در ايران ٣٨٠ نشريه علمي- پژوهشي يا علمي- ترويجي است و از اين ميان ٢٧٠ نشريه تحت نظر وزارت علوم و ١٠٨ نشريه تحت نظر وزارت بهداشت است.»
-«طبق تحقيقي كه در دانشكده فني دانشگاه تهران شده است، تا ٢ سال پيش كمتر از ٢٠ درصد دانشجويان ISI را مي شناختند، هم اكنون اين رقم به ٥٠ درصد رسيده است ولي باز هم فقط ١٠ درصد از آن ها روش استفاده از ابزار ISI را بلدند».
- «ISIابزاري است براي اين كه نسبت به تحقيقات ديگران اطلاع پيدا كنيم و چرخ چاه را دوباره اختراع نكنيم»
-«وزارت علوم هر ساله مبلغ سنگيني بابت عضويت در سيستم استفاده از ابزار ISI پرداخت مي كند، ولي استفاده مناسب از اين ابزار در دانشگاه ها نمي شود.»
-« بايد ديد آيا مقاله هاي علمي ما، در ساختار مشكلات كشور هم حل مشكل مي كند. برخي استادان رشته هاي برق و شيمي مي گويند فقط ٢ درصد اين مقاله ها در ايران قابل استفاده است، يعني ما با توليد مقاله هاي شيمي و انتشار در ISI به رشد علمي غرب كمك مي كنيم».
- «ايجاد يك سيستم نمايه سازي مقاله هاي علمي ايران و انتشار عمومي و رايگان اطلاعات در سطح ملي ضروري است».

كاتاليست های زندگی بخش

همه ما كم و بيش در مورد سيگار و مضرات آن شنيده ايم.اما اگر از ديد يك شيميست به سيگار نگاه كنيم مضرات بسيار بيشتری در آن پيدا می كنيم.شايد قابل باور نباشد ولی اثبات شده كه در حدود ۴۰۰۰ نوع تركيب در اثر دود كردن يك سيگار در محيط تشكيل می شود،كه ۴۳ نوع آن بالقوه سرطان زا هستند.پس نبايد فكر كرد كه تنها فرد سيگاری است كه ضرر می كند،بلكه اين مصيبتها را به اطرافيان خودش هم هديه می كند.طبق آماری كه سازمان بهداشت جهانی WHO در آغاز سال ۲۰۰۶ اعلام كرده نخستين دليل مرگ بشر را استعمال دخانيات دانسته است.جالب توجه است كه تعداد مرگ و مير ناشی از مصرف سيگار در حدود ۱۰۰ برابر مرگ و مير های ناشی از حوادث طبيعی و تصادفات جاد ه ای اعلام شده ،كه فوق العاده آمار وحشتناكی است.با وجود اين همه شواهد تنها چيزی كه می توان گفت اين است كه افراد سيگاری در واقع مرگ خود را كه در بسته های زيبای قرمز برايشان پيچيده شده را آگاهانه و به قيمت گران سلامتی خود می خرند.

اما قسمت اصلی دود سيگار ، شامل مخلوطی از گازهای مختلف و ذرات معلق كوچك می باشد.به طور كلی اين مخلوط را از لحاظ ماهيت به سه قسمت تقسيم می كنند : ۱-آب  ۲-تارTar و ۳-نيكوتين

تار Tar خود شامل مخلوطی شلوغ از صدها ماده شيميايی سمی است كه خاصيت بارز سرطان زايی برخی از اين تركيبات نظير (Nitrosamine,Benzopyrene ) كاملاً اثبات شده است.

نيكوتين(http://www.psychiatry.co.uk/nicotine): يك آلكالوئيد است كه دارای اثر اعتياد آوری و آرام كننده گی است.اين آلكالوئيد در مغز جذب می شود و ثابت شده كه آمونياك جذب آنرا كاتاليز می كند.به همين منظور به سيگار تركيبات مضر آمونياك اضافه می كنند.

گازهای موجود در دود سيگار مانند: منواكسيد كربن،اكسيدهای نيتروژن،سيانيد هيدروژن،آمونياك و ديگر مواد سمی موجود مثل:آكرولئين و فرمالدهيد و ... در وجود حرارت بالای ۸۰۰ درجه سانتيگراد (دمای اشتعال سيگار) مانند يك راكتور شيميايی مواد جديد و بسيار مضری را (معمولاً از طريق مكانيسم های راديكالي) توليد می كنند٬ اين تركيبات بسيار محرك و فعال بوده و می توانند باعث تخريب بافتهای حساسی مثل ريه و كيسه های هوايی و توليد بيماريهايی نظير برونشيت مزمن شوند.

همچنين تركيبات منو اكسيد كربن موجود پس از جذب در شش ها می توانند با هموگلوبين (نوعی پروتئين ناقل اكسيژن موجود در خون) در رقابت با اكسيژن، تركيب شده و موجب كا هش انتقال ضروری اكسيژن به بافتهای مهم بدن و آسيبهای جدی به اين قسمتها (به خصوص مغز و قلب) شوند.

در چند دهه اخير تحقيقات گسترده ای توسط تيم های تحقيقاتی بزرگ شيمی در سراسر دنيا به منظور كاهش اين اثرات بسيار مخرب انجام شده كه نتايج اين تحقيقات بسيار اميدوار كننده است.

مهمترين اين تحقيقات مطالعه بر روی كاتاليست های معدنی به منظور حذف تركيبات مضر موجود در دود سيگار بوده است:

برای مثال:حذف تركيبات هيدروژن سيانيد و هيدروژن سولفيد (مقادير خيلی كم) به وسيله كاتاليست فعال شده ای از (Pd (II و (Cu(II بر روی بستر آلومينا انجام شده است(http://www.freepatentsonline.com/4474739.html)

تحقيق ديگری كه در دانشگاه ويرجينيا صورت گرفته، حذف تركيبات هيدروكربنی پلی آروماتيك (PAH) موجود سيگار، توسط فيلم نازك Pd (نانو كاتاليست دهيدروژناسيون) بوده است. (www.mrsec.virginia.edu/REU/poster_portrait.ppt )

از مهمترين تحقيقات انجام شده در اين مورد می توان به تحقيقات بر روی فتو كاتاليست ها (مثل TiO2 ,ZnO ) اشاره كرد.اين نوع كاتاليست ها می توانند بسياری از تركيبات موجود در دود سيگار (مثل:آمونياك ومنواكسيد ها و نيتريدها و بسياری از تركيبات آرو ماتيك و...) را به خوبی تخريب كنند

20 حلال و اثرات آنها

حلال جزء مهمي از محلول است. حلال ها مواد شيميايي هستند كه مواد ديگر را در خود حل مي كنند. حلال ها به طور كلي به دو دسته حلال هاي قطبي و حلال هاي غير قطبي تقسيم مي شوند. در حلال قطبي، ذرات تشكيل دهنده حلال قطبي بوده و يكديگر را با نيروي جاذبه ي الكتروستاتيكي جذب مي نمايند.
مهمترين حلال قطبي آب مي باشد. انواع اسيدها مانند سولفوريك اسيد H2SO4 و هيدروزن فلوئوريد HF ، نيز در اين دسته قرار مي گيرند.

در حلال هاي غير قطبي ، ذرات حلال غيرقطبي بوده و بنابراين تنها نيروي جاذبه ي ضعيف واندروالسي بين ذرات وجود دارد، به همين دليل اين حلال ها اغلب، داراي نقطه ي جوش بسيار پايين بوده و فرار هستند.
حلال هاي آلي نسبت به حلال هاي غير آلي يا حلال هاي معدني، قطبيت كمتري دارند و درنتيجه معمولا" اين دسته از حلالها ، مواد غير قطبي را بهتر در خود حل مي كنند. چند حلال در زير آمده است. حلالها موقعي مفيد هستند كه مايع باشند به عنوان مثال آب در محدوده ي 0 تا 100 درجه سانتيگراد مايع مي باشد، پس تنها در اين محدوده دمايي مي توانند به عنوان حلال مورد استفاده قرار گيرند. هنگامي موادي كه قرار است حل شوند، در دماهاي پايين تر يا بالاتر قرار داشته باشند بايد از حلالهاي ديگر استفاده نمود. محدوده مايع بودن برخي حلالها در زير آمده است:

متانولCH3OH كه خواصي شبيه آب را دارد.
اتانول CH3-CH2OH
پروپانون CH3-CH2-HC=O
1-پروپانول CH3-CH2-CH2OH
1-بوتانول CH3-CH2-CH2-CH2OH
اتيل استات C4H8O2
اتوكسي اتان C4H10O
تولوئن C7H8
بنزن C6H6
كربن تتراكلريد CCl4
سيكلوهگزان C6H12
دي متيل فرم آميد با نام اختصاري DMF و فرمول HC(O)N(CH3)2 محدوده مايع بودن بين 61- تا 153 درجه سانتيگراد مي باشد.
تترا هيدرو فوران با نام اختصاري THF و فرمول CH8O كه به شكل يه حلقه ي پنج ضلعي است كه در يكي از گوشه هايش اتم اكسيژن قرار گرفته است. محدوده مايع بودن بين 65- تا 66 درجه سانتيگراد مي باشد.
دي متيل سولفوكسيد با نام اختصاري DMSO و فرمول (CH3)2SO محدوده مايع بودن بين 18 تا 189 درجه سانتيگراد مي باشد.
هگزا متيل فسفر آميد با نام اختصاري HMP و فرمول OP[N(CH3)2]
استونيتريل CH3CN محدوده مايع بودن بين 45- تا 82 درجه سانتيگراد مي باشد.
نيترومتان CH3NO2 محدوده مايع بودن بين 29- تا 101 درجه سانتيگراد مي باشد.
دي كلرومتان CH2Cl2 محدوده مايع بودن بين 97- تا 40 درجه سانتيگراد مي باشد.
سولفولان C4H8SO2 (يك حلقه ي پنج ضلعي است كه SO2 يك گوشه و چهار CH2 گوشه هاي ديگر را تشكيل داده اند. محدوده مايع بودن بين 28 تا 285 درجه سانتيگراد مي باشد.

پروپان-1و2-ديول كربنات C4H6O3 . يك حلقه ي پنج ضلعي كه C=O يك گوشه و دو تا o نيز دو گوشه ، CH2 يك گوشه و H3CH گوشه ديگر را تشكيل مي دهند. اين حلال از 49- تا 242 درجه سانتيگراد مايع مي باشد.
طبق يك اصل كلي، مواد قطبي در حلال هاي قطبي و مواد غيرقطبي در حلال هاي غير قطبي حل مي شوند.
حلال هاي آلي دسته ي بسيار مهمي از حلال ها را تشكيل مي دهند كه در زندگي كاربردهاي بسياري دارند. به عنوان مثال، حلال ادكلن ها، انواع اسپري ها، چسب ها و ... انواع الكلها و ديگر حلال هاي آلي را تشكيل مي دهند. چند حلال بسيار مهم صنعتي عبارتند از:
دي متيل فرم آميد با نام اختصاري DMF و فرمول HC(O)N(CH3)2
تترا هيدرو فوران با نام اختصاري THF و فرمول CH8O كه به شكل يه حلقه ي پنج ضلعي است كه در يكي از گوشه هايش اتم اكسيژن قرار گرفته است.
دي متيل سولفوكسيد با نام اختصاري DMSO و فرمول (CH3)2SO
بيان شد كه الكلها دسته ي بسيار مهمي از حلال هاي صنعتي را تشكيل مي دهند. ميان ذرات حلال در الكلها، پيوند هاي هيدروزني مي باشد، اما يك سر الكلها، سر آلي و غيرقطبي آنها مي باشد درنتيجه اين حلالها مي توانند هم مواد غيرقطبي را با سر غيرقطبي در خود حل كنند و هم مواد يكه مي توانند با آن پيوند هيدروزني برقرار نمايند، مانند آب.

ميان ذرات حلال غيرقطبي، فقط نيروهاي واندروالس وجود دارند. ميان ذرات ماده ي حل شده غير قطبي نيز فقط نيروهاي واندروالس وجود دارند. بنابراين تمام ذرات موجود در محلول، فقط تحت تاثير اين نيرو هستند و امكان تشكيل محلول وجود دارد.
يك مثال حلال هاي غير قطبي، هيدروكربنهاي سير شده خطي مانند هگزان است. موم كه يك ماده ي غيرقطبي است در هگزان حل خواهد شد.
البته تمام اجسام غيرقطبي در يكديگر حل نمي شوند. حال متداولترين نوع محلول يعني، يك جامد حل شده در يك مايع را در نظر مي گيريم. انحلال پذيري يك جامد غيرقطبي در يك مايع غيرقطبي به دو عامل بستگي دارد: دماي ذوب و آنتالپي ذوب آن. وقتي اين جامد حل مي شود، محلول مايع به دست مي آيد. جامد تغيير فاز مي دهد. جامدهايي كه دماي ذوب و انتالپي ذوبشان بالاست، انحلال پذيري بيشتري نشان مي دهند. اين تفاوت به علت نيروهاي جاذبه قويتر در بلورهاي اجسامي است كه دماي ذوب بالا دارند. در جريان حل شدن بايد بر اين نيروها فايق آمد.
برخي از حلال ها مانند كربن تتراكلريد CCl4 كلروفرم CHCl3 به شدت سمي مي باشد. همچنين كار با اسيدها مهارت و تدابير خاص مي طلبد.

اثرات زيان اور حلال هاي آلي در محيط هاي كوچك خود را نشان مي دهد ، زيرا حلال هاي آلي به مراتب بسيار فرار بوده و درنتيجه به ديلي سمي بودن ، هم براي انسان و هم موجودات زنده ديگر زيان دارد.
يكي از مهارتهاي كار با حلال ها اين است كه حلال هاي بي خطرتر پيدا كنيم: اغلب در آزمايشگاه ها، بايد سعي كنيم كه استفاده از حلال هاي سمي براي حل كردن موادي كه در واكنش شيميايي به كار برده مي شوند، را حذف نماييم.
بسياري از حلال ها كه در مقادير زياد در صنعت به كار برده مي شوند براي سلامت انسان مضر هستند يا مي توانند خطرات ديگري مانند آتش سوزي و انفجار به وجود آورند. حلال هايي كه به طور گسترده استفاده مي شوند و براي سلامت انسان مضر باشند شامل تتراكلريد كربن، كلروفورم، و پركلورواتيلين هستند.

تولید آب سنگین، مراحل و كاربردها

هارولد یوری» ،( ۱۸۹۳-۱۹۸۱)شیمیدان و از پیشتازان فعالیت روی ایزوتوپها كه در سال ۱۹۳۴جایزه نوبل در شیمی گرفت،در سال ۱۹۳۱ میلادی «ایزوتوپ هیدروژن سنگین»را كه بعدها به منظور افزایش غلظت آب مورد استفاده قرار گرفت، كشف كرد.
همچنین در سال «۱۹۳۳گیلبرت نیوتن لوئیس» شیمیدان و فیزیكدان مشهور آمریكایی و استاد هارولد یوری،توانست برای اولین بار نمونه آب سنگین خالص را بوسیله عمل الكترولیز بوجود آورد.
اولین كاربرد علمی از آب سنگین در سال در سال ۱۹۳۴توسط دو بیولوژیست بنامهای هوسی و هافر صورت گرفت. آنها از آب سنگین برای آزمایش ردیابی بیولوژیكی، به منظور تخمین میزان بازدهی آب در بدن انسان، استفاده قرار دادند.
● مفهوم و مراحل تولید
آب سنگین (D۲۰) نوع خاصی از مولكولهای آب است كه در آن ایزوتوپهای هیدروژن حضور دارند. این نوع از آب كلید اصلی تهیه پلوتونیوم از اورانیوم طبیعی است و به همین دلیل تولید و تجارت آن تحت نظر قوانین بین المللی صورت گرفته و بشدت كنترل می شود.
با كمك این نوع از آب می توان پلوتونیوم لازم بری سلاح های اتمی را بدون نیاز به غنی سازی بالی اورانیوم تهیه كرد. از كاربردهای دیگر این آب می توان به استفاده از آن در رآكتورهای هسته ای با سوخت اورانیوم، متعادل كننده به جای گرافیت و نیز عامل انتقال گرمای رآكتور نام برد. آب سنگین واژه ای است كه معمولا به اكسید هیدروژن سنگین، D۲Oیا ۲H۲Oاطلاق می شود.
هیدروژن سنگین یا دوتریوم ایزوتوپی پایدار از هیدروژن است كه به نسبت یك به ۶۴۰۰از اتمهای هیدروژن درطبیعت وجود دارد. خواص فیزیكی و شیمیایی آن به نوعی مشابه با آب سبك H۲Oاست. اتم های دوتریوم ایزوتوپ های سنگینی هستند كه بر خلاف هیدروژن معمولی، هسته آنها شامل نوترون نیز هست.
جایگزینی هیدروژن با دوتریوم در مولكولهای آب سطح انرژی پیوندهای مولكولی را تغییر داده و طبیعتا» خواص متفاوت فیزیكی، شیمیایی و بیولوژیكی را موجب می شود، بطوری كه این خواص را در كمتر اكسید ایزوتوپی می توان مشاهده كرد.
بعنوان مثال ویسكوزیته یا به زبان ساده تر چسبندگی آب سنگین به مراتب بیشتر از آب معمولی است. آب سنگین آبی است كه در مقایسه با آب معمولی دیرتر می جوشد و زودتر یخ می زند و همانطور كه ذكر شد «گیلبرت نیوتن لوییس» نخستین بار نمونه آن را از آب سنگین خالص در سال ۱۹۳۳به دست آورد.
هیدروژن طبیعی دارای دو ایزوتوپ است:ایزوتوپ هیدروژن سبك كه تقریبا ۹۹‎/۹۸درصد هیدروژن موجود را تشكیل می دهد و ایزوتوپ هیدروژن سنگین یا دوتریوم كه مقدار آن ۱۵درصد است.
ایزوتوپ دوتریوم برخلاف هیدروژن معمولی دارای یك نوترون است.آب معمولی از یك اتم اكسیژن و دو اتم هیدروژن تشكیل شده است،در حالی كه آب سنگین، از یك اتم اكسیژن و دو اتم دوتریوم (D)تشكیل شده است.
برای تولید آب سنگین باید مولكول های آب حاوی هیدروژن سنگین (دوتریوم) را از مولكول های آب معمولی جدا كنند یا از داخل هیدروژن ،اتم های هیدروژن سنگین یا دوتریوم را جدا و خالص كنند.
جرم مولكولی آب معمولی ۱۸و جرم مولكولی آب سنگین ۲۰است. از لحاظ خواص شیمیایی تفاوت چندانی با خواص آب معمولی نداشته و اختلافات جزئی وجود دارد اما از لحاظ هسته ای هیدروژن معمولی می تواند نوترون را جذب كند ،اما احتمال جذب نوترون توسط هیدروژن سنگین بسیار كم است.
به دلیل تفاوت مشخصات هسته ای دوتریوم با هیدروژن ازلحاظ «تكانه زاویه ای و گشتاور مغناطیسی »از آب سنگین و دوتریوم در زمینه های مختلف تحقیقاتی نیز استفاده می شود.
به عنوان مثال رفتار آب سنگین در دستگاه های MRIبا رفتار هیدروژن معمولی متفاوت است.
در فعالیت های تحقیقاتی به منظور بررسی برخی خواص از موادی استفاده می كنند كه هیدروژن طبیعی را در آن با هیدروژن سنگین (دوتریوم) جایگزین كرده اند. یكی از كاربردهای دوتریوم استفاده در تولید نوترون در شتاب دهنده ها و تولید انرژی در «راكتورهای گداخت» است.
● آب نیمه سنگین
چنانچه دراكسید هیدروژن تنها یكی از اتمهای هیدروژن به ایزوتوپ دوتریوم تبدیل شود نتیجه حاصله (HDO)را آب نیمه سنگین می گویند.
در مواردی كه تركیب مساوی از هیدروژن و دوتریوم در تشكیل مولكوهای آب حضور داشته باشند، آب نیمه سنگین تهیه می شود.
دلیل این امر تبدیل سریع اتم هی هیدروژن و دوتریوم بین مولكولهای آب است، مولكول آبی كه از ۵۰درصد هیدروژن معمولی (H)و ۵۰درصد هیدروژن سنگین (D)تشكیل شده است،در موازنه شیمیایی در حدود ۵۰درصد HDOو ۲۵ درصد آب (H۲O)و ۲۵درصد D۲Oخواهد داشت.
نكته قابل توجه آن است كه آب سنگین را نباید با با آب سخت كه اغلب شامل املاح زیاد است و یا یا آب تریتیومor (T۲O ۳H۲O)كه از ایزوتوپ دیگر هیدروژن تشكیل شده است، اشتباه گرفت.
تریتیوم ایزوتوپ دیگری از هیدروژن است كه خاصیت رادیواكتیو دارد و بیشتر برای ساخت موادی كه از خود نور منتشر می كنند، بكار برده می شود.
● آب با اكسیژن سنگین
آب با اكسیژن سنگین،در حالت معمول H۲۱۸Oاست كه به صورت تجارتی در دسترس است بیشتر برای ردیابی بكار برده می شود. بعنوان مثال با جایگزین كردن این آب (از طریق نوشیدن یا تزریق) در یكی از عضوهای بدن می توان در طول زمان میزان تغییر در مقدار آب این عضو را بررسی كرد. این نوع از آب به ندرت حاوی دوتریوم است و به همین علت خواص شیمیایی و بیولوژیكی خاصی ندارد ،برای همین به آن آب سنگین گفته نمی شود. ممكن است اكسیژن در آنها بصورت ایزوتوپهای O۱۷نیز موجود باشد، در هر صورت تفاوت فیزیكی ین آب با آب معمولی تنها چگالی بیشتر آن است

آشکار سازهای کروماتوگرافی

 

آشکارساز هدايت گرمايي ( T.C.D) :
اساس اين آشكارساز بر روي درجه از دست دادن حرارت از فيلامانها به گاز اطراف خود مي باشد و از دست دادن حرارت بستگي به تركيب گاز دارد. هدایت حرارتی اغلب ترکیبات آلی از گاز حامل بیشتر است. در اثر گرم شدن سیم پیچها شدت جریان عبوری کاهش می یابد.
عوامل موثر در حساسيت آشكارساز :
1- جريان الكتريكي : هر چه جریان بیشتر شود حساسيت زيادتر خواهد شد ولي افزايش بيش از حد باعث سوختن فيلامانها خواهد شد .
2- گاز حامل : هر چه قابليت هدايت گرمايي گاز حامل بيشتر باشد حساسيت بيشتر خواهد شد به همين جهت گاز هليم و هيدروژن براي اين آشكارساز مناسب مي باشد ولي هيدروژن به دليل قابل انفجار بودن كمتر مورد استفاده قرار مي گيرد .
3- درجه حرارت : افزايش شدت جريان باعث افزايش درجه حرارت فيلامانها شده كه نتيجه آن افزايش حساسيت آشكارساز مي باشد .

رعايت نكات زير هنگام كار با T.C.D ضروري است :
1- قبل از روشن نمودن آشكارساز گاز حامل را در سرويس قرار داده و از خروج گاز از خروجي آشكارساز مطمئن شويد .
2- هنگام خاموش كردن دستگاه ، ابتدا جريان فيلامانها را قطع كرده اجازه دهيد درجه حرارت آشكارساز پايين آيد سپس جريان گاز را قطع كنيد .
3- هنگام تعويض ستون ، يا Septum و يا هر تغيير ديگر جريان عبوري از فيلامانها را قطع كنيد چون وجود اكسيژن باعث اكسيده شده فيلامانها گشته ، حساسيت آشكارساز را كم خواهد كرد .
4- تزريق نمونه هايي نظير اسيد كلريد ريك ، الكيل هاليدها وتركيبات خورنده به آشكارساز صدمه خواهد زد .

آشكارساز يونيزاسيون شعله اي : ( F.I.D)
اساس اين آشكارساز برروي قابليت هدايت الكتريكي گاز كه بستگي به ذرات باردار دارد قرار دارد . گاز خروجي از ستون همراه با نمونه بين دو الكترود وارد شده ، يونيزه مي شوند .
اکثر ترکیبات آلی هنگامی که در دمای شعله هیدروژن-هوا، گرماکافت میشوند، واسطه های یونی تولید میکنند که مکانیسمی را در اختیار میگذارند که توسط آن الکتریسیته میتواند از درون شعله عبور کند.
عمل يونيزاسيون در شعله بدرستي روشن نيست و ممكن است يكي از حالتهاي زير اتفاق بيافتد .
1- تشكيل يون H3O + و اگزوترميك بودن فعل و انفعال باعث عمل يونيزاسيون مي شود.
2- يونيزاسيون توسط شعله ايجاد شده در آشكارساز .
3- تشكيل راديكال آزاد كه اگزوترميك مي باشد باعث عمل يونيزاسيون مي شود . به هر حال در اثر يونيزاسيون يك ميكرو جريان به وجود آمده كه پس از تقويت توسط يك الكترومتر به صورت يك سيگنال به ثبات فرستاده مي شود .
فاصله بين دو الكترود مانند يك مقاومت متغير عمل كرده و مقدار مقاومت از روي تعداد ذرات باردار معين مي شود . شعله ايجاد شده در اين آشكارساز حاصل مخلوط هوا و هيدروژن مي باشد . ناخالصي هاي موجود در گاز حامل و bleeding ستون هميشه يك جريان ثابتي از ذرات باردار بين دو الكترود ايجاد مي نمايد كه به جريان زمينه موسوم مي باشد كه معمولا براي حذف اين جريان از Bucking Votlage استفاده مي شود تا خط مبدا بدون پارازيت باشد . براي استفاده از اين آشكارساز در ماكزيمم حساسيت ،

نياز به بهينه كرده سرعت جريان گازهاي هوا و هيدروژن مي باشد كه معمولا هيدروژن و هوا مي باشد و دامنه خطي آشكارساز 107 مي باشد .
آلوده شدن FID و تميز كردن آن :
آلودگي در اين آشكارساز به سه دسته تقسيم مي شوند ؛
1- آلوده شدن توسط فاز مايع
2- آلوده شدن در اثر استفاده از حلالهايي نظير بنزن و تولوئن
3- آلوده شدن توسط آب

فازهاي مايع سيليكوني به دليل تشكيل SiO2 در شعله باعث آلوده شدن اين آشكارساز شده و وجود ذرات SiO2 در قسمتهاي Jet , Collector Ion سبب نوساناتي در خط مبدا خواهد شد در چنين مواردي بايد دتكتور را باز كرده قسمت هاي آلوده شده را با حلال مناسب و يا سمباده نرم تميز نمود .
استفاده از حلالهايي نظير بنزن و تولوئن در شعله ايجاد دوده نموده و آلوده شدن قسمتهاي مختلف سبب نوساناتي در خط مبدا خواهد شد كه بايد آشكارساز تميز گردد .
در صورت پايين بودن درجه حرارت آشكارساز آب تشكيل شده در شعله آنرا آلوده كرده كه براي رفع آن كافي است درجه حرارت آشكارساز بالاتر از 120°c انتخاب شود

بكارگيري پرتو فرابنفش UVدر فرايند پالايش آب

 

چكيده
بكارگيري پرتو فرابنفش UVدر فرايند پالايش آب و تصفيه فاضلاب روشي شناخته شده براي جايگزيني مواد شيميايي گندزدا از قبيل كلر ميباشد. پرتو فرابنفش عمل ضد عفوني را به طور موثر و بدون توليد تركيبات مشكل زاي جانبي ناشي از گندزداهاي شيميايي از قبيل كلر انجام ميدهد.
مناسب ترين زمان براي بازبيني استراتژي كلي فرايند گندزدايي در تصفيه خانه ها و شبكه توزيع آب شهري، زمان نوسازي تاسيسات موجود تصفيه آب آشاميدني و يا در خلال طراحي تاسيسات جديد مي باشد. گندزدايي مقدماتي و ثانويه شبكه توزيع آب‌‌،‌‌ هر دو بايستي در قالب يك استراتژي كلي گندزدايي گنجانده شوند. در اين مقاله مقايسه اي بين گندزداهاي شيميايي وUV به عمل آمده و تاثيرات انتخاب هر يك تشريح گرديده است.
پردازش يك استراتژي موفق گندزدايي نيازمند درك يكپارچه كليه عوامل زير است‌ :

1. هدف از گندزدايي و ميزان مجاز ميكروب باقيمانده پس از ضدعفوني
2. بيولوژي مرتبط با فرايند تصفيه آب و شبكه توزيع
3. تاثير عملكرد واحد گندزدايي مقدماتي و كيفيت آب بر روي عملكرد سيستم گندزدايي ثانويه
4. ملاحظات مكانيسمي، مقايسه محاسن و معايب و انتخاب محل براي استقرار سيستم گندزدا

1) ضرورت بررسي استراتژي هاي جديد براي گندزدايي
گندزدايي آب يك وسيله شناخته شده براي حفاظت جوامع از ميكرواورگانيزم هاي بيماري زاي آبزي به شمار مي رود. با اين وجود، در حال حاضر حتي در جوامع پيشرفته نيز استراتژيهاي گندزدايي كامل نيستند. در خلال سالهاي 1988-1981 تعداد 248مورد شيوع بيماريهاي ناشي از آب آشاميدني در ايالات متحده آمريكا گزارش شده است. 45% موارد آلودگي در سيستم هاي تامين آب شهري، 34% در سيستم هاي تامين آب برون شهري، 11% در منابع تامين آب خصوصي و 10% در آب تسهيلات ورزشي- تفريحي مشاهده شده اند[2].
44% از بيماريهاي شايع شده توسط پاتوژنهاي موجود در آب مربوط به استفاده از آبهاي زيرزميني آلوده، 26% مربوط به استفاده از آبهاي سطحي آلوده و 13% مربوط به آلودگي شبكه توزيع از محل اتصالات ويا هنگام تعميرات بوده است.
با وجود اينكه گندزدايي شيميايي بوسيله كلر روشي كاملا عموميت يافته به شمار مي رود، با توجه به تجربيات علمي فزاينده در مورد مصون شدن ميكروبها در مقابل گندزداهاي شيميايي و بالا رفتن آگاهي وحساسيت مردم در مورد سلامتي، ايمني، هزينه ومحيط زيست، نياز به يافتن فرايندهاي پيشرفته تصفيه آب با بكارگيري روش هاي گندزدايي غيرشيميايي و حذف كامل گندزداهاي شيميايي ماندگار ازشبكه هاي توزيع بيش از پيش ضروري گرديده است.

2) گند زدايي با UV
گندزدايي با UV به عنوان يك روش مطمئن براي جايگزيني مواد شيميايي بطور روزافزون بكارمي رود. دستگاه هاي UV مي توانند براي دامنه وسيعي از كاربردها طراحي شوند. با در نظر گرفتن كيفيت آب و هدف از گندزدايي، پرتو فرابنفش با موفقيت كامل براي طيف وسيع كاربردي زير مورد استفاده قرار گرفته است:

1. آب شرب ( شهرها، شهرك ها، برج ها، كارخانجات، منازل و غيره ) از منابع آب سطحي و يا زيرزميني
   
2. آبهاي فرايندي و توليدي صنعتي شامل :
   
   الف) صنايع غذايي، نوشابه سازي و آبمعدني
   ب) آبهاي سيستم هاي خنك كننده و تهويه مطبوع
   ج) تاسيسات پرورش ماهي و ميگو، و غيره
   
3. فاضلاب هاي شهري، پس از تصفيه مرحله دوم يا سوم (بازيافت)

دلايل اصلي انتخاب گندزدايي به روش UV عبارتند از:

• تاثير گذاري (در مقايسه با كلر، UV مي تواند با دوز مصرف نسبتا پاييني طيف وسيعي از ميكروبها، باكتري ها ويروسها را نابود كند.)
• حداقل ريسك براي سلامتي ( تركيبات جانبي بسيار كم و قابل اغماض است.)
• به جا نگذاشتن باقيمانده كه با مواد آلي موجود در آب ايجاد واكنش نموده و در نتيجه رنگ، عطر و طعم درمحصولات غذايي را تغيير دهد.)
• ايمني مصرف كنندگان، مسئولان و جامعه (عدم حمل و نگهداري و كار با مواد شيميايي سمي)
• سادگي و هزينه پايين در كاربري و نگهداري (دستگاههاي UV نسبت به دستگاههاي مولد اوزن و دي اكسيد كلر از پيچيدگي بسيار كمتري بر خوردارند.)
• عدم نياز به مخازن بزرگ تماس (ضد عفوني با UV در ظرف چند ثانيه كامل مي شود در حاليكه ساير روشهاي گندزدايي به 10 تا 60 دقيقه زمان نياز دارند)
• هزينه پايين سرمايه گذاري (در طراحي تاسيسات جديد، ضدعفوني با UV كمترين هزينه سرمايه گذاري را دارد.‌)

3) گندزدايي آبهاي سطحي
نور UV در دوز متعارف با مولكولها واكنش شيميايي نشان نميدهد. درحاليكه مواد گندزداي شيميايي با اكسيداسيون بعضي ملكولها بستر تغذيه منا سبي براي رشد ميكروبي ايجاد ميكنند. مقدار پرتو UV مورد استفاده در گندزدايي، در مقايسه با مقداري كه در تكنيكهاي پيشرفته اكسيداسيون با UV بكار ميرود، بسيار پايين است. از اين رو ميتوان ميزان دوز UV را بدون اينكه منجر به جذب UV در آب شود تا ميزان زيادي بالا برد. عدم حساسيت مواد شيميايي آب نسبت به تغييرات دوز UV مزيت اين شيوه بخصوص در گندزدايي آبهاي سطحي مي باشد. زيرا به خاطر كيفيت پايين اين آبها در مقايسه با آبهاي زيرزميني معمولا گندزدايي بيشتري لازم است.
كلر در دوز بالا مي تواند كيست هاي ژيارديا را ازبين ببرد ولي بروي كريپتوسپوريديوم، حتي در دوزهاي بالا، تاثير نمي گذارد. پروتوزوا در آبهاي سطحي بيشتر يافت مي شود و براي از بين بردن آن به مقادير بيشتري از گندزداهاي شيميايي نياز است كه مجددا به تشكيل تركيبات جانبي مضر بيشتري مي انجامد.

مواردي كه وجود كيستهاي پروتوزوا خطر شناخته شده ويا بالقوه باشد، عملي ترين راه حل مقابله با آن استفاده از فيلتر مناسب در تصفيه خانه هاي شهري و منازل است. يك سيستم خانگي مناسب ميتواند شامل يك پيش فيلتر براي خارج كردن رسوبات و ذرات درشت تر، يك فيلتر با منفذ هاي 5 ميكرون مطلق براي خارج كردن ژيارديا، و در نهايت يك فيلتر با منفذهاي 3 ميكرون مطلق براي خارج كردن كريپتوسپوريديوم باشد. اگر فيلترها پس از تعويض و قبل از دورانداخته شدن به مدت طولاني در داخل مواد سفيد كننده قرار گيرند، پروتوزوا درگير در منافذ فيلتر از بين ميرود. در تصفيه خانه هاي شهري، عموما فيلترهاي شني و يا چند لايه بكار ميرود. همچنين مي توان از روش هاي نوين تصفيه با سيستم ازن زني استفاده نمود. در اين صورت بايد مواد آلي تجزيه شده توسط ازن پس از ازن زني بوسيله فيلتر فعال بيولوژيكي ويا كربن فعال جذب شده و سپس باكتريهاي حاصل از اين فرايند بيولوژيك نابود شوند.UV براي گندزدايي نهايي اين سيستم بسيار مناسب مي باشد.

4) مقايسه روش هاي ضدعفوني
پرتو فرابنفش هيچگونه باقيمانده ضد عفوني كننده وارد شبكه توزيع نميكند همين مساله اين تصور اشتباه را ايجاد كرده كه هرگاه امكان شكل گيري لايه هاي زيستي وجود دارد، بايد به جاي اشعه ماوراء بنفش از كلر استفاده شود. (به عنوان مثال بر روي سطوح دستگاهها و يا در داخل لوله هاي خطوط توزيع)
اكنون از مدارك علمي انتشار يافته كاملا روشن است كه اگر آب حاوي مواد غذايي براي رشد ميكروبي باشد (بخصوص كربن آلي قابل جذب AOC ) وجود كلر آزاد باقيمانده به مقدار 1 PPM در خطوط توزيع شهري به هيچ وجه تضمين كننده اين مسئله نيست كه لايه هاي زيستي در سطوح لوله شكل نگيرند ودر نتيجه كاليفرم مدفوعي در شيرهاي مصرف آب ديده نشود[5].
در واقع كلر ماده اي بسيار فعال و واكنشي است: واكنش با مولكول ها و ميكروبهاي واقع در سطح خارجي بيوفيلم ها كلر باقيمانده را بسرعت مصرف مينمايد. نتيجتا، كلر نمي تواند در عمق بيوفيلم نفوذ كرده و فعاليت ميكروبهاي موجود در سطوح عميق تر را از بين ببرد.
كلرآمين بدليل آنكه نسبت به كلر واكنش كند تري از خود نشان ميدهد در از بين بردن بيوفيلم ها و كنترل ميكروبي در خطوط توزيع بهتر عمل ميكند[4].
از آنجاييكه كلرامين براي ضد عفوني اوليه بخصوص در دوزهاي متعارف مناسب نمي باشد و بعضي از ويروسها نسبت به آن مقاوم مي باشند، يك استراتژي مطلوب جهت ضد عفوني ميتواند استفاده از اشعه ماوراي بنفش به عنوان گندزداي اوليه و سپس استفاده از كلرامين با تاثير ضد عفوني ماندگار ثانويه جهت جلوگيري از رشد ميكروبي در محيط هاي حاوي AOC در خطوط توزيع باشد.
با اين وجود اين روش يك مشكل اساسي دارد: اگرچه كلرامين، نسبت به كلر آزاد، تري هالومتانهاي بمراتب كمتري توليد ميكند ولي باعث ايجاد مولكولهاي پيچيده تر و سنگين تري ميگردد. با توجه به اين مطلب اين روش را ميتوان “دومين بهترين استراتژي ضد عفوني آب” محسوب كرد.

5) بهترين استراتژي ضدعفوني
بهترين استراتژي ضد عفوني روشي است كه هيچ نوع تركيبات آلي جانبي ايجاد نكند و با كارايي بالا باكتريها و ويروسها را از بين برده و پرتوزوا را تصفيه نمايد و همچنين به مواد شيميايي باقيمانده در خطوط توزيع شبكه نياز نداشته باشد.
هيچ شيوه ضد عفوني به تنهايي نميتواند كليه اين اهداف را برآورده نمايد ليكن طراحي فرايندي كه اجزاء آن در كنار يكديگر موفق به دستيابي به اين اهداف گردند امكان پذير است[1]. يك چنين فرايندي شامل اجزاء زير ميباشد:

1. پيش تصفيه آب بانضمام حذف ذرات آلي تا حد دستيابي به كيفيت مطلوب توسط فيلتراسيون
2. حذف مواد محلول آلي غذايي توسط فيلترهاي بيولوژيكي فعال، شني وكربن فعال
3. ضد عفوني با دوز صحيح توسط UV بمنظور از بين بردن باكتريها و ويروسهايي كه از فيلتر ها عبور ميكنند
4. انتقال آب پالايش شده به شبكه توزيع مجهز به سيستم تعمير و نگهداري بدون استفاده از مواد شيميايي باقيمانده[6]

اين شيوه اي است كه امروزه در اروپا بكار ميرود و سيستمي است كه از طرف بعضي محافل تخصصي بعنوان روند تكاملي در تصفيه آب شناخته شده است.
امروزه در بعضي شهر هاي بزرگ اروپا و برخي شهر هاي كوچك در ايالات متحده از هيچ نوع ماده ضد عفوني كننده باقيمانده در آبهاي آشاميدني استفاده نمي كنند.
كيفيت آب در اين شهر ها بسيار خوب است و شمارش ميكروبي پايين تر از حد مجاز ميباشد (به عنوان مثال كمتر از 500 كلني در هر ميلي ليتر)

6) نحوه عملكرد UV
اصول گندزدايي با پرتو فرابنفش در مقالات متعددي منتشر شده است. بطور خلاصه ميتوان گفت كه لامپهاي كم فشار جيوه اي با راندمان بالا و يا لامپ هاي پر فشار جيوه اي با راندمان كم تر ولي شدت تابش بيشتر ، در اسيد نوكلئيك (مولكولهاي حاوي اطلاعات ژنتيكي) ميكروبها تغييرات فتو شيميايي ايجاد ميكند. اين تغييرات مانع تكثير سلولي و توليد مثل آنها ميگردد. مقدار تخريب ايجاد شده توسط پرتو فرابنفش و در نتيجه ميزان تاثير فرايند ضد عفوني با شدت نور و مدت زمان مجاورت با تابش متناسب ميباشد. از اين نظر، دوزUV برابر است با حاصل ضرب مقدار متوسط شدت تابش پرتو UV در طول موج 254 نانومتر در داخل محفظه دستگاه UV (بر حسب mW/cm2 ) در مدت زمان عبور آب از داخل دستگاه ( بر حسب ثانيه). دوز UV بر اساس ژول برمتر مربع ( J/m2) و يا ميلي وات ثانيه بر سانتيمتر مربع (mW.s/cm2)محاسبه ميشود. دوز متداول پرتو افشاني UV براي ضد عفوني آب شرب بر اساس كيفيت آب و هدف ضد عفوني مورد نظر بين 400 و 1200 ژول بر متر مربع (40 تا 120 ميلي وات ثانيه بر سانتيمتر مربع) قرار دارد.

7) عوامل موثر در تعيين دوز UV
بكارگيري موثر لامپ هاي UV براي كاربرد هاي مختلف شامل ضدعفوني آب آشاميدني، آب فرايندي و فاضلاب، نياز به آگاهي از عوامل تعيين كننده دوز UV دارد. اين عوامل شامل موارد زير ميباشند:

1. ميزان آلودگي ميكروبي آب ورودي
2. فرايند تصفيه قبل از ضد عفوني با UV. فرايند تصفيه در مورد عوامل كيفي آب مانند مقدار و اندازه مواد جامد، كدورت، شفافيت براي نور UV و غيره و همچنين مشخصات ميكربي آب عامل تعيين كننده ميباشد.
3. قوانين و استانداردهاي تعيين كننده ميزان مجاز ميكروب باقيمانده پس از ضد عفوني بر حسب مورد كاربرد.
4. عوامل بيولوژيكي مربوط به حساسيت ميكروبها در مقابل نور UV
5. عوامل فيزيكي:
   
   1-5- عوامل تعيين كننده شدت تابش متوسط UV در داخل دستگاه :
   - طراحي محفظه دستگاه
   - قدرت و تعداد لامپها
   - شفافيت آب در طول موج UV (254 نانومتر)
   
   2-5- حصول اطمينان از اينكه شدت تابش متوسط UV در داخل دستگاه به ميكروبهاي داخل آب رسيده است يا خير :
   - وضعيت استقرار ميكروبها (شناور بصورت آزاد و يا داخل ذرات معلق، طيف اندازه ذرات معلق و تركيب ذرات)
   - نحوه رفتار هيدروليكي مايع در هنگام عبور از داخل محفظه UV و ميزان تلاطم
   - دبي

نیکل و تاثیرات آن بر انسان

نیکل:
نیکل یکی از فراوانترین عناصر است. نیکل در طبیعت معمولا در ترکیب با اکسیژن (اکسیدها) یا گوگرد (سولفیدها) وجود دارد. این فلز در همه خاکها وجود دارد و از آتشفشانها نیز نشر می شود. نیکل خالص، فلزی سخت و به رنگ سفید-نقره ای است که با دیگر فلزات برای تشکیل آلیاژها ترکیب می شود. تعدادی از فلزات که با نیکل آلیاژ می شوند عبارتند از آهن، مس، کروم و روی .
این آلیازها در ساخت سکه های فلزی، جواهرات و اجناس فلزی مورد استفاده قرار می گیرند.
ترکبات نیکل همچنین در آبکاری نیکل، سرامیکهای رنگی، بعضی از باطریها و همچنین به عنوان کاتالیزور برای افزایش سرعت واکنشها بکار می روند. نیکل و ترکیباتش بو مزه خاصی ندارند.
نیکل برای حفظ سلامت حیوانات ضروری است. با اینکه هیچ اثری در نتیجه کمبود نیکل در انسان دیده نشده است ولی احتمالا مقدار کمی از آن برای سلامتی انسان ضروری است. در محیط، نیکل بیشتر در خاک و رسوبات وجود دارد زیرا نیکل با ذراتی که حاوی آهن یا منگنز هستند و در خاکها و رسوبات موجود هستند، اتصال برقرار می کند.
آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA)، حداکثر مقدار مجاز نیکل در آب آشامیدنی کودکان را ۰۴/۰ میلی گرم در لیتر تعیین کرده است. میزان مجاز نیکل در هوای محل کارهای مرتبط، یک میلی گرم در مترمکعب برآورد شده است. در حال حاضر مقدا نیکل موجود در محیطهای کار، بسیار کمتر از گذشته است و به همین دلیل علائم آلودگی با نیکل در کارگران کمتر دیده می شود.
منابع اصلی آلودگی با نیکل استعمال تنباکو، اگزوز خودرها، کودهای شیمیایی، سوپر فسفاتها، فرآورده های غذایی، روغنهای هیدروژنه، فاضلابهای صنعتی، صنایع فولاد زنگ نزن، آزمایش تجهیزات هسته ای، بکینگ پودر و ... می باشند. تنفس هوا یا دود تنباکوی محتوی نیکل و یا خوردن مواد غذایی و آب حاوی نیکل و تماس با سکه ها و فلزات حاوی نیکل، منابع اصلی آلودگی انسان با نیکل هستند.
● تاثیرات نیکل بر انسان:
متداولترین اثر نیکل بر انسان یک واکنش آلرژیک است. انسان می تواند در صورت آلودگی با منابع ذکر شده در بالا دچار حساسیت شود. اشخاصی که به نیکل حساس هستند، در صورت تماس زیاد با آن دچار یک واکنش می شوند و معمولترین واکنش، تحریک آن قسمت از پوست است که با نیکل تماس پیدا کرده است. در برخی موارد ممکن است فرد حساس، در صورت آلودگی با نیکل دچار تنگی نفس می شوند. در کارگرانی که مقادیر بالایی از نیکل را تنفس کرده بودند مشکلات ریوی، شامل برونشیت مزمن و کاهش توان ریه ها مشاهده گردید.
مسمومیت حاد با استنشاق نیکل کربونیل اتفاق می افتد. این اثرات حاد در طی دو مرحله ظاهر می شوند، مرحله اول اثرات فوری و مرحله دوم با اثرات با تاخیر. سردرد، سرگیجه، تنفس بریده بریده، تهوع و استفراغ علائم اولیهء آلودگی شدید است. اثرات تاخیری (۱۰ تا ۳۶ ساعت بعد) ظاهر می شوند و شاملِ درد سینه، سرفه، تنفس بریده بریده، بی رنگی و مایل به آبی شدن پوست و در موارد بسیار حاد, هذیان گویی، تشنج و مرگ می باشد. بهبودی این مسمومیت، طولانی خواهد بود. کارگرانی که بطور تصادفی آب آشامیدنی را که حاوی ۱۰۰٫۰۰۰ برابر حد مجاز نیکل را مصرف کردند، دچار شکم درد، مشکلات کلیوی و خونی شدند.
آلودگی طولانی مدت و مداوم با نیکل کربونیل با افزایش شیوع سرطان ریه و سینوس ها همراه است . محصولات حاصل از تجزیهء نیکل (نیکل اکسید و کربن مونوکسید)، نسبت به خود نیکل کربونیل سمیت کمتری دارند. در موشهایی که برای مدتی ترکیبات نیکل را استنشاق کرده بودند، ترکیباتی از نیکل که به سختی در آب حل می شوند، موجب سرطان شدند و ترکیباتی که در آب حل می شدند، موردی را ایجاد نکردند.
بخش سلامت و سرویسهای انسانی (DHHS)، نیکل و ترکیبات خاصی از آن را بعنوان عوامل سرطانزای احتمالی معرفی کرده اند. در کارگران پالایشگاهها و کارخانجات آبکاری که غلظتهای بالایی از ترکیبات نیکل را استنشاق کرده بودند، سرطان ریه و سینوسهای بینی مشاهده شده بود. IARC ، نیکل و ترکیباتش را در گروه ۲B (عوامل سرطانزای احتمالی) طبقه بندی کرده اند.

شیمی تغذیه : فلزات و افزودنيهاي موجود در مواد غذايي

مس
مس یکی از عناصر لازم در تغذیه انسان و دام است و به مقادیر کم در تولید هموگلوبین خون موثر است. به مقدار زیاد در اغذیه ایجاد عوارض و مسمومیت می‌نماید. استاندارد مس در بیشتر کشورها ، 20ppm در اکثر مواد غذایی است و در نوشابه‌ها و آب میوه این مقدار 2ppm می‌باشد. وجود مس در شیر به عنوان کاتالیزور در تسریع اکسیداسیون چربی و تغییر طعم شیر موثر است و میزان 2ppm مس در شیر و یا کره ، مدت نگاهداری این مواد را کاهش می‌دهد. همچنین وجود مس در میوه‌ها و سبزی‌های قوطی شده ، میزان ویتامین C موجود را کاهش می‌دهد.


قلع
مواد غذایی حاوی قلع در انسان ایجاد مسمومیت می‌نماید. گزارشهای متعددی مبنی بر مسمومیت افراد ناشی از مصرف آب‌میوه و یا مشروبات نگاهداری شده در قوطی ، در دست است. در صنایع غذایی ، قوطی‌های فلزی که به منظور نگاهداری اغذیه بکار می‌روند، اغلب بوسیله یک ورقه قلع پوشیده می‌شوند. اغذیه مختلف بخصوص اغذیه اسیدی و همچنین اغذیه گوگرددار مانند ماهی و گوشت در مدت نگاهداری با سطح فلز قوطی ایجاد واکنش نموده و قسمتی از فلز در آن حل می‌شود. حداکثر مجاز قلع در اغذیه در بیشتر کشورها 250ppm است.


افزودنیهای مواد غذایی
محافظها
نگهدارنده‌ها ، موادی شیمیایی هستند که با جلوگیری از رشد میکروارگانیسمها و اکسیداسیون مواد اکسید شونده و کنترل فعالیت آنزیمها ، فساد مواد غذایی را به تاخیر انداخته و مدت نگهداری آنها را طولانی می‌نمایند.


تثبیت‌کننده‌ها و استحکام دهنده‌ها
شامل موادی مانند صمغ‌ها ، نشاسته و دکسترین و ژلاتین و بعضی ترکیبات پروتئینی و غیره می‌باشد که در اثر ترکیب آنها با آب مواد غذایی ، خاصیت چسبندگی به ماده غذایی داده و حالت ژله‌ای‌شکل تولید می‌کنند و در بیشتر پودینگها ، سسهای سالاد ، انواع ژله و غیره استفاده می‌شود.


مکملهای غذایی
مکملهای غذایی ، موادی هستند که به عنوان تکمیل کننده و تقویت کننده به مواد غذایی اضافه می‌شوند. مثلا ویتامین D به شیر ، ویتامینهای گروه B به محصولات غلات ، ویتامین A یا بتاکاروتن به مارگارین و روغن‌های گیاهی ، ویتامین C به آبمیوه‌جات کنسرو شده و مصنوعی که از اسانس ، شکر و رنگ تهیه می‌شوند، افزوده می‌گردند.


امولسیون کننده‌ها
امولسیون کننده‌ها موادی هستند که به عنوان استحکام دهنده و ایجاد امولسیون برای روغن در آب ، آب در روغن ، گاز در مایعات و گاز در جامدات بکار می‌روند که یا از امولسیون کننده‌های طبیعی مانند لیستین و یا از امولسیون کننده‌های مصنوعی مانند مونو یا دی گلیسریدها و اسیدهای چرب و مشتقات آنها استفاده می‌کنند.


بی رنگ و سفید کننده ، اصلاح کننده و تعدیل کننده نشاسته
مواد اکسیدانی مانند پراکسید هیدروژن جهت سفید کردن شیری که جهت تهیه نوع خاصی از پنیر است، استفاده می‌شود. همچنین برای تغییر رنگ آرد تازه آسیاب شده و کیفیت عمل آوری نان ، از مواد اکسیداسیون استفاده می‌شود.


عوامل اسید کننده
این عوامل موادی هستند که جهت پایین آوردن PH به مواد غذایی افزوده می‌شوند که ضمن اصلاح طعم ، بطور غیرمستقیم از رشد باکتری‌ها جلوگیری نموده و مدت زمان استریل محصولات کنسرو را کمتر می‌نمایند. همچنین باعث جلوگیری از شکرک زدن مرباجات در غلظتهای زیاد می‌گردند. این مواد عبارتند از: اسید سیتریک ، اسید استیک ، اسید مالیک و ... .

طعم دهنده‌ها
برای تغییر طعم و اصلاح طعم مواد غذایی از طعم دهنده‌های طبیعی مانند ادویه‌جات و اسانسهای طبیعی و یا از طعم دهنده‌های مصنوعی مانند اسانسها استفاده می‌شود. اسانسهای طبیعی را از میوه ، گل ، برگ و غیره گیاهان توسط تقطیر در خلاء بدست می‌آورند. بعضی از اسانسهای مصنوعی عبارتند از: بنزآلدئید با طعم گیلاس ، اتیل بوتیرات با طعم آناناس و متیل آنترانیلات با طعم انگور و ...


رنگها
رنگها مواد رنگی مختلفی می‌باشند که به صورت طبیعی و یا مصنوعی تهیه شده و جهت خوش‌منظر کردن و یا متحدالشکل کردن و گاهی هم برای مخفی کردن و نامحسوس جلوه دادن عیوب و تقلب در فراورده‌های غذایی بکار می‌رون

کودهای شیمیایی

میتراز (میتاک )گروه شیمیایی :دی أمیدینویژگیهای فیزیکی و شیمیایی : این سم خاصیت خورندگی ندارد و نسبت به گرما مقاوم است . به نظر میرسد که اشعه ماورا بنفش , تاثیر اندکی بر پایداری ان داشته باشد در صورتی که امیتراز به مدت طولانی درشرایط مرطوب نگهداری شود به أرامی تجزیه خواهد شد .ماندگاری در محیط زیست :امیتراز در خاک داری تهویه مناسب به سرعت تجزیه می شود . نیمه عمر ان یعنی مدت زمانی که طول می کشد تا ماده تجزیه شود و غلظت ان به نصف غلظت اولیه برسد کمتر از یک روز است. تجزیه در خاکهای اسیدی سریعتراز خاکهای قلیایی و یا خنثی صورت می گیرد .سمیت: LD۵۰= ۶۰۰-۸۰۰ mg/kg امیتراز برای زنبور عسل تقریبا بی ضرر است .موراد مصرف : امیتراز یک حشره کش و کنه کش است که برای کنترل کنه قرمز تار عنکبوتی , مینوز برگ و سپرداران به کارمیرود . این سم در پنبه علیه کرم غوزه پنبه , مگس سفید و کرمهای برگ خوار و در حیوانات برای کنترل ساس ,کنه ,شپش و دیگر افات حیوانی به کار برده می شود.پادزهر: امیتراز پادزهر اختصاصی ندارد .دلتا مترین ( دسیس )گروه شیمیایی : پایر تروئیدویژگیهای فیزیکی و شیمیایی : اگر دلتا مترین در دمای ۴۰درجه سانتیگراد نگهداری شود تا شش مته تجزیه نخواهد شد . در برابر هوا و نور خورشید مقاوم است . در فلزات خاصیت خورندگی ندارد . در محیط های اسیدی بسیار مقاومتر از محیط های قلیایی است.ماندگاری در محیط زیست :در خاک یک تادو هفته تجزیه می شود . بقایای دلتامترین حدودا ۱۰ روزپس از استفاده از روی گیاه مشاهده نمی شود . این سم خاصیت گیاه سوزی روی محصولات ندارد.سمیت:LD۵۰=۱۳۵-۵۰۰۰mg/kg دلتا مترین برای زنبورهای عسل سمی میباشد.

آسپیرین

در مورد آسپيرين، بازگو كردن داستان آن، به‌عنوان نمونه‌اي از تكامل مناسبات بين طب گياهي سنتي و داروشناسي جديد، بي‌فايده نيست.منشا اين دارو را بايد در پوست درخت بيد جستجو كرد، كه درختي از خانواده salix است و معمولاً در مناطق پر‌‌آب مي‌رويد. و تنها هنگامي واقعا شاداب است كه پايه آن در آب باشد. بنابر نظريه عوام، اين به‌معناي آن‌ است كه بيد سرما نمي‌خورد، و به‌همين دليل بايد به كار درمان سرماخوردگي‌هاي همراه با تب، دردهاي مفصلي، و ناراحتي‌هاي مشابه بخورد. و از آنجا كه اين، پوست درخت بيد است كه آن‌را در بر گرفته و گرم نگه مي‌دارد پس خاصيت مورد نظر را بايد در پوست بيد جستجو كرد. در قرن هجدهم، متوجه شدند كه پوست بيد، از لحاظ تلخي شبيه به پوست درختي در پرو به نام «سينكونا» است كه از آن گنه‌گنه مي‌‌‌گرفتند و اين دارو عالي‌ترين وسيله درمان بيماري تب‌آور مالاريا به حساب مي‌آمد. به‌اين‌ ترتيب، جوشانده پوست بيد را براي درمان تب مورد استفاده قرار دادند. در سال 1829 ، «لرو» از فرانسه، موفق شد از پوست بيد ماده‌اي به دست آورد كه خود، آن را «ساليسين» (مشتق از اسم لاتيني اين درخت) ناميد. ديري نگذشت كه داروسازي سوئيسي به نام«پاگن ستشر» از راه تقطير گل اسپيره كوهي (كه گياهي است از خانواده spiraea و آن هم دوست دارد كه پايه‌اش درون آب باشد)‌ ماده‌يي به دست آورد با نام شيميايي «ساليسيلات متيل» كه بسيار شبيه به ساليسين بود. دنباله اين ماجرا به آلمان مي‌‌كشد كه درآنجا، چند سال بعد، ماده مشابه ديگري به نام «اسيد ساليسيليك» براي نخستين بار به‌طور مصنوعي تهيه شد. از اين ماده نيز مشتق ديگري به نام«اسيد استيل ساليسيليك» به دست آمد كه (ضمن اين‌كه كلمه salix كه همان بيد باشد در اسم آن انعكاس يافته) چيزي نيست جز اسم رسمي آسپيرين كه داروي رايج ضد درد است و هجاي «spir»‌ در آن، يادآور منشا گياهي ديگر آن، يعني اسپيره كوهي است.جريانات مشابه اين، منجر به پيدايش تعداد زيادي از داروهاي جديد شده است كه منشا آنها را بايد در گياهاني كه از ديرباز بر بشر شناخته شده بوده‌اند جستجو كرد. به‌عنوان مثال، «افدرين» كه در معالجه آسم به كار مي‌رود از علف «افدرا» به دست مي‌آيد، كه دست كم از 5 هزار سال پيش در طب چين مورد استفاده است. نام گياهان ضد درد پرقدرتي چون سيكران، مهرگياه، ترياك و انقوزه، در قديمي‌ترين رساله‌هاي داروسازي بابل و سومر آمده است.در واقع، قابليت برطرف كردن درد، شايد نخستين پيروزي بزرگ طب بود كه خيلي پيشتر از قابليت طب به درمان بيماري‌ها پديد آمد. در مصر باستان داروهاي مسكن وجود داشت، و در «تب» در حدود سال 1600 (ق.م) رساله طبي نگاشته شد كه حاوي فهرستي بود از هفتصد گياه، از آن جمله گياهان ملين مثل سنا و كرچك، و گياهاني از قبيل گياهان خانواده seilla كه در ناراحتي‌هاي قلبي مورد استفاده‌اند. اين، طب يونان بود كه تحت تاثير طبيباني چون بقرات و ديوسكوريد، ارزش‌درمان كنندگي گياهان طبي را ـ‌جدا از اهميتي كه اين گياهان از لحاظ شعائر و سحر و جادو، براي انسانهاي گذشته داشتند‌‌ـ‌ تثبيت كرد. اما پس از سقوط امپراطوري روم، سحر و جادو مجدداً مسلط شد، و شناخت و مطالعه گياهان طبي مامن خود را در ديرها و صومعه‌ها حست و دانش پزشكي به دست محققان عرب شكوفا شد. ما اكنون مي‌دانيم كه برخي عارضه‌هايي كه در آثار محققان قرون وسطي ذكر شده ـ‌‌مانند نوعي التهاب پوستي كه به «آتش سن‌آنتوان» موسوم است‌ـ ناشي از قارچ‌ِ ريزي است كه به جان غلات مي‌افتد و وقتي عده زيادي از مردم،‌ نان حاصل از اين غله آلوده را مي‌خورند به مسموميت دسته‌جمعي و نيز وهم‌زدگي ـ‌كه در قرون وسطي آن را ناشي از عمل شيطان مي‌دانستند‌ـ دچار مي‌شوند. اما تا قرن هجدهم ـ‌ارجوت كه همان قارچ مورد بحث باشد‌ـ شناخته نشد. جالب است بدانيم كه امروزه ارجوت را در تهيه تعداد زيادي از داروهاي مخصوص معالجه فشار خون و اختلالات خوني ديگر، مورد استفاده قرار مي‌دهند.كشف امريكا توسط سياحان اروپايي و پيدا شدن راه دريايي به هندوستان، انواع جديدي از گياهان را بر آن‌چه كه از دوران باستان شناخته شده بود افزود و باعث غناي هر چه بيشتر فهرست عظيم گياهاني شد كه در طب جديد مورد استفاده‌اند. قرن نوزدهم، نشانگر فصل جديدي در شيوه استفاده از گياهان طبي و به منزله دوره گذرا از شيوه استفاده از گياهان يا معجون‌هاي حاصل از آنها براي مصارف درماني، به شيوه استفاده از مولكولهاي فعال موجود در آنهاست. اين در واقع دوره‌اي است كه طي آن،‌ جهان‌بيني زاياي جوامع نوپاي صنعتي، آغاز به واژگون كردن تصور سنتي از طبيعت مي‌كند. اكنون ديگر طبيعت در نظر آنها چيزي نيست، مگر منبع عظيمي از مواد خام سهل‌الوصول. منابع طبيعي براي بهره‌برداري ساخته شده‌اند و انسان جديد در واقع گاهي بيش از اندازه از آنها بهره‌برداري مي‌كند. دنياي گياهان كه زماني مركب از «شخصيت‌ها»ي فردي گياهان بود، اكنون تنها به منزله معدني تلقي مي‌شود كه تنها وظيفه آن قراردادن مواد خود در اختيار انسان است. با اين همه بايد گفت كه در بسياري از موارد، اين تلقي جديد نسبت به گياهان مزايايي دارد. مثلاً وقتي‌كه مي‌توان از چغندر، ابتدا قند تهيه كرد و سپس به مصرف رساند، هيچ‌كس حتي فكر آن را هم نمي‌كند كه براي شيرين كردن چاي خود، تكه‌اي چغندر در آن بيندازد!با پيش‌رفتن اين جريان، زماني مي‌رسد كه شيمي‌دانان يك ماده فعال معين را مصنوعاً تهيه مي‌كنند، و در آن هنگام ديگر به گياهي كه اين ماده را در اصل از آن تهيه مي‌كردند نيازي نيست. در مرحله بعدي، يعني زماني كه از يك محصول مصنوعي، يك رشته مشتقات گرفته شد و پس از آزمايش به روي حيوانات،‌ به فهرست دايم‌التزايد داروهاي شيميايي افزوده مي‌شود، آن‌گاه ديگر هيچ‌كس به خاطر نمي‌آورد كه روزي روزگاري گياهي بود، كه همين اثرات درماني را ايجاد مي‌كرد. چه كسي امروز به خاطر مي‌آورد كه «آمفتامين»ها كه به عنوان محرك در درمان افسردگي مورد استفاده‌اند، صرفاً اعقاب مصنوعي ماده‌اي طبيعي هستند كه از گياه «افدرا» به دست مي‌آمد؟به اين ترتيب قفسه داروخانه‌هاي امروز، پر است از محصولات مصنوعي كه سر‌منشا بسياري از آنها را بايد در موارد موجود در گياهان طبي جست. انسان به صورتي دم‌افزون مولكولهايي مصنوعي ايجاد مي‌كند كه در دنياي طبيعت نظيري ندارد. و سپس از اين مولكولها موادي را براي مصارف درماني تهيه مي‌كند. اين تركيبات مصنوعي كه هر روز به مقدار بيشتر و بيشتري و براي مصارف گوناگون تهيه مي‌شوند، باعث ايجاد پديده‌اي مي‌گردند كه مي‌توان آن را «آلودگي دارويي» ناميد. با عوارض جدي ناشي از مصرف روزانه مقدار فراواني دارو توسط مردمي كه في‌الواقع بيمار نيستند: داروهاي محرك، داروهاي مسكن، انواع داروهاي اعصاب، قرص‌هاي ضد حاملگي و غيره. تمام اين داروهاي آرام‌بخش كه به مقدار فراوان مورد مصرف تعداد زيادي از افرادِ اساساً تندرست قرار مي‌گيرند، كه به اعتقاد خود،‌ با مصرف اين داروها وضع و حالشان بهتر مي‌شود. واين جز خيالي باطل نيست، چراكه هيچ تضميني نيست كه اثر اين داروها، در درازمدت به نفع شخص باشد.اين است كه عده زيادي از خود مي‌پرسند كه اگر توسعه افسارگسيخته صنعتيِ مبتني بر توليد و مصرف مقادير دم‌افزوني از كالاها ادامه پيدا كند، چه پيش‌خواهد آمد؟اكنون بسياري خواهان آنند كه پژوهش‌هايي در زمينه ابداع شيوه‌هاي درماني ملايم‌تر و نرم‌تر كه براي بدن انسان عوارض كمتري داشته باشد انجام گيرد و همراه با آن، توليد و مصرف گياهان طبي در سطح جهان افزايش چشمگير يابد. اما پيش از بريدن از افراط‌كاري‌هاي تمدن شيمي‌زده‌مان و ابداع يا احياي روش‌هاي درماني‌ايي كه مناسبات انسان و محيط زيستش را بر پايه بهتري قرار دهد، معقول آن است كه يك بار براي هميشه، رابطه بين پزشكي علمي و طب سنتي اطبا و حكيمان را روشن سازيم. ‌چراكه اين شبيه رابطه زن و شوهري است كه از زندگي با يكديگر خسته شده‌اند، اما در عين حال توانايي تنها زيستن را ندارند! آنچه به سرعت لازم است انجام گيرد، آشتي بين اين دو است. و اين چيزي است كه در پژوهشي كه از سوي «سازمان جهاني بهداشت» به عمل مي‌‌آمد، مد نظر قرارگرفت. اين سازمان از كشورهاي عضو خواست كه فهرست كاملاً تازه‌اي از منابع درماني خود، كه گياهان طبي در آن، هنوز جاي مهمي دارند، تهيه كنند.بدون ترديد چنين تحقيقاتي منجر به كشف داروهاي جديد، و ايجاد و تكامل نظريات جديد نسبت به درمان بيماري خواهد شد. نيازي به توضيح نيست كه خردمندي و حس عميق تجربه‌گرايي پيشينيان، غالباً منجر به آن مي‌شد كه علي‌رغم سكونت در قاره‌هاي مختلف،‌ براي معالجه فلان عارضه، از داروي طبيعي يكساني استفاده كنند. چنان‌‌كه ساكنان منطقه حاره، براي چاره كردن بيماري جذام، از مواد حاصل از خانواده نباتيِ يكساني به نام «فلاكورتاسئا» استفاده مي‌كرده‌اند. به عبارت ديگر معالجه‌گراني كه هزاران كيلومتر دور از يكديگر مي‌زيستند، بدون آن‌كه از وجود ديگري خبر داشته باشند، از گياهان مشابهي كه گياه‌شناسان امروزي در يك طبقه جاي مي‌دهند، داروهاي يكساني تهيه مي‌كردند. به عنوان مثال هم «اينكا»ها و هم چيني‌ها، متوجه شده بودند كه زنبق آبي براي تسكين درد و نقصان قوه باء خاصيت دارد.برخورد به چنين تشابهاتي توجه انسان را به سودمندي داروهايي كه در زمانهاي مختلف توسط جوامع مختلف كشف شده‌اند جلب مي‌كند. امروزه تعدادي از كشورها متابع قابل توجهي را صرف ارزيابي مجدد و بررسي علمي سنتهاي درماني خود مي‌كنند. انجام اقداماتي از اين قبيل در سراسر جهان، نه تنها باعث غناي ميراث فرهنگي هر يك از ملتها و جوامع و تمدنها خواهد شد، بلكه همچنين، منابع بيشتري را در اختيار طب جديد خواهد گذاشت. با اين همه چنين پيشرفتي مستلزم برخوردي كاملاً نو به گياهان طبي است. پس از ده‌ها سال پژوهش‌هاي تحليلي به منظور استخراج مواد خاص فعال موجود در گياهان، اكنون بايد تاكيد را در بهره‌برداري از كل گياه قرار داد. از اين لحاظ برخي از اطلاعات كاملاً جديد بوم‌شناختي (اكولوژيك) ممكن است به كار آيد. براي يك بوم شناس (اكولوژيست) يك معلول معين، به هيچ‌وجه محصول يك علت واحد نيست، بلكه حاصل برخورد يك رشته پديده‌هاي هم‌زمان است. بنابراين در يك نظام پيچيده، كل آن نظام از حاصل جمع اجزاي آن فراتر است و درك اولي تنها با شناخت دومي به دست نمي‌آيد. كار كردن ماشين طبيعت حاصل جمع عمل اجزاي آن كه به طور هم‌زمان و در كنار يكديگر باشند نيست، بلكه برآيند كنشهاي متقابل فراوان بين آنها است. درست به همان‌گونه كه ماده و حيات، با فراگذشتن از درجه معيني از پيچيدگي، خواص نويني كسب مي‌كنند. حال اگر گياهان طبي را در نظر گيريم، نظريه فوق به طريق استقرايي، نظريه‌هاي سنتي را كه مطابق آنها يك گياه در تماميت خود واجد خواصي است كه از خواص اجزاي متشكله آن متفاوت است، تاييد مي‌كند. نمونه‌هايي كه بيش از همه در تاييد اين نظر ذكر مي‌شود، خواص كلي ارجوت، ترياك يا ديژيتال است كه با خواص تك تك مواد موجود در آنها آشكارا متفاوت است. اما اين نمونه‌ها آن‌چنان منجز هم نيستند، چه با اندكي توجه به منطق دكارتي، روشن مي‌شود كه خواص يك مخلوط عبارت است از جمع جبري خواص مواد تشكيل دهنده آن. حال آنكه آزمايش با انگنار، در اين مورد نتايج بهتري به دست مي‌دهد. بنا بر نظريه علايم، با مصرف اين گياه تلخ‌مزه، عمل كبد بايد بهتر انجام گيرد، و در واقع چنين نيز هست. در ابتدا خاصيت مورد بحث به يك ماده واحد موجود در اين گياه نسبت داده مي‌شد، و سپس كشف شد كه مواد ديگري نيز در اين قضيه سهم دارند. با اين حال وقتي كه اين مواد به طور جداگانه بر روي موش آزمايش شد، معلوم شد كه اكثر آنها به صورت تنها كاملا بي‌اثر هستند. از سوي ديگر، آزمايش مخلوط اين مواد، به مقدار مساوي نشان داد كه هر چه تعداد مواد در مخلوط بيشتر باشد، اثر آنها قاطع‌تر است. به عبارت ديگر اين امر به خوبي نشان مي‌دهد كه چگونه با امتزاج موادي كه به صورت تنها بي‌اثرند، خواص فعال جديدي بروز مي‌كند. بدون شك چنين پديده‌اي در مورد ساير گياهان، مثل خفچه و سنبل‌الطيب نيز صادق است. هرچند كه ماهيت دقيق اجزاي متشكلة آنها هنوز به درستي تعيين نشده است. درست به همان‌گونه كه نفع عمومي چيزي متفاوت از حاصل‌جمع منافع فردي افراد جامعه است، خواص يك داروي معين نيز از حاصل جمع خواص تمام مواد تشكيل‌دهنده آن متفاوت است. اين به آن معنا است كه لازم است برخورد كاملاًجديدي نسيت به مطالعه گياهان طبي پديد آيد و نيز داروشناسي خاص، آن‌چنان پيش برود كه تمام ماهيت و خواص آنها به نحو مقنع‌تري دانسته شود.چنين است كه به عنوان مثال، مطالعات پروفسور ماسكليه از دانشگاه بوردو، درباره كف يك جنگل كاج، منجر به كشف داروي مهمي شد كه در معالجه اختلالات دستگاه گردش خون به كار مي‌رود. ماسكليه با دريافتن اين نكته كه در كف چنين جنگل‌هايي سبزه نمي‌رويد به اين فكر افتاد كه شايد، علت آن باشد كه سوزن‌برگ‌هاي مرده كاج، محتوي ماده‌اي است كه از جوانه‌زدن دانه‌هاي سبزه جلوگيري مي‌كند. آزمايشهايي كه به روي جوشانده سوزن‌برگ‌هاي مرده انجام شد، نشان داد كه چنين چيزي واقعاً وجود دارد و اثر آن بسيار قوي است. پروفسور ماسكليه توانست آن ماده را استخراج كرده و مورد آزمايش قرار دهد، كه در نتيجه آن معلوم شد كه اين ماده داراي اثر بسيار نيرومندي است كه فعل و انفعالات هورموني حاكم بر طويل شدن و تقسيم سلول‌هاي سبزه را مختل مي‌كند. همچنين معلوم شد كه همين ماده از رشد جنبه‌هاي مضر در سلول‌هاي انسان جلوگيري مي‌كند. به هر حال هنگامي كه براي توليد آن از طريق مصنوعي كوشش به عمل آمد، معلوم شد كه تنها پلي‌مرها واجد چنين خاصيتي هستند، (پلي‌مرها موادي مركب از مولكول‌هاي بسيار بزرگند كه از تركيب واحدهاي شيميايي ساده‌تر به نام مونومر حاصل مي‌شوند). و اما هنگامي كه اين مواد را به ديمرها تجزيه كردند‌ (ديمر حاصل تركيب دو مولكول است) معلوم شد كه تحت تاثير آنها، مقاومت مويرگ‌هاي خوني افزايش مي‌يابد و نتيجتاً سيستم قلب و عروق تقويت مي‌شود. به اين ترتيب مطالعه علت عدم رشد سبزه در جنگل كاج، همراه با جستجوي تركيبات درماني جديد، ‌منجر به كشف درمان جديدي براي بيماري‌هاي دستگاه گردش خون با استفاده از ماده موجود در سوزن‌برگ‌هاي كاج شد. اين قضيه نشان مي‌دهد كه چگونه پژوهش‌هاي علمي،‌ براي رسيدن به نتايج مثبت، گاهي بايد از راه‌هاي كاملاً بديع و پرپيچ و خم بگذرد. جرياناتي ساده‌تر از اين هم هست و آن، آزمايش‌هايي است كه به منظور يافتن خواص گياهان به طور منظم به روي آنها انجام مي‌گيرد. همه ساله‌ چنين آزمايش‌هايي در آزمايشگاه‌هاي موسسات صنعتي و دانشگاهي در مورد هزاران نوع گياه، توسط محققان داروهاي گياهي در چهار‌گوشه جهان صورت مي‌گيرد.امور طبيعت علي‌ رغم ظواهر آن از نظم برخوردار است و فراگردهاي شيميايي گياهان نيز به هيچ‌وجه بي‌حساب نيست. در ميان گياهان يك «روح خانوادگي» موجود است و هر خانواده‌اي نوع خاصي از فعل و انفعالات شيميايي را به بار مي‌آورد، درست به همان‌گونه كه نوع خاصي از گل را به‌وجود مي‌آورد.به هر حال، صرف‌نظر از هر مسيري كه در پژوهش‌ها اتخاذ شود، در سراسر دنيا نسبت به مطالعه گياهان دارويي اقبال جديدي ديده مي‌شود و نشانه‌هاي اميدواركننده‌‌اي دال بر توجه كشورهاي در حال توسعه به داروهاي سنتي خود به چشم مي‌خورد. اين كشورها به تشويق سازمان جهاني بهداشت مبني بر اين‌كه احتياجات درماني مردم خود را از منابع خود تامين كنند و با استفاده از مكاتب طب سنتي، تمدن خود از اتكا به واردات سنگين داروهاي خارجي ـ‌‌كه برتري آنها نيز همواره قطعي نيست‌ـ بكاهند به اين سو روي آورده‌اند. امروزه نيز همچون گذشته،‌ دنياي گياهان طبي دنياي وسيعي است كه افق‌هاي دوردستي را در برابر پژوهش‌ها و پيشرفت‌هاي پزشكي گسترده است.
آسپرين داروی معجزه آسا:
چند رشته مطالعات تازه نشان می دهد که آسپيرين می تواند در برابر سرطان دهان، حلق و مری و همچنين روده از بدن محافظت کند.از يک سو محققان ايتاليايی می گويند که مصرف مرتب آسپيرين برای مدت پنج سال خطر ابتلا به سرطان دهان، حلق و مری را به ميزان دو سوم کاهش می دهد و دو گروه ديگر در آمريکا از تاثير مثبت آسپيرين در پيشگيری از سرطان روده خبر می دهند.اين يافته ها بر شواهد قبلی که نشان می دهد آسپيرين يک داروی معجزه آساست می افزايد.مطالعات قبلی نشان داده است که اين قرص، که بيش از يک قرن پيش ساخته شد، می تواند به پيشگيری از سرطان ريه کمک کند.اکثر مردم اين دارو را برای تسکين درد به کار می برند، اما استفاده از آن برای حفاظت در برابر بيماری های قلبی و حتی آرتروز نيز رايج است. 

تاريخچه:
وقتى نخستين بار در سال 1763 از پودر پوست درخت بيد براى تسكين بيمارى كه از تب رنج مى برد استفاده كردند كسى فكرش را نمى كرد كه سال ها بعد دارويى را از آن كشف كنند كه جان ميليون ها نفر را از خطر مرگ نجات دهد. در آن سال يك كشيش انگليسي به نام ادوارد استون مقاله‌اي در جلسه سلطنتي انگلستان ارائه دادكه در آن استفاده از برگ درخت بيد را حتي در درمان مالاريا نيز موثر معرفي كرده بود. 100 سال پس از مقاله استون، يك پزشك اسكاتلندي دريافت كه با استفاده از ماده‌اي كه از برگ درخت بيد بدست مي‌آيد، عوارض ناشي از رماتيسم به طرز معجزه آسايي كاهش مي‌يابد.
آسپيرين را چه كسي كشف كرد؟
فردريک باير (Fredrich Bayer) در سال 1825 بدنيا آمد. پدر او يک نساج و رنگرز پارچه بود و طبق عادت آن زمان وی در ابتدا شغل و حرفه پدر را برای کار انتخاب کرد و پس از مدتی فعاليت با پدر، در سال 1848 تشکيلاتی مشابه برای خود راه اندازی کرد و در آن حرفه بسيار هم موفق شد.
تا قبل از 1856 برای رنگرزی از مواد رنگی طبيعی استفاده می شد اما با کشف و صنعتی شدن ساخت رنگهای حاصل از مواد نفتی، باير که پتانسيل موجود در اين کشف را بخوبی احساس کرده بود با کمک شخصی بنام فردريک وسکوت (Friedrich Weskott) کمپانی Bayer را راه اندازی کرد.
باير در ماه می سال 1880 در گذشت و تا آن زمان کمپانی هنوز در فعاليت رنگرزی مشغول بود، اما شرکت تصميم گرفت با استخدام تعدادی شيميدان نوآوری هايی در اين صنعت بوجود آورد و اين اتفاق هم افتاد اما نه در صنعت رنگرزی.
هنگامی که فليکس هوفمن (Felix Hoffmann) در حال انجام آزمايش با يکسری از ضايعات رنگی بود تا شايد بتواند دارويی برای درمان درد ناشی از بيماری پدرش بدست آورد توانست به پودری دسترسی پيدا کند که امروزه شما آنرا به نام آسپرين می شناسيد.
هوفمن آسپرین را کشف نکرد:
آسپرين چهل سال قبل توسط يک شيميدان فرانسوی کشف شده بود، اين شيميدان بخوبی می دانست که پودر اسيد استيل ساليسيليک (acetylsalicylic acid) دارای خاصيت شفا بخشی بسيار می باشد. در واقع بيش از 3500 سال بود که بشر اين پودر را می شناخت چرا که در سال 1800 يک باستان شناس آلمانی که در مصر تحقيق می کرد، با ترجمه يکی از پاپيروس های مصری متوجه شد که بيش از 877 نوع مواد دارويی برای مصارف مختلف در مصر باستان شناخته شده بود که يکی از آنها همين پودر اسيد بود که برای برطرف کردن درد از آن استفاده می شد.
در برخی از شواهد و نوشته های ديگری که در يونان بدست آمده است نيز مشخص شده که بشر حدود 400 سال پيش از ميلاد از شيره پوست درخت بيد برای درمان تب و درد استفاده می کرده است. همچنين آنها هنگام زايمان زنان از اين ماده برای کاهش درد استفاده می کردند. امروزه مشخص شده که ماده موجود در اين شيره چيزی جز اسيد ساليسيليک نيست.
ثبت رسمی کشف آسپرین:
ماه مارچ 1899 کمپانی باير رسما" محصول خود بنام آسپرين را به ثبت رساند و به دنبال آن در ساير کشورهای جهان نيز تحقيقاتی گسترده راجع به اين دارو انجام گرفت بگونه ای که هنگام بازنشستگی هوفمن در سال 1928، آسپرين در تمام دنيا شناخته شده بود.
سپس شيمي‌دانان آلي بر آن شدند كه اين ماده را شناسايي و جداسازي كنند. و پس از تلاش فراوان يك كربوكسيليك اسيد همراه با يك عامل فنلي را شناسايي كردند و به مناسبت منبع آن كه درخت بيد يا سايدكس بوده آن را ساليسيليك اسيد ناميدند كه فرمول آن مطابق زير است:

سنتز استيل ساليسيليک اسيد (آسپرين) :

بوسيله استيله کردن عامل OH در ساليسيليک اسيد براحتی ميتوان آسپرين تهيه کرد. اين کار به روشهای متفاوتی امکان پذير است. يکی از اين روشها استفاده از استيک انيدريد در محيط اسيدی مي باشد که با توجه
به نقش کاتاليستی اسيد معمولا در حضور استيک اسيد يا سولفوريک اسيد انجام مي شود.
روش مورد بحث ديگر استفاده از استيل کلريد در حضور پيريدين می باشد.
بخش عملی :
الف) سنتز آسپرين با استفاده از استيک انيدريد:

در يک ارلن 250 ميلی ليتری 2.5 گرم ساليسيليک اسيد را با 3.5ميلی ليتر استيک انيدريد مخلوط کنيد و 3-2قطره سولفوريک اسيد غليظ به آن اضافه کنيد. مخلوط واکنش را ضمن هم زدن در يک حمام آب به مدت 15 دقيقه در دمای 60 درجه سانتيگراد حرارت دهيد. آن را سرد کرده و در يک بشر حاوی 38 ميلی ليتر آب سرد همراه با هم زدن بريزيد. رسوب را با کمک قيف بوخنر صاف کرده و با آب سرد بشوييد. پس از خشک کردن راندمان و نقطه ذوب را تعيين کنيد.
برای خالص سازی کامل می توان بر روی محصول در حلال بنزن تبلور مجدد انجام داد. برای اين کار آب حلال مناسبی نمی باشد.هم چنين مي توانيم به منظور خالص سازي آسپيرين 7.5ميلي ليتر اتانول را با 17 ميلي ليتر آب مخلوط ودر حمام آب گرم حرارت دهيم تا دماي آن به 65 درجه برسد.سپس آسپيرين ناخالصي را كه تهيه كرده ايم به اين مخلوط اضافه مي كنيم و آن را حل مي كنيم.محلول را سرد كرده تا بلورهاي جديد تشكيل شود و با قيف بوخنر آن را صاف مي كنيم. پس از تبلور مجدد راندمان و نقطه ذوب را محاسبه نموده و با مرحله قبل مقايسه کنيد.
نكته1: ريختن آب براي تبديل انيدريك استيك به استيك اسيد انجام مي شود و به اين ترتيب بلور حاصل مي شود.توجه به اين نكته لازم است كه اسيد ساليسيليك در اسيد استيك حل مي شود بنابراين تغييري قابل مشاهده اي تا قبل از ريختن آب انجام نمي شود.به اين ترتيب ريختن آب و توليد استيك اسيد كه آسپيرين در آن حل نمي شود موجب تشكيل بلور خواهد شدو آسپيرين ناخالص رويت مي شود.
نكته2: براي اطمينان از اينكه واكنش بين مواد موجود در ارلن انجام شده است مي توانيم از FeCL3 استفاده كنيم.در صورتيكه واكنش بين محتويات ارلن انجام شده باشد با اضافه كردن اين ماده رنگي مشاهده نمي شود ولي اگر واكنش انجام نشده باشد پس از افزودن اين ماده كمپلكس بنفش رنگي مشاهده خواهد شد. علت اصلي اين موضوع از بين رفتن گروه OHدر ماده اوليه است.

ب) سنتز آسپرين با استفاده از استيل کلريد:

در يک ارلن 250 ميلی ليتری 6 گرم ساليسيليک اسيد را در 5 ميلی ليتر پيريدين حل کنيد. ارلن را در حمام يخ بگذاريد و 5 ميلی ليتر استيل کلريد را از داخل يک قيف جدا کننده قطره قطره و همراه با بهم زدن شديد به محلول داخل ارلن اضافه کنيد. پس از اتمام افزايش، مخلوط واکنش را در يک حمام آب به مدت 5 دقيقه گرم کنيد و سپس سرد نمائيد. هنگام سرد کردن يک جسم نيمه جامدی تشکيل می گردد که حدود 60 ميلی ليتر آب سرد و چند تکه يخ به آن اضافه کنيدو مخلوط را به هم بزنيد. کريستالهارا با قيف بوخنرصاف کرده و با آب سرد بشوييدو سپس خشك كنيد و نقطه ذوب و راندمان را محاسبه كرده و به روش قبلي خالص كنيد.

فيلتر هوشمند براي تصفيه نفت خام

از عمليات تصفيه را بر روي نفت خام انجام داد. سولفور توليد شده ناشي از سوختن فرآورده‌ هاي نفتي، هوا را آلوده مي كند. سولفور درون گازوئيل باعث سمي كردن كاتاليست در تبديلات كاتاليزوري مي گردد. فرآيند را متوقف مي سازد. سولفور را مي‌ توان توسط حرارت دادن نفت خام تا در فشاري برابر فشار اتمسفر از نفت خام جدا كرد ولي استفاده ي امروزه از اين فرآيند به طور گسترده بسيار پر هزينه خواهد بود.

نحوه ي ساخت:
براي ساخت اين نوع فيلتر تركيبي از 2 فلز تا درجه حرارت گرم مي شوند و سپس با فشار درون يك نازل وارد مي شوند و به صورت پودرهاي كريستالي ريزي از آن خارج مي گردند. اين ماده ي اينترمتاليك توسط لايه هاي ساكن همچون فيبركربن مي شوند. براي به دست آوردن يك سطح دروني بزرگ، لايه‌ هاي روكش دار شده توسط سيلندرهاي شيشه اي توخالي بسته بندي مي شوند، و هر چه اين سطح بزرگ تر باشد فيلتر كارآيي بيشتري خواهد داشت. كريستال ها از لحاظ شكل بسيار متنوع مي باشند و مي توان شكل اين كريستال ها را با استفاده از مواد شيميايي خاصي كنترل كرد.

نحوه ي عملكرد:
براي زدودن سولفور از نفت خام، اين فيلترها طوري عمل مي كنند كه پودرهاي اينترمتاليك يك ساختار كريستالي تشكيل مي دهند كه داراي حفره هاي كوچكي مطابق با اندازه و شكل مولكول هاي سولفور مي باشد ومي تواند آنها را جذب كند. اين فيلتر در يك بار عبور مي تواند به مقدار 60درصد سولفور را جذب نمايد. همچنين مي توان با تغيير ساختار كريستال، نوع ديگري از فيلترها را تهيه كرد كه براي تصفيه آب فاضلاب ها مورد استفاده قرار مي گيرند. كارايي بهتر اين فيلتر زماني است كه نفت خام با امولسيوني از آب مخلوط شده باشد. در طبيعت نفت به صورت هاي مختلفي از انواع امولسيون ها يافته مي شود. براي حفاري و دستيابي به نفت خام بايد آب و يا بخار آب را به ذخائر نفتي پمپ كرد و اين باعث تشكيل امولسيون مي گردد. به دليل قطبيت مولكول هاي نفت در امولسيون آب، مولكول هاي سولفور موجود در نفت خام تمايل دارند در بين مولكول هاي هيدروكربن قرار بگيرند. با اضافه كردن مواد فعال سطحي سديم و كلسيم، امولسيون تغيير قطبيت مي دهد و مولكول هاي سولفور به سطح حركت مي كنند در انجا به راحتي توسط فيلتر اينترمتاليك جذب مي شوند. اما اين روش باعث جذب شدن مواد فعال سطحي موجود نيز مي شود. براي جلوگيري از اين امر يك جريان الكتريكي در امولسيون آب و نفت برقرار مي شود تا مواد فعال سطحي ، درون محلول باقي بمانند. بنابراين محلول مي تواند قطبيت مطلوب خود را حفظ كرده و به فيلتر اجازه ميدهد تا به جذب سولفور ادامه دهد. با عوض كردن جريان به طور متناوب مي توان ناخالصي هاي انباشته شده را دفع نمود و به اين طريق از فيلتر به طور مداوم استفاده كرد. با محدود كردن بعضي پارامترها مي توان ناخالصي هاي ديگري همچون تركيبات اكسيژن دار، تركيبات نيتروژن دار و تركيبات ساختار فلزي را از نفت خام جدا كرد. در طبيعت نفت خام كه هيچ عملياتي روي آن انجام نشده است داراي مخلوط تركيبات هيدروكربن و هزاران تركيب ديگر است. بعداز جداسازي تركيبات مختلف از نفت خام سه قسمت اصلي باقي مي ماند: 1- سنگين ترين و ويسكوزترين تركيب، آسفالت 2- رزين 3- ودر نهايت سبك ترين تركيب گازوئيل (گاز نفت). از ديگر كاربردهاي اين فيلتر تبديل آسفالت به رزين و رزين به آسفالت مي باشد.