شیمی رنگ

رنگها را معمولا براساس خواص آنها و ساختمان ماده اصلی (ساختمان شیمیایی مواد) طبقه بندی می‌کنند. روش دیگر طبقه بندی رنگها براساس روش مصرف آنها در رنگرزی می‌باشد. روش و تکنیک رنگرزی به ساختمان ، طبیعت الیاف یا شئ مورد رنگرزی بستگی دارد. به عبارت دیگر رنگرزی پشم و ابریشم و دیگر الیاف به دست آمده از حیوانات با رنگرزی پنبه و الیاف به دست آمده از گیاهان تفاوت دارد.

نقش ساختمان شیمیایی الیاف در تعیین رنگ مورد نیاز
در رنگرزی همیشه ساختمان شیمیایی الیاف تعیین کننده نوع رنگ مورد نیاز و تکنیک رنگرزی می‌باشد. به عنوان مثال الیاف حیوان مانند پشم و ابریشم از پروتئین تشکیل شده‌اند و دارای گروههای اسیدی و بازی می‌باشند. این گروهها نقاطی هستند که در آنها مولکول رنگ خود را به الیاف متصل می‌کند. پس برای رنگرزی این گونه الیاف باید از رنگهایی که دارای بنیان اسیدی و بازی هستند استفاده کرد.

پنبه یک کربوهیدرات می‌باشد و تنها محتوی پیوندهای خنثای اتری و گروههای هیدروکسیل است. در این نقاط پیوندهای هیدروژنی بین الیاف و رنگ ایجاد می‌شود. پس باید از رنگهای متناسب با خصوصیات الیاف پنبه‌ای استفاده کرد. متصل کردن رنگ به الیاف مصنوعی و سنتزی مانند پلی اولفین‌ها و هیدروکربنها که کاملا عاری از گروههای قطبی هستند، تکنیک و روش دیگری را می‌طلبد. بر اساس روش رنگرزی به صورت زیر دسته‌بندی می‌شود.

رنگهای مستقیم یا رنگهای جوهری
این دسته از رنگها دارای گروهها و عوامل قطبی مانند عوامل اسیدی و بازی هستند و با استفاده از این گروهها ، رنگ با الیاف ترکیب می‌شود. برای رنگرزی پارچه با اینگونه رنگها فقط کافی است که پارچه را در محلول آبی و داغ رنگ فرو ببریم. اسید پیکریک و ماریتوس زرد از جمله این رنگها هستند. هر دو رنگ ، اسیدی بوده و با گروههای آمینه الیاف پروتئینی ترکیب می‌شوند. نایلون نیز که یک پلی‌آمید است، با این رنگها قابل رنگرزی است.

رنگ دانه‌ای
این دسته از رنگها شامل ترکیباتی هستند که می‌توانند با برخی از اکسیدهای فلزی ترکیب شده و نمکهای نامحلول و رنگی که لاک نامیده می‌شوند، تشکیل دهند. روش رنگرزی با این رنگها از کهن‌ترین روشهای تثبیت رنگ روی الیاف بوده است. این رنگها بیشتر برای رنگرزی ابریشم و پنبه بکار می‌رود. در رنگرزی با رنگهای دانه‌ای پارچه یا الیاف ، رنگی به نظر می‌رسند. چون الیاف توسط لایه‌ای از رسوب رنگین پوشانده می‌شود. برای ایجاد دندانه روی رنگها معمولا از اکسیدهای آلومینیوم ، کروم و آهن استفاده می‌شود. آلیزارین نمونه‌ای از این رنگها می‌باشد.

رنگ خمیری
رنگ خمیری ماده‌ای است که در شکل کاهش یافته ، محلول در آب بوده و ممکن است بی‌رنگ هم باشد. در این حالت الیاف به این رنگ آغشته شده و پس از جذب رنگ توسط الیاف ، آنها را از خمره خارج کرده و در معرض هوا با یک ماده شیمیایی اکسید کننده قرار می‌دهند. در این مرحله رنگ اکسید شده و به صورت رنگین و نامحلول در می‌آید. رنگهای باستانی ایندیگو و تیریان از این جمله‌اند.

رنگ واکنشی
این رنگها که تحت عنوان رنگهای ظاهر شونده هم شناخته می‌شوند، در درون خود پارچه ، تشکیل شده و ظاهر می‌گردند. مثال مهمی از این گروه رنگها ، رنگهای آزو می‌باشند. رنگرزی با این رنگها به این صورت است که پارچه را در محلول قلیایی ترکیبی که باید رنگ در آن مشتق شود (فنل یا نفتول) فرو می‌بریم. سپس پارچه را در محلول سرد آمین دی ازت دار شده در داخل خود الیاف انجام شده و رنگ تشکیل می‌گردد. به رنگی که به این صورت حاصل می‌شود رنگ یخی نیز می‌گویند، زیرا برای پایداری و جلوگیری از تجزیه نمک دی آزونیوم دمای پائین ضرورت دارد.

رنگ پخش شونده
این دسته از رنگها در خود الیاف محلول هستند، اما در آب نامحلول می‌باشند. رنگهای پخش شونده در رنگرزی بسیاری از الیاف سنتزی بکار می‌روند. به این الیاف گاهی اوقات الیاف آبگریز نیز گفته می‌شود. معمولا ساختمان شیمیایی آنها فاقد گروههای قطبی است. روش رنگرزی به اینگونه است که رنگ به صورت پودر نرم در بعضی از ترکیبات آلی مناسب (معمولا ترکیبات فنل) حل می‌شود و در دما و فشار بالا در حمام‌های ویژه به الیاف منتقل می‌شود

کاربردهای quantum dot ها

موادی از قبیل سولفید سرب، سولفید روی، فسفات ایندیوم و غیره بسته به اندازه، طول موج یا رنگ معینی از نور را پس از تحریک الکترون ها با استفاده از یک منبع خارجی از خود ساطع می کنند. انتشار نور توسط quantum dot هادر تشخیص های پزشکی کاربرد فراوانی دارد. این نقاط به صورت برچسب فلوئورسانسی عمل می کنند با این تفاوت که در برابر درخشان شدن خاصیت و توانایی خود را از دست نمی‌دهند و در برابر تعداد سیکل های تحریک و انتشار نور مقاومت بیشتری از خود نشان می دهند.

کشف راز قهوه‌ای رنگ بودن خاک

ساختار ریزذره‌ها‌ی تجزیه گر و نوع تجزیه کربن است که به خاک رنگ قهوه ای می‏بخشد.
به گزارش مهر، دکتر استیون الیسون از دانشگاه کالیفرنیا در ایروین گفت: تفاوت عوامل محیطی تاثیر یکسانی در تفاوت رنگ آمیزی طبیعت دارد. یکی از تاثیر گذار ترین این عوامل نوع ترکیبات معدنی موجود در خاک و گیاه است که بر سوخت و ساز کربن تاثیر می‏گذارد.
وی افزود: اگرچه میزان کربن موجود در خاک سه برابر کربن موجود در گیاهان است ولی به علت نوع و غلظت مواد معدنی موجود در خاک، این کربن نمی‏تواند توسط موجودات ذره بینی تجزیه گر خورده شود.
بر اساس نتایج مطالعه دانشمندان علوم طبیعی موجودات میکروبی تجزیه گر خاک بسیار کوچک تر از حیوانات بزرگی هستند که با تغذیه از گیاهان در متابولیسم کربن نقش اساسی بازی می‏کنند.
هضم کربن این ریز ذره‌ها‌ که فاقد سیستم گوارشی هستند در خارج از بدن آنها توسط سیستمی آنزیمی صورت می‏گیرد در حالیکه مراحل مختلف سوخت و ساز کربن در روده حیوانات صورت می‏گیرد. این نوع تجزیه کربن به خاک رنگ قهوه ای می‏بخشد

آتش سبز خودبخودی

گرم فلز روي را در يك شيشه كوچك بريزيد. در يك شيشه بزرگتر يا يك لوله آزمايش 4 گرم  NH₄NO₃ و يك گرم NH₄CL  و نيم گرم Ba(NO₃)  بريزيد. درست در زمان اجراي نمايش گرد روي را به شيشه بزرگتر بيفزائيد و درب آن را بگذاريد وبه شدت تكان دهيد تا كاملاً مخلوط شوندمخلوط خاكستري رنگي به وجود مي آيد ان را بر روي يك سطح نسوز ريخته و به صورت كپه اي در آوريد و چند قطره آب روي آن بپاشيد (اين كار را مي توانيد با تكان دادن انگشتان خيس انجام دهيد) آتش سبز رنگي خود به خود فوران مي كند.

 

سایت های مفید شیمی

سایت های مرتبط با آزمایشگاه شیمی

 

نام سایت	آدرس سایت
دسترسی به اطلاعات 230 مجله و 25 مبحث شیمی شیمیایی	http://www.chemweb.com
اطلاعات جدید در مورد جدول تناوبی	http://www.apsidium.com
دارای اخبار و مجلات جالب  جدید در زمینه شیمی	http://www.acdlabs.com
آمریکا جامعه شمیدان ها	http://www.acs.org
مواد اولیه جامعه آزمایشگاهی اروپا	http://www.astm.org
در زمینه مواد ضدعفونی بیوشیمیایی	http://www.chemreg.com
بیوشیمی سازمان شیمی	http://www.calpoly.com
سایت جدید جامعه شیمی(دارای منابع و مجلات مفید)	http://www.chemsoc.org
اطلاعات دارای سایت تحقیقاتی مورد شیمی	http://www.cas.org
تجزیه و مقالات در این شیمی زمینه	http://www.citac.org
تیتر های مربوط خبری مربوط به شیمی	http://www.cnionline.com
پاسخ به سوالات در زمینه مختلف شیمی	http://www.cefic.be
مجله فعال در زمینه شیمی و اتمسفری فیزیک	http://www.copernicus.org
اطلاعات در مورد نرم افزار های شیمی	http://www.ddbst.de
جامعه الکترو شیمی	http://www.electrochem.org
در زمینه آنالیز مواد ضد عفونی کننده و حشره کشها	http://www.emalab.com
قرصها، آنالیتیک برای روشهای شربتها، کپسول و ایروسل	http://www.kabslab.com
منابع اطلاعاتی در زمینه آلی	http://www.organicworldwide.net
منبع اطلاعاتی نفت صنعت	http://www.oilonline.com
تامین کننده اطلاعات در زمینه شیمی	http://www.prous.com
اطلاعات در مورد حلالها	http://www.solvdb.ncms.org
دارای مطالب علمی یکی از معتبرترین شرکتهای شیمیایی	http://www.shell.com
اکتشاف پلاتین و اطلاعات مفید در این زمینه	http://www.rimfire.com.au

ساخت نانوداروي ضد ويروس ايدز

يك شركت دارويي مدعي توليد داروهاي ضد ويروس ايدز شد كه اثرات قابل توجهي در مطالعات حيواني از خود نشان داده‌اند.

اين مطالعات در يك آزمايشگاه با سطح زيست امنيتي سه در بوستون صورت گرفته است.

به گفته يكي از محققان نتايج آزمايشات صورت گرفته بر روي موش‌هاي كوچك كارايي داروي Hivcide-I به عنوان يك داروي ضد ويروس ايدز جديد نشان داده است.

وي افزود: طي چند هفته آينده اطلاعات بيشتري در اين زمينه ارائه مي‌شود.

محققان در حال برنامه ريزي جهت اجراي يك برنامه مطالعاتي ضد ايدز در يكي از مراكز بزرگ تحقيقاتي دولتي آمريكا مي‌باشند. علاوه ‌بر آن، آنها درصددند كه اثرات اين داروها را بر روي نمونه‌هاي حيواني حاوي ويروس آنفلوانزاي پرندگان نيز ارزيابي كنند. مطالعاتي نيز در خصوص ارزيابي اثر اين داروها بر روي ويروس خطرناك ابولا در حال انجام است.

به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، اين شركت در حال حاضر از فرم‌هاي تزريقي داروها در مطالعات خود استفاده مي كند اما در آينده قصد دارد كه بر چسب‌هاي جلدي طولاني اثر ضد ايدز بسازد و از اين رو سطح تحمل بيماران و پذيرش دارو توسط آنها افزايش خواهد يافت.

شركت NanoViricides يك شركت در حال توسعه است كه در زمينه توسعه داروهاي ضد ويروس فعاليت دارد.

نسل جديد داروهاي ضد ويروس اين شركت به‌ گونه‌اي طراحي شده اند تا بتوانند به طور اختصاصي به ويروس‌هاي داراي پوشش حمله كرده و آن ها را خنثي كنند.

اين شركت در حال ساخت داروهايي عليه ويروس‌هاي آنفلوانزاي پرندگان، آنفلوانزاي فصلي، ايدز، هپاتيت C، هاري و ابولا است

شناخت سلول‌هاي سرطاني متاستاتيك با نانوذرات اكسيد آهن

يك گروه تحقيقاتي از دانشگاه هاروارد نشان دادند كه نانوذرات اكسيد آهن مي توانند متاستازهاي غدد لنفاوي را به طور اختصاصي و با حساسيت بالا در سرطان كليه، شناسايي كنند.

پايگاه اينترنتي فناوري نانو روز دوشنبه در گزارشي اعلام كرد، اگر غدد لنفاوي حاوي سلول‌هاي سرطاني متاستاتيك باشد، نانوذرات آهن در آنها جمع مي شوند، پس مي‌توانند در تشخيص گسترش متاستاز سرطان پروستات مفيد باشند.

بر اساس اين گزارش، در اين مطالعه اكسيد آهن با روكش دكستران براي ‪ ۹‬مريض با تومور كليه ، تجويز و ثابت شد كه اين ذرات به طور مشخص توانايي شناسايي متاستازهاي غدد لنفاوي و تفكيك آنها از ضايعات خوش خيم را با ‪MRI‬ دارند.

اين اطلاعات با استفاده از روش‌هاي قديمي تشخيص امراض بافتي تاييد شده است . بر اساس اين گزارش ، ادامه تحقيقات، محققان را به اين نتيجه رساند كه استفاده از نانوذرات اكسيد آهن به عنوان يك روش غير تهاجمي براي شناخت بيماري‌هاي متاستاتيك، نيازمند كارآزمايي‌هاي باليني بزرگ تري در آينده خواهد بود.

منبع:ایرانا

شناخت سلول‌هاي سرطاني متاستاتيك با نانوذرات اكسيد آهن

يك گروه تحقيقاتي از دانشگاه هاروارد نشان دادند كه نانوذرات اكسيد آهن مي توانند متاستازهاي غدد لنفاوي را به طور اختصاصي و با حساسيت بالا در سرطان كليه، شناسايي كنند.

پايگاه اينترنتي فناوري نانو روز دوشنبه در گزارشي اعلام كرد، اگر غدد لنفاوي حاوي سلول‌هاي سرطاني متاستاتيك باشد، نانوذرات آهن در آنها جمع مي شوند، پس مي‌توانند در تشخيص گسترش متاستاز سرطان پروستات مفيد باشند.

بر اساس اين گزارش، در اين مطالعه اكسيد آهن با روكش دكستران براي ‪ ۹‬مريض با تومور كليه ، تجويز و ثابت شد كه اين ذرات به طور مشخص توانايي شناسايي متاستازهاي غدد لنفاوي و تفكيك آنها از ضايعات خوش خيم را با ‪MRI‬ دارند.

اين اطلاعات با استفاده از روش‌هاي قديمي تشخيص امراض بافتي تاييد شده است . بر اساس اين گزارش ، ادامه تحقيقات، محققان را به اين نتيجه رساند كه استفاده از نانوذرات اكسيد آهن به عنوان يك روش غير تهاجمي براي شناخت بيماري‌هاي متاستاتيك، نيازمند كارآزمايي‌هاي باليني بزرگ تري در آينده خواهد بود.

عملکرد مواد بیهوش کننده

 نظریات موجود درباره عملکرد بیهوش کننده ها را می‌توان به نظریات فیزیکی و نظریات بیوشیمیایی طبقه‌بندی نمود.
نظریات فیزیکی عمدتا بر اساس دو خاصیت فیزیکوشیمیایی مولکول ماده بیهوش کننده یعنی قابلیت قطبی شدن و حجم مولکول بنا نهاده شده است.
نظریات بیوشیمیایی بر پایه آثاری است که بیهوش کننده‌های عمومی در سیستم های بیوشیمیایی ایجاد می‌نمایند. ولیکن، هیچ یک از این نظریات با شواهد تجربی بدون شبهه حمایت نشده است. چند تن از محققین پیشنهاد کرده اند که اثر اصلی که توسط بیهوش کننده های عمومی ایجاد می‌شود از تداخلات فیزیکی مانند تداخلاتی که سبب تغییرات هم‌آرائی در ماکرومولکولها می‌گردد ناشی می‌شود و نقش دوم را تغییرات بیوشیمی

نظریات محیط مائی
طبق نظر میر در سال 1961 و پاولینگ در سال 1961، محیطی که در سیستم اعصاب مرکزی برای بیهوشی مهم است، محیط چربی نبوده بلکه محیط مائی است. با در نظر گرفتن بعضی مواد مانند کلروفروم و گزنون که در محیط خارج از بدن بلورهای ریز هیدراته تشکیل می‌دهند، پاولینگ تاکید کرد که بلورهای مشابهی توسط مولکول های آب در مایع مغزی تشکیل می‌شود که" کلاتریت" نامیده می‌شود. این بلورها در اثر تشکیل پیوند مواد بیهوش کننده با زنجیره های جانبی پروتئین ها و دیگر مواد حل شده از طریق نیروهای واندروالس پایدار می‌شوند. این بلورهای ریز هیدراته هدایت پیامهای الکتریکی را که برای نگهداری هوشیاری لازم است تغییر می‌دهند. متعاقب این عمل تخدیر یا بیهوشی رخ می‌دهد.
میلر به طور مستقل پیشنهاد نمود که داروهای بیهوش کننده از طریق پایدار کردن غشای بافتهای تحریک شده با نظم دادن به مولکولهای آب در کوه یخ که بلورهای ریز کوچکتر از بلورهای ریز هیدراتها پاولینگ هستند، بیهوشی ایجاد می‌نمایند. حقایق متعددی این نظریات را رد می‌کند و هیچ شاهد تجربی مبنی بر تشکیل هیدرات‌ها در بیهوشی وجود ندارد. بسیاری از داروهای بیهوش کننده نمی‌توانند هیدرات تشکیل دهند. در دمای بدن هیدرات‌ها پایدار نیستند. رابطه تشکیل هیدرات با قدرت داروی بیهوشی خیلی ضعیف تر از رابطه حلالیت در چربی و قدرت آن می‌باشد.

نظریات بیوشیمیایی
مهمترین کوشش در زمینه بیوشیمی که برای توضیح بیهوشی عمومی انجام گرفته است نظربه مهار اکسایش است. کو استل "Quastel" در سال 1963 بیان کرد که داروهای بیهوشی برداشت مغزی اکسیژن را در آزمایشهای خارج بدنی مهار می‌کنند. برای مثال این مواد از اکسید شدن کوآنزیم NADH به NAD+(یا نیکوتینامید آدنین دی نوکلئوتید که سابقا دی فسفوپیریدین نوکلئوتید DPN نامیده می‌شد) جلوگیری می‌نمایند.
همچنین بیهوش‌کننده‌های عمومی عملکرد چرخه اسید سیتریک را تضعیف می‌کنند زیرا NAD+ در دکربوکسیله کردن اکسایشی در چرخه اسید تری کربوکسیلیک (کربس) ضروری است.
از آنجا که اکسید شدن NADH توسط فسفریله شدن ADP به ATP کنترل می‌شود، می‌توان نتیجه گرفت که بیهوش کننده‌های عمومی باعث مهار فسفریله شدن اکسایشی نیز می‌شوند.

بنابراین، این پدیده‌ها، عامل ایجاد بیهوشی نبوده و تنها متعاقب آن ایجاد می‌شوند. بسیار محتمل است که کاهش برداشت مغزی اکسیژن، ناشی از کاهش فعالیت سیستم اعصاب مرکزی که در اثر بیهوشی ایجاد می‌گردد، باشدایی داراست

محققان دانشگاه تهران موفق به ايجاد پوشش نانوکريستال نيکل بوسيله روش آبکاري شدند. از نتايج اين کار تحقيقاتي مي‌توان در قطعاتي که مقاومت به سايش و خوردگي بالائي نياز دارند، استفاده نمود. همچنين اين پوشش‌ها در ساخت پره توربين‌هاي گازي نيروگاه‌هاي توليد برق و موتورهاي جت که در دماهاي بالا کار مي‌کنند، کاربرد دارند.

اين پروژه توسط مهندس علي‌محمد رشيدي دانشجوي دکتري دانشکده مواد و متالورژي دانشگاه تهران و عضو هئيت علمي دانشگاه رازي و با هدايت دکتر احمدعلي آماده (عضو هئيت علمي دانشکده مواد و متالورژي دانشگاه تهران)، در قالب پروژه دکتري انجام گرفته است.

مهندس رشيدي در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري‌نانو، اظهار داشتند: "در پژوهش حاضر ابتدا شرايط بهينه آبکاري براي ايجاد يک لايه نانوکريستال با انجام آزمايش‌هاي لازم تعيين گرديد و به دنبال آن مدل‌هاي تئوري براي اثر پارامترهاي آبکاري استخراج شد. در ادامه پروژه، بررسي سينتيک شکل‌گيري پوشش آلومينيدي بر روي نانوکريستال نيکل و سپس بررسي مقاومت به اکسيداسيون دماي بالاي نانوکريستال نيکل در حالت آلومينايز شده و نشده، بررسي گرديد".

مجري طرح، هدف از انجام اين پژوهش را، توسعه دامنه کاربرد مواد نانوکريستالي با بهره‌گيري از ويژگي نفوذ اتمي بالاي آنها براي بهبود شرايط ايجاد پوشش‌هاي ديفوزيوني مورد استفاده در دماهاي بالا دانست.

رشيدي در پايان از ستاد ويژه توسعه فناوري‌نانو، مسوولين آزمايشگاه‌هاي علم مواد وکارگاه ماشين ابزار دانشگاه رازي و آزمايشگاه‌هاي متالوگرافي پيشرفته و کريستالوگرافي دانشگاه تهران به‌خصوص آقاي دکتر کاشاني بزرگ، قدرداني نمودند

خواص جوش شیرین

جوش شيرين هم شما را زيبا مي‌كند

فوت و فن- همشهري امارات: قطعاً اولين چيزي كه با شنيدن كلمه جوش شيرين به ذهن شما مي‌آيد ماده‌اي است كه در شيرينی‌پزي از آن استفاده مي‌كنند؛ اما بد نيست بدانيد كه جوش شيرين ماده‌اي همه‌كاره و طبيعي كه از كربنات سديم ساخته شده است و مورد استفاده‌هاي فراواني دارد، مثلا در پخت نان و كيك، خوشبوكردن فضا، تميزكردن خانه و حتي زيبايي! خيلي از محصولات زيبايي را مي‌توانيد به راحتي در منزل تهيه كنيد. مقدار مناسبي جوش‌شيرين به همراه مواد مورد نياز ديگر يك محصول زيبايي را به وجود مي‌آورد كه مي‌تواند رضايت شما را هم جلب كند. در اینجا 10 محصول زيبايي را كه شما مي‌توانيد به راحتي با استفاده از جوش شيرين در منزل تهيه كنيد فراهم آورده‌ايم. 1. حمام آرامش‌بخش: براي داشتن حمامي آرام‌بخش مقدار يك دوم فنجان جوش شيرين به آب وان حمام‌تان اضافه كنيد. جوش شيرين، تازگي، نرمي و آرامش را بر پوست شما باقي خواهد گذاشت. 2. مراقبت از پا: با استفاده از جوش شيرين به پاهايتان درماني بدهيد كه از آن لذت ببرد، به اين صورت كه مقدار سه قاشق سوپ‌خوري جوش شيرين را به يك ظرف بزرگ پر از آب گرم اضافه كنيد و تا هر زماني كه دوست داشتيد پاهايتان را در آن قرار دهيد؛ سپس به آرامي پاهايتان را ماساژ دهيد. مطمئن باشيد كه پاهاي خسته شما از شما بابت اين كار تشكر خواهند كرد. 3. برس‌ها و شانه‌ها را تميزكنيد: براي تميزكردن شانه و برس‌ها كه بر اثر شانه زدن، چربي موها برآن باقي مانده است، مي‌توانيد از جوش شيرين استفاده كنيد؛ به اين ترتيب كه آنها را در محلولي از يك قاشق چاي خوري جوش شيرين حل شده در يك لگن كوچك آب گرم،  بخيسانيد تا به راحتي چربي‌ها  از آنها زدوده شوند. 4. زدودن سلولهاي مرده پوست: براي داشتن پوستي نرم و بدون هيچگونه زبري، خميري متشكل از سه بخش جوش شيرين و يك بخش آب تهيه كنيد و سپس اين خمير را به آرامي روي پوست صورت و بدن‌تان به صورت دوراني بماليد تا سلول‌هاي مرده پوست به آرامي جدا شود، سپس با آب گرم خمير جوش شيرين را از روي پوست‌تان بشوييد. 5. مراقبت از موها: براي داشتن موهايي زيبا، درخشنده، نرم و حالت پذير، مي‌توانيد مقدار يك چهارم قاشق چايخوري جوش شيرين را در كف دست‌تان با شامپوي دخواهتان تركيب كنيد و به موهايتان بزنيد و طبق معمول موهايتان را شامپو كنيد و سپس با آب، اين تركيب جوش شيرين و شامپو را بشوييد. مطمئن باشيد كه اين تركيب كمك خواهد كرد موهايتان تميزتر شود. 6. دندان‌هاي سفيدتر: براي اينكه دندان‌هايي سفيد تر داشته باشيد آنها را با جوش شيرين مسواك بزنيد و زماني كه كار مسواك زدن تمام شد به دقت با آب زياد دهانتان را بشوييد. 7. حمام جوش شيرين و روغن: براي داشتن حمامي لطيف و آرام‌بخش، احتياج به چهار قاشق سوپ‌خوري جوش شيرين، هشت اونس عسل روان، شانزده اونس شير، شانزده قاشق سوپخوري نمك، و چهار اونس روغن بچه داريد. در يك ظرف بزرگ جوش شيرين، عسل، شير و نمك را مخلوط كنيد و به خوبي هم بزنيد. مخلوط را در وان آب گرم بريزيد و سپس روغن بچه را اضافه كنيد براي هم زدن مخلوط در آب وان از دست‌هايتان كمك بگيريد و بعد قدم در اين حمام تسكين‌دهنده و آرامش بخش بگذاريد. 8. پوستي صاف و زيبا: براي داشتن پوستي نرم و روشن در قسمت آرنج‌ها، زانو‌ها و...، خميري از جوش شيرين و آب بسازيد و آن را به قسمت مورد نظر بماليد. سپس خمير را با آب گرم بشوييد و پوستتان را تميز كنيد. 9. مراقبت از ناخن: براي نرم كردن پوست كنار ناخن‌ها و تميزكردن ناخن‌ها از جوش شيرين براي شستن‌شان به همراه ليف زدن استفاده كنيد. اين كار ظاهري زيبا ت به ناخن‌ها‌يتان مي‌بخشد. 10. يك شامپوي سريع: خيلي ديرتان شده وقت براي شامپو زدن موهايتان نداريد؟ يك بخش جوش شيرين، يك بخش پودر بچه، و سه قطر روغن گياهي را با هم مخلوط كنيد. مخلوط آماده شده را به ريشه موهايتان بزنيد و سپس تمام موها را شانه كنيد. اين مخلوط چربي اضافي موها و سرتان را جذب خواهد كرد و به موهايتان طراوت و تميزي مي‌بخشد. حالا كه با اين روش‌ها آشنا شديد مي‌توانيد مقداري جوش شيرين برداريد و شروع به ساختن اين محصولات زيبايي در منزلتان بكنيد.

امکان استفاده از مولکول فلورن (C60) به‌عنوان سوئيچ‌هاي مولکولي القايي و ترانزيستورهاي تک‌مولکولي

دانشيار فيزيک ماده چگال دانشگاه پيام نور تهران در پژوهشي، ترابرد الکتريکي و مشخصه جريان – ولتاژ يک تک‌ مولکول C60 متصل به الکترودهاي فلزي و اثر اتصالات مختلف الکترود با اين مولکول را بررسي كرد.

به گزارش سرويس پژوهشي خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، دکتر عليرضا صفارزاده با بيان اين كه مولكول فولرين(C60) از مولکول‌هايي است که به عنوان عنصر اصلي سازنده قطعات الکترونيکي نقش مهمي در کوچک‌سازي دستگاه‌ها و بالا بردن حجم انباشت اطلاعات دارد، اظهار كرد: در مولکول فولرين به دليل داشتن هندسه خاص، نحوه اتصال الکترودها با آن براي عبور جريان، به مقدارقابل توجهي به جهت‌گيري مولکول وابسته است. به عبارت ديگر، الکترودها مي‌توانند از طريق پيوند با يک اتم، پنج اتم، يا شش اتم کربن با مولکول جفت‌شده و جريان را هدايت كنند. تأثير اين جهت‌گيري‌هاي مختلف که باعث اين تنوع پيوند مولکول-الکترود مي‌شود قادر است مشخصه جريان-ولتاژ دستگاه را بطور چشمگيري تغيير داده که جزئيات آن به تفصيل مورد بررسي قرار گرفته است.

وي افزود: اين مولکول، به دليل ساختار قفسي شکل خود، باعث مي‌شود که جريان عبوري از آن، جريان حلقه‌اي بزرگي را ايجاد كند که بسيار بزرگتر از جريان چشمه-چاهک است. اين ويژگي ناشي از تقارن بالاي مولکول است که خود منجر به تبهگني ترازهاي مولکولي مي‌شود.

دكتر صفارزاده خاطرنشان كرد: يکي ديگر از مشخصه‌هاي اين مولکول داشتن پيوندهاي يگانه و دوگانه کربن-کربن با طول‌هاي متفاوت است. تاکنون تصور مي‌شد که اين اختلاف در طول پيوند، تأثير قابل ملاحظه‌اي بر جريان‌هاي عبوري از آن ايجاد نمي‌کند، اما در تحقيق به عمل آمده نشان داده‌ايم که وارد كردن اين اختلاف باعث شکستن تبهگني يکي از ترازهاي مولکولي شده که به تغيير عمده‌اي در رفتار الکتريکي مولکول منجر مي‌شود.

دانشيار فيزيک دانشگاه پيام نور تهران افزود: اين تحقيق که مبتني بر فرمول‌بندي تابع گرين غير تعادلي و نظريه لانداور است، به وضوح نشان مي‌دهد که از مولکول C60 مي‌توان به عنوان سوئيچ‌هاي مولکولي القايي و همچنين ترانزيستورهاي تک مولکولي استفاده كرد.

بنابر اعلام ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، جزئيات اين پژوهش در مجله Applied Physics (جلد 103 در سال 2008) منتشر شده است.


منبع: ايسنا

پلیمرها

پليمرها به سه گروه اصلي تقسيم مي‌شوند:

(1) پلاستيك هاي گرمانرم 
(2) پلاستيك هاي گرما سخت يا ترموست ها
 (3) الاستومرها
 ترموپلاستيك ها با افزايش دما نرم شده و با خنك شدن به سختي اوليه اشان برمي گردند و بيشتر قابل ذوب هستند، به عنوان مثال، نايلون، پلاستيك هاي گرما سخت (ترموست ها) وقتي گرم مي شوند، سخت شده و هنگام سرد شدن به سختي اوليه برمي گردند. اين مواد توسط كاتاليزورها يا گرم شدن تحت فشار به يك شكل دائمي تبديل مي شوند. الاستومرها نظير رابرها مي توانند بدون پاره شدن و گسستن در برابر تغيير شكل مقاومت كنند.

در مطلب حاضر، انواع محدودي از پليمرهاي هر گروه و كاربرد و خواص آنها مورد بررسي قرار مي گيرد.

ترموپلاستيك ها
الف – پلي اولفين يا پليمرهاي اتنيك

همه اين ترموپلاستيك ها بطور مشترك داراي منور اتلين (H2C=CH2) هستند.
پلي اتيلن 6(PE)- پلي اتيلن اولين محصول تجاري در سال 1940 بوده و از نفت خام يا گاز طبيعي تهيه مي شود.
پلي اتيلن يك ماده ترموپلاستيك است كه بسته به ساختار مولكولي از يك نوع به نوع ديگر متفاوت است. در حقيقت، با تغيير وزن مولكولي (يعني طول زنجير)، تبلور (يعني وضعيت زنجير)، و خواص شاخه ( يعني پيوند شيميايي بين زنجيرهاي مجاور) مي‌ توان محصولات متنوعي از آن توليد كرد. پلي‌اتيلن مي تواند در چهار نوع تجاري تهيه شود: (1) دانسيته پايين، (2) دانسيته متوسط، (3) دانسيته بالا و (4) پلي‌اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا.

پلي اتيلن دانسيته پايين (LDPE):
داراي نقطه ذوب OC1050، سختي، مقاومت شكست فشاري، شفافيت، انعطاف پذيري و خاصيت انبساط پذيري است. بنابراين، به دليل روش ساخت و استعمال آسان آن، براي لوله كشي و بسته‌بندي‌ها استفاده مي شود. مقاومت شيميايي آن بسيار برجسته است، گر چه به اندازه پلي‌اتيلن دانسيته و يا پلي پروپيلن نيست، اما اين پليمر در مقابل بسياري اسيدهاي معدني (مانند HCI و HF) و قلياها (نظير NH4OH-KOH-NaoH) مقاوم بوده و براي جابجايي مواد شيميايي معدني مي توان از آن استفاده كرد، ولي بايد از تماس آن با آلكان ها، هيدروكربن هاي آروماتيك، هيدروكربن هاي كلرينه و اكسيد كننده‌هاي قوي (نظير HNo3)) اجتناب كرد. اتصال قسمتهاي مختلف از جنس PE با استفاده از جوش ذوبي انجام مي شود. بدين ترتيب، انجام لوله كشي به اين شكل ارزان بوده و نسبت به ديگر مواد موجود، براي خطوط فاضلاب، خطوط آب، و ديگر سرويسهايي كه در معرض فشارها و يا درجه حرارت هاي بالا قرار نمي گيرند، بسيار مقاوم و بهترين انتخاب است. با وجود اين، محدوديت هايي وجود دارد كه استفاده از آنها را در بسياري كاربردها غيرممكن مي سازد. اين محدوديت ها عبارت از، استحكام پايين، مقاومت حرارتي پايين (بالاترين محدوده دمايي براي اين ماده 0C60 است)، نزول كيفيت تحت پرتو تابي UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشيد) است. با وجود اين، پلي اتيلن مي تواند جهت افزايش استحكام، مقاومت و ديگر خواص مكانيكي مطلوب با مواد ديگر تركيب شود.

پلي اتيلن دانسيته بالا (HDPE)
داراي خواص مكانيكي برجسته و مقاومت مكانيكي نسبتاً بيشتري در مقايسه با نوع دانسيته پايين است. تنها اكسيد كننده هاي قوي بطور محسوس در محدوده دمايي مشخص به اين مواد حمله خواهند كرد. اگر رزين پايه درست انتخاب نشود، شكست فشاري HDPE مي تواند مشكل ساز باشد. خواص مكانيكي اين ماده، استفاده از آنها را در شكل هاي بزرگتر و كاربردهايي نظير مواد ورقه اي در داخل مخازن، بعنوان عايق كاري در ستون‌ها گسترش داده است. در اين ماده نيز از جوش حرارتي مي توان استفاده كرد.

پلي اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا (UHMWPE)
يك پلي اتيلن خطي با محدوده وزن مولكولي متوسط 106×3 تا 106×5 است. زنجيرهاي خطي طولاني، مقاومت ضربه بالا، مقاومت در برابر سايش، سختي، مقاومت در برابر شكست فشاري را، علاوه بر خواص عمومي PE نظير خنثي بودن در مقابل مواد شيميايي و ضريب اصطكاك پايين ايجاد مي‌كنند. بنابراين، اين ترموپلاستيك براي كاربردهايي كه نياز به مقاومت در برابر سايش دارند، نظير اجزاي استفاده شده در ماشين آلات بكار مي رود. در حالت كلي، پلي‌اتيلن‌ها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشيد بسيار حساس هستند. با وجود اين، مي‌توان از حساسيت آن با افزايش تثبيت‌كننده‌هاي مخصوص جلوگيري كرد.

پلي پروپيلن (PP)
با متيل جانشين شده بر روي اتيلن (پروپيلن) بعنوان منومر، خواص مكانيكي بطور قابل ملاحظه اي در مقايسه با پلي اتيلن بهبود مي يابد، در حقيقت اين پليمر داراي دانسيته پايين (kg.m3 915-900)، سخت تر و محكم تر بوده و داراي استحكام بيشتري نسبت به انواع ديگر است. علاوه بر اين نسبت به PE در دماهاي بالاتري مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مقاومت شيميايي آن بيشتر بوده و تنها توسط اكسيد كننده هاي قوي مورد حمله قرار مي گيرد. اگر در انتخاب رزين مناسب دقت نشود، شكست فشاري PP مي‌تواند مشكل ساز باشد.خواص مكانيكي بهتر اين ماده استفاده از آن را در اشكال بزرگتر، به شكل مواد ورقه اي داخل مخازن، بعنوان پوشش گسترش داده است. ضريب انبساط حرارتي براي PP از HDPE كمتر است. دو كاربرد مهم PP ساخت قسمت هاي قالب تزريقي و رشته‌ها و فيبرها است.

پلي بوتيلن (PB)
از پلي ايزوبوتيلن حاصل از تقطير روغن خام تهيه شده است. منومر آن اتيلن با دو گروه متيل جايگزين شده با دو اتم هيدروژن است.

پلي‌وينيل كلرايد (PVC)
اولين ترموپلاستيك استفاده شده در مقادير بالا در كاربردهاي صنعتي است. اين پليمر با واكنش گاز استيلن با اسيد‌هيدروكلريك در حضور كاتاليزور مناسب تهيه مي شود. استفاده از PVC به دليل سادگي ساخت، در طول سالها افزايش يافته است. اين پليمر داراي كاربري آسان است.در مقابل اسيدها و بازهاي معدني قوي مقام بوده و در نتيجه بيش از 40 سال بطور گسترده به عنوان لوله كشي آب سرد و مواد شيميايي استفاده مي شده است. گرچه، در طراحي ساختار لوله، ضريب انبساط حرارتي خطي و ضريب الاستيك ناچيز اين ماده بايد در نظر گرفته شود.

پلي وينيل كلرايد كلرينه شده (CPVC)
پلي وينيل كلرايد مي تواند با كلرينه شدن جهت توليد يك پلاستيك وينيل كلرايد با مقاومت خوردگي اصلاح شده و مقاومت در دماهاي 20 تا 30 درجه بالاتر تغير كند. بنابراين، CPVC كه داراي همان محدوده مقاومت شيميايي PVC است، مي تواند به عنوان لوله، اتصالات، كانال ها، تانكها و پمپها در تماس با مايعات خورنده و آب داغ استفاده مي‌شود. براي مثال، مي‌توان تعيين كرد كه مقاومت شيميايي اين ماده در مقايسه با PVC در محيطهاي حاوي wt%20 استيك اسيد، wt%50-40 كروميك اسيد wt%70-60 نيتريك اسيد در oC300 و wt%80 سولفوريك اسيد، هگزان در oC50 و wt%80 سديم هيدروكسيد تا دماي 80 درجه سانتيگراد، بيشتر است.

پلي وينيل استات (PVA)
از منومري كه در آن يك گروه استات با يك اتم هيدروژن در منومر اتيلن جايگزين شده، تهيه مي شود. اين پليمر به عنوان پليمرهاي ساختاري استفاده نمي شود، زيرا يك ترموپلاستيك نسبتاً نرم است و از اين جهت تنها براي پوشش ها و چسب ها بكار مي رود.

 

پلي استايرن (PS)
از منومر استايرن C6H5CH=CH2 (فنيل بنزن) تشكيل شده است. پلي استايرن يك آمورف و ترموپلاستيك ناهمسان است. حلقه آروماتيك به سختي پلاستيك كمك مي كند و از جابجايي زنجير كه پلاستيك را ترد و شكننده مي كند، جلوگيري مي‌كند. اين پليمر براي كاربردهايي كه مستلزم تماس با مواد شيميايي خورنده هستند، توصيه نمي شود، زيرا مقاومت شيميايي آن در مقايسه با ديگر ترموپلاستيك هاي موجود ناچيز بوده و در محيط هاي خاص شكست فشاري خواهند داشت. پلي استايرن در مقابل تابش اشعه UV (مانند تابش نور خورشيد ) حساس بوده و به رنگ مايل به زرد تبديل مي‌شود و مقاومت حرارتي آن نيز تنها 0C 650 است. اين ماده به عنوان پوشش تجهيزات و در بسياري كاربردهاي الكتريكي استفاده مي شود. اتصالات لوله كشي از اين پلاستيك تهيه شده، و بسياري ظروف هستند كه از پلي‌استايرن اصلاح شده، ساخته مي شوند. نحوه اتصال اين قطعات توسط جوشكاري با استفاده از حلال است، اما استفاده از آنها به آب و محلولهايي كه حاوي مواد آلي و معدني نباشند، محدود مي شود. پلي استايرن سومين ترموپلاستيك پرمصرف پس از PE و PP با بازار 20% است.

پلي متيل پنتن (PMP)
يك دستگاه پلاستيك با شفافيت و خواص الكتريكي خوب است كه مي تواند تا دماي 0C150 نيز مورد استفاده قرار گيرد.

آكريلونيتريل بوتادين استايرن (ABS)
يك سه بسپار با منومر بوتادين است، منومر دوم، آكريلونيتريل، از مولكول اتيلن كه اتم هيدروژن آن با يك گروه نيتريل (CN) جايگزين شده تشكيل شده. منومر سوم از يك مولكول اتيلن با گروه فنيل جايگزين شده با اتم هيدروژن (استايرن) تشكيل شده است.خواص اين پليمر با تغيير نسبت آكريلونيتريل در دو جزء ديگر آن، بطور قابل ملاحظه‌اي متغير است. اين مشتق از رزين هاي استايرن داراي جايگاه مهمي است. در حقيقت، استحكام، سختي، ثبات بعدي و ديگر خواص مكانيكي آنها، با تغيير اين نسبتها قابل اصلاح است. گرچه، اين مواد داراي مقاومت حرارتي پايين OC90 استحكام نسبتاً كم، و مقاومت شيميايي محدود هستند، قيمت پايين، اتصال راحت و راحتي ساخت، اين مواد را براي لوله‌هاي توزيع گاز، آب، فاضلاب و خطوط تخليه، قسمتهاي اتومبيل و خدمات بسيار از تلفن تا قسمتهاي مختلف اتومبيل بسيار مورد توجه كرده است. مقاومت اين ماده توسط مقدار كمي از تركيبات آلي تهديد مي شود، و به آساني توسط عوامل اكسيد كننده و اسيدهاي معدني قوي مورد حمله قرار مي‌گيرد. علاوه بر اين، ممكن است گراكينگ فشاري در حضور بعضي مواد آلي در آنها رخ دهد.

پلي تترافلورواتيلن (PTFE)
از منومر مولكول اتيلن كاملاً فلورينه شده به دست مي آيد كه تحت نام تجاري تفلون 4 شناخته شده است. نظر به ذوب بالا (0C327) داراي پايداري دمايي بسيار بالا با مقاومت حرارتي تا 0C280 است، و از نظر شيميايي يكي از خنثي ترين مواد شناخته شده پس از شيشه، فلزات دير گداز نظير تانتالم1 و فلزات گروه پلاتينيم نظير ايريديم 2 يا پلاتينيم 3 براي استفاده در مواد خورنده حتي در دماي بالا است. يكي از مشكلات عمده اين پليمر خستگي ناشي از سيكل هاي حرارتي به واسطه تكرار انبساط و انقباض در يك دوره زماني در دماهاي بالاتر از مرز بيان شده است. با توجه به تخلخل آنها، يكي از دلايل زوال فلوروكربن‌ها جذب مواد شيميايي و به دنبال آن واكنش با اجزاي ديگر در ترموپلاستيك است. هنگامي كه اين پديده اتفاق مي افتد، منجر به دفرمه شدن سطح، نظير حبابي شدن مي شود. اين مواد داراي محدوده دمايي معيني هستند و از افزايش دما بايد اجتناب شود.

پلي تري فلورو كلرو اتيلن (PTCE)
اين كلرو فلورو پليمر داراي پايداري حرارتي تا 0C175 بوده و مقاومت شيميايي كمتري نسبت به PTFE كاملاً فلورينه شده دارد. اين پليمرتحت نام تجاري Kel-F شناخته شده است. بطور كلي، خواص كاري اين پلاستيك نسبتاً خوب است، بطوري كه مي تواند به وسيله قالبگيري تزريقي شكل گرفته و نتيجتاً بعنوان پوشش و همچنين براي پوشش‌هاي پيش ساخته براي بسياري كاربردهاي شيميايي استفاده شود.

پلي وينيليدن فلورايد (PVDF)
اين ماده داراي مقاومت حرارتي كم تر 0C15 و پايداري شيميايي پايين تري نسبت به ديگر فلوروكربن‌ها است. اين پليمر داراي كاربردهاي بسياري در صنايع فرآيند‌هاي شيميايي و ساخت پمپ ها، شيرها، لوله، مخازن كوچك و ديگر تجهيزات است. اين مواد به عنوان پوشش و آستر نيز بكار مي روند. 000

ب- پلي آميدها (PA)
ترموپلاستيك هاي پلي آميد از طريق چگالش واكنش كربوكسيل اسيد (RCOOH) و يك آمين (RNH2) با حذف آب تهيه مي شود. اين رزين ها تحت نام تجاري نايلون، يكي از اولين محصولات رزيني استفاده شده بعنوان مواد مهندسي شناخته شده است. خواص مكانيكي بسيار خوب بهمراه راحتي ساخت، رشد متداوم آنها را براي كاربردهاي مكانيكي حتمي مي‌كند. استحكام بالا، سختي، مقاومت در برابر سايش و مدول يانگ بالا خواص بسيار با ارزش نايلون ها بوده و موارد استعمال آن‌ را در كاربردهاي مهم در تجهيزات عملياتي مختلف نظير چرخ دنده ها، اتصالات الكتريكي، شيرها، نگهدارنده ها، لوله گذاري و پوشش سيم‌ها توجيه مي‌كند. مقاومت حرارتي نايلون مي‌تواند متغير باشد، اما در محدوده دمايي 0C100، بايد در نظر گرفته شود. اين پليمر به عنوان يك ترموپلاستيك، به استثناي مقاومت ناچيز آن در تماس با اسيدهاي معدني قوي داراي مقاومت شيميايي خوبي است. نظر به گوناگوني مشتقات يا كوپليمرهاي آغازگر، انواع تجاري متنوعي از رزين هاي نايلون، با خواص متفاوت موجود است. انواع اصلي آن، نايلون و نايلون 66 است كه داراي استحكام بالايي هستند. اخيراً ، انواع تجاري جديدي از نايلون عرضه شده كه بر انواع سابق از نظر غلبه بر محدوديت‌هاي موجود، برتري دارد. اين مواد شامل پلي آميدهايي است كه داراي يك گروه آروماتيك در منومر آنها بوده، و به همين دليل آراميد رزين (آرومانتيك آميدها) كه تحت نام تجاري Kelvar و Nomex شناخته شده، ناميده مي شود.

ج ) پلي استاليز
پلي استالزها تحت نام تجاري Delrin و عموماً با پليمر اوليه فرمالدئيد است. ثبات بعدي عالي و استحكام رزين استال، استفاده از آنها در چرخ دنده ها، پره‌هاي پمپ، انواع اتصالات رزوه اي نظير درپوش‌ها و قسمتهاي مكانيكي را امكان پذير مي‌كند. اين مواد مختلف آلي و معدني در محدوده وسيعي است. همانند بسياري پليمرهاي ديگر اين پليمر فرمالدئيد در مقابل اسيدهاي قوي، بازهاي قوي يا مواد اكسيد كننده مقاوم نخواهد بود.

د ) سلولزها
مهمترين مشتقات سلولزي در پليمرها، ترموپلاستيك هاي استات، بوتيرات و پروپيونات هستند. اين پليمرها در موارد مهم استفاده نمي شوند اما در قطعات كوچك نظير پلاك هاي شناسايي، پوشش هاي تجهيزات الكتريكي و ديگر كاربردهايي كه نياز به يك پلاستيك شفاف با خواص مقاومت ضربه بالا دارند، استفاده مي شود. خواص فرسايشي اين مواد، مخصوصاً در مورد پروپيونات خوب است، اما مقاومت مكانيكي آنها در مقايسه با ديگر ترموپلاستيك ها قابل رقابت نيست. آب و محلولهاي نمكي اثري بر اين مواد ندارند، اما مقادير ناچيز از اسيد، قليا يا ديگر حلال ها بر روي آن اثر نامطلوبي دارد. بالاترين دماي مفيد 0C60 است.

ه – پلي‌كربناتها (PC)
پلي كربناتها توسط واكنش پلي فنل با دي كلرومتان و فسژن تهيه مي شود. منومر اوليه اين ماده OC6H4C(CH3)2C6 H4COO است. پلي كربنات يك ترموپلاستيك خطي، با خاصيت كريستاليزاسيون پايين، شفاف و با جرم مولكولي بالا بوده وعموماً تحت نام تجاري Lexan شناخته مي‌شود. اين پليمر داراي مقاومت شيميايي بالا در گريس كاري و روغن كاري بوده ولي داراي مقاومت پايين در برابر حلالهاي آلي است. مقاومت فوق العاده بالاي اين ترموپلاستيك (30 برابر شيشه ضربه گير) به همراه مقاومت الكتريكي بالا راحتي ساخت، مقاومت در برابر آتش، و عبور نور بالا (90%) استفاده از اين پليمر را در بسياري كاربردهاي صنعتي توسعه داده است. وقتي يك پوشش ترانسپارنت، با دوام و بسيار ضربه گير مورد نياز باشد، پلي كربنات انتخابي مناسبي است. مقاومت فوق العاده بالاي اين ترموپلاستيك (30 برابر شيشه ضربه گير) بهمراه مقاومت الكتريكي بالا، راحتي ساخت، مقاومت در برابر آتش ، وعبور نور بالا (90%) استفاده از اين پليمر را در بسياري كاربردهاي صنعتي توسعه داده است.وقتي يك پوشش ترانسپارنت با دوام و بسيار ضربه گير مورد نياز باشد، پلي كربنات انتخاب مناسبي است. در مجموع ، جهت ساخت قطعات بسيار كوچك ماشين آلات – مخصوصاً ماشين آلاتي كه داراي تجهيزات قالبگيري پيچيده هستند، پره هاي پمپ ها، كلاه هاي ايمني و ديگر كاربردهايي كه نياز به وزن سبك و مقاومت ضربه گيري بالا دارد، استفاده از ترموپلاستيك‌هاي پلي كربنات رضايت بخش است. اين مواد مي‌توانند در دماهاي بين 0C170 تا 0C121 مورد استفاده قرار گيرند

پلیمرها

پليمرها به سه گروه اصلي تقسيم مي‌شوند:

(1) پلاستيك هاي گرمانرم 
(2) پلاستيك هاي گرما سخت يا ترموست ها
 (3) الاستومرها
 ترموپلاستيك ها با افزايش دما نرم شده و با خنك شدن به سختي اوليه اشان برمي گردند و بيشتر قابل ذوب هستند، به عنوان مثال، نايلون، پلاستيك هاي گرما سخت (ترموست ها) وقتي گرم مي شوند، سخت شده و هنگام سرد شدن به سختي اوليه برمي گردند. اين مواد توسط كاتاليزورها يا گرم شدن تحت فشار به يك شكل دائمي تبديل مي شوند. الاستومرها نظير رابرها مي توانند بدون پاره شدن و گسستن در برابر تغيير شكل مقاومت كنند.

در مطلب حاضر، انواع محدودي از پليمرهاي هر گروه و كاربرد و خواص آنها مورد بررسي قرار مي گيرد.

ترموپلاستيك ها
الف – پلي اولفين يا پليمرهاي اتنيك

همه اين ترموپلاستيك ها بطور مشترك داراي منور اتلين (H2C=CH2) هستند.
پلي اتيلن 6(PE)- پلي اتيلن اولين محصول تجاري در سال 1940 بوده و از نفت خام يا گاز طبيعي تهيه مي شود.
پلي اتيلن يك ماده ترموپلاستيك است كه بسته به ساختار مولكولي از يك نوع به نوع ديگر متفاوت است. در حقيقت، با تغيير وزن مولكولي (يعني طول زنجير)، تبلور (يعني وضعيت زنجير)، و خواص شاخه ( يعني پيوند شيميايي بين زنجيرهاي مجاور) مي‌ توان محصولات متنوعي از آن توليد كرد. پلي‌اتيلن مي تواند در چهار نوع تجاري تهيه شود: (1) دانسيته پايين، (2) دانسيته متوسط، (3) دانسيته بالا و (4) پلي‌اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا.

پلي اتيلن دانسيته پايين (LDPE):
داراي نقطه ذوب OC1050، سختي، مقاومت شكست فشاري، شفافيت، انعطاف پذيري و خاصيت انبساط پذيري است. بنابراين، به دليل روش ساخت و استعمال آسان آن، براي لوله كشي و بسته‌بندي‌ها استفاده مي شود. مقاومت شيميايي آن بسيار برجسته است، گر چه به اندازه پلي‌اتيلن دانسيته و يا پلي پروپيلن نيست، اما اين پليمر در مقابل بسياري اسيدهاي معدني (مانند HCI و HF) و قلياها (نظير NH4OH-KOH-NaoH) مقاوم بوده و براي جابجايي مواد شيميايي معدني مي توان از آن استفاده كرد، ولي بايد از تماس آن با آلكان ها، هيدروكربن هاي آروماتيك، هيدروكربن هاي كلرينه و اكسيد كننده‌هاي قوي (نظير HNo3)) اجتناب كرد. اتصال قسمتهاي مختلف از جنس PE با استفاده از جوش ذوبي انجام مي شود. بدين ترتيب، انجام لوله كشي به اين شكل ارزان بوده و نسبت به ديگر مواد موجود، براي خطوط فاضلاب، خطوط آب، و ديگر سرويسهايي كه در معرض فشارها و يا درجه حرارت هاي بالا قرار نمي گيرند، بسيار مقاوم و بهترين انتخاب است. با وجود اين، محدوديت هايي وجود دارد كه استفاده از آنها را در بسياري كاربردها غيرممكن مي سازد. اين محدوديت ها عبارت از، استحكام پايين، مقاومت حرارتي پايين (بالاترين محدوده دمايي براي اين ماده 0C60 است)، نزول كيفيت تحت پرتو تابي UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشيد) است. با وجود اين، پلي اتيلن مي تواند جهت افزايش استحكام، مقاومت و ديگر خواص مكانيكي مطلوب با مواد ديگر تركيب شود.

پلي اتيلن دانسيته بالا (HDPE)
داراي خواص مكانيكي برجسته و مقاومت مكانيكي نسبتاً بيشتري در مقايسه با نوع دانسيته پايين است. تنها اكسيد كننده هاي قوي بطور محسوس در محدوده دمايي مشخص به اين مواد حمله خواهند كرد. اگر رزين پايه درست انتخاب نشود، شكست فشاري HDPE مي تواند مشكل ساز باشد. خواص مكانيكي اين ماده، استفاده از آنها را در شكل هاي بزرگتر و كاربردهايي نظير مواد ورقه اي در داخل مخازن، بعنوان عايق كاري در ستون‌ها گسترش داده است. در اين ماده نيز از جوش حرارتي مي توان استفاده كرد.

پلي اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا (UHMWPE)
يك پلي اتيلن خطي با محدوده وزن مولكولي متوسط 106×3 تا 106×5 است. زنجيرهاي خطي طولاني، مقاومت ضربه بالا، مقاومت در برابر سايش، سختي، مقاومت در برابر شكست فشاري را، علاوه بر خواص عمومي PE نظير خنثي بودن در مقابل مواد شيميايي و ضريب اصطكاك پايين ايجاد مي‌كنند. بنابراين، اين ترموپلاستيك براي كاربردهايي كه نياز به مقاومت در برابر سايش دارند، نظير اجزاي استفاده شده در ماشين آلات بكار مي رود. در حالت كلي، پلي‌اتيلن‌ها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشيد بسيار حساس هستند. با وجود اين، مي‌توان از حساسيت آن با افزايش تثبيت‌كننده‌هاي مخصوص جلوگيري كرد.

پلي پروپيلن (PP)
با متيل جانشين شده بر روي اتيلن (پروپيلن) بعنوان منومر، خواص مكانيكي بطور قابل ملاحظه اي در مقايسه با پلي اتيلن بهبود مي يابد، در حقيقت اين پليمر داراي دانسيته پايين (kg.m3 915-900)، سخت تر و محكم تر بوده و داراي استحكام بيشتري نسبت به انواع ديگر است. علاوه بر اين نسبت به PE در دماهاي بالاتري مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مقاومت شيميايي آن بيشتر بوده و تنها توسط اكسيد كننده هاي قوي مورد حمله قرار مي گيرد. اگر در انتخاب رزين مناسب دقت نشود، شكست فشاري PP مي‌تواند مشكل ساز باشد.خواص مكانيكي بهتر اين ماده استفاده از آن را در اشكال بزرگتر، به شكل مواد ورقه اي داخل مخازن، بعنوان پوشش گسترش داده است. ضريب انبساط حرارتي براي PP از HDPE كمتر است. دو كاربرد مهم PP ساخت قسمت هاي قالب تزريقي و رشته‌ها و فيبرها است.

پلي بوتيلن (PB)
از پلي ايزوبوتيلن حاصل از تقطير روغن خام تهيه شده است. منومر آن اتيلن با دو گروه متيل جايگزين شده با دو اتم هيدروژن است.

پلي‌وينيل كلرايد (PVC)
اولين ترموپلاستيك استفاده شده در مقادير بالا در كاربردهاي صنعتي است. اين پليمر با واكنش گاز استيلن با اسيد‌هيدروكلريك در حضور كاتاليزور مناسب تهيه مي شود. استفاده از PVC به دليل سادگي ساخت، در طول سالها افزايش يافته است. اين پليمر داراي كاربري آسان است.در مقابل اسيدها و بازهاي معدني قوي مقام بوده و در نتيجه بيش از 40 سال بطور گسترده به عنوان لوله كشي آب سرد و مواد شيميايي استفاده مي شده است. گرچه، در طراحي ساختار لوله، ضريب انبساط حرارتي خطي و ضريب الاستيك ناچيز اين ماده بايد در نظر گرفته شود.

پلي وينيل كلرايد كلرينه شده (CPVC)
پلي وينيل كلرايد مي تواند با كلرينه شدن جهت توليد يك پلاستيك وينيل كلرايد با مقاومت خوردگي اصلاح شده و مقاومت در دماهاي 20 تا 30 درجه بالاتر تغير كند. بنابراين، CPVC كه داراي همان محدوده مقاومت شيميايي PVC است، مي تواند به عنوان لوله، اتصالات، كانال ها، تانكها و پمپها در تماس با مايعات خورنده و آب داغ استفاده مي‌شود. براي مثال، مي‌توان تعيين كرد كه مقاومت شيميايي اين ماده در مقايسه با PVC در محيطهاي حاوي wt%20 استيك اسيد، wt%50-40 كروميك اسيد wt%70-60 نيتريك اسيد در oC300 و wt%80 سولفوريك اسيد، هگزان در oC50 و wt%80 سديم هيدروكسيد تا دماي 80 درجه سانتيگراد، بيشتر است.

پلي وينيل استات (PVA)
از منومري كه در آن يك گروه استات با يك اتم هيدروژن در منومر اتيلن جايگزين شده، تهيه مي شود. اين پليمر به عنوان پليمرهاي ساختاري استفاده نمي شود، زيرا يك ترموپلاستيك نسبتاً نرم است و از اين جهت تنها براي پوشش ها و چسب ها بكار مي رود.

 

پلي استايرن (PS)
از منومر استايرن C6H5CH=CH2 (فنيل بنزن) تشكيل شده است. پلي استايرن يك آمورف و ترموپلاستيك ناهمسان است. حلقه آروماتيك به سختي پلاستيك كمك مي كند و از جابجايي زنجير كه پلاستيك را ترد و شكننده مي كند، جلوگيري مي‌كند. اين پليمر براي كاربردهايي كه مستلزم تماس با مواد شيميايي خورنده هستند، توصيه نمي شود، زيرا مقاومت شيميايي آن در مقايسه با ديگر ترموپلاستيك هاي موجود ناچيز بوده و در محيط هاي خاص شكست فشاري خواهند داشت. پلي استايرن در مقابل تابش اشعه UV (مانند تابش نور خورشيد ) حساس بوده و به رنگ مايل به زرد تبديل مي‌شود و مقاومت حرارتي آن نيز تنها 0C 650 است. اين ماده به عنوان پوشش تجهيزات و در بسياري كاربردهاي الكتريكي استفاده مي شود. اتصالات لوله كشي از اين پلاستيك تهيه شده، و بسياري ظروف هستند كه از پلي‌استايرن اصلاح شده، ساخته مي شوند. نحوه اتصال اين قطعات توسط جوشكاري با استفاده از حلال است، اما استفاده از آنها به آب و محلولهايي كه حاوي مواد آلي و معدني نباشند، محدود مي شود. پلي استايرن سومين ترموپلاستيك پرمصرف پس از PE و PP با بازار 20% است.

پلي متيل پنتن (PMP)
يك دستگاه پلاستيك با شفافيت و خواص الكتريكي خوب است كه مي تواند تا دماي 0C150 نيز مورد استفاده قرار گيرد.

آكريلونيتريل بوتادين استايرن (ABS)
يك سه بسپار با منومر بوتادين است، منومر دوم، آكريلونيتريل، از مولكول اتيلن كه اتم هيدروژن آن با يك گروه نيتريل (CN) جايگزين شده تشكيل شده. منومر سوم از يك مولكول اتيلن با گروه فنيل جايگزين شده با اتم هيدروژن (استايرن) تشكيل شده است.خواص اين پليمر با تغيير نسبت آكريلونيتريل در دو جزء ديگر آن، بطور قابل ملاحظه‌اي متغير است. اين مشتق از رزين هاي استايرن داراي جايگاه مهمي است. در حقيقت، استحكام، سختي، ثبات بعدي و ديگر خواص مكانيكي آنها، با تغيير اين نسبتها قابل اصلاح است. گرچه، اين مواد داراي مقاومت حرارتي پايين OC90 استحكام نسبتاً كم، و مقاومت شيميايي محدود هستند، قيمت پايين، اتصال راحت و راحتي ساخت، اين مواد را براي لوله‌هاي توزيع گاز، آب، فاضلاب و خطوط تخليه، قسمتهاي اتومبيل و خدمات بسيار از تلفن تا قسمتهاي مختلف اتومبيل بسيار مورد توجه كرده است. مقاومت اين ماده توسط مقدار كمي از تركيبات آلي تهديد مي شود، و به آساني توسط عوامل اكسيد كننده و اسيدهاي معدني قوي مورد حمله قرار مي‌گيرد. علاوه بر اين، ممكن است گراكينگ فشاري در حضور بعضي مواد آلي در آنها رخ دهد.

پلي تترافلورواتيلن (PTFE)
از منومر مولكول اتيلن كاملاً فلورينه شده به دست مي آيد كه تحت نام تجاري تفلون 4 شناخته شده است. نظر به ذوب بالا (0C327) داراي پايداري دمايي بسيار بالا با مقاومت حرارتي تا 0C280 است، و از نظر شيميايي يكي از خنثي ترين مواد شناخته شده پس از شيشه، فلزات دير گداز نظير تانتالم1 و فلزات گروه پلاتينيم نظير ايريديم 2 يا پلاتينيم 3 براي استفاده در مواد خورنده حتي در دماي بالا است. يكي از مشكلات عمده اين پليمر خستگي ناشي از سيكل هاي حرارتي به واسطه تكرار انبساط و انقباض در يك دوره زماني در دماهاي بالاتر از مرز بيان شده است. با توجه به تخلخل آنها، يكي از دلايل زوال فلوروكربن‌ها جذب مواد شيميايي و به دنبال آن واكنش با اجزاي ديگر در ترموپلاستيك است. هنگامي كه اين پديده اتفاق مي افتد، منجر به دفرمه شدن سطح، نظير حبابي شدن مي شود. اين مواد داراي محدوده دمايي معيني هستند و از افزايش دما بايد اجتناب شود.

پلي تري فلورو كلرو اتيلن (PTCE)
اين كلرو فلورو پليمر داراي پايداري حرارتي تا 0C175 بوده و مقاومت شيميايي كمتري نسبت به PTFE كاملاً فلورينه شده دارد. اين پليمرتحت نام تجاري Kel-F شناخته شده است. بطور كلي، خواص كاري اين پلاستيك نسبتاً خوب است، بطوري كه مي تواند به وسيله قالبگيري تزريقي شكل گرفته و نتيجتاً بعنوان پوشش و همچنين براي پوشش‌هاي پيش ساخته براي بسياري كاربردهاي شيميايي استفاده شود.

پلي وينيليدن فلورايد (PVDF)
اين ماده داراي مقاومت حرارتي كم تر 0C15 و پايداري شيميايي پايين تري نسبت به ديگر فلوروكربن‌ها است. اين پليمر داراي كاربردهاي بسياري در صنايع فرآيند‌هاي شيميايي و ساخت پمپ ها، شيرها، لوله، مخازن كوچك و ديگر تجهيزات است. اين مواد به عنوان پوشش و آستر نيز بكار مي روند. 000

ب- پلي آميدها (PA)
ترموپلاستيك هاي پلي آميد از طريق چگالش واكنش كربوكسيل اسيد (RCOOH) و يك آمين (RNH2) با حذف آب تهيه مي شود. اين رزين ها تحت نام تجاري نايلون، يكي از اولين محصولات رزيني استفاده شده بعنوان مواد مهندسي شناخته شده است. خواص مكانيكي بسيار خوب بهمراه راحتي ساخت، رشد متداوم آنها را براي كاربردهاي مكانيكي حتمي مي‌كند. استحكام بالا، سختي، مقاومت در برابر سايش و مدول يانگ بالا خواص بسيار با ارزش نايلون ها بوده و موارد استعمال آن‌ را در كاربردهاي مهم در تجهيزات عملياتي مختلف نظير چرخ دنده ها، اتصالات الكتريكي، شيرها، نگهدارنده ها، لوله گذاري و پوشش سيم‌ها توجيه مي‌كند. مقاومت حرارتي نايلون مي‌تواند متغير باشد، اما در محدوده دمايي 0C100، بايد در نظر گرفته شود. اين پليمر به عنوان يك ترموپلاستيك، به استثناي مقاومت ناچيز آن در تماس با اسيدهاي معدني قوي داراي مقاومت شيميايي خوبي است. نظر به گوناگوني مشتقات يا كوپليمرهاي آغازگر، انواع تجاري متنوعي از رزين هاي نايلون، با خواص متفاوت موجود است. انواع اصلي آن، نايلون و نايلون 66 است كه داراي استحكام بالايي هستند. اخيراً ، انواع تجاري جديدي از نايلون عرضه شده كه بر انواع سابق از نظر غلبه بر محدوديت‌هاي موجود، برتري دارد. اين مواد شامل پلي آميدهايي است كه داراي يك گروه آروماتيك در منومر آنها بوده، و به همين دليل آراميد رزين (آرومانتيك آميدها) كه تحت نام تجاري Kelvar و Nomex شناخته شده، ناميده مي شود.

ج ) پلي استاليز
پلي استالزها تحت نام تجاري Delrin و عموماً با پليمر اوليه فرمالدئيد است. ثبات بعدي عالي و استحكام رزين استال، استفاده از آنها در چرخ دنده ها، پره‌هاي پمپ، انواع اتصالات رزوه اي نظير درپوش‌ها و قسمتهاي مكانيكي را امكان پذير مي‌كند. اين مواد مختلف آلي و معدني در محدوده وسيعي است. همانند بسياري پليمرهاي ديگر اين پليمر فرمالدئيد در مقابل اسيدهاي قوي، بازهاي قوي يا مواد اكسيد كننده مقاوم نخواهد بود.

د ) سلولزها
مهمترين مشتقات سلولزي در پليمرها، ترموپلاستيك هاي استات، بوتيرات و پروپيونات هستند. اين پليمرها در موارد مهم استفاده نمي شوند اما در قطعات كوچك نظير پلاك هاي شناسايي، پوشش هاي تجهيزات الكتريكي و ديگر كاربردهايي كه نياز به يك پلاستيك شفاف با خواص مقاومت ضربه بالا دارند، استفاده مي شود. خواص فرسايشي اين مواد، مخصوصاً در مورد پروپيونات خوب است، اما مقاومت مكانيكي آنها در مقايسه با ديگر ترموپلاستيك ها قابل رقابت نيست. آب و محلولهاي نمكي اثري بر اين مواد ندارند، اما مقادير ناچيز از اسيد، قليا يا ديگر حلال ها بر روي آن اثر نامطلوبي دارد. بالاترين دماي مفيد 0C60 است.

ه – پلي‌كربناتها (PC)
پلي كربناتها توسط واكنش پلي فنل با دي كلرومتان و فسژن تهيه مي شود. منومر اوليه اين ماده OC6H4C(CH3)2C6 H4COO است. پلي كربنات يك ترموپلاستيك خطي، با خاصيت كريستاليزاسيون پايين، شفاف و با جرم مولكولي بالا بوده وعموماً تحت نام تجاري Lexan شناخته مي‌شود. اين پليمر داراي مقاومت شيميايي بالا در گريس كاري و روغن كاري بوده ولي داراي مقاومت پايين در برابر حلالهاي آلي است. مقاومت فوق العاده بالاي اين ترموپلاستيك (30 برابر شيشه ضربه گير) به همراه مقاومت الكتريكي بالا راحتي ساخت، مقاومت در برابر آتش، و عبور نور بالا (90%) استفاده از اين پليمر را در بسياري كاربردهاي صنعتي توسعه داده است. وقتي يك پوشش ترانسپارنت، با دوام و بسيار ضربه گير مورد نياز باشد، پلي كربنات انتخابي مناسبي است. مقاومت فوق العاده بالاي اين ترموپلاستيك (30 برابر شيشه ضربه گير) بهمراه مقاومت الكتريكي بالا، راحتي ساخت، مقاومت در برابر آتش ، وعبور نور بالا (90%) استفاده از اين پليمر را در بسياري كاربردهاي صنعتي توسعه داده است.وقتي يك پوشش ترانسپارنت با دوام و بسيار ضربه گير مورد نياز باشد، پلي كربنات انتخاب مناسبي است. در مجموع ، جهت ساخت قطعات بسيار كوچك ماشين آلات – مخصوصاً ماشين آلاتي كه داراي تجهيزات قالبگيري پيچيده هستند، پره هاي پمپ ها، كلاه هاي ايمني و ديگر كاربردهايي كه نياز به وزن سبك و مقاومت ضربه گيري بالا دارد، استفاده از ترموپلاستيك‌هاي پلي كربنات رضايت بخش است. اين مواد مي‌توانند در دماهاي بين 0C170 تا 0C121 مورد استفاده قرار گيرند

پلیمرها

پليمرها به سه گروه اصلي تقسيم مي‌شوند:

(1) پلاستيك هاي گرمانرم 
(2) پلاستيك هاي گرما سخت يا ترموست ها
 (3) الاستومرها
 ترموپلاستيك ها با افزايش دما نرم شده و با خنك شدن به سختي اوليه اشان برمي گردند و بيشتر قابل ذوب هستند، به عنوان مثال، نايلون، پلاستيك هاي گرما سخت (ترموست ها) وقتي گرم مي شوند، سخت شده و هنگام سرد شدن به سختي اوليه برمي گردند. اين مواد توسط كاتاليزورها يا گرم شدن تحت فشار به يك شكل دائمي تبديل مي شوند. الاستومرها نظير رابرها مي توانند بدون پاره شدن و گسستن در برابر تغيير شكل مقاومت كنند.

در مطلب حاضر، انواع محدودي از پليمرهاي هر گروه و كاربرد و خواص آنها مورد بررسي قرار مي گيرد.

ترموپلاستيك ها
الف – پلي اولفين يا پليمرهاي اتنيك

همه اين ترموپلاستيك ها بطور مشترك داراي منور اتلين (H2C=CH2) هستند.
پلي اتيلن 6(PE)- پلي اتيلن اولين محصول تجاري در سال 1940 بوده و از نفت خام يا گاز طبيعي تهيه مي شود.
پلي اتيلن يك ماده ترموپلاستيك است كه بسته به ساختار مولكولي از يك نوع به نوع ديگر متفاوت است. در حقيقت، با تغيير وزن مولكولي (يعني طول زنجير)، تبلور (يعني وضعيت زنجير)، و خواص شاخه ( يعني پيوند شيميايي بين زنجيرهاي مجاور) مي‌ توان محصولات متنوعي از آن توليد كرد. پلي‌اتيلن مي تواند در چهار نوع تجاري تهيه شود: (1) دانسيته پايين، (2) دانسيته متوسط، (3) دانسيته بالا و (4) پلي‌اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا.

پلي اتيلن دانسيته پايين (LDPE):
داراي نقطه ذوب OC1050، سختي، مقاومت شكست فشاري، شفافيت، انعطاف پذيري و خاصيت انبساط پذيري است. بنابراين، به دليل روش ساخت و استعمال آسان آن، براي لوله كشي و بسته‌بندي‌ها استفاده مي شود. مقاومت شيميايي آن بسيار برجسته است، گر چه به اندازه پلي‌اتيلن دانسيته و يا پلي پروپيلن نيست، اما اين پليمر در مقابل بسياري اسيدهاي معدني (مانند HCI و HF) و قلياها (نظير NH4OH-KOH-NaoH) مقاوم بوده و براي جابجايي مواد شيميايي معدني مي توان از آن استفاده كرد، ولي بايد از تماس آن با آلكان ها، هيدروكربن هاي آروماتيك، هيدروكربن هاي كلرينه و اكسيد كننده‌هاي قوي (نظير HNo3)) اجتناب كرد. اتصال قسمتهاي مختلف از جنس PE با استفاده از جوش ذوبي انجام مي شود. بدين ترتيب، انجام لوله كشي به اين شكل ارزان بوده و نسبت به ديگر مواد موجود، براي خطوط فاضلاب، خطوط آب، و ديگر سرويسهايي كه در معرض فشارها و يا درجه حرارت هاي بالا قرار نمي گيرند، بسيار مقاوم و بهترين انتخاب است. با وجود اين، محدوديت هايي وجود دارد كه استفاده از آنها را در بسياري كاربردها غيرممكن مي سازد. اين محدوديت ها عبارت از، استحكام پايين، مقاومت حرارتي پايين (بالاترين محدوده دمايي براي اين ماده 0C60 است)، نزول كيفيت تحت پرتو تابي UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشيد) است. با وجود اين، پلي اتيلن مي تواند جهت افزايش استحكام، مقاومت و ديگر خواص مكانيكي مطلوب با مواد ديگر تركيب شود.

پلي اتيلن دانسيته بالا (HDPE)
داراي خواص مكانيكي برجسته و مقاومت مكانيكي نسبتاً بيشتري در مقايسه با نوع دانسيته پايين است. تنها اكسيد كننده هاي قوي بطور محسوس در محدوده دمايي مشخص به اين مواد حمله خواهند كرد. اگر رزين پايه درست انتخاب نشود، شكست فشاري HDPE مي تواند مشكل ساز باشد. خواص مكانيكي اين ماده، استفاده از آنها را در شكل هاي بزرگتر و كاربردهايي نظير مواد ورقه اي در داخل مخازن، بعنوان عايق كاري در ستون‌ها گسترش داده است. در اين ماده نيز از جوش حرارتي مي توان استفاده كرد.

پلي اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا (UHMWPE)
يك پلي اتيلن خطي با محدوده وزن مولكولي متوسط 106×3 تا 106×5 است. زنجيرهاي خطي طولاني، مقاومت ضربه بالا، مقاومت در برابر سايش، سختي، مقاومت در برابر شكست فشاري را، علاوه بر خواص عمومي PE نظير خنثي بودن در مقابل مواد شيميايي و ضريب اصطكاك پايين ايجاد مي‌كنند. بنابراين، اين ترموپلاستيك براي كاربردهايي كه نياز به مقاومت در برابر سايش دارند، نظير اجزاي استفاده شده در ماشين آلات بكار مي رود. در حالت كلي، پلي‌اتيلن‌ها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشيد بسيار حساس هستند. با وجود اين، مي‌توان از حساسيت آن با افزايش تثبيت‌كننده‌هاي مخصوص جلوگيري كرد.

پلي پروپيلن (PP)
با متيل جانشين شده بر روي اتيلن (پروپيلن) بعنوان منومر، خواص مكانيكي بطور قابل ملاحظه اي در مقايسه با پلي اتيلن بهبود مي يابد، در حقيقت اين پليمر داراي دانسيته پايين (kg.m3 915-900)، سخت تر و محكم تر بوده و داراي استحكام بيشتري نسبت به انواع ديگر است. علاوه بر اين نسبت به PE در دماهاي بالاتري مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مقاومت شيميايي آن بيشتر بوده و تنها توسط اكسيد كننده هاي قوي مورد حمله قرار مي گيرد. اگر در انتخاب رزين مناسب دقت نشود، شكست فشاري PP مي‌تواند مشكل ساز باشد.خواص مكانيكي بهتر اين ماده استفاده از آن را در اشكال بزرگتر، به شكل مواد ورقه اي داخل مخازن، بعنوان پوشش گسترش داده است. ضريب انبساط حرارتي براي PP از HDPE كمتر است. دو كاربرد مهم PP ساخت قسمت هاي قالب تزريقي و رشته‌ها و فيبرها است.

پلي بوتيلن (PB)
از پلي ايزوبوتيلن حاصل از تقطير روغن خام تهيه شده است. منومر آن اتيلن با دو گروه متيل جايگزين شده با دو اتم هيدروژن است.

پلي‌وينيل كلرايد (PVC)
اولين ترموپلاستيك استفاده شده در مقادير بالا در كاربردهاي صنعتي است. اين پليمر با واكنش گاز استيلن با اسيد‌هيدروكلريك در حضور كاتاليزور مناسب تهيه مي شود. استفاده از PVC به دليل سادگي ساخت، در طول سالها افزايش يافته است. اين پليمر داراي كاربري آسان است.در مقابل اسيدها و بازهاي معدني قوي مقام بوده و در نتيجه بيش از 40 سال بطور گسترده به عنوان لوله كشي آب سرد و مواد شيميايي استفاده مي شده است. گرچه، در طراحي ساختار لوله، ضريب انبساط حرارتي خطي و ضريب الاستيك ناچيز اين ماده بايد در نظر گرفته شود.

پلي وينيل كلرايد كلرينه شده (CPVC)
پلي وينيل كلرايد مي تواند با كلرينه شدن جهت توليد يك پلاستيك وينيل كلرايد با مقاومت خوردگي اصلاح شده و مقاومت در دماهاي 20 تا 30 درجه بالاتر تغير كند. بنابراين، CPVC كه داراي همان محدوده مقاومت شيميايي PVC است، مي تواند به عنوان لوله، اتصالات، كانال ها، تانكها و پمپها در تماس با مايعات خورنده و آب داغ استفاده مي‌شود. براي مثال، مي‌توان تعيين كرد كه مقاومت شيميايي اين ماده در مقايسه با PVC در محيطهاي حاوي wt%20 استيك اسيد، wt%50-40 كروميك اسيد wt%70-60 نيتريك اسيد در oC300 و wt%80 سولفوريك اسيد، هگزان در oC50 و wt%80 سديم هيدروكسيد تا دماي 80 درجه سانتيگراد، بيشتر است.

پلي وينيل استات (PVA)
از منومري كه در آن يك گروه استات با يك اتم هيدروژن در منومر اتيلن جايگزين شده، تهيه مي شود. اين پليمر به عنوان پليمرهاي ساختاري استفاده نمي شود، زيرا يك ترموپلاستيك نسبتاً نرم است و از اين جهت تنها براي پوشش ها و چسب ها بكار مي رود.

 

پلي استايرن (PS)
از منومر استايرن C6H5CH=CH2 (فنيل بنزن) تشكيل شده است. پلي استايرن يك آمورف و ترموپلاستيك ناهمسان است. حلقه آروماتيك به سختي پلاستيك كمك مي كند و از جابجايي زنجير كه پلاستيك را ترد و شكننده مي كند، جلوگيري مي‌كند. اين پليمر براي كاربردهايي كه مستلزم تماس با مواد شيميايي خورنده هستند، توصيه نمي شود، زيرا مقاومت شيميايي آن در مقايسه با ديگر ترموپلاستيك هاي موجود ناچيز بوده و در محيط هاي خاص شكست فشاري خواهند داشت. پلي استايرن در مقابل تابش اشعه UV (مانند تابش نور خورشيد ) حساس بوده و به رنگ مايل به زرد تبديل مي‌شود و مقاومت حرارتي آن نيز تنها 0C 650 است. اين ماده به عنوان پوشش تجهيزات و در بسياري كاربردهاي الكتريكي استفاده مي شود. اتصالات لوله كشي از اين پلاستيك تهيه شده، و بسياري ظروف هستند كه از پلي‌استايرن اصلاح شده، ساخته مي شوند. نحوه اتصال اين قطعات توسط جوشكاري با استفاده از حلال است، اما استفاده از آنها به آب و محلولهايي كه حاوي مواد آلي و معدني نباشند، محدود مي شود. پلي استايرن سومين ترموپلاستيك پرمصرف پس از PE و PP با بازار 20% است.

پلي متيل پنتن (PMP)
يك دستگاه پلاستيك با شفافيت و خواص الكتريكي خوب است كه مي تواند تا دماي 0C150 نيز مورد استفاده قرار گيرد.

آكريلونيتريل بوتادين استايرن (ABS)
يك سه بسپار با منومر بوتادين است، منومر دوم، آكريلونيتريل، از مولكول اتيلن كه اتم هيدروژن آن با يك گروه نيتريل (CN) جايگزين شده تشكيل شده. منومر سوم از يك مولكول اتيلن با گروه فنيل جايگزين شده با اتم هيدروژن (استايرن) تشكيل شده است.خواص اين پليمر با تغيير نسبت آكريلونيتريل در دو جزء ديگر آن، بطور قابل ملاحظه‌اي متغير است. اين مشتق از رزين هاي استايرن داراي جايگاه مهمي است. در حقيقت، استحكام، سختي، ثبات بعدي و ديگر خواص مكانيكي آنها، با تغيير اين نسبتها قابل اصلاح است. گرچه، اين مواد داراي مقاومت حرارتي پايين OC90 استحكام نسبتاً كم، و مقاومت شيميايي محدود هستند، قيمت پايين، اتصال راحت و راحتي ساخت، اين مواد را براي لوله‌هاي توزيع گاز، آب، فاضلاب و خطوط تخليه، قسمتهاي اتومبيل و خدمات بسيار از تلفن تا قسمتهاي مختلف اتومبيل بسيار مورد توجه كرده است. مقاومت اين ماده توسط مقدار كمي از تركيبات آلي تهديد مي شود، و به آساني توسط عوامل اكسيد كننده و اسيدهاي معدني قوي مورد حمله قرار مي‌گيرد. علاوه بر اين، ممكن است گراكينگ فشاري در حضور بعضي مواد آلي در آنها رخ دهد.

پلي تترافلورواتيلن (PTFE)
از منومر مولكول اتيلن كاملاً فلورينه شده به دست مي آيد كه تحت نام تجاري تفلون 4 شناخته شده است. نظر به ذوب بالا (0C327) داراي پايداري دمايي بسيار بالا با مقاومت حرارتي تا 0C280 است، و از نظر شيميايي يكي از خنثي ترين مواد شناخته شده پس از شيشه، فلزات دير گداز نظير تانتالم1 و فلزات گروه پلاتينيم نظير ايريديم 2 يا پلاتينيم 3 براي استفاده در مواد خورنده حتي در دماي بالا است. يكي از مشكلات عمده اين پليمر خستگي ناشي از سيكل هاي حرارتي به واسطه تكرار انبساط و انقباض در يك دوره زماني در دماهاي بالاتر از مرز بيان شده است. با توجه به تخلخل آنها، يكي از دلايل زوال فلوروكربن‌ها جذب مواد شيميايي و به دنبال آن واكنش با اجزاي ديگر در ترموپلاستيك است. هنگامي كه اين پديده اتفاق مي افتد، منجر به دفرمه شدن سطح، نظير حبابي شدن مي شود. اين مواد داراي محدوده دمايي معيني هستند و از افزايش دما بايد اجتناب شود.

پلي تري فلورو كلرو اتيلن (PTCE)
اين كلرو فلورو پليمر داراي پايداري حرارتي تا 0C175 بوده و مقاومت شيميايي كمتري نسبت به PTFE كاملاً فلورينه شده دارد. اين پليمرتحت نام تجاري Kel-F شناخته شده است. بطور كلي، خواص كاري اين پلاستيك نسبتاً خوب است، بطوري كه مي تواند به وسيله قالبگيري تزريقي شكل گرفته و نتيجتاً بعنوان پوشش و همچنين براي پوشش‌هاي پيش ساخته براي بسياري كاربردهاي شيميايي استفاده شود.

پلي وينيليدن فلورايد (PVDF)
اين ماده داراي مقاومت حرارتي كم تر 0C15 و پايداري شيميايي پايين تري نسبت به ديگر فلوروكربن‌ها است. اين پليمر داراي كاربردهاي بسياري در صنايع فرآيند‌هاي شيميايي و ساخت پمپ ها، شيرها، لوله، مخازن كوچك و ديگر تجهيزات است. اين مواد به عنوان پوشش و آستر نيز بكار مي روند. 000

ب- پلي آميدها (PA)
ترموپلاستيك هاي پلي آميد از طريق چگالش واكنش كربوكسيل اسيد (RCOOH) و يك آمين (RNH2) با حذف آب تهيه مي شود. اين رزين ها تحت نام تجاري نايلون، يكي از اولين محصولات رزيني استفاده شده بعنوان مواد مهندسي شناخته شده است. خواص مكانيكي بسيار خوب بهمراه راحتي ساخت، رشد متداوم آنها را براي كاربردهاي مكانيكي حتمي مي‌كند. استحكام بالا، سختي، مقاومت در برابر سايش و مدول يانگ بالا خواص بسيار با ارزش نايلون ها بوده و موارد استعمال آن‌ را در كاربردهاي مهم در تجهيزات عملياتي مختلف نظير چرخ دنده ها، اتصالات الكتريكي، شيرها، نگهدارنده ها، لوله گذاري و پوشش سيم‌ها توجيه مي‌كند. مقاومت حرارتي نايلون مي‌تواند متغير باشد، اما در محدوده دمايي 0C100، بايد در نظر گرفته شود. اين پليمر به عنوان يك ترموپلاستيك، به استثناي مقاومت ناچيز آن در تماس با اسيدهاي معدني قوي داراي مقاومت شيميايي خوبي است. نظر به گوناگوني مشتقات يا كوپليمرهاي آغازگر، انواع تجاري متنوعي از رزين هاي نايلون، با خواص متفاوت موجود است. انواع اصلي آن، نايلون و نايلون 66 است كه داراي استحكام بالايي هستند. اخيراً ، انواع تجاري جديدي از نايلون عرضه شده كه بر انواع سابق از نظر غلبه بر محدوديت‌هاي موجود، برتري دارد. اين مواد شامل پلي آميدهايي است كه داراي يك گروه آروماتيك در منومر آنها بوده، و به همين دليل آراميد رزين (آرومانتيك آميدها) كه تحت نام تجاري Kelvar و Nomex شناخته شده، ناميده مي شود.

ج ) پلي استاليز
پلي استالزها تحت نام تجاري Delrin و عموماً با پليمر اوليه فرمالدئيد است. ثبات بعدي عالي و استحكام رزين استال، استفاده از آنها در چرخ دنده ها، پره‌هاي پمپ، انواع اتصالات رزوه اي نظير درپوش‌ها و قسمتهاي مكانيكي را امكان پذير مي‌كند. اين مواد مختلف آلي و معدني در محدوده وسيعي است. همانند بسياري پليمرهاي ديگر اين پليمر فرمالدئيد در مقابل اسيدهاي قوي، بازهاي قوي يا مواد اكسيد كننده مقاوم نخواهد بود.

د ) سلولزها
مهمترين مشتقات سلولزي در پليمرها، ترموپلاستيك هاي استات، بوتيرات و پروپيونات هستند. اين پليمرها در موارد مهم استفاده نمي شوند اما در قطعات كوچك نظير پلاك هاي شناسايي، پوشش هاي تجهيزات الكتريكي و ديگر كاربردهايي كه نياز به يك پلاستيك شفاف با خواص مقاومت ضربه بالا دارند، استفاده مي شود. خواص فرسايشي اين مواد، مخصوصاً در مورد پروپيونات خوب است، اما مقاومت مكانيكي آنها در مقايسه با ديگر ترموپلاستيك ها قابل رقابت نيست. آب و محلولهاي نمكي اثري بر اين مواد ندارند، اما مقادير ناچيز از اسيد، قليا يا ديگر حلال ها بر روي آن اثر نامطلوبي دارد. بالاترين دماي مفيد 0C60 است.

ه – پلي‌كربناتها (PC)
پلي كربناتها توسط واكنش پلي فنل با دي كلرومتان و فسژن تهيه مي شود. منومر اوليه اين ماده OC6H4C(CH3)2C6 H4COO است. پلي كربنات يك ترموپلاستيك خطي، با خاصيت كريستاليزاسيون پايين، شفاف و با جرم مولكولي بالا بوده وعموماً تحت نام تجاري Lexan شناخته مي‌شود. اين پليمر داراي مقاومت شيميايي بالا در گريس كاري و روغن كاري بوده ولي داراي مقاومت پايين در برابر حلالهاي آلي است. مقاومت فوق العاده بالاي اين ترموپلاستيك (30 برابر شيشه ضربه گير) به همراه مقاومت الكتريكي بالا راحتي ساخت، مقاومت در برابر آتش، و عبور نور بالا (90%) استفاده از اين پليمر را در بسياري كاربردهاي صنعتي توسعه داده است. وقتي يك پوشش ترانسپارنت، با دوام و بسيار ضربه گير مورد نياز باشد، پلي كربنات انتخابي مناسبي است. مقاومت فوق العاده بالاي اين ترموپلاستيك (30 برابر شيشه ضربه گير) بهمراه مقاومت الكتريكي بالا، راحتي ساخت، مقاومت در برابر آتش ، وعبور نور بالا (90%) استفاده از اين پليمر را در بسياري كاربردهاي صنعتي توسعه داده است.وقتي يك پوشش ترانسپارنت با دوام و بسيار ضربه گير مورد نياز باشد، پلي كربنات انتخاب مناسبي است. در مجموع ، جهت ساخت قطعات بسيار كوچك ماشين آلات – مخصوصاً ماشين آلاتي كه داراي تجهيزات قالبگيري پيچيده هستند، پره هاي پمپ ها، كلاه هاي ايمني و ديگر كاربردهايي كه نياز به وزن سبك و مقاومت ضربه گيري بالا دارد، استفاده از ترموپلاستيك‌هاي پلي كربنات رضايت بخش است. اين مواد مي‌توانند در دماهاي بين 0C170 تا 0C121 مورد استفاده قرار گيرند

 

8^th Iranian Workshop on Chemometrics

7-9 February 2009

Quantitative Structure-Activity Relationship

(QSAR)

 

هشتمين كارگاه آموزشي كمومتريكس ايران

19 لغايت 21 بهمن ماه

دانشكده شيمي مركز تحصيلات تكميلي در علوم پايه زنجان در نظر دارد ” هشتمـينكـارگـاه آمـوزشي كمـومتـريكـس ايـــران“ را با عنوانQuantitative Structure-Activity Relationship (QSAR) از تاريخ 86/11/19 لغايت 86/11/21 به مـدت سـه روز برگزار نمايد. لازم بهذكر است كه اين كارگاه با حضور جناب آقاي پروفسورRoberto Todeschini  ازDepartment of Environmental Sciences of the University of Milano-Bicocca (Milano, Italy)  برگزار ميگردد.

 

Invited Speakers:



Prof. Roberto Todeschini
Department of Environmental Sciences of the University of Milano-Bicocca (Milano, Italy)





Davide Ballabio

(Department of Environmental Sciences of the University of Milano-Bicocca - Milano, Italy)

Equations and Data Analysis

The theoretical foundation laid out by Bruno Zimm [B. H. Zimm, "The scattering of light and the radial distribution function of high polymer solutions," J. Chem. Phys. 16, 1093 (1948); Ibid. "Apparatus and methods for measurement and interpretation of the angular variation of light scattering; Preliminary results on polystyrene solutions," J. Chem. Phys. 16, 1099-1116 (1948)] makes it possible to condense the results of the Rayleigh-Debye-Gans theory of light scattering into a simple equation. As described in the review article by Philip Wyatt [P.J. Wyatt, Anal. Chim. Acta 272, 1-40 (1993)] Zimm's development leads to the expression:

(1)

where:

• R(q,c) is the excess Rayleigh ratio of the solution as a function of scattering angle q and concentration c. It is directly proportional to the intensity of the scattered light in excess of the light scattered by the pure solvent.
• c is the solute concentration.
• M_w is the weight-averaged solute molar mass.
• A₂ is the second virial coefficient in the virial expansion of the osmotic pressure.
• K* is the constant 4p²(dn/dc)²n₀²/N_al₀⁴.
• N_a is Avogadro's number. This number always appears when concentration is measured in g/ml and molar mass in g/mol.
• P(q) describes the angular dependence of the scattered light, and can be related to the rms radius.

The expansion of P(q) to first order gives:

(2)

where n₀ is the index of refraction of the solvent, l₀ is the vacuum wavelength of the laser, and r_g is the rms radius. Here, the relation between the size and angular dependence of the scattered light is clear. For larger sizes (r_g greater than approximately 50 nm) it is necessary to include higher moments in the expansion of P(q).

The mean square radius, <r_g²>, may be calculated immediately from the slope at q = 0 of the measured ratios 1/R(q,c) with respect to sin²(q/2). If the macromoledule of mass M is made up of elements m_i, it may be shown that

(3)

where r_i is the distance of element m_i from the center of mass of the molecule of total mass M.

These equations are used as the basis for rigorous fitting of the light scattering and concentration data by the ASTRA^® software to retrieve the molar mass, rms radius, and second virial coefficient for the macromolecules in solution.

wyatt teChnolegy

 smaller than the wavelength of the incident light can be treated as though they were essentially point scatterers. For such very small molecules, the scattered light in the plane perpendicular to the polarization of the incident light is independent of scattering angle. It is the same at every scattering angle.

For larger macromolecules, however, there are variations in the phase of the scattered light from different parts in the macromolecule. This can lead to the destructive or constructive interference of the scattered light. The net result is that the intensity of scattered light away from the direction of the laser beam is changed and, for molecules small compared to the wavelength of the incident light, is reduced. This case generally describes the so-called RGD theory mentioned earlier. Each macromolecule is assumed to be made up of very small elements, each of which scatters independently of any other. However, during the time of passage of the incident light wavefront over the macromolecule, each element scatters in phase with the scattering of adjacent elements. Thus the scattered waves will add destructively or constructively producing constructive or destructive interference in certain directions.

If the angular dependence of the scattered light is measured, it is possible to determine the size of the molecule. Here, the size measurement is known as the root mean square (rms) radius, or sometimes the "radius of gyration". The latter term is a misnomer since it describes a kinematic measure of a molecule rotating about a particular axis in space. The rms radius, on the other hand is a measure of its size weighted by the mass distribution about its center of mass. Once the molecule's conformation is determined, (e.g., random coil, sphere, or rod), the rms radius can be related to its geometrical dimensions. For a sample containing a broad distribution of molecular masses, following separation by chromatographic means, the measured rms radius may be plotted against the correspondingly measured molar mass to determine the sample's conformation.

Intensity of Scattered Light and Molar Mass

When laser light impinges on a macromolecule, the oscillating electric field of the light induces an oscillating dipole within it. This oscillating dipole will re-radiate light, much like the antenna for a radio station sends out radio waves. The intensity of the radiated light depends on the magnitude of the dipole induced in the macromolecule. The more polarizable the macromolecule, the larger the induced dipole, and hence, the greater the intensity of the scattered light. Therefore, in order to characterize the scattering from a solution of such macromolecules, it is first necessary to know their polarizability. This may be determined from a measurement of the change, Dn, of the solution's refractive index n with the molecular concentration change, Dc, by measuring the dn/dc (=Dn/Dc) value using a so-called differential refractometer such as the Optilab rEX.

When there are many macromolecules in solution, each macromolecule scatters light via the aforementioned induced dipole mechanism. Hence, the intensity of the scattered light is proportional to the concentration of the macromolecules in solution; twice as many molecules scatter twice as much light.

Consider now the important case where two monomers come together (aggregate) to form a dimer in solution. The initially separate monomers are constantly buffeted by solvent molecules, and undergo random motion known as Brownian motion. This imparts a randomness to the phase of the scattered light such that the light from the two separate monomers is incoherent. It adds as one expects classically: 1 + 1 = 2.

However, once the monomers form a dimer, the two monomers move together. The scattered light from one monomer now has a definite phase relationship with the scattered light from the other. In other words, the scattering is coherent. The net result is that the scattered light from the dimer is twice as intense as that from the separated monomers. Simply by doubling the mass, even while keeping the concentration the same, the intensity of the scattered light doubles. The intensity of light scattered by a molecule is directly proportional to the molar mass. Light scattering thus represents a powerful technique for monitoring the presence and formation of aggregates

saliva

Professor Massimo Castagnola of Institute of Biochemistry and Clinical Biochemistry, Catholic University, Rome, Italy, with his team compared the salivadefine samples of 27 kids, including seven girls and 20 boys, with autism spectrum disorder or ASD; 12 with autism diagnosis, 1 with Asperger and 14 with pervasive developmental disorders (PDD-NOS), which did not afflict other 23 kids of the same age.

They focused on the naturally occurring salivary peptides, which build blocks of protein, in the saliva samples.

The study, which has appeared in the current issue of the Journal of Proteome Research, found that two third of the subjects with ASD had at least one salivary peptide that differed from kids without the disorder.

However, researchers could not track precisely, if autism was the reason for those differences, if so, why those differences did not appear in all the autistic kids. They are still examining the peptides, to further help identifying “a considerable subgroup" of individuals with ASD and the peptide differences might trace back to the central nervous system (CNS).

The saliva tests is not available at the moment for use and more research is needed in the field to show, if really there is a link between the peptides and autism, scientists noted.

According to the U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC), autism and related disorders such as Asperger's syndrome affect an estimated one out of every 150 children in United Staes alone.

A past study had found that babies diagnosed with autism, usually show atypical ways of playing with toys such as spinning, repetitively rotating and looking at the toys out of the corners of their eyes, in as early as twelve months.

شعر در زمینه ی شیمی( خودم گفتم)

کارم همه به بحث اسید و نمک گذشت                                       شکر خدای را که بدون کمک گذشت
توضیح داده ام سبب هر پدیده ای                                         اما تمام هم چو نمازم به شک گذشت

نه فعل در مخیله نه انفعال بود                                                      تحقیق و تجربه همه زیر سؤال بود
  تنها نیاز من به گچ و تخته سیاه                                                       موضوع ارلن و بشر اندر خیال بود

فرمولها که روی تحته نوشتم چه سود داشت؟                                      سودی که جنبه تئوری را فزون داشت
فرمول اکسالات مس و منگنات روی                                            اصلاَ چنین مواد به دنیا وجود داشت؟

هرگز به چشم خویش مولیبدات دیده ای؟                                      یا از مواد، طعم یکی را چشیده ای؟
بنمودی آزمایش اکسید آمفوتر؟                                                    یک شیء تا کنون به ترازو کشیده ای؟

قرعی به گوشه ای و دو انبیق در کنار                                              یک استوانه نیز از آن روز و روزگار
آن سو، سه چار لوله و پیپت پر از غبار                                              این ها برای تجربه مانده به یادگار

این رسم تجربه است در این دوره و زمان؟                                        گاز و رسوب را به فلش می دهی نشان؟
V در درون دایره یعنی ولت سنج                                                     با این طریق توسعه علم می توان؟

این راه پیشرفت و ترقی نبوده است                                                 از دیگری بپرس که او آزموده است
روزی بدون تجربه کاری نموده است؟                                               یک شب بدون فکر و تأمل غنوده است؟

 

تا فرصتی برای تجربه و آزمایش است
دریاب بهره ای که زمان می رود ز دست

 

خلوص مواد

مواد مورد استفاده در آزمايشگاه يا صنعت کاملاً خالص نيستند و معمولاً ناخالصي به همراه دارند. با وارد کردن درصد خلوص در محاسبه ها مي توان مقادير مورد نياز از ماده ي ناخالص را محاسبه کرد.

خلوص مواد معمولاٌ بر حسب درصد بیان می شود . مثلاٌ ، روی شیشه ی سدیم کلرید نوشته شده ، سدیم کلرید 99% . این بدان معنا است که در هر 100گرم از محتویات شیشه ، 99 گرم آن سدیم کلرید و 1 گرم ناخالصی است .

 

درصد خلوص

×

جرم مورد نياز از ماده ناخالص

=

جرم مورد نياز از ماده ي خالص

 مثال : اگر بخواهيم مقدار ۲/۳۴ گرم گاز C₂H₂  را از واکنش ميان CaC_2(S)  و آب کافي بدست آوريم چند گرم CaC_2(S) ناخالص با درصد خلوص ۷۵ % نياز داريم؟

CaC_2(S) + 2H₂O(L) ® Ca(OH)₂(aq)+ C₂H₂(g)

(CaC₂ = 64/1 g.mol^-1   و C₂H₂ = 26 g.mol^-1)

mol C2H2

=

34/2g C2H2

×

1mol C2H2 26 g C2H2

=

09/0mol C2H2

 

mol CaC2  خالص	=	09/0mol C2H2	×	1mol CaC2	=	09/0mol CaC2
				1mol C2H2

g CaC2  خالص	=	09/0mol CaC2	×	64.1 gl CaC2	=	5.77 g CaC2
				1mol CaC2

 

g CaC2 نا خالص	=	5.77 g CaC2	×	100g cac2ناخالص	=	7.96ناخالص g CaC2
				75 g cac2 خالص

 

روابط حجمي گازها در محاسبه هاي استوکيومتري

در فشار و دمای ثابت يک مول از گازهاي مختلف حجم ثابت و برابري دارند. همانطور که مي دانيد حجم گازها تابعي از فشار و دما است در شرايط STP (دما ْ 0 C و فشار  1 atm) هر مول گاز حجمي برابر  L۲۲/۴  اشغال مي کند.

بر اساس قانون نسبت های ترکیبی گی لوساک ، در یک دما و فشار معین ، نسبت های میان حجم گازهایی که با یکدیگر واکنش می دهند ، اعدادی صحیح و کوچک هستند . این نسبت ها به طور مستقیم با نسبت ضریب های آن ها در معادله ی موازنه شده ی واکنش متناسب است .

بر اساس قانون آووگادرو ، تعداد مولکول های برابر از گازهای مختلف ، در فشار و دمای معین ، حجم یکسانی را اشغال می کنند .

یک مول از گازهای مختلف در فشار و دمای معین ، حجم ثابت و برابری دارند . به این حجم ، حجم مولی می گویند . اگر فشار 1 اتمسفر و دما صفر درجه سانتیگراد باشد ، آنگاه حجم مولی 4/22 لیتر است .

 در حل بعضي مسايل استوکيومتري گازها مي توان با استفاده از قانون نسبتهاي حجمي ، ضريب تبديل حجمي – حجمي مناسب را از روي معادله ي موازنه شده پيدا کرد.

در شرايط غير STP مي توان با استفاده از چگالي گازها مقدار جرم آنها را به حجم يا برعکس تبديل کرد.

 قانون نسبت های حجمی و آووگادرو تنها در مورد گازها صادق است .

اگر همه ی مواد شرکت کننده در یک واکنش به حالت گاز باشند ، آنگاه بر اساس قانون نسبت های حجمی ، روابط حجمی – حجمی مانند روابط مولی – مولی خواهد بود .

مثال : چند ليتر گاز H₂  از واکنش 80/4 منيزيم با مقدار اضافي هيدروکلريک اسيد در شرايط متعارفي توليد مي شود؟

Mg (s) + 2 HCl _(aq) ® Mg Cl _{2 (aq)} + H_{2 (g)}

mol Mg	=	4.8 g Mg	×	1mol Mg	=	0.2mol Mg
				24 g Mg

 

mol H2	=	0.2mol Mg	×	1mol H2	=	0.2mol H2
				1mol Mg

 

L H2	=	0.2mol H2	×	22.4 L H2	=	4.48 L H2
				1 mol H2

مثال: چند گرم آلومینیم باید با سولفوریک اسید واکنش دهد تا 25/1 لیتر گاز هیدروژن در شرایط استاندارد تولید شود ؟  

2Al + 3H₂SO₄ →Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

حجم ماده داده شده ، گرم ماده ی دیگر خواسته شده است . بنابر این ، به ترتیب زیر عمل می کنیم :

1-     با استفاده از حجم مولی گازها حجم ماده داده شده ، به تعداد مول ماده داده شده تبدیل می شود .

2-     با استفاده از معادله ی واکنش تعداد مول ماده ی خواسته شده بدست می آید .

3-     با استفاده از جرم مولی گرم ماده خواسته شده بدست می آید .

1 g	=	27gAl	X	2mol Al	X	1mol H2	X	1.25L H2	=	gAl
		mol Al		3mol H2		22.4 l H2

 

در برخی از مسایل ، واکنش در شرایطی غیر از STP انجام می شود . در این مسایل ، می توان با استفاده از چگالی گازها ، مقدار جرم آن ها را به حجم یا بر عکس تبدیل کرد . 

چگالي	=	جرم(g)
		حجم(L)

مثال : بر اثر تجزیه ی 5/0 مول پتاسیم پرکلرات ، چند لیتر گاز اکسیژن آزاد می شود ؟ ( چکالی گاز اکسیژن در این شرایط 1.2 g.L^-1 است .)

2KClO₃(s) →2KCl(s) + 3O₂(g)

20 L	=	1L O2	X	32g O2	X	3mol O2	X	0.5mol KClO3	=	LO2
		1.2g O2		1mol O2		2mol KClO3

استوکیومتری محلول ها2

غلظت مولي

بيشتر واکنشهاي شيميايي در محلولها و بخصوص محلولهاي آبي صورت مي گيرند. استوکيومتري واکنشها بر حسب مول تفسير مي شود. بنابر اين در محاسبه هاي استوکيومتري محلولها از «غلظت مولي» استفاده مي کنيم.

غلظت یک محلول بیانگر مقدار ماده حل شونده در مقدار معینی از حلال یا محلول است .

غلظت مولي يا مولاريته عبارت است از تعداد مولهاي حل شده از يک ماده در ليتر محلول.

n ® تعداد مولهاي حل شده	=	M غلظت مولي
v ® حجم بر حسب ليتر

توجه کنید که بنا به تعریف غلظت مولي يا مولاريته که عبارت است از تعداد مولهاي حل شده از يک ماده در ليتر محلول. این بدین معنی است که کل حجم حلال و حل شونده یک لیتر می باشند . نباید چنین تصور شود که حجم حلال ( آب ) مصرفی یک لیتر می باشد .

محلول ها از دو جزء تشکیل شده اند : 1- ماده حل شونده 2- حلال  .  اگر در محلولی ، حلال آب باشد ، آن محلول را محلول آبی می نامند .

شایان گفتن است که بسیاری از واکنش های زیست شیمیایی مانند فرایندهایی که در بدن خود ما صورت می گیرند ، در محلول ها انجام می شوند . در صنعت و آزمایشگاه نیز معمولاٌ ابتدا واکنش دهنده ها را در یک حلال مناسب حل می کنند و سپس محلول های به دست آمده را به هم می افزایند .

مثال : براي تهيه  ml500     محلول KMnO₄  با مولاريته ۰۲/. چند گرم از ماده حل شده لازم است ؟

KMnO₄158 =  g mol^-1

= 0/01 mol KMnO4	0/02 mol KMnO4	X	mol KMnO4 = 500 ml   محلول
	1000 ml  محلول

 

=1/58 gKmno4	158 g Kmno4	×	g KMno4 = 0/01 mol
	1 mol Kmno4

 

محاسبه هاي استوکيومتري در واکنشهاي انجام شده با غلظت معين ، با استفاده از رابطه ي حجم – غلظت ، تعداد مول واکنش دهنده ها محاسبه مي شود و با استفاده از نسبتهاي مولي در معادله ي موازنه شده واکنش تعداد مول فرآورده ها محاسبه مي شود.

مثال : چه حجمي از گاز H₂S در شرايط STP مي تواند از واکنش K₂S اضافي با L ۱/۶۵ محلول HCL  ۰/۵۵۲ مولار بدست آيد؟

۲HCL (aq) + K₂S (ag) ® H₂S (g) + 2KCl(ag) 

n = M.V

nHCL(aq) = 1/65 L * 0/552 mol/l = 0/911 mol HCL

=0.455 mol H2S	1 mol H2S	×	mol H2S = 0.911mol HCL
	2 mol HCL

 

= 10.2L	22.4L H2S	L H2 S = 0/4555 mol H2S ×
	1mol H2S

 محلول سازی

برای تهیه یک محلول با غلظت مولی معین در آزمایشگاه ؛ بنا بر مراحل زیر عمل می کنیم :

1-     بر اساس محاسبه ، جرم مورد نیاز از ماده ی حل شونده را تعیین و به وسیله ترازو وزن می کنیم .

2-     مادهی حل شونده را در مقدار کمی آب مقطر حل می کنیم .

3-     محلول بدست آمده از مرحله 2 را به بالون حجمیمناسب منتقل می کنیم و کمی آب مقطر به آن می افزاییم .

4-     بالون را تکان می دهیم تا ماده ی حل شونده به طور کامل در آب حل شود .

5-     حجم محلول درون بالون را با آب مقطر به حجم مورد نظر می رسانیم .

مثال :آب دریا دارای 28 گرم NaCl در یک لیتر می باشد . مولاریته سدیم کلرید در آب دریا چقدر می باشد ؟

 

n= M.V   M= n/V         (x) (1.00 L) = 28.0 g / 58.45 g mol¯¹; x = 0.479 M

 

مثال :  وزن H₂SO₄ (برحسب گرم )  برای ساختن 750 میلی لیتر محلول 2 مولار چقدر است ؟

 

(2.00 mol L¯¹) (0.7500 L) = x / 98.08 g mol¯¹_,  X= 147.12g

مثال : چگونه می توان 500 میلی لیترمحلول سدیم کلرید 2 مولار تهیه کرد ؟ توضیح دهید .

پاسخ :  ابتدا جرم ماده حل شونده را محاسبه می کنیم .

= 58.5 g NaCl	58.5 g NaCl	X	2mol NaCl	X	1L	500ml X	gNaCl =
	1 mol NaCl		1l		1000ml

 سپس 5/58 گرم سدیم کلرید را در مقداری آب مقطر حل و محلول حاصل را به یک بالون حجمی 500 میلی لیتری منتقل می کنیم . حجم محلول را با افزودن آب مقطر به خط نشانه ی بالون می رسانیم .

 براي تهيه محلولهاي رقيق مي توان از رقيق کردن محلولهاي غليظ تر استفاده کرد.

1-     ابتدا با استفاده از غلظت و حجم محلول رقیق ، تعداد مول ماده ی حل شونده ی مورد نیاز را حساب می کنیم . با توجه به تعداد مول ماده ی حل شونده و غلظت محلول غلیظ تر ، حجم مورد نیاز از این محلول را به دست می آوریم .

غلیظV X غلیظM

=

رقیقV X رقیقM

n=

توجه کنید که در این رابطه ، واحد حجم ها(V) باید یکسان باشد ، یعنی هر دو برحسب L یا  ml باشد .

2-     با استفاده از پی پت حبابدار ، حجم مورد نیاز از محلول غلیط را برداشته ، درون یک بالون حجمی مناسب می ریزیم .

3-     محلول غلیظ موجود در بالون را با آب مقطر به حجم می رسانیم .

مثال : چگونه می توان 250 میلی لیتر محلول پتاسیم برمید 5/0 مولار را از محلول غلیظ 5 مولار آن تهیه کرد ؟ توضیح دهید .

پاسخ : ابتدا تعداد مول های لازم از KBr  را حساب می کنیم

= 0.125 mol KBr	0.5molKBr	X	محلول 250ml	Mol KBr=
	1000ml

باید حجمی از محلول غلیظ برداریم که حاوی 125/0 مول پتاسیم برمید باشد . بنابر این ،

= 0.025 L=25ml	1L	X	0.125 mol KBr	حجم محلول(L)=
	5mol

سپس 25 میلی لیتر از محلول غلیظ را با پی پت حبابدار به بالون حجمی 250 میلی لیتری منتقل کرده ، محلول را با افزودن آب مقطر به حجم می رسانیم .

 مثال : 100 میلی لیتر محلول سولفوریک اسید 4/0 مولار موجود است . به این محلول ، 700 میلی لیتر آب اضافه می کنیم . غلظت مولی محلول جدید را حساب کنید .

غلیظV X غلیظM

=

رقیقV X رقیقM

0.4mol.L^-1 X 100ml

=

X(700+100ml) رقیقM

 

 

Mol.L^-105/0=رقیقM

 

استوکیومتری محلول ها

این نوع مسایل به دو دسته کلی زیر طبقه بندی می شوند :

1-     حجم و غلظت مولی یک واکنش دهنده را می دهند و حجم یا غلظت مولی واکنش دهنده ی دیگر را می خواهند .

2-     حجم و غلظت مولی یک واکنش دهنده را می دهند و مقدار فراورده ( ها ) ی به دست آمده را می خواهند .

برای حل این مسایل ، کافی است ابتدا تعداد مول ها را بدست آوریم . سپس با استفاده از نسبت مولی مناسب ، تعداد مول ماده ی دیگر و از آنجا ، بر حسب نوع مسئله ، حجم ، غلظت یا جرم آن ماده را به دست می آوریم .

مثال : بر اساس واکنش زیر ، چند میلی لیتر محلول HCl ، 2 مولار برای واکنش کامل با 250 میلی لیتر محلول 4/0 مولار لازم است ؟

HCl(aq) + NaOH(aq)→ NaCl(aq) + H2O(l)

=0.1 mol NaOH	0.4mol	1L	250mlX	n NaOH=
	1L	1000ml

 

=50ml HCl	1000ml	1L	1molHCl	0.1 mol NaOHX	ml HCl=
	1L	2mol HCl	1mol NaOH

واکنش دهندي محدود کننده

در هنگام انجام واکنشهاي شيميايي معمولاً يکي از واکنش دهنده ها به مقدار کمتر از مقدار استوکيومتري وجود دارد. بنابراين در جريان واکنش زودتر از واکنش دهنده هاي ديگر به مصرف مي رسد و تمامي مي شود. اين ماده تعيين کننده پيشرفت واکنش است و آن را محدود کننده مي نامند. واکنش دهنده هاي ديگر را که پس از پايان واکنش نيز مقداري از آنها در ظرف مي ماند، واکنش دهنده هاي اضافي مي نامند.

قیمت مواد یک عامل مهم در انتخاب واکنش دهنده ی محدود کننده است .

باتوجه به نسبتهاي مولي مي توان در مسايل واکنش دهنده ي محدود کننده را مشخص کرد.

مراحل تعیین واکنش دهنده محدود کننده به قرار زیر است :

1-     با توجه به مقادیر داده شده ، تعداد مول واکنش دهنده ها را حساب می کنیم .

2-     یکی از واکنش دهنده ها را بعنوان محدود کننده فرض می کنیم . با استفاده از نسبت مولی مناسب ، تعداد مول لازم از واکنش دهنده ی دیگر را حساب می کنیم .

3-     تعداد مول مورد نیاز حساب شده در مرحله 2 را با تعداد مول داده شده ی مرحله 1 مقایسه می کنیم . اگر تعداد مول مورد نیاز از آن واکنش دهنده کم تر از تعداد مول داده شده باشد . واکنش دهنده ی محدود کننده را درست انتخاب کرده ایم . در صورتیکه بیش تر باشد ، فرض ما ( درمرحله 2 ) درست نبوده ، واکنش دهنده ی دیگر محدود کننده است  و باید محاسبه ها را بر پایه ی آن انجام داد .

 مثال : از واکنش g۵۰  فلزي روي با g ۱۵۰  نيترات نقره چند گرم نقره را مي توان بدست آورد؟

Ag = 108 g mol و ^۱-AgNO₃ 170 =  g  mol و^۱- Zn = 4/65 g mol ^۱-

 پاسخ : ابتدا معادله موازنه شده ي واکنش را مي نويسيم و تعداد مول مواد واکنش دهنده را تعيين مي کنيم.

 2 AgNO₃ + Zn ® 2 Ag  + Zn( NO₃)₂

۸۸۲/.=  Mol AgNO3	1mol Ag NO3	X	150 g AgNO3	mol AgNO3=
	170gAgNO3

 

molZn =0/765

1mol Zn 65/4 g Zn

X

50 g Zn

mol Zn =

 حال بايد ماده محدود کننده را مشخص کنيم . فرض کنيم که Zn   ماده محدود کننده است. با استفاده از نسبتهاي مولي مقدار AgNO3 لازم براي واکنش با Zn  موجود را محاسبه مي کنيم.

= 1/53 mol AgNO3 مورد نياز

2mol AgNO3 1mol Zn

X

0/765 mol Zn

mol AgNO3 =

 با مقايسه  AgNO₃  مورد نياز و AgNO₃ موجود در صورت مساله متوجه مي شويم که انتخاب ما صحيح نبوده و  ماده محدود کننده است.

= 0/882 mol Ag

2mol Ag 2mol AgNo3

X

0/882 mol AgNO3

mol Ag =

 

= 95/256 g Ag

108 g Ag 1mol Ag

X

0/882 mol Ag

g Ag =

 

مثال : 12/1 لیتر گاز متان با 36/3 لیتر گاز اکسیژن در یک گرماسنج واکنش داده اند . واکنش دهنده ی محدود کننده را تعیین و حجم گاز دی اکسید کربن تولید شده را بر حسب لیتر حساب کنید .

ابتدا معادله واکنش را نوشته ، آن را موازنه می کنیم

CH₄(g) + 2O₂(g)→ CO₂(g) + 2H₂O(g)

چون همه مواد شرکت کننده در این واکنش به حالت گاز هستند ، پس با توجه به قانون گی لوساک می توانیم به جای تعداد مول مواد گازی از حجم آن ها استفاده کنیم . از این رو یکی از مواد را محدود کننده فرض می کنیم ( مثلاٌ گاز اکسیژن ) ، حال حجم لازم از گاز متان را حساب می کنیم

=1.68 L CH4	1 L CH4	X	3.36 L O2	L CH4=
	2 L O2

چون حجم لازم(68/1 لیتر) از حجم داده شده (12/1لیتر )بیشتر است . پس فرض ما درست نبوده ، گاز اکسیژن واکنش دهنده ی اضافی و گاز متان محدود کننده است .بنابر این ، حجم گاز کربن دی اکسید را با توجه به حجم گاز متان ( واکنش دهنده ی محدود کننده ) به دست می آوریم

=1.12 L CO2	1 L CO2	X	1.12 L CH4	L CO2=
	1 L CH4

 

برای تشخیص واکنش دهنده ی محدود کننده می توانیم از روش زیر نیز استفاده کنیم :

1-     از روی مقدار ، مول واکنش دهنده ها را بدست می آوریم .

2-     تعداد مول های بدست آمده از واکنش دهنده ها را به ضرایب استوکیومتری آنها در معادله ی واکنش تقسیم می کنیم . موردی که مقدار عددی کمتری برای آن بدست آید ، محدود کننده است .

3-     از روی واکنش دهنده محدود کننده مسئله را حل می کنیم .

مثال : بر اساس معادله ی زیر ، اگر 150 میلی لیتر گاز کربن دی اکسید با 5/0 گرم پتاسیم سوپر اکسید واکنش دهد ، چند میلی لیتر گاز اکسیژن تولید می شود ؟ ( شرایط را STP در نظر بگیرید )

4KO₂ (s) + 2 CO₂(g)→ 2K₂CO₃ (s) + 3O₂ (g)

پاسخ : ابتدا تعداد مول ها را برای واکنش دهنده ها حساب می کنیم

= 0.0067 mol CO2	1 mol CO2	150 ml CO2 x	Mol CO2=
	22400 ml CO2

 

= 0.007 mol KO2		1 mol KO2			0.5 g KO2 x		Mol KO2=
		71 g KO2
00175/0= برای KO2		007/0		00335/0= برای CO2	0067/0		تعداد مول
		4			2		ضریب استوکیومتری

پس KO₂(00175/0<00335/0) محدود کننده می باشد .

=117.6ml O2	22400 ml O2	3 mol O2	0.007 mol KO2 x	ml O2=
	1mol O2	4 mol KO2

استوکیومتری

بازدهي واکنشهاي شيميايي

در بسياري از واکنشهاي شيميايي مقدار فرآورده هاي بدست آمده کمتر از مقدار محاسبه شده است. مقدار فرآورده هاي مورد انتظار از محاسبه ها را «بازده نظري» مي گويند. اغلب «بازده عملي» کمتر از بازده نظري است.

۱۰۰×	بازده عملي	= بازده درصدي
	بازده نظري

 با محاسبه بازده نظري (بيشترين مقدار ممکن فرآورده) با استفاده از واکنش دهنده ي محدود کننده مي توان بازده درصدي را محاسبه کرد.

مثال : در يک آزمايش واکنشي ميان LiBH₄  به مقدارg ۵  و مقدار زيادي NH₄Cl  انجام شده و B₃N₃H₆  به مقدار 16/2بدست آمده . معادله واکنش به صورت زير است.

3 LiBH₄ + 3 NH₄Cl ® B₃N₃H₆ + 9 H₂ + 3LiCl

 بازده درصدي واکنش را محاسبه کنيد.

(B₃N₃H₆ = 80/4 mol ^۱-   و  LiBH₄  = 21/79  g . mol(

 پاسخ : در صورت مساله مشخص شده است که LiBH₄ واکنش دهنده ي محدود کننده است.

= 0/230 mol LiBH4

1mol LiBH4 21/79 g LiBH4

x

mol LiBH4 = 5 g LiBH4

 

= 0/076 mol B3N3H6

1mol B3N3H6 3 mol LiBH4

x

mol B3N3H6 = 0/230 mol LiBH4

 

= 6/16 g B3N3H6

80/49g B3N3H6 1 mol B3N3H6

x

g B3N3H6 = 0/076 mol B3N3H6

 

* 100 = %35/06

2/16g B3N3H6 6/16g B3N3H6

بازده درصدي =

مثال : برای تهیه ی 16 کیلو گرم آمونیوم نیترات ، دست کم چند کیلو گرم نیتریک اسید را با گاز آمونیاک بایستی واکنش دهیم ، به شرط آنکه  بازده درصدی واکنش 90% باشد ؟

NH₃ + HNO₃→ NH₄NO₃

پاسخ : با توجه به صورت مسئله در می یابم که بازده عملی ( 16 کیلو گرم آمونیوم نیترات ) و بازده درصدی واکنش (90%) داده شده و مقدار واکنش دهنده ( کیلو گرم نیتریک اسید ) خواسته شده است .

۱۰۰×	بازده عملي	= بازده درصدي
	بازده نظري

 

۱۰۰×	Kg 16	= 90
	بازده نظري

Kg NH₄NO₃  78/17= بازده نظری

 

 

= 14 Kg HNO3	1 Kg	63 g HNO3	1 mol HNO3	1mol NH4NO3	17.78x10^3 g NH4NO3	Kg HNO3=
	1000 g	1 mol HNO3	1mol NH4NO3	80 g NH4NO3

استوکیومتری و زندگی

یکی از کاربردهای استوکیومتری در صنایع خودروسازی است . طراحان خودرو از استوکیومتری برای افزایش ایمنی و بازده موتور خودروها و کاهش آلودگی محیط زیست استفاده می کنند . در واقع ، افزایش ایمنی با به کار بردن کیسه های هوا و بازده بالای ناشی از بهسوزی سوخت ، آن هم با کمترین اثرهای تخریبی روی محیط زیست ، به رعایت اصول استوکیومتری وابسته است .

کیسه های هوا

اشکال زیر سیستم کیسه هوا را قبل و بعد از تصادف نشان می دهند .

 

واکنش های که در مخلوط مولد گاز رخ می دهند ، به ترتیب عبارتند از

1-     سدیم آزید موجود در مولد گاز تجزیه شده ، گاز نیتروژن لازم برای پر شدن کیسه ها را فراهم می کند :

2NaN₃ (s)→ 2Na(s) + 3N₂ (g)                                        

2-      آهن (III) اکسید موجود در مولد گاز با فلز فعال و خطرناک سدیم واکنش داده ، خطر آن را کاهش می دهد . هم چنین ، گرمای ناشی از این واکنش ، موجب افزایش ناگهانی دما به بیش از 100 درجه سانتیگراد و انبساط سریع کیسه ها می شود :

6Na (s) + Fe₂O₃ (s) →3Na₂O (s) + 2Fe (s) + Q

3-     سدیم اکسید تولید شده با کربن دی اکسید و رطوبت هوا واکنش داده ، ماده ی بی خطر سدیم هیدروژن کربنات تولید می شود :

Na₂O (s) + 2CO₂ (g) + H₂O (g) →2NaHCO₃ (s)

-         حجم گاز مورد نیاز برای پر کردن کیسه ای هوا با حجم مشخص ، به چگالی گاز وابسته است که آن هم به دما بستگی دارد .

افزایش کارایی موتورها

بهسوزی موتور خودرو به رعایت اصول استوکیومتری وابسته است .

انرژی + آب + کربن دی اکسید→ اکسیژن هوا + بنزین

این معادله نوشتاری ، واکنش ها را به خوبی نشان نمی دهد ، زیرا بنزین مخلوطی از هیدروکربن هاست که 5 تا 12 کربن دارند . اگر بنزین را به صورت ایزواکتان خالص در نظر بگیریم ، آنگاه معادله نمادی سوختن بنزین به صورت زیر است :

2C₈H₁₈ (l) + 25O₂ (g) → 16CO₂ (g) + 18H₂O (g) + 10900 Kj

اگر دو واکنش دهنده در موتور خودرو ( بنزین و اکسیژن ) در یک نسبت نزدیک به نسبت مولی معادله ی موازنه شده ی واکنش با هم مخلوط شوند ، مصرف سوخت و آلودگی هوا کاهش می یابد .

مثال : هنگامی که موتور خودرو در جا کار می کند ، نسبت مولی مصرف سوخت به اکسیژن 1 به 9 است . به ازای سوختن 5/0 لیتر بنزین ( ایزو اکتان ) ، چند لیتر هوا در شرایط STP مصرف می شود ؟ ( چگالی ایزو اکتان 7/0 گرم بر سانتی متر مکعب است . )

= 3.07 mol C8H18	1 mol C8H18	0.7 g C8H18	1000 cm3	0.5 L C8H18	Mol C8H18 =
	114 g C8H18	1 cm3 C8H18	1 L

 چون در این شرایط به ازای مصرف یک مول بنزین ، 9 مول اکسیژن مصرف می شود ، بنابر این ،

=619 L O2	22.4 l O2	9 mol O2	3.07 mol C8H18	L O2 =
	1 mol O2	1 mol C8H18

از آنجا که 20% هوا را اکسیژن تشکیل می دهد . از این رو داریم :

هوای مصرف شده L 3095 =	100 L هوا	619 L O2	=لیتر هوای مصرف شده
	20 L O2

حباب هايى از جنس گازهاى داغ

ايرنا: تحقيقات جديد ستاره شناسان نشان مى دهد حباب هايى عظيم از گازهاى داغ به طور مداوم اطراف كره زمين شكل گرفته، رشد كرده و مى تركند و حباب هاى جديد جايگزين آنها مى شوند. اين پديده ناشناخته در مكانى از فضا كه ميدان مغناطيسى كره زمين با جريان ثابتى از ذرات باردار خورشيدى مواجه مى شود، رخ مى دهد. دانشمندان حاضر در طرح تحقيقاتى چهار كاوشگر فضايى موسوم به «كلاستر» آژانس فضايى اروپا اعلام كردند بر خلاف تصور عموم كه فضاى خارج از زمين كاملاً خالى از هر نوع گازى است، در اين فضا نيز گاز وجود داشته اما غلظت اين گازها بسيار كمتر از جو زمين است. حباب هاى تازه شناسايى شده كه از آنها با نام حفره هاى چگالى ياد شده، حاوى گاز با دماى بسيار بالا و در حدود ۱۸ ميليون درجه فارنهايت (۱۰ ميليون درجه سانتى گراد) بوده و گازهاى خارج اين حباب ها در فضاى اطراف زمين كه از آنها به نام پلاسما ياد مى شود، داراى دماى هزار درجه فارنهايت هستند. اين حباب ها معمولاً به قطر هزار كيلومتر رسيده و به مدت ۱۰ ثانيه به همان وضعيت باقى مانده و سپس مى تركند و بادهاى خورشيدى غليظ تر و سردتر، جايگزين آنها مى شوند. چگونگى شكل گيرى اين حباب ها هنوز براى دانشمندان مشخص نيست اما ستاره شناسان حاضر در طرح «كلاستر» آژانس فضايى اروپا برخورد بادهاى خورشيدى با ميدان مغناطيسى زمين را در پيدايش آنها دخيل دانسته و آن را مشابه خروشانى آب در جلوى قايق متحرك ذكر مى كنند.

ساخت كوچك ترين ژنراتور دنيا:

ستاد ويژه توسعه فناورى نانو: كوچكترين ژنراتور دنيا،  نانوژنراتور، اخيراً در مركز ملى علم و نانوفناورى چين ساخته شد. اين كار توسط پروفسور «وانگ ژانگلين» از دانشگاه پكينگ و دكتر «سانگ جين هاى» انجام شده است. پيش بينى مى شود كه از اين نانوژنراتور در محدوده وسيعى از زمينه ها مانند بيوپزشكى، مقاصد نظامى، مخابرات و حسگرهاى بى سيم استفاده شود. نتايح اين كار در مجله ساينس به چاپ رسيده است.

 ستاد ويژه توسعه فناورى نانو:محققان دانشگاه «نبراسكا»، دانشگاه ملى واشينگتن و آزمايشگاه ملى «پاسيفيك نورث وست» اظهار داشتند موفق به ساخت اولين خوشه توخالى پايدار از اتم هاى طلا شدند. اين خوشه ها متشكل از ۱۶ ، ۱۷ يا ۱۸ اتم بوده و ميانگين قطر آن بيش از ۶ آنگستروم است. به گفته «لاى-شنگ وانگ» از آزمايشگاه ملى «پاسيفيك نورث وست»، اين اولين قفس توخالى فلزى پايدار است كه به صورت آزمايشگاهى ساخته شده است. دانشمندان از زمان كشف مولكول C60 يا فولرين در تلاش براى ساخت قفس هاى توخالى بدون كربن بوده اند. با وجود اينكه آنها موفق به ساخت قفس هاى معدنى شدند، اما تا امروز موفق به ساخت قفس هايى از عناصر فلزى نشده بودند. به عنوان مثال، تنها ساختار فلزى سنتز شده شامل قفس هاى بلورهاى بيست وجهى با ۱۲ اتم طلا بوده است كه به وسيله يك اتم فلزى مركزى پايدار شده بود. از زمانى كه «وانگ» و همكارانش پى بردند كه خوشه هاى با۲۰ اتم طلا هرمى شكل و نيز خوشه هاى ۱۳ اتمى مسطح هستند، روى سنتز خوشه هايى با ۱۴ تا ۱۹ اتم متمركز شدند. آنها به كمك طيف سنجى فوتوالكترونى و محاسبات تئورى با تحليل مولكول ها دريافتند خوشه هاى شامل ۱۶ ، ۱۷ يا ۱۸ اتم به صورت توخالى و خوشه هايى با ۱۹ اتم داراى شكل شبه هرمى هستند در صورتى كه اين خوشه ها با ۱۵ اتم يا كمتر داراى همان شكل مسطح هستند. قفس هاى توخالى پايدار، در دماى اتاق پايدار هستند. زمانى كه اين خوشه بر روى يك سطح رسوب داده شوند امكان ايجاد واكنش ميان خوشه با سطح و در نتيجه تغيير ساختار خوشه وجود دارد. محققان معتقدند كه قادر به ساخت قفس هايى با تعداد متفاوت تر از اتم ها هستند، كه به گفته «وانگ» اين قفس ها احتمالاً از دوام بيشترى بر روى سطوح برخوردار خواهند بود.

ايده يخچال هاى نانومقياس

ستاد ويژه توسعه فناورى نانو: «بروئك» از دانشگاه هاسلت بلژيك و «كاواى» از دانشگاه آلاباماى بيرمنگام در نظريه اى اعلام كردند امكان ساخت يخچال هاى كوچك كه با حركت براونى كار كنند، وجود دارد. در اين سيستم حركت تصادفى ذرات بسيار كوچك، باعث تماس و برخورد آنها با مولكول هاى اطراف مى  شود. مفهوم اين تئورى مخالف منطق علم است زيرا جنبش معمولاً باعث گرم شدن مى شود. اين ابزار مى تواند به عنوان يخچال هاى كوچك عمل كرده و به عنوان ادوات سردكننده ماشين هاى نانومقياس مورد استفاده قرار گيرد. اين محققان اخيراً موفق به ساخت يك موتور ميكروسكوپى شده اند كه داراى يك مولكول كايرال، منفرد يا نامتقارن است. زمانى كه اين مولكول بين دو منبع با دماهاى متفاوت قرار مى گيرد براى تعديل دما، شروع به حركت مى كند و باعث انتقال دما از منبع گرم به منبع سرد مى شود. آنها تصميم دارند با اعمال يك نيروى خارجى موتور را وادار به حركت در خلاف جهت معمول كنند، در نتيجه، گرما از منبع سرد به منبع گرم منتقل مى شود و مانند يك يخچال به عنوان خنك كننده به كارمى رود. در اين مدل تئورى از يك ميله كايرال استفاده شده است كه يك سمت آن داراى بالشتك صاف (همانند پره هاى قايق  موتورى) و يك سمت ديگر آن بالشتك هاى گوه مانند كه غشايى عايق، سطح آن را پوشانده است. اگر انرژى سينتيكى در مولكول هاى قسمت گوه مانند بيشتر از سمت ديگر باشد ميله شروع به چرخش مى كند و گرما از سمت گرم به سمت سرد منتقل مى  شود، حال با اعمال انرژى به ميله، موتور شروع به چرخش در جهت عكس مى كند و گرما از قسمت سرد به گرم منتقل مى شود. اين يخچال مى تواند به عنوان سيستم خنك كننده در تراشه هاى نيمه هادى براى انتقال انرژى گرمايى از مراكز تراشه به قسمت هاى خارجى به كار گرفته شود. همچنين در خنك كردن ماشين هاى نانومقياس مى توان از آنها استفاده كرد

زيان هاى استفاده از كودهاى شيميايى

واحد مركزى خبر: استفاده از كودهاى شيميايى موجب شده است  آلودگى زيست محيطى ناشى از تركيبات گاز نيتروژن و در پى آن دماى هواى كره زمين افزايش يابد. استفاده از كودهاى شيميايى موجب شده است آلودگى زيست محيطى ناشى از تركيبات گاز نيتروژن و در پى آن دماى هواى كره زمين افزايش يابد. بررسى ها نشان مى دهد نقش تركيبات نيتروژن موجود در كودهاى شيميايى در آلودگى محيط و هوا قابل توجه است. به گفته محققان كشاورزى در ۶۰ سال گذشته بهره گيرى از كودهاى شيميايى آلودگى محيط را افزايش داده است و به نظر مى رسد با ادامه روند فعلى اين نوع آلودگى در سال ۲۰۵۰ سه برابر شود.

حساسيت بالاى نانولوله ها به نور

ستاد ويژه توسعه فناورى نانو: محققان دانشگاه ريورسايد كاليفرنيا دريافتند رساناى الكتريكى نانولوله هاى كربنى تك ديواره در پاسخ به نور زمانى كه در خلأ قرار مى گيرند، تغيير بيشترى مى يابد. اين اثر مى تواند در استفاده از نانولوله ها به عنوان حسگرهاى مادون قرمز براى تصويربردارى حرارتى، طيف سنجى و كيهان شناسى مادون قرمز مفيد باشد. «رابرت هادون» از دانشگاه ريورسايد كاليفرنيا گفت: «ما دريافتيم نانولوله هاى تك ديواره در حالت عادى رساناى نور نيستند، در اين حالت رسانايى نورى، منجر به يك حالت برانگيخته شده كه به واسطه توليد حامل هاى آزاد، جريان الكتريسيته بسيار موثرتر هدايت مى يابد. در عوض دريافتيم كه حالات برانگيخته ايجاد شده به وسيله واپاشى فوق العاده سريع نور در فيلم هاى نانولوله تك ديواره به گونه اى است كه نور باعث يك اثر حرارت دهى به فيلم مى شود. در نتيجه تغيير دما در فيلم نانولوله است كه منجر به تغيير در مقاومت الكتريكى مى شود. «هادون» و همكارانش فيلم هايى از نانولوله تك ديواره را در سراسر روزنه يك حلقه ياقوت قرار دادند. در دماى ۵۰ درجه كلوين مقاومت يك فيلم حدود ۷ درصد تحت تاثير يك اشعه مادون قرمز باتوان، افت كرد. مشاهده شد با اعمال خلأ، حساسيت فيلم به نور حدوداً به اندازه ۵ برابر افزايش مى يابد. «هادون» گفت: «به دليل اينكه تغيير در مقاومت فيلم نانولوله تك ديواره ناشى از تغيير دما در نمونه است، پاسخ معمولاً به خاطر اتلاف حرارتى در سراسر بستر، محدود مى شود. تنها زمانى كه ما فيلم را در خلأ قرار داديم، پاسخ كامل را مشاهده كرديم، اين نشان مى دهد كه فيلمى با تركيب مناسب كانديداى خوبى براى استفاده به عنوان يك آشكارساز مادون قرمز است، چرا كه نانولوله هاى تك ديواره در اين ناحيه طيفى، جذب به شدت بالايى دارند.» اكنون اين تيم قصد دارد عملكرد وسايل را بهبود بخشد. اين پژوهشگران در حال حاضر در جست وجوى شركت هاى علاقه مند به فعاليت هاى آشكارسازى، جهت كاربردهاى تجارى هستند.

ويروس هاى باترى ساز

ايسنا: محققان موسسه فناورى ماساچوست (MIT) موفق شدند با استفاده از ويروس ها باترى جديدى بسازند كه سه برابر باترى هاى معمولى انرژى دارد. اين محققان روشى ابداع كرده اند كه به كمك ويروس ها مى توان باترى هاى پرانرژى بسيار كوچك يون- ليتيوم توليد كرد. محققان با تزريق ژن ها به ويروس ها باعث مى شوند تا ويروس ها با مولكول هاى اكسيد كبالت و ذرات زر روكشى براى خودشان ايجاد كرده و سپس خود را به شكل سيم هاى نازكى كه در باترى به عنوان الكترود مثبت به كار گرفته مى شوند، درآورد. اين باترى بيش از همه چيز براى باترى هاى خودرو كه امروزه بسيار سنگين و ضعيف هستند، مفيد است. ضخامت هر سيم تنها شش نانومتر يا شش ميليارديم يك متر و طول آن ۸۸۰ نانومتر است.

سيف الهي، احمدرضا: مسئول / عبادي، رحيم: همكار / مشتاقيان، محمدباقر: همكار / صادقي، ابراهيم: همكار / غيور، فتح الله: همكار / فرهمند، رضا: همكار

چكيده: بيش از 150 هزار هكتار پوشش گياهي ‏‎Astragalus adscendens‎‏ مراتع نيمه استپي منطقه غرب تا جنوب در استان اصفهان وجود دارد . اين گياه ميزبان حشره پسيل گز با نام علمي ‏‎Cyamophila dicora‎‏ ميباشد كه با تغذيه از گياه ميزبان ، مشهور به گزنگبين را توليد مي كنند طي چند دهه اخير جمعيت پسيل گون كاهش يافت و لذا بهره برداران از گزانگبين به عنوان يك موهبت خدادادي و طبيعي محروم شده اند . در اين طرح تلاش مي شود ميزان تاثير عواملي مانند شرايط اقليمي ، بهره برداري چرا دام و .... روي تغيير جمعيت پسيل گز بررسي گردد.

كليد واژه : پسيل گز(حشره) / جمعيت (‌حشره )‌ / استان اصفهان (‌غرب ) / پوشش گياهي /

كليد واژه معادل لاتين : Gaz psyllid / Popullation / Esfahan Province (West) / Vegetative cover /

محل نگهداري گزارش: وزارت جهاد كشاورزي، مركز تحقيقات كشاورزي و منابع طبيعي استان اصفهان

استخلاف هسته دوستی تک مولکولی ( SN1)

استخلاف هسته دوستی تک مولکولی ( SN₁)

دراین نوع  واکنش ها  مرحله شکستن پیوند بر مرحله تشکیل پیوند جدید پیشی می گیرد . و واکنش ازطریق تشکیل یک کاربوکاتیون درمرحله واسطه  انجام می شود .پس حداقل دارای دو مرحله می باشد. در واکنش های چند مرحله ایی، مرحله کند تعیین کننده سرعت واکنش است.

مرحله کند این نوع  واکنش ها همان مرحله شکست پیوند است. درنتیجه سرعت واکنش نسبت به واکنش دهنده (سوبسترا ) ازمرتبه  1 ونسبت به واکنشگر ازمرتبه صفر است. زیرا هسته دوست در مرحله سریع واکنش به کاربوکاتیون حمله می کند. درنتیجه بر سرعت واکنش تاثیری ندارد.

 به یک نمونه از این واکنش ها توجه نمایید .

واکنش دهنده هایی، بامکانیسم SN1 واکنش می دهند،که درحالت واسطه بتوانند  کربوکاتیون نسبتا پایدار تولید  کنند.

مرتبه واکنش پذیری براساس نوع کربن درکاربوکاتیون در واکنش SN1  به این  ترتیب 

  (آلیل یا بنزیل یا یون های پایدار شده به وسیله رزونانس)ونوع سوم >> نوع دوم >> نوع اول> CH₃-Xاست .

این واکنش پذیری برمبنای پایداری کاربوکاتیون ها می باشد .وتایید کنندهآن است که واکنش SN1 دارای دو مرحله است.

مرحله آهسته ( تعیین کننده سرعت)  - یونش الکیل هالید وتشکیل یک کاربوکاتیون.

 مرحله تند - اضافه شدن نوکلئوفیل به کاربوکاتیون.

به عنوان مثال آبکافت بوتیل برمید بامکانیسم SN1 صورت می گیرد. 1 نشانده آن است که واکنش یک مولکولی و فقط یک ذره در مرحله آهسته واکنش درگیر است. در این واکنش سرعت واکنش  فقط به غلظت الکیل هالید وابسته است  نه نوکلئوفیل .

 حلال کافت ترسیو بوتیل برمیددرآبی که شامل مقداری سدیم هیدروکسید می باشد  به صورت زیر است.                           :          

به دیاگرام انرژی این  واکنش توجه کنید .تشکیل کاربوکاتیون دربالاترین سطح انرژی مرحله (آهسته ) و افزایش نوکلئوفیل به کاربوکاتیون مرحله.ی خیلی سریع است.

 

درمرحله واسطه چون  کاربوکاتیون تشکیل شده دارای آرایش مسطح ( هیبرید sp² ) می باشد واکنشگر به راحتی  ازهردوطرف به آن حمله می کند. اگر اتم کربنی که مورد حمله قرار گرفته نامتقارن باشد کاربوکاتیون واسطه  پایدار بوده ، به طوری که نتیجه یک واکنش SN₁ به یک مرکز کایرال کربن مخلوطی از هردو انانتیومر رامی دهد ویک محصول راسمیک حاصل خواهد شد.که ناشی از تشکیل هردو انانتیومر و وارونگی شکل درحمله به هردو طرف  مرکز کایرال  می باشد.

 درنتیجه  حلال کافت  -  1- کلرو 1 - فینیل بوتان  درآب محصول یک مخلوط راسمیک از انانتیومر الکل ها  وغیر فعال نوری می باشد  .

 

 

دراینجا کلیک کنید وشاهد انجام واکنش SN₁  بین مولکول 2- کلرو بوتان ویون هیدروکسید باشید .

 

استخلاف هسته دوستی تک مولکولی ( SN₁) بانوآرایی :

ازنظر سینیتکی واستروئوشیمی شبیه به مکانیسم SN₁ است بااین تفاوت که واکنشگر به اتم دیگری، غیرازاتمی که قبلا به هسته گریز متصل بود وصل می شود. و می تواند شامل نوآرایی یک یون کاربنیوم ویا یک یون آلیلی باشد.                                                            

    

این بحث ادامه دارد.

 منابع :

مکانیسم اکنش های آلی : دکتر علی سیدی

شیمی آلی : موریسون وبوید

فرهنگ مفاهیم شیمی آلی : ارچین، کاپلان ، مکومر،  ویلسون ، زیمر

هشتمین همایش سالانه الکتروشیمی ایران

هشتمین همایش سالانه الکتروشیمی ایران

۱۶و ۱۷ اردیبهشت ماه ۱۳۸۸

دانشگاه تربیت مدرس تهران

محورها و موضوعات گردهمایی:

• بررسي خواص سطوح مشترك
• سينتيك واكنش هاي الكتروشيميايي
• مبتني بر الكتروشيمي كوانتوم
• ولتامتري چرخه اي
• كرونوآمپرومتري
• كرونوپتانسيومتري
•  بيو الكتروشيمي
• تبديل و ذخيره انرژي شيميايي
• الكتروشيمي و علم مواد 
• الكتروشيمي آلي
• فتو الكتروشيمي
• الكتروشيمي سطح

  مهلت ارسال مقالات تا ۱۵ اسفند ماه ۱۳۸۷

پست الکترونیک انجمن الكتروشيمي ايران:[e-mail]

The Nobel Prize in Chemistry 2008

The Nobel Prize in Chemistry 2008

The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the Nobel Prize in Chemistry for 2008 jointly to

Osamu Shimomura, Marine Biological Laboratory (MBL), Woods Hole, MA, USA and Boston University Medical School, MA, USA,

Martin Chalfie, Columbia University, New York, NY, USA

and

Roger Y. Tsien, Howard Hughes Medical Institute, University of California, San Diego, La Jolla, CA, USA

" for the discovery and development of the green fluorescent protein, GFP "

Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8992 – 8994

بازگردانندگان بینایی

ايرنا: يک گروه از محققان هنگ کنگى و آمريکايى با قطع اعصاب بينايى يک همستر (نوعى موش صحرايى) ابتدا جانور را کور کردند و سپس با تزريق محلولى حاوى ذرات نانو به رشته هاى قطع شده اعصاب بينايى امکان رشد کردن دوباره دادند و جانور بينايى خود را به دست آورد.
گروه محققان بيمارستان هنگ کنگ با همکارى پژوهشگران موسسه تکنولوژى ماساچوست (ام آى تى) در مقاله اى که در ارگان آکادمى ملى علوم آمريکا به چاپ رسانده اند ضمن تشريح اقدام خود ابراز اميدوارى کردند که بتوانند در آينده از اين روش در ترميم جراحات وارده به مغز افراد استفاده کنند. در آزمايش اخير محققان ابتدا با ايجاد شرايطى مشابه شرايط وارد شدن ضربه و آسيب مغزى به همستر، رشته هاى اعصاب بينايى آن را قطع کردند. ترميم رشته هاى عصبى يکى از بزرگترين چالش هايى است که پيش روى پزشکان و محققان قرار دارد و موفقيت هايى که تاکنون در اين زمينه به دست آمده محدود و مجموعه اى از علل مانع از دستيابى به موفقيت در اين حوزه بوده اند.از جمله اين علل آنکه زخم هايى که بر روى بافت هاى مجروح شده به وجود مى آيد و نيز فاصله اى که بر اثر بريدگى و قطع شدگى در ميان رشته هاى عصبى ايجاد مى شود مانع آن است که پزشکان بتوانند روش هاى متداول ترميم و درمان را در مورد اين بافت ها اعمال کنند.محققان هنگ کنگى و آمريکايى براى برون رفت از اين بن بست به فکر افتادند از امکاناتى که فناورى نانو براى دستکارى در ترازهاى اتمى ارائه مى دهد، استفاده کنند.اين گروه به بخش هاى جراحت ديده در رشته اعصاب بينايى همستر محلولى حاوى پپتيدهاى مصنوعى تزريق کردند. اندازه  هر يک از اين مولکول هاى پپتيد  به گونه اى تنظيم شده بود که  بيش از پنج نانو طول نداشته باشند.پپتيدها به محض اينکه به بخش هاى جراحت ديده رسيدند  به صورت خودجوش  يک  ساختار  داربست مانند و ضربدرى از رشته هاى نانو  به وجود   آوردند  که  بين  بخش  هاى قطع شده پلى به وجود مى آورد. دانشمندان سپس مشاهده کردند که رشته هاى قطع شده اعصاب بينايى با استفاده از اين داربست نانو شروع به بازسازى و اتصال دوباره کردند. اين داربست در عين حال از بروز حالت دلمه بر روى زخم نيز جلوگيرى به عمل آورد.دلمه روى زخم يکى از عواملى است که مانع از متصل شدن دو بخش قطع شده رشته هاى عصبى مى شود. نکته حائز اهميت آنکه رشته هاى تازه روييده در مغز همستر عملاً بينايى حيوان را به آن بازگرداندند. به گفته دکتر راتلج اليس-بنکه رئيس گروه پژوهشى که تحقيق اخير را به انجام رسانده اند کارى که گروه وى انجام داده آن است که رشته هاى عصبى جانور را قطع کرده و سپس مواد ترميم کننده را بر روى زخم قرار داده و به نظاره نحوه واکنش مغز در مقاطع زمانى مختلف پرداخته است.اما آنچه که گروه شاهد آن بوده به کلى دور از انتظار بوده و تا اين زمان به وسيله هيچ محققى مشاهده نشده است. اين دانشمندان شاهد بودند که رشته هاى عصبى هم در مغز همسترهاى جوان که به صورت عادى در حال رشد و توليد رشته هاى جديد است و هم در مغز همسترهاى بزرگسال که کار رشد آن متوقف شده، پس از تزريق دارو به نحو فعال شروع به توليد رشته هاى جديد کرده اند.به اين ترتيب اين گروه از پژوهشگران شاهد بازگشت توانايى بينايى و اعاده رفتار طبيعى جانور بوده اند. اين نکته از آن رو براى محققان حيرت آور است که تصور اوليه آنان آن بود که براى کمک به رشد دوباره سلول هاى عصبى بايد عوامل رافعال سازند .اما در اين آزمايش نشان داده شد که مواد نانو مى توانند مستقيماً خود رشته هاى عصبى را به فعاليت وادارند و آنها را رشد دهند.در اين آزمايش محققان مشاهده کردند پپتيدها در درون بدن به وسيله اجزاى بدن خود همستر به مواد بى خطرى تجزيه مى شوند و سه تا چهار هفته پس از تزريق از طريق ادرار جانور از بدن آن خارج مى شود.به اعتقاد دانشمندانى که پژوهش اخير را به انجام رسانده اند اقدام اخير توانسته بر برخى از مهمترين موانع بازسازى رشته هاى عصبى غلبه کند و زمينه را براى پيشبرد تحقيقات در اين حوزه مهياتر سازند. محققان اميدوارند در مراحل بعدى اين شيوه را بر روى انسان و در جريان جراحى هايى زيست-عصبى به منزله روشى براى کاستن از ميزان جراحت هاى اين نوع جراحى ها به اجرا درآورند. هدف نهايى اين روش که در گام هاى مختلف به اجرا درخواهد آمد آن است که بتوان آن را به شيوه موثرى براى متصل کردن رشته هاى عصبى قطع شده بر اثر سکته مغزى يا جراحت هاى وارده به سر تبديل کرد

APQO President and ASQ Past President, USA

The six sigma approach to managing, assuring and improving quality has taken on world-wide proportions. It has been with us now, publicly since 1988 when Motorola won the Malcolm Baldrige Excellence Award. It can no longer be considered the “flavor-of-the- month” managerial technique. In the Americas, Europe, Asia and the Middle East six sigma is being practiced effectively and is generating significant breakthrough results.
Six sigma is effectively the best practices that have emerged from a combination of past techniques and approaches such as Statistical Process Control, Total Quality Management, Quality Circles, Participative Management, Management By Objectives, Toyota Production System and others. The great difference is that these best practices have been codified into “bodies of knowledge”, that so far, have been standardized worldwide. These are commonly know as yellow belts, green belts, black belts, master black belts, champions and sponsors,
Of course Motorola provided the proof that the three sigma constraint was no longer valid and that six sigma performance could be achieved through continuous improvement-a significant contribution. Performing at 99.9997 percent yield or no more then 3 defects per million opportunities or cost of poor quality at less then one half of 1% or 98% very satisfied customers is still elusive for many organization but it is within their sights.

Keys to an effective six sigma process are in the details of how it is practiced. It uses five steps called DMAIC or Define, Measure, Analyze, Improve (Implement) and Control. Within these steps are important approaches. These include clearly defined roles and a supporting infrastructure that is integrated into the leadership process of the organization.

Strategy and customer needs prioritize the improvement opportunities that are necessary and critical-to-quality (CTQ’s) elements determine what level of performance improvement must reach.

 Measurement, data analysis and process management provide, along with creativtechniques such as brain writing, analogies, idea boxes and morphological charts, the engines to propel the breakthrough thinking and change management. Significant performance results are achieved through this toolbox of best practices

تعمير و نگهداري تله هاي بخار راهکاري مؤثر جهت

مقدمه

تجهيزات بسيار متفاوتي در زندگي روزمره ما وجود دارد که با بخار کار مي کنند. اين حوزه از يک خشکشويي فقط با 5 تله بخار تا يک پالايشگاه با تعداد هزاران تله را شامل شود . متناسب با اندازه تأسيسات، اثر تله هاي بخار خراب بر فرآيند ميتواند خطرناک و زيا ن آور باشد.

تله هاي بخاري که پس از خراب شدن بسته مانده اند، مبدل حرارتي را دچار آب گرفتگي نموده و فر آيند را به حال توقف در مي آورند. تله هاي بخاري که پس از خراب شدن باز مانده اند نه تنها باعث اتلاف بخار پر فشار به قيمت گزافي مي شوند بلکه بيشتر اوقات فشار موثر بخار را در دستگاه هاي مصرف کننده کاهش ميدهد و ضمن پايين آوردن دماي فرآيند، نتايج زيا ن آوري را به بار ميآورند.

بنابراين، تله هاي بخاري که درست کار نمي کنند کارايي فر آيند را کاهش ميدهند و هزينه توليد را بالا مي برند. براي جلوگيري از اين اتلاف و کارکرد مناسب دستگاه هاي مصرف کننده بخار لازم است که تله هاي بخار در بهترين شرايط از نظر کارکرد باشند و بازرسي تله هاي بخار براي دستيابي به اين امر ضروري است .

در ضمن تعمير و نگهداري تله هاي بخار يکي از راه هاي ارزان و ساده صرفه جويي در مصرف انرژي است .

نتايج يک مطالعه در 93 شرکت صنعتي عمده ژاپن شامل پالايشگاه، صنايع شيميايي، توليد نيرو و فولاد نشان ميدهد که قريب 30 درصد تله هاي بخار در حال کار خراب هستند.

 

وظايف تله هاي بخار به طور کلي عبارتند از:

 تخليه کندانس به محض شکل گيري

 ممانعت از خروج بخار

 تخليه هوا و ساير گازهاي غيرقابل چگالش

 

براي انجام وظايف فوق از تله هاي بخار که در واقع نوعي شير اتوماتيک مي باشند استفاده مي شود. تله هاي بخار را از نظر نوع، کلاً به سه دسته تقسيم مي کنند:

 1-تله هاي بخار مکانيکي

 2-تله هاي بخار ترموستاتيک

 3-تله هاي بخار ترموديناميک

 

خرابي تله هاي بخار

تله هايي که پس از نصب صحيح نتوانند وظايفي را که در بالا بدان اشاره شد به درستي انجام دهند، خراب

هستند و خرابي اين تله ها به شرح زير است:

 باز بودن تله هاي بخار

1- نشتي تله بخار

2 - خروج بخار از تله بخار  (تله بخار کاملا باز است)

 بسته بودن تله هاي بخار

 

دلايل کارکرد نامناسب تله هاي بخار

عواملي که باعث کارکرد نامناسب تله هاي بخار مي شوند متنوع بوده و همچنين بستگي به نوع تله بخار نيز دارند. برخي به علت خرابي خود تله مي باشند و برخي به علت نصب نوع نامناسبي از تله يا وضعيت نامناسب نصب آن است. عواملي که باعث کارکرد نامناسب تله هاي بخار ميشوند عبارتند از:

 سايش سطح آب بندي کننده تله به وسيله بخار، آب و ذرات موجود در کندانس و همچنين به خاطر کارکرد؛

 محدوديت حرکت اجزاي شير به واسطه خوردگي يا جرم گرفتگي؛

 بسته نشدن کامل شير به خاطر آشغال يا جرمهايي که در اثر خوردگي بين شير و نشيمنگاه آن قرار گرفته اند؛

 ناميزاني سطوح آب بندي (شير و نشيمنگاه ) به خاطر ضربه قوچ، انجماد يا نصب نامناسب قطعات تعويض شده؛

 پارگي يا تغيير شکل شناور يا فانوسي تله ترموستاتيک به وسيله انجماد، ضربه قوچ يا خوردگي ، يا در تله هاي سطلي معکوس، نبود آب در داخل تله باعث مي شود تا تله کاملاً باز باشد؛

 در تله هاي ترموديناميک ديسکي، کمبود آب به منظور آب بندي ورودي تله بخار، باعث مي شود که ديسک تله پي در پي نوسان کند.

دو عامل اول اغلب در مورد هر تله اي که زمان زيادي از کارکرد آن مي گذرد اتفاق مي افتد عامل سوم در برخي از انواع تله ها محتمل است ، به خصوص هنگامي که تصفيه آب ناقص ، باعث خوردگي در سيستم شود. چهار عامل آخر اغلب به واسطه نصب نادرست يا انتخاب نوع نامناسبي از تله رخ مي دهد.

بازرسي تله هاي بخار

براي بازرسي تله هاي بخار لازم است تا مقدماتي براي اين کار مهيا شود اين عوامل عبارتند از:

1- افرادي که به بررسي تله هاي بخار خواهند پرداخت ، لازم است که کاملاً در مورد انواع مختلف تله هاي بخار و اصول عملکرد و ويژگي هاي هر يک ا ز انواع تله هاي بخار و دستگاه هاي که به منظور بررسي تله هاي بخار به کار گرفته مي شوند، به طور کامل آموزش ديده باشند و در ضمن به اين کار علاقه مند  باشند.

2-  قبل از انجام هر کاري ، لازم است تا نقشه آن موقعيت همراه با مناطق مختلف کارخانه با يک کد مشخصه تهيه شود، اين کار به منظور کمک به بازرس در تعيين مکان تله هاي بخار است.

3- براي هر منطقه يک سري کد تعريف شود . بازرس بايد محل تمام تله هاي بخار را در نقشه محوطه تعيين کند و به هر تله برچسب با شماره مخصوص تله را بزند که پيشوند اين شماره کد منطقه تعيين شده باشد.

4- پيشنهاد مي شود برنامه منظم بازرسي به طور مرتب انجام شود . براي مثال جدول زير با توجه به فشار کاري تله بخار و کاربرد آن دفعات بازرسي در سال ر ا پيشنهاد مي دهد. البته اين جدول به عنوان يک پيشنهاد اوليه مي باشد تا با توجه به آمار و اطلاعات از خرابي تله هاي بخار و نوع، مکان و سازنده آنها درباره تهيه برنامه هاي زمان بندي شده متناسب با واحد مورد نظر براي بازرسي تله هاي بخار اقدام شود. 

کاربرد
فرايند	کويل	لايه اي  گرمايش	خط اصلي	(بارنسبي)  فشارکاري
3	2	1	1	7-0
3	2	2	2	17-7
4	3	2	2	30-17
12	3	3	3	بيش30       از
جدول  پيشنهادي براي تعداد دفعات بازرسي تله هاي بخار در سال

 عوامل مؤثر در تعيين تعداد دفعات بازرسی سالیانه عبارتند از:

الف- نوع تله نصب شده

تله های سطلی معکوس و تله های شناور تله هایی قابل اعتماد هستند . در حالت کارکرد عادی، این تله ها ممکن است بدون مشکل، چندین سال متوالی کار کنند .

تله های دیسکی ترمودینامیکی کمتر از سایرانواع تله ها قابل اعتماد هستند و ممکن است تنها ظرف چند ماه مصرف بخار این تله ها افزایش یابند.

ب - تعداد تله های سیستم

هر چه تعداد تله ها در سیستم بیشتر باشد ، این احتمال که تعداد بیشتری تله های بخار در یک دوره زمانی معین دچار نشتی شوند، افزایش مییابد.

ج - ظرفیت تله

ظرفیت تله بستگی به سایز اوریفیس و اختلاف فشار دو طرف آن دارد . هر دوی این عوامل تعیین کننده مقدار اتلاف بخار در زمان خرابی تله است . از این رو به بازرسی تله های بزرگتر باید اهمیت بیش تری داده شود. زیرا در صورت خرابی این نوع تله ها، مقادیر زیادی انرژی تلف می شود.

د- در دسترس بودن کارکنان

بررسی بین هزینه بخار اتلافی و هزینه کارکنان برای بازرسی تله های بخار ، یکی از عوامل تعیین کننده

می باشد.

ه - در دسترس بودن تله های بخار

یکی از عوامل مؤثر در هزینه کارکنان موقعیت و وضعیتی است که تله بخار در آن محل نصب شده است .

برای مثال تله در مکان های مرتفع یا پر خطری نصب شده است.

و- فشار بخار

فشار بخار یکی از عوامل تعیین کننده در تعداد دفعات بازرسی است ؛ زیرا با افزایش فشار بخار اتلاف از تله های خراب و احتمال خرابی آنها افزایش می یابد.

ز- کاربرد تله بخار

وظیفه تله بخار نیز به عنوان یک عامل تعیین کننده در تعداد دفعات بازرسی در سال است . در یک برنامه جامع تعمیر و نگهداری باید کاربرد و وظیفه تله بخار دقیقاً مشخص شود و تعیین گردد که خرابی این تله ها چه پیامدهایی را خواهد داشت و سپس با توجه به اهمیت آن تعداد دفعات بازرسی در سال مشخص شود.

 

5- برای بررسی کارکرد تله ها نیاز به یک لیست بازرسی است تا فرد را در انجام این کار کمک نماید . این

لیست باید شامل موارد زیر باشد:

 1- شماره منطقه؛

2 -  شماره تله؛

3 - نام سازنده؛

4 - شماره مدل (فنی)؛

5 - نوع تله بخار: (مکانیکی، ترموستاتیکی، ترمودینامیکی)؛

6 - مکان تله نسبت دستگاه: (بالا، پایین)؛

7 - کاربرد Tracing  : (تخلیه خط اصلی بخار، تخلیه دستگاه فرآیند، تخلیه خط , تخلیه دستگاه گرمایش)؛

8  - اولویت: (بسیار مهم، مهم، عادی، فرعی)؛

9  - مکان تله از لحاظ ارتفاعی: (بالا، پایین)؛

10 - مکان تله نسبت به واحد: (داخل، خارج)؛

11 - وضعیت کندانس از لحاظ بازیابی: (دارد، ندارد)؛

12- -حالت کارکرد تله بخار: (پیوسته، ناپیوسته)؛

13- فشار خط ورودی؛

14- فشار خط برگشت کندانس؛

15- دمای کارکرد تله؛

16- نوع و اندازه اتصال؛

17- زمان نصب؛

18- وجود صافی در ورودی تله بخار؛

19 - تاریخ بازرسی بعدی؛

20- ملاحظات

 

6-  مدارک سازنده تله های بخار موجود در واحد صنعتی و سایر مدارک لازم تهیه شود.

7 - با توجه به مدارک سازنده تله بخار ، بررسی شود که آیا از لحاظ نوع و اندازه، تله مناسبی انتخاب شده و همچنین توصیه های لازم در مورد نصب صحیح تله در نظر گرفته شده است . چه بسا، تله بخار از لحاظ نوع، اندازه و سایر عوامل به درستی انتخاب شده باشد ، اما نصب به طریق نادرست ، باعث شود که یک تله سالم کارکرد نامناسب پیدا کند.

 

روشهای بررسی کارکرد تله های بخار:

بررسی کارکرد تله های بخار در حال کار بهطور عمده به چهار طریق زیر صورت می پذیرد:

1-  روشهای بصری

در این روش شخص با مشاهده تخلیه تله بخار ، صحت کارکرد تله بخار را ارزیابی می نماید. برای این منظور اگر مشاهده کندانس خروجی به علت متصل بودن خروجی تله به خط کندانس میسر نباشد، ممکن است یک شیر بلافاصله بعد از تله قبل از شیر قطع خروجی نصب شود که شخص با باز کردن آن و مشاهده چگونگی تخلیه کندانس، کارکرد تله را بررسی نماید . روش دیگر این است که در خروجی تله ، یک شیشه رؤیت نصب شود تا خروجی تله بخار قابل رؤیت باشد.

این روش برای بررسی تله های بخاری که کارکرد سیکلی باز و بسته دارند مانند تله های سطلی معکوس و تله های ترمودینامیک مناسب می باشد.

2 - روشهای حرارتی

این روش ها عموماً بر اساس اختلاف درجه حرارت در بالا دست و پایین دست تله های بخار کار می کنند.

این روش ها عبارتند از روش های پایرومتری، ابزارهای نشانگر مادون قرمز، نوارهای حرارتی (که به دور تله پیچیده می شوند و در صورت افزایش دما رنگشان تغییر می کند) و چسب های حرارتی که در دماهای خاصی ذوب می شوند. عیب این روش این است که یافتن تله های بخاری که به صورت باز خراب شده اند با این روش مشکل است.

3-  روشهای اکوستیک

در این روش شخص با گوش کردن صدای تله بخار پی به وضعیت کارکرد تله می برد. این کار به رو شهای مختلفی از جمله توسط گوشی های پزشکی، پیچ گوشتی، گوشی های مکانیکی و دستگاه های اولتراسونیک صورت می گیرد. گذر بخار از لوله ها تولید صدایی شبیه به ”هیس“ می کند، اما گذر کندانس از لوله، صدای شبیه به شرشر دارد . دستگاه های اولتراسونیک برای اینکار بهترین انتخاب می باشند زیرا قابلیت حذف سایر سر و صداهای محیط را دارند.

این روش برای بررسی کارکرد تله های بخاری که کارکرد سیکلی باز و بسته دارند مناسب است و برای بررسی کارکرد تله های بخاری که به طور پیوسته کار می کنند، مانند تله های شناور، لازم است دستگاه اولتراسونیک طوری کالیبره شود تا صداهای مزاحم حذف شو ند و اگر در کنار این تله بخار، تله های دیگری نیز موجود است، لازم است حین بررسی کارکرد آنها به طور موقت متوقف شود.

4- روش هدایت حرارتی

جدیدترین تکنولوژی در بازرسی تله های بخار ، روش هدایت الکتریکی است . از آن جا که آب ماده هادی الکتریسیته است و بخار ضریب هدایت الکتریکی بالایی ندارد ، با توجه به این اختلاف ، در مورد حضور یا عدم حضور کندانس ، با توجه به مقاومت حاصل می توان اظهار نظر نمود . برای این منظور از یک سنسور استفاده می شود. این سنسور در محفظه ای قبل از تله بخار نصب شده است و در هنگام کارکرد عادی تله بخار پر از کندانس است . هنگامی که تله بخار نشتی دارد یا کاملا باز است ، سطح کندانس درون محفظه افت میکند و سنسور در معرض بخار قرار می گیرد و سیگنال الکتریکی از دستگاه اندازه گیری قطع می شود و خرابی تله نشان داده می شود. این سیستم با هر نوع تله ای و ساخت هر نوع سازنده ای کار می کند. در مد لهای جدید این سنسور ، از یک المان اندازه گیر دما استفاده شده است تا خرابی تله را در مواقعی که به صورت بسته خراب شده است، نشان دهد.

 

تجهیزات بازرسی تله های بخار و نرم افزارها:

 

از میان سازندگان تله های بخار برخی شرکت ها اقدام به ساخت تجهیزات بازرسی تله های بخار کردهاند تا به بازرسان تله ها کمک کنند.

شرکت Spirax Sarco برای بررسی تله های بخار دستگاه Spiratec را ارائه نموده است که دو مدل قابل حمل و ثابت دارد . البته برای استفاده از آن لازم است در جلوی تله بخار یک سنسور نصب شود .

شرکت Gestra دستگاه VKP -30 را برای کنترل و ارزیابی و ثبت داده های مربوط به تله های بخار ارائه کرده است . دستگاه قابل حمل است و پس از بازرسی، گزارشی در مورد تله های نیازمند به تعمیر و همینطور تاریخچه ای از بازرس یهای گذشته را ارائه می نماید.

شرکت Trapman دستگاه TLV را برای آنالیز و بررسی تله های بخار ارائه کرده است . اطلاعات بیش از 3000 تله بخار مختلف برای آنالیز در حافظه دستگاه وجود دارد.

نرم افزار Steam Work Pro محصول شرکت Conserve-It Software یک برنامه مناسب برای حفط و نگهداری اطلاعات تله های بخار است. نرم افزار Trap Base XP محصول شرکت  Field Data Specialists  یک نرم افزار جامع و کامل برای ثبت و ضبط و آنالیز داده ها است .   

نرم افزار Trap Master محصول شرکت Yarway نیز یک نرم افزار مناسب برای این منظور است .

نتیجه گیری

ایجاد یک برنامه مدون و جامع برای تعمیر و نگهداری تله های بخار امکان صرفه جویی و استفاده مؤثر از

شبکه بخار را برای صنایع مختلف فراهم می آورد. با رشد تکنولوژی امکان استفاده از روش ها یا دستگاه های

ویژه برای این کار فراهم شده است و همچنین امکانات و نرم افزارهای ویژه برای ثبت و نگهداری و آنالیز

اطلاعات تله های بخار شبکه، این امکان را به واحدهای مسئول میدهد تا با آنالیز آماری این اطلاعات،

گزارش ها و هزینه های اتلاف بخار، اقدام به برنامه ریزیهای تعمیر و نگهداری کنند و راندمان بخش انتقال و

مصرف بخار را در حد مطلوبی حفظ نماید

Intelligent inks

An ink that changes its colour when exposed to oxygen could help shoppers decide if their packaged food is fresh.

Oxygen is the enemy of fresh food because it causes food to degrade and bacteria need it to grow. Hence, much of today's packaged food comes in a protective atmosphere of gases such as nitrogen - with oxygen almost totally removed.

Andrew Mills and David Hazafy at University of Strathclyde, UK, have developed an irreversible solvent-based blue ink, which upon activation with UV light, loses all its colour and becomes oxygen sensitive; it will only gain its original colour upon exposure to oxygen.

The major advantages of the oxygen ink over most of the traditional methods for detecting oxygen are that it is cheap and easy to use, especially as it relies on a colour-change detectable by the human eye, said Mills. Solvent-based inks such as these are also easier to print on the common polymers used in food packaging, added Mills.

A solvent-based intelligence ink for oxygen
Andrew Mills and David Hazafy, Analyst, 2008, 133, 213

:: به باطری لپ تاپ خود جان دوباره ببخشید!

باتری های معمولی لپ تاپ نیز همانند سایر وسایل الکترونیکی برای خود عمر مشخصی دارند. این باتری ها معمولأ پس از 1 تا 2 سال کار مداوم ، کارایی اصلی خودشان را از دست میدهند و در نهایت تنها میتوانند 10 تا 15 دقیقه شارژ خود را حفظ کنند. در صورتی که باتری لپ تاپ شما نیز به این بلا دچار شده است پیش از هر اقدام دیگری دست نگاه دارید و این ترفند واقعأ اعجاب انگیز با روشی اعجاب انگیزتر را بر روی باتری خود را اعمال کنید! چرا که با این کار میتوانید جان دوباره ای به باتری ببخشید و به نوعی آن را احیا کنید ، چرا که مجددأ باتری میتواند 1 الی 2 ساعت شارژ خود را نگه دارد و دیگر نیازی به پرداخت هزینه اضافی ندارید.
برای اینکار ، روش کار را بدون ترس و واهمه انجام دهید!

کافی است باتری را به مدت 14 الی 15 ساعت در داخل فریزر قرار دهید تا باتری لپ تاپ شما کاملأ فریز شودسپس باتری را 3 الی 4 بار شارژ و دشارژ نمایید.اکنون باتری لپ تاپ شما پس از گذراندن یک خواب زمستانی جان تازه ای پیدا کرده است و میتوانید بیش از گذشته برای شما کار کند.

شاید از این عمل تعجب کنید و ارتباطی بین این دو کار نیابید.اما جالب است بدانید که این کار پایه و اساسی کاملأ علمی دارد ، چرا که همانطور میدانید به طور کلی در اجسام مختلف به دلیل لرزش طبیعی مولکولها جریان برق به راحتی از آنها عبور نمی کند. این مشکل در اجسام رسانا کمتر است ، زیرا مولکول ها به شکل منظم قرار می گیرند و جریان راحت تر عبور می کند ، اما برای ابر رسانا کردن باید جسم رو سرد نمود تا لرزش مولکولها کمتر شود (این لرزش هیچ گاه صفر نخواهد شد ، مگر در صفر مطلق یعنی 273- درجه سانتیگراد که البته تا امروز دست نیافتنی باقی مانده است) ، در نتیجه سرعت و کیفیت عبور جریان بهتر خواهد شود. دلیل بهتر کار کردن سی پی یو در درمای پایین نیز همین موضوع است.

از این موضوع و به نوعی نوآوری میتوان حتی در مورد هارد دیسک هم استفاده کرد ، هاردی که کار نمیکند را در صورتی که 10 تا 15 ساعت در فریزر فریز نمایید و سپس وصل نمایید را نیز میتوان با این روش بازیابی کرد.

لازم به ذکر است تا باتری شما دچار مشکل نشده است این ترفند را بر روی آن اجرا نکنید. همچنین این تنها بر روی باتری لپ تاپ تست شده است ، طبعأ امکان این کار بر روی همه باتری های لوازم الکترونیکی یا خود آنها وجود ندارد ، مگر دستگاه هایی که ساختاری همانند باتری های لپ تاپ داشته باشند.

تولیید گاز متان

به گزارش سرویس علمی پژوهشی ایسکانیوز، به نقل از مجله Nature، این نتایج محققان را بر این داشت که بررسی مجدد نقش جنگل‌ها در کنترل گرمای بیش از حد کره زمین بپردازند.
تحقیقات همچنین حاکی از آن است که گیاهان معمولی حتی در حضور اکسیژن نیز قادر به تولید این گاز گلخانه‌ای که به مهار کردن انرژی خورشید در داخل جو زمین کمک می‌کند، هستند.
این درحالی است که تاکنون تصور برآن بود که گاز متان، به طور کلی در محیط‌هایی تولید می‌شود که باکتری‌ها در شرایط کم اکسیژن، روی گیاهان به فعالیت می‌پردازند. اهمیت این کشف، نه تنها تاثیر شگرف بر روی تحقیقات گیاهی دارد، بلکه در درک رابط میان افزایش گرمای زمین و میزان گازهای گلخانه‌ای نیز موثر خواهد بود. هنوز از علت بروز این پدیده ـ تولید گاز متان توسط گیاهان عادی ـ نتایجی در دست نیست.

متان و ویژگی ها

 ساده ترین عضو خانواده آلکانها و در واقع ، یکی از ساده ترین ترکیبات آلی است.نقطه ذوب آن 90.7 درجه کلوین ونقطه جوش آن 109 درجه کلوین است.در سال 1778 توسط شیمیدان ایتالیایی کانت آله ساندرو ولتا(1827-1745) کشف شد.در سال 1935 توسط راپرت ویلدت بکمک روشهای طیف سنجی در جو سیاره مشتری کشف شد.در سال 1977 با توجه به تابش آن در طول موج 3.9 میلیمتر در فضای بین ستاره ای وجود آن به اثبات رسید.

 این گاز از گازهای مهم گلخانه ای است.البته اثر آن از مولکولهای دی اکسید کربن کمتر است.این گاز به مقدار زیاد در تیتان قمر زحل یافت شده است .تریتون وسیاره کوتوله پلوتون نیز دارای مقادیر قابل توجه متان هستند.

در تیتان این گاز بعد از نیتروژن فراوان ترین گاز جوی می باشد.این گاز می تواند با توجه به سرد محیط به شکل مایع یا جامد نیز دیده شود.با توجه به سردی بسیار زیاد ٬در تریتون وپلوتون این گاز بهمراه بعضی گازهای دیگر به شکل لایه ای جامد ونازک سطح را پوشانده است.

در زمین . متان ، محصول متلاشی شدن ناهوازی (بدون هوا) گیاهان یعنی شکستن بعضی از مولکولهای خیلی پیچیده می باشد. این گاز همچنین تشکیل دهنده قسمت اعظم (حدود 79%) گاز طبیعی است. متان ، گاز آتشگیر خطرناک معادن زغال سنگ و به صورت جبابهای گاز از سطح مرداب‌ها خارج می‌شود.

متان

پل گانینگ و دینا کروگر

متان عنصر اصلی تشکیل دهنده گاز طبیعی و یکی از گازهای گلخانه ای است، یعنی این که وجود این عنصر در اتمسفر بر دمای کره زمین و سیستم آب و هوایی آن تاثیر می گذارد. یک مشارکت بین المللی جدید، که توسط ایالات متحده پشتیبانی می شود، به دنبال بهبود بازیابی و استفاده از متان به عنوان یک منبع انرژی پاک است. " مشارکت متان به بازارها " یک برنامه دولتی- خصوصی است که با همکاری 15 دولت ملی و بیش از 90 سازمان که متعهد به دستیابی به مزایای اقتصادی، محیط زیستی، و انرژی ای می باشند، اجرا می شود.

پل گانینگ رئیس شعبه برنامه های غیر دی اکسید کربن در سازمان محافظت از محیط زیست (EPA) در بخش تغییرات آب و هوایی است.

دینا کروگر مدیر بخش تغییرات آب و هوایی در سازمان حفاظت از محیط زیست است.

مشارکت متان به بازارها، که در نوامبر 2004 آغاز شده، یک طرح چندجانبه است که موجب بهم پیوستن منافع بخش دولتی و خصوصی برای بازیابی و استفاده از متان به عنوان یک منبع انرژی پاک شده است.

امروز، 15 دولت ملی و بیش از 90 سازمان در حال همکاری با یکدیگر برای پیشبرد هدف ایجاد و توسعه پروژه در سه زمینه اصلی منبع انتشار متان هستند: محل های دفن زباله، معادن ذغال سنگ زیرزمینی، و سیستم های گاز طبیعی و نفت.

انتظار می رود که فعالیت های این مشارکت نتایج مثبتی در پی داشته باشد: آنها انتشار جهانی متان را کاهش، توسعه اقتصادی را افزایش، و امنیت انرژی را گسترش خواهند داد، کیفیت هوا را بهتر خواهند کرد و ایمنی صنعتی را بالا خواهند برد.

اهمیت متان
متان یک هئیدروکربن و عنصر اصلی گاز طبیعی و همچنین یکی از گازهای گلخانه ای قوی است. در سرتاسر جهان، مقادیر بسیار زیاد متان به جای بازیابی و مورد استفاده قرار گرفتن به عنوان سوخت به درون اتمسفر منتشر می شود. حدود 60 درصد انتشار متان در جهان منشاء انسانی (انتروپوژنیک) دارد – محل های دفن زباله، معدن ها، و فعالیت های مربوط به گاز طبیعی و نفت – که در زیر به آنها اشاره شده است. یکی دیگر از منابع انتشار متان کشاورزی است. بقیه انتشارهای متان توسط منابع طبیعی، اکثرا تالاب ها، هیدرات های گازها (اجسام جامد کریستالی که از ملکول های متان درست شده، و هر یک از ملکول ها توسط ملکول های آب احاطه شده اند)، لائه منجمد دائمی اعماق زمین، و موریانه ها انجام می گیرد. چین، هند، ایالات متحده، برزیل، روسیه، و دیگر کشورهای اروپایی- آسیایی مسئول تقریبا 50 درصد از انتشارهای انسانی متان هستند. منابع انتشار متان از یک کشور به کشوری دیگر بسیار متفاوت است. برای مثال، دو منبع اصلی انتشار متان در چین استخراج ذغال سنگ و کاشت برنج است. منبع اصلی انتشار متان در روسیه سیستم های گاز طبیعی و نفت است؛ دو منبع اصلی انتشار متان در هند کاشت برنج و محصولات دامی است؛ و محل های دفن زباله بزرگترین منبع انتشار متان در ایالات متحده می باشد.

متان عنصر اصلی گاز طبیعی است و یک منبع مهم برای انرژی پاک نیز می باشد. همچنین، 16 درصد انتشار گازهای گلخانه ای در سرتاسر دنیا به به متانی که از فعالیت انسان تولید می شود، اختصاص دارد. متان یک گاز گلخانه ای قوی محسوب می شود زیرا در مقایسه با دی اکسید کربن، از لحاظ وزنی، هر کیلوگرم متان 23 برابر قوی تر از دی اکسید کربن در رابطه با حبس حرارت در اتمسفر زمین طی یک دوره 100 ساله عمل می کند.

متان یک گاز گلخانه ای با دوره زندگی کوتاه است؛ دوره زندگی این گاز در اتمسفر تقریبا 12 سال است. به خاطر این خصوصیت منحصر بفرد، کاهش انتشار جهانی متان می تواند تاثیر مثبت، سریع و قابل توجهی در جلوگیری از گرم شدن کره زمین گذاشته و مزایای مهم اقتصادی و انرژی ای نیز در پی داشته باشد.

فرصت های کاهش متان
منابعی که بازیابی و استفاده از گاز متان برای انرژی در آنها عملی و امکان پذیر است شامل استخراج ذغال سنگ، سیستم های گاز طبیعی و نفت، محل های دفن زباله، و کود حیوانی است. در زیر چندین روش برای بازیابی و استفاده از متان از این منابع ذکر شده است:

· معدن های ذغال سنگ. برای کاهش خطرات انفجار، متان از معدن های زیرزمینی پیش از، در هنگام یا پس از استخراج به بیرون منتقل می شود. تزریق گاز طبیعی در خط لوله، تولید نیرو، و سوخت وسایل نقلیه از استفاده های مفیدی هستند که می توان از متان خارج شده از معادن کرد.
· محل های دفن زباله. رویکرد اصلی برای کاهش انتشار متان از محل های دفن زباله شامل جمع آوری و سوزاندن یا استفاده از گازهای محل دفن زباله است. فن آوری های استفاده از گازهای منتشر شده از محل های دفن زباله بر روی تولید الکتریسیته و استفاده مستقیم از گاز تمرکز می کنند. تولید الکتریسیته شامل انتقال متان جمع آوری شده به دستگاه های مولد نیرو یا توربین ها از طریق خط لوله است. فن آوری های استفاده مستقیم، از گازهای منتشر شده از محل های دفن زباله مستقیما برای مصارف سوختی استفاده می کنند؛ در فن آوری های دیگر می بایستی گاز متان به گاز دیگری تغییر داده شود و در خطوط لوله گاز طبیعی توزیع گردد.
· سیستم های گاز طبیعی و نفت. فعالیت های مربوط به کاهش انتشار متان در سه گروه دسته بندی شده اند: بهبود کارآیی فن آوری ها یا دستگاه هایی که باعث کاهش یا توقف انتشار گاز متان یا گازهای دیگر در هوا توسط دستگاه ها می شود، بهبود روش های مدیریتی و مراحل عملیاتی، و افزایش روش های مدیریتی که از فن آوری های پیشرفته استفاده می کنند. در تمامی این موارد، کاهش انتشار گاز متان، گاز بیشتری را برای فروش و استفاده فراهم می سازد.
· مدیریت کود. زمانی که کود دامی تحت شرایط ناهوازی (بدون اکسیژن) نگهداری شود، متان و گازهای دیگر تولید می شوند. کاهش انتشار متان و همچنین دیگر مزایای محیط زیستی را می توان از طریق استفاده از سیستم های جذب ناهوازی به دست آورد. این سیستم ها، گازهای تولید شده توسط کود را جمع آوری کرده و آنها را به دستگاه های احتراقی از قبیل ژنراتورهای موتوری یا دیگ های بخار منتقل می کنند.

حتی با فن آوری های کنونی و مزایای کاهش انتشار، بازیابی و استفاده از متان به چند دلیل به طور گسترده روایج پیدا نکرده است. اول این که در فرآیندهای صنعتی که گاز منتشر می کنند، متان یک موضوع ثانویه است. برای مثال، معدن های ذغال سنگ خواهان خارج کردن متان از محیط معدن هستند، زیرا که متان خاصیت انفجاری دارد. از روزگاران قدیم، شرکت های استخراج کننده ذغال سنگ هیچ گاه متان را به عنوان یک منبع انرژی تلقی نکرده اند.

دوم این که احتمالا افرادی که مسئول این انتشارها هستند با فن آوری های موجود برای بازیافت متان یا امکان استفاده های سودآور از این گاز آشنایی ندارند. این امر به خصوص در کشورهای در حال توسعه مصداق دارد. در این کشورها، بالا بردن اطلاعات و آموزش های فنی می تواند در افزایش حمایت از پروژه های بازیابی متان موثر باشد.

سرانجام، در بسیاری از کشورها، بازارهای انرژی با کارکرد بسیار ضعیف و صنایع همگانی و شهرداری هایی که از نظر مالی ناتوان هستند، قادر به جذب سرمایه های بخش خصوصی برای پروژه های جمع آوری و استفاده از متان نمی باشند.

متان به بازارها
پرداختن به این موانع جهت بهبود بازیابی و استفاده از متان هدف اصلی مشارکت متان به بازارها است. از طریق مشارکت بخش های دولتی و خصوصی، این طرح مهارت های فنی و تجاری، تهیه سرمایه، و فن آوری های لازم برای ایجاد پروژه ها را با یکدیگر ادغام می کند.

کشورهای عضو با بخش خصوصی، بانک های توسعه چندجانبه، و دیگر سازمان های دولتی و غیر دولتی همکاری می کنند. هدف اصلی، شناسایی و به اجرا گذاشتن فعالیت هایی است که باعث ایجاد و توسعه پروژه های بهبود بازیابی و استفاده از متان در محل های دفن زباله، معدن های ذغال سنگ، و سیستم های گاز طبیعی و نفت می شود.

15 دولت ملی، یا شرکا، که تا کنون متعهد به مشارکت شده اند یک قرارداد داوطلبانه ای را امضا کرده اند که هدف، ساختار، و سازمان دهی این مشارکت را بنیان نهاده است.

به عنوان بخشی از این تعهد، هر یک از شرکا موافقت کرده تا مسئولیت های متفاوتی در رابطه با بهبود بازیابی و استفاده بین المللی از متان در بخش های مورد نظر را به عهده بگیرد. هر یک از کشورهای شریک، کمک های مالی و سازوکارهای همکاری آن کشور را بر اساس منافع ملی و زمینه های تخصصی اش اداره می کند.

کمیسیونی که از جانب یک گروه پشتیبانی اجرایی، یا دبیرخانه، مستقر در سازمان حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) در واشنگتن دی. سی.، حمایت می شود، اقدامات کشورهای عضو را هدایت می کند. کمیسیون های فرعی در بخش های مشخص برای محل های دفن زباله، سیستم های گاز و نفت، و معدن ها نیز تشکیل شده اند.

کمیسیون های فرعی طرح های عملیاتی برای شناسایی و پرداختن به موانع و مسائل اصلی در راه ایجاد پروژه را ارائه می دهند؛ برآوردهای بازار و مسائل مربوط به اصلاحات را بررسی می کنند؛ امکانات سرمایه گذاری و تهیه سرمایه را تسهیل می بخشند؛ و درباره پیشرفت کارها گزارش تهیه می کنند.

آنها سازمان های خارج از کشورهای شریک را نیز جذب می کنند، نهادهای بخش خصوصی، موسسات مالی، و دیگر سازمان های دولتی و غیر دولتی را برای ایجاد ظرفیت، انتقال فن آوری، و تشویق سرمایه گذاری خصوصی ترغیب می نمایند.

برای این هدف، این مشارکت یک شبکه پروژه برای تسهیل ارتباط و هماهنگی بین این سازمان ها تشکیل داده است. سازمان های علاقمند می توانند با امضای یک قرارداد یک صفحه ای، که لازم الاجرا نمی باشد و در وب سایت مشارکت موجود است، عضو شبکه پروژه متان به بازار شوند. تا این زمان، بیش از 90 سازمان به این مشارکت پیوسته اند.

تعهد دولت ایالات متحده
دولت ایالات متحده قصد دارد 53 میلیون دلار ظرف 5 سال آینده برای تسهیل توسعه و اجرای پروژه های متان در کشورهای در حال توسعه و کشورهایی با اقتصاد گذرا سرمایه گذاری کند. این فن آوری ها با استفاده از فعالیت های مختلف، از قبیل صادر کردن برنامه های موفق و داوطلبانه ایالات متحده، آموزش و ایجاد ظرفیت، توسعه بازار، مطالعات اجرایی پروژه ها، و نمایش فن آوری ها، ترویج داده خواهد شد.

استفاده از تلاش های کشورهای شریک و مهارت ها و سرمایه گذاری های بخش خصوصی و دیگر اعضای شبکه پروژه از دیگر اهداف اصلی تعهد ایالات متحده است.

سازمان حفاظت از محیط زیست طلایه دار تلاش های دولت ایالات متحده است و این تلاش ها را بر اساس موفقیت برنامه های داوطلبانه مشارکت متان داخلی، که تا سال 2004 باعث کاهش 10 درصدی انتشار متان نسبت به سال 1990 در ایالات متحده شده اند، دنبال خواهد کرد.

نتیجه گیری
مشارکت متان به بازارها فرصت منحصر بفردی در اختیار دولت ها و سازمان ها در سرتاسر دنیا برای همکاری با یکدیگر جهت پرداختن به موضوع انتشار متان و در عین حال دستیابی به مزایای اقتصادی، محیط زیستی و انرژی ای قرار می دهد. دولت ایالات متحده معتقد است می توان به پیشرفت قابل توجهی دست یافت، و متعهد به همکاری با شرکای داخلی و بین المللی در بخش های دولتی و خصوصی می باشد.

ایالات متحده پیش بینی می کند که تا سال 2015 برنامه متان به بازارها، ظرفیت کاهش انتشار متان در حد معادل50 میلیون تن کربن در سال، یا بازیابی 15 میلیارد تن گاز طبیعی را دارد.

در صورت تحقق این اهداف، این میزان کاهش می تواند موجب تثبیت یا حتی کاهش میزان تراکم گاز متان در اتمسفر در سرتاسر جهان شود. برای روشن تر شدن مقیاس این مسئله، این میزان کاهش برابر خارج کردن 33 میلیون خودرو از جاده ها برای یک سال، کاشتن درخت در مساحتی معادل 22 هکتار، یا از بین بردن انتشار متان در 50 نیروگاه 500 مگاواتی با سوخت ذغال سنگ خواهد بود.

تبديل متان به فرآورده هاي با ارزش، به روش OCM

يكي از پروژه‌هاي درازمدت پژوهشگاه صنعت نفت، پروژة OCM است. تحليل پيرامون روش انجام و موانع صنعتي شدن اين پروژه ميتواند نتايج مفيدي براي پروژه‌هاي نظير آن به ارمغان آورد. قبل از ارائة اينگونه تحليلها، نيازمند معرفي روش OCM هستيم. در مطلب زير به معرفي روش OCM از لحاظ فني و مشكلات تجاري شدن آن اشاره شده است:

اهميت پروژه

بحران انرژي فسيلي و به خصوص نفت خام، باعث تلاش محققان در جايگزين‌كردن مادة ديگري به جاي نفت شده است كه بتواند به عنوان سوخت و مهمتر از آن به عنوان منبع توليد محصولات پتروشيمي، ايفاي نقش كند. منابع عظيم گاز طبيعي كه قادر است نياز صدها سال جهان را برآورده سازد، انتخاب مناسبي براي اين جايگزيني به نظر مي­رسد.

گاز طبيعي شامل مقادير زيادي متان است. متان بين 83 تا 97 درصد از حجم گاز طبيعي را تشكيل مي­دهد. بنابراين تبديل متان به هيدروكربن‌هاي با ارزش به خصوص اتيلن، به عنوان تركيب كليدي محصولات پتروشيمي، جايگاه بسيار مهمي از لحاظ اقتصادي و علمي دارد.

همچنين تعداد زيادي از منابع گاز طبيعي در نقاط دوردستي قرار گرفته است كه انتقال از طريق شبكة خط لوله به مناطق مصرف را، غير اقتصادي مي­سازد. از اين رو سعي بر اين است تا گاز طبيعي و در مرحلة اول متان، به مواد با ارزشتري تبديل گردد.

يكي از روش­هاي تبديل متان به مواد با‌ارزشتر، زوج شدن اكسايشي متان يا Oxidative Coupling of Methane مي‌باشد كه در اين فرايند، متان و اكسيژن به عنوان مواد اوليه وارد راكتور با دماي حدود 0C800 شده و در مجاورت كاتاليزور و در فشار اتمسفر يك، تبديل به اتيلن و محصولات ديگر مي­شوند.

مقايسه با ساير فرايند‌ها

از آنجايي‌كه متان نسبت به ساير تركيبات هيدروكربني پايدارتر است، شكستن پيوندهاي بين اتم­هاي اين مولكول نياز به صرف انرژي نسبتاً زيادي دارد. براي اين كار به دماي بسيار بالايي نياز است. اين عمل در فرايند پيروليز متان صورت مي‌گيرد كه در آن متان در اثر حرارت بالا، هيدروژن­زدايي شده و پس از زوج شدن، به محصولات دوكربني تبديل مي‌شود:


گزارشات منتشر شده در مورد فرايند پيروليز متان، نشان مي­دهد كه با استفاده از اين روش فقط در دماهاي بيش از 1200 درجه سانتيگراد و زمان اقامت كم گاز، مقدار اتيلن و استيلن توليدي، زياد خواهد بود. بنابراين استفاده از اين روش در مقياس­هاي بزرگ مقرون به صرفه نخواهد بود. روش‌هاي جايگزين به دو دستة روش‌هاي مستقيم و روش‌هاي غير مستقيم تقسيم مي‌گردند:

الف) تبديل غير مستقيم متان

در اين روش، ابتدا متان را به گاز سنتز كه مخلوطي از هيدروژن و مونوكسيد كربن است، تبديل مي­كنند. سپس اين گاز از طريق فرايندهاي ديگر به محصولات با ارزشتر تبديل مي­گردد. گاز سنتز طبق واكنش زير از طريق رفرمينگ با بخار آب توليد مي­شود.



اين واكنش شديداً گرماگير است و با استفاده از كاتاليزور نيكل در دماي 0C90 و فشار 20 اتمسفر انجام مي­شود. گاز سنتز در فرايندهاي متنوع صنعتي قابل تبديل به متانول، بنزين و ديگر سوخت‌هاي مايع مي­شود. بنزين تهيه شده از فرايندهاي فوق، گران­تر از بنزين تهيه شده از نفت خام است و اين امر به علت پرهزينه‌بودن فرايند تهية گاز سنتز است.

ب) تبديل مستقيم متان

تحقيقات در زمينة تبديل مستقيم متان (بدون توليد گاز سنتز)، در دهة 80 ميلادي گسترش يافت. فرايندهاي ذيل مهمترين روش­هاي مستقيم هستند. اين فرايند‌ها به طور بالقوه، راندمان بيشتري از نظر انرژي نسبت به روش­هاي غير مستقيم دارند. دليل اين امر، فقدان مرحلة توليد گاز سنتز است كه نياز به انرژي زياد و دماي بالا دارد.

ب -1) اكسيداسيون جزئي متان

متان در مجاورت اكسيژن، طبق واكنش زير تبديل مي­شود:



در واكنش فوق متانول توليد شده، در مجاورت اكسيژن پايداري كمتري نسبت به متان دارد. بنابراين محصولات به طور كلي، به اكسيدهاي كربن تبديل مي­شوند. براي بالا نگهداشتن گزينش‌پذيري متانول تا حدود 80% بايد تبديل متان كم (حدود 8% ) باشد كه اين امر از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيست.

ب- 2) زوج شدن متان با كلر

متان و كلر به چند صورت مي­توانند به همراه يكديگر، هيدروكربن‌هاي با ارزش را توليد كنند. يكي از روش­ها، فرايند پيستن بورگ است كه در آن كلر، متان و اكسيژن در يك راكتور بستر سيال در فشار 16 اتمسفر و دماي0C 350 روي كاتاليست مس و اكنش مي­دهند.



كلريد متان روي كاتاليزور زئوليت، مخلوط هيدروكربن‌هايي را توليد مي­كند كه شامل بنزين با عدد اكتان بالا مي­باشند. دماي پايين و تبديل زياد متان (حدود 50 درصد)، اين فرايند را قابل قبول مي­سازد.

مشكل اقتصادي اين روش، خروج مقادير زياد HCL توليدي از راكتور است.

ب-3) پلاسماي غير تعادلي

يكي از جديدترين زمينه­هاي تحقيقاتي در خصوص تبديل متان به هيدركربن‌هاي سنگين­تر، استفاده از پلاسماي غيرتعادلي است (سيستم واكنش در شكل1 نشان داده شده است). راكتور شامل دو الكترود فلزي است كه از صفحات آلومينيومي ساخته شده­اند كه يكي از آنها توسط يك صفحة دي‌الكتريك پوشانده شده است. گاز از ميان صفحه‌هاي دي‌الكتريك و آلومينيومي ديگر عبور مي­كند. همچنين با اعمال ولتاژ بالا در دماي محيط، مي­توان متان را به هيدروكربن‌هاي سنگين­تر تبديل كرد. يكي از مزاياي اين روش، عدم نياز به اكسيژن براي انجام واكنش است.

ب-4) زوج شدن اكسايشي متان (OCM)

از سال 1982، شركت يونيون كه كارش را در زمينة تبديل مستقيم متان به محصولات مفيد نظير اتيلن، پروپيلن و سوخت‌هاي مايع براي حمل و نقل شروع كرد، طرح­هاي مختلفي را در اين زمينه پيشنهاد داد. تا سال 1993، تعداد كل مقالات و پتنت­هاي منتشر شده در اين زمينه، بيش از 950 مورد اعلام شده است. تحقيقات در زمينه OCM تحت چند عنوان انجام مي­شود. "واكنش هموژن"، "كاتاليزورها"، "مكانيزم"، "اقتصاد" و "افق‌هاي آينده".

در اين فرايند (OCM)، گاز متان در فشار اتمسفر يك، در مجاورت كاتاليست جامد و دماي حدود 750 تا 800 درجة سانتيگراد با اكسيژن تركيب مي­شود و محصولات مختلفي از قبيل اتيلن، اتان و گازهاي هيدروژن، مونوكسيد و دي‌اكسيدكربن توليد مي­كند. سوخت­هاي مايع به عنوان خوراك مجتمع­هاي پتروشيمي، معمولاً جزء محصولات مطلوب اين فرايند محسوب مي­شوند. انتخاب محصولات، بستگي به موقعيت جغرافيايي كارخانه OCM دارد. در صورتيكه اين واحد در نواحي صنعتي موجود باشد، مي­تواند تأمين‌كنندة خوراك ­مجتمع­هاي پتروشيمي باشد. در نواحي دوردست، سوخت مايع حاصل از اين فرايند، قابل انتقال به بازار مصرف خواهد بود. شكل شماتيك واحدهاي فرضي OCM نه تنها در محصولات اصلي بلكه در محصولات فرعي توليد شده نيز متفاوتند. در شكل (2) يك نقشة عمومي از واحدهاي OCM مشاهده مي­شود.

دلايل عدم موفقيت OCM در مقياس تجاري

از بين روش­هاي ياد شده به منظور تبديل متان، زوج شدن اكسايشي متان در مجاورت كاتاليزورهاي ناهمگن (OCM)، يكي از محتمل­ترين روش­هاي تبديل متان حاصل از گاز طبيعي به اتيلن، به عنوان خوراك مجتمع­هاي شيميايي و يا سوخت­هاي مايع در جهت انتقال انرژي به نظر مي­رسد. ولي دو عامل اساسي باعث عدم موفقيت اين فرايند در ابعاد تجاري هستند:

1- گزينش‌پذيري و راندمان پايين محصولات دو كربنه و بيشتر
افزايش گزينش‌پذيري و راندمان محصولات، اساساً از طريق توسعه و يا بهبود كاتاليست­ها صورت مي­گيرد. بهينه­سازي شرايط واكنش، طراحي راكتور و عمليات نيز بر روي راندمان بهبود كاتاليست مؤثرند.

2- عدم اطمينان از نتايج جديد تكنولوژيك و تحقيقاتي به منظور افزايش مقياس اين فرايند
عدم اطمينان تكنولوژيك، به اين علت است كه تمام نتايج در دسترس كه تاكنون منتشر شده­اند، در مقياس آزمايشگاهي به دست آمده­اند. با توجه به پيچيدگي فرايند واكنش OCM، افزايش مقياس مي­تواند منجر به كاهش و افت كارايي كاتاليست اين فرايند شود. علاوه بر اين، شرايط دشوار واكنش (توليد گرماي زياد)، نياز به طراحي راكتورهاي جديد دارد و تجارب موجود در مورد ساير فرايندهاي مشابه به صورت محدود قابل استفاده است. توسعه و بهبود راكتور، به عواملي نظير نوع راكتور، جنس آن و روش كنترل دما بستگي دارد. با كمي دقت مي­توان دريافت كه جنبة مهندسي واكنش فرايند OCM، نقش اساسي در روند موفقيت تجاري اين فرايند ايفا مي­كند.

پروژة OCM در ايران

پژوهشگاه صنعت نفت به عنوان متولي تحقيقات در زمينة صنايع نفت و گاز در كشور، فعاليت­هاي تحقيقاتي خود را از سال 1370 در اين زمينه آغاز نموده است. طراحي و ساخت سيستم­هاي راكتوري متنوع، تحقيقات بر روي ساخت كاتاليست­هاي مختلف و انتشار مقالات در مجلات معتبر، از جمله فعاليت­هاي اين مركز بوده است. با استفاده از اطلاعات اخذ شده در آزمايشگاه، هم‌اكنون يك واحد نيمه صنعتي در مقياس پايلوت در اين مراكز طراحي و ساخته شده است كه كار بر روي بهينه­سازي و كنترل فرايند محصولات آن همچنان ادامه دارد.

جهت آشنايي بيشتر با طرح OCM پژوهشگاه صنعت نفت, مطلب زير را مطالعه نماييد:

طرح OCM پژوهشگاه صنعت نفت

منابع:

1. حميد­رضا خاكدامن،" بررسي سينتيك فرايند متان به اتيلن(OCM) به طريقه غير كاتاليستي"، پايان نامه كارشناسي ارشد مهندسي شيمي، پژوهشگاه صنعت نفت، پاييز 1378

2. Mleczko, Baerns, ”Catalytic Oxidative coupling of methane- reaction engineering Aspects and process schemes” , Fuel processing Technology, 24, 1995, pp.217-248