سیلابس رشته کارشناسی ارشد شيمي معدني

دروس اختصاصی
شيمي فيزيک پيشرفته - شيمي معدني پيشرفته- شيمي آلي پيشرفته - شيمي تجزيه شيميايي- سينيتيک ترموديناميک و واکنشهاي معدن- شيمي فيزيک معدني- طيف سنجي در شيمي معدني - پاياننامه

دروس اختیاری
طيف سنجي مولکولي(1)- الکتروشيمي پيشرفته - شيمي سطح- فتوشيمي- شيمي هسته اي - شيمي تابش- خودرگي فلزات- کريستالوگرافي - مباحث نوين در شيمي فيزيک - شيمي اب- شيمي و تکنولوژي نفت- شيمي و تکنولوژي چرم- الکتروشيمي صنعتي- شيمي الي فلزي- سنتز و شناسائي کمپلکسهاي معدني- بيوشيمي معدني- شيمي حالت جامد- مباحث نوين در شيمي معدني- کاربرد الکترونيک در دستگاههاي شيميائي- مباحث نوين در شيمي تجزيه - اصول بيوشيمي - شيمي داروئي- شيمي هيتروسيکليت- مباحث نوين در شيمي الي- مباني شيمي پليمر- سنتز پليمرها- تجزيه مقادير بسيار کم- راديوشيمي و کاربرد آن در شيمي تجزيه- اسپکرتوسکپي تجزيه اي (2)- گروماتوگرافي- کمپلکسهادر شيمي تجزيه- پتروشيمي و تکنولوژي آن - کاربرد نظريه گروهها در شيمي - مباحث نوين در شيمي کاربردي- سمينار- پاياننامه - پاياننامه

فیتو شیمی چیست

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

پلاستیک ها و لاستیک ها

استيكها

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

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

لاستيكها به دو دسته تقسيم ميشوند :

1 . لاستيكهاي طبيعي 2 . لاستيكها ي مصنوعي

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

لاستيكها ي طبيعي

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

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

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

لاستيكها ي مصنوعي

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

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

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

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

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

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

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

پلاستيك ها

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

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

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

پلاستيك ها : ترموستها و ترموپلاست ها

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

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

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

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

ترمو پلاستها

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

ترموستها

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

حال به توضيح سه مورد از هر جدول ميپردازيم :

1 . ترمو پلاستها

فلورو كربنها :

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

پلي ونيل كلرايد(پي .وي .سي ) :

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

پلي پروپيلن :

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

2 . ترموستها

سيليكونها :

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

پلي استرها :

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

فنوليكها :

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

نوشتن جادویی

مايش 1

• روش کار:

ازعينک ايمني استفاده شود.
1-توسط ماليدن FeCl₃ خشک بر روي يک مقواي نازک يا پوستر، سطحي را براي نوشتن آماده مي کنيم و از محلولهاي بي رنگ زير براي بدست آوردن رنگهاي متفاوت در نقاشي استفاده مي کنيم: تيو سيانات پتاسيم براي رنگ قرمز (KSCN) ،فرو سيانات پتاسيم K₄Fe(CN)₆ براي رنگ آبي و اسيد تانيک (C₇₆H₅₂O₄₆) براي رنگ سياه.
2- بوسيله ماليدن مخلوطي از فروسيانيد پتاسيم خشک و سولفات آمونيم خشک بر روي يک کاغذ پوستر، سطحي را براي نوشتن آماده کرده و روي آن را بوسيله قلم مويي که در آب فرو برده مي شود نقاشي مي کنيم. محصول آبي رنگ است.
3- يک تکه کاغذ را در محلول تيو سيانات غليظ مي خيسانيم ،وقتي که کاغذ خشک شد، انگشت خود را در محلول رقيق کلريد آهن (III) فرو کرده و يک تصوير خونين بر روي کاغذ رسم مي کنيم.

• واکنش ها

SCN^-(aq) + Fe³⁺(aq) ---> Fe(SCN)²⁺(aq) قرمز
4K⁺(aq) + Fe²⁺(aq) + [Fe(CN)₆]^3-(aq) ---> Fe³⁺(aq)+ K₄Fe(CN)₆(aq) آبي
tannic acid + Fe³⁺(aq) ---> Fe(III)tannate سياه

• نکته

يک آزمايش مطلوب انگشت خونين است. چندين ورق کاغذ مانند مرحله1 آماده کرده و آنها را در يک ظرف با دهانه بزرگ نگهداري مي کنيم. و بطور غير واقعي انگشت خود را با سوزن سوراخ کرده و سريع انگشت خود را در محلول Fecl₃ وارد مي کنيم و با خون بر روي کاغذ ترسيم مي کنيم. دست خود را بعد از اين آزمايش مي شوئيم.

 

 

 

آزمايش2

 

بر روي يک قطعه کاغذ بزرگ سؤالي با مرکب صورتي نوشته مي شود ،وقتي که کاغذ با شعله گرم شود،نوشته صورتي ، آّبي شده و جواب پديدار مي شود.

• روش کار:

از عينک ايمني استفاده مي شود ودر حين کار با  کبالت کلريد از دستکش استفاده مي کنيم.
1- نام يک ترکيب و فرمول آن مثلا آمونيم کلريد (NH₄Cl) را براي نمايش انتخاب مي کنيم.
2- با استفاده از يک قلم موي کوچک و محلول A عبارت NH₄Cl را در پائين يک کاغذ بزرگ نوشته و فرصت مي دهيم تا کاغذ خشک شود.
3- وقتي براي شروع آزمايش آماده شديم، در قسمت بالاي کاغذ و با قلم موي ديگر و محلول B، مي نويسيم: «فرمول شيميايي کلريد آمونيم چيست»
4- يک چراغ بونزن را برداشته و به دقت روي کاغذ را حرارت مي دهيم (با احتياط)
5- سؤال به رنگ آبي تبديل خواهد شد (در صورت حرارت دادن بيشتر سياه مي شود) و فرمول آن در پائين کاغذ ظاهر مي شود.

• واکنش:

محلول کلريد کبالت که به عنوان مرکب براي نوشتن سؤال استفاده شد. ضمن خشک شدن، آب از دست داده و سؤال نوشته شده تغيير رنگ مي دهد.
کمپلکس صورتي کبالت شامل 6 مولکول آب است که با تغيير آن به 2 مولکول آب کمپلکس آبي رنگ مي شود.

[CoCl₂(H₂O)₆] ---> [CoCl₂(H₂O)₂] + 4H₂O

به دليل اينکه بين کاغذ و مرکب هاي مختلف استفاده شده براي نوشتن در حين خشک شدن، واکنشهاي آب زدائي اتفاق مي افتد، پاسخ به صورت يک نوشته پر رنگ ظاهر مي گردد.
محلول A: در اين مورد مي توان از سرکه ،آب ليمو يا محلول 10 درصد کلريد –آمونيم يا سولفات آمونيم آهن (III) استفاده کرد.
محلول B: محلول 10 درصد کبالت کلريد  است.

• نکته ها:

1- اگر چه اسيد سولفوريک نيز باعث زغالي شدن کاغذ مي شود ولي استفاده از آن به عنوان محلول A توصيه نمي شود.
2- سعي مي کنيم غلظت محلول ها را تا زمان رسيدن به اثر مطلوب تغيير دهيم.
3- کلريد کبالت سمي است و از دستکش استفاده مي کنيم.
4- براي تنوع سعي مي کنيم محلول B را با محلول رقيق آمونياک حاوي چند قطره معرف فنل فتالئين تغيير دهيم. با حرارت، محلول ارغواني بازي بيرنگ خواهد شد. (بدليل تبخير آمونياک)
5- مي توانيم با يک سشوار قوي و يا نگهداشتن بر روي يک صفحه داغ، کاغذ را خشک کنيم.

 

 

• منابع:

1- نمايشهاي شگفت انگيز شيمي سومر لين ، ايلي ترجمه دکتر مجيد هروي
2- روشهاي عملي آزمايشهاي شيمي دکتر زهره حبيبي-صادق احمدي –الهه نيکو سپهر

چند آزمایش ساده درباره ی کشش سطحی

• گه داشتن يک سوزن يا تيغ روي آب

1-  با استفاده از يک  دستمال کاغذي به آرامي سوزن يا يک تيغ نازک را روي سطح آب داخل يک ظرف قرار دهيد و با احتياط دستمال کاغذي را به داخل آب هل دهيد. به جاي دستمال کاغذي از کاغذ يا چنگال نيز مي توانيد استفاده کنيد. کشش سطحي آب باعث مي شود با اين که چگالي سوزن از آب بيشتر است، در آب فرو نرود.

2- يک قطره مايع ظرفشويي روي سطح آب بيندازيد، بلافاصله سوزن فرو مي رود. در واقع مايع ظرفشويي کشش سطحي آب را ک�� مي کند و باعث فرو رفتن سوزن مي شود.

 

 

• استعداد آب در خوردن سکه!

  

يک ليوان يا شيشه با دهانه گشاد را روي ميز قرار دهيد و آن را تا لبه از آب پر کنيد، به نحوي که آب لبريز نشود و ديواره خارجي ليوان خشک بماند. حال تعدادي سکه يا کليد را به آرامي داخل آب بيندازيد.

خواهيد ديد که تعداد غير قابل تصوري سکه در آب جاي مي گيرد بدون آن که آب از ليوان بيرون بريزد. در واقع کشش سطحي آب کمک مي کند تا سطح آب برآمده شده و از لبه هاي ليوان هم بالاتر برود.

 

 

 

• فرار چوب کبريت ها

دو عدد چوب کبريت را به طور موازي و با فاصله کم روي سطح آب قرار دهيد. نوک چوب کبريت سوم را آغشته به مايع ظرفشويي کرده و در ميان اين دو با سطح آب تماس دهيد. چوب کبريت ها به سرعت از هم دور مي شوند.

در واقع مايع ظرفشويي کشش سطحي را در بين دو چوب کبريت کاهش مي دهد و کشش آب از دو طرف چوب کبريت ها را از هم دور مي کند.

 

• قايق صابوني

يک قايق کاغذي بسازيد. يک شکاف در عقب قايق به وجود آورده و تکه اي صابون را در آن قرار دهيد. اين قايق را روي سطح آرام آب در يک ظرف بزرگ قرار دهيد. کاهش کشش سطحي در عقب قايق و کشش سطحي آب از جلوي قايق باعث حرکت آرام قايق مي شود. در واقع صابون به عنوان سوخت قايق به کار رفته است.

 

• رنگ کردن با آب !

محلولي از رنگ خوراکي (که در شيريني پزي ها استفاده مي شود) در آب بسازيد. سپس قسمت انتهايي ساقه يک گل ميخک تازه را بريده و آن را از قسمت بريده شده در اين محلول قرار دهيد. پس از 24 ساعت رنگ گلبرگ ها را مشاهده کنيد.

مي توانيد براي به دست آوردن نتيجه جالب تر، ساقه گل را از و سط بشکافيد و نصف آن را در يک محلول و نصف ديگر را را در محلولي با رنگ ديگر قرار دهيد تا يک گل ميخک رنگ و وارنگ به دست آوريد.

اين آزمايش ها را با گل هاي مختلف و گياهاني مانند کرفس نيز مي توانيد تکرار کنيد.

 

 

• جريان هاي داراي جاذبه

با مداد چهار سوراخ در يک ليوان يک بار مصرف ايجاد کنيد. سوراخ ها بايد نزديک به هم و در يک خط مستقيم و در قسمت پايين ليوان ايجاد شوند. ليوان را از آب پر کنيد. جريان هاي آب ضمن خارج شدن از چهار سوراخ، به هم مي پيوندند و يک جريان يا گاهي دو جريان تشکيل مي دهند. در واقع پيوند هيدوژني بين مولکول هاي آب، جريان هاي مجزا را به سمت هم مي کشد.

اگر جريان ها به طور خود به خود به هم نپيوستند، مي توانيد آن ها را با هدايت دست به بچسبانيد.

 

• اثر جسم باردار روي جريان آب

اين آزمايش در کتاب درسي (شيمي 1) نيز هست، که بر اساس آن يک جسم باردار (مانند يک شانه) مي تواند باريکه آب را از مسير خود منحرف کند. در واقع مولکول هاي قطبي آب از قطب ناهمنام به سمت جسم باردار مي چرخند و جذب آن مي شوند.

فتوشیمی

نور شيمي {فتو شيمي (Photo Chemistry)} ، شامل بررسي نوع خاصي از واکنش شيميايي است. نور شيمي با برهم‌کنش بين يک فوتون و يک مولکول ، نيز تغييرات شيميايي و فيزيکي بعدي ، ناشي اين برهم کنش ، سروکار دارد.

تصوير

نگاه اجمالي
چون آغاز حيات به کمک نور خورشيد بوده ، لذا اين عقيده عموميت پيدا کرد که درک فرايندهاي آغاز شده توسط نور ، درک خود زندگي است و اگر چه هيچ کس اطمينان ندارد که زندگي را بدرستي درک کرده باشد ، اما آگاهي و دانش نسبت به بسياري از فرايندهاي نور شيمي در حد کمال است. فرايندهاي نور شيمي براي ادامه حيات در روي زمين اهميت زيادي دارند. اهميت نور شيمي ، بيشتر در اين امر نهفته است که بشر و طبيعت هر دو آن را بخوبي به خدمت مي‌گيرد.
سير تحولي و رشد
بشر آگاه از زمان‌هاي بسيار دور با اثر نور بر ماده آشنا بوده است. مثلا روميان مي‌دانستند که نور خورشيد براي رشد گياهان لازم است. همچنين آنها مي‌دانستند که نور آفتاب بر وسايل رنگي اثر تخريبي دارد. در آن ايام ، از انرژي خورشيدي استفاده عملي نمي‌کردند، جز اينکه معروف است که سربازان “اسکندر” دستبندي از الياف رنگين داشتند که به عنوان ساعت از آن استفاده مي‌کردند، زيرا با گذشت زمان رنگ آن تغيير مي‌کرد.

در اواخر قرن هيجدهم ، “هيلز” ، فرآيند فتوسنتز را توضيح داد. پس از آن فيزيکدانان و شيمي‌دانان به اين موضوع علاقمند شدند و از آن به بعد ، مطالب مربوط به نور شيمي گسترش يافت. در آغاز ، بررسي‌هاي نورشيمي در کشورهاي حوزه‌ مديترانه گسترده در زير تابش عظيم خورشيد توسعه يافت. “سيميسيان” و “سيلبر” در سال 1900 در بولوني ، گزارش‌هاي علمي در مورد استفاده از نور خورشيد در تغييرات شيميايي چاپ نمودند و توضيح دادند که اين واکنش‌ها بسيار جالب هستند.

چهل و پنج سال بعد ، “شونبرگ” و “مصطفي” در مصر در مورد واکنش‌هاي دسير شدن ، حذف و حلقه‌سازي که همه توسط نور خورشيد انجام شد، کشف جالبي نمودند. پس از آن واکنش‌هاي نور شيمي زيادي در فاز گازي انجام شد. در سال‌هاي بعد درباره کار “سيلبر” و “مصطفي” مطالب نظري زيادي به چاپ رسيد. رابطه‌ي منطقي بين ماده و نور و مفهوم کوانتيده بودن انرژي از نظريه پلانک نتيجه گرفته شد و “آلبرت انيشتين” قاعده مهمي را فرموله کرد:« براي اينکه ترکيبي در يک واکنش شرکت کند، بايد نور جذب نمايد.»

در سال‌هاي اخير ، فرآيندهاي نور شيمي توسعه فراوان يافتند.

تصوير

فرآيندهاي نور شيمي
در فرآيند نور شيمي ، نور همراه يکي از اجزاي واکنش کننده است. در نور شيمي ، اثرات فيزيکي و شيميايي برانگيختگي الکتروني حاصل از اثر تابش الکترومغناطيسي با ماده ، مورد بررسي قرار مي‌گيرد. تابش الکترومغناطيسي طيف گسترده‌اي از فيزيک امواج است که از طول موج کوتاه اشعه گاما تا طول موج‌هاي راديويي و تلويزيوني را شامل مي‌شود. اشعه ايکس و اشعه گاما ،‌ باعث يونيزه شدن مولکول‌ها مي‌شوند.

در حالي که آنچه در نور شيمي بيشتر مد نظر است، برانگيختگي الکتروني است. لذا به طول موجهاي زير قرمز و فرابنفش ، توجه خاص معطوف مي‌شود. همچنين واکنش‌ها ، تفکيک پذيري‌ ، ايزومري شدن و نشرنور توسط اتم‌ها و مولکولهاي برانگيخته‌ ترکيبات شيميايي ، هسته‌ اصلي فتوشيمي ( نور شيمي ) هستند.
هدف نور شيمي امروزي

* پاسخ به تقاضا براي انواع واکنشهاي جديد و کلي
* جستجو براي ارائه نظريه‌هاي استادانه در مورد عوامل کنترل کننده انتقالات حالت برانگيخته.

تصوير

کاربرد نور شيمي در زندگي

* فتوسنتز از انرژي خورشيد براي توليد کربوهيدرات از دي‌اکسيد کربن و آب و همچنين افزايش يا برگشت اکسيژن به هوا استفاده مي‌کند.

* نور با تغييراتي که در گازها و ذرات معلق در اتمسفر ايجاد مي‌کند، باعث اصلاح ترکيبات ساختاري و شيميايي آنها شده و لذا از حيات بر روي زمين محافظت مي‌کند. در واقع توليد مولکول‌هاي پيچيده‌ي حيات از مولکول‌هاي کوچک خود ، باعث ادامه حيات مي‌شود.

* کاربرد نور در سنتز مواد جديد ، چه براي مصارف بيولوژيکي و چه صنعتي است.

* بينايي در موجودات زنده يک فرايندي نور شيميايي است

كاربردهاي نانو

در پزشكي و زيست‌شناسي، ويژگي‌هاي منحصر به فرد نانومواد به منظورهاي مختلفي به كار گرفته مي‌شوند. واژه‌هايي نظير نانوتكنولوژي زيست‌داروها،‌ بيونانوتكنولوژي و نانوپزشكي براي توصيف اين دانش تلفيقي به‌كار مي‌روند.
كارآيي ساختارها و مولكول‌هاي زيستي هنگامي كه نانومواد به آن‌ها اضافه مي‌شوند،‌افزايش مي‌يابد. مقياس اندازه‌ي نانومواد در حدود مقياس ساختارها و مولكول‌هاي زيستي است. بنابراين نانو مواد مي‌توانند براي كاربردها و تحقيقات زيست‌پزشكي هم در محيط‌هاي طبيعي و هم در محيط‌هاي مصنوعي به‌كار گرفته شوند.
تركيب در زمينه‌ي نانومواد و زيست‌شناسي به ايجاد و توسعه‌ي ابزارهاي تشخيصي، عامل‌هاي هم‌سنجي ابزارهاي تحليل، كاربردهاي درمان فيزيكي و حامل‌هاي تحويل دارو و ... منجر شده است..

تحويل دارو

كل مصرف دارو و نيز عوارض جانبي آن به‌وسيله‌ي جاي‌گزيني مناسب حامل فعال دارو صرفا در موضع درد و محل تمركز بيماري به طور قابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌يابد. اين دسترسي انتخابي به محل مورد نظر، هزينه‌هاي مادي و نيز رنج‌هاي انساني بسياري را كاهش مي‌دهد. مواد نانو متخلخل نمونه‌اي از موادي هستند كه در‌حالي‌كه از ملكول‌هاي كوچك دارو نگه‌داري مي‌كنند، آن‌ها را به محل موردنظر كه از پيش تعيين شده، انتقال مي‌دهند.
روش ديگري براي كاهش مصرف دارو به‌كارگيري سيستم‌هاي الكترومكانيكي كوچك است.هدف از بكارگيري اين سيستم‌ها، آزاد كردن فعال داروهاست. مثلا از اين روش براي درمان سرطان به‌وسيله‌ي نانوذرات آهن يا پوسته‌هاي طلا استفاده‌مي‌شود.

مهندسي بافت

نانوتكنولوژي مي‌تواند به بازتوليد و نيز بازسازي بافت‌هاي تخريب ‌شده و معيوب كمك كند. اين كار توسط «مهندسي بافت» انجام مي‌شود. مهندسي بافت به زودي جاي‌گزين درمان‌هاي متعارف امروزي نظير پيوند عضو، القاء مصنوعي و .. مي‌شود.
بخشي از عمليات مهندسي بافت استفاده از نانومواد براي تكثير سلول‌هاي برانگيخته به روش مصنوعي است.
بايد توجه كرد كه راه‌بردها و دستاوردهاي مهنديسي بافت،‌ بايد در چارچوب موازين اخلاقي قرار داده شود. به همين منظور بحث‌هاي گسترده‌اي در سطح بين‌المللي مطرح است و به تدريج قوانين متعددي در اين زمينه به تصويب مي‌رسد.

---

كاربردهاي نانو در شيمي

روش‌هاي كاتاليز و فيلتراسيون (تصفيه) شيميايي دو مثال برجسته از زمينه هايي هستند كه نانوتكنولوژي همواره در آن‌هاي موثر بوده است.
همان‌طور كه مي‌دانيم تركيب مواد مختلف،‌فر‌اورده‌هاي جديدي با ويژگي‌هاي متفاوت شيميايي ( و اگر بتوانيم فرآيند واكنش را به نوعي كنترل كنيم موادي با ويژگي‌هاي متفاوت و مناسب )‌توليد مي‌كند.
بنابراين به اين معنا شيمي در حقيقت با دانش نانو ارتباطي نزديك دارد.
به طور مختصر، شيمي نانومواد جديدي توليد مي‌كند. به يك معني همه‌ي تركيبات شيميايي مي‌توانند توسط نانوتكنولوژي توضيح داده شوند.

كاتاليز

سودمندي استفاده از نانومواد به عنوان كاتاليزگرهاي شيميايي به‌دليل نسبت بزرگ سطح به حجم اين مواد است. نانوذرات مي‌توانند در كاتاليز در سلول‌هاي سوختي، مبدل‌هاي كاتاليك و حتي ابزارهاي كاتاليز نوري به‌كار گرفته شوند.

فيلتراسيون (تصفيه)

نانوشيمي در فرآيند تصفيه فاضلاب‌ها، تصفيه‌ي هوا، در دستگاه‌هاي ذخيره‌سازي انرژي و ... نقش مهمي بازي مي‌كند.
روش‌هاي مكانيكي و شيميايي مي‌توانند براي تكنيك‌هاي تصفيه مورد استفاده قرار گيرند. يكي از اين مراحل تصفيه استفاده از غشاهايي با سوراخ‌هايي به اندازه‌ي مناسب است، به‌وسيله‌ي اين روش مايع در ميان غشا فشرده مي‌شود. غشاهاي نانومتخلخل براي تصفيه‌ي مكانيكي مي‌توانند از  نانولوله‌ها تشكيل شوند و منافذي بسيار كوچك،‌ حتي كوچك‌تر از 10 نانومتر داشته باشند.
اساسا نانو تصفيه براي تفكيك يون‌ها و جداسازي سيالات به‌كار گرفته مي‌شود.
نانوذرات مغناطيسي روشي كارآمد و موثر براي زدودن آلاينده‌هاي فلزهاي سنگين از فاضلاب‌ها به كمك استفاده از شگرد جداسازي مغناطيسي است.
استفاده از ذرات نانومغناطيس، بازده جذب آلاينده‌ها را افزايش مي‌دهد و نسبت به روش‌هاي سنتي تصفيه، ارزان‌تر است.

---

كاربردهاي نانو در انرژي

پيشرفته‌ترين طرح‌هاي نانوتكنولوژي كه به نوعي به انرژي مربوط‌اند عبارت‌اند از:
ذخيره‌سازيف تبديل، توليد بهينه بوسيله‌ي كاهش آهنگ فرآيندها و مواد، صرفه‌جويي انرژي (به عنوان مثال به وسيله‌ي عايق‌سازي گرمايي بهتر) و منابع انرژي تجديد‌پذير پيشرفته.

كاهش مصرف انرژي

روشي عملي براي كاهش مصرف انرژي،‌عايق‌بندي بهتر سيستم‌هاست.
اين كار با استفاده از سيستم‌هاي كارآمدتر سوخت و روشنايي، استفاده از مواد سبك‌تر با استحكام بيشتر در صنعت حمل و نقل و ... قابل حصول است.
لامپ‌هاي متداول امروزي صرفا حدود 5 درصد انرژي الكتريكي را به نور تبديل مي‌كنند. دستاوردهاي نانوتكنولوژي نظير ديودهاي گسيل نوري (LED) به كاهش شديد مصرف انرژي در وسايل روشنايي ‌زا مي‌انجامد.

افزايش كارآيي توليد انرژي

بهترين سلول‌هاي خورشيدي امروزي لايه‌هايي از چندين نيمه‌رساناي مختلف است كه روي هم قرار دارند و به اين ترتيب نور با انرژي‌هاي مختلف (بسامدهاي مختلف) را جذب مي‌كنند.
اين سلول‌ها ، صرفا از 40 درصد انرژي خورشيدي استفاده مي‌كنند.
نانوتكنولوژي بازده تبديل انرژي را به كمك استفاده از نانوساختارهايي با پيوستاري از شكاف‌هاي انرژي، افزايش مي‌دهد.
ميزان بازده موتور احتراق داخلي حدود 30 درصد تا 40 درصد در لحظه است.
نانوتكنولوژي مي‌تواند اين بازده را به‌وسيله‌ي طراحي كاتاليزگرهاي ويژه‌اي با بيشينه سطح ممكن افزايش دهد.

استفاده از سيستم‌هاي انرژي دوست‌دار محيط

سلول‌هاي سوختي كه توان خود را از سوخت هيدروژن تامين مي‌كنند نمونه‌اي از چنين سيستم‌هايي هستند.
اين سلول‌ها بر مبناي استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير توليد شده‌اند (البته به طور ايده‌آل).
نانوتكنولوژي مي‌تواند در كاهش بيشتر آلاينده‌هاي توليد شده در موتورهاي احتراق نقش موثري داشته باشد. اين كار توسط فيلترهاي نانومتخلخل، يا با پوشش‌ كاتاليزوري روي ديواره‌هاي سيلندر و يا با نانوذرات كاتاليزوري به عنوان ماده افزودني به سوخت، انجام مي‌شود.

باتري‌هاي بازيافتي

به خاطر چگالي انرژي نسبتا پايين باتري‌ها، زمان كاركرد آن‌هاي محدود است. بنابراين آن‌ها به تعويض يا شارژ مجدد نياز دارند.
به كمك صنعت نانو مي‌توان باتري‌هايي با  ظرفيت انرژي بالاتر يا باتري‌هايي قابل شارژ و يا حتي ابرخازن‌هايي با ميزان شارژكنندگي بيشتر – كه از نانو مواد در آن‌ها استفاده مي‌شود – طراحي و توليد كرد

بيو فيزيك

 درمورد فرآيند‌هاي زيستي كنجكاو هستيد و از حل معما ،طراحي آزمايش، ويا كار با اعداد و ارقام و رايانه لذت مي‌بريد، فرصت‌هاي هيجان‌انگيزي دربيوفيزيك در انتظار شماست.

بيوفيزيك دانشي ميان‌رشته‌اي است كه در مرز مشترك رياضي، فيزيك، شيمي، زيست‌شناسي،وحتي كامپيوتر قرار دارد. دانش‌مندان دراين رشته با به‌ كارگيري قوانين حاكم براين علوم به مطالعه‌ي چگونگي كاركرد موجودات زنده مي‌پردازند.

موضوعاتي هم‌چون تئوري اطلاعات، علوم كامپيوتر، هوش مصنوعي، وسايبرنتيك(الگوسازي از روي موجودات زنده) ازجمله موارد مطالعات بيوفيزيك‌دان‌ها هستند.

تلاش براي ساخت حافظه‌هاي كامپيوتري با الگوگيري ازمولكول DNA، ساخت زيردريايي، رادارهاي صوتي، بررسي آثار امواج ماكرويووامواج الكترومغناطيسي بي‌سيم‌ بر مغز، توليد الكتريسيته توسط جان‌داران زنده و... مسائلي عملي پيش روي پژوهش‌گران در اين عرصه است.

به طور كلي به علومي كه سعي مي‌كنند پديده‌هاي طبيعت را به طريق علمي توصيف كنند، علوم طبيعي گفته‌ مي شود. بر اساس يك تقسيم ‌بندي تاريخي وسنتي بررسي و توصيف پديده‌هاي جهان زيست‌مند بر عهده‌ي زيست‌شناسان و تحليل پديده‌هاي جهان بي‌جان بر دوش فيزيك‌دانان نهاده شده است. اما لحظه‌اي تأمل كنيد! مگر ماده‌ي تشكيل‌ دهنده‌ي اين دو جهان يكسان نيستند؟ مگر آبي كه بخش بزرگي از جرم بدن ما را تشكيل مي‌دهد، همان تركيب H2O با همان ويژگي‌هاي آشناي فيزيكي وشيميايي نيست؟ ومگر تركيبات تشكيل ‌دهنده‌ي بدن موجودات زنده از عناصري غير از عناصر جدول تناوبي ساخته شده است؟.....
اكنون دانش‌مندان متقاعد شده‌اند كه اين مواد همانندند وبنا براين طبيعي است كه درپي اين باشند كه دست‌كم بخشي از جهان زيست‌مند را به كمك قوانين فيزيك تحليل كنند.

بيوفيزيك‌دانان سعي مي‌كنند بفهمند كه مغز چگونه اطلاعات را پردازش و ذخيره‌سازي مي‌كند؟، قلب چگونه خون را به داخل رگ‌ها پمپ مي‌كند؟، ماهيچه‌ها چگونه منقبض مي‌شوند؟، گياهان چگونه در فر‌آيند فتوسنتز نور را جذب مي‌كنند؟، ژن‌ها چگونه روشن وخاموش(فعال وغير‌فعال) مي‌شوند؟، وبسياري پرسش‌هاي ديگر ....

البته روان‌شناسان، زيست‌شناسان مولكولي و سلولي، دانش‌مندان علم ژنتيك، وبيوشيمي‌دان‌ها هم روي اين مباحث كار مي‌كنند ولي ديدگاه بيوفيزيك‌دانان اساسا از آن‌ها متفاوت است. بيوفيزيك‌دانان به طورويژه به فيزيك وشيمي‌-فيزيك فرآيند‌هاي زيستي توجه مي‌كنند ودر اين راستا از اندازه‌گيري، سنجش‌هاي كمي، وتحليل بيش‌ترين كمك را مي‌گيرند.

چالش‌هايي كه بيوفيزيك‌دانان با آن‌ها مواجه هستند در سطوح مختلفي قرار دارند. در بالاترين سطح بررسي چگونگي فرآيند انديشيدن، حس كردن، چشيدن، شنيدن، و ديدن در موجودات زيست‌مند قرار دارد. اين گروه از دانش‌مندان سازوكار‌ تنفس ونيز كاركرد سيستم دفاعي بدن موجودات زنده را مورد مطالعه قرار مي‌دهند. گروهي از ايشان هم به مطالعه‌ي فرآيند‌هاي زيستي در ابعاد تك سلول‌ها مي‌پردازند. آن‌ها تحقيق مي كنند كه سلول‌ها چگونه حركت مي‌كنند، تقسيم مي‌شوند، وبه محرك‌هاي محيطي پاسخ مي‌دهند ونيز چگونه به مواد اجازه‌ مي‌دهند به آن‌ها راه يابند ودرآن‌ها جابه‌جا شوند. برخي ديگر از اين دانش‌مندان هم به ساختار و رفتار زيست‌مولكول‌هاي سازنده‌ي سلول‌ها (مولكول‌هاي خيلي بزرگ مثل DNAوپروتئين‌ها) علاقه‌مندند. توانايي اين مولكول‌ها براي انجام فعاليت‌هاي زيستي‌ي پيچيده به ساختار سه بعدي و ويژگي‌هاي ديناميكي‌ي آن‌ها وابسته است.

خلاصه اين كه : كشف رابطه‌ي ساختار وعمل‌كرد پرسشي بنيادين در اين دانش است.

بنابراين همان طور كه در بالا اشاره شد بيوفيزيك به شاخه‌هاي مختلفي تقسيم مي‌شود:

(1) بيوفيزيك مولكولي

(2) بيوفيزيك سلولي

(3) بيوفيزيك جمعيت‌هاي سلولي

(4) بيوفيزيك فيزيولوژيك

(5) بيوفيزيك پرتوها و گرما

(6) بيوفيزيك نظري

خدمت بيوفيزيك به فيزيك

فيزيك‌دانان براي مطالعه‌ي سيستم‌هاي زيستي بايد به ابزار‌هايي مثل مكانيك آماري، كوانتم مكانيك، ترموديناميك غير تعادلي و... مجهز باشند.

مسائل زيستي به فيزيك‌ پيشه‌ها خدمت فراواني كرده‌است .مثلا به آن‌ها آموخته است كه ساخت موتور با بازدهي بالا و در ابعاد كوچك (حدود نانو متر) امكان‌پذير است يا اين‌كه آزمايش‌ باسلول‌هاي منفرد عملي است. هم‌چنين بيوفيزيك مسائلي را به جامعه‌ي فيزيك معرفي كرده است كه فيزيك‌دانان هنوز براي آن‌ها پاسخ‌هاي قانع كننده‌اي نيافته‌اند. مسائلي نظير پيچش پروتئين‌ها، ساز و كار خواندن اطلاعات از روي DNA، وعدم وجود تقارن چپ‌گرد و راست‌گرد از آن جمله‌اند.

خدمت بيوفيزيك به زیست فناوری 

نتايج تحقيقات بيوفيزيك‌پيشه‌ها تأثير گسترده‌اي بر زيست فناوري وداروسازي دارد. محققان اين عرصه ابزارهايي براي فهم اساس مولكولي بيماري‌هايي نظير ايدز(AIDS) فراهم مي‌كنند. آگاهي از چگونگي‌ي كاركرد پروتئين‌ها وغشاها، پايه‌اي براي طراحي منطقي داروها ارائه مي‌كند.و...

بیوفیزیک در ایران 

در ايران مؤسسه بين‌المللي تحقيقات بيوشيمي-بيوفيزيك دردانش‌گاه تهران با طراحي دقيق وپيش‌رفته وقابل مقايسه با مراكز بيوانفورماتيك در كشورهاي پيش‌رفته است. اين مركز با بهره‌مندي از اساتيد مجرب تا مقطع دكتري به تربيت دانش‌جو مي‌پردازد.

دانش‌گاه تربيت‌ مدرس هم دراين رشته در مقاطع كارشناسي ارشد و دكتري دانش‌جو مي‌پذيرد.

دانش‌جويان رشته‌هاي فيزيك وزيست‌شناسي مي‌توانند پس از شركت در آزمون كارشناسي ارشد در رشته‌ي بيوفيزيك تحصيلات خود را ادامه دهند.

بازار کار در ایران 

فارغ‌التحصيلان رشته‌ي بيوفيزيك علاوه بر دانش‌گاه‌ها ومؤسسات آموزش عالي مي‌توانند در مراكز تحقيقاتي مثل انستيتو پاستور، مركز تحقيقات ژنتيك وتكنولوژي زيستي، مركز تحقيقات غدد درون ريز ومتابوليسم، مركز تحقيقات پلي‌مر و....مشغول به كارشوند

سختی گیری

سختي گير رزيني

سختي آب ناشي از يون هاي كلسيم و منيزيم و به مقدار كمتر تركيبات فلزاتي چون آهن ، منگنز و آلومينيم مي باشد . از آنجايي كه سه فلز مذكور به مقادير جزئي در آب موجودند لذا اثر آن ها در سختي آب كم است. به علت بروز مشكلات متعدد آب سخت ، در صنعت سختي آب را كاهش مي دهند. متداولترين روش براي حذف سختي آب ، استفاده از سختي گير هاي رزيني مي باشد. رزين ها ، كلسيم و منيزيم را با سديم تعويض كرده و آب سخت را به آب نرم تبديل مي كنند. عمده ترين كاربرد دستگاه هاي سختي گير رزيني عبارتند از : نرم كردن آب ديگ هاي بخار و مبدل هاي حرارتي نرم كردن آب مورد نياز برج هاي خنك كننده و سيستم هاي سرمايشي نرم كردن آب مصرفي صنايع رنگسازي و رنگرزي اين شركت با در اختيار داشتن كادر مهندسي و اجرايي مجرب ، قابليت ساخت سختي گير هاي رزيني در دو نوع اتوماتيك و نيمه اتوماتيك را با در نظر گرفتن استانداردهاي روز دنيا دارا مي باشد.   مشخصات دستگاه هاي سختي گير رزيني شركت آب سان: ساخته شده از ورق فولاد با ضخامت متناسب بر ظرفيت دستگاه بدنه داخلي سختي گير با سه لايه رنگ اپوكسي پوشانده شده است. قابليت تحمل فشار تا 6 بار استفاده از رزين هاي كاتيوني با ظرفيت بالا داراي آب پخش كن هاي مقاوم از جنس PVC داراي عدسي هاي استاندارد و دريچه هاي بازديد در بالا و پايين (دستگاه هاي بالاي قطر 60 داراي دو دريچه در پايين مي باشند) داراي دو مخزن آب نمك پلي اتيلن ، لوله كشي مناسب ، شير تخليه هوا و مانومتر

سختی گیری

سختي گير رزيني

سختي آب ناشي از يون هاي كلسيم و منيزيم و به مقدار كمتر تركيبات فلزاتي چون آهن ، منگنز و آلومينيم مي باشد . از آنجايي كه سه فلز مذكور به مقادير جزئي در آب موجودند لذا اثر آن ها در سختي آب كم است. به علت بروز مشكلات متعدد آب سخت ، در صنعت سختي آب را كاهش مي دهند. متداولترين روش براي حذف سختي آب ، استفاده از سختي گير هاي رزيني مي باشد. رزين ها ، كلسيم و منيزيم را با سديم تعويض كرده و آب سخت را به آب نرم تبديل مي كنند. عمده ترين كاربرد دستگاه هاي سختي گير رزيني عبارتند از : نرم كردن آب ديگ هاي بخار و مبدل هاي حرارتي نرم كردن آب مورد نياز برج هاي خنك كننده و سيستم هاي سرمايشي نرم كردن آب مصرفي صنايع رنگسازي و رنگرزي اين شركت با در اختيار داشتن كادر مهندسي و اجرايي مجرب ، قابليت ساخت سختي گير هاي رزيني در دو نوع اتوماتيك و نيمه اتوماتيك را با در نظر گرفتن استانداردهاي روز دنيا دارا مي باشد.   مشخصات دستگاه هاي سختي گير رزيني شركت آب سان: ساخته شده از ورق فولاد با ضخامت متناسب بر ظرفيت دستگاه بدنه داخلي سختي گير با سه لايه رنگ اپوكسي پوشانده شده است. قابليت تحمل فشار تا 6 بار استفاده از رزين هاي كاتيوني با ظرفيت بالا داراي آب پخش كن هاي مقاوم از جنس PVC داراي عدسي هاي استاندارد و دريچه هاي بازديد در بالا و پايين (دستگاه هاي بالاي قطر 60 داراي دو دريچه در پايين مي باشند) داراي دو مخزن آب نمك پلي اتيلن ، لوله كشي مناسب ، شير تخليه هوا و مانومتر

تزریق ازن

 ازن Ozone

گاز ازن ( با فرمول شميايي O3) يكي از قوي ترين اكسيد كننده هاي موجود در طبيعت به شمار مي رود.

ازن در طبيعت به دو روش توليد مي شود، يكي تابش نور فرابنفش صاتع شده از خورشيد در طول موج 185nm و ديگري تخليه الكتريكي كه بصورت رعد و برق ره مي دهد و موجب توليد ازن از اكسيژن موجود در هوا مي شود.

ازن علاوه بر اينكه اكسيد كننده اي قوي بشمار مي رود در زمان بسيار كوتاهي ميكروارگانيسم ها را از بين مي برد.

ازن نيمه عمر بسيار كوتاهي دارد و پس از مدتي تبديل به اكسيژن خواهد شد.

فوايد و مزاياي استفاده از ازن

• سازگار بودن با محيط زيست

• بي خطر بودن براي كاربر و اپراتور

• اقتصادي بودن استفاده از ازن

• عدم توليد پساب هاي زيان بار براي محيط زيست

تزریق ازن

 ازن Ozone

گاز ازن ( با فرمول شميايي O3) يكي از قوي ترين اكسيد كننده هاي موجود در طبيعت به شمار مي رود.

ازن در طبيعت به دو روش توليد مي شود، يكي تابش نور فرابنفش صاتع شده از خورشيد در طول موج 185nm و ديگري تخليه الكتريكي كه بصورت رعد و برق ره مي دهد و موجب توليد ازن از اكسيژن موجود در هوا مي شود.

ازن علاوه بر اينكه اكسيد كننده اي قوي بشمار مي رود در زمان بسيار كوتاهي ميكروارگانيسم ها را از بين مي برد.

ازن نيمه عمر بسيار كوتاهي دارد و پس از مدتي تبديل به اكسيژن خواهد شد.

فوايد و مزاياي استفاده از ازن

• سازگار بودن با محيط زيست

• بي خطر بودن براي كاربر و اپراتور

• اقتصادي بودن استفاده از ازن

• عدم توليد پساب هاي زيان بار براي محيط زيست

کاربرد اشعه ی فرابنفش

پرتو فرا بنفش (UV) قادر است بدون نياز به مواد شيميايي افزودني كه غالبا تركيبات مضر جانبي ايجاد نموده و طعم آب را تغيير مي دهند، عمل ضدعفوني را بطور كامل انجام دهد. مزاياي ديگر دستگاههاي گندزدايي UV نصب ساده، هزينه هاي عملياتي پايين و حداقل فضاي مورد نياز  را شامل ميشود. روش UV براي ضدعفوني مكانهاي مسكوني، اداري و صنعتي مناسب ميباشد. آبهاي سطحي مانند درياچه ها، رودخانه ها و يا چاه هاي كم عمق، عموما بيشتر از منابع زيرزميني در معرض خطر آلودگي قرار دارند و همچنين نوسانات كيفيت‌ آب آنها بدليل تاثيرات فصلي و بارندگي بيشتر است. در طراحي دستگاههاي UV ميتوان اين نوع تغييرات قابل پيش بيني را منظور نمود. آبهاي زير زميني نيز بطور روزافزون عامل بيماريهاي آبي ناشي از باكتري ها و ويروس ها- ميكروبها ميباشند كه نور UV بطور آني آنها را خنثي مي نمايد. ساختار دستگاههاي UV در كليه سيستم مشابه است. خنثي سازي ميكروبها توسط تأثير آسيب رساني پرتو UV بر روي DNA ، ماده ژنتيكي موجود در كليه سلولهاي زنده صورت ميگيرد. در مورد موجودات بيماري زا، از تكثير آنها جلوگيري كرده و قابليت آنها در ايجاد بيماريهايي از قبيل بيماريهاي روده و معده كه از موارد اصلي منتج از نوشيدن آب آلوده ميباشد را از بين مي برد.

 

 

 

 

 

 

مقايسه كلر با UV براي گندزدايي آب

1. تنظيم دوز صحيح كلر براي ضدعفوني موثر فقط با دستگاههاي اندازه گيري گرانقيمت ميسر است.

2. تاثير ضد عفوني كننده كلر به ميزان PH آب بستگي دارد.كلر در آب با pH 7,8 به بالاكاملا بي اثر ميشود.

3. تاثير ضدعفوني كلر نياز به زمان دارد (حداقل نيم ساعت).

4. كلر با غلظت بالاتر از حد مجاز (mg/lit 0.2) سمي و خطرناك است.

5. كلر ايجاد آلرژي ميكند.

6. كلر عناصر مولد سرطان ايجاد مي كند (هيدروكربور هاي كلر).

7. كلر زنگ زدگي را تسريع مي كند.

8. كلر محيط زيست را آلوده مي كند.

9. كلر نياز به مراقبت شديد دارد و نشت گاز كلركشنده است.

خصوصيات سيستم گندزدايي با پرتو فرابنفش (UV) :

1. دستگاه UV مستقيما" در مسير لوله آب نصب ميشود.از اين نظر نياز به لوله كشي و فضاي اضافي ندارد.

2. سرويس و نگهداري دستگاه بسيار ساده است.

3. مصرف برق دستگاه بسيار كم است.

4. طول عمر لامپ ها در شرايط عادي مصرف بيشتر از يك سال است.

5. افت فشار آب در داخل دستگاه قابل اغماض است.

6. اشعه UV خواص فيزيكي و شيميايي آب را تغيير نمي دهد. از اين نظر آب را به مواد شيميايي آلوده نكرده و

بصورت طبيعي حفظ  ميكند. نوشيدن و استحمام در چنين آبي مفرح و لذت بخش است.

7. اشعه فرا بنفش عوامل بيماريزايي كه مسبت به كلر مقاوم هستند را مانند Legionella Pneumophilia و Pseudomonas Aeroginose را نيز از بين ميبرد.

8. دستگاه  استهلاك مكانيكي ندارد.

9. نيازي به نگهداري مواد شيميايي نيست.

 

بطور خلاصه مي توان گفت كه براي نابودي ميكرو اورگانيزم هاي مضر آب روش استفاده از پرتو فرابنفش بر استفاده از كلر برتري دارد. علاوه بر اين، سيستم فوق مزاياي خود را در مورد ايمني و حفاظت محيط زيست بخوبي نشان ميدهد. بكارگيريUV در مقايسه با روشهاي ديگر روشي بهينه و با ارزش مي باشد و سرمايه گذاري اوليه با توجه به تاثير چشمگير اين روش در كاهش آثار مخرب مواد شيميايي در محيط زيست و بهداشت جامعه كاملا مقرون به صرفه ميباشد.

کاربرد اشعه ی فرابنفش

پرتو فرا بنفش (UV) قادر است بدون نياز به مواد شيميايي افزودني كه غالبا تركيبات مضر جانبي ايجاد نموده و طعم آب را تغيير مي دهند، عمل ضدعفوني را بطور كامل انجام دهد. مزاياي ديگر دستگاههاي گندزدايي UV نصب ساده، هزينه هاي عملياتي پايين و حداقل فضاي مورد نياز  را شامل ميشود. روش UV براي ضدعفوني مكانهاي مسكوني، اداري و صنعتي مناسب ميباشد. آبهاي سطحي مانند درياچه ها، رودخانه ها و يا چاه هاي كم عمق، عموما بيشتر از منابع زيرزميني در معرض خطر آلودگي قرار دارند و همچنين نوسانات كيفيت‌ آب آنها بدليل تاثيرات فصلي و بارندگي بيشتر است. در طراحي دستگاههاي UV ميتوان اين نوع تغييرات قابل پيش بيني را منظور نمود. آبهاي زير زميني نيز بطور روزافزون عامل بيماريهاي آبي ناشي از باكتري ها و ويروس ها- ميكروبها ميباشند كه نور UV بطور آني آنها را خنثي مي نمايد. ساختار دستگاههاي UV در كليه سيستم مشابه است. خنثي سازي ميكروبها توسط تأثير آسيب رساني پرتو UV بر روي DNA ، ماده ژنتيكي موجود در كليه سلولهاي زنده صورت ميگيرد. در مورد موجودات بيماري زا، از تكثير آنها جلوگيري كرده و قابليت آنها در ايجاد بيماريهايي از قبيل بيماريهاي روده و معده كه از موارد اصلي منتج از نوشيدن آب آلوده ميباشد را از بين مي برد.

 

 

 

 

 

 

مقايسه كلر با UV براي گندزدايي آب

1. تنظيم دوز صحيح كلر براي ضدعفوني موثر فقط با دستگاههاي اندازه گيري گرانقيمت ميسر است.

2. تاثير ضد عفوني كننده كلر به ميزان PH آب بستگي دارد.كلر در آب با pH 7,8 به بالاكاملا بي اثر ميشود.

3. تاثير ضدعفوني كلر نياز به زمان دارد (حداقل نيم ساعت).

4. كلر با غلظت بالاتر از حد مجاز (mg/lit 0.2) سمي و خطرناك است.

5. كلر ايجاد آلرژي ميكند.

6. كلر عناصر مولد سرطان ايجاد مي كند (هيدروكربور هاي كلر).

7. كلر زنگ زدگي را تسريع مي كند.

8. كلر محيط زيست را آلوده مي كند.

9. كلر نياز به مراقبت شديد دارد و نشت گاز كلركشنده است.

خصوصيات سيستم گندزدايي با پرتو فرابنفش (UV) :

1. دستگاه UV مستقيما" در مسير لوله آب نصب ميشود.از اين نظر نياز به لوله كشي و فضاي اضافي ندارد.

2. سرويس و نگهداري دستگاه بسيار ساده است.

3. مصرف برق دستگاه بسيار كم است.

4. طول عمر لامپ ها در شرايط عادي مصرف بيشتر از يك سال است.

5. افت فشار آب در داخل دستگاه قابل اغماض است.

6. اشعه UV خواص فيزيكي و شيميايي آب را تغيير نمي دهد. از اين نظر آب را به مواد شيميايي آلوده نكرده و

بصورت طبيعي حفظ  ميكند. نوشيدن و استحمام در چنين آبي مفرح و لذت بخش است.

7. اشعه فرا بنفش عوامل بيماريزايي كه مسبت به كلر مقاوم هستند را مانند Legionella Pneumophilia و Pseudomonas Aeroginose را نيز از بين ميبرد.

8. دستگاه  استهلاك مكانيكي ندارد.

9. نيازي به نگهداري مواد شيميايي نيست.

 

بطور خلاصه مي توان گفت كه براي نابودي ميكرو اورگانيزم هاي مضر آب روش استفاده از پرتو فرابنفش بر استفاده از كلر برتري دارد. علاوه بر اين، سيستم فوق مزاياي خود را در مورد ايمني و حفاظت محيط زيست بخوبي نشان ميدهد. بكارگيريUV در مقايسه با روشهاي ديگر روشي بهينه و با ارزش مي باشد و سرمايه گذاري اوليه با توجه به تاثير چشمگير اين روش در كاهش آثار مخرب مواد شيميايي در محيط زيست و بهداشت جامعه كاملا مقرون به صرفه ميباشد.

گرما مادر انرژی ها

نور يكي از مباحث و پديده هايي است كه از قرن هيجدهم دانشمندان را به خود معطوف كرده است . دوگانه بودن خواص نور ، يكي از مهم ترين عامل جذب ديگران به خود بوده است . الكترون ها نيز همانند نور داراي خواص موجي و مادي مى باشند ، هنگامى كه الكترون هاي يك اتم ، انرژي دريافت مي كنند به سطوح بالاي اتم مي روند كه حالت برانگيختن به اتم دست داده مي شود . هنگامي كه الكترون ها از سطوح انرژي بالاتر به سطوح انرژي پايين تر مي روند ، آن مقدار انرژى كه دريافت كرده اند را به صورت نور پس مي دهند .

ارتعاش اتم ها باعث توليد نور مي شود ، و نور گسيل شده از الكترون هاي يك اتم ، در يك جهت و راستا قرار دارند . اما نور هاي گسيلي از مجموعه اتم ها در تمام جهات و به خط مستقيم سير مي كنند . در ليزر نور هاي گسيلي در يك جهت و راستا است . نور را مي توان در فرآيند هاي فيزيكي ، واكنش هاي شيميايي ، سوختن و شكاف هاي هسته اي ، مشاهده كرد . قبل از شروع در مورد توليد نور در اين فرآيند ، بهتر است ابتدا بحثي در مورد گرما داشته باشيم . با پي بردن به ماهيت گرما ، مي توانيم نور را به آساني بشناسيم . گرما موجي است كه طول موجش بزرگتر از طول موج نور مرئي است .

هنگامي كه امواج گرما انرژي دريافت مي كنند ، طول موج آن ها كاهش مي يابد و با دريافت انرژي به طور متداول ، اين امواج در محدوده طيف رنگي ( نور مرئي ) قرار مي گيرند ، كه در اين حالت ما ، اين امواج گرما را به صورت نور مشاهده مي كنيم .اين امواج با دريافت انرژي بيشتر ، از محدوده نور مرئي خارج مي شوند ( مانند شكاف هاي هسته اي) . پس امواج گرما در دو حالت ، نامرئي هستند : امواجي كه طول موجشان بيشتر از طول موج پرتو فرو سرخ و همچنين امواجي كه طول موجشان كمتر از طول موج پرتو فرا بنفش است . با اين ايده ، عقيده همفري ديوي مبتني بر اينكه نور از تمركز گرما در يك نقطه ايجاد مي شود ، اثبات مي شود .

پس به اين نتيجه مي رسيم كه مبناي نور گرما ست . حال به بحث اول خود بر مي گرديم ، و ابتدا از توليد نور در فرآيند فيزيكي مي پردازيم : اگر به يك لامپ نگاه كرده باشيد متوجه مي شويد كه عامل روشنايي آن يك رشته فلزي است كه مي درخشد ، و يا اگر به يك آهن گداخته اي توجه كرده باشيد ، مي بينيد كه آهن بر اثر حرارت روشنايي بدست آورده است . اكنون مي خواهيم به عوامل انتشار نور در اين فرآيند ها بپردازيم : تمام مواد از ذرات بسيار ريزي ( مولكول ها و اتم ها ) تشكيل شده اند كه اين مواد پيوسته در حال حركتند . در ترمو ديناميك جنبش مولكول ها را گرما مي نامند ، پس مواد در خود گرما دارند ، بنابراين از مواد امواج گرمايي توليد مي شود . هنگامي كه اين مواد انرژي دريافت مي كنند ، امواج گرمايي آن ها نيز با دريافت اين مقدار انرژي طول موجشان كاهش پيدا مي كند ، ودر نتيجه در محدوده نور مرئي قرار مي گيرند .

فلز مقاوم رسانايي است كه مقاومت الكتريكي آن زياد است . هنگامي كه آن را در مدار مي گذاريم و جريان را از آن عبور مي دهيم ، الكترون هاي حامل انرژي در مدار ، بر اثر بر خورد با اتم هاي فلز ، مقداري از انرژي خود را به فلز منتقل مي كنند ، و از اين طريق امواج گرماي فلز ، انرژي دريافت مي كنند . و در نهايت ما اين امواج گرمايي را به صورت نور مشاهده خواهيم كرد . طرز و مبناي ساختار روشنايي لامپ اينگونه است . وهمچنين مي توان با حرارت دادن برخي از فلزات ، به امواج گرمايي آن ها انرژي داد . (البته موادي كه از اين طريق براي توليد نور مورد استفاده قرار مي گيرند ، بايد نقطه ذوبشان بالا باشد ، تا انرژي دريافتي باعث ذوب و تغيير حالتشان نشود ) . واكنش هاي شيميايي زماني رخ مي دهند كه در طي يك فرآيند ، پيوند ميان دو اتم يا دو يون شكسته شود و از طريق تشكيل پيوند جديد ، يك ماده جديد ايجاد مي شود .

براي شكستن پيوند مقداري انرژي مصرف و بر اثر تشكيل پيوند مقداري انرژي آزاد مي شود . انرژي مبادله شده در اين واكنش ها به صورت گرما ست . اگر گرما انرژي بيشتري را دريافت كند ، آنگاه به نور تبديل مي شود . پس اساس و پايه تبادل انرژي در واكنش هاي شيميايي ، انرژي گرمايي است . مي دانيم كه پيوندها بر اثر تبادل يا به اشتراك گذاشتن الكترون هاي لايه ظرفبت ايجاد مي شود . الكترون ها بر اثر اختلاف پتانسيل الكتريكي از نقطه اي به نقطه اي ديگر جابجا مي شوند . اگر الكترون از سطح انرژي بالاتر به سطح پايين تر برود ، مقداري از انرژي پتانسيل آن كاهش و به صورت انرژي جنبشي تبديل مي شود ، كه مي توان از انرژي آن در فعاليت هاي مختلف استفاده كرد . اما اگر بخواهيم الكترون را از سطح انرژي پايين به سطح بالا ببريم ، بايد مقداري انرژي به آن بدهيم . تشكيل و شكستن پيوندها نيز بر اساس ايجاد اختلاف پتانسيل الكتريكي است .

هنگامي كه پيوندي تشكيل مي شود ، الكترون هاي لايه ظرفيت يك اتم از سطح انرژي بالاتر ( اتمي كه الكتروگا تيوي آن كم است ) به سطح انرژي پايين تر (اتمي كه الكتروگاتيوي آن زياد است ) مي رود و درنتيجه در اين مسير مقداري انرژي آزاد مي كند . اما هنگامي كه پيوند شكسته مي شود ، الكترون از سطح انرژي پايين تر به سطح انرژي بالاتر منتقل مي شود ، كه براي اين كار انرژي لازم است . به همين دليل است كه شكستن پيوند گرماگير و تشكيل آن گرماده . در يك واكنش شيميايي فقط پيوند هايي كه حساس و ضعيف و يا در برابر پيوند هاي مواد ديگر ناپايدار هستند (ناپايداري پيوندها بر اثر اختلاف پتانسيل الكتريكي بين دو محدوده اتم ايجاد مي شود )، مي شكنند . و از طريق تشكيل پيوند جديد ، مواد جديدي حاصل مي شوند .

پس در يك واكنش شيميايي بر اثر شكسته شدن و تشكيل پيوندها ، گرما مبادله مي شود . انرژي يك واكنش شيميايي برابر است با مجموع انرژي آزاد شده بر اثر تشكيل پيوند ، و انرژي لازم براي شكستن پيوند . اگر انرژي لازم براي شكستن پيوندها كمتر از انرژي آزاد شده بر اثر تشكيل پيوند باشد ، آنگاه واكنش گرماده است ،كه در اين واكنش ها مي توان گرما و نور مشاهده كرد . سوختن تمام هيدروكربنات ها ، گرماده است .