کارخانه حیات گازگیران از شهریور 1379 تاسیس شد محصولات کارخانه شامل اکسیژن، ازت، ازت مایع و اکسیژن مایع می‌باشد این کارخانه دارای استاندارد ملی خلوص اکسیژن (3240) می‌باشد این کارخانه در سه شیف کاری، کار می‌کند از 573 بعدازظهر، 5311 شب، 511 شب الی 57 صبح این کارخانه محصولات خود را به جاهای دیگر عرضه می‌کند مثل بیمارستان‌های تحت پوشش (اکسیژن طبی) صن

مقدمه

همه مواد مورد نیاز بشر بطور طبیعی ساخته نشده است. برای رفع نیازها و زندگی بهتر، ناچاراً باید بعضی از مواد به طور مصنوعی ساخته شوند. برای تهیه بهتر مواد مصنوعی، صنایعی به نام صنایع شیمیایی ایجاد شد که هر روزه یک نوع مواد جدید مورد نیاز زندگی بشر است. توسط این صنایع یا در آزمایشگاه صنایع شیمیایی ساخته می‌شود. اگر به مواد مصرفی روزانه خود توجه کنیم، می‌بینیم اغلب و شاید همه آنها از مواد شیمیایی ساخته شده‌اند که این مواد در صنایع شیمیایی و توسط مهندسین شیمی، شیمیست‌ها و تکنسین‌های شیمی در کارخانجات تهیه شد و در دسترس عموم قرار گرفت.

تاریخچه و بیوگرافی کارخانه

کارخانه حیات گازگیران از شهریور 1379 تاسیس شد. محصولات کارخانه شامل اکسیژن، ازت، ازت مایع و اکسیژن مایع می‌باشد. این کارخانه دارای استاندارد ملی خلوص اکسیژن (3240) می‌باشد.

این کارخانه در سه شیف کاری، کار می‌کند. از 5/7-3 بعدازظهر، 5/3-11 شب، 5/11 شب الی 5/7 صبح. این کارخانه محصولات خود را به جاهای دیگر عرضه می‌کند. مثل بیمارستان‌های تحت پوشش (اکسیژن طبی). صنعتکاران برای کار صنعتی و برش‌کاری از اکسیژن استفاده می‌کنند.

مراحل ساخت گازها

الف) خواص فیزیکی

ب) قابلیت اشتعال

ج) روش‌های تهیه.

1. خواص فیزیکی:

اکسیژن گازی است بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌طعم. نقطه جوش آن خیلی پایین است و به حالت مایع رنگ روشن دارد. اکسیژن آزاد تقریباً 21 درصد حجم هوا را تشکیل می‌دهد و تقریباً 89درصد آب اکسیژن می‌باشد. بدن انسان بیش از 60درصد اکسیژن دارد. یک لیتر آب در 20 درجه سانتیگراد و فشار یک آتمسفر حدود 30 میلی‌لیتر اکسیژن را در خود حل می‌کند و همین مقدار کم برای ادامه حیات آبزیان و تخریب مواد زاید در آبها کافی است.

نقطه جوش نرمال اکسیژن 9/182- درجه سانتیگراد و نقطه ذوب نرمال اکسیژن 4/218- درجه سانتیگراد می‌باشد. اکسیژن به طور مستقیم با تمام عناصر، بجز گازهای نجیب، هالوژن‌ها و بعضی از فلزات نظیر نقره، طلا و پلاتین ترکیب می‌شود. اگرچه پیوند اکسیژن ـ اکسیژن در O2 پایدار است، ولی با بعضی از عوامل کاهنده قوی معدنی و با بسیاری از ترکیبات آبی به طور خود به خود در دمای معمولی ترکیب می‌شود.

2. قابلیت اشتعال:

این گاز از لحاظ انفجار و احتراق بسیار خطرناک است. واکنش آن با هیدروژن بسیار گرماده است، به طوری که از این واکنش در جوشکاری و صنعت برای تولید دمای زیاد (2800درجه سانتیگراد) استفاده می‌شود.

3. روش‌های تهیه اکسیژن:

روش آزمایشگاهی: تجزیه حرارتی کلرات پتاسیم در حضور کاتالیزور:

(جامد) 2KCl + (گاز) 3O2 ( (مذاب) 2KClO3

واکنش آب با پراکسید سدیم:

(آبی) 4NaOH + (گاز) O2 ( 2H2O + (جامد) 2Na2O3

روش‌ صنعتی:

(گاز) O2 + (گاز) 2H2 ( 2H2O

الکترولیز آب:

در این روش اکسیژن حاصل خالص است، ولی هزینه تولید آن بالاست. عمل الکترولیز در مجموعه‌ای انجام می‌گیرد که دارای الکترود آند و کاتد می‌باشد. این الکترودها در محلول الکترولیت که شامل آب مقطر محتوی KOH می‌باشد، قرار دارد و شدت جریان در حدود 14000-13000 آمپر از آن عبور می‌کند و جریان توسط یکسوکننده به جریان پیوسته تبدیل می‌شود. در قطب آند، گاز اکسیژن و در کاتد گاز هیدروژن تولید می‌گردد.

تقطیر جزء به جزء

بیش از 95درصد اکسیژن در مقیاس صنعتی از این طریق بدست می‌آید. در تقطیر جزء به جزء، مایع نیتروژن (نقطه جوش 196- درجه سانتیگراد) در دمای پایینتر از اکسیژن (نقطه جوش 183- درجه سانتیگراد) به نقطه جوش خود رسیده و جدا می‌گردد.

مایع کردن گازها

بین مولکول‌های هر گازی باید قوای جاذبه وجود داشته باشد تا بتوان آن را به مایع تبدیل نمود. مثلاً در یک درجه حرارت معین قوای جاذبه بین مولکول‌های آمونیاک که بیش از قوای جاذبه بین مولکول‌های اکسیژن و اکسیژن بیش از قوای جاذبه بین مولکول‌های هیدروژن می‌باشد، برای اینکه عمل مایع کردن گازی انجام گیرد، باید قوای جاذبه بر انرژی جنبشی مولکول‌ها غلبه می‌کند. هر گازی یک درجه حرارت بحرانی دارد که فوق آن در هر فشار تبدیل آن به مایع غیرممکن می‌باشد، فشار لازم جهت مایع نمودن گازی در درجه حرارت بحرانی به فشار بحرانی مرسوم است. اثر گازی تا زیر درجه حرارت بحرانیش سرد گردد، مایع نمودن آن سهل خواهد بود.

نقطه جوش نرمال یک گاز، درجه حرارتی می‌باشد که گاز در فشار یک اتمسفر مایع می‌گردد، از جدول (الف) اینطور استنباط می‌شود که آمونیاک گازی است که به آسانی مایع می‌شود، درجه حرارت بحرانی آمونیاک 133 درجه سانتیگراد بود و فشار آن 5/11 اتمسفر است، یعنی برای تبدیل آن به مایع در این درجه حرارت 5/11 اتمسفر فشار لازم است، ولی نقطه جوش نرمال آن 33- درجه سانتیگراد است. اکسیژن باید درجه 118- درجه سانتیگراد (درجه بحرانی آن) سرد گرد. وقتی که درجه حرارت آن به 183- درجه سانتیگراد (نقطه جوش آن) رسید، تحت فشار یک اتسمفر به مایع تبدیل گردد.

اکسیژن، ازت، هیدروژن و سایر اجسام که در درجه حرارت و فشار معمولی نمی‌توانند به مایع تبدیل گردند، به گازهای همیشگی مرسومند، برای اینکه گازی را به مایع تبدیل کنیم، باید اعمال زیر را انجام دهیم:

ابتدا درجه حرارت گاز تا زیر درجه حرارت بحرانی آن سرد گردد.

فشار روی گاز باید به اندازه‌ای باشد که بتواند آن را به مایع تبدیل سازد. گاز فشرده از طریق انبساط سرد می‌شود، چون هنگام انبساط انرژی لازم است که به قوای بین مولکولی فایق آید.

هیدروگرافی علمی است که در مورد اندازه گیری مداوم از پارامترهایی نظیر عمق آب زمین شناسی ژئوفیزیک جزرومد جریان آب‌ها امواج و سایر ویژگیهای فیزیکی آب دریا بحث می کند نقشه های دریایی (charts) از زمان‌های قدیم به عنوان یکی از ابزارهای مهم ناوبری توسط دریانوردان مورد استفاده قرار می‌گرفته است و امروزه نیز اقیانوس شناسان زیست شناسان دریا مهندسین د

فهرست مطالب

مقدمه 1

بعضی تعاریف در هیدروگرافی 2

تعریف هیدروگرافی : 2

فرق اساسی چارت و نقشه : 2

روش تعیین سطح مبنای چارت : 3

روش های تعیین موقعیت در آب : 3

روش های عمق یابی : 4

انواع اکوساندرها بر اساس رنج عمق یابی 5

مراحل انجام یک کار هیدروگرافی : 5

استفاده از سیستم LIDAR در هیدروگرافی 7

نمونه ای از خروجی یک سیستم لیدار 8

مقدمه

هیدروگرافی علمی است که در مورد اندازه گیری مداوم از پارامترهایی نظیر عمق آب , زمین شناسی , ژئوفیزیک , جزرومد , جریان آب‌ها , امواج و سایر ویژگیهای فیزیکی آب دریا بحث می کند. نقشه های دریایی (charts) از زمان‌های قدیم به عنوان یکی از ابزارهای مهم ناوبری توسط دریانوردان مورد استفاده قرار می‌گرفته است و امروزه نیز اقیانوس شناسان , زیست شناسان دریا , مهندسین دریایی و محیط شناسان که به نحوی در ارتباط با دریا فعالیت می‌کنند , نقشه های دریایی را به عنوان اساس کار خود مورد استفاده قرار می‌دهند.

امروزه حمل و نقل دریایی , مدیریت و اداره نواحی ساحلی , اکتشافات و استخراج منابع دریایی , حفاظت محیط دریا و … همه و همه فعالیتهایی هستند که درارتباط با دریا انجام می‌شوند و اساس کار آن ها نقشه های دریایی است.

توسعه هیدروگرافی به معنای شناخت هرچه بیشتر دریاست که دارای منابع بسیار زیاد اقتصادی برای زندگی بشر می‌باشد از مواد معدنی تا غذاهای دریایی در دریا وجود دارد. شناخت هر چه دقیق تر از دریا منجر به بهره برداری مناسب از این منابع می‌گردد و در این شناخت از طریق هیدروگرافی به دست می‌آید.

از طرفی بخش اعظمی از صادرات و واردات بین المللی در کشور از طریق دریا انجام می‌شود که این امر نیز مستلزم شناخت بستر دریا برای تعیین مسیر کشتی ها و تهیه نقشه های مناسب دریایی برای هدایت آنهاست.

همه موارد فوق بیانگر اهمیت هیدروگرافی و ضرورت توسعه و فعالیت در آن هاست.

بعضی تعاریف در هیدروگرافی

تعریف هیدروگرافی :

هیدروگرافی علمی است که تهیه نقشه های دریایی را مورد بررسی قرار می دهد انواع روش‌های گوناگون تهیه این نقشه ها و دقت آن ها و نیز توسعه و تسهیل فعالیت‌های تهیه نقشه می تواند در این رشته از رشته های نقشه برداری مورد بررسی قرار گیرد.

فرق اساسی چارت و نقشه :

هنگام استفاده از نقشه می توان آن را روی زمین کنترل کرد این کار با مشاهده عوارض موجود روی زمین و نظایر آنها در نقشه امکان پذیر است اما هنگام استفاده از چارت چنین امکانی وجود ندارد. ازطرفی اطلاع دقیق از آن چه در زیر آب می‌گذرد اهمیت بیشتری برای کاربران دارد بنابر این چارت باید شامل اطلاعات دقیق و حساس در مورد عوارض زیر آب باشد. این نشان دهنده مسئولیت سنگین کسانی است که به تهیه نقشه های دریایی (چارت) می پردازند.

سطح عمق‌یابی : سطحی است که تمام عمق‌یابی ها نسبت به آن سطح انجام می شود یعنی در عملیات از این سطح استفاده می‌گردد.

سطح مبنای چارت chart datum : سطحی است که بعد از انجام کارهای هیدروگرافی در هنگام تهیه و چاپ چارت‌های عمق آب در چارت ها نسبت به این سطح نوشته می شود.

برای تعیین سطح مبنا توجه به نکات ذیل ضروری است :

1- سطح مبنا طوری انتخاب شود که کاربر با اطمینان کامل بداند که حداقل به همان اندازه‌ای که روی چارت نوشته شده عمق آب است.

2- سطح مبنا نباید به حدی باشد که نسبت به حداقل عمق بد بینی ایجاد کند.

3- سطح مبنا باسطح مبنای چارت‌های هم جوار موجود متناسب باشد.

روش تعیین سطح مبنای چارت :

برای تعیین سطح مبنای چارت در دریاو اقیانوس باید جزومد را اندازه گیری نمود که این کار سریع‌ترین زمان ممکن یک ماه طول می‌کشد. اما انجام دقیق اندازه گیری جزومد آب و محاسبه اثرات پرزشن و نوتیشن بر جزرومد نیاز به اندازه گیری 18 ساله دارد که این کار توسط انواع tide-gauge انجام می‌شود که بعضی به صورت اتوماتیک در فواصل زمانی مشخص ارتفاع آب را ثبت می کنند.

بعد از انجام مشاهدات جزرومد ارتفاع کم‌ترین جزرومد را سطح مبنای ارتفاعی (chart datum) در نظر می‌گیرند.

روش های تعیین موقعیت در آب :

به طور کلی می‌توان از روش های تقاطع و ترفیع برای تعیین موقعیت محل عمق یابی استفاده نمود. در نقاطع، دوربین‌ها در نقاطی با مختصات معین در ساحل مستقر می‌شوند و به نقطه عمق‌یابی نشانه روی کرده و زوایا یا طول‌ها را قرائت می کنند از این طریق مختصات نقطه عمق یابی به دست می آید. در روش ترفیع، نقاط با مختصات معین روی ساحل با

هیدریدها یا نسل اول گیاهان تولید مثل بعد از یک تلاقی اغلب بنیه هیبریدی یا هتروزیس را برای عملکرد نشان می دهند و در این رابطه کیفیت بذر مقاومت به خشکی بنیه یا دیگر صفات مطلوب بهبود می یابد موفقیت گیاهان زراعی هیبرید مانند ذرت و سورگوم نشان می دهد که در آینده تمام گیاهان زراعی هیبرید خواهند بود این خصوصیات مربوط به چگونگی تکثیر گیاهان می شود

هیبریدها

هیدریدها یا نسل اول گیاهان تولید مثل بعد از یک تلاقی اغلب بنیه هیبریدی یا هتروزیس را برای عملکرد نشان می دهند و در این رابطه کیفیت بذر مقاومت به خشکی بنیه یا دیگر صفات مطلوب بهبود می یابد . موفقیت گیاهان زراعی هیبرید مانند ذرت و سورگوم نشان می دهد که در آینده تمام گیاهان زراعی هیبرید خواهند بود این خصوصیات مربوط به چگونگی تکثیر گیاهان می شود . به عنوان مثال غلات به صورت جنسی به وسیله بذر تکثیر می شوند و به دو گروه تقسیم می شوند . تشکیل بذر معمولا به صورت خود گرده افشانی و دگر گرده افشانی می باشد . گروه دیگری از گیاهان زراعی شامل گونه هایی می شود که به صورت غیر جنسی از طریق کاشت اندامهای رویشی یا پیوند زدن تکثیر می شوند .

اساس برنامه های اصلاح نباتات شامل ایجاد آگاهانه تنوع ژنتیکی و انتخاب گیاهان برتر از آن می باشد . اقتضای روش اصلاح نباتات عمدتا به وسیله طبیعت جنسی گیاه زراعی یعنی اینریدینگ ( خود گرده افشانی ) یا اوت بریدینگ ( دو گرده افشانی ) ساختمان ژنیتیکی ساختمان فیزیکی آن و اهداف اصلاح مشخص می شود . توسعه ذرت هیبرید

ذرت یک گیاه دگرگشن است که بعد از قرنها تلاقی طبیعی شدیدا هتروزایگوس است گیاه ذرت دارای گل های نر و ماده به صورت جداگانه روی یک گیاه است و از این نظر در بین غلات عمده بی نظیر است . اصلاح نباتات به دلیل طبیعت شدیدا هتروزایگوس گیاه ذرت زیاد موفقیت آمیز نبوده است ، تولید ذرت هیبرید وسیله ای برای افزایش عملکرد است ولی مهمتر اینکه بر جفت گیری ها کنترل دارد به طوری که می توان نتایج قابل تکراری به دست آورد . این سیستم همچنین روشی را برای انتخاب اینبردهای برتر فراهم می کند که برای عمل تلاقی استفاده می شود .

روش شامل اینبریدینگ یا خودگشن کردن گیاهان ذرت برای شش تا ده نسل است تا لاین های خالص تولید شود اگر چه اینبریدینگ با کاهش محسوس در بنیه گیاه همراه است ولی اینبریدینگ فرقی را برای شناسایی و حذف خصوصیات نامطلوب به ارث رسیده فراهم می کند که به وسیله ژنهای مغلوب کنترل می شوند و در حالت متروزایگوس پوشیده هستند .

زمانی که دو اینبرد غیر خویشاوند یا دو لاین خالص غیر خویشاوند تلاقی داده شود نتایج f1 معمولا قوی بوده و عملکرد بالایی دارند . ترکیب دو اینبرید یک سینگل کراس تولید می کند ، هیبریدهای برتر f1 برای تولید تجارتی می توان با ترکیب بعضی از هیبریدها تولید کرد .

سورگوم هیبرید :

سورگوم معمولا یک گیاه زراعی خود بارور است ولی همیشه مقدار کمی در گرده افشانی رخ می دهد . برای دو گرده افشانی وجود ندارد ، خود گرده افشانی کنترل شده برای اجتناب از آلودگی با گرده خارجی با قراردادن کیسه های کاغذی ضد آب روی پانیکول ها به آسانی انجام می شود . برای انجام دو گرده افشانی باید از خود گرده افشانی جلوگیری کرد این عمل با استفاده از نر عقیمی سیتوپلاسمی ( از طریق سیتوپلاسم نه هسته به ارث می رسد ) که مانع از تولید گرده زنده می شود انجام می گیرد به خاطر اینکه هیچ گرده ای تولید نمی شود . گیاهان را نر عقیم گویند .

کشف و توسعه نر عقیمی سیتوپلاسمی و مکانیسم تجدید باروری باعث شده ارقام سورگوم هیبرید به صورت تجارتی تولید شوند .

ارزن مروارید هیبرید :

ارزن مرواریدی گیاهی یک ساله و دگر گشن که دارای اندامهای نر و ماده در هر گل در بخش فوقانی گیاه می باشد . ارزن مرواریدی مکانیسمی به نام پرتوژنها را نشان می دهد که باعث کاهش خود گرده افشانی می شود . این مکانیسم با توسعه و رسیدگی تخمدانها قبل از گرده صورت می گیرد . حدودا 80 درصد گلها به صورت طبیعی دگر گرده افشانند ولی دگر گرده افشانی کامل به ندرت رخ می دهد زیرا کلاله های پنجه های بعدی اغلب گرده گلهای پنجه های زود رسته را دریافت می کنند و بعضی اوقات بساک ها ممکن است کلاله های دیر رس تر را روی همان خوشه گرده افشانی کنند به علاوه تنوع در درجه پرتوژنی می تواند به اندازه دو گرده افشانی طبیعی اثر بگذارد .

برای خود گرده افشانی کنترل شده خوشه های قبل از ظهور کلاله ها در کیسه قرار می دهند زمانی که بیشتر خوشه در مرحله آبستنی است . اگر پرتوژنی باعث وقفه زمانی طولانی مدتی بین ظهور کلاله ها و آزاد شدن گرده ها شود باعث دانه بندی کمی در اثر خود گرده افشانی می شود .

گندم هیبرید :

تولید بذر گندم هیبرید سه مرحله مشخص و مجزا در تولید بذر دارد افزایش تجدید کننده باروری افزایش نر عقیم و تولید بذر هیبرید .

نسبت کم تکثیر بذر توسعه اقتصادی را در هر یک از این سه مرحله متوقف می کند . در گندم و دیگر غلات دانه ریز معمولا از جمعیت زیاد گیاهی استفاده می شود که باعث می شود بذر معرفی برای کاشت چندین بربرابر ذرت ، سورگوم ، ارزن یا آفتاب گردان باشد .

گندم و دیگر غلات دانه ریز به جز چاودار خود گرده افشان اند و برای توسعه هیبریدها باید در شرایط مزرعه دو گرده افشانی طبیعی رخ دهد . معمای اقتصادی تولید بذر هیبرید تجاری دانه بندی به روش دگر گرده افشانی روی والد نر عقیم است . و محیط و ژنتیک هر دو اثر زیادی بر دگر گرده افشانی دارند . لوکن ( 1981 ) دریافت که بعضی از والدین نر عقیم همیشه دانه بندی بیشتر و عملکرد دانه بالاتر می دهند . بعضی از والدین تجدید کننده ، گرده افشانهای موثر تری نسبت به بقیه هستند . ژنوتیپ می تواند اختلاف عملکردی اندازه دو برابر سه برابر ویا بیشتر ایجاد کند . لازم است تا جفت شدن مناسب گلچه های نر عقیم با والد گرده افشان صورت گیرد .

اسیدها و بازهای رقیق که کمتر اشباع هستند فعالیت کمتری در واکنش ها دارند میزان اسیدی و بازی بودن مواد بوسیله‌ی واحدهای PH اندازه گیری می‌شود شاخص مورد استفاده محدوده‌ای بین 0 تا 14 دارد موادی که PH پائین‌تر از 7 دارند اسید‌، آنهایی که PH مساوی 7 دارند خنثی و آنهایی که PH بالاتر از 7 دارند را باز می‌نامند موادی که PH خیلی پایین دارند اسید قوی و آن

واکنش شیمیایی

اولین آزمایش و مشاهده برای معرفی مفهوم واکنش شیمیایی ارائه می‌شود که می‌توان آن را در مقطع ابتدایی انجام داد. این آزمایش کمک می‌کند بچه‌ها بفهمند چگونه اسید و باز بر هم اثر می‌کنند.

درنصف لیوان آب چند قاشق چای‌خوری جوش‌شیرین بریزید و آن را خوب هم بزنید تا محلول یکنواختی حاصل شود. در همان لیوان یک قاشق غذا‌خوری سرکه بریزید. همان طور که مشاهده می‌کنید مقدار فراوانی کف ایجاد می‌شود(شکل 2). چه اتفاقی اقتاده است؟

یک واکنش شیمیایی بین سرکه (یک اسید) و جوش‌شیرین (یک باز) رخ داده است. این دو ماده با هم واکنش داده و تولید نمک، آب و دی اکسید کربن می‌کنند. این گاز حباب‌های کوچکی که می‌بینید را ایجاد می کند. درکل، مواد اسیدی و بازی با هم واکنش می‌دهند و نمک و سایر مواد مثل آب و دی اکسید کربن تولید می‌شود. اگر می‌خواهید واکنش با سرعت بیشتری انجام شود از آب گرم (نه جوش) استفاده کنید.

نمکی که در این واکنش تولید می شود استات سدیم است :

CH3COOH + NaHCO3 = CH3COONa +H2O +CO2

CO2

H2O

CH3COONa

NaHCO3

‍CH3COOH

دی اکسید کربن

آب

استات سدیم

جوش شیرین

اسید استیک

اسیدها، بازها و PH

در جهان میلیون‌ها ماده‌ی شیمیایی وجود دارد. بعضی از آنها دارای خاصیت اسیدی و بعضی دیگر دارای خاصیت بازی هستند. اسیدها موادی هستند که در ترکیب با آب یون هیدروژن (+H) آزاد می کنند. بازها موادی هستند که در ترکیب با آب یون هیدروکسید (-OH) آزاد می کنند (آزاد شدن یون دراین گونه واکنش ها تفکیک نامیده می‌شود). یون هیدروکسید آزاد با یون هیدروژن مولکول آب تولید می کند: H+ + OH- = H2O .

در این حالت بازها تراکم یون هیدروژن را در محلول کاهش می دهند. محلولی که غنی از یون‌های هیدروژن است را اسیدی و محلولی که مقدار کمی یون هیدروژن دارد را بازی می نامند. بعضی از اسیدها بصورت جزئی تفکیک می‌شوند و به آنها اسید ضعیف می گویند؛ بعضی دیگر تفکیک کامل دارند و اسید قوی نامیده می‌شوند. بازها هم به همین ترتیب می‌توانند ضعیف یا قوی باشند.

اسیدها و بازهای رقیق که کمتر اشباع هستند فعالیت کمتری در واکنش ها دارند. میزان اسیدی و بازی بودن مواد بوسیله‌ی واحدهای PH اندازه گیری می‌شود. شاخص مورد استفاده محدوده‌ای بین 0 تا 14 دارد. موادی که PH پائین‌تر از 7 دارند اسید‌، آنهایی که PH مساوی 7 دارند خنثی و آنهایی که PH بالاتر از 7 دارند را باز می‌نامند. موادی که PH خیلی پایین دارند اسید قوی و آنهایی که PH خیلی بالا دارند باز قوی هستند. اسیدها و بازهای غلیظ بسیار خورنده و خطرناک هستند.

PH سنجشی برای میزان تراکم یا غلظت یون هیدروژن در محلول است. از آنجا که تعداد رقم‌های این کمیت بسیار زیاد خواهد شد، آن را با لگاریتم در مبنای ده نشان می‌دهند و چون این تراکم همواره از 1 کوچک‌تر است لگاریتم همیشه علامت منفی می‌گیرد و برای جلوگیری از نوشتن علامت منفی، قرار داد شده که همواره آن را با علامت مثبت بنویسند یک علامت منفی به آن اضافه شده). بنابراین PH ،لگاریتم غلظت یون هیدروژن است و آن را این‌گونه نشان می دهند: [+PH=-log[H

بنابراین هرگاه PH عدد کمتری داشته باشد، غلظت یون هیدروژن بیشتر است.

آب مقطر PH =7 دارد. پس چطور ممکن است که آب مقطر یون هیدروزن آزاد داشته باشد؟ این پدیده به علت تفکیک جزئی برخی از مولکول‌های آب در اثر آشفتگی گرمایی است (H2O- ↔ H+ + OH). این یون‌ها بلافاصله به هم می‌پیوندند و مولکول‌های دیگر تفکیک می‌شوند. به این ترتیب یک تعادل دائمی در غلظت مولکول‌های تفکیک شده وجود دارد.

زه‌گیری PH

موادی وجود دارد که قابلیت تغییر رنگ دربرخورد با محیط‌های اسیدی و بازی دارند. این مواد اصطلاحا «PH indicator» ، یا معرف PH نامیده می شوند. برای مثال «فنول فتالئین» و «بروموتیمول بلو» استفاده می‌شود. معمولا برای اندازه‌گیری PH از کاغذهای مخصوص آغشته به معرف استفاده می کنند. این کاغذ‌ها وقتی که در محلول‌های اسیدی یا بازی فرو برده می‌شوند، بلافاصله دچار تغییر رنگ می‌شوند. در این مورد کاغذ لیتموس (یا ترنسل) برای همه شناخته شده است. (شکل 3). امروزه اندازه‌گیری PH بوسیله‌ی ابزارهای الکترونیکی مثل‌ «PH متر» امکان‌پذیر شده است (شکل 4).

کاغذ لیتموس

لیتموس ماده‌ای است که از گلسنگ‌های خاصی بدست می‌آید.لیتموس قابلیت این را دارد که در مقابل مواد اسیدی به رنگ قرمز و در مقابل مواد بازی به رنگ آبی در آید. در بسته‌بندی کاغذ لیتموس یک مقیاس رنگی وجود دارد که رنگ کاغذ در PH مورد نظر را نشان می‌دهد(شکل3).

استفاده از کاغذ لیتموس:

استفاده از کاغذ لیتموس بسیار ساده است. ابتدا گوشه‌ی انتها‌ی کاغذ را در مایعی که می‌خواهید آزمایش کنید فرو ببرید و به سرعت خارج کنید. PH مایع با مقایسه رنگ کاغذ با جدول رنگی یا مقیاس در اختیارتان مشخص می‌شود.

PHمتر وسیله‌ای الکترونیکی است که بخش حبابی شکل آن حساس به غلظت یون هیدروژن موجود در محلول مورد آزمایش است. سیگنالی که بوسیله‌ی حباب ایجاد می‌شود تقویت شده و به نمایشگر فرستاده می‌شود. قبل از استفاده از PHمتر باید آن را ست (استاندارد) کرد. برای این کار الکترود آن را در محلول بافربا PH معلوم قرار می‌دهیم. اگر PH دقیق رانشان ندهد دستگاه را روی PH اسمی بافر، به کمک دکمه‌های روی نمایشگر تنظیم می‌کنیم (شکل 4(.در آزمایشی که شرح دادیم PH محلول اشباع جوش شیرین، سرکه و محلول حاصل از ترکیب این دو را به کمک کاغذ لیتموس اندازه بگیرید. اگر PHمتر در اختیار دارید آزمایش را با آن تکرار کنید.

پیوند شیمیایی و انواع آن اتمهای گازهای بی‌اثر میل ندارند با عنصرهای دیگر پیوند تشکیل دهند یا با اتمهای دیگری از نوع خود به یکدیگر بپیوندند، ولی عنصرهای دیگر به جز گازهای بی‌اثر نمی‌توانند به تنهایی و بدون پیوستن به اتمهای عنصرهای دیگر یا اتمهای دیگری از نوع خود به بقای خود ادامه دهند و حتما باید با اتم یا اتمهای دیگر پیوند تشکیل دهند به هم پیوس

پیوند شیمیایی و انواع آن

اتمهای گازهای بی‌اثر میل ندارند با عنصرهای دیگر پیوند تشکیل دهند یا با اتمهای دیگری از نوع خود به یکدیگر بپیوندند، ولی عنصرهای دیگر به جز گازهای بی‌اثر نمی‌توانند به تنهایی و بدون پیوستن به اتمهای عنصرهای دیگر یا اتمهای دیگری از نوع خود به بقای خود ادامه دهند و حتما باید با اتم یا اتمهای دیگر پیوند تشکیل دهند. به هم پیوستن دو اتم را معمولا تشکیل پیوند می‌گویند.

دید کلی

بررسی مواد ساده و مرکب در طبیعت نشان می‌دهد که اکثریت قریب به اتفاق اتمها در طبیعت به حالت آزاد وجود ندارند. مواد ساده‌ای که در طبیعت به حالت آزاد وجود دارند، بندرت بصورت مولکول تک اتمی‌هستند. بیشتر مواد ساده بصورت مولکولهای دو یا چند اتمی در ‌طبیعت پیدا می‌شوند. برای مثال گاز هیدروژنی که از اثر اسیدها بر فلزها یا از تجزیه الکتریکی آب یا از هر راه دیگری بدست می‌آید، بصورت مولکول دو اتمی است.

اکسیژن نیز در اغلب موارد بصورت مولکول دو اتمی و گاهی نیز بصورت مولکول سه اتمی اوزون یافت می‌شود. فسفر سفید بصورت مولکول چهار اتمی و گوگرد بصورت مولکول هشت اتمی است. تنها گازهای بی‌اثر در طبیعت بصورت تک اتمی یافت می‌شوند.

پیوند شیمیایی در هیدروژن

وقتی دو اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیک می‌شوند، اوربیتالهای اتمی آنها به یک اوربیتال مولکولی تبدیل می‌شود. در اوربیتال مولکولی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دو هسته قرار دارد. در حالی که در اوربیتال اتمی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه یک هسته است.

چون نیروی جاذبه هسته‌ها در فضای بین دو هسته از جاهای دیگر بیشتر است، در نتیجه تراکم ابر الکترونی در فاصله دو هسته از جاهای دیگر بیشتر خواهد بود.

انرژی پیوند

انرژی پیوند ، عبارت است از مقدار انرژی آزاد شده به هنگام تشکیل پیوند بین یک مول اتمهای گازی شکل یک عنصر با یک مول اتمهای گازی شکل همان عنصر یا عنصر دیگر.

پیوند هیدروژنی

هرگاه هیدروژن به اتمی با الکترونگاتیوی زیاد مثل فلوئور ، اکسیژن یا نیتروژن متصل گردد، شرایطی برای بوجود آمدن نوع بسیاری مهمی جاذبه بین مولکولی مثبت ـ منفی که آن را پیوند هیدروژنی می‌گویند حاصل می‌شود. به عبارت دیگر ، اتم هیدروژن یک مولکول و زوج الکترون غیر مشترک مولکول دیگر متقابلا همدیگر را جذب می‌کنند و پیوندی تشکیل می‌شود که به پیوند هیدروژنی ، Hydrogen Bond مرسوم است.

اطلاعات اولیه

جاذبه بین مولکولی دربرخی از ترکیبات هیدروژن‌دار بطور غیرعادی قوی است. این جاذبه در ترکیباتی مشاهده می‌شود که درآنها بین هیدروژن و عناصری که اندازه کوچک و الکترونگاتیویته زیاد دارند، پیوند هیدروژنی وجود دارد. پیوند هیدروژنی نه تنها بین مولکولهای یک نوع ماده ، بلکه بین مولکولهای دو ماده متفاوت که توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی را دارند نیز برقرار می‌شود.

نحوه تشکیل پیوند هیدروژنی

پیوند هیدروژنی بر اثر جاذبه اتم هیدروژن اندک مثبت موجود در یک مولکول و اتم بسیار الکترونگاتیو موجود در مولکول دیگر (یا در محل دیگر همان مولکول اگر مولکول به قدر کافی بزرگ باشد که بتواند روی خود خم شود) تولید می‌گردد. جا به جا شدن یک جفت الکترون به سمت عنصر بسیار الکترونگاتیو نیتروژن ، اکسیژن یا فلوئور موجب می‌شود که این اتمها دارای بار منفی جزئی شوند.

در این صورت پیوند هیدروژنی پلی است میان دو اتم شدیدا الکترونگاتیو با یک اتم هیدروژن که از طرفی بطور کووالانسی با یکی از اتمهای الکترونگاتیو و از طرف دیگر بطور الکترواستاتیکی (جاذبه مثبت به منفی) با اتم الکترونگاتیو دیگر پیوند یافته است. استحکام پیوند هیدروژنی یک‌دهم تا یک‌پنجاهم قدرت یک پیوند کوالانسی متوسط است.

شرایط تشکیل پیوند هیدروژنی

بالا بودن الکترونگاتیوی اتمهای متصل به هیدروژن: برهمین اساس است که فلوئور (الکترونگاتیوترین عنصر) ، قویترین پیوند هیدروژنی و اکسیژن (الکترونگاتیوتر از نیتروژن) ، پیوند هیدروژنی قویتری درمقایسه با نیتروژن تشکیل می‌دهد. همچنین بار مثبت زیاد بر روی اتم هیدروژن ، زوج الکترون مولکول دیگر را بشدت جذب می‌کند و کوچک بودن اندازه اتم هیدروژن سبب می‌شود که ملکول دوم بتواند به آن نزدیک شود.

کوچک بودن اتمهای متصل به هیدروژن : پیوند هیدروژنی واقعا مؤثر فقط در ترکیبات فلوئور ، اکسیژن و نیتروژن تشکیل می‌شود. با وجود اینکه دو اتم نیتروژن و کلر ، الکترونگاتیوی برابر دارند، چون اتم کلر از اتم نیتروژن بزرگتر است بر خلاف نیتروژن ، کلر پیوند هیدروژنی ضعیفی تشکیل می‌دهد.

توجیه خواص غیرعادی برخی از مواد

وجود خواص غیرعادی برخی از مواد در حالت جامد یا مایع از جمله بالا بودن دماهای ذوب و جوش ، نشان می‌دهد که نیروهای جاذبه بین مولکولی در آنها به اندازه‌ای زیاد است که نمی‌توان آن را به تأثیرهای متقابل ضعیف بین مولکولی نسبت داد. آشناترین این نوع مواد ، فلوئورید هیدروژن ، آب و آمونیاک است که بسیاری از خواص آنها از جمله دماهای جوش و ذوب آنها از دماهای جوش و ذوب ترکیبهای مشابه خود ، برای مثال بطور غیرمنتظره‌ای بالاتر است.

شاید تصور شود که علت این وضعیت غیر عادی ، قطبیت به نسبت زیاد این مولکولهاست. البته تا اندازه‌ای همین طور است. اما بررسی دقیق این پدیده غیر عادی نشان می‌دهد که باید نیروی جاذبه قویتر از نیروهای جاذبه دوقطبی _ دوقطبی بین مولکولهای آنها برقرار باشد.

اگر به ساختار الکترونی مولکولهای توجه شود، می‌توان به موردهای مشترک بین آنها پی برد. این وجه اشتراک ، وجود دست کم یک پیوند کوالانسی با اتم هیدروژن و یک اوربیتال هیبریدی ناپیوندی دو الکترونی اتم مرکزی بسیار الکترونگاتیو در هر یک از آنهاست.

اتمهای الکترونگاتیوی بالایی دارند با هیدروژن پیوند کوالانسی بشدت قطبی بوجود می‌آورند، بطوری که هیدروژن به میزان قابل توجهی خصلت یک پروتون را پیدا می‌کند. جفت الکترون ناپیوندی و قابل واگذاری روی اتم الکترونگاتیو H ، این امکان را پدید می‌آورد که اتم هیدروژن در نقش پل ، اتم‌های الکترونگاتیو دو مولکول را به یکدیگر متصل کند و نیروی جاذبه‌ بین مولکولی بوجود می‌آید که به پیوند هیدروژنی مرسوم است.

خواص ترکیبات دارای پیوند کووالانسی

ترکیباتی که مولکولهای آنها از طریق پیوند هیدروژنی به همدیگر پیوسته‌اند، علاوه بر دارا بودن نقاط جوش بالا ، بطور غیرعادی در دمای بالا ذوب می‌شوند و آنتالپی تبخیر ، آنتالپی ذوب و گرانروی آنها زیاد است.

چشمه طبیعی آبگرم محلات محور گردشگری در استان مرکزی در میان دیدنی های استان مرکزی چشمه آبگرم محلات از شهرتی دیرینه برخوردار است و سالانه گردشگران زیادی را به ویژه در ایام تعطیل و نوروز باستانی رهسپار این شهر می کند

چشمه طبیعی آبگرم محلات محور گردشگری در استان مرکزی

در میان دیدنی های استان مرکزی چشمه آبگرم محلات از شهرتی دیرینه برخوردار است و سالانه گردشگران زیادی را به ویژه در ایام تعطیل و نوروز باستانی رهسپار این شهر می کند.

به گزارش خبرنگار مهر در اراک، چشمه آبگرم جوشان محلات با خاصیت درمانی و تفریحی محور اصلی گردشگری در این شهرستان و استان است که می‌تواند حلقه اتصال چرخه گردشگری، جاذبه های طبیعی و تاریخی و مذهبی این شهرستان باشد.

با توجه به سابقه طولانی این چشمه در میان مردم و علاقمندان، در کتابهای تاریخی به خواص درمانی این چشمه اشاره شده است. این چشمه در فاصله 15 کیلومتری شمال شرق محلات در کنار ارتفاعات بلند منطقه قرار دارد و مسافران زیادی به امید بهبودی و رفع بیماری به این چشمه روی می آورند.

ترکیبات آب این چشمه شامل سولفات کلسیک و از دسته آبهای هیپرترمال است و در درمان بیماری های نقرس و بیماری های کبدی، صفراوی، کلیوی و دستگاه گوارش موثر است.

به طور کلی چشمه های آب گرم به دو نوع تقسیم می شوند. چشمه‌هایی که منشأ ایجاد آنها حوادث طبیعی است و چشمه هایی که از بخار خمیره سنگ های سوزان درون پوسته زمین به وجود آمده اند که تحقیقات نشان می دهد چشمه آبگرم محلات از نوع دوم است و در نوع خود در کشور بی نظیر است و توانسته گردشگرانی خارجی را به ویژه از میان کشورهای حاشیه خلیج فارس، به سمت خود جلب کند. این جاذبه طبیعی دارای قابلیت فراوانی برای سرمایه گذاری و ایجاد تسهیلات بهتر برای حضور گردشگران داخلی و خارجی است.

طرح های در دست ساخت مجتمع آبگرم محلات شامل، احداث تله کابین، چشمه و پارک سرچشمه، احداث راهرو برای استفاده بهتر از این آب در فصل سرما، غارها و نواحی ییلاقی است که در صورت تحقق می‌تواند قطب توانمندی در زمینه گردشگری در استان سامان یابد.

خواص درمانی کم نظیر

آب گرم محلات در خاورمیانه منحصر به فرد بوده و از نظر ترکیبات گوگرد فسفر، سیلیس و گاز درمانی «رادون» با فیزیک بدن انسان تناسب کامل دارد احداث تله کابین بین مجتمع آب گرم و سد 15 خرداد ایجاد کلینیک آب درمانی به کارگیری فیزیوتراپی و وسایل ماساژ برای بیماران عضلانی در این مجتمع 12 هکتاری موجب افزایش گردشگران منطقه می‌شود.

در فاصله 15 کیلومتری شمال شرق محلات، چشمه های آب گرم در میان ارتفاعات منطقه جوشان است که خواص درمانی کم نظیری دارد.

این چشمه از نوع آبهای گرم عمقی و حاصل بخار شدن خمیره سنگهای سوزان درون پوسته زمین است و حرارت آن 48 درجه سانتیگراد می باشد. هدایت الکتریکی آب این چشمه دو هزار و 100 است که نشاندهنده وجود املاح معدنی گوناگون از جمله کلر، فلور، سیلیس، منیزیم، پتاسیم و سدیم در آنها است. آب این چشمه از ترکیب آبهای سولفاته و کلسیک و از دسته آبهای هیپورترمال است و در درمان بیماریهای کبدی، صفراوی، کلیوی و دستگاه گوارش و بویژه بیماریهای رماتیسمی استخوانی و پوستی بسیار موثر است.

یکی دیگر از مواهب طبیعی موجود در ترکیبات معدنی این آب گرم، گاز رادون Radon است که موجب درمان انواع بیماریهای ریوی می شود. طبق نظر کارشناسان سازمان انرژی اتمی کشور گاز رادون فقط در این محل درصد قابل توجهی دارد.

مدیر سازمان ایرانگردی و جهانگردی استان مرکزی گفت: رنگ مایل به قرمز و مزه آب چشمه های آب گرم محلات نشان می دهد که این آب به دلیل دارا بودن ترکیبات آهن و گوگرد، دارای خاصیت درمانی است. سید محمد حسینی افزود: مجتمع چشمه آب گرم محلات که در سال 1350 ساخته شده، دارای دو مجموعه زنانه و مردانه و امکانات مجزا و یک هتل سه طبقه به مساحت سه هزار متر و 27 ویلای مجزا است. وی افزود: احداث تله کابین بین مجتمع و سده 15 خرداد از جمله طرحهایی است که با هدف جذب بیشتر گردشگر در آینده نزدیک به مرحله اجرا در می آید.

یزدانی مدیر مجتمع آب درمانی محلات نیز گفت: بنا بر اظهار کارشناسان ایرانگردی و جهانگردی، آب گرم محلات در خاورمیانه منحصر به فرد بوده و از نظر ترکیبات گوگرد، فسفر، سیلیس و گاز درمانی رادون با فیزیک بدن انسان تناسب کامل دارد. وی افزود: احداث کلینیک آب درمانی با حضور پزشک و فیزیوتراپ و وسایل ماساژ از جمله طرحهای در دست اقدام این مجتمع برای درمان دردهای عضلانی

زمین از چهار لایه متفاوت تشکیل شده است بسیاری از زمین شناسان معتقدند که زمین در مرکز خود از مواد سنگینتر و با چگالی بیشتر تشکیل شده است و مواد سبکتر به سمت بالا حرکت می کنند زیرا پوسته زمین غالبا از مواد سبکتر(سنگهای بازالت و گرانیت) ساخته شده در حالیکه هسته آن شامل فلزات سنگین(نیکل و آهن) است

چهار لایه زمین:

زمین از چهار لایه متفاوت تشکیل شده است. بسیاری از زمین شناسان معتقدند که زمین در مرکز خود از مواد سنگینتر و با چگالی بیشتر تشکیل شده است و مواد سبکتر به سمت بالا حرکت می کنند. زیرا پوسته زمین غالبا از مواد سبکتر(سنگهای بازالت و گرانیت) ساخته شده در حالیکه هسته آن شامل فلزات سنگین(نیکل و آهن) است.

پوسته لایه ای است که شما بر روی آن زندگی می کنید، این لایه به خوبی مطالعه و درک شده است. گوشته بسیار گرمتر از پوسته است و توانایی جریان زیادی دارد. هسته های درونی و بیرونی همچنان گرمتر هستند و فشار وارده در مرکز زمین به اندازه ای است که شما می توانید به وسیله آن، یک توپ را به یک تکه سنگ مرمر تبدیل کنید.

پوسته:

پوسته زمین، شبیه پوسته یک زمین است. این لایه نسبت به سه لایه دیگر، بسیار نازکتر است. پوسته، در محل اقیانوسها(پوسته اقیانوسی)تنها حدود 5-3 مایل(8کیلومتر) ضخامت دارد و در قاره ها(پوسته قاره ای) حدود25 مایل(32کیلومتر) ضخامت دارد. درجه حرارت پوسته از درجه حرارت هوا در بالاترین بخش آن، تا 1600درجه فارنهایت(870 درجه سلسیوس) در عمیق ترین بخش پوسته تغییر می کند. شما می توانید یک قرص نان در تنور(اجاق) خودتان در حرارت 350درجه فارنهایت) بپزید. در حرارت 1600درجه فارنهایت،‌سنگها شروع به ذوب شدن می کنند. پوسته زمین به قطعاتی که ورقه نامیده می شوند، تقسیم شده است. ورقه ها نیز بر روی یک گوشته پلاستیکی نرم که زیر پوسته قرار گرفته اند شناورند. این ورقه ها معمولا به آرامی حرکت می کنند ولی اغلب، به هم می چسبند و فشار زیادی را ایجاد می نمایند. فشار ایجاد شده و سنگها خمیده می شوند تا حدی که بشکنند. به هنگام رخداد این پدیده، زمین لرزه ایجاد می شود. به ضخامت کم پوسته، در مقایسه با سایر لایه ها توجه کنید. کلا هفت ورقه اقیانوسی و قاره ای بر روی گوشته ای که از مواد داغتر و با چگالی بیشتری تشکیل شده است،‌شناور می باشند.

 

پوسته از دو نوع سنگ اصلی تشکیل شده است، گرانیت و بازالت. پوسته قاره ای بیشتر از گرانیت تشکیل شده در حالیکه پوسته اقیانوسی شامل نوعی از سنگهای آتشفشانی، که بازالت نامیده می شوند، می باشد.

سنگهای بازالتی ورقه های اقیانوسی،‌چگالی بیشتری داشته و از سنگهای گرانیتی ورقه قاره ای سنگینتر هستند. شاهد این قضیه نیز، رانده شدن پوسته قاره ای بر روی پوسته سنگینتر اقیانوسی در طی برخورد ورقه ها می باشد. پوسته و قسمت بالایی گوشته، پهنه ای از سنگهای صلب و شکننده را ایجاد می کنند که سنگ کره(لیتوسفر) نامیده می شود. لایه پایینی سنگ کره صلب، پهنه ای با محتویات قیرمانند است که سست کره(آستنوسفر) نام دارد. سست کره، بخشی از گوشته است که جریان دارد و ورقه ها بر روی آن حرکت می کنند.

گوشته:

گوشته لایه ای است که مستقیما بر روی سیما قرار دارد. این لایه بزرگترین قسمت زمین است که حدود 1800مایل ضخامت دارد. گوشته از سنگهای بسیار داغ و چگال تشکیل شده است. این لایه سنگی، ‌شبیه قیر جریان می یابد. این جریان در اثراختلاف زیاد درجه حرارت از کف تا بالای گوشته می باشد. حرکت گوشته، دلیل حرکت ورقه های زمین است. درجه حرارت گوشته، از 1600درجه فارنهایت در بالای آن تا 4000درجه در قسمتهای قاعده ای اس،‌ تغییر می کند.

جریانهای همرفتی:

گوشته از مواد بسیار چگالتر و با ضخامت بیشتر ساخته شده است. ورقه ها بر رو ی آن مانند روغنی که بر روی آب شناور است،‌ شناورند. بسیاری از زمین شناسان معتقدند که گوشته به سبب وجود جریانهای همرفتی،‌جریان دارد.

جریانهای همرفتی، به علت وجود موادبسیار داغی است که از عمیق ترین قسمت گوشته بالا می آیند سپس سرد شده، دوباره پایین رفته، سپس داغ شده و باز بالا می آیند و این چرخه بارها و بارها ادامه می یابد.

کاتالیزگرها موادی هستند که سرعت واکنش‌های شیمیایی را افزایش می‌هند ولی در واکنش مصرف نمی‌شوند کاتالیزگرها چه در کاربردهای صنعتی وچه در فرآیندهای بیولوژیکی اهمیت بسیاری دارند زیرا در واکنشهای صنعتی لازم است که سرعت واکنش به طریقی مثلاً استفاده از کاتالیزگرها افزایش داده شود تا تولید فرآورده‌های حاصل از ان از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد، اگر چ

عنوان

کاتالیزگرها و مکانیسم عملکرد و کاربرد آنها در صنایع

خلاصه:

کاتالیزگرها موادی هستند که سرعت واکنش‌های شیمیایی را افزایش می‌هند ولی در واکنش مصرف نمی‌شوند.

کاتالیزگرها چه در کاربردهای صنعتی وچه در فرآیندهای بیولوژیکی اهمیت بسیاری دارند زیرا در واکنشهای صنعتی لازم است که سرعت واکنش به طریقی مثلاً استفاده از کاتالیزگرها افزایش داده شود تا تولید فرآورده‌های حاصل از ان از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد، اگر چه می‌توان با افزایش دما سرعت واکنش را به مقدار قابل توجهی افزایش داد ولی از آن جا که افزایش دما با مصرف انرژی همراه است، چنین اقدام صرفه‌ی اقتصادی نخواهد داشت، از سوی دیگر بسیاری از مواد نسبت به گرما حساس هستند و در اثر گرما تجزیه می‌شوند به همین دلیل مناسب‌ترین راه این است که برای سرعت دادن به واکنش‌های شیمیایی از کاتالیزگر استفاده گردد.

کاتالیزگرها در فرآیندهای بیولوژیکی هم از اهمیت بسیاری برخوردار هستند. آنزیم‌ها مانند یک کاتالیزگر در کلیه اعمال زیستی نقش بسیار اساسی و ماهرانه‌ای را ایفا می‌کنند که کاتالیزگرها را می‌توانیم به یک کلید تشبیه کنیم که می‌تواند انواع قفل‌ها را با مکانیسم‌های مختلف باز کند یعنی نقشی که آنزیم‌ها در اعمال زیستی و حیاتی ایفا می‌کنند بسیار مؤثرتر از کاتالیزگرهایی است که ساخته‌ی دست بشر است در این مقاله سعی شده است که از تعریف کاتالزگر، خواص چند مکانیسم کاتالیزگرها مورد بحث و بررسی قرار گیرد و برخی از کاربردهای آن در صنعت بیان شده است نقش و اهمیت کاتالیزگرها در پالایش‌های نفت و بسیاری از سنتزها در سایه‌ی بهره‌گیری از کاتالیزگرهای خاصی با مکانیسم‌های معین انجام می‌گیرد و برخی از کاتالیزگرها نه تنها تشکیل یا شکستن پیوندها را آسان می‌کنند بلکه محصولات واکنش را هم در قالب هندسی خاصی تولید می‌کنند امیدواریم مورد توجه قرار گیرد.

 

مقدمه

تا اغاز قرن نوزدهم ماهیت کاتالیزگرها ناشناخته بود، سرانجام در سال 1835 میلادی، ژان یاکوب برسلیوس شیمیدان سوئدی در بررسی واکنشهای شیمیایی در طول سی سال پژوهش و بررسی یکی از خصوصیات مهم واکنشها را سرعت انجام آنها دانست زیرا واکنشهایی که در آزمایشگاه انجام می‌شود باید از سرعت کافی برخوردار باشد تا بتوان واکنشی را دنبال کرده و با مشاهده آزمایش به نتایجی دست یافت مانند هر گاه شعلة کبریت افروخته‌ای را به توده‌ای از قند تماس دهید قند گداخته می‌‌شود ولی نمی‌سوزد، برای سوزاندن قند می‌توانید مقداری خاکستر سیگار یا کمی از خاک گلدان روی آن بریزید در این صورت قند با شعله‌ی آبی خیره‌کننده‌ای همراه با صدای فش‌فش خواهد سوخت در این عمل خاکستر سیگار یا خاک گلدان کاتالیزگر است، یعنی سوختن قند در مجاورت خاکستر یا خاک انجام می‌گیرد، لیکن خاکستر یا خاک در پایان واکنش بدون تغییر شیمیایی به جا می‌ماند.

کشف کاتالیزگرهای جدید تأثیر فراوانی در صنعت داشته است و واکنشهای شیمیایی در صنعت باید نسبتاً سریع انجام شوند زیرا یک کارخانه‌دار نمی‌تواند سالها در انتظار بدست آمدن محصولی بماند که امروز بازار فروش خوبی دارد.

دانش روز افزون درباره‌ی آنزیم‌ها یعنی کاتالیزگرهای زیستی درک ما را درباره‌ی فرآیندهای زیستی دگرگون کرده است، به همین دلیل مطالعه و نحوه‌ی کاربرد آنها در بین مواد شیمیایی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

آنزیم‌ها در تنظیم سرغت واکنشهای شیمیایی که در بدن موجودات زنده انجام می‌شوند، نقش بسیار اساسی دارند. آنزیم‌ها خود ترکیبهای پیچیده‌ای هستند که از مولکولهای بسیار سنگین پروتئینی ساخته شده‌اند. تنظیم و اداره هر یک از واکنشهای زیستی به عهده‌ی آنزیم ویژه‌ای است. امروزه تخمین زده‌اند که چندین هزار آنزیم مختلف در اداره‌ی اعمال زیستی بدن انسان شرکت دارند. بسیاری از فرآیندهای زیستی، مانند گوارش در جانوران و فتوسنتز در گیاهان ضروری هستند. آنزیم‌ها نقش مهمی در لخته شدن خون و انقباض بافتهای ماهیچه‌ای دارند، کاتالیزگرها حتی سبب تغییر رنگ برگ‌ها در پائیز و تبدیل گلولز به اتیل الکل (اتانول) مطابق با واکنش زیر می‌شوند:

 

نخستین بار لویی پاستور در دهة سال 1850 با پژوهشهای خود درباره‌ی تخمیر، کاتالیزگرهای زیستی را مورد مطالعه قرار داد، پاستور نشان داد که ارگانیسم ذره‌بینی مخمر سبب تبدیل گلولز به اتانول و کربن دی‌اکسید می‌شود که بعدها دانشمند آلمانی ادوارد بوخنر در سال 1897 نشان داد که این تخمیر توسط ماده‌ی موجود در عصارة مخمر حاصل می‌شود و این ماده را آنزیم نامیدند.

بعدها مواد دیگری کشف شدند که می‌توانستند به عنوان کاتالیزگر در فرآیندهای زیستی شرکت کنند سی سال پس از کشف بوخنر نخستین آنزیم به حالت بلوری خالص بدست آمد.

هر آنزیم معمولاً می‌تواند تنها در یک واکنش خاص به عنوان کاتالیزگر شرکت کند، بنابراین سلولهای زنده صدها انزیم مختلف را تولید می‌کنند تا این آنزیم‌ها در صدها واکنش شیمیایی مختلف، که ضرورت زنده ماندن سلولها هستند، به عنوان کاتالزگر شرکت کنند.

آنزیم‌ها کاتالیزگرهایی با کارآیی شگفت‌آوری هستند مقیاسی از این کارایی، عدد تبدیل است. عدد تبدیل تعداد مولکولهایی از ماده اولیه است که یک مولکول آنزیم در هر واحد زمانی به فرآورده‌های تبدیل می‌کند. عدد تبدیل آنزیم مالتوز ، که در تمام ارگانیسم‌های حیوانی یافت می‌شود در واکنش ئیدرولیز قند مالتوز است که در این واکنش گلولز تشکیل می‌شود.

سرعت انجام همه‌ی واکنشهای شیمیایی یکسان نمی‌باشد مثلاً بعضی از واکنشها سریع هستند مانند اگر مقدار کمی از سدیم را در آب بیاندازیم به سرعت با اکسیژن آب واکنش داده و محلول قلیا تولید می‌کند. برخی از واکنشها از سرعت بسیار کمی برخوردار هستند مانند مس در شرایط عادی به آرامی با اکسیژن هوا ترکیب می‌شود، از این رو ذخایری از این عنصر در سطح زمین یافت می‌شود، واکنشهای دیگری نیز هستند که سرعت متوسطی دارند مانند واکنش آهن با اکسیژن هوا که در شرایط عادی مدت زمان متوسطی طول می‌کشد تا آهن زنگ بزند البته واکنشهای فوق را می‌توان تحت شرایط سریع یا از سرعت آن کاست بنابراین عواملی مانند دما، غلظت، کاتالیزگر واکنش‌دهنده‌ها سطح تماس، ماهیت مواد اولیه کاتالیزگر به میزان قابل توجهی روی سرعت واکنش مؤثر خواهد بود.

برای مثال برسلیوس شرح داد که چگونه اسیدها، تبدیل نشاسته به قند را سرعت می‌دهند و چگونه در مجاورت فلز پلاتین، واکنشها بین گازها با سرعت بیشتر صورت می‌گیرد.

در سال 1902 ویلهلم استوالد شیمیدان آلمانی کاتالیزگر را ماده‌ای تعریف کرد که سرعت واکنشهای شیمیایی را تغییر می‌دهد و در پایان واکنش بدون تغییر، باقی می‌ماند و هم‌چنین توانست خصوصیات ویژه‌ای کاتالیزگرها را بیان نماید.

برخی از خصوصیات ویژه‌ی کاتالیزگرها

کاتالیزگرها در فعالیت خود ویژگی‌های کاملاً خاصی دارند در بعضی از موارد یک کاتالیزگر معین موجب سنتز نوعی محصولات خاص از بعضی مواد می‌شود حال آنکه کاتالیزگر دیگر موجب سنتز محصولات کاملاً متفاوت دیگری از همان مواد می‌شود و امکان وقوع هر دو واکنش از لحاظ ترمودینامیکی میسر است مانند مونوکسیدکربن و هیدروژن می‌توانند با توجه به کاتالیزگر به کار رفته و شرایط واکنش فرآورده‌های بسیار گوناگونی را تولید کنند. اگر یک کاتالیزگر کبالت یا نیکل در واکنش مونوکسیدکربن با ئیدروژن به کار رود، مخلوطی از ئیدروکربنها به دست می‌آید ولی اگر در همین واکنش مخلوطی از اکسیدهای روی و کروم به عنوان کاتالیزگر مصرف شود از 2Co و 2 H متانول تولید می‌‌شود یعنی:

لغت مینرال (کانی) که از قرون وسطی مورد استعمال قرار گرفته از لغت یونانی Mna (متشابه لاتینی آن Mina است) به معنی کانی یا گردال (از نظر معدن شناسی) مشتق شده است، لذا نام فارسی آن یعنی کانی معروف موادی است که از کانسارها بدست می‌آورند

کانی

کانی شناسی

ریشه لغوی

لغت مینرال (کانی) که از قرون وسطی مورد استعمال قرار گرفته از لغت یونانی Mna (متشابه لاتینی آن Mina است) به معنی "کانی" یا "گردال" (از نظر معدن شناسی) مشتق شده است، لذا نام فارسی آن یعنی "کانی" معروف موادی است که از کانسارها بدست می‌آورند.

نگاه اجمالی

قرنها پیش از دستیابی انسان به فلزات و علم استخراج و مصرف آنها ، برخی از سنگها و کانیها مهمترین ابزار دفاعی ، زراعی و شکار بشر محسوب می‌شده‌اند. بشر اولیه جهت تهیه ابزار سنگی از مولد دارای سختی زیاد همچون سنگ چخماق ، کوارتزیت ، ابسیدین ، کوارتز و ... که در محیط زندگی‌اش فراوان بوده استفاده کرده است. نحوه استفاده و بکارگیری این مولد آنچنان در زندگی و پیشرفت انسان مؤثر بوده است که بر این اساس زمان زندگی انسان اولیه را به سه دوره دیرسنگی ، میانسنگی) و نوسنگی تقسیم شده‌اند. همزمان با شناخت فلزات و استخراج آنها عصر فلزات آغاز گردید. احتمالاً اولین فلز استخراج شده در حدود 450 سال ق.م ، مس بوده است.

کانیها از نظر فیزیکی و شیمیایی اجسام طبیعی و همگن هستند که تقریبا منحصرا بصورت بلور و یا لااقل توده بلورین حاوی ذرات ظریف و ریز تا درشت تشکیل می‌گردند. فقط معدودی از کانیهایی که آنها را بصورت جامد می‌شناسیم، به حالت بی شکل و یا ژلهای وجود دارند. با توجه به همگن بودن شیمیایی کانیها ، ترکیب آنها را می‌توان بوسیله فرمول نشان داد. مع ذلک این فرمول در بسیاری از حالات ، منظور عادی شمی را مجسم نمی‌کند، به این جهت در نگارش آن مفاهیم کریستالو شیمی به مقیاس وسیعی باید منظور گردد. برای معرفی کانیها علاوه بر فرمول آنها ، تمام خواص فیزیکی مانند خواص نورانی ، الکتریکی ، مقاومت ، سختی و بالاخره خاصیت بلورشناسی نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد. اساس مطالعه این خواص موضوع کانی شناسی عمومی را تشکیل می‌دهد.

تاریخچه

مصریان قدیم شش هزار سال قبل از میلاد در صحرای سینا فیروزه را به خاطر رنگ زیبایش استخراج می‌کردند. انسانهای عهد حجر ، سنگ آتشزنه را که دارای سطح شکست تیز است، به عنوان چاقو و سرنیزه ، جهت تراشیدن چوب و تهیه نوک تیز کمان به کار می‌برند. علاوه بر تفریت که دارای سطح شکست منحنی شکل است برای تهیه تبر و از سنگ آتشزنه و پیریت جهت تهیه آتش استفاده می‌کردند.

عهد حجر زمانی خاتمه یافت که انسان توانست در نتیجه تجارب گوناگون از مس و قلع آلیاژی به نام مفرغ یا برنز تهیه کند. در طی عهد برنز بشر قرنها تجربه اندوخت تا سرانجام حدود 1000 سال قبل از میلاد مسیح به کشف و تهیه آهن توفیق یافت. به روایت دیگر حدود 2700 سال قبل عصر مفرغ آغاز شد که در این عصر انسان ابزار خود را از این آلیاژ تهیه می‌نموده است. حدود 3000 سال ق.م مصریها از ذوب سیلیس ، شیشه تهیه نمودند و قرنها پیش از میلاد مسیح چین‌ها در فسیلها از کائولن ابزار چینی می‌ساخته‌اند. در طول تاریخ اطلاعات بسیاری در رابطه با چگونگی شکل گیری ، جنس ، ساختمان و سایر خصوصیات کانیها بدست آمده است.

سیر تحولی و رشد

اصولا یونانیها نخستین ملتی بودند که جنبه علمی کانیها را بررسی کردند مثل تالس ملطی که 485 سال قبل از میلاد به خاصیت کهربایی کانیها اشاره کرده و تمیش تکلس (527-549 ق.م) که دست به استخراج معادن زد. یک کتاب سنگ شناسی (الاحجار) که به ارسطو (322-384 ق.م) نسبت می‌دادند بعدها معلوم شد که در سده هشتم نوشته شده ، ولی کتابی از شاگردش یتوفر است (288-372 ق.م) بجا مانده بنام "راجع به سنگها" که شاید بتوان گفت اولین کتاب علمی کانی شناسی است.

کتاب با ارزش دیگری که بعدها نوشته شد بوسیله پزشک رومی جالینوس (201-113 م) بود. اثر دانشمند عالیقدر ایرانی ، ابو علی سینا (1037-970) تحت عنوان "درباره کانیها" را شاید بتوان گفت اولین کتابی است که کانیها را بطور سیستماتیک به چهار دسته تقسیم کرده است. از اروپاییان از کانی شناس آلمانی آلبرت فون بول (280-119 م) یاد می‌کنیم این شخص که به ماگنوس معروف است داراری پنج جلد کتاب از زمینه کانی شناسی است. از دو شخصیت دیگر آلمانی به نامهای باسیلوس والنتین و آگریکولا (1623-1555) یاد می‌کنیم که شخص اخیر بعدها به پدر کانی شناسی معروف گشت.

آخرین شخصی که کانیها را از نظر ظاهری مورد مطالعه قرار داد، کانی شناس روسی لموسوف (1711-1765) بود. در سال 1669 یک دانشمند دانمارکی به نام نیلس استنسن قانون ثابت بودن زوایا را کشف کرد. در همین سال شخص دیگری به نام اراسموس بارتولینوس موفق به کشف شکست مضاعف کلیست ایسلندی گردید. قانون پارامتر وایس آلمانی در دهه دوم قرن بیستم وضع کرد. در سال 1830 هسل 32 کلاسه را ثابت کرد، پس از آن با استفاده از محاسبات ریاضی فدروف روسی و شنفلیس آلمانی 230 شبکه فضایی را ثابت کردند. با کشف اشعه ایکس بوسیله رنتگن ، تحول عظیمی در کانی شناسی بوجود آمد بدینوسیله برای اولین مرتبه ماکس فون لاوه موفق به مطالعه ساختمان داخلی کریستال گردید. بعد از اینکه استفاده از اشعه ایکس در کانی شناسی نشان داده شد، براگ در سال 1913 اولین ساختمان یعنی شبکه نمک طعام را معرفی نمود.

کانی چیست؟

کانی عبارت است از عناصر یا ترکیبات شیمیایی طبیعی جامد ، همگن ، متبلور و ایزوتروپ با ترکیبات شیمیایی نسبتاً معین که در زمین یافت می‌‌شود. خواص فیزیکی کانیها در حدود مشخص ممکن است تغییر نمایند. کانیها به صورت اجسام هندسی با ساختمان اتمی منظم متبلور می‌گردند که به آن بلور می‌گویند. اگر بلور یک کانی را به قطعات کوچک و کوچکتر تقسیم نماییم سرانجام به کوچکترین جزء دارای شکل هندسی منظم خواهیم رسید که آن را واحد تبلور ، سلول اولیه و یا سلول واحد بلور می‌نامند. از کنار هم قراردادن واحدهای تبلور شبکه بلور که سازنده اجسام متبلور است ایجاد می‌گردد.

علاوه بر کانیهای متبلور با دسته‌ای از ترکیبات دارای تمامی خواص کانی بجز سیستم تبلور می‌باشند که این دسته را شبه ‌کانی می‌نامند و شرایط تشکیل کانیها بسیار متفاوت است ، برخی مانند پیریت ممکن است در شرایط بسیار متنوعی ایجاد ‌گردند در حالیکه برخی دیگر به عنوان شاخص کانی ، فشار ، دما وجود عناصر رادیواکتیو و ... مورد استفاده قرار می‌گیرند. همه کانیها به استثنا شبه‌کانی‌ها در یکی از 7 سیستم تبلور شناخته شده متبلور می‌گردند. برخی از کانیها در شرایط مشابه در کنار هم تشکیل می‌گردند که به آنها پاراژنز با کانی‌های همراه گفته می‌شود. کانیها در طبیعت در اندازه‌‌های بسیار متفاوتی یافت می‌شوند که بر این اساس آنها را به درشت بلور ، متوسط بلور ، ریز بلور و مخفی بلور تقسیم می‌نمایند. برخی از انواع درشت بلور و متوسط بلور در نمونه‌های دستی قابل تشخیص بوده ، انواع ریز بلور توسط میکروسکوپهای قوی و کانیهای مخفی بلور را به کمک اشعه ایکس و میکروسکوپهای الکترونی می‌توان شناسایی نمود.

اهمیت اقتصادی کانیها

کانیها دارای ارزش اقتصادی بسیار زیادی می‌باشند، بطوری که اقتصاد بسیاری از کشورهای جهان نظیر شیلی ، گینه ... بر اساس مواد معدنی پایه‌ریزی شده است. اگر چه بسیاری از کانیها دارای ارزش درمانی ویژه خود هستند و حتی تعدادی به عنوان مواد سمی و مهلک مورد استفاده قرار می‌گیرند، ولی افرادی نیز وجود دارند که همراه داشتن کانیهای معین را در درمان برخی از بیماریهای موثر می‌دانند. در سراسر جهان عده زیادی علاقمند به جمع‌آوری مجموعه‌های کانی هستند، در یک پیک نیک خانوادگی می‌توان نمونه‌هایی از این خلقت زیبای خداوند جمع‌آوری نمود. با توجه به

گرفتگی کامل خورشید را باید یکی از منظره‌های زیبا و در عین حال ترسناک طبیعت دانست تنها موقعی می‌توان این پدیده را دید که عوامل زیادی با هم انطباق پیدا کنند خورشید کره فروزان بسیار بزرگی است با قطری در حدود 109برابر قطر زمین که در فاصله 150 میلیون کیلومتری زمین واقع شده است ماه فقط یک چهارم اندازه زمین را دارد ولی 400 بار نزدیکتر از خورشید به زمین ا

موضوع تحقیق:

کسوف و خسوف

فهرست مطالب

مقدمه

تاریخچه

خورشید گرفتگی از دیدگاه علمی

کسوف تنها برای زمین

علل کسوف

انواع کسوف

کسوف کامل

کسوف جزئی

کسوف حلقه‌ای

ثبت کسوف

اهمیت علمی کسوف

خورشید گرفتگی چیست؟

چرا خورشید می‌گیرد؟

چگونه می‌توان خورشید گرفتگی را دید

آیا دیدن خورشید گرفتگی خطرناک است

چگونه می‌توان با دوربین یا تلسکوپ خورشیدگرفتگی را دید

چه‌طور می‌توان از خورشیدگرفتگی عکس یا فیلم گرفت

مقدمه

رصد ماه گرفتگی

مدت زمان خسوف

مقدمه

گرفتگی کامل خورشید را باید یکی از منظره‌های زیبا و در عین حال ترسناک طبیعت دانست. تنها موقعی می‌توان این پدیده را دید که عوامل زیادی با هم انطباق پیدا کنند. خورشید کره فروزان بسیار بزرگی است با قطری در حدود 109برابر قطر زمین که در فاصله 150 میلیون کیلومتری زمین واقع شده است. ماه فقط یک چهارم اندازه زمین را دارد. ولی 400 بار نزدیکتر از خورشید به زمین است. البته بدیهی است که اجسام را از فاصله‌های دورتر کوچکتر می‌بینیم. اختلاف فاصله‌های ماه و خورشید نیز سبب می‌شود تا اندازه‌هایشان باهم برابری کنند. از اینرو آن دو در آسمان تقریبا به یک اندازه دیده می‌شوند.

تاریخچه

در طول تاریخ این پدیده همواره مورد توجه اقوام و ملل مختلف بوده است. اغلب تمدنهای کهن خورشید گرفتگی را پدیده‌ای شوم می‌پنداشتند و درباره آن اعتقادات خرافی داشتند. چینیها عقیده داشتند که هنگام خورشید گرفتگی اژدهایی خورشید را می‌بلعد. در بسیاری از فرهنگها خورشید گرفتگی بلایی آسمانی پنداشته می‌شده است. مردم هند در خلال گرفتگی خود را تا گردن در آب فرو می‌کردند و اعتقاد داشتند که با این کار به خورشید و ماه کمک می‌کنند تا در برابر اژدها از خود دفاع کنند.

خورشید گرفتگی از دیدگاه علمی

اندازه ظاهری خورشید و ماه از زمین باهم برابر است. علت این امر آن است که فاصله این دو جسم از کره ما متفاوت است. در نتیجه در زمانهایی که ماه مسقیما از جلوی خورشید عبور می‌کند قرص خورشید در پس آن پنهان می‌شود. شرط لازم و کافی برای وقوع پیوستن کسوف آن است که زمین ، خورشید و ماه در یک خط یا تقریبا یک خط راست قرار بگیرند، بطوری که سایه ماه بر بخشی از زمین بیافتد کل این سایه از دو قسمت نیم سایه که در قسمت بیرونی است نیمه درونی که تاریک و سیاه است تشکیل شده است.

در محدوده نیم سایه ماه تنها قسمتی از خورشید را پوشانده است که به آن خورشید گرفتگی جزیی می‌گویند. در خلال گرفت بر اثر حرکت ماه و چرخش زمین سایه ماه زمین را از غرب به شرق طی می‌کند، به این سیر حرکتی سیر گرفتگی کلی می‌گویند. هر کسی که در این مسیر باشد خورشید را در حالت گرفت کلی خواهد دید، این مسیر در بیشترین حالت به 320 کیلومتر می‌رسد و حدود نیم درصد سطح زمین را می‌پوشاند. معمولا هر 1.5 سال خورشد گرفتگی کلی روی می‌دهد، اما ما در طول عمرمان شاید یک بار شانس تماشای این پدیده را داشته باشیم.