شیمی و آزمایشگاه

مقدمه

پدیده تبادل یون برای اولین بار در سال 1850 و به دنبال مشاهده توانایی خاک‌های زراعی در تعویض برخی از یون‌ها مثل آمونیوم با یون کلسیم و منیزم موجود در ساختمان آنها گزارش شد. در سال 1870 با انجام آزمایش‌های متعددی ثابت شد که بعضی از کانیهای طبیعی بخصوص زئولیت‌ها واجد توانایی انجام تبادل یون هستند. در واقع به رزین‌های معدنی ، زئولیت می‌گویند و این مواد یون‌های سختی آور آب (کلسیم و منیزیم) را حذف می‌کردند و به جای آن یون سدیم آزاد می‌کردند از اینرو به زئولیت‌های سدیمی مشهور شدند که استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیاد داشت چون احتیاج به مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند.

اما زئولیت‌های سدیمی دارای محدودیتهایی بودند. این زئولیتها می‌توانستند فقط سدیم را جایگزین کلسیم و منیزیم محلول در آب نمایند و آنیونهایی از قبیل سولفات ، کلراید و سیلیکات‌ها بدون تغییر باقی می‌مانند. واضح است چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست. پس از انجام تحقیقات در اواسط دهه 1930 در هلند زئولیتهایی ساخته شد که به جای سدیم فعال ، هیدروژن فعال داشتند. این زئولیتها که به تعویض کننده‌های کاتیونی هیدروژنی معروف جدید ، سیلیس نداشته و علاوه بر این قادرند همزامان هم سختی آب را حذف کنند و هم قلیائیست آب را کاهش دهند.

برای بهبود تکنولوژی تصفیه آب ، گامهای اساسی در سال 1944 برداشته شد که باعث تولید زرین‌های تعویض آنیونی شد. زرین‌های کاتیونی هیدروژنی تمام کاتیونی آب را حذف می‌کنند و رزین‌های آنیونی تمام آنیونهای آب را از جمله سیلیس را حذف می‌نمایند ، در نتیجه می‌توان با استفاده از هر دو نوع زرین ، آب بدون یون تولید کرد. همچنین پژوهشگران دریافتند که سیلیکات آلومینیم موجود در خاک قادر به تعویض یونی می‌باشد. این نتیجه گیری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیم از ترکیب محلول سولفات آلومینیم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید. بنابراین اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیم بود. و امروزه اکثر زرین‌های تعویض یونی که در تصفیه آب بکار می‌روند رزین‌های سنتزی هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل شده‌اند.

شیمی رزین‌ها

رزین‌های موازنه کننده یون ، ذرات جامدی هستند که می‌توانند یونهای نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند. رزین‌های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می‌باشد بگونه‌ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند. موازنه کننده‌ها با محلول‌های الکترولیت این تفاوت را دارند که فقط یکی از دو یون ، متحرک و قابل تعویض است به عنوان مثال ، یک تعویض کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که شامل رادیکالهای آنیونی SO^2-₃ می‌باشد که کاتیون متحرکی مثل ⁺H یا ⁺Na به آن هستند.

این کاتیونهای متحرک می‌توانند در یک واکنش تعویض یونی شرکت کنند به همین صورت یک تعویض کننده آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی است که آنیون‌های متحرکی مثل ^-Cl یا ^-OH به آن متصل می‌باشد. در اثر تعویض یون ، کاتیون‌ها یا آنیون‌های موجود در محلول با کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در رزین تعویض می‌شود ، بگونه‌ای که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می‌ماند. در اینجا با تعادل جامد مایع سروکار داریم بدون آنکه جامد در محلول حل شود. برای آنکه یک تعویض کننده یونی جامد مفید باشد باید دارای شرایط زیر باشد:

1. خود دارای یون باشد.

2. در آب غیر محلول باشد.

3. فضای کافی در شبکه تعویض یونی داشته باشد ، بطوریکه یونها بتوانند به سهولت در شبکه جامد رزین وارد و یا از آن خارج شوند.

در مورد رزین‌های کاتیونی هر دانه رزین با آنیون غیر تحرک و یون متحرک ⁺H را می‌توان همچون یک قطره اسید سولفوریک با غلظت 25% فرض نمود. این قطره در غشایی قرار دارد که فقط کاتیون می‌تواند از ان عبور نماید. شکل زیر تصویر یک دانه رزین و تصویر معادل یک قطره اسید سولفوریک 25% نشان می‌دهد.

طبقه بندی رزین‌ها

رزین‌ها بر حسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

1. رزین‌های کاتیونی قوی( SAC) Strongacidis Cation

2. رزین‌های کاتیونی ضعیف (WAC) Weak acidis Cation

3. رزین‌های آنیونی قوی SBA) Strongbasic anion )

4. رزین‌های آمونیونی ضعیف WBA) Weak basic anion)

بطور کلی رزین‌های نوع قوی در یک محدوده وسیع PH و رزین‌های نوع ضعیف در یک محدوده کوچک از PH مناسب هستند. ولیکن با استفاده از رزین‌های نوع ضعیف ، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف مواد شیمیایی مورد نیاز برای احیا رزین را باعث می‌شود. رزین‌های کاتیونی قوی قادر به جذب کلیه کاتیونهای موجود در آب می‌باشد ولی نوع ضعیف قادر به جذب کاتیونهای هستند که به قلیائست آب مرتبط است و محصول سیستم اسید کربنیک است.

نوع قوی

Ca(HCO₃)₂ OR MgSO₄ + 2ZSO₃H -----> Ca²⁺+2H₂CO₃ OR Mg²⁺ + H₂SO₄

نوع ضعیف

Mg(HCO₃)₂ OR Ca(HCO₃)₂ + 2ZCOOH -----> (ZCOO)₂₊ + Mg(ZCOO)₂₊Ca + 2H₂CO₃

مزیت رزین‌های کاتیونی ضعیف بازدهی بالای آنها در مقایسه با رزینهای کاتیونی قوی می‌باشد ، در نتیجه باعث تولید پساب کمتر در احیا مکرر می‌گردد. اصولا زمانی که هدف جداسازی کلیه کاتیونهای آب است بکارگیری توام رزین کاتیونی قوی و ضعیف اقتصادی تر از بکارگیری رزینهای کاتیونی قوی می‌باشد. رزین‌های آنیونی قوی قادر به جذب کلیه آنیونهای موجود در آب بوده ولی رزین‌های آنیونی قادر به جذب آنیون اسیدهای قوی نظیر اسید سولفوریک ، کلریدریک و نیتریک می‌باشد. رزین‌های آنیونی ضعیف مقاومتر از رزینهای آنیونی قوی بوده و به همین جهت در سیستم‌های تصفیه آب ، رزین‌های آنیونی قوی در پاین دست رزینهای آنیونی ضعیف قرار می‌گیرند.

2HCl OR 2H₂SiO₃ + 2ZOH -----> 2ZHSio₃ZCl + H₂O

2HCl OR 2HNO₃ + ZOH -----> 2ZCl OR 2ZNO₃ + H₂O

برخی از کاربردهای رزین‌ها

· رزین‌های کاتیونی سدیمی نه تنها کاتیون‌های سختی آور آب بلکه همه یون‌های فلزی را با سدیم تعویض می‌کنند. برای احیا این نوع رزین‌های کافی است که رزین را با آب نمک شست و شو دهیم تا رزین به فرم اولیه خود برگردد.

· با رزین‌های کاتیونی چه نوع هیدروژنی و چه نوع سدیمی می‌توان آهن و منگنز را چون بقیه کاتیونها حذف کرد اما به علت امکان آلوده شدن رزین‌ها معمولا مشکلاتی داشته و باید نکاتی را رعایت کرد. اولا باید دقت کرد که قبل از حذف یون آهن توسط رزین هیچ هوایی با آب در تماس قرار نگیرد چون در اثر مجاورت با هوا ، آهن و منگنز محلول در اب اکسیده شده غیر محلول در می‌آیند و در نتیجه روی ذرات رزین رسوب کرده و باعث آلوده شدن رزین می‌گردد.

· با استفاده از رزین‌های تبادل یونی می‌توان لیزین را که جز اسید آمینه ضروری مورد نیاز رژیم غذایی خوکها ، ماکیان و سایر گونه‌های حیوانی می‌باشد ، را تخلیص کرد. دلیل اهمیت تخلیص این اسید آمینه ، نزدیکتر شدن رژیم غذایی حیوانات به نیازمندیهای آنها در مصرف مواد خام و ... است با توجه به اینکه مقدار لیزین در دانه‌ها ، بخصوص غلات ناچیز می‌باشد.

· حذف سیلیکا از آبهای صنعتی با استفاده از رزین‌های آنیونی قوی

· حذف آمونیاک از هوا بوسیله زئولیت‌های طبیعی اصلاح شده ) کلینوتپلولیت)

نوشته شده توسط سيد علي اشرفي در ساعت | لینک ثابت |

دستگاههاي طيف سنجي uv-vis:

ساده ترين روش اندازه گيري در ناحيه مرئي روش رنگ سنجي است كه در اين متد غلظت محلولهاي رنگين را به وسيله چشم تخمين مي زنيم . در اين روش محلولهاي استاندارد از جسم رنگين با غلظت مشخص تهيه كرده و محلول مجهول را با آن مقايسه كرده و غلظت آنرا تخمين مي زنيم.

حال به شرح مختصر هر يك از اجزاء دستگاه مي پردازيم:

منبع تابشUV:يكي از موارد مهم براي منبع اينست كه در بازه طول موج انتخاب شده تغييرات قابل توجهي نداشته باشد . تهيج الكتريكي دوتريم يا هيدروژن در فشار پايين طيف پيوسته uvايجاد مي كند مكانيسم اين كار شامل تشكيل گونه هاي بر انگيخته است كه پس از شكسته شدن دو گونه اتمي و فوتون uvتوليد مي كند .اين مراحل را مي توان به صورت زير نشان داد

D' +D" → D2* →انرژي الكتريكي+D2

لامپ هيدروژن و دوتريم هر دو در رنج160-375nm از خود نور ساطع مي كنند. براي اين لامپها به علت جذب نور توسط شيشه در طول موج كمتر از 350 بايد از سل كوارتز استفاده كرد.

منبع تابشvis: لامپ تنگستن معمولا به عنوان منبع براي ناحيه مرئي بكار مي رود. اين نوع لامپ در رنج طول موج 350-2500nm بكار مي رود. انرژي خروجي لامپ بايد پايدار باشد همچنين ولتاژ لامپ بايد بسيار پايدار باشد كه به منظور تامين اين پايداري از ترانسفور ماتور ولتاژ ثابت يا رگلاتور ولتاژ الكتريكي استفاده مي كنيم .

لامپ هالوژن – تنگستن حاوي مقدار كمي يد در پوشش خود است يد با گاز تنگستن واكنش داده و ماده فرارWI2تشكيل مي دهد . هنگاميكه مولكول WI2 با فيلامنت برخورد مي كند از هم مي پاشد وذرات تنگستن رسوب مي كنند. طول عمر لامپ هالوژن – تنگستن تقريبا دو برابر لامپ فيلامنت معمولي است . لامپ هالوژن – تنگستن لامپي با كارآيي بالاست و معمولا از آن در اسپكترو فتو مترهاي فوق مدرن استفاده مي كنند حتي مي توان آن را در ناحيه فرابنفش نيزبكار برد.

انتخاب كننده هاي طول موج:

كليه مونو كروماتورها از اجزاء زير تشكيل شده اند

1-شكاف ورودي 2-لنز تنظيم كننده

3- وسيله پخش كننده (معمولا منشور يا شبكه)

4-لنز تمركز دهنده 5- شكاف خروجي

طرز كار: نور پلي كرو ماتيك(نوري كه مشتمل بر چند طول موج است) از راه شكاف ورودي وارد منو كروماتور مي شود. پرتو تنظيم شده و بوسيله عنصر پخش كننده به يك گوشه ميرود . پرتو به وسيله شبكه يا منشور به طول موجهاي سازنده اش شكافته مي شود . سپس به وسيله حركت عنصر پخش كننده يا شكاف خروجي بخش خاصي از طول موج از مونو كروماتور خارج مي شود.

جا سلي: ظرفي كه برای نمونه يا مرجع بكار مي رود بايد نور را از خود عبور دهد . كوارتز و سليكاتهاي ذوب شده براي ناحيه فرابنفش بكار مي روند (اين سلها همچنين قابليت عبور نور در ناحيه مرئي را دارا هستند)ولي براي ناحيه مرئي معمولا از شيشه سليكاته استفاده مي كنيم.

دتكتور:لوله فتو مالتي پلاير معمولا به عنوان آشكار ساز در UV-VISبكار ميرود . اجزاء اين دتكتور عبارت است از:

1- كاتد پرتاب كننده نور(كاتدي كه هنگام برخورد فتون به آن الكترون از خود ساطع مي كند)

2- چندين دينود(كه به ازاي برخورد هر الكترون به آنها چندين الكترون از خود ساطع مي كند )

3- آند

طرز كار:فوتون وارد لوله شده وبا كاتد بر خورد ميكند كه باعث نشرالكترون مي شود.اين الكترونها به سوي دينود (90 ولت از كاتد مثبت تر است ( شتاب داده مي شوند .الكترون به اولين دينود ضربه زده و موجب نشر چندين الكترون مي شود . سپس اين الكترون ها به سمت دومين دينود رفته و به ازاي برخورد هر كدام از الكترونهاي گسيل شده از دينود اول چندين الكترون نشر مي دهند . الكترونهاي توليد شده تا آخرين دينود همين روند را طي مي كنند سرانجام الكترونها درآند جمع مي شوند .

به ازاي هر فوتون حدود تا الكترون توليد مي شود .در نتيجه جريان تقويت و اندازه گيري مي شود. فوتو مالتي پلاير به نور مرئي و فرابنفش خيلي حساس است . اينها زمان پاسخگويي سريعي دارند. نور شديد فتو مالتي پلاير را خراب مي كند بنابراين كاربرد اينها به نور هاي ضعيف محدود شده است.

سيستم پردازش سيگنال:داراي تقويت كننده لگاريتمي است و نسبت دو پرتو را مي گيرد. ابزار قرائت ممكن است عددي- ديجيتالي – عقربهاي باشد.

نوشته شده توسط سيد علي اشرفي در ساعت | لینک ثابت |

چرا جيوه مايع است؟

شكل ظاهري هر عنصر، توسط فاكترهاي زيادي از جمله، ساختمان الكتروني و مهمتر از همه، الكترونهاي لايه ظرفيت اتم‌هاي آن، جاذبه‌ي بين اتمي و بين مولكولي در آن، ذرات تشكيل دهنده عنصر (اتم، يون يا مولكول)، دوره و تناوبي از جدول كه عنصر به آن تعلق دارد و … تعيين مي‌شود. جيوه كه در دوره‌ي تناوبي ششم و گروه IIBجدول تناوبي واقع است، داراي آرايش الكتروني 2,8,18,32,18,2 مي‌باشد و اوربيتالهاي d لايه‌ ظرفيت آن تكميل شده است. و چون آخرين الكتروني كه به آن داده شده است وارد اوربيتالهاي dشده است، جزء فلزات طبقه‌بندي مي‌شود، اما به دليل پر بودن اوربيتال هاي d ، اتمها به يك حالت پايداري رسيده اند كه تمايل زيادي به تشكيل پيوند فلزي و ريختن الكترونهاي خود در درياي فلزي ندارند، از اينرو جاذبه‌ي بين اتم‌ها در جيوه به نسبت فلزات ديگر، كمتر است و پيوند فلزي به آن شكلي كه در فلزات ديگر وجود دارد، در جيوه مشاهده نمي‌شود، مجموع اين عوامل سبب شده است كه جيوه حالت مايع به خود بگيرد.

نوشته شده توسط سيد علي اشرفي در ساعت | لینک ثابت |

مبعث رسول اکرم مبارک باد

نوشته شده توسط سيد علي اشرفي در ساعت | لینک ثابت |

ادامه منگنز

كربوهيدرات

منگنز كه در اعماق در ابتدا به صورت Mn4+ غير محلول حضور داشته است، به واسطه احيايي شدن محيط و بصورت Mn2+ محلول در مي آيد. Mn2+ محلول در درون آب هاي حاصل از دياژنز به طرف بالا صعود مي كند و به محض رسيدن به قسمت هاي سطحي رسوبات، بار ديگر اكسيد مي شود و بصورت Mn4+ غير محلول در مي آيد و بر روي قطعات استخوان و غيره كه به عنوان محل تبلور نطفه بلور عمل مي نمايند، ته نشين مي شود و بدين طريق گرهك هاي منگنز تشكيل مي شوند.

اين طرز تشكيل ممكن است در درياچه ها انجام گيرد، ليكن در اقيانوسها به واسطه ضخامت رسوبات اكسيد كننده كه در بالاي رسوبات احياء كننده واقع است، احتمال بالا آمدن Mn كم است. بطور كلي منشأ منگنز و ديگر فلزات در گرهك هاي منگنز ممكن است تحت تاثير فرآيندهاي باكتريها ، عمل متقابل بين آب دريا و آتشفشان هاي زيردريايي( آتشفشاني متصاعدي)،تخريب و انتقال فلزات از سنگهاي موجود در خشكيها (خاستگاه هاي ولكانيكي ـ آواري ) و ذرات آسماني باشد .

مطالعه گرهكهاي منگنز عمدتاً به منظور بازيابي فلزات مس، نيكل و كبالت مي باشد وليكن هم اكنون اين عناصر با قيمتي بسيار نازلتر، از خشكي ها بدست مي آيند.

رشد نودول ها ظاهراً در اثر آزاد شدن يونها در محيط هاي احيايي واقع در زير رسوبات سطحي صورت مي گيرد كه به طرف بالا ضمن تحرك، يونها مهاجرت كرده و Mn2+ اكسيد شده و به Mn4+ تبديل شده و رسوب مي كند كه در اين واكنش آب دريا حاوي مقادير بسيار زيادي از اكسيژن مي باشد.

مهمترين كاني هاي تشكيل دهنده نودول ها، ورناريت و هيدروژئوتيت است.

ساير هيدروكسيدهاي منگنز و آهن از قبيل نودوركيت، پيرولوزيت، بيرنسيت، رانستيت و كريپتوملان به ندرت يافت مي شوند. براونيت و هماتيت در تركيبات نودول هاي دگرگوني يافت مي شوند.

پتانسيل هاي اقتصادي استخراج نودولها:

كمربند ندولي وسيعي از غرب مكزيك تا جنوب هاوايي، كمربند نودولي شمال اقيانوس آرام به سمت ژاپن و بازارهاي آمريكا و همچنين انباشت بزرگي از اقيانوس اطلس شمالي كه در نزديكي بازار امريكا و اروپا قرار دارد.

همچنين در اعماق بين 6000 – 4000 متري توسعه و تكنولوژي استخراج و فرآوري در ندول ها در مرحله پيشرفت در گلهاي فلزي هيدروترمالي از گودالهاي عميق در درياي سرخ مي باشد.

كانسارهاي نوع دريايي منگنز عمدتاً به شكل دي اكسيد در داخل رسوبات عميق دريايي و آبهاي كم عمق تشكيل مي گردند. اين كانسارها به صورت گرهك هايي به صورت مواد رنگي و پوشش هاي سطحي بر روي فسيل ها به طور گسترده پخش شده اند.

به عقيده Hewett مقادير فراواني از اين گرهك ها در نواحي اقيانوسي غالباً در زير رسوبات كم ضخامت انباشته شده اند.

گرهك هاي منگنز داري كه در آبهاي عميق تشكيل مي شوند، از نظر اقتصادي بسيار مهم مي باشند.

در نزديكي سواحل، رسوبات آهن و ذرات ريز اكسيد منگنز يا ژل هاي بي كربنات و اكسيد و كربناتهاي ديگر از دو فلز آهن و منگنز رسوب مي نمايند.

شكل اين اكسيدها به صورت تخم ماهي يا اووليت و عمدتاً با تركيب كانيهاي پسيلوملان و پيرولوزيت مي باشد. ذخاير منگنز همراه رسوبات نرم و چرت دار واقع در افق فوقاني افيوليت ها در كوبا، ژاپن، ايران و فيليپين كشف شده اند.

از توليد كنندگان اصلي منگنز مي توان از:

آفريقاي جنوبي با 62/3 ميليون تن، گابون با 45/2 ميليون تن، استراليا با 2 ميليون تن، برزيل با 8/1 ميليون تن و هند با 1/1 ميليون تن نام برد.

كاربردهاي پزشكي:

منگنز فلزي است كه به طور گسترده اي در بافت هاي بدن گياهان و حيوانات وجود دارد. اين فلز يك مادة معدني كمياب ناميده ميشود زيرا به مقدار بسيار كم در بدن انسان يافت ميشود.

بدن ما تقريباً حدود 20 ميلي گرم منگنز، به طور عمده در استخوان ها، ذخيره دارد. منگنز در تشكيل بافت همبند چربي و كلسترول، استخوان،‌عوامل انعقاد خون و پروتئين نقش دارد. اين ماده همچنين براي عملكرد طبيعي مغز ضروري است.

منگنز جزئي از تركيب منگنز سوپر اكسيد ديسموآت (MnSaD) است. اين تركيب يك ضد اكسيدان است كه بدن را از مواد سمي حفظ مي كند. به دست آوردن مقدار كافي منگنز از رژيم غذايي، كار ساده اي است.

موارد استفاده

بيماريهاي زير به وسيله مصرف منگنز بهبود مي يابد.

ديابت: افراد مبتلا به ديابت در مقايسه با اشخاص سالم به طور قابل ملاحظه اي منگنز كمتري دارند. منگنز سطح قند خون را در افراد ديابتي كاهش مي دهد.

روماتيسم مفصلي: افراد مبتلا به روماتيسم مفصلي (التهاب مفاصل) سطح پاييني از MnSaD دارند (اين ماده از آسيب مفاصل در حين التهاب جلوگيري مي كند) مكمل هاي منگنز فعاليت MnSaD را افزايش مي دهند.

صرع: يك مطالعه مهم در اوايل سال 1960 نشان داده است موش هايي كه دچار كمبود منگنز بوده اند بيشتر مستعد ابتلا به تشنج هستند و نوار مغزي آنها (EEG) حاوي فعاليتهاي تشنجي است.

اسكيزوفرني: افراد اسكيزوفرن به مكمل هاي منگنز به خوبي پاسخ مي دهند.

پوكي استخوان: از دست رفتن تودة استخواني بعد از يائسگي به سرعت شروع مي شود و مي تواند منجر به پوكي استخوان (نازك و شكننده شدن) گردد. منگنز و ديگر عناصر كمياب استحكام استخوان را در زنان بعد از يائسگي افزايش مي دهند.

بيمايهاي ديگر: منگنز همچنين در دمان تصلب شرايين (سخت شدن ديوارة عروق)، كلسترول بالاي خون، سرگيجه و كاهش شنوايي مؤثر و مفيد است.

منابع غذايي

آجيل (مخصوصاً گرد و بادام) ، سبوس گندم و همة غلات، حبوبات تغيير نيافته،برگ سبزيجات، كبد، كليه، بادام زميني، لوبيا (از خانوادة نيامداران)، ميوه هاي خشك، غلات به عمل آمده (تغيير يافته)، گوشت و محصولات خشك داراي ميزان خيلي كمي از منگنز هستند. غذاهاي تغيير شكل نيافته نظير نان غلات و حبوبات داراي ميزان زيادي منگنز هستند.

اشكال ديگر

منگنز به اشكال مختلفي در دسترس است: نمك (سولفات و گلوكونات) كلوئيد، آسپارات، پيكولينات، فومارات، سوكسينات و آمينواسيد كلات). اين ماده به صورت قرص يا كپسول معمولاً به همراه ساير ويتامين ها و موادمعدني قابل دسترسي است.

نحوة مصرف

در مورد منگنز مقدار مجاز توصيه شده در رژيم غذايي (RDA) وجود ندارد. رژيم توصيه شده براساس جذب از طريق رژيم تيپيك است و مقداري است كه از بروز نشانه هاي كمبود منگنز جلوگيري كند.

متوسط جذب منگنز 2 تا 9 ميلي گرم در روز است. در بعضي موارد افراد به ميزان بيشتري (10 ميلي گرم در روز) منگنز نياز دارند.

ميزان كافي و مطمئن مصرف روزانة منگنز 2 تا 5 ميلي گرم براي بزرگسالان. 1 تا 3 ميلي گرم براي بچه ها و نوجوانان و 0.3 تا 1 ميلي گرم براي شيرخواران است.

موارد احتياط

جذب بيش از حد منگنز مي تواند منجر به توليد اثرات سمي شود. شما نبايد به طور مرتب، بيش از حد مطمئن و كافي (كه در بالا توضيح داده شد) مصرف منگنز داشته باشيد.

تداخل هاي احتمالي

كلسيم، مس، آهن، منيزيوم و روي بر سر جذب در رودة كوچك با منگنز رقابت مي كنند. جذب بيش از حد هر كدام از اينها مي تواند باعث كاهش جذب بقيه شود. مصرف بيش از حد منگنز مي تواند باعث كم خوني فقر آهن شود.

نوشته شده توسط سيد علي اشرفي در ساعت | لینک ثابت |

توليد فولاد و آلياژ:

مهمترين كاربرد منگنز در صنعت، تهيه آلياژهاي آهن و به عنوان ماده اساسي براي توليد چدن و فولاد مي باشد.منگنز بيشترين كاربرد را در توليد فولاد(فولادهاي كربن دار،مقاوم كم آلياژ HSLA،ضدزنگ ابزارآلات)،آلياژهاي غيرفولادي( آلياژهاي غيرآهني،فروآلياژهاوچدن)دارد. فولا بخصوص فولادهاي كربن دار بخش اصلي بازار منگنز را به خود را اختصاص مي‌دهد.

ميزان مصرف جهاني منگنز موجود در فرو آلياژها و به عنوان فلز در سال 1998 برابر 5 تن ميليون بوده است. تقاضا براي منگنز در توليد آهن و فولاد در حدود 88 درصد كل تقاضا را تشكيل مي‌دهد كه برابر 4/4 ميليون تن در سال است.

فولاد خام، محصول پايه اي است كه انواع فولادهاي كربن دار، ضد زنگ و مقاوم كم آلياژ (HLSA) از آن توليد مي‌شود. منگنز در اكثر فولادها حضور دارد. و مقدار آن معمولا در حدود 1% وزني است. در فولادهاي ضد زنگ درصد منگنز تا 2 درصد است،‌با اين وجود در بعضي از انواع خاص فولادها ممكن است تا 19 درصد افزايش يابد. برآورد ميزان واقعي منگنز مورد نياز در صنعت فولاد به دليل گستردگي انواع و متغير بودن ميزان منگنز مصرفي در هر نوع خاص فولاد مشكل است. با اين وجود فولادهاي كربن دار با در حدود 6/1 درصد منگنز در تركيب خود،اصلي ترين نوع فولاد و بزرگترين بازار منگنز هستند.

در حدود 95 – 90% از توليد جهاني ماده معدني منگنز در صنايع متالوژيكي توليد فولادي معمولي، ريخته گري ها و ساخت فرو آلياژهاي مختلف به كار مي رود و عرضه و تقاضاي اين فلز نيز به عرضه و تقاضاي فولاد و فروآلياژ بستگي زيادي دارد.

اگر چه منگنز ارزان ترين فلز مورد استفاده در ساخت فروآلياژها ماسيوسولفيد مي باشد، دلايل مهمتري نيز در كاربردهاي وسيع آن در صنايع وابسته به آهن و فولاد وجود دارد. در سال 1856 ميلادي توسعه فرآيند فولاد سازي بسمر سبب رونق اقتصادي منگنز گرديد، بعدها رابرت هادفيلد موفق به كشف مزاياي فولادهاي با محتواي منگنزي بالا شد و امروزه نوعي فولاد با محتواي منگنز بالا فولاد هادفيلد شهرت دارد.

مقدار منگنز در فولاد به طور ميانگين 7/0 % ( و در بسياري از انواع فولادها 5%) مي باشد وليكن انواع فولاد منگنزي كه در حدود 14 – 10% منگنز دارند، به فولادهاي هادفيلد Hadfield steels معروفند. اين گونه فولاد ها به مقدار ناچيزي توليد مي شوند.

امروزه منگنز به صورت كانسنگ و يا به صورت فروآلياژهاي مختلف در فولاد سازي به كار مي رود كه در اين زمينه نقش هاي عمده منگنز عبارت خواهد بود از:

ادامه مطلب

نوشته شده توسط سيد علي اشرفي در ساعت | لینک ثابت |

فرو آلياژهاي منگنز

عيار منگنز در سنگ معدن مورد نياز براي توليد فرومنگنز كمتر از عيار مورد نياز در صنايع شيميايي مي باشد.

منگنز به دلايل اقتصادي و داشتن خصوصيات فيزيكي- شيميايي خاص به عنوان يكي از فلزات استراتژيك مورد استفاده در صنايع فولاد و ذوب آهن، توليد فروآلياژ ، باتري سازي و . . . مطرح شده است.

صنعت فولاد درحدود 90 % مصرف جهاني منگنز را به خود اختصاص داده است و سنگ منگنز عمدتاً براي توليد فرومنگنز، چدن و فولاد به مصرف مي رسد . علاوه بر مصارف متالورژيكي ، منگنز كاربردهاي غير متالورژيكي متعددي نيز دارد كه عبارتند از دي اكسيد طبيعي يا مصنوعي در باتريهاي خشك و شيميايي، سولفات و اكسي سولفات هاي منگنز در خوراك دام و افزودني هاي كودهاي گياهي در كشاورزي، پرمنگنات ( به عنوان اكسيد كننده) ، صنايع كبريت سازي ، سراميك ، شيشه و آجر، الكترود جوشكاري ، فروسيليكومنگنز ، توليد فريت‌ها، تصفيه آب، هيدرومتالوژي، افزودنيهاي سوخت و ساير كاربردهاي فرعي.

ميزان مصرف جهاني فلز منگنز در جهان در سال هاي1995- 2003 ( بر حسب ميليون تن )

در شكل 13 نمودار ميزان مصرف ظاهري جهاني منگنز طي سالهاي 2001-1997 رسم گرديده است.

رشد منفي مصرف طي سالهاي 99-97 و روند رو به رشد مصرف از سال 99 تا سال 2001 از نمودار شكل 7 دريافت مي‌گردد. بعبارت ديگر در منحني سهمي شكل مصرف ظاهري جهاني، كمترين مقدار طي دوره زماني مربوط به سال 1999 بوده است. همچنين ميانگين مصرف ظاهري طي سال اي منتهي به سال 2001 در حدود 6/20 ميليون تن برآورد مي‌گردد. يكي از عوامل اصلي كاهش مصرف جهاني در سال 99، كاهش مصرف ظاهري منگنز اكراين در اين دوره زماني مي‌باشد.

نمودار ميزان مصرف ظاهري جهاني منگنز طي سالهاي 2001-1997

نوشته شده توسط سيد علي اشرفي در ساعت | لینک ثابت |

منگنز

منگنز از كلمه لاتين Magnes (Magnet)گرفته شده است كه به خواص مغناطيسي پيرولوزيت (كانه اصلي منگنز) اشاره مي كند.

منگنز فلزي است خاكستري مايل به صورتي با وزن مخصوص 4/7 كه دماي ذوب آن به 1245 درجه سانتي گراد مي رسد . اين عنصر در طبيعت به صورت خالص تشكيل نمي شود و بيشتر به صورت اكسيد ، كربنات و سيليكات وجود دارد. نماد اين عنصر Mn بوده و با عدد اتمي 25 مي باشد .

منگنز از نظر فراواني، دوازدهمين عنصر پوسته زمين است. كلارك منگنز در طبيعت 1/0% و در سنگ هاي مافيك و اولترامافيك تا 5/1% مي رسد.

منگنز در بسياري از كانيهاي موجود در پوسته زمين وجود دارد و علارغم اين كه بيش از 300 كاني حاوي منگنز شناسايي شده اند اما تعداد كانيهاي منگنزدار داراي ارزش اقتصادي كمتر از 12 مي باشد و شامل :

پيرولوزيت، پسيلوملان، براونيت، منگانيت و رودوكروزيت اكثراً در كانسارهاي رسوبي يا تجزيه اي يافت مي شوند.

توليد فولاد و آلياژ:

1-احيا كننده و تميز كننده در فولاد مذاب

1.به منظور حذف گوگرد كه با تركيب شدن با گوگرد و بهبود خواص فولاد مورد نظرو كنترل ساختار سولفيدهاي موجود در فولاد (گوگرد زدايي)همراه است . در واقع گوگرد و عناصر مزاحم را به خود جذب نموده و آنها را وارد سرباره مي كند .

ايفاي نقش به عنوان يكي از اجزاي آلياژي براي افزايش مقاومت، افزايش سختي و كاهش شكنندگي ورفتار حرارتي فولادها.

فروآلياژهاي منگنز براي جدا كردن گوگرد و اكسيژن زائد در كوره فولاد سازي به كار مي روند زيرا غلظت زياد گوگرد در فولاد، همگني آن را كاهش داده، باعث سهولت شكست آن مي گردد. لذا منگنز با گوگرد تركيب مي شود تا سولفيد منگنز موجود در سرباره را تشكيل دهد.

در صنعت فولاد، منگنز در اشكال مختلف كانسنگ و فروآلياژهاي فرو منگنز، اسپيگل ايزن-سيليكو منگنز و سيليكو اسپيگل- ايزن استفاده مي شود.

كانسنگ هاي منگنز مورد استفاده داراي عيار منگنز 55-38% مي باشند، گرچه در مواردي سنگ هاي با عيار 30% نيز به كار مي روند. از آنجا كه عيار منگنز 48% براي توليد فرومنگنز مورد نياز مي باشند. اين عيار به عنوان مبناي قيمت گذاري كانسنگ هاي منگنز فرض شده است.

اين كانسنگ داراي تركيب شيميايي زير مي باشد و به كانسنگ متالوژيكي منگنز معروفند.

Cu+pb+2n<0/3% ، p<0/19% ، As<0/18% ، Al2 O3 + Sio2 <11% ،

Al2o3 <7% , Fe<4%

منگنزاساساً براي كنترل ناخالصي هاي اكسيژن و سولفور در توليد فولاد به كار مي رود و باعث افزايش پايداري، سختي و استحكام فولاد مي شود.

منگنز در پوشش هاي مقاوم مانند ريل هاي راه آهن و تجهيزات معدني استفاده مي شود. اين فلز يك سازنده مهم در تركيب آلياژهاي غير آهني به ويژه آلياژ آلومينيوم مي باشد.

آلياژهاي مسي با افزوده شدن مقدار ناچيزي Mn پايدارتر مي شوند كه در اين صورت برنزهاي منگنز نام دارند و همچنين در آلياژهاي مس براي اكسيدزايي نيز از منگنز استفاده مي شود.

آلياژهاي مس، منگنز و نيكل به عنوان آلياژهاي مقاوم الكتريكي به كار مي روند و 10 % منگنز دارند و برخي آلياژها با منگنز بيشتر، داراي ضريب انبساط گرمايي بالايي هستند كه در ساختمان ترموستات به كار مي روند. انواع مختلف منگنز براي ساخت پوشش هاي ميله جوشكاري مصرف مي شوند.

در توليد آهن خام، منگنز به شكل سنگ خام و يا كلوخه ( سينترشده ) به كوره وارد مي‌شود. در توليد فولاد، منگنز به شكل كانسنگ، كنسانتره، فرو آلياژ و يا فلز خالص در خلال و يا در مرحله نهايي فرايند توليد مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

افزودن منگنز در فرايند توليد آهن خام تا حد يك درصد، علاوه بر بهبود خواص فيزيكي آهن خام به دليل حذف گوگرد، باعث افزايش راندمان در مرحله بعدي توليد فولاد، كاهش مصرف كمك ذوب‌ها و افزايش عمر مصالح نسوز كوره مي‌شود. نقش منگنز در زودودن گوگرد به اين صورت است كه تركيب منگنز و گوگرد موجود در سنگ آهن توليد سولفيد منگنز مي‌كند كه به راحتي توسط سرباره از كوره خارج شود. بعلاوه سولفيد منگنز ـ آهن كه در تركيب آهن باقي مي‌ماند به مراتب اثرات مضر كمتري از سولفيد آهن دارد. نحوه و تا حدودي ميزان افزودن منگنز بستگي به فناوري استفاده شده در توليد آهن و فولاد دارد. يكي از روشهاي معمول افزودن مستقيم سنگ آهن منگنزدار، سنگ منگنز كم عيار آهن دار و يا سرباره‌هاي منگنزدار برگشتي به كوره بلند است.

ميزان مصرف منگنز در فرايند فولاد توليد آهن خام وفولاد، بستگي به موارد زير دارد :

ـ ميزان فسفر موجود در آهن خام

ـ ميزان گوگرد و درصد منگنز موجود در سنگ آهن ?

ـ‌راندمان فرآيند گوگرد زدايي

ـ عيار منگنز در كانسنگ منگنز

ـ مقدار منگنز در سرباره ??

نوشته شده توسط سيد علي اشرفي در ساعت | لینک ثابت |

خواص فيزيكي الكلها

دماي جوش

در ميان هيدروكربنها ، به نظر مي‌رسد كه عوامل تعيين كننده دماي جوش ، عمدتا وزن مولكولي و شكل مولكول باشند. در الكلها ، با افزايش تعداد كربن ، دماي جوش بالا مي‌رود و با شاخه‌دار كردن زنجير ، دماي جوش پايين مي‌آيد، اما نكته غير عادي در مورد الكلها اين است كه آنها در دماي بالا به جوش مي‌آيند. اين دماي جوش بسيار بالاتر از دماي جوش هيدروكربنها با وزن مولكولي يكسان است و حتي از دماي جوش بسياري تركيبها با قطعيت قابل ملاحظه بالاتر است.

دماي جوش بالاي آنها ، به علت نياز به انرژي بيشتر براي شكستن پيوندهاي هيدروژني است كه مولكولها را در كنار هم نگه داشته‌اند.

حل شدن الكلها

رفتار الكلها بعنوان حل شده نيز توانايي آنها براي تشكيل پيوندهاي هيدروژني را منعكس مي‌كند. برخلاف هيدروكربنها ، الكلهاي سبك با آب امتزاج‌پذيرند. از آنجا كه نيروهاي بين مولكولي الكلها همانند نيروهاي بين مولكولي آب است، دو نوع مولكول با يكديگر قابل اختلاط هستند. انرژي لازم براي شكستن يك پيوند هيدروژني بين دو مولكول آب يا دو مولكول الكل ، با تشكيل يك پيوند هيدروژني بين يك مولكول آب و يك مولكول الكل تامين مي‌شود.

ذوب:

تقريباً تمام جامدات و مايعات با بالا رفتن دما منبسط مي شوند. بر اساس تئوري جنبشي، وقتي دماي جامد را بالا مي بريم، سرعت ذره هاي ان افزايش مي يابد و ذره ها با يكديگر بيشتر برخورد مي كنند و اين برخورد با نيروي بيشتري صورت مي گيرد. به اين ترتيب، ذره ها از يكديگر دورتر مي شوند و اگر دماي جامد را به اندازه كافي بالا ببريم، ذره ها به اندازه كافي از يكديگر فاصله مي گيرند به طوري كه بعضي از آنها از كنار يكديگر مي گذرند و آرايش منظم حالت جامد فرو مي ريزد. وقتي چنين تغييري صورت مي گيرد مي گوييم جامد ذوب شده است.

در مخلوطي از حالتهاي جامد و مايع در يك ظرف سربسته، بين مولكولهاي جامد و مايع، تعادل ديناميك وجود دارد. هر حالت همچنين با بخار خود در تعادل است. از آنجا كه فقط يك نوع بخار وجود دارد، جامد و مايع فشار بخار يكسان دارند. درواقع ، دماي ذوب دمايي است كه فشار بخار جامد و فشار بخار مايع برابرند.

دماي ذوب يك ماده به نيروهاي بين مولكولي در ان ماده بستگي دارد. دماي ذوب موادي كه نيروهاي بين مولكولي ضعيف دارند، پايينتر از دماي ذوب موادي است كه نيروي بين مولكولي قوي دارند. پس مواد غيرقطبي با جرمهاي مولي كم نسبت به مواد قطبي با جرمهاي مولي مشابه دماي ذوب پايين تري دارند.

اما فشار بخار بعضي جامدات در دماي اتاق زياد است به طوري كه اگر در ظرف سربسته اي نگهداري نشوند، به سرعت تبخير مي شوند. چنين موادي بدون اينكه مايع شوند به طور مستقيم از جامد به گاز تبديل مي شوند. اين فرآيند را تصعيد مي گويند.

فشار بخار نفتالين نيز در دماي اتاق به اندازه كافي بالا است طوريكه در دماي اتاق تصعيد مي شود.

نفتالن يا نفتالين يك ماده بلوري بي رنگ با نقطه ي ذوب 80 درجه سانتيگراد مي باشد. نفتالن را در قديم به عنوان دفع كننده بيد و حشره كش به كار مي بردند.

نفتالين داراي فرمول C10H8 و ساختار بنزني مي باشد. يعني دو تا حلقه ي شش گوشه اي بنزني است كه به يكديگر متصل شده اند و زواياي پيوندي در حلقه ها برابر 120 درجه مي باشد. بنابراين نفتالين جزء تركيبات آروماتيك (معطر) مي باشد.

نفتالين از بين جامدات بلوري مختلف در خانواده ي جامدات مولكولي طبقه بندي مي شود. ذرات تشكيل دهنده آن مولكولهاي ناقطبي و نيروهاي بين مولكولي واندروالسي در آن از نوع نيروهاي ضعيف دو قطبي لحظه اي مي باشد. درنتيجه اين ماده داراي نقطه ذوب نسبتاً پايين و نارسانا مي باشد.

نفتالين از قطران زغال سنگ بدست مي آيد اما مي توان به روشهاي شيميايي آن را سنتز (درست) كرد.

نوشته شده توسط سيد علي اشرفي در ساعت | لینک ثابت |

چسب سنگ

چسب سنگ ه

ا بر پايه اپوكسيدي ساخته ميشود. منظور از اپوكسيد، همان اكسا سيكلو پروپان است يعني يك حلقه ي مثلثي سه گوش كه در يكي از گوشه هاي آن اكسيژن و در دو گوشه ي ديگر كربن قرار گرفته است. ساختمان يك نمونه از رزينهاي اپوكسي DGFBA به صورت زير است:

(H2C_O_HC)-CH2O-(C6H4)-C(CH3)2-(C6H4)-O-CH2-(CH-O-CH2)

كه در شكل فوق دو (CH-O-CH2) پرانتز در واقع يك حلقه هستند و من به دليل اينكه نمي توانم در اين جا آن را به صورت حلقه رسم كنم، آن را به صورت خطي رسم كرده ام. شما اين دو پرانتز را در واقع دو حلقه ي اپوكسيدي در نظر بگيريد. در ضمن دو پرانتز -(C6H4)- نيز دو بنزني است كه به دليل اتصال از دو طرف، دو هيدروژن خود را از دست داده است.

به هر حال، اين فرمول يك چسب سنگ است. اما اين ماده به تنهايي ، هيچ قدرت چسبندگي ندارد، بلكه براي اينكه قدرت چسبندگي پيدا كند، ناز به يك كاتاليزور دارد كه آن را باز كند.

در اثر حرارت يا قرار گرفتن در معرض واكنشگرهاي گوناگون مانند اسيدها يا بازها، اپوكسي رزينها متحمل تبديلي موسوم به "پخت" مي شوند. در نتيجه ي اين عمل، تشكيل يك جامد بي اندازه سخت است. بيشتر اين رينها از جمله رزين فوق، حاوي دو گروه عاملي اكسا سيكلو پروپان هستند. فرآيند پخت توسط باز كاتاليز شده و با باز شدن حلقه توسط هيدروكسيد آغاز مي شود. انگاه واحدهاي آلكوكسيد حاصل به ساير يونهاي رزين حمله مي برند. اين فرآيند به ايجاد اتصالات عرضي منجر مي شود. در اثر عمل باز شدن حلقه، آلكوكسيد ديگري ايجاد مي شود كه با يك مولكول ديگر رزين اتصال عرضي داده، نهايتاً به ماده اي با وزن مولكولي بسيار بالا تبديل مي شود.

فرض كنيد مي خواهيد با اين چسب سنگ، دو تكه شيشه را به هم بچسبانيد. هنگامي كه پخت در مجاورت شيشه صورت گيرد، به تشكيل پيوند در سطح از طريق اتصالات كووالانسي منجر مي شود. رزين در اين حالت به صورت يك چسب قوي عمل مي كند.

اما حلال هاي مربوطه بايد مانند خود اين ماده داراي حلقه هاي اكسا سيكلويي باشند، يعني حلقه هايي كه در يك گوشهذي ان، يك اتم اكسيژن قرار گرفته باشد.

البته من تا به حال اينكار را امتحان نكردم، اما احتمال مي دهم اكسا سيكلو پروپان با نام صنعتي تترا هيدرو فوران THF يا 1و4- در اكسي سيكلو هگزان (يا1و 4- دي اكسان) بتوانند عمل رقيق كردن چسب را انجام دهند. همچنين مي توانيد با حلال هاي اتري ديگر مانند اتوكسي اتان يا دي اتيل اتر CH3CH2OCH2CH3 و يا 1و 2- دي متوكسي اتان با نام ديگر گليكول دي متيل اتر، يا گلايم CH3OCH2CH2OH3 نيز عمل رقيق كردن را امتحان كنيد.

نوشته شده توسط سيد علي اشرفي در ساعت | لینک ثابت |