X
تبلیغات
پژوهش و تحقیق

روش اندازه گیری قلیائیت سودی

بسم الله الرحمن الرحیم

 


عنوان آزمایش:

روش اندازه گیری قلیائیت سودی

 

هدف از آزمایش:

اندازه گیری قلیائیت هیدروکسید

 

تاریخ انجام آزمایش:

25/02/91

 

تاریخ تحویل گزارش آزمایش:

27/02/91

 

 

تئوری:

چگونگی ایجاد قلیائیت در آب:

 اسیدیته و قلیائیت آب هردو به مقدار  محلول در آب بستکی دارند. در آب حل شده و اسید کربنیک تولید می کند. اسید حاصله در داخل آب یونیزه شده و پروتون و یو بی کربنات ایجاد می کند. پروتون با کربنات کلسیم ترکیب شده و با تولید بی کربنات باعث تبدیل کربناتها به بی کربنات می شود و در نتیجه حلالیت کربنات کلسیم در آب افزایش می یابد.

شکل های گوناگون محلول در آب  در PH مختلف:

محلول در آب در PH کمتر از4 بصورت اسید کربنیک می باشد با افزایشPH اسید کربنیک به بی کربنات تجزیه می شود . در PH=6.3مقدار اسید کربنات و بی کربنات در آب با هم برابر می باشد. در PH=8.3 فقط بی کربنات وجود دارد و با افزایش مججد PH مقدار کربنات در محلول بیشتر می شود بطوری که در PH=10.3مقدار کربنات و بی کربنات با هم برابراند PHبیشتر از 11.3 فقط کربنات در محیط وجود دارد.

قلیائیت کل آب:

قلیائیت کل آب شامل رادیکال های هیدروکسید ،کربناتها و بی کربناتها  و در برخی مواقع  شامل فسفاتها، بوراتها،سیلیکاتها می باشد.

شناساگر ورد استفاده:

شناساگرهایی مورد استفاده در تعیین قلیائیت آب عبارتند از فنل فتالین و متیل اورانژ تیتراسیون معمولا یک اسید قوی استاندارد نظیر اسید سولفوریک و اسید کلریدریک انجام میشود در تیتراسیون با فنول فتالین اگر رنگ شناساگر که در داخل محلول نمونه به علت محیط قلیائی  ارغوانی باشد و در PH=8.3  بی رنگ شود مقدار اسید مصرفی خنثی سازی قلیائیت ناشی از هیدروکسید و کربنات را نشان می دهد.

اگر به این نمونه چند قطره متیل اورانژ اضافه شود رنگ محیط نارنجی زرد خواهد شد که با تیتراسیون توسط اسید در PH=4.5 رنگ محلول سرخ خواهد شد . این مقدار اسید در واقع برایزخنثی سازس بی کربنات ها بکار رفته است . مجموع قلیائیت های فنل فتالین  و متیل اورانژ را قلیائیت کل می نامند و با علامت اختصاری T نشان می دهند.

T=P+M

در ابطه  مقابل M بیانگر اسید مصرفی برای خنثی کردن بی کربنات ها ،Pاسید مصرفی برای خنثی کردن هیدروکسید و کربنات و T قلیائیت کل است.

حالت های مختلف قلیائیت آب:

1-    اگرP=T پس M=0 یعنی در محیط کربنات و بی کربنات وجود ندارد  و قلیائیت مربوط به هیدروکسیدهاست.

2-   اگرP  قلیائیت مربوط به هیدروکسیدها و کربناتها می باشد.

3-   اگرP=M پس P=  قلیائیت مربوط به کربناتها می باشد.

4-   اگرP قلیائیت به کربناتها و بی کربناتها می باشد.

5-  اگرP=0 قلیائیت مربوط به بی کربناتها می باشد در این صورت PH  ببوده و T=M  خواهد بود.

 

نکته مهم:

در محیط بازی که یون های  وجود دارد بی کربناتها وجود ندارند و عموما ً به کربنات  تبدیل شده اند. از آن رو در صورت موجود بودن قلیائیت هیدروکسد مقدار قلیائیت بی کربنات عملا صفر خواهد بود البته عکس این مطلب هم صادق است.

روش کار:

بر روی 20یا 25 میلی لیتر از نمونه مقدار 5 میلی لیتر کلرید باریم 10%  اضافه نمائید و سپس دو قطره معرف فنل فتالئین نمونه را تا بی رنگ شدن با اسیدکلریدریک 0.05 نرمال تیتر نمائید.

محاسبات:

 

 

منابع:

تکنولوژی تصفیه آبهای صنعتی به روش رزینی- مهندس محمد رضا نفری- سرسبز-چاپ اول 1382 .


 

[ شنبه بیست و نهم مهر 1391 ] [ 11:14 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

اندازه گيري كلر به روش (Mohr)‌

بسم الله الرحمن الرحیم

 

عنوان آزمایش:

 اندازه گيري كلر به روش (Mohr)‌

 

هدف آزمایش:

مقدار کلر محلول در آب

 

تاریخ انجام آزمایش:

18/02/91

 

تاریخ تحویل  گزارش آزمایش:

25/02/91

 

تئوري :

كلر و تركيبات كلر ،‌ مانند هيپوكلريت سديم و هيپوكلريت كلسيم ، به مقدار زياد براي گندزدائي آبهاي آشاميدني مخصوصاً در آمريكا ، بكار مي رود . هنگامي كه كلرزني به خوبي شناخته و به كار رود ، روشي است عملي ، بي خطر و مؤثر براي نابود ساختن ارگانيسم هاي بيماري زا . گندزدائي آب با كلر چندين نفع ثانويه نيز دارد . كلر براي كندزدائي تانك هاي ذخيره و لوله هاي آب براي اكسيداسيون آهن ،‌ منگنز و هيدروژن سولفوره ، و كنترل مزه ها ، يونها ، ‌آلگ ها و توده هاي شناور موجودات زنده مفيد و مؤثر است .

براي درك شيمي كلر در آب ابتدا واكنش كلر با آب مقطر را در نظر مي گيريم . مقدار كلر باقي مانده در آب مقطر مستقيماً بستگي به مقدار كلر اضافه شده دارد . براي مثال اگر 2 ميلي گرم در ليتر كلر به آب مقطر اضافه شود كلر باقي مانده 2 ميلي گرم در ليتر خواهد بود . كلر با آب تركيب شده اسيد هيپوكلرو و اسيدكلريدريك توليد مي نمايد .

اين اسيدها تركيبات ناپايداري بوده ، اسيدهيپوكلرو به يون هيدروژن و يون هيپوكلريت و اسيد كلريدريك به يون كلر و يون هيدروژن تجزيه مي شود .

اسيد هپوكلرو ، يكي از نوع كلر باقي مانده ، مؤثرترين عامل گندزدا در دسترس است . در صورتي كه اثر گندزدايي يون هيپوكلريت 0.01 اسيد هيپوكلرو است .

   براي مثال ، اگر آب حاوي مواد آلي ، نيتريتها ، آهن ، منگنز و آمونياك باشد با كلر اضافه شده تركيب مي گردند . ميان 1 و 2 ،‌ كلر بلافاصله با آهن ، منگنز و نيتريتها تركيب مي شود كه آن عوامل احياء كننده مي گويند و تا وقتي كه تمام عوامل احياء كننده كاملاً به وسيله كلر از بين نروند هيچ كلر باقي مانده اي در آب به وجود نخواهد آمد . با افزايش كلر اضافي ، مواد آلي و آمونياك با آن تركيب شده و كلر و آمينها و تركيبات كلر آلي ، تري هالومتانها ، توليد مي گردند ( ميان نقطه 2 و 3 كه به آن ها كلر باقي مانده گفته مي شود و اثر گندزدائي كم تري از كلر دارند .

كلر باقي مانده تركيبي ميان 2 و 3 بيش تر منوكلروآمين ،  است :

روش Mohr :

در اين طريقه نيترات نقره با كلرورهاي محلول در آب تركيب شده و رسوب سفيدرنگي ايجاد مي نمايد .

      +    

براي تشخيص خاتمه فعل و انفعالات از انديكاتور كرومات پتاسيم استفاده مي شود ، بدين ترتيب كه به محض تمام شدن يون كلرور ، مقداري از يون كرومات با نقره محلول تركيب شده و بر طبق واكنش زير توليد رسوب آجري رنگ     مي نمايد :

         +  

لازم به ذكر است كه اين آزمايش معمولاً بر روي آبهائي كه pH‌ آن ها بين 7 و 8 است صورت مي گيرد ، در غير اين صورت اگر pH بيش از تعداد ذكر شده باشد نقره به صورت ئيدرات رسوب مي كند . در pH پايين تر مقداري از يون كرومات  به يون دي كرومات  تبديل مي شود.

همچنين مقدار انديكاتور اضافه شده بايستي محدود باشد . در صورتيكه مقدار كرومات بيش تري افزوده شود رنگ تيتراسيون زود ظاهر گرديد و باعث اشتباه در عمل مي گردد .

ميكروارگانيسم هاي آب تغييري حاصل نگردد . براي مثال ، باقي مانده كلر تركيبي كه يك گندزدايي ضعيفي است ، در مقايسه با كلر باقي مانده آزاد به غلظت و زمان تماس بيش تري نياز دارد تا ميكروارگانيسم هاي آب را از بين ببرد . بنابراين ، هنگامي كه زمان تماس ميان نقطه افزايش كلر به آب و محل معروف آن كوتاه است ( براي مثال ، 10 دقيقه ) فقط كلر باقي مانده اثر گندزدايي مؤثر ايجاد مي كند . رانستن زمان تماس و نوع كلر باقي مانده براي رسيدن به غلظت كافي كلر خيلي مهم است .

معمولاً مقدار كلر باقي مانده آزاد و منتهي اليه شبكه توزيع آب را بايد حداقل به 0.3 ميلي گرم در ليتررساند .

درجه حرارت:

كارآيي گندزدايي كلر به درجه حرارت نيز بستگي دارد . در حرارتهاي پايين تر ميكروبها آهسته تر مي ميرند . در هر صورت كلر در آبهاي سرد ثابت تر است و باقي مانده آن براي زمان طولاني تر در آب موجود مانده و تا اندازه اي سرعت كمتر گندزدايي را جبران مي نمايد . كلرزدائي در شرايطي كه تمام فاكتورها برابر هستند ، در آبهاي داراي درجه حرارت بيش تر ، مؤثرتر مي باشد .

:pH

چون نسبت اسيد هيپوكلرو به يون هيپوكلريت بستگي به pH دارد بنابراين pH بر عمل گندزدائي با افزايش بيشتر كلر به آب مقدار كلر باقي مانده واقعي كاهش مي يابد زيرا كه كلر بعضي از تركيبات كلر آلي و آمونياك را اكسيد مي نمايد ( ميان نقطه 3 و 4 ) ، همچنين كلر اضافي مقداري از منوكلرآمين را به دي كلرآمين ، NHCl4 ، و تري كلر آمين ، NCl3 تبديل مي نمايد .

با افزايش كلر اضافي مقدار كلر آمين ها به حداقل مي رسد كه بعد از آن به نقطه اي مي رسيم ( نقطه شكست كلر ) كه كلر اضافي توليد كلر باقي مانده آزاد مي كند . ( مقدار كلر باقي مانده آزاد بعد از نقطه شكست بايد از 85% تا 90% كلر باقي مانده تمام آب باشد . و بقيه 10% تا 15% كلر باقي مانده تركيبي ، شامل دي كلرآمين ها ، تري كلر آمين ها و تركيبات كلر آلي مي باشد .

پنج عامل در گندزدائي آب با كلر مناسب است :

1-     غلظت كلر

2-     زمان تماس

3-     درجه حرارت

4-     pH

5-     مواد موجود در آب

غلظت كلر و زمان تماس:

از بين رفتن ارگانيسم ها مستقيماً متناسب با غلظت كلر و زمان تماس است . يعني اگر غلظت كلر در آب كم شود زمان تماس بايد افزايش يابد يا برعكس ، تا در امكان نابودي كلر اثر مي گذارد .

اسيد هيپوكلرو و در pH  پايين كمي تجزيه مي شود كه بيش تر كلر باقي مانده به صورت HOCl است . در صورتي كه در pH بالاتر به طور كامل تجزيه مي گردد كه OCl- بيش تر كلر باقي مانده آب مي باشد . بيش تر اسيدهيپوكلرو و در 8.5 تا pH = 6 تجزيه مي شود و حرارت اثر كمي در توزيع HOCl و OCl- در pH‌ هاي مختلف دارد . اثرات pH بر كلر باقي مانده تركيبي و آزاد را نشان مي دهد .

مواد موجود در آب:

اثر گندزدائي كلر فقط بعد از تماس ارگانيسم ها با كلر مؤثر است . كدورت ، ذرات ريز و ساير ناخالصيهاي معلق در آب ، مانع تماس كافي ارگانيسم ها با كلر شده و آن ها در برابر اثر كشندگي كلر حفظ مي نمايد . بنابراين براي كلرزني مؤثر ، كدورت بايد  تا حداكثر ممكن به وسيله مراحل مختلف تصفيه ، مانند انعقاد ، تجمع ذرات و صاف كردن ، كاهش يابد .

همان طور كه ذكر شد تركيب مواد آلي و آمونياك آب با كلر منجر به تشكيل كلر باقي مانده تركيبي كمتر مؤثر شود كه غلظت آن ها در آب عامل مهمي در تعيين مقدار كلر است .

 

 

شرح آزمایش:

25 میلی لیتر از نمونه آب مورد آزمایش را به ارلن منتقل نمائید در صورتی که این آب کدر باشد توسط صافی کدورت آن را تاحد مطلوبی کم کنید و برروی محلول صاف شده آزمایش را انجام دهید . برای آبهای که pHبین 7 و 8 دارند آزمایش به صورت زیر انجام می شود:

بر روی 25میلی لیتر نمونه آب درون ارلن چند قطره کرومات پتاسیم بیافزائید .محلول زرد رنگ می شود و سپس تا ظهور رنگ آجری توسط نیترات نقره 0/1 N عمل تیتراسیون را ادامه دهید.

برای تهیه این شاهد این اعمال را بر روی همان حجم (25 میلی لیتر) آب مقطر انجام دهید. معمولا ً حجم نیترات نقره مصرفی جهت تهیه شاهد 2/0 تا 4/0 میلی لیتر می باشد..

 

محاسبات:

 

منابع:

سایت علمی نخبگان جوان

اصول تصفیه و بهداشت آب- مهندس امیربیگی اندیشه رفیع-نوبت دوم 1385

تکنولوژی تصفیه آبهای صنعتی به روش رزینی- مهندس محمد رضا نفری- سرسبز-چاپ اول 1382 .

 

 

 

 

[ شنبه بیست و نهم مهر 1391 ] [ 11:13 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

اندازه گیری قلیائیت آب

بسم الله الرحمن الرحیم

عنوان آزمایش:

اندازه گیری قلیائیت آب

 

هدف از آزمایش:

              محاسبات قلیائیت ساده،قلیائیت کل،غلظت یون های ، ،              

 

تاریخ انجام آزمایش:

11/02/91

 

تاریخ تحویل گزارش آزمایش:

18/02/91

 

 

 

تئوری آزمایش:

قلیائیت آب:

 بیانگر ظرفیت آب برای خنثی کردن اسید افزوده شده تا رسیدن به PH=4.5 است. هر چه قلیائیت آب بیشتر باشد ظرفیت بافری آن بیشتر می شود. قلیاییت آب معرف مقاومت آب در برابر تغییرات PH  است. آبی که حاوی   ppm 1 گاز co2 وppm100 قلیائیت باشد دارای همان PH آبی است که حاوی PPM 10گاز co2 و 100PPM  قلیائیت است. اما اگر به آب اولیppm4  از گاز co2 اضافه کنیم. PH آن کاملاً تغییر می کند ولی اگر به آب دومی همان مقدار گاز co2 اضافه کنیم ، تغییر PH قابل توجه نیست و این معرف نقش قلیائیت در تولید محیط بافری در آب است.

قلیائیت آب طبیعی معمولاً برابر مجموع غلظت یون های بی کربنات، کربنات  وهیدروکسید است. غلظت آنیون های دیگر چون فسفات یا سیلیکات در مقایسه با غلظت سه یون مذکور قابل صرفنظر کردن است. در تصفیه آب داشتن مجموع غلظت  آنیون های تشکیل دهنده قلیائیت و غلظت هر یک از آنیون ها مهم است لذا با اندازه  گیری دو نوع قلیائیت، غلظت هر یک از سه آنیون تشکیل دهنده قلیائیت مشخص می  شود.

 روش اندازه گیری قلیائیت:

الف :  قلیائیت ساده یا قلیائیت نسبت به فنل فتالئینP

ب -  قلیائیت کل یا قلیائیت نسبت به متیل اورانژM

 روشهایی چون آهک زنی، تعویض یونی یا فیلتراسیون جزء تصفیه خارجی هستند.

قبل از ورود آب به داخل واحد صنعتی ، ناخالصی ها را از آب حذف می کنند.

تصفیه داخلی:

(افزودن مواد شیمیایی مناسب به آب در خود واحد صنعتی)، استفاده از مواد شیمیایی برای تنظیم PH و یا مواد ضد خورندگی در داخل واحد، جزء تصفیه داخلی می باشد.

کاربرد تکنولوژی غشاها در تصفیه آب :

 اسمز معکوس فرآیندی فیزیکی است که می توان از محلولی (حلال+ ناخالصی) به  کمک یک غشاء نیمه تراوا، حلال خالص تهیه کرد.

توسط این روش می توان 99% مواد معدنی حل شده و 97% مواد آلی و کلوییدی آب  را حذف کرد. اگر یک غشاء نیمه تراوا بین دو محلول با غلظت های متفاوت قرار گیرد، مقداری از حلال از یک طرف غشاء به طرف دیگر منتقل می شود. جهت حرکت حلال بگونه ای است که محلول غلیظ تر را رقیق نماید. که این پدیده را  اسمزمی گویند.

1.بی کربنات

2.کربنات

3.هیدرواکسید

اجزای نامبرده علاوه بر منشا معدنی می توانند از دی اکسید کربن اتمسفر و از تجزیه میکروبی مواد آلی بدست آیند. مقادیر نسبی کونه های قلیائیت بستگی به PH دارند.

بنابراین دانستن قلیائیت آب، مکمل دانستن PH آب است. اکتیویته غلظت یون هیدروژن یک محلول را به نام پتانسیل هیدروژن و یا PH نام نهاده اند.

PH آب معرف قدرت اسیدی آب بوده ولی قلیائیت آب ومعرف مقاومت آب در برابر  تغییر PH است. ابی که حاوی ppm 1گاز دی اکسید کربنppm 10قلیائیت باشد دارای همان PH آب است که حاوی 10ppm گاز دی اکسید کربن و 100ppm قلیائیت است اما اگر به آب اولی 4ppm از گاز دی اکسید کربن اضافه  کنیمPH آن کاملا تغییر خواهد نمود ولی اگر به آب دومی همان مقدار از گاز دی اکسید کربن اضافه کنیم، تغییر PH قابل توجه نیست و این موضوع معرف نقش قلیائیت در تولید محیط بازی در آب است.

قلیائیت آب طبیعی برابر با مجموع غلظت یون بی کربنات و هیدرواکسید است.غلظت آنیونهای دیگر مانند فسفات یا سیلیکات در مقایسه با غلظت این سه یون قابل صرفه  نظر کردن هستند. در تصفیه آب نه فقط دانستن مجموع غلظت آنیونهای تشکیل دهنده قلیائیت مهم است بلکه دانستن غلظت هر یک از آنیونها مهم است. از این رو با اندازه گیری دو نوع قلیائیت، غلظت هر یک از سه آنیون تشکیل دهنده قلیائیت مشخص می شود. لازم به ذکر است سه آنیون تشکیل دهنده قلیائیت آب نمی تواند همزمان وجود  داشته باشند زیرا غلظت OH در PH های بالاتر از 5/10 و غلطت در PH های کمتر از 10 و غلظت CO3-2 در PH های بزرگتر از 10 قابل توجه می شوند.

انواع قلیائیت:

1.قلیائیت ساده (قلیائیت نسبت به فنل فتالئین)

2.قلیائیت کل (قلیائیت نسبت به متیل اورانژ)

محدودیتهای قلیائیت:

اثرات منفی قلیائیت در مقادیر زیاد طعم تلخی به آب می دهد. در عین حال نگرانی  اساسی در مورد آب قلیائی واکنشهایی است که می توانند بین قلیائیت و بعضی از  کاتیونها در آب رخ دهد. رسوب حاصل می تواند باعث مسدود شدن لوله ها و دیگر  ملزومات شبکه آبرسانی شود. لازم به ذکر است هر چه قلیائیت ساده کمتر و قلیائیت کل بیشتر باشد، PH آب کمتر است و هر چه قلیائیت ساده بیشتر شود PH آب بیشتر  است و این نکته قابل انتظار است چرا که قلیائیت ساده معرف غلظت یونهای  هیدرواکسید و کربنات است که در PH های خیلی قلیایی دارای غلظت قابل توجه  است.

قلیائیت زدایی Dealkalization:

معمولا شرایط بهره برداری در مورد دیگهای بخار و یا آبهای فرایندی، حکم می کند  که مقادیر سختی و قلیائیت کاهش داده شوند ولی حذف دیگر املاح لازم نیست. سختی گیری زئولیتی، قلیائیت را کاهش نمی دهد و در عمل نیز نمک زایی هزینه زیادی  دارد. در چنین شرایطی فرایند قلیائیت زایی بکار برده می شود.

قلیائیت زایی از نوع زئولیت سدیم/ زئولیت هیدروژن (جریان تقسیم شده) و با قلیائیت  زایی کلرید-آنیونی و قلیائیت زایی با کاتیون گر ضعیف، روشهای معمول برای این  کار هستند.

قلیائیت زدایی زئولیت سدیم/ زئولیت هیدروژن:

در قلیائیت زدایی از این نوع، جریان دو قسمت می شود. یک قسمت از آب خام، از  داخل یک سختی گیر زئولیت سدیمی و قسمت دیگر جریان نیز از یک رزینی  کاتیونی قوی که سیکل هیدروژن دارد عبور داده می شود. خروجی سختی گیر  زئولیت سدیم با خروجی تبادل کننده زئولیت هیدروژن مخلوط می گردد. خروجی از  زئولیت هیدروژن حاوی اسیدکربنیک است که از واکنش قلیائیت آب خام حاصل می  شود و علاوه براین مشابه اسیدهای آلی معدنی است. در زمانی که دو نوع خروجی با  هم مخلوط می شوند، اسیدهای آزاد که از خروجی زئولیت هیدروژن به دست آمده  اند، بی کربنات سدیم درخروجی سختی گیر تغییر شکل می دهند.

اسید کربنیک ناپایدار است و تبدیل به گاز کربنیک آب می شود. آب مخلوط به گاز  زدا فرستاده می شود که در این دستگاه، گاز گربنیک به وسیله دمیده شدن معکوس  هوا در آب، از آن جدا شده و خارج می گردد.(شکل زیر)  میزان قلیائیت در آب  مخلوط با تغییر در درصد مخلوط نسبت به هر کدام از خروجیها، قابل کنترل است.

 درصد بیشتر زئولیت سدیم، قلیائیت آب مخلوط را کاهش خواهد داد. در این فرایند  علاوه بر کاهش قلیائیت، از مقدار کل نمکهای محلول نیز کاسته می شود. این مطلب  در مورد آبهایی که قلیائیت نسبتا زیادی دارند بسیار مهم است زیرا این گونه آبها  دارای هدایت الکتریکی زیادی هستند که محدودیتهایی برای سیکل غلظت دیگهای  بخار به وجود می آورد.

قلیائیت زدایی از نوع زئولیت سدیم/آنیون کلرید:

رزینهای آنیونی قوی با سیکل یون کلرید نیز در قلیائیت زایی آب قابل استفاده هستند.  در این روش آب از یک سختی گیری زئولیتی عبور داده می شود و سپس به یک  تبادل کننده آنیونی تبادل کننده آنیونی وارد می گردد که در آن کربناتها، بی کربناتها،  سولفاتها، نیتراتها با یون کلرید تبادل نمایند.

قلیائیت زدایی کلریدی، قلیائیت را تا 90 درصد کاهش می دهد ولی نمکهای محلول  کل را تغییر نمی دهد. وقتی رزین به نقطه اشباع نزدیک می شود قلیائیت آب  خروجی به شدت افزده می گرددو نشان می دهد باید عمل احیا انجام شود.

سختی گیری زئولیتی به همان ترتیبی که قبلا اشاره شد احیا می شود. رزین آنیونی با  محلولی از نمک طعام احیا می گردد و رزین به حالت کلریدی باز می گردد.معمولا  مقدار جزئی از سود نیز به محلول آب و نمک اضافه می شود تا حد قلیائیت را بهبود  بخشد.

قلیایت زدایی با رزین کاتیونی ضعیف:

یک روش دیگر برای قلیائیت زدایی استفاده از رزینهای کاتیونی ضعیف است.

 رزینهای کاتیونی ضعیف از حیث بهره برداری شبیه رزینهای کاتیونی قوی هستند  اما فقط با کاتیونهایی که با کاتیونهایی که به قلیائیت مربوط هستند تبادل یونی می کنند.

آب برای تصفیه با این روش، آبی است که میزان قلیائیت و سختی آن بر حسب    با هم برابر باشند. در آبهایی که در آنها قلیائیت، بیشتر از سختی است،  قلیائیت تا حداقل مقدار ممکن حذف نمی شود. در آبهایی که سختی بیشتری دارند،  مقدار سختی در آب تصفیه شده باقی می ماند. معمولا چنین آبی با یک سختی گیر  زئولیتی تصفیه تکمیلی شود تا سختی زدایی کامل شود. در مراحل اولیه در اولین راه  اندازی تبادل کننده کاتیونی ضعیف (60-40 درصد) مقداری از کاتیونهایی که مربوط

 به اسیدهای معدنی قوی هستند نیز تبادل می شوند و در آب خروجی اسیدهای معدنی  حضور خواهند داشت. با پیشرفت دوره بهره برداری، قلیائیت در آب خروجی افزوده می شود. وقتی این قلیائیت به مقدار 10 درصد  از قلیائیت آب ورودی برسد، واحد  متوقف می گردد و عمل احیا با محلول 5/0 درصد اسید سولفوریک شروع می شود.

 غلظت محلول اسید باید در محدوده 7/0-5/0 در صد کنتل شود تا از رسوب سولفات  کلسیم در رزین جلوگیری شود. رزینهای کاتیونی ضعیف بازده تبادل یونی بسیار  خوبی دارند لذا مقدار اسید لازم برای عمل احیا تقریبا با مقدار کاتیونها گرفته شده در  دوره بهره برداری برابر است.

اگر مواد اولیه به کار رفته در تجهیزات پایین دستی  و یا نوع فرایندهایی که آب  تصفیه شده را بکار می برند در مقابل حالت اسیدی که در آب تصفیه شده در مراحل  اولیه بهره برداری و در اولین راه اندازی وجود دارد، مقاومت نداشته باشند، در آن  صورت محلولی از آب و نمک در مرحله احیای رزین و قبل از مرحله شستشو نهایی  از رزین عبور داده می شود. این محلول در کیفیت آب محصول تاثیر مهمی ندارد  ولی اسیدهای حاصل را خنثی خواهد نمود. دستگاههایی برای قلیائیت زداهای قوی به  کار برده می شود شبه آنهای است که برای تبادل کننده های کاتیونی قوی به کار برده  می شوند به جز نوع رزین که متفاوت است، به جز طراحی استاندارد، در یک نوع  طراحی، از یک نوع لایه رزین کاتیونی ضعیف بر روی بستر رزین کاتیونی قوی  به کار می رود. نظر به اینکه رزین کاتیونی ضعیف سبک تر است، در بالای بستر  رزین کاتیونی قوی باقی می ماند. این بستر لایه لایه در ابتدا با اسید سولفوریک و  سپس با محلول نمک طعام احیا می شود. محلول آب و نمک رزینهای کاتیونی قوی  را به حالت سدیمی تغییر می دهد و این رزین به عنوان عامل تبادل یونی عمل می  کند.

تزریق مستقیم اسید:

در روش تزریق مستقیم اسید، برای تبدیل قلیائیت به اسید کربنیک، از تزریق اسید  استفاده می شود. اسید کربونیک به گاز کربنیک و آب تجزیه می شود و گاز کربنیک  در گاز زدایی استفاده می شود. تزریق اسید بایستی با دقت انجام گیرد زیرا اضافه  شدن بیش از حد اسید،PH آب حاصل را کاهش می دهد و آب خوراک دیگ بخار  اسیدی می گردد که باعث ایجاد خوردگی در سطوح فلزی سیستم آب خوراک دیگ  بخار خواهد شد. کنترل PH و مقدار سود اضافه شده بعداز عمل کربنات زدایی مهم  است.

مزایا و محدودیتهای سیستمهای قلیائیت زدایی:

سیستم قلیائیت زدایی از نوع تبادل یونی، آبی را تولید می کند که بدون سختی، به  ندرت قلیائیت پایینی دارد و هزینه این سیستم نیز منطقی است و در عین حال،  روشی قابل اعتماد است. آب حاصل برای کاربرد در دیگهای بخار با فشار پایین و  متوسط و بسیاری از فرایندهای شیمیایی مناسب است. روشهای جریان تقسیم شده و  رزینهای کاتیونی ضعیف، میزان کل نمکهای حاصل را کاهش می دهند.

به طور کلی   معایب زیر را باید در نظر گرفت:

-  قلیائیت زداها تمام قلیائیت را از بین نمی برند و اثری بر روی سیلیکا ندارند.

-  در مورد قلیائیت زداها همان نکاتی را در مورد آب ورودی سیستمهای تبادل کننده  یونی باید رعایت شد باید در نظر داشت.(مثل فیلتر کردن)

-  در سیستمهای قلیائیت زدایی عموما گاز کربنیک در یک گاز زدا با اعمال جریان  هوای معکوس از آب زدوده می شود، بنابراین آب حاصل، از اکسیژن اشباع است  وبه این علت خورنده خواهند بود.

قلیائیت نسبت به فنل فتالئین:

روش کار:

20 یا 25 میلی لیتر از نمونه آب مورد آزمایش را در ارلن ریخته دو تا سه قطره معذف فنل فتالئین به آن افزوده و سپس با اسیدکلریدریک 05/0نرمال محلول را تیتر کرده تا بی رنگ شود .

در صورتی که رقمpH  نمونه آب پائین تر از 3/8 باشد،اندیکاتور فنل فتالئین به رنگ صورتی تغییر رنگ نخواهد داد .بنابراین نمونه آب قلیائیت نسبت به فنل فتالئین نخواهد داشت.

محاسبات :

 

حجم اسید مصرفی:4mL

نرمالیته اسید:0/05

حجم نمونه:50mL


 

قلیائیت نسبت به متیل اورانژ:

روش کار :

3قطره معرف متیل اورانژ را در محلولی که اندازه گیری قلیائیت نسبت به فنل فتالئین روی آن بعمل آمده است اضافه کرده بهم میزنیم تا رنگ زرد ظاهر شود.سپس با اسیدکلریدریک 0/05 نرمال آنرا تیتر نموده تا رنگ نارنجی شود.

محاسبات:

حجم اسید مصرفی:9/5mL

نرمالیته اسید:0/05

حجم نمونه:20mL

قلیائیت متیل اورانژM+قلیائیت فنل فتالئینP=قلیائیت کل

500+250=750:قلیائیت کل

 

نتیجه گیری:

ما توانستیم توسط اندازه گیری قلیائیت آّب، غلظت یون های موجود در آب را  برحسب ppm اندازه گیری کنیم.

منابع:

اصول تصفیه و بهداشت آب- مهندس امیربیگی – اندیشه رفیع-نوبت دوم 1385

تکنولوژی تصفیه آبهای صنعتی به روش رزینی- مهندس محمد رضا نفری- سرسبز-چاپ اول 1382 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ شنبه بیست و نهم مهر 1391 ] [ 11:12 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

روش تعیین غلظت مواد معلق

بسم الله الرحمن الرحیم

  

عنوان آزمایش:

روش تعیین غلظت مواد معلق

 

هدف آزمایش:

تعیین مقدار کل مواد جامدSS

 

تاریخ انجام آزمایش:

25/02/91

 

تاریخ تحویل گزارش آزمایش:

27/02/91

 

 

تئوری:

ناخالصی های موجود در آب به 3 دسته عمده تقسیم می شوند:

1.    مواد معلق

2.    گازهای محلول در آب

3.    ناخاصی های محلول در آب

الف:مواد معدنی:

ب)مواد آلی:

 

1-مواد معلق:

موادمعلق ،ناخالصی هایی هستند که در آب حل نشده اند بلکه به صورت شناور در آب باقی می مانند و باعث کدر شدن آب می شوند همانند گل و لای ،شن و ماسه ،ذرات جدا شده از لوله های پوسیده ،روغن جلبک ها و مواد ریز کلوئیدی .لازم به ذکر است که میکروارگانیزم های موجود در آب (باکتری ها ،انگل ها ،قارچ ها ،میکروب ها و ویروسها و ...)نیز از آنجا که در آب غوطه ور هستند می توانند در این طبقه از ناخالصی ها دسته بندی شوند.

2-گازهای محلول در آب:

همانند اکسیژن و دی اکسید کربن ،نیتروژن ،هیدروژن سولفوره،متان و ...لازم به ذکر که اکسیژن ،دی اکسید کربن،هیدروژن سولفوره در فرآیند رسوب گذاری و خورندگی بسیار موثر هستند در ضمن وجود هیدروژن سولفوره در آب باعث ایجاد طعم و بوی نامطلوب می کند.

3-ناخالصی های محلول در آب:

ناخالصی های محلول در آب ممکن است از نظر ماهیت ((آلی))و((معدنی))باشند.

الف:مواد معدنی:

معمولا ً نمک های معدنی محلول در آب به صورت کاتیون ها و آنیون ها هستند .کاتیون ها مثل:کلسیم ، منیزیم،آهن و... آنیون ها مثل: کربنات،بی کربنات، هیدروکسید و ... .

ب)مواد آلی:

مواد حاصل تجزیه گیاهان ،مواد شیمیایی آلی و گازهای آلی،اجزای آلی محلول در آب را تشکیل می دهد.

بعضی از مواد آلی به صورت ذرات کلوئیدی هستند اما بیشتر مواد آلی به صورت محلول هستند آلایندهای آلی ممکن است باعث بو ، رنگ ، طعم نامطبوع آب شود.

بسیاری از مواد حل شده در آب نامطلوب هستند.مواد معدنی، گازها و مواد آلی حل شده در آب ممکن است  موجب بروز رنگ ريا، طعم و بوی نامطلوب شوند.برخی از ترکیبات شیمیایی ممکن است سمی باشند و برخی از اجزای آلی محلول به اثبات رسیده است که سرطان زا هستند. البته باید توجه داشت که تمامی مواد محلول در آب نامطلوب نیستند.

ازبین مواد حل شده در آب ،یونهای کلسیم و منیزیم باعث سختی آب و در نتیجه رسوب گذاری آب می شوند، سدیم نیز می تواند در غلظت های زیاد باعث ایجاد طعم  تلخ در آب شده و سلامتی بیماران قلبی و کلیوی را به خطر اندازد. همچنین سدیم خاصیت خورندگی بر سطح فلزات داشته و در غلظت های زیاد برای گیاهان سمی است.

آهن به مقدار بیش از0.3mg/lit و منگز به میزان بیش از0.5mg/lit می تواند باعث مشکل رنگ شود.

بعلاوه بعضی باکتری ها از آهن منگنز به عنوان منبع انرژی استفاده می کنند و رشد توده لجن ایجاد شده از تجمع باکتریها ممکن است مشکلات طعم و بو را بوجود آورد.

برخی عناصر موجود در آب برای بدن ضروری هستند ولی این بدان معنی نیست که مقدار مصرف روزانه آنها می تواند زیاد باشد . مقدار هر یک از این عناصر وقتی از حد معینی فراتر رود سمی محسوب شده و می تواند باعث بروز انواع بیماریها و عوارض سوء گردد. مثلا ً فلوئور از مقدار مجاز فراتر رود باعث بیماری فلوئوروزیس یعنی خط افتادن روی دندان ها و یا آسیبهای استخوانی گردد و یا اگر ید از حد مجاز بیشتر شود باعث بیماری آیدیسم می شود.

برخی از متداول ترین مواد مضر محلول در آب:

اینک به توضیح از متداول ترین و مضر ترین مواد محلول در آب می پردازیم. بدیهی است که گستره ی محلول های مضر به این چند مورد محدود نمی شود  . اما پرداختن به تمامی این محلول ها از حوصله این مقال خارج است.

نیترات و مضرات آن در آب آشامیدنی:

نیترات  یکی از آنیون های معدنی است که در نتیجه اکسیداسیون نیتروژن عنصری حاصل می شود این ماده یکی از عناصر بسیار ضروری برای سنتز پروتئین در گیاهان است و نقش مهمی در چرخه نیتروژن دارد نیترات از طریق اکسیداسیون طبیعی تولید و بنابراین در تمام محیط زیست یافت می شود.

فاضلاب های شهری ، صنعتی ، مواد دفعی حیوانی  و گیاهی در شهرهای بزرگ که دارای نیتروژن آلی هستند به خاک دفع می شوند در اثر فعالیت میکروارگانیزم های خاک نیتروژن آلی به یون آمونیوم (NH) تبدیل شده که که به فرآیند Ammonifcation گفته می شو. خاک توانایی نگهداری این ترکیب را در خود دارد اما به مرور طی پدیده دیگری به نام Nitrificaion بخشی از یون آمونیوم ابتدا به نیتریت(NO) و سپس به نیترات تبدیل می شود لایه سطحی خاک قادر به حفظ و نگهداری این دو ترکیب نبوده  و در نتیجه نیتروت و نیترات به آبهای زیرزمینی راه می یابند.

از آن جای که نیترات در آب به صورت محلول وجود دارد روش های نعمول تصفیه آب قادر به حذف آن نیستند از این رو نیاز به آن دسته از روش های تصفیه پیشرفته می باشد که قادر به کاهش آلایندها ی محلول هستند.از سوی دیگر چرخه ی نیترات سازی در شهرهایی که دفع نادرست فاضلاب از طریق چاه های جذبی اجام می شود همچنان ادامه دارد و مشکل تولید پیوسته نیترات و انتشار آن به آب های زیرزمینی را سبب می گردد.

روش کار:

برای اندازه گیری مقدار مواد معلق در آب ابتدا یک عدد کاغذ صافی را وزن کرد و درون قیف قرار دهید سپس حجم مشخصی از نمونه را صاف کنید. ظرفی محتوای  بوده را چند بار با آب مقطر شسته و روی کاغذ صافی بریزید سپس کاغذ صافی را در آون در دمای تا  به مدت 15 دقیقه خشک کنید و سپس به دقت وزن کنید مقدار مواد معلق از رابطه زیر حاصل می شود.

محاسبات:

 

منابع:   

اصول تصفیه و بهداشت آب- مهندس امیربیگی اندیشه رفیع-نوبت دوم 1385


 

 

 

 

[ شنبه بیست و نهم مهر 1391 ] [ 11:11 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

اندازه گیری سختی آب بروش کمپلکسومتری

بسم الله الرحمن الرحیم



عنوان آزمایش:

اندازه گیری سختی آب بروش کمپلکسومتری

هدف آزمایش:

اندازه گیری غلظت منیزیم وغلظت یون کلسیم در آب شهری از طریق تیتراسیون E.D.T.A

تاریخ انجام آزمایش:

4/2/91

تاریخ تحویل آزمایش:

                                                     11/02/91     

 

 

 

 

 

تئوری آزمایش:

EDTA ماده

                                                                                             :EDTA نام شیمیایی

اتیلن دى آمین تترااستیک اسید، اتیلن بیس مینودى استیک اسید

نامهاى مترادف (کربوکسى متیل) گلیسین)، اتیلن دى نیترىلوتترا استیک اسید

ایمینواستیک خانواده شیمیایی: اسید

٢٩٢/٢٨: مولکولى وزن

C10-H16-N2- o8شیمیایی:  فرمول

نمکهای Ethylenediaminetetra-acetic.Acid )EDTA) به علت حفظ سلولهای خونی بعنوان ماده ضد انعقاد مناسب در آزمایشگاههای هماتولوژی بکار می رود. این ماده توانایی پیوند با تعدادی از عناصر را داشته و با اتصال به کلسیم می تواند آنرا از محیط خارج نماید. کلسیم و دیگر یونهای دوظرفیتی می توانند بعنوان کوفاکتورهای آنزیم عمل نمایند و بهمین دلیل نمکهای EDTA جهت تعیین مقدار کلسیم، آهن، آلکالن فسفاتاز، کراتین کیناز و لوسین آمینو پپتید از مناسب نیستند.

موارد استفاده:

EDTAجهت آزمایشات زیر در هماتولوژی توصیه می گردد.

 1 – هماتوکریت (روش میکروهماکریت) – شمارش پلاکت – شمارش گلبولهای سرخ و سفید اندازه گیری هموگلوبین – گسترش خون محیطی جهت افتراق سلولی – شمارش رتیکولوسیت – فلوسیتومتری – سدیمانتاسیون (پس از تصحیح باسیترات سدیم). نمونه خون تهیه شده با ضد انعقاد EDTA در مدت 6 ساعت در حرارت آزمایشگاه باید از آزمایش گردد. استفاده از EDTA در سایر موارد مثل اندازه گیری سیکلوسپورین (Cyclosporin) و عناصر بسیار کمیاب توصیه شده است. لازم به ذکر است که نمکهای EDTA می توانند با ظروف فلزی یا درب آنها واکنش نشان داده و یونهای فلزی را آزاد کنند بنابراین برای استفاده از EDTA باید از ظروف مناسبی استفاده شود.
انواع
EDTA:

EDTA به صورت اسید آزاد به تنهائی بعنوان ضد انعقاد مصرف نمی گردد. بیشتر نمکهای آن مورد استفاده قرارمی گیرد. اسید آزاد آن دارای وزن ملکولی 2/292 و به صورت پودر سفید بدون بو می باشد.محلول.اشباع.آنج..(در.20درجه1سانتیگراد)2000تا300میلی1گرم.درلیتراست.
EDTA دی سدیک به همراه دو ملکول آب (EDTA-NA2, 2H2O) دارای وزن ملکولی 2/372 و به.صورت.پودر.کریستال.بدون.بو.می.باشد.حلالیت.آن.در.حرارت20.درجه.سانتیگراد.است.
EDTA دی پتاسیک به همراه دو ملکول آب (EDTA-K2, 2H2O) دارای وزن ملکولی 4/404  می باشد. این نوع بیشتر در اروپاو ژاپن استفاده می شود و به تازگی در آمریکا مورد توجه قرار گرفته است.این.نمک.نسبت.به.نمکهای.دی.سدیک.از.حلالیت.بیشتر.برخوردار.است.

 EDTA تری پتاسیک (EDTA-K3) دارای وزن ملکولی 406 و بصورت مایعی شفاف، بدون بو میباشد،نوع.خشک.شدن.آن.به.صورت.پودر.سفید.بدون.بواست.
PH نمکها:

PH نمکهای تری پتاسیک نزدیک به PH خون (8-7) می باشد، این مقدار بالاتر از PH نمکهای دی سدیک (3/5–5/4) است، در تستهای خاصی که بستگی به شرایط اسیدی یا قلیائی دارند می توان با توجه به PH مورد لزوم EDTA مناسب را بکار برد. در PH کمتر از چهار، کمپلکس متصل به کلسیم پایدار نبوده و ممکن است تجزیه و جدا گردد.

خواصجج.ضد.انعقاد:

بطور کلی EDTA بعنوان یک ماده ضد انعقاد در تستهای انعقادی بکار نمی رود مگر هنگامیکه بررسی و آزمایش پلاکت مورد نظر باشد. باید توجه نمود که در بعضی بیماران بعلت وجود آنتی بادیهای پلاکتی، با وجود EDTA پلاکتها به صورت چسبیده به یکدیگر مشاهده می شوند، لذا در این موارد نباید EDTA مصرف گردد. در ضمن قابل ذکر است که فاکتور V در مقابل EDTA ناپایدار است.

 

تیتراسیون کمپلکسومتری:

واکنشگر های تشکیل کمپلکس کاربرد وسیعی در تیتراسیو ن کاتیون ها دارند .مفید ترین این واکنش گر ها ترکیبات آلی با چندین گروه الکترون دهنده اند که تشکیل پیوند ها ی کوالانسی چند گانه با یون های فلزی را می دهند.

در تیتراسیون های کمپلکسومتری اساس کار براین است که کاتیون های () با لیگاندوارد واکنش شوند و کمپلکس  تشکیل شو تنوع لیگاندها زیاد است ،کاتیون ها معمولا در بین فلزات(عناصر) واسطه دیده می شوند زیرا اوربیتال  خالی دارند و اماده پذیرش الکترون هستند.کاتیون های گروه اول تشکیل کمپلکس نمی دهند.

کلسیم و منیزیم علاوه بر منزوی بودن در شرایط خاص با بعضی از لیگاندها واکنش می دهند .یکی از این لیگاندها (اتیلن دی آمین تترا استیک اسید ) است که با 6جفت الکترون آزاد  می تواند آنها را در اختیار یون مرکزی قرار دهد و ترکیب پایدار تشکیل دهد .لیگاندهای چند دندانه بهتر از یک دندانه می باشند زیرا یک به یک هستند.

در لیگاندهای جند دندانه کمپلکس حد واسط تشکیل نمی شود.

اگر منحنی تیتراسیون را رسم کنیم جهش بزرگتری مشاهده می شود.

اندازه گیری سختی آب

آب.سخت:

آب سخت آبی است که حاوی نمک‌ های معدنی از قبیل ترکیبات کربنات‌های هیدروژنی، کلسیم، منیزیم و.است.سختی.آب.بر.دو.نوع.است::.دایمی.و.موقت.

نحوه.رفع.سختی.آب:
تغییرات سختی آب بر حسب آنکه آب در موقع نفوذ در زمین از قشرهای آهکی و منیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد، کم یا زیاد می‌شود. آبهای نواحی آهکی، سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب در عرض سال هم ممکن است تغییر نماید. معمولاً سختی آبها در فصل
.باران.کم.و.در.فصل.خشکی.زیاد.می‌شود.

مضرات.آب.سخت:

آب سخت برای مصرف در کارخانجات مناسب نیست. از مضرات آن ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ.و.خوردگی.می.شود.
سختی آب، عامل تشکیل رسوب در دیگهای بخار، مبدلهای حرارتی، برجهای خنک کننده و سیستمهای سرد کننده می باشد. اگر آب سخت برای شستشو به کار رود، صابون هدر می رود. در صنایع نساجی و رنگرزی کیفیت رنگ افت می کند. انحلال سود سوز آور در آب، منیزیم را به صورت هیدروکسید منیزیم
.رسوب.می.دهد.سختی.بیش.ازحدباعث.سوء.هاضمه.و.بروز.بیماریهای.کلیوی.می.شود.
جهت رفع سختی آب، تعداد زیادی مواد شیمیایی موجود است، که دارای کربنات سدیم هستند. این مواد را قبل از ورود آب، به دیگ ها اضافه می کنند. که باعث گرفتن سختی آب می شود. و یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد، آهک و گچ را رسوب می‌دهند (باعث شناور شدن رسوب در آب دیگ می شود) و دیگر این رسوب، محکم به جدار دیگ نمی‌چسبد بطوری
.که.می‌توان.آنرا.به.آسانی.پاک.نمود.
البته به یاد داشته باشید جهت خروج این رسوبات معلق شده در دیگ باید طبق یک برنامه زمان بندی شده و منظم اقداماتی
.از.جمله.زیرآب.زدن.به.صورت.مداوم.تکرار.شود.

 درجه.سختی.آب:
درجه
.سختی.آب.را.از.روی.مقدار.کلسیم.ومنیزیم.موجود.درآن.تعیین.می‌کنند.
در آلمان اگر آبی ده میلی گرم
CaO در یک لیتر داشته باشد می‌گویند درجه سختی آب یک است.
در فرانسه اگر آبی در یک لیتر ده میلی گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم داشته باشد می‌گویندکه
.یک.درجه.سختی.دارد.
در انگلستان اگر آبی ده میلی گرم کربنات کلسیم و یا همسنگ آن کربنات منیزیم در ۰.۷ لیتر داشته باشدیک
.درجه.سختی.دارد.
برای تعیین سریع سختی آب، کارخانه شیمیایی واقع در آلمان قرصهایی ساخته است. در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج، آب مورد آزمایش را تا خط نشان لوله پر می‌نمایند، و به‌ وسیله معرفی که همراه بسته قرصهاست رنگ این آب را قرمز می‌کنند و آگاه آنقدر از این قرصها در آن می ‌اندازند تا رنگ آب سبز گردد. شماره قرصهای ریخته شده در لوله آزمایش برابر درجه سختی آب می‌باشد. دقت این روش تا نیم درجه است. در ایران معمولا از کیت های خاصی استفاده
.میشود. 
سخت
.گیری:

سختی گیری برای جدا کردن دو عنصر کلسیم و منیزیم بکار میرود. اگر این دو عنصر از آب جدا نشوند، همان اتفاقی در دیگ بخار می‌افتد که در کتری رخ می‌دهد. در واقع رسوبات، سطح بین لوله های آتش خوار با آب را کاهش می دهد و انرژی بیشتری برای تولید میزان معینی فشار مصرف می‌شود. همچنین پاکسازی این لوله ها علاوه بر هزینه بر بودن.خط.تولید.را.نیز.متوقف.می‌کند.
این بخش از دو مخزن تشکیل می‌شود، مخزن اول شامل بافت رزین سه ‌بعدی بوده که با منیزیم ترکیب شده
RMg بوجود می‌آورد در نتیجه سختی آب از بین می‌رود ولی نمی‌توان آن را به فاضلاب هدایت کرد. چون رزین از دست خواهد رفت. سپس مخزن دوم به عنوان مخزن احیا استفاده می شود. در این مخزن آب‌ نمک وجود دارد. واکنشهای به صورت زیر انجام می‌شود. (واکنش زیر، با ترکیب رزین و منیزیم.انجام.می.گیرد.
واکنش
.اول.:.:MgSo4+R--->RMg+So4
واکنش
.دوم:NaCl+RMg+So4.--->RNa+MgCl2
اکنون آب وارد مخزن نمک شده، و
RNa مجددا با سولفات منیزیم تر کیب شده و تولید RMg می‌نماید. که با انجام چرخه‌ایی این واکنش ‌ها، رزین مجددا احیا شده و از چرخه احیا خارج می‌شود.
اکنون سختی آب گرفته شده. ولی برای وارد شدن به داخل دیگ باز مشکلاتی وجود دارد.
لازم به ذکر است همان گونه که بیان شد، دستگاه سختی گیر تنها قادر به جداسازی دو عنصر مضر کلسیم و منیزم است. جهت جداسازی دیگر عنصرها از آب دیگ بخار و تاسیسات، تدابیر دیگری باید درنظرگرفت.
لازم به یادآوری می باشد، در زمان تولید در کارخانه و کارکرد مداوم دیگ بخار، ممکن است بیش از ظرفیت سختی گیر آب مصرفی از آنها عبور کند، که مسلما تمامی املاح کلسیم و فسفر به قطع فیلتر و جداسازی نمی شود. در این صورت تدبیر ثمر بخش موادی است که املاح منیزم و کلسیمی که فیلتر نمی شوند را، در آب جوش به هنگام کار دائم دیگ بخار به صورت غیر قابل رسوب در می آورد، و مانع چسبیدن آنها به سطح فلز مخزن آب، روی لوله ها و کوره می شود. که با قیمت بسیار ارزانی در دسترس می باشند. و با اضافه نمودن آنها به آب مصرفی دیگ بخار و درین های (زیرآب زنی) مرتب طبق آزمایش های لازم آب ورودی دیگ، این املاح معلق و نچسب به هرز آب فرستاده می شود.

 

موارد و تجهیزات:

1-  ارلن 250ml 2-  محلول  EDTA  -3بورت 4-  محلول بافر 5- مقداری NaOH  6- آب شهر

روش کار:

25میلی لیتر از نمونه آب را در یک ارلن 250میلی لیتر ریخته و 25 میلی لیتر آب مقطر به آن اضافه می نمائیم.سپس1تا5/1میلی لیتر بافر و چند قطره معرف E.B.Tبه مخلوط افزوده و تا تغییر رنگ قرمز به آبی خالص بوسیله ملح دی سدیک E.T.D.A1/1مول در لیتر تیتر می کنیم:

سختی کل برحسب میلی گرمهای کربنات کلسیم عبارتست از:

محاسبات:

نتیجه گیری:

 با انجام این آزمایش ما می توانیم درجه سختی  آب شهری را به دست آوریم و آب سخت را با گرم کردن ( برای ازبین رفتن سختی موقت)و یا با اضافه کردن کربنات سدیم (برای از بین بردن سختی دائم ) می توانیم ار بین ببریم . با جمع کردن سختی موقت و سختی دائم ، سختی کل بدست می آید.





[ شنبه بیست و نهم مهر 1391 ] [ 11:10 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

تعیین مقدار مواد محلول درآب (TDS)

بسم الله الرحمن الرحیم

عنوان آزمایش:

تعیین مقدار مواد محلول درآب (TDS)

هدف آزمایش:

تعیین كل مواد جامد

تاریخ انجام آزمایش:

28/01/91

تاریخ تحویل آزمایش:

                                                     04/02/91        

تئوری آزمایش:
آب خالص در طبیعت وجود ندارد . در طول بارش باران و جریان آب بر روی سطح زمین گازهای متنوع ، مواد معدنی و آلی در آب وارد شده و به صورت مواد معلق و شناور كلوئیدی یا كاملاً محلول پدیدار می گردند . به طور كلی ناخالصی آب های طبیعی را به 3 گروه می توان تقسیم كرد .           1) یون های محلول 2)غیر یون ها و نامحلول ها 3) گازها

:TDS
منظور از TDS كل مواد جامد محلول در آب است كه برابر غلظت همه یون های موجود در آب  می باشد . واضح است كه اگر غلظت یون ها برحسب معادل كربناتی باشد غلظت یون های مختلف یون را می توان با هم جمع كرد و مجموع را با TDS بیان كرد .

آب دریا

آب های شور

مجاز آشامیدنی

مطلوب آشامیدنی

مطلوب صنعتی

آب

40000

10000

1000

500

100

TDS




TDS
را با واحد ppm گزارش می كنند و برای اندازه گیری آن به این صورت عمل می كنند كه ابتدا نمونه ی 100 ml از آب را صاف می كنند و سپس آن را تا مرحله خشك شدن تبخیر می نمایند . مواد جامد باقی مانده را در دمای قرار می دهند تا وقتی كه وزن آن به مقدار ثابتی برسد سپس آن را در یك دسی كاتر خشك می كنند .

PPM

مقدار كل مواد جامد محلول :(TDS)
به مقدار كل انواع مواد شیمیایی محلول در آب TDS می گویند و معیار عمومی مناسبی برای غلظت مواد یونی در آب است . به طور كلی میزان TDS در آب شیرین كمتر از 1500 میلی گرم در لیتر ، در آب شور بین 1500 تا 5000 میلی گرم در لیتر ، در آب شور بالاتر از 5000 میلی گرم در لیتر و در آب در پایین 3000 تا 4000 میلی گرم در لیتر است .
تعیین TDS از طریق قابلیت هدایت الكتریكی :
یكی از فواید تعیین غلظت واقعی كل تركیبات یونی محلول در اندازه گیری صحرایی ، باردار بودن یون ها ( مثبت و منفی ) است كه امكان فراهم شدن غلظت واقعی كل را در محلول میسر می كند . محلولی كه دارای بار الكتریكی است به عنوان یك هادی عمل نخواهد كرد و اجازه عبور جریان الكتریكی را از میان محلول می دهد . مقدار جریانی كه از محلول عبور می كند با غلظت و انواع یون های حل شده در محلول متناسب است . ابزاری كه در آزمایشگاه برای اندازه گیری TDS مورد استفاده قرار می گیرد هدایت سنج الكتریكی است . این دستگاه دارای مدار الكتریكی حساسی است كه به پل وتستون معروف است . ضریب هدایت الكتریكی محلول توسط این دستگاه اندازه گرفته می شود ، بدین ترتیب كه هدایت الكتریكی محلول در بین دو صفحه موازی كه در داخل نمونه غوطه ور است سنجیده می شود . هدایت الكتریكی این محلول معادل مقداری است كه برای اندازه گیری TDS ثبت می شود كه در اینجا هدایت الكتریكی ، ضریب هدایت بین دو صفحه موازی در واحد فاصله طولی است كه معمولاً برحسب زیمنس بر سانتی متر (S/cm) یا برای واحدهای كوچك تر آن برحسب میكروزیمنس بر سانتی متر بیان می شود .
تعیین TDS به روش وزن سنجی :
روش قابل استفاده دیگر برای تعیین TDS این است كه حجم مشخصی از نمونه آب را گرفته پس از صاف كردن ، آب را به دقت تبخیر كنیم . وقتی كه تمام آب تبخیر شد ، ته مانده خشكی باقی می ماند كه در واقع همان تركیبات قبلی در نمونه آب هستند . با توزین ته مانده خشك می توان وزن مواد جامد محلول را بر حسب میلی گرم در لیتر تعیین كرد . روش وزن سنجی نسبت به هدایت الكتریكی به زمان بیشتری نیاز دارد ، اما تجهیزات و ابزارهای مورد استفاده در این روش كم هزینه تر است .
شوری : مورد خاصی از :TDS

جرم نمك های حل شده (mg)
جرم محلول (gr)

اندازه گیری شوری آب مورد خاص از TDS می باشد كه محلول دارای مقدار بسیار زیادی از نمك است . از جمله این نمونه آب ها می توان به آب لب شور یا آب دریا اشاره كرد . شوری بدون عدد دیمانس بیان می شود و بنا به تعریف عبارت است از نسبت جرم نمك های حل شده به جرم محلول مورد نظر:= شوری
روش 1 : اندازه گیری TDS با استفاده از هدایت الكتریكی :
هدف : تعیین غلظت كل انواع مواد یونی محلول در نمونه آب از طریق اندازه گیر یهدایت الكتریكی آن محلول . هدایت الكتریكی ، اندازه گیری جریان الكتریكی در محلول است . در واقع نشان می دهد كه چگونه جریان الكتریكی توسط محلول هدایت می شود . وجود چنین خاصیتی در محلول تحت تأثیر غلظت یون های موجود در آن و همچنین درجه حرارت است . هر چند این روش اختصاص به ماده یونی خاصی ندارد بلكه بیشتر دلالت بر غلظت كل یون های حل شده در محلول دارد .

روش 2 : اندازه گیری TDS با استفاده از روش وزن سنجی:
هدف : تعیین TDS در محلول با استفاده از صاف كردن نمونه ، تبخیر آب در 105 – 103 درجه سانتی گراد و توزین مواد باقی مانده پس از تبخیر آب . غلظت TDS تعیین شده در این روش بر حسب میلی گرم در لیتر بیان می شود كه این غلظت علاوه بر مواد یونی موجود در نمونه شامل مواد ارگانیكی غیریونی محلول در آب نیز هست .
منظور از تصفیه شیمیایی آب بجدا كردن و یا كم كردن مواد محلول در آب است و همان طور كه می دانیم این مواد محلول از نمك های مختلف فلزات تشكیل شده كه با اضافه نمودن داروهای شیمیایی با آب و تركیب آن ها با عناصر مزاحم محلول در آب رسوبات نامحلولی ایجاد شده و عناصر ته نشین می گردند . این مواد شیمیایی اضافه شده را اجسام عمل كننده با اكتیو می نامند . و اكتیوها ممكن است خود یك جسم محلول باشند كه در این صورت ابتدا محلول غلیظی از آن را تهیه نموده و سپس نسبت معینی از این محلول را با آب خام اضافه می نمیاند و ضمناً ممكن است اكتیو یك جسم نامحلول در آب باشد . در این حالت راكتیو را به صورت بستری با ضخامت معین روی صافی قرار می دهند و آب پس از عبور از این بسته به آرامی و سرعت كم یون های مزاحم مورد نظر را روی دانه های راكتیو از خود باقی گذاشته و عناصر زیادی آب جذب بستر راكتیو می شود .
TDS
مواد محلول آب های طبیعی پس از تبخیر آب به صورت ماده جامدی در ظرف تبخیر باقی می مانند كه باقی مانده تبخیر خوانده می شود و عبارتند از مجموعه مواد معدنی و آلی حل شده در آب كه احتمالاً مواد كلوئیدی موجود در آب نیز به آن اضافه شده است .
اگر نمونه قبل از صاف كردن آن جهت اندازه گیری به كار برده شود و مقدار مواد معلق موجود در آن قابل ملاحظه باشد باقی مانده تبخیری كه به این ترتیب بدست می آید شامل مواد معلق نیز خواهد بود . به این لحاظ صاف كردن نمونه از كاغذ صافی مناسب قبل از تبخیر توصیه شده است . تبخیر در پایین تراز درجه حرارت جوش انجام خواهد گرفت و بهتر است در جام پایین به عمل آید . ضمن تبخیر ممكن است تغییراتی در تركیب شیمیایی مواد محلول در اثر حرارت حاصل شود . به این لحاظ پس از تبخیر باقی مانده خشك مدت معینی بر درجه حرارت یا نگه داشته می شود . سدیم بی كربنات در دجه حرارت های نزدیك به به تدریج گاز كربنیك خود را از دست داده و در كاملاً به سدیم كربنات تبدیل شده است .
نیترات ها معمولاً در آب های طبیعی به مقدار كمتر دیده می شوند و اثری در باقی مانده تبخیر ندارند.

شرح آزمایش :
یك بشر را برداشته آن را می شوییم و كاملاً خشك می نماییم . سپس آن را وزن نموده و مقدار 50 سی سی آب درون آن می ریزیم آن رامی جوشانیم تا زمانی كه از خشك شدن آن مطمئن شویم سپس آن را در oven در دمای 110درجه سانتیگراد به مدت 30دقیقه قرار می دهیم و پس از سرد شدن در دسیکاتور فورا ً توزین می نماییم.

محاسبات:

وزن بشر قبل از آزمایش :34/99                                                            

وزن بشر بعد از آزمایش :44/99

حجم آب مورد آزمایش بر حسب میلی لیترV:50میلی لیتر

 

=مقدار محلول در آب

منابع:

آزمایشگاه های شیمی: صادق احمدی ،سکینه منصوری ،فاطمه انوری



 

[ شنبه بیست و نهم مهر 1391 ] [ 11:8 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

مقاومت3

مقاومت3

مقدمه

خازن المان الکتریکی است که می‌تواند انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) در خود ذخیره کند. انواع خازن در مدارهای الکتریکی بکار می‌روند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند. ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل می‌شود:


الفصفحات هادی
بعایق بین هادیها (دی الکتریک)

ساختمان خازن

هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می‌دهند. معمولا صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم ، روی و نقره با سطح نسبتا زیاد بوده و در بین آنها عایقی (دی الکتریک) از جنس هوا ، کاغذ ، میکا ، پلاستیک ، سرامیک ، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده می‌شود. هر چه ضریب دی الکتریک یک ماده عایق بزرگتر باشد آن دی الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال ، ضریب دی الکتریک هوا 1 و ضریب دی الکتریک اکسید آلومینیوم 7 می‌باشد. بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومینیوم 7 برابر خاصیت عایقی هوا است.

انواع خازن

الف- خازنهای ثابت

·         سرامیکی

·         خازنهای ورقه‌ای

·         خازنهای میکا

·         خازنهای الکترولیتی

o        آلومینیومی

o        تانتالیوم


ب- خازنهای متغیر

·         واریابل

·         تریمر

انواع خازن بر اساس شکل ظاهری آنها

1.      مسطح

2.      کروی

3.      استوانه‌ای

انواع خازن بر اساس دی الکتریک آنها

1.      خازن کاغذی

2.      خازن الکترونیکی

3.      خازن سرامیکی

4.      خازن متغییر



img/daneshnameh_up/2/23/SphericaCapacitance4.JPG

خازن کروی

 

خازن مسطح (خازن تخت)

دو صفحه فلزی موازی که بین آنها عایقی به نام دی الکتریک قرار دارد، مانند (هوا ، شیشه). با اتصال صفحات خازن به یک مولد می‌توان خازن را باردار کرد. اختلاف پتانسیل بین دو سر صفحات خازن برابر اختلاف پتانسیل دو سر مولد خواهد بود.

ظرفیت خازن (C)

نسبت مقدار باری که روی صفحات انباشته می‌شود بر اختلاف پتانسیل دو سر باتری را ظرفیت خازن گویند؛ که مقداری ثابت است.

C = kε0 A/d

 

C = ظرفیت خازن بر حسب فاراد

 

Q = بار ذخیره شده برحسب کولن

 

V = اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب ولت




ε0 =
قابلیت گذر دهی خلا است که برابر است با: 8.85 × 12-10 _ C2/N.m2


k (
بدون یکا) = ثابت دی الکتریک است که برای هر ماده‌ای فرق دارد. تقریبا برای هوا و خلأ 1=K است و برای محیطهای دیگر مانند شیشه و روغن 1


A =
سطح خازن بر حسب m2


d =
فاصله بین دو صفه خازن بر حسب m


img/daneshnameh_up/a/a6/Capacitance1.JPG

 

چند نکته

·         آزمایش نشان می‌دهد که ظرفیت یک خازن به اندازه بار (q) و به اختلاف پتانسیل دو سر خازن (V) بستگی ندارد بلکه به نسبت q/v بستگی دارد.

·         بار الکتریکی ذخیره شده در خازن با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم دارد. یعنی: q a v

·         ظرفیت خازن با فاصله بین دو صفحه نسبت عکس دارد. یعنی: C a 1/d

·         ظرفیت خازن با مساحت هر یک از صفحات و جنس دی الکتریک (K )نسبت مستقیم دارد. یعنی: C a A و C a K

شارژ یا پر کردن یک خازن

وقتی که یک خازن بی بار را به دو سر یک باتری وصل کنیم؛ الکترونها در مدار جاری می‌شوند. بدین ترتیب یکی از صفحات بار (+) و صفحه دیگر بار (-) پیدا می‌کند. آن صفحه‌ای که به قطب مثبت باتری وصل شده ؛ بار مثبت و صفحه دیگر بار منفی پیدا می‌کند. خازن پس از ذخیره کردن مقدار معینی از بار الکتریکی پر می‌شود. یعنی با توجه به اینکه کلید همچنان بسته است؛ ولی جریانی از مدار عبور نمی‌کند و در واقع جریان به صفر می‌رسد. یعنی به محض اینکه یک خازن خالی بدون بار را در یک مدار به مولد متصل کردیم؛ پس از مدتی کوتاه عقربه گالوانومتر دوباره روی صفر بر می‌گردد. یعنی دیگر جریانی از مدار عبور نمی‌کند. در این حالت می‌گوییم خازن پرشده است.

دشارژ یا تخلیه یک خازن

ابتدا خازنی را که پر است در نظر می‌گیریم. دو سر خازن را توسط یک سیم به همدیگر وصل می‌کنیم. در این حالت برای مدت کوتاهی جریانی در مدار برقرار می‌شود و این جریان تا زمانی که بار روی صفحات خازن وجود دارد برقرار است. پس از مدت زمانی جریان صفر خواهد شد. یعنی دیگر باری بر روی صفحات خازن وجود ندارد و خازن تخلیه شده است. اگر خازن کاملا پر شود دیگر جریانی برقرار نمی‌شود و اگر خازن کاملا تخلیه شود باز هم جریانی برقرار نمی‌شود.


تصویر

 

تأثیر ماده دی‌الکتریک در فضای بین دو صفحه موازی یک خازن

وقتی که خازنی را به مولدی وصل می‌کنیم؛ یک میدان یکنواخت در داخل خازن بوجود می‌آید. این میدان الکتریکی بر توزیع بارهای الکتریکی اتمی عایقی که در درون صفحات قرار دارد اثر می‌گذارد و باعث می‌شود که دو قطبیهای موجود در عایق طوری شکل گیری کنند؛ که در یک سمت عایق بارهای مثبت و در سمت دیگر آن بارهای منفی تجمّع کنند. توزیع بارهایی که در لبه‌های عایق قرار دارند؛ بر بارهای روی صفحات خازن اثر می‌گذارد. یعنی بارهای منفی روی لبه‌های عایق؛ بارهای مثبت بیشتری را روی صفحات خازن جمع می‌کند؛ و همینطور بارهای مثبت روی لبه‌های عایق بارهای منفی بیشتری را روی صفحات خازن جمع می‌کند. بنابراین با افزایش ثابت دی الکتریک (K) می‌توان بارهای بیشتری را روی خازن جمع کرد و باعث افزایش ظرفیت یک خازن شد. با گذاشتن دی الکتریک در بین صفحات یک خازن ظرفیت آن افزایش می‌یابد.

میدان الکتریکی درون خازن تخت

در فضای بین صفحات خازن بار دار میدان الکتریکی یکنواختی برقرار می‌شود که جهت آن همواره از صفحه مثبت خازن به سمت صفحه منفی خازن است. اندازه میدان همواره یک عدد ثابت می‌باشد.

E=V/d



E: میدان الکتریکی

 

V: اختلاف پتانسیل دو سر خازن

 

d: فاصله بین دو صفحه خازن




میدان الکتریکی با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم و با فاصله بین صفحات خازن نسبت عکس دارد.

به هم بستن خازنها

خازنها در مدار به دو صورت بسته می‌شوند:

1.      موازی

2.      متوالی (سری)

بستن خازنها به روش موازی

در بستن به روش موازی بین خازنها دو نقطه اشتراک وجود دارد. در این نوع روش:

·         اختلاف پتانسیل برای همة خازنها یکی است.

·         بار ذخیره شده در کل مدار برابر است با مجموع بارهای ذخیره شده در هریک از خازنها.

ظرفیت معادل در حالت موازی

مولد V = V1 = V2 = V3

 

بار کل Q = Q1 + Q2 + Q3

 

CV = C1V1 + C2V2 + C3V3

 

ظرفیت کل : C = C1 + C2 + C3




اندیسها مربوط به خازنهای 1 ؛ 2 و 3 می‌باشد. هرگاه چند خازن باهم موازی باشند، ظرفیت خازن معادل برابر است با مجموع ظرفیت خازنها.

تصویر

 

بستن خازنها بصورت متوالی

در بستن به روش متوالی بین خازنها یک نقطه اشتراک وجود دارد و تنها دو صفحه دو طرف مجموعه به مولد بسته شده ؛ از مولد بار دریافت می‌کند. صفحات مقابل نیز از طریق القاء بار الکتریکی دریافت می‌کنند. بنابراین اندازه بار الکتریکی روی همه خازنها در این حالت باهم برابر است. در بستن خازنها به طریق متوالی:

·         بارهای روی صفحات هر خازن یکی است.

·         اختلاف پتانسیل دو سر مدار برابر است با مجموع اختلاف پتانسیل دو سر هر یک از خازنها.

ظرفیت معادل در حالت متوالی:

بار کل Q = Q1 + Q2 + Q3

 

اختلاف پتانسیل کل V = V1 = V2 = V3

 

q/C = q1/C1 + q2/C2 + q3/C3

 

C-1 = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3



ظرفیت کل در حالت متوالی ، وارون ظرفیت معادل ، برابر است با مجموع وارون هریک از خازنها.



تصویر

 

انرژی ذخیره شده در خازن

پر شدن یک خازن باعث بوجود آمدن بار ذخیره در روی آن می‌شود و این هم باعث می‌شود که انرژی روی صفحات ذخیره گردد. کل کاری که در فرآیند پر شدن خازن انجام می‌شود از طریق محاسبه بدست می‌آید.

کاربرد خازن

با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می‌شود؛ برای ایجاد میدانهای الکتریکی یکنواخت می‌توان از خازن استفاده کرد. خازنها می‌توانند میدانهای الکتریکی را در حجمهای کوچک نگه دارند؛ به علاوه می‌توان از آنها برای ذخیره کردن انرژی استفاده کرد. خازن در اشکال مختلف ساخته می‌شود

[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 11:14 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

مقاوت 1

مقاومتها به گونه‌ای ساخته می‌شوند که بتوانند جریان عبوری از مدار را در حد موردنیاز محدود کنند  دو نوع مقاومت وجود دارد:مقاومت های ثابت و متغیر .

(مقاومت):

  1. مقاومت های ثابت :

    مقاومت های ثابت به آن دسته از مقاومت ها گفته می شود که مقدارشان همواره ثابت است.علامت فنی مقاومت در نقشه مدارها به صورتimg/daneshnameh_up/9/9c/Moghavemat3.jpg است و آنرا با حرف R نشان می‌دهند. اما خود مقاومت به شکل استوانه کوچکی است که روی آن 4 نوار رنگی دیده می‌شود. و به طور معمول از جنس کربن هستند . به دو سر آن نیز پایه فلزی متصل است، برای قرار دادن مقاومت در مدار ، پایه‌های آن را توسط دم‌باریک خم می‌کنند و داخل سوراخهای بردبورد یا فیبر فرو می‌برند.

    مقدار اهم مقاومت ها به سه روش مشخص می شوند که عبارتند از:

    1- نوارهای رنگی 2- رمزهای عددی 3- نوشتن مقدار مقاومت

    انواع مقاومت ثابت

الف- کربنی

ب- لایه ای :

° لایه ی کربنی

° لایه ی فلزی

° لایه ی اکسید فلز

ج-سیمی

مقاومت سیمی از پیچیدن طول معینی سیم مقاومت دار از جنس آلیاژهای مختلف نیکل بر روی استوانه ای عایق از جنس سرامیک ساخته می شود . این مقاومت عموما برای توان های بالا (2تا250 وات ) ساخته می شود . این ویژگی خاص ، آن هارا از سایر مقاومت ها متمایز می سازد .
مقاومت های سیمی توان 2 وات به بالا عموما در یک محفظه مانند سیمان بامقطع مربع – مستطیل شکل ساخته می شوند و به "مقاومت های آجری" معروفند. مقاومت های آجری در مدارهای صوتی و تصویری به منظور کاهش دهنده ی ولتاژ استفاده می شوند ، اما امروزه با بکارگیری نیمه هادی ها و پایین آمدن ولتاژ کار مدارها ، از این مقاومت ها کمتر استفاده می گردد. یکی ازویژگی های خوب مقاومت سیمی این است که به هنگام سوختن شعله ور نشده هم چنین پس از سوختن ، کاملا قطع می شود . به همین دلیل ، در بسیاری از مدار ها به عنوان مقاومت فیوزی (Fusible Resistor) استفاده می شودو به آن "مقاومت حفاظتی" (Safety Resistor) نیز می گویند. زیرا این مقاومت هادر حالت عادی به صورت یک مقاوت معمولی عمل می کنند و چنانچه جریان عبوری آن از حد معینی بیش تر شود مانند یک فیوز قطع می شوند . مقاوت سیمی به سبب "سیم پیچ بودن" دارای خاصیت "اندوکتانس" (خودالقایی) بوده که این نوعی عیب برای آن محسوب می شود .

مقاومت های متغیر:
مقاومت های متغیر به مقاومت هایی اطلاق می شود که مقدارشان ثابت نبوده و قابل تغییر می باشد. در مدارهای الکترونیکی از مقاومت متغیر به عنوان کنترل حجم صدا ( ولوم) یا سایر کنترل‌ها استفاده می‌شود. مقاومت متغیر دارای سه پایه است که به مدار متصل می‌شود. هنگامی که به عنوان تنظیم کنند ه جریان در مدار به کار می‌رود فقط از پایه وسط و یکی از پایه‌های طرفین استفاده می‌شود. با تغییر محور مقاومت متغیر ، مقدار مقاومت تغییر می‌کند. مقاومت های متغیر به صورت زیر تقسیم بندی می شوند:
1-قابل تنظیم : الف- پتانسیومتر ب- رئوستا

2-وابسته «تابع):
الف- تابع حرارت TDR :
1 - PTC
2- NTC
ب- تابع نور LDR
ج- تابع ولتاژVDR
د- تابع میدان مغناطیسی MDR

انواع مقاومت متغیر

الف- قابل تنظیم :

° پتانسیومتر

° رئوستا


ب- وابسته «تابع):

°تابع حرارت :

  1. PTC
  2. NTC

° تابع نور LDR

° تابع ولتاژVDR

° تابع میدان مغناطیسی MDR

  1. تشخیص مقدار اهم مقاومت ها:

الف- کدهای رنگی
ب- رمزهای عددی

ج- نوشتن مقدار مقاومت

استاندارد های مقاومت

قطعات تولیدی کارخانجات مختلف ممکن است در نقاط مختلف جهان استفاده شود ، از این رو ضروری است که تمامی آنها به منظور تولید قطعات خود از نظر مقدار و سایر مشخصات از روشها و استانداردهای خاص پیروی کنند . معمولترین آنها " استاندارد اروپایی " است که با حرف E مشخص می شود . این استاندارد خود شامل سری های مختلفی است :E6 , E12 , E24

سری E6 دارای 6 قسمت و تلرانس مقاومت های آن 20 در صد است .
سری E12 دارای 12 قسمت وتلرانس مقاومت های آن 10 درصد است .
سری E24 دارای 24 قسمت وتلرانس مقاومت های آن 5 درصد است.



0/1 , 5/1 , 2/2 , 3/3 , 7/4 , 8/6 :E6سری


0/1 , 2/1 , 5/1 , 8/1 , 2/2 , 7/2 , 3/3 , 9/3 , 7/4 , 6/5 , 8/6 , 2/8 : E12سری


0/1 , 1/1 , 2/1 , 3/1 , 5/1 , 6/1 , 8/1 , 2 , 2/2 , 4/2 , 7/2 , 0/3 , 3/3 , 6/3 , 9/3 , 3/4 , 7/4 , 1/5 , 6/5 , 2/6 , 8/6 , 5/7 , 2/8 , 1/9 : E24سری



هر یک از سه سری شامل اعدادی هستند که به آنها " اعداد پایه " می گویند و با ضرب یا تقسیم اعداد هر سری در مضارب 10 می توان مقادیر مختلفی از این سری ها را بدست آورد .

مثلا در سری E6 با ضرب عدد 10 در اعداد پایه می توان به مقاومتهایی که در این سری ساخته می شوند پی برد :
Ω10 ، Ω15 ، Ω 22 ، Ω33 ، Ω47، Ω68

و با ضرب عدد 100 در اعداد پایه :
Ω100 ، Ω150 ، Ω220 ، Ω330 ، Ω470 ، Ω680
از سری های E6 و E12 و E24برای استاندارد نمودن ظرفیت خازنها و ضریب خود القایی سلف ها نیز استفاده می شود . البته سری های دیگری نیز همچون E48 و E96 و E192 وجود دارند .

خواندن مقدار مقاومتها

 

تشخیص مقدار مقاومت با استفاده از نوارهای رنگی

مقاومتهای توان کم دارای ابعاد کوچک هستند، به همین دلیل مقدار مقاومت و تولرانس را بوسیله نوارهای رنگی مشخص می‌کنند که خود این روش به دو شکل صورت می‌گیرد:

  1. روش چهار نواری
  2. روش پنج نواری

روش اول برای مقاومتهای با تولرانس 2% به بالا استفاده می‌شود و روش دوم برای مقاومتهای دقیق و خیلی دقیق تولرانس کمتر از 2%) استفاده می‌شود. در اینجا به روش اول که معمولتر است می‌پردازیم. به جدول زیر توجه نمائید. هر کدام از این رنگها معرف یک عدد هستند:


0

سیاه

1

قهوه‌ای

2

قرمز

3

نارنجی

4

زرد

5

سبز

6

آبی

7

بنفش

8

خاکستری

9

سفید


دو رنگ دیگر هم روی مقاومتها به چشم می‌خورد: طلایی و نقره‌ای ، که روی یک مقاومت یا فقط طلایی وجود دارد یا نقره‌ای. اگر یک سر مقاومت به رنگ طلایی یا نقره‌ای بود ، ما از طرف دیگر مقاومت ، شروع به خواندن رنگها می‌کنیم. و عدد متناظر با رنگ اول را یادداشت می‌کنیم. سپس عدد متناظر با رنگ دوم را کنار عدد اول می‌نویسیم. سپس به رنگ سوم دقت می‌کنیم. عدد معادل آنرا یافته و به تعداد آن عدد ، صفر می‌گذاریم جلوی دو عدد قبلی( در واقع رنگ سوم معرف ضریب است ). عدد بدست آمده ، مقدار مقاومت برحسب اهم است. که آنرا می‌توان به کیلواهم نیز تبدیل کرد.

ساخت هر مقاومت با خطا همراه است. یعنی ممکن است 5% یا 10% یا 20%خطا داشته باشیم . اگر یک طرف مقاومت به رنگ طلایی بود ، نشان دهنده مقاومتی با خطا یا تولرانس 5 % است و اگر نقره‌ای بود نمایانگر مقاومتی با خطای 10% است.اما اگر مقاومتی فاقد نوار چهارم بود، بی رنگ محسوب شده و تولرانس آن را 20 %در نظر می‌گیریم.

به مثال زیر توجه نمایید:




img/daneshnameh_up/6/67/Moghavemat4.jpg





از سمت چپ شروع به خواندن می‌کنیم. رنگ زرد معادل عدد 4 ، رنگ بنفش معادل عدد 7 ، رنگ قرمز معادل عدد 2 ، و رنگ طلایی معادل تولرانس ٪5 می‌باشد. پس مقدار مقاومت بدون در نظر گرفتن تولرانس ، مساوی 4700 اهم ، یا 4.7 کیلو اهم است و برای محاسبه خطا عدد4700 را ضربدر 5 و تقسیم بر 100 می‌کنیم، که بدست می‌آید: 235

4935 = 235 + 4700

 

4465 = 235 - 4700


مقدار واقعی مقاومت چیزی بین 4465 اهم تا 4935 اهم می‌باشد.

 

 

[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 11:13 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

مقاوت ها

v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);}
  مقاومت ها- مقاومت ها از اصلي ترين اجزايي هستند كه در وسايل برقي به كار مي روند.مقاومت هادي دربرابر عبور جريان الكتريكي را مقاومت الكتريكي گويند.واحد مقاومت اهم و نشانه آن W  است . شماي مقاومت در مدارها بدين صورت است . مقاومت رابه منظور كاهش دادن جريان به مقدار معين و يا افت مقدار معيني از ولتاژ به كار مي برند. انواع مقاومت- الف-مقاومت طبيعي مدارها كه ناشي از جنس ونوع قطعات به كار رفته در مدار است مثل موتور هاي الكتريكي. ب-مقاومت هاي مصنوعي ساخته شده كه درمدار به كار مي رود وبه شرح زير مي باشند. 1-مقاومت هاي سيمي مولد حرارت-معمولا از جنس كرم نيكل ياكرم آلومينيوم هستندوبه منظور توليد حرات ساخته شده اند مثل المان سماور برقي،سشوار،اتو و.... 2- مقاومت سيمي تهيه شده از مانگانين (تركيبي از مس ونيكل و منگنز ) اين مقاومت ها از يك اهم تاهزار ها اهم تهيه مي شوند ودر دستگاه هايي نظير ولتمتر استفاده مي شود.جنس و طول سيم مقدار مقاومت را مشخص مي كند ساختمان آن بدين صورت است كه سيم مذكور  را به دور يك هسته عايق كه معمولا از جنس چيني ، باكليت يا كاغذ فشرده مي باشد مي پيچند. 3- مقاومت هاي كربني - از ذرات كربن يا گرافيت كه همراه با پودر ي ازجنس عايق تهيه ميشوند.مقدار در صد هر يك از اجزاء بالا درمخلوط مقدار معيني از مقاومت را بدست مي دهد.مخلوط مذكور را درون محفظه اي از جنس پلاستيك ريخته ودر دو طرف آن هادي هايي جهت اتصال ولحيم كاري درمدار ها تعبيه مي نمايند.اين مقاومت ها با قدرت هاي 1/8,1/4,1/2,1,2 وات واز يك تا 20 مگا اهم تهيه مي شوند. 4- مقاومت هاي كربني لايه اي - بر روي عايقي از جنس چيني لايه اي از گرافيت اندود مي كنند واين لايه را بصورت مار پيچ مي تراشند .مقدار مقاومت با پهن وباريك بودن اين نوار مارپيچ تعيين مي شود .براي محافظت لايه كربني روي آن را اندود مي كنند.مقدار مقاومت ها را يا بر روي آن ها چاپ مي كنند ويا از روش استاندارد نقطه ها ونوار هاي رنگي استفاده مي كنند در اين روش هر رنگ نماينده يك عدد مي باشد مقاومت را طوري در دست مي گيرند كه نوار هاي رنگي بطرف دست چپ نزديك تر باشد اولين نوار از سمت چپ مشخص كننده رقم اول ودومين نوار رقم دوم را نشان مي دهد ونوار سوم تعداد صفر هايي را مشخص مي كند كه بعد از دو رقم اول ودوم قرار گيرد .حلقه چهارم مقدار تلرانس مقاومت (مقدار درصد خطاي مقاومت داده شده با مقاومت واقعي) را نشان مي دهد.كد هاي رنگي مقاومت ها مطابق جدول زير مي باشد.       1 رنگ نوار اول نوار دوم نوار سوم(ضريب) نوارچهارم(تلرانس) سياه 0 0 ×1   قهوه اي 1 1 ×10   قرمز 2 2 ×100   نارنجي 3 3 ×1k   زرد 4 4 ×10k   سبز 5 5 ×100k   آبي 6 6 ×1M   بنفش 7 7 ×10M   خاكستري 8 8 ×100M   سفيد 9 9 ×1000M -,+20 طلايي - - - -,+ %5 نقره اي - - - -,+ %10 بيرنگ - - - -,+ %20 مثال:مقدارمقاومت شكل برابر است با    47 اهم     تذكر: درصورتيكه حلقه سوم سياه باشد هيچ عدد يا صفر منظور نمي كنيم .پس مقدار مقاومت يك عدد دو رقمي است.مقاومت هاي كربني به وفور در دستگاه هاي الكترنيكي وهمچنين بصورت سري با لامپ هاي اتو سماور برقي و ...بكار مي روند.مقاومت ها را بصورت متغيير نيز مي سازند مثل مقاومت متغيير (ولوم) تنظيم صدا در دستگاه هاي صوتي . اتصال مقاومت ها به هم  - مقاومت كل مقاومت هايي كه در مدار سري به هم بسته مي شوند (مقاومت معادل ) از فرمول زير بدست مي آيد. R=R1+R2+R3 مقاومت كل مقاومت هايي كه در مدار موازي به هم بسته مي شوند(مقاومت معادل) از فرمول زير بدست مي آيد. 1/R=1/R1+1/R2+1/R3+….. عيب يابي مقاومت ها-- سوختگي ،شكستگي و پارگي از نشانه هاي ظاهري خرابي مقاومت هاست.همچنين مي توان يك سر مقاومت را از مدار جدا كرده واهم متر را روي رنج مربوطه قرار داده وسيم هاي آن را به دو سر مقاومت متصل مي نماييم در صورتي كه جريان از خود عبور داده ومقدار مقاومت را مشخص نمايد،مقاومت سالم ودر غير اين صورت معيوب است. خازن ها- خازن تشكيل شده است از دوصفحه هادي كه بوسيله جسم عايقي از يكديگر جدا شده باشند.كاغذ،ميكاوسراميك از جمله عايق هايي هستند كه در ساخت خازن بكار مي روند.خازن در مدار دو اثر مهم دارد . اولا" با دادن ولتاژ به دو سر آن بار الكتريكي در آن ذخيره مي شود . ثانيا"ذخيره شدن بار هاي الكتريكي باعث ايجاد اختلاف پتانسيلي در دو سر خازن ميشود.وقتي كه ولتاژ خازن برابرولتاژ داده شده شود ديگر جابجايي بار الكتريكي بيشتري بوجود نمي آيد.اين بار الكتريكي درخازن چه به منبع وصل باشد يا آن را قطع كنيم در خازن باقي مي ماند.وقتي كه دوسر يك خازن شارژ شده كه از منبع تغذيه جدا 2   كرده ايم را به وسيله يك سبم رابط به هم وصل كنيم خازن خالي مي شود عملا" كافي است كه ولتاژ خازن بيشتر از ولتاژ داده شده به سر آن باشد تا خازن به عنوان يك منبع ولتاژ موقت براي ايجاد يك جريان تخليه در مسير تخليه اقدام كند در اين دو حالت جريان تخليه خازن ادامه خواهد داشت تا اينكه ولتاژ به صفر ويا برابر ولتاژ داده شده به دو سر آن برسد. مقدار ذخيره الكتريسته در خازن را ظرفيت خازن مي نامند واحد ظرفيت خازن فاراد است فاراد واحد بزرگي است به همين دليل از واحد هاي كوچكتري استفاده مي شود كه عبارتنداز: اانواع خازن ها- خازن با عايق ميكا-ورقه هاي نازكي از ميكا(طلق)بين صفحات نازك قلعي كه به منظور صفحات خازن است براي توليد ظرفيت لازم خازني قرار داده مي شود.نوار هاي صفحات قلع را يك در ميان به يكديگر وصل كرده واز هردوسري صفحات قلعي كه به هم وصل شده اند انشعابي خارج مي كنند كه مشخص كننده ترمينال هاي خازن ميباشد. تمامي اين قطعات داخل محفظه اي از باكليت (فيبر استخواني)قرارداده مي شود.استفاده از خازن هاي ميكايي معمولا" براي مقدار ظرفيت هاي كوچك از 50تا500PF است. خازن با عايق كاغذ-درساختمان اين نوع خازن ها از دو ورقه لوله شده قلع به منزله صفحات هادي كه بوسيله ورقه هاي نازك كاغذي از يك ديگر جداشده اند استفاده مي شودوآن را به صورت يك استوانه فشرده در مي آورند.هر يك ازاتصال هاي خارجي خازن به ورقه هاي قلعي كه به عنوان صفحات خازن مي باشد وصل مي شود معمولا" اين استوانه در محفظه اي مقوايي كه با موم پوشش يافته ويا آن را در محفظه اي پلاستيكي قرار مي دهند.خازن هاي كاغذي معمولا"براي ظرفيت هاي حد متوسط در حدود 0/001MFتا1MF به كار برده مي شوند. خازن هاي سراميكي-دي الكتريك سراميك تحت حرات خيلي زيادي ساخته مي شود.با استفاده از دي اكسيد تيتانيوم ويا انواع مختلف سيليكات ها مي توان دي الكتريك هايي با كيفيت بسيار عالي وثابت دي الكتريكي زياد را بدست آورد.درخازن هاي عدسي شكل از نقره ذوب شده به منظور ايجاد صفحات هادي به دو طرف سراميك استفاده ميشود.خازن هاي سراميكي عدسي شكل با ثابت الكتريك به ميزان 1200وظرفيت0/01MF داراي حجم به مراتب كوچكتري از خازن هاي كاغذي مي باشد. خازن هاي الكتروليتي-دراين خازن ها به علت اين كه الكتروليت مقدار ظرفيت خازني را از 5 تا 1000MF دراندازه هاي كوچك وقيمت كم حاصل  مي كند مورد استعمال فراواني دارد ساختمان اين خازن ها شامل دو فلز به نام الكترود مي باشد كه معمولا"از آلومينيم مي باشد والكتروليت آن از فسفات يا محلول كربنات ساخته مي شود.در بين صفحه آلومينيومي ماده اسفنجي (توري)به منظور جذب كردن الكتروليت به خودوايجاد تجزيه الكتريكي لازم به كار برده مي شود.محفظه نگهدارنده اجزاء فوق را از جنس پلاستيك يا آلومينيم مي سازند .اين خازن ها در موتور هايي كه با خازن راه انداز كار مي كند ويا موتور هاي دو خازني به كار مي رود. خازن هاي روغني - عايق اين خازن ها تشكيل شده از كاغذ آغشته به روغن كه قدرت عايق كاغذ را بالا مي برد و از داغ شدن زياد خازن جلو گيري مي كند.اين خازن ها بطور دايم در مدار ند ودر مقايسه با خازن هاي الكتروليتي با ظرفيت مساوي بزرگ تر مي باشند. با ظرفيت هايي از دو ميكرو فاراد تا 50 ميكروفاراد ساخته مي شوند ودرالكتروموتور هاي دو خازني و با خازن دايم به كار مي روند.كد رنگي خازن ها - خازن هاي ميكا وسراميك لوله اي داراي علايم رنگي هستند كه مشخص كننده ظرفيت آن ها مي باشد.چون علایم مشخصه رنگي فقط براي خازن هاي كوچك خيلي ضروري به نظر مي رسد لذا ظرفيت خازني كه به وسيله علايم مشخصه رنگي روي خازني قراردارد هميشه برحسب PF مي باشد.علايم مشخصه رنگي خازن ها مانند مقاومت مي باشد واز سياه كه برابر صفر است تا سفيد كه برابر 9 ميباشد ادامه دارند(جدول زير) .   3 رنگ رقم ضريب تولرانس ولتاژ           سياه 0 1 20   قهوه اي 1 10 1 100 قرمز 2 2^10 2 200 نارنجي 3 3^10 3 300 زرد 4 4^10 4 400 سبز 5 5^10 5 500 آبي 6 6^10 6 600 بنفش 7 7^10 7 700 خاكستري 8 8^10 8 800 سفيد 9 9^10 9 900 طلايي   0/1 5 1000 نقره اي   0/01 10 2000 بي رنگ     20 500 درخازن هاي ميكامعمولا"از سيستم 6  نقطه اي رنگي استفاده مي شودكه درشكل نشان داده شده است خواندن آنها به اين ترتيب است كه اول رديف بالايي را از چپ به راست وسپس رديف پاييني  رااز راست به چپ ادامه مي دهند.علامت سفيدي كه به وسيله نقطه مشخص شده است بوسيله استاندارد ُEIA  است.مقدار ظرفيت خازني به وسيله سه علامت بعدي خوانده مي شود .مثلا" اگر رنگ ها براي نقاط 4،3،2 به ترتيب قرمز سز وقهوه اي باشد در نتيجه مقدار ظرفيت خازن برابر 250PF  است.چنانچه اولين نقطه نقره اي باشد،مشخص كننده آن است كه خازن كاغذي است ومقدارظرفيت خازني به همان ترتيب از نقطه 4،3،2  خوانده ومعلوم مي شود.پنجمين نقطه مقدار تولرانس خازن را تعيين مي كند در صورتي كه نقطه ششم مخصوص طبقه بندي خازن است. درموردخازن هاي لوله اي سراميكي داراي نقاط يا نوار هاي رنگي چنين عمل مي كنيم.نوار پهن موجود در طرف چپ بدنه خازن ضريب حرارتي وطرفي كه به الكترود داخلي خازن متصل شده است را مشخص مي كند.ظرفيت خازن از روي سه رنگ بعدي چه نقطه اي چه نواري معين مي شود مثلا"رنگ هاي قهوه اي،سياه،قهوه اي براي نقاط 4،3،2 مشخص كننده ظرفيت 100PF مي باشد.بايد توجه داشت كه رنگ هاي خاكستري وسفيد براي مقادير ضريب اعشاري خازن هاي كوچك استفاده مي شود چنانچه خاكستري برابر 0/01وسفيد برابر0/1 مي باشد.مثلا"اگر رنگي به ترتيب سبز سياه وسفيدبراي نقاط 4،3،2 باشد به اين معني است كه ظرفيت خازن برابر 50×0/1 يا 5PF است.در موقع خواندن مقدار ظرفيت خازن به وسيله رنگي بايد به خاطر داشت كه خازن هاي ميكا معمولا"داراي ظرفيت هاي به ميزان 10تا 5000PF مي باشندوخازن هاي لوله اي سراميكي معمولا"0/5تا1000PFودر مورد خازن هاي كاغذي وعدسي معمولا"مقادير ظرفيت خازني و ولتاژ مجاز خازن بر روي آن ها نوشته شده است چنانچه ميزان ولتاژ مجاز بر روي آن ها نوشته نشده باشد معمولا"حد ولتاژ بين 400تا600 ولت خواهد بود.خازن هاي الكتروليتي هميشه داراي ظرفيت خازني وميزان ولتاژ شده بر روي آن ها مي باشد. كاربرد خازن ها- خازن ها به جزءمصرف زيادي كه در الكترونيك دارنددر لوازم برقي با هدف هاي زير نيز به كار مي روند. 1-به منظور پارازيت گير در لوازمي كه داراي موتور هاي يونيورسال (ذغال دار ) هستند.ذغال ها هنگام كار ودر گير شدن با كلكتور توليد جرقه مي نمايند كه بر روي كار دستگاه هاي صوتي و تصويري اثر مي گذارند. 2-به منظور راه اندازه در الكتروموتور ها كه موجب نيروي گشتاور شده و موتور به گردش در مي آيد.همچنين به منظور اصلاح ضريب قدرت براي جبران انر ژي الكتريكي تلف شده در الكتروموتور به كار مي رود.   4 عيب يابي خازن ها- ابتدا خازن را به وسيله پيچ گوشتي يا قطعه اي سيم هادي كه به دو پايه آن متصل مي كنيم تخليه مي نماييم.پس از آن اهم متر را روي رنج R×1M  اهم -قرارمي دهيم براي اين كار بايد يك طرف خازن را از مدار قطع كرد تا اين كه هر نوع مسير موازي را كه سبب كم كردن مقاومت شود محدود نمود .نبايد انگشتان با سيم اتصال اهم متر اتصال داشته باشد.چون در اين صورت مقاومت بدن سبب اشتباه در خواندن مقدار مقاومت خازن خواهد بود.چنانچه سيم هاي اهم متر به دو سر خازن بسته شود براي يك خازن خوب عقربه اهم متر به سرعت به سمت درجات مقاومت هاي كم صفحه حركت كرده و سپس به كندي به طرف مقاومت بينهايت مي رود ومقاومت عايق خازن مقداري خواهد بود كه عقربه از حركت باز مي ايستد كه معمولا"مقدار زيادي خواهد بود . در مورد خازن هاي كاغذي و ميكا وسراميك مقاومت اهم خازن مي تواند حدود 500تا 1000 M  اهم ويا بيشتر باشد كه عملا"دارا بودن چنين مقاومتي به منزله مقاومت بينهايت است.خازن هاي الكتروليتي داراي مقاومت كمتر ودر حدود 0/5M  اهم ويا بيشتر مي باشد.وقتي كه اهم متر به خازن وصل مي شود ابتدا باتري اهم متر خازن را شارژ مي كند.دليل نرسيدن به حالات بينهايت عقربه نيز همين جريان شارژ مي باشد از آنجايي كه جريان بيشتر در اهم متر به معناي كم بودن مقاومت است در مرحله اول شارژ مقدار شدت جريان عبور داده شده ماكزيمم بوده سپس جريان با ازدياد ولتاژ دو سر خازن كاهش پيدا مي كند تا به حد ولتاژ داخلي اهم متر مي رسد .بنابر اين عقربه اهم متر به كندي به طرف مقاومت اهمي اهم متر حركت مي كند. بالاخره خازن تاحد ولتاژ اهم متر شارژ مي شود در اين حالت شدت جريان برابرصفر مي شود واهم متر فقط مقدار كمي جريان نشتي در داخل دي الكتريك را نشان مي دهد اين عمل نشان مي دهد كه خازن مي تواند بار الكتريكي را در خود نگه داشته ومشخص كننده سالم بودن آن نيز مي باشد ..نتيجه اين كه : 1-اگر عقربه اهم متر به طرف عدد صفر رفت ودر همان جا باقي ماند خازن به صورت اتصال كوتاه مي باشد وخراب است . 2-اگر خازن حالت شارژ را نشان داد ولي مقاومت خوانده شده به وسيله اهم متر از حالت نرمال كمتر باشد خازن داراي جريان خواهد بود چنين خازني در مدار هاي با مقاومت زياد ايجاد اشكال مي كند. بستن خازن ها به هم -اتصال خازن ها به يكديگر يا براي بالا بردن اختلاف پتانسيل است (به صورت سري) يا براي به دست آوردن ظرفيت بيشتر (به صورت موازي). ظرفيت كل خازن هايي كه در مدار سري به هم بسته مي شونداز فرمول زير بدست مي آيد. 1/c=1/c1+1/c2+ 1/c3+.....   5 ظرفيت كل خازن هايي كه در مدار موازي به هم بسته مي شوند از فرمول زير بدست مي آيد. c=c1+c2+c3+..... پايان       5  

[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 11:10 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

مقاومت الکتریکی

مقاومت الکتریکی
یک مقاومت ایده‌ال عنصری است با یک مقاومت الکتریکی که صرفنظر از ولتاژ اعمالی به دو سرش یا جریان الکتریکی عبوری از آن ، ثابت می‌ماند. اما بدلیل اینکه مقاومتهای جهان واقعی نمی‌توانند این شرایط ایده‌ال را برآورده سازند، آنها را بگونه‌ای طراحی می‌کنند که در برابر تغییرات دما و دیگر عوامل محیطی ، نوسانات کمی در مقاومت الکتریکی شان ایجاد شود. مقاومتها ممکن است که ثابت یا متغییر باشند. مقاومتهای متغیر پتانسیومتر یا رئوستا نیز خوانده می‌شوند و این اجازه را می‌دهند که مقاومت وسیله توسط تنظیم یک میله یا لغزش یک ابزار کنترلی ، تغییر کند.


برخی از مقاومتها بلند و نازک هستند و ماده مقاوم حقیقی در وسط آنها قرار دارد و یک پایه هادی در هر انتهای آن نصب شده است. به این مقاومت بسته محوری گفته می‌شود. تصویر سمت راست یک ردیف از مقاومتهایی را نشان می‌دهد که عموما در یک بسته بندی قرار داده می‌شوند. مقاومتهای استفاده شده در کامپیوترها و دیگر وسایل ، نوعا خیلی کوچکتراند و اغلب در بسته‌های با پایه سطحی (فن آوری پایه سطحی) بدون سیمهای رابط بکار می‌روند. مقاومتهای با توان بالاتر را در بسته‌های محکمتری قرار می‌دهند و بگونه‌ای طراحی شده‌اند که گرما را بطور موثری از بین ببرند، اما تمامی آنها دارای همان ساختار قبلی مقاومتها هستند.

مقاومتها به عنوان بخشی از شبکه‌های الکتریکی بکار می‌روند و در علم میکرو الکترونیک و ابزارهای نیمه هادی شرکت دارند. اندازه گیری دقیق یک مقاومت بصورت نسبت ولتاژ به جریان است و واحد آن در دستگاه
SI، اهم است. یک عنصر دارای مقاومت 1 اهم است اگر یک ولتاژ 1 ولتی دو سر عنصر منجر به یک جریان 1 آمپر شود که معادل جریان یک کولمب بار الکتریکی (تقریبا 6.242506 X 10 18 الکترون) در ثانیه در جهت مخالف است.

یک جسم فیزیکی نوعی مقاومت است. اکثر فلزات، مواد هادی هستند و در برابر جریان الکتریسته مقاومت کمی دارند. بدن انسان ، یک تکه پلاستیک ، یا حتی یک خلا دارای مقاومتهایی هستند که قابل اندازه گیری است. موادی که دارای مقاومتهای بسیار بالایی هستند عایق نامیده می‌شوند.



رابطه بین ولتاژ ، جریان و مقاومت در یک جسم توسط یک معادله ساده که از قانون اهم گرفته شده و اغلب با آن اشتباه می‌شود، بیان می‌شود:



V = IR

که در آن
V ولتاژ دو سر مقاومت بر حسب ولت ، I جریان عبور کننده از مقاومت بر حسب آمپر و R مقدار مقاومت بر حسب اهم است. اگر V و I دارای یک رابطه خطی باشند که به مفهوم ثابت بودن R در یک محدوده است، آنگاه این ماده در آن محدوده اهمی خوانده می‌شود. یک مقاومت ایده آل دارای مقاومت ثابت در تمامی فرکانسها و مقادیر ولتاژ و جریان است. مواد ابر رسانا در دماهای بسیار پایین دارای مقاومت صفر هستند. عایقها ( نظیر آزمایشهای مربوط به هوا ، الماس ، یا مواد غیر هادی) ممکن است دارای مقاومتهایی بسیار بالا (اما نه بینهایت) باشند. لکن تحت ولتاژهای به میزان کافی زیاد، دچار شکست می شوند و جریان بزرگی را از خود عبور می‌دهند.

مقاومت یک عنصر را می‌توان از مشخصه‌های فیزیکی آن محاسبه کرد. مقاومت با طول عنصر و مقاومت ویژه (یک خاصیت فیزیکی ماده) آن بطور مستقیم متناسب است و با سطح مقطع آن رابطه عکس دارد. معادله محاسبه مقاومت یک بخش ماده مانند زیر است:



R = rL/A

که در آن
r مقاومت ویژه ماده ، L طول و A مساحت سطح مقطع است. این معادله را می‌توان برای موادی که از نظر شکل پیچیده‌ترند، بصورت انتگرالی نیز نوشت. اما این فرمول ساده برای سیمهای استوانه‌ای و اغلب هادیهای عمومی قابل استفاده است. این مقدار می‌تواند در فرکانسهای بالا به علت اثر پوستی ، که سطح مقطع در دسترس را کاهش می‌دهد، تغییر کند. مقاومتهای استاندارد را در مقادیری از چند میلی اهم تا حدود یک گیگا اهم به فروش می‌رسانند. تنها محدوده مشخصی از مقادیر که مقادیر ترجیح داده شده نام دارند در دسترس هستند.

در عمل ، اجزای گسسته فروخته شده به عنوان مقاومت ، یک مقاومت کامل آنگونه که در بالا تعریف شد، نیستند. مقاومتها معمولا توسط خطایشان (حداکثر تغییرات مورد انتظار نسبت به مقاومت مشخص شده) بیان می‌شوند.
در یک مقاومت با رنگ کد گذاری شده باند منتهی الیه سمت راست. اگر به رنگ نقره‌ای باشد خطای 10 درصد ، اگر به رنگ طلایی باشد خطای 5 درصد ، اگر به رنگ قرمز باشد خطای 2 درصد و اگر به رنگ قهوه‌ای باشد خطای 1 درصد را نشان می‌دهد. مقاومتهای با خطای کمتر هم وجود دارند که مقاومتهای دقیق خوانده می‌شوند.

یک مقاومت دارای حداکثر ولتاژ و جریانی است که فراتر از آنها ، مقاومت ممکن است تغییر کند (در بعضی موارد به شدت) یا از نظر فیزیکی از بین برود (برای مثال بسوزد). اگر چه که برخی از مقاومتها دارای ولتاژ و جریان نامی‌اند، اغلب آنها توسط یک توان فیزیکی حداکثر که توسط اندازه فیزیکی تعیین می‌شود، ارزیابی می‌شوند. عموما توان نامی برای مقاومتهای کامپوزیت کربن و مقاومتهای ورقه فلزی 1.8 وات ، 1.4 وات و 1.2 وات است. مقاومتهای ورق فلزی نسبت به مقاومتهای کربنی در برابر تغییرات دما و گذر زمان پایدارترند.

مقاومتهای بزرگتر قادرند که گرمای بیشتری را بدلیل سطح وسیعترشان از بین ببرند. مقاومتهای سیم پیچی شده و پر شده با شن هنگامی بکار می‌روند که توان نامی بالاتری مانند 20 وات مورد نیاز باشد. بعلاوه تمامی مقاومتهای حقیقی کمی خواص سلفی و خازنی از خود نشان می‌دهند که رفتار دینامیکی مقاومت ، ناشی از معادله ایده آل آن را تغییر می‌دهد.
هر کدام از مقاومتهای یک ساختار مداری سری و موازی دارای اختلاف پتانسیل (ولتاژ) یکسان هستند. برای محاسبه مقاومت معادل کل آنها:



Req-1 = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn

خاصیت موازی بودن را می‌توان برای ساده سازی معادله ، با دو خط موازی (مانند هندسه) در معادلات نمایش داد. برای دو مقاومت موازی داریم:



(
Req = R1R2/(R1 + R2

جریان هر مقاومت در مدارهای سری و موازی ثابت است، اما ولتاژ در طول هر مقاومت ممکن است متفاوت باشد. مجموع اختلاف پتانسیلها (ولتاژ) برابر ولتاژ کلی است. برای محاسبه مقاومت کلی آنها:



R = R1 + R2 + … + Rn

یک شبکه مقاومتی که ترکیبی از مدارهای سری و موازی است را می‌توان به اجزا کوچکتری تجزیه کرد که یکسان یا غیر یکسانند. برای مثال:



Req = R1R2/(R1 + R2) + R3


مقاومتهای متغیر
مقاومت متغیر مقاومتی است که مقدارش می‌تواند توسط یک حرکت مکانیکی تعیین شود، برای مثال توسط دست تنظیم شود. مقاومتهای متغیر می‌توانند از نوع ارزان و تک دور یا از نوع چند دور با یک عنصر مارپیچی باشند. برخی از آنها حتی دارای نمایشگر مکانیکی تعداد دور نیز هستند. بطور سنتی مقاومتهای متغیر نامطمئن بوده‌اند، چرا که سیم یا فلز خورده یا فرسوده می‌شوند. (یک روش دیگر کنترل که در واقع یک مقاومت نیست اما شبیه آن عمل می‌کند، شامل یک سیستم سنسور فتو الکتریک است که چگالی نوری یک ورقه را اندازه می‌گیرد. بدلیل اینکه سنسور ورقه را لمس نمی‌کند، پوسیدگی رخ نمی‌دهد.)

یک پتانسیومتر نوعی از مقاومتهای متغییر است که بسیار عام است. یکی از استفاده‌های عمومی آن به عنوان کنترل صدا در تقویت کننده‌های صوتی است. یک واریستور اکسید فلزی ، یا
MOV نوع بخصوصی از مقاومت است که دارای دو مقدار مقاومت بسیارمتفاوت است، یک مقاومت بسیار بالا در ولتاژ پایین (زیر ولتاژ راه انداز) و یک مقاومت بسیار کم در ولتاژ بالا (بالاتر از ولتاژ راه انداز). این نوع از مقاومت معمولا برای حفاظت اتصال کوتاه در برقگیر تیر برق خیابانها یا به عنوان یک اسنابر استفاده می‌‌‌شود. یک مقاومت با ضریب دمایی مثبت/PTC یک مقاومت وابسته به دما است که دارای یک ضریب دمایی مثبت است.

وقتی که دما افزایش می‌یابد، مقاومت هم زیاد می‌شود.
PTC ها اغلب در تلویزیونها بصورت سری با سیم پیچ دمغناطیس کننده یافت می‌شوند که یک جرقه جریان کوتاه را از طریق سیم پیچ در هنگام روشن کردن تلویزیون ایجاد می‌کند. یک نسخه تخصصی یک PTC چند سوییچ است که مانند یک فیوز خود تعمیر عمل می‌کند. یک مقاومت با ضریب دمایی منفی/NTC نیز یک مقاومت وابسته به دماست، اما دارای یک ضریب دمایی منفی است. وقتی که دما افزایش می‌یابد مقاومت NTC کاهش می‌یابد. NTC ها عموما در آشکار سازهای دمای ساده و در ابزارهای اندازه گیری بکار می‌روند

[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 11:7 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

مقاومت2

مقاومت

تصوير يك مقاومت:                      نماي مقاومت در مدارات:   

 

مقاومت قطعه اي است كه از جنس كربن ساخته مي شود و بمنظور كم نمودن ولتاژ و جريان مورد استفاده قرار مي گيرد . واحد مقاومت اُهم ( ohm) است .

هر هزار اسهم برابر با يك كيلو اُهم و هر ميليون اُهم برابر با يك مگا اُهم است .

محاسبه مقدار اُهمي يك مقاومت :

در مقاومتهاي با وات پائين معمولاً مقدار اُهمي مقاومت بصورت كدهاي رنگي و بر روي بدنه ان چاپ مي شود ولي در مقاومتهاي با وات بالا تر مثلاً 2 وات يا بيشتر ، مقدار اُهمي مقاومت بصورت عدد بر روي آن نوشته مي شود .

 محاسبه مقدار اُهم مقاومت هاي رنگي بر اساس جدول رمز مقاومتها و بسيار ساده انجام مي شود . بر روي بدنه مقاومت معمولاً 4 رنگ وجود دارد . براي محاسبه از نوار رنگي نزديك به كناره شروع مي كنيم و ابتدا شماره دو رنگ اول را نوشته و سپس به ميزان عدد رنگ سوم در مقابل دو عدد قبلي صفر قرار مي دهيم . اينك مقدار مقاومت بر حسب اُهم بدست مي ايد .

كد رنگي مقاومتها

رنگ

شماره

سياه

0

قهوه اي

1

قرمز

2

نارنجي

3

زرد

4

سبز

5

آبي

6

بنفش

7

خاكستري

8

سفيد

9

 

بطور مثال در شكل مقابل ابتدا شماره رنگ اول و دوم يعني 2 و 7 را مي نويسيم و سپس به تعداد عدد رنگ سوم ، در مقابل دو رقم قبلي صفر قرار مي دهيم . اينك مقدار مقاومت 27000 كيلو اُهم يا 270 كيلو اُهم بدست مي ايد .

 

درصد خطاي يك مقاومت :

رنگ چهارم درصد خطاي مقاومت ( تولرانس ) را نشان مي دهد . و در مثال بالا رنگ چهارم طلائي است و لذا خطاي مقاومت فوق مثبت و منفي 5 درصد است . يعني مقدار اين مقاومت 5 درصد بيشتر يا 5 درصد كمتر از 270 كيلو اسهم است . در زير ميزان خطا براي رنگ هاي قهوه اي ، قرمز ، طلائي و نقره اي نشانداده شده است .

قهوه اي  ±1%

قرمز  ±2%

طلائي  ±5%

نقره اي  ±10%

 

مختصر نويسي مقدار مقاومتها :

در نقشه ها معمولاً بمنظور تند نويسي و مختصر نويسي ممكن است از عبارات مخففي نظير R  استفاده شود . در زير مثالهائي براي اطلاع علاقمندان آورده شده است .

560R means 560 ohm
2K7  means 2.7 kohm = 2700 ohm
39K  means 39 kohm
1M0  means 1.0 Mohm = 1000 kohm

 

 

مقاومت هاي وات بالا :

جنس اين مقاومت ها معمولاً  از كرم نيكل است و معمولاً داراي يك روكش گچي يا آجري مي باشند و به همين دليل به مقاومتهاي گچي يا آجري نيز معروف هستند . ظرفيت اُهمي و توان اين مقاومتها بصورت عدد بر روي آنها چاپ مي شود .

 


مقاومت - خازن - ديود - ترانزيستور - مدارات مجتمع ( آي سي ) - لامپ - ديودهاي نوراني - هيت سينگ - رله - سؤيچ ها - كابل و كانكتورها - ساير قطعات


 

[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 11:7 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

منحنی حلالیت فنل - آب

به نام خدا

 

موضوع آزمایش:

 

منحنی حلالیت فنل - آب

 


 

تاریخ انجام آزمایش:

21/5/89

 

تاریخ تحویل گزارش کار:

23/5/89

 

 

 

 

 

 

 

آزمایش 5:

منحنی حلالیت فنل - آب

هدف:

بررسی اثر حرارت بر روی دستگاه دوتائی آب و فنل و رسم دیاگرام فاز آن

تئوری:

آب و فنل در یک دیگر انحلال نسبی دارند. یعنی اگر آب و فنل در مجاورت یکدیگر باشند بشرط آنکه نسبت آب در فنل از یک حد مشخصی ،که بستگی به درجه حرارت دارد ،کمتر باشد یک محلول یکنواخت آب در فنل داریم .به محض اینکه نسبت آب در فنل با افزودن تدریجی آب ، بخواهد از این حد مشخص تجاوز کند ، آب بعنوان حلال مقداری از فنل را در خود حل می کند و اولین ذره فاز جدید که محلول فنل در آب باشد پدید می آید . با افزایش تدریجی آب از مقدار قشر اول که محلول آب در فنل است ،کاسته می شود و بر مقدار قشر دوم که محلول فنل در آب است ، افزوده میگردد به محض اینکه نسبت آب و فنل به حد مشخصی که بستگی به درجه نیز دارد ،رسید آخرین ذره قشر اول  ناپدید شده و فقط قشر دوم یعنی محلول فنل در آب می ماند . با تغییر درجه حرارت قابلیت انحلال آب در فنل و همچنین فنل در آب تغییر می کند . بنابراین مقادیر نسبتهای ابتدائی و انتهائی آب و فنل که ذکر گردیده ، مرز بین یک ناحیه دو فازی و دو ناحیه یک فازی طرفین آن میباشد. با تغییر درصدهای آب و فنل در نمونه های انتخابی و تعیین نقاطی که سیستم از حالت یک فازی به دو فازی تبدیل می شود ،میتوان دیاگرام مربوط را بددست آورد.

روش کار:

ابتدا 5/1 گرم فنل وزن می کنیم و آن را در داخل لوله آزمایش می ریزیم بطوریکه به جداره ی لوله آزمایش نچسبد سپس بروی آن 1میلی لیتر آب مقطر اضافه می کنیم ویک ترمومتر مدرج شده آماده می کنیم و در داخل لوله آزمایش قرار می دهیم ویک بشر محتوای آب حمام را بروی شعله قرار می دهیم و لوله آزمایش را در آن می گذاریم فنل و آب موجود در لوله آزمایشی آن را به هم میزنیم تا خوب شفاف شود هنگامی که به خوبی شفاف شد آن را از آب حمام در می آوریم و منتظر می مانیم تا کدر شود سپس دمای ترمومتر کدر شده را یادداشت می کنیم و طبق جدول زیر این عمل را تکرار می کنیم.

نکته :برای رسم نمودار منحنی از دمای کدر شده استفاده می کنیم.

فنل

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

آب

1ml

1/5ml

2ml

2/5ml

3ml

3/5ml

4ml

4/5ml

6ml

8/5ml

13/5ml

16/8ml

 

نکته:آب و فنل در هم حل می شوند:

1-اگر مقدار فنل بیشتر از آب باشد می گوییم آب در فنل حل می شود.

2-اگر مقدار آب بیشتراز فنل باشد می گوییم فنل در آب حل می شود.

 

وسایل مورد نیاز:

1-یشر

2- لوله آزمایش

3-ترمومتر

4-گیره

5- شعله

6-فنل

7-آب مقطر

 

محاسبات:

دماهای بدست آمده طبق جدول زیر:

 

فنل

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

آب

1ml

1/5ml

2ml

2/5ml

3ml

3/5ml

4ml

4/5ml

6ml

8/5ml

13/5ml

16/8ml

درجه شفاف

    60

66

70

75

76

79

82

83

85

87

88

90

درجه کدر

     52

59

69

70

71

75

73

75

63

59

53

50

 

برای بدست آوردن درصد فنل طبق فرمول زیر بدست می آید:

 

 

 

 

از رابطه ی زیر می توان وزن آب  برحسب گرم بدست آورد:

 

                                                                 

 

                                                                                                                                                                                                   

                                                                                                                                                                                    V1=1   

                                                                     m =1X1=1        وزن آب                                                                                  V2=5/1

                                                                  V3=2

برای بقیه از فرمول بالا استفاده میکنیم ومقدار جرم بدست می آید .  

V4=5/2

V5=3

V6=3/5

V7=4

V8=4/5

V9=6

V10=8/5

V11=13/5

V12=16/5

 

 

 

                                                                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                               

 

 

 

 

 

 

 

 


[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 11:0 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

اندازه گیری دانسیته محلول

به نام خدا

 

موضوع آزمایش:

 

اندازه گیری دانسیته محلول

 


تاریخ انجام آزمایش:

20/5/89

 

تاریخ تحویل گزارش کار:

23/5/89

 

 

 

 

 

 

 

آزمایش 3:

اندازه گیری دانسیته محلول

توضیح:

دانسیته را با ظرفی به نام پیکنومتر اندازه گیری می کنند و معمولا حجم استاندارد پیکنومتر 50 میلی لیتر می رسد که بر روی ظرف نوشته شده است.

روش کار:

یک پیکنومتر را آماده کرده و با ترازو آن را وزن می کنیم و مقدار به دست آمده را یادداشت می کنیم و بعد یک پیکنومتر را پر از آب کرده و آن را با ترازو وزن میکنیم و عدد به دست آمده یادداشت می کنیم و دوباره یک پیکنومتر را پر از الکل کرده و آن را با ترازو وزن میکنیم و عدد به دست آمده یادداشت می کنیم.

بنابراین در حال حاضر سه نوع وزن داریم:

1-وزن پیکنومتر

2- وزن پیکنومتر آب

3-وزن پیکنومتر الکل

وسایل مورد نیاز:

1-پیکنومتر

2-ترازو

3-آب

4-الکل

 

محاسبات:

داده ها:

V=50

وزن خالی پیکنومتر :40/37

وزن پیکنومتر با آب:51/76

وزن پیکنومتر با الکل:06/86

وزن الکل = وزن خالی پیکنومتر- وزن پیکنومتر با الکل

66/48=40/37-06/86                                                                                                         

 

 

 

وزن آب = وزن خالی پیکنومتر- وزن پیکنومتر با آب

11/39=40/37-51/76

 

 

[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 10:59 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

تعیین جرم مولکولی به روش دوما

به نام خدا

 

موضوع آزمایش:

 

تعیین جرم مولکولی به روش دوما

 


 

تاریخ انجام آزمایش:

20/5/89

 

تاریخ تحویل گزارش کار:

23/5/89

 

 


 

آزمایش 1:

تعیین جرم مولکولی به روش دوما

هدف:

هدف این آزمایش تعیین جرم مولکولی یک ماده فرار با استفاده از اندازه گیری دانسیته بخار بروش دوما می باشد.

توضیح:

تعداد مولکول های یک گاز یابخار،فشار، حجم ودرجه حرارت آن طبق قانون گازهای ایده آل باهمدیگر ارتباط دارند ،درنتیجه میتوان جرم مولکولی یک گاز خالص یا مایعی که بسادگی بخار میشود رابااندازه گیری دانسیته بخار آن در شرایط عمل تعیین کرد.برای این منظور مایع را به بخار تبدیل نمود،فشار،درجه حرارت،حجم و جرم آنرا اندازه گیری کرده بااستفاده از فرمول زیر (فرمول گازهای ایده آل)و اطلاعات بدست آمده ،جرم مولکولی آنرا بدست می آوریم:

PV=  nRT

                        در این فرمول    تعداد مول های بخار است که پس از بدست آمدن آن می توان طبق رابطه زیر، جرم مولکولی بخار یا ماده مربوطه را بدست آورد:

                                                                                  

         بدست آید می تواند دانسیته  بخار جسم را بدهد     دانسیته بخار جسم است که اگر از فرمول    از طرفی مقدار  و در نتیجه می توان جرم مولکولی را نیز از این طریق بدست آورد.

روش کار :

یک ارلن مایر 250 میلی لیتر را انتخاب کنید و آنرا بشوئید و بادقت خشک کنید و آن را با ترازو وزن کنید و آن را یادداشت کنید و سپس یک ورقه ای آلومینیومی را وزن کرده و آن یادداشت می کنیم دهانه ارلن را با کاغذ آلومینیومی می ببندید و آنرا بدقت وزن کنید حال حدود 2 میلی لیتر از مایع ناشناخته را درون ارلن بریزید وسط ورق آلومینیومی را بوسیله ی سنجاق سوراخ کنید(سوراخ بسیار ریز). قسمت بالای ارلن را به وسیله  گیره به پایه ببندید و ارلن را در داخل یک بشر بزرگ که مقداری آب معمولی در آن است قرار دهید و آنرا با آب بطریکه سطح آن حدود2 سانتی متر زیر دهانه ارلن باشد پر کنید آب را حرارت دهید تا بجوشد. یک ترمومتر در داخل آب قرار دهید و مرتباً درجه حرارت را اندازه گیری کنید ارلن را درآبی که حدود 5دقیقه در حال جو ش باشد نگه داشته درجه حرارت را دقیقاً یادداشت کنید .

زمانی که مایع مجهول درون ارلن دیده نشد ارلن را از آب خارج کنید  تا کاملاً سرد شود.و دوباره ارلن را دوباره وزن کرده و آن را یادداشت کنید.

وسایل مورد نیاز:

 

1-ارلن

2-ترازو

3-ورقه آلومینوم

4-2میلی لیتر محلول ناشناخته

5-سنجاق

6-بشر

7-گیره

8-ترمومتر

 

محاسبات :

داده ها

            گرم        وزن ارلن :36/53

وزن ورقه آلومینیوم:45/1گرم

m1وزن ارلن و ورقه آلومینیوم:36/55گرم

m2وزن ارلن و ورقه الومینیوم بعداز تبخیر مجهول:67/55گرم

درجه ترمومتر:60درجه سانتی گرات

R=8/314

                                                                                                                                                                                         T:60

V=120استوانه مرج

m=m2-m1

m=55/67-55/36=/31

P= 1atm

 

 

 

 

[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 10:58 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

منحنی حلالیت فنل - آب

به نام خدا

 

موضوع آزمایش:

 

منحنی حلالیت فنل - آب

 


 

تاریخ انجام آزمایش:

21/5/89

 

تاریخ تحویل گزارش کار:

23/5/89

 

 

 

 

 

 

 

هدف:

بررسی اثر حرارت بر روی دستگاه دوتائی آب و فنل و رسم دیاگرام فاز آن

تئوری:

آب و فنل در یک دیگر انحلال نسبی دارند. یعنی اگر آب و فنل در مجاورت یکدیگر باشند بشرط آنکه نسبت آب در فنل از یک حد مشخصی ،که بستگی به درجه حرارت دارد ،کمتر باشد یک محلول یکنواخت آب در فنل داریم .به محض اینکه نسبت آب در فنل با افزودن تدریجی آب ، بخواهد از این حد مشخص تجاوز کند ، آب بعنوان حلال مقداری از فنل را در خود حل می کند و اولین ذره فاز جدید که محلول فنل در آب باشد پدید می آید . با افزایش تدریجی آب از مقدار قشر اول که محلول آب در فنل است ،کاسته می شود و بر مقدار قشر دوم که محلول فنل در آب است ، افزوده میگردد به محض اینکه نسبت آب و فنل به حد مشخصی که بستگی به درجه نیز دارد ،رسید آخرین ذره قشر اول  ناپدید شده و فقط قشر دوم یعنی محلول فنل در آب می ماند . با تغییر درجه حرارت قابلیت انحلال آب در فنل و همچنین فنل در آب تغییر می کند . بنابراین مقادیر نسبتهای ابتدائی و انتهائی آب و فنل که ذکر گردیده ، مرز بین یک ناحیه دو فازی و دو ناحیه یک فازی طرفین آن میباشد. با تغییر درصدهای آب و فنل در نمونه های انتخابی و تعیین نقاطی که سیستم از حالت یک فازی به دو فازی تبدیل می شود ،میتوان دیاگرام مربوط را بددست آورد.

روش کار:

ابتدا 5/1 گرم فنل وزن می کنیم و آن را در داخل لوله آزمایش می ریزیم بطوریکه به جداره ی لوله آزمایش نچسبد سپس بروی آن 1میلی لیتر آب مقطر اضافه می کنیم ویک ترمومتر مدرج شده آماده می کنیم و در داخل لوله آزمایش قرار می دهیم ویک بشر محتوای آب حمام را بروی شعله قرار می دهیم و لوله آزمایش را در آن می گذاریم فنل و آب موجود در لوله آزمایشی آن را به هم میزنیم تا خوب شفاف شود هنگامی که به خوبی شفاف شد آن را از آب حمام در می آوریم و منتظر می مانیم تا کدر شود سپس دمای ترمومتر کدر شده را یادداشت می کنیم و طبق جدول زیر این عمل را تکرار می کنیم.

نکته :برای رسم نمودار منحنی از دمای کدر شده استفاده می کنیم.

فنل

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

آب

1ml

1/5ml

2ml

2/5ml

3ml

3/5ml

4ml

4/5ml

6ml

8/5ml

13/5ml

16/8ml

 

نکته:آب و فنل در هم حل می شوند:

1-اگر مقدار فنل بیشتر از آب باشد می گوییم آب در فنل حل می شود.

2-اگر مقدار آب بیشتراز فنل باشد می گوییم فنل در آب حل می شود.

 

وسایل مورد نیاز:

1-یشر

2- لوله آزمایش

3-ترمومتر

4-گیره

5- شعله

6-فنل

7-آب مقطر

 

محاسبات:

دماهای بدست آمده طبق جدول زیر:

 

فنل

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

1/5gr

آب

1ml

1/5ml

2ml

2/5ml

3ml

3/5ml

4ml

4/5ml

6ml

8/5ml

13/5ml

16/8ml

درجه شفاف

    60

66

70

75

76

79

82

83

85

87

88

90

درجه کدر

     52

59

69

70

71

75

73

75

63

59

53

50

 

برای بدست آوردن درصد فنل طبق فرمول زیر بدست می آید:

 

 

 

 

از رابطه ی زیر می توان وزن آب  برحسب گرم بدست آورد:

 

                                                                 

 

                                                                                                                                                                                                   

                                                                                                                                                                                    V=1   

                                                                     m =1X1=1        وزن آب                                                                                    V=5/1

V=2

 

V=5/2

V=3

V=3/5

V=4

V=4/5

V=6

V=8/5

V=13/5

V=16/5

 

 

 

                                                                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                               

 

 

 

 

 

 

 

 


[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 10:53 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

تعیین ضریب حلالیت ید در آب وتترا کلرید

به نام خدا

 

موضوع آزمایش:

 

تعیین ضریب حلالیت ید در آب وتترا کلرید 

 


 

تاریخ انجام آزمایش:

21/5/89

 

تاریخ تحویل گزارش کار:

23/5/89

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                                        آزمایش 4:

تعیین ضریب حلالیت ید در آب وتتر کلرید 

روش کار:

یک قیف جداکننده تهیه میکنیم و در درون آن 20میلی لیتر محلول اشباع شده ید تتراکلرید می ریزیم و آب به مقدار 200میلی لیتر بروی آن اضافه می کنیم و سرقیف جداکننده را محکم می بندیم و هر دو محلول را بهم می زنیم وبعد چند ثانیه سر قیف جداکننده راباز می کنیم تا هوا موجود در قیف جدا شود خارج شود باید توجه داشته باشیم در هنگام باز کردن سر قیف جداکننده آرام آرام آن را باز کنیم تاموجب انفجار نشود واین عمل را تا دو یا سه بار انجام دهیم د سپس در نهایت قیف جداکننده را به گیره می بندیم و با تهیه دو ارلن که برای جدا کردن محلول آب مقطر و تترا کلریدمی باشد بنابراین دو ارلن داریم که یک ارلن دارای محلول تترا کلرید ویک ارلن دارای آب مقطر می باشد.

 برای به دست آوردن ضریب حلالیت ید در دو محلول از رابطه ی زیر می باشد:

 

 

شرح آزمایش1)

در یک ارلن 5میلی لیتراز محلول تترا کلرید می ریزیم و چند قطره (3تا 5) چسب نشاسته اضافه می کنیم و تیوسولفات نرمالیته 1/ را در بورت ریخته می شود و آن را به گیره می بندیم و تیتر می کنیم و در هنگام ریختن تیوسولفات به صورت قطره قطره  در ارلن باید آن را تکان داد تا محلول تترا کلرید به صورت شفاف درآید و هنگامی که تغییر رنگ داد شیر بورت را بسته و مقدار استفاده شده را یادداشت می کنیم.

 

شرح آزمایش2)

 

در یک ارلن 50میلی لیتر از آب مقطر می ریزیم و تیوسولفات نرمالیته 01/را در بورت ریخته می شود وبورت را یه گیره می بندیم و در ارلن تیتر می کنیم و در هنگام ریختن تیو سولفات به صورت قطره قطره در ارلن باید آن را تکان داد تا محلول تتر کلرید به صورت شفاف درآید و هنگامی که تغییر رنگ داد شیر بورت را می بندیم و مقدار استفاده شده را یادداشت می کنیم .

وسایل مورد نیاز:

1-چسب نشاسته تازه تهیه کنید

2-محلول اشباع شده ید در تترا کلرید کربن

3-سه ارلن

 

4-بورت

5-ترموستات

6-دکانتور

7-پی پتهای حبابی 5،20،50میلی لیتری که قبلاً در اتو خشک شده

 

محاسبات:

داده های محلول آلی:

                                                                                                                                                                  m 1=/1

                                                                                                                                 V1=21/5مقدار بورت

مقدار بدست آمده محلول آلی                                                                                                                                    V2=5

                                              

داده های محلول آبی:

                                                                                                                                                                      m 1=/01

                                                                                                                                           V1=19مقدار بورت

V2=50  

مقدار بدست آمده محلول آبی

 

 

 

                               

 

 

                               

[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 10:52 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

تعیین وزن مولکولی با روش صعود نقطه جوش

آزمایش2:

تعیین وزن مولکولی با روش صعود نقطه جوش:

توضیح:

خواص کولیگاتیو : به خواصی گفته می شود که به خاصیت ماده بستگی ندارد.

روش کار :

نخست باحرارت دادن 400 میلی لیتر آب در یک بشر 600میلی لیتری یک حمام آب 90درجه سانتی گراد آماده کنید .

یک لوله آزمایش آماده می کنیم و در درون آن به مقدار 10میلی مترالکل می ریزیم ویک لوله مویین  تهیه کرده و نوک یک سرآن را با شعله حرارت داده تا نوک آن بسته شود توجه داشته باشیم که نوک لوله مویین بیشتر از 1 میلی متر حرارت داده نشود سپس لوله مویین نوک باز آن را به سمت پایین  بر ترمومتر با چسب می بندیم و ترمومتر را در داخل لوله آزمایش قرار می دهیم و لوله آزمایش را در حمام آب می گذاریم و منتظر میمانیم تا درجه آب زیاد شود و حباب های هوا از لوله ی مویین خارج شود هنگامی که حباب های هوا به صورت پیوسته از لوله ی مویین خارج می شود آن را از آب حمام خارج میکنیم وصبر مکنیم سرد شود و آخرین حباب خارج شده را که مشاهده کردیم دمای ترمومتر را یاددشت می کنیم .

یک لوله آزمایش آماده می کنیم و در درون آن به مقدار 10میلی متر الکل می ریزیم وبه مقدار5/ گرم مواد مجهول به الکل اضافه می کنیم واین دو ماده را بهم میزنیم تا به خوبی حل شود و دوباره ویک لوله مویین  تهیه کرده و نوک یک سرآن را با شعله حرارت داده تا نوک آن بسته شود توجه داشته باشیم که نوک لوله مویین بیشتر از 1 میلی متر حرارت داده نشود سپس لوله مویین نوک باز آن را به سمت پایین  بر ترمومتر با چسب می بندیم و ترمومتر را در داخل لوله آزمایش قرار می دهیم و لوله آزمایش را در حمام آب می گذاریم و منتظر میمانیم تا درجه آب زیاد شود و حباب های هوا از لوله ی مویین خارج شود هنگامی که حباب های هوا به صورت پیوسته از لوله ی مویین خارج می شود آن را از آب حمام خارج میکنیم وصبر مکنیم سرد شود و آخرین حباب خارج شده را که مشاهده کردیم دمای ترمومتر را یاددشت می کنیم .

 

وسایل مورد نیاز:

1-بشر

2-لوله آزمایش

3-الکل

4-مواد مجهول

5-ترمومتر

6-لوله مویین

7-گیره

8-شعله

 

محاسبات:

داده ها:

Kb=1/22ثابت جوش

V=10mm

d=/78

m=/5

t1=80

t2=83

 

به نام خدا

 

موضوع آزمایش:

 

تعیین وزن مولکولی باروش صعود نقطه جوش

 


 


 

[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 10:49 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

تعیین جرم مولکولی از طریق کاهش نقطه انجماد

  موضوع آزمایش:

تعیین جرم مولکولی از طریق کاهش نقطه انجماد

 

 

هدف آزمایش:

آشنایی با نزول نقطه انجماد و چگونگی تأثیر مواد غیرالکترولیت بر آن وتعیین جرم مولکولی اجسام با استفاده از میزان کاهش نقطه انجماد.

 

 

نام استاد:

 

 

تهیه کنندگان:

خليل اسلامي جهرمي

محمد مهدي كاظمي ميركي

محمد نبي متانت

 

تاریخ انجام آزمایش:

 

 

 
هدف آزمایش: آشنایی با نزول نقطه انجماد و چگونگی تأثیر مواد غیرالکترولیت بر آن وتعیین جرم مولکولی اجسام با استفاده از میزان کاهش نقطه انجماد.

تئوری آزمایش:

خواص کولیگاتیو:

برخی از خواص محلولها به جای ماهیت محلول ، به غلظت ذرات ماده حل شده بستگی دارد. این خواص را خواص کولیگاتیو می‌نامند. برای محلولهایی که شامل ماده حل شده غیر فرار هستند، این خواص عبارتند از: کاهش فشار بخار ، نزول نقطه انجماد ، صعود نقطه جوش و فشار اسمزی.

نگاه کلی

همه ما با خواص کولیگاتیو محلولها در زندگی روزمره سرو کار داریم، بدون این که اصطلاح علمی آن را بدانیم و یا علت وقوع چنین پدیده‌‌‌‌‌‌هایی را بتوانیم توضیح دهیم. به‌عنوان مثال ، در تهیه مربا و شربت به صورت علمی تجربه کرده‌ایم که محلول آب و شکر دیرتر از آب خالص می‌جوشد یا محلول آب و نمک و آب و شکر در دماهای پایینتر از دمایی که آب خالص یخ می‌بندد، منجمد می‌شوند. وقتی در رادیاتور ماشین برای جلوگیری از انجماد آب ، ضد یخ اضافه می‌کنیم، از پدیده نزول نقطه انجماد استفاده کرده‌ایم.

پدیده اسمز در بسیاری از فرآیندهای زیستی نقش اساسی دارد. مواد غذایی و زائد با عمل اسمز از میان دیواره سلولهای بافتهای حیوانی عبور داده می‌شوند. سلولهای خونی در محلولهای غلیظ ، آب از دست داده‌ ، چروکیده می‌شوند. به همین دلیل ، باید محلولهای غذایی تزریقی به داخل سیاهرگ ، باید دقیقا طوری تنظیم شود که فشار اسمزی خون (در حدود 7.7 اتمسفر) برابر باشد.

دیواره سلولهای گیاهی و جانوری به‌عنوان غشاهای نیمه‌تراوا عمل می‌کنند و در محلولهای قندی و نمکی ، آب از دست داده ، چروکیده می‌شوند. در زیر برخی از خواص کولیگاتیو را بررسی می‌کنیم.

کاهش فشار بخار

فشار بخار تعادل حلال بالای یک محلول کمتر از حلال خالص است. به تجربه دیده شده است که محلولهای آبی غلیظی مانند آب قند ، آهسته‌تر از آب خالص تبخیر می‌شوند و این نشان‌دهنده کاهش فشار بخار آب بر اثر وجود ماده حل شده است. اگر غلظت ماده حل شده به حد کافی زیاد باشد، بخار موجود در اتمسفر ، مایع شده ، بعد از ورود به محلول ، آن را رقیق خواهد کرد. بررسی میزان کاهش فشار بخار نشان می‌دهد که این کاهش ، یک خاصیت کولیگاتیو حقیقی است و مستقیما به غلظت ماده حل شده بستگی دارد و مستقل از ماهیت مولکولهای حل شده است.

رابطه بین فشار بخار حلال و غلظت را می‌توان به این صورت بیان کرد:

P˚1 - P1 = X2 P˚1

کمیت P˚1 - P1 ، اختلاف بین فشار بخار حلال در مایع خالص و در محلول است و همان ، کاهش فشار بخار خواهد بود. بنابراین:

VPL =X˚2P1 ) کاهش فشار بخار(

در این معادلات P1 فشار بخار حلال روی محلول ، X1 کسر مولی حلال در محلول و P˚1 فشار بخار حلال خالص در همان دما ، X2 جزء مولی ماده حل شده.

صعود نقطه جوش

محلولی از ماده حل شده غیر فرار همواره در دمای بالاتر از نقطه جوش حلال می‌جوشد. در محلولهایی که رقیق هستند، صعود نقطه جوش مستقیما به غلظت ماده حل شده بستگی دارد. صعود نقطه جوش محلولهایی را که مواد حل شده آنها غیر فرار هستند، می‌توان بر حسب کاهش فشار بخار توجیه کرد. چون محلول مذبور در هر دمایی فشار بخاری کمتر از فشار بخار حلال خالص دارد، محلول مذبور باید برای جوش آمدن به دمای بالاتری برسد، یعنی رسیدن به این دما قبل از این که فشار بخار محلول برابر با فشار بیرون باشد، صورت گیرد. صعود نقطه جوش در یک محلول را از رابطه زیر بدست می‌آورند:

Tb = Kb X m∆

در این معادله Tb∆ صعود نقطه جوش بر حسب درجه سیلسیوس ، m مولالیته و Kb ثابت مربوط به حلال مورد نظر است. Kb برای آب 0.52 درجه می‌باشد. یعنی نقطه جوش یک مولال آبی ماده حل شده غیر فرار (قند و اوره ...) 0.52 بیشتر از نقطه جوش آب است.

نزول نقطه انجماد

محلولهای شامل مقدار کمی از ماده حل شده در دماهای پایینتر از حلال خالص منجمد یا ذوب می‌شوند. شیمیدانها از این روش برای بررسی خلوص جامداتی که در آزمایشگاه تهیه کرده‌اند، استفاده می‌کنند. با مقایسه نقطه ذوب نمونه تهیه شده با نمونه خالص ، میزان ناخالصی موجود در نمونه را حدس می‌زنند.

نزول نقطه انجماد هم مانند صعود نقطه جوش ، نتیجه مستقیم کاهش فشار بخار حلال بر اثر حضور ماده حل شده است. نقطه انجماد یک محلول دمایی است که در این دما فشار بخار حلال موجود در محلول مانند فشار بخار حلال جامد خالص است. این موضوع نشان می‌دهد که هنگام انجماد محلول ، حلال خالص (مثل یخ) جدا خواهد شد و در عمل هم این اتفاق می‌افتد. نزول نقطه انجماد هم متناسب با غلظت ماده حل شده است و از این رابطه بدست می‌آید:

Tf = Kf X m∆

در این معادله Tf∆ صعود نقطه جوش بر حسب درجه سیلسیوس ، m غلظت مولال و Kf ثابت مربوط به حلال مورد نظر است.

فشار اسمزی

اگر دو ظرف که یکی حاوی آب خالص و دیگری یک محلول آبی قند باشد، در یک محفظه قرار داده شوند، با گذشت زمان ، سطح مایع در بشر شامل محلول بالا می‌رود، در حالیکه سطح آب خالص پایین می‌آید. در نتیجه ، در اثر تبخیر و میعان ، همه آب به محلول منتقل می‌شود. این اثر ناشی از اختلاف فشار بخار آب در دو بشر است که آب خود به خود از ناحیه‌ای که فشار بخارش بالاست، به نقطه‌ای که فشار بخارش پایین است، منتقل می‌شود. هوای داخل محفظه نسبت به مولکولهای آب تراوا می‌باشد.

غشاهایی وجود دارد که نسبت به مولکولهای حلال (مثل آب) تراوا هستند. اما مانع عبور مولکولهای ماده حل شده می‌شوند. فرآیندی را که طی آن ، فقط حلال از غشای تراوا نفوذ می‌کند، اسمز معکوس می‌نامند. با اعمال فشار بر محلول ، می‌توان مانع عبور مولکولهای آب از درون غشا به محلول مزبور شد. مقدار فشار برونی که بتواند مانع عمل اسمزی شود، به نام فشار اسمزی محلول معروف است. فشار اسمزی یک محلول رقیق ، یکی از خواص کولیگاتیو می‌باشد، زیرا با غلظت ماده حل شده نسبت مستقیم دارد و مستقل از ماهیت ماده حل شده است. فشار اسمزی از رابطه زیر حساب می‌شود:

π = MRT

در این معادله ، π فشار اسمزی بر حسب اتمسفر ، M مولاریته ، R ثابت جهانی گازها (0.0821Lit.atm/mol˚K) و T دما بر حسب کلوین می‌باشد. چون M = n/V که در آن n تعداد مولها و V حجم هستند، بنابراین πV = nRT .

فشار بخار:

فشار هر بخار در حالت تعادل با مایع خود در دمای معین را فشار بخار تعادل آن مایع می‌نامیم

حالت تعادل

اگر مایعی در یک ظرف سربسته بخار شود، مولکولهای بخار نمی‌توانند از نزدیکی مایع دور شوند و تعدادی از مولکولهای بخار ضمن حرکت نامنظم خود ، به فاز مایع بر می‌گردند. این فرآیند را برای آب می‌توان با پیکان دوگانه نشان داد:

H2O(l)→H2O(g)

سرعت برگشت مولکولهای بخار به فاز مایع ، به غلظت مولکولها در بخار بستگی دارد. هر چه تعداد مولکولها در حجم معینی از بخار باشد، تعداد مولکولهایی که به سطح مایع برخورد کرده ، مجددا گیر می‌افتند، بیشتر خواهد بود. در آغاز ، چون تعداد کمی مولکول در بخار وجود دارد، سرعت بازگشت مولکولها از بخار به مایع کم است. ولی ادامه تبخیر ، موجب افزایش غلظت مولکولها در بخار می‌شود و در نتیجه ، سرعت تراکم افزایش می‌یابد.
سرانجام ، سیستم به حالتی می‌رسد که در آن حالت ، سرعت تراکم و تبخیر برابر می‌شود. حالتی که در آن ، سرعتهای دو تمایل مخالف ( تبخیر و تراکم ) با هم برابر می‌شوند، حالت تعادل نامیده می‌شود.

وضعیت مولکولها در حالت تعادل

در حالت تعادل ، غلظت مولکولها در فاز بخار ثابت است، زیرا مولکولها با همان سرعتی که بر اثر تراکم ( میعان ) از فاز بخار خارج می‌شوند، بر اثر تبخیر در این فاز وارد می‌شوند. به همین منوال ، مقدار مایع نیز در حالت تعادل ثابت است، زیرا مولکولها با همان سرعتی که به مایع برمی‌گردند، بر اثر تبخیر آن را ترک می‌کنند.

باید توجه داشت که حالت تعادل ، دال بر این نیست که هیچ حادثه ای رخ نمی‌دهد؛ در هر سیستمی ، ثابت ماندن تعداد مولکولها در هر یک از دو فاز مایع و بخار نه به‌علت متوقف شدن تبخیر و تراکم ، بلکه به علت برابری این دو تغییر متقابل است.

فشار بخار و حالت تعادل

چون در حالت تعادل ، غلظت مولکولها در فاز بخار ثابت است، فشار بخار نیز ثابت است. فشار هر بخار در حالت تعادل با مایع خود در دمای معین را فشار بخار تعادل آن مایع می‌نامیم. فشار بخار هر مایع ، تابع دماست و با افزایش آن زیاد می‌شود. افزایش دما با افزایش فشار بخار همراه است. فشار بخار در دمای بحرانی است. بالاتر از دمای بحرانی تنها یک فاز می‌تواند وجود داشته باشد، یعنی فازهای گاز و مایع متمایز از یکدیگر نیستند.

فشار بخار و نیروهای جاذبه بین مولکولی

مقدار فشار بخار یک مایع ، معیاری از قدرت نیروهای جاذبه بین مولکولی آن مایع را بدست می‌دهد. مایعاتی که نیروهای جاذبه قوی دارند، فشار بخار آنها کم است. در ˚ 20 سانتی‌گراد ، فشار بخار آب ، اتیل الکل و دی اتیل اتر به ترتیب 0.023 atm 0,058 ، atm و 0.582 atm است. از این رو ، نیروهای جاذبه در آب قویترین و در دی‌اتیل اتر ضعیف‌ترین است.

فشار اسمزی:

برخی از محلولها که دارای مواد حل شده غیرفرار هستند، می‌توانند در عبور از غشایی که نسبت به یکی از مواد تشکیل دهنده محلول تراوا است، تغییر غلظت دهند. این پدیده که تحت خاصیتی به نام فشار اسمزی ایجاد می‌شود، به پدیده اسمز معروف است.

دید کلی

بعضی از خواص محلولها اساسا به غلظت ذرات حل شده ، نه به ماهیت این ذرات ، بستگی دارد. این خواص را خواص غلظتی (Colligative) می‌نامند. یکی از این خواص ، برای محلولهای دارای مواد حل شده غیر فرار ، عبارت از «فشار اسمزی» است. عامل ایجاد فشار اسمزی ، ذرات و حرکات جسم حل شونده است.

ماهیت فشار اسمزی

غشایی مانند سلوفان که برخی از مولکولها ، نه همه آنها ، را از خود عبور می‌دهد، غشای نیمه تراوا نامیده می‌شود. غشایی را در نظر می‌گیریم که بین آب خالص و محلول قند قرار گرفته است. این غشا نسبت به آب ، تراوا است، ولی «ساکارز» (قند نیشکر) را از خود عبور نمی‌دهد. در شروع آزمایش ارتفاع آب در بازوی چپ لوله U شکل برابر با ارتفاع محلول قند در بازوی راست این لوله است. از این غشا ، محلولهای قند نمی‌توانند عبور کنند، ولی مولکولهای آب در هر دو جهت می‌توانند عبور کنند.

در بازوی چپ لوله فوق (بازویی که محتوی آب خالص است)، تعداد مولکولهای آب در واحد حجم بیش از تعداد آنها در بازوی راست است. از اینرو ، سرعت عبور مولکولهای آب از سمت چپ غشا به سمت راست آن بیشتر از سرعت عبور آنها در جهت مخالف است. در نتیجه ، تعداد مولکولهای آب در سمت راست غشا بتدریج زیاد می‌شود و محلول قند رقیق‌تر می‌گردد و ارتفاع محلول در بازوی راست لوله U زیاد می‌شود. این فرایند را اسمز می‌نامند.

اختلاف ارتفاع در سطح مایع در دو بازوی لوله U ، اندازه فشار اسمزی را نشان می‌دهد. بر اثر افزایش فشار هیدروستاتیکی در بازوی راست که از افزایش مقدار محلول در این بازو ناشی می‌شود، مولکولهای آب از سمت راست غشا به سمت جپ آن رانده می‌شوند تا اینکه سرانجام سرعت عبور از سمت راست با سرعت عبور از سمت چپ برابر گردد. بنابراین حالت نهایی یک حالت تعادلی است که در آن ، سرعت عبور مولکولهای آب از غشا در دو جهت برابر است.

اسمز معکوس

اگر بر محلول بازوی سمت راست ، فشاری بیش از فشار تعادلی وارد شود، آب در جهت مخالف معمول رانده می‌شود. این فرایند که «اسمز معکوس» نامیده می‌شود، برای تهیه آب خالص از آب نمک‌دار بکار می‌رود.

تشابه اسمز و نفوذ

بین رفتار مولکولهای آب در فرایند اسمز و رفتار مولکولهای گاز در فرایند نفوذ ، تشابهی وجود دارد. در هر دو فرایند ، مولکولها از ناحیه غلیظ‌تر به ناحیه رقیق‌تر نفوذ می‌کنند.

معادله وانت هوف

یاکوب وانت هوف در سال 1887 رابطه زیر را کشف کرد:

Πv=nRT

که این رابطه برای محلولهای ایده‌آل می‌باشد. در این رابطه ، π فشار اسمزی (برحسب اتمسفر) ، n تعداد مولکولهای ماده حل شده در حجم V (برحسب لیتر) ،T دمای مطلق و R ثابت گازها (0،08206L.atm/K.mol) است. تشابه بین این معادله و معادله حالت یک گاز ایده‌آل ، کاملا مشخص است. این رابطه را می‌توان به صورت زیر نوشت:

Π= MBRT

که در آن M__ مولاریته محلول است. وانت هوف به خاطر این کشف ، جایزه نوبل شیمی سال 1901 را از آن خود کرد.

نقش فرایند اسمز در پدیده‌های طبیعی

اسمز در فرایندهای فیزیولوژیکی گیاهی و حیوانی نقش مهمی دارد. عبور مواد از غشای نیمه تراوای سلول زنده ، کار کلیه‌ها و بالا رفتن شیره گیاهی در درختان ، مهمترین نمونه‌های اسمز است. غشای گلبولهای قرمز از نوع نیمه تراوا است. اگر گلبولهای قرمز در آب خالص قرار گیرند، آب به درون آن نفوذ کرده و مایعات آن را رقیق می‌کند.

در نتیجه گلبول متراکم شده و جدار آن پاره می‌شود و اگر گلبول قرمز در محلول غلیظ قند قرار گیرند، آب درون گلبولها از غشای آنها عبور کرده و محلول اطراف آن را رقیق می‌کند. در نتیجه ، گلبولها چروکیده می‌شوند. به منظور ممانعت از وقوع هر یک از این حوادث در تزریقات وریدی ، محلولهای مورد استفاده باید ایزوتونیک با خون باشد، یعنی فشار اسمزی این محلولها باید برابر با فشار اسمزی خون باشد.

شرح آزمایش:

 لوله آزمایشی را برداشته و آن را با آب مقطر شست وشو می دهیم . سپس در آن چند سی سی استون می ریزیم و لوله آزمایش را به صورت وارونه در جا لوله ای می گذاریم تا آب مقطر درون لوله  آزمایش بخار گردد .پس از بخار شدن آب درون لوله آزمایش gr5 نفتالین را در لوله آزمایش ریخته و لوله آزمایش را به پایه متصل می کنیم سپس بشری را برداشته آن را بر روی سه پایه و توری نسوز گذاشته ، لوله آزمایش را که به توری متصل است طوری در آن قرار می دهیم که ته لوله آزمایش به کف بشر نچسبد . سپس آن قدر آب درون بشر می ریزیم که سطح آب درون بشر از سطح نفتالین درون لوله آزمایش بالاتر بیاید .

چراغ بنزن را روشن کرده ، آن را زیر سه پایه می گذاریم تا آب شروع به گرم شدن کند . دماسنجی را نیز درون لوله آزمایش گذاشته تا دما را به ما نشان دهد . آن قدر آب را حرارت می دهیم تا نفتالین درون لوله آزمایش ذوب گردد .

مشاهده کردیم که در دمای 85 درجه سانتی گراد نفتالین شروع به ذوب شدن کرد. بنابراین نقطه ذوب نفتالین 85 درجه سانتی گراد می باشد. حال لوله آزمایش را از بشر خارج کرده ، صبر می کنیم که نفتالین شروع به انجماد کند. درضمن در حین سرد کردن، نفتالین ذوب شده را به وسیله دماسنجی که در لوله آزمایش قرار داشت ، به هم می زنیم تا نفتالین زود تر سرد شود و همچنین  دما سنج در نفتالین گیر نکند.

مشاهده کردیم که در دمای 75 درجه سانتی گراد تشکیل بلور شروع شد.بنابراین دمای انجماد نفتالین خالص 75 درجه سانتی گراد می باشد.

پس از یادداشت کردن دمای انجماد،gr5 پودر گوگرد را درون لوله آزمایش می ریزیم و لوله آزمایش را درون بشر می گذاریم و بشر را دوباره حرارت می دهیم تا نفتالین مخلوط با گوگرد ذوب شود دما سنج را در لوله آزمایش تکان می دهیم پس ازذوب شدن دمای ذوب را یاداشت می کنیم که این دما 83 درجه سانتیگراد می باشد . سپس لوله آزمایش را از درون بشر بیرون می آوریم و ضمن تکان دادن دماسنج صبر می کنیم تا نفتالین مخلوط با گوگرد خنک شود و تشکیل بلور بدهد . پس از خنک شدن وتشکیل بلور شروع می شود در این زمان دما برابر بود با 73 درجه سانتیگراد . بنا براین دمای محلول گوگرد با نفتالین برابر است با 73 درجه سانتیگراد . لوله آزمایش را که دیگر بدردمان نمی خورد درون سطل آشغال می اندازیم . و پس از پایان آزمایش مخلوط گوگرد ونفتالین را به هیچ وجه درون سینک نمی ریزیم چون این مخلوط به سرعت جامد می شود و راه سینک را می گیرد . بنابراین آن را درون ظرف مخصوص مواد ذائد خالی می کنیم.

حال می توانیم جرم مولکولی گوگرد را  محاسبه کنیم :

نتیجه :  بنابراین می توانیم جرم مولکولی را با استفاده از کاهش نقطه انجماد محاسبه کنیم.5gجرم حلال يعني نفتالين/.5gجرم گوگرد/.001 هم همان 1000 در فورمول مولاليته است كه به مخرج برده شده است وبه شكل .001 درامده است


 

[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 10:47 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

روش اندازه گیری نقطه ذوب

عنوان آزمایش:

روش اندازه گیری نقطه ذوب



تاریخ انجام آزمایش :

1/8/1389

تاریخ تحویل گزارش :

8/8/1389



دانشگاه آزاد اسلامی (واحد سوسنگرد)




          

            عنوان: تعيين دماي ذوب

هدف : اندازه گيري ثابتهاي فيزيكي و برخي روشهاي جداسازي، تخليص و شناسايي تركيبها

تئوری:

  در اثر جذب انرژي، آرايش منظم ذرات در يك تركيب جامد و بلوري به آرايش نامنظم(حالت مايع) تبديل مي شود. اين عمل را ذوب مي گويند.

  پديده ذوب وقتي روي مي دهد كه انرژي گرمايي بر نيروهاي بين ملكولي كه ذرات را در حالت جامد نگه مي دارند فايق آيد.

  نقطه ذوب يك تركيب، دمايي است كه در آن، جسم به صورت مايع در مي آيد.

  در اين دما فشار بخار مايع و فشار بخار جامد برابرند و دو فاز مايع و جامد در حال تعادل هستند.

  دماي ذوب يك جسم خالص در طول عمل ذوب ثابت مي ماند. به عبارت ديگر، اگر به مخلوط مايع و جامد يك جسم خالص گرما بدهيم، تا وقتي

  كه تمام جامد به مايع تبديل نشود، دماي جسم بالا نمي رود. و چنانچه گرم كردن متوقف شود، تا زماني كه تمامي مخلوط جامد نشده است، دما

  پائين نمي رود.

  برخي از جامدات آلي در دماي ذوب شدن يا پيش از آن بر اثر گرما تجزيه مي شوند. در اين صورت مي توان به جاي نقطه ذوب دماي تجزيه

  را به عنوان يك خاصيت فيزيكي مورد استفاده قرار داد.

  بعضي از مواد فشار بخار بالايي دارند، به طوري كه در نقطه ذوب خود يا پيش از آن تصعيد مي شوند. در این گونه موارد تعیین نقطه ذوب در

 لوله در بسته انجام می شود.

 بعضی مواد قبل از ذوب شدن حلال تبلور خود را از دست می دهند (عرق می کنند) در این حالت اولین قطره مایع دیده شده نقطه ذوب واقعی

 است.


 

تعیین دمای ذوب:

دمای ذوب را عمدتا به دو طریق زیر تعیین میکنند:

1- لوله تيل

2- دستگاههاي اندازه گيري دقيق ميكروسكوپي

1- لوله تيل:   وسيله ساده اي است كه به سهولت قابل دسترسي است. لوله تيل به نحوي طراحي شده است كه وقتي در آن روغن مي ريزيم و لوله

را گرم مي كنيم، در آن تبادل گرمايي صورت مي گيرد.  به نحوي كه توزيع دما در سراسر روغن داخل لوله يكنواخت مي شود. چنانچه لوله تیل

در دسترس نباشد از یک بشر کوچک 50 یا 100 میلی لیتری می توان به عنوان حمام استفاده کرد.

آماده كردن نمونه:

 مقدار كمي از تركيب جامد را در هاون بساييد و به صورت پودر نرمي در آوريد.

 يك لوله مويين به طول حدود 10 سانتيمتر برداريد و يك انتهاي آن را با استفاده از شعله مسدود كنيد.

 انتهاي باز لوله را در توده نرم شده فرو كنيد تا مقداري از آن داخل لوله شود.

 سپس ته لوله را چند بار آهسته روي ميز بزنيد تا تمام پودر در انتهاي آن قرار گيرد.

 همچنين مي توانيد يك لوله شيشه اي را كه ابتدا و انتهاي آن باز است به طور عمودي روي ميز قرار دهيد و لوله مويين را از سمت انتهاي بسته

  در آن رها كنيد.

  لوله مويين را به كمك يك نخ يا كش به دماسنج متصل كنيد به طوري كه انتهاي لوله مويين و بخش جيوه اي دماسنج هم تراز شوند.

  اكنون دماسنج و لوله مويين را به كمك پايه و گيره در داخل حمام روغن قرار دهيد.

  حمام را به آهستگي با شعله (چراغ بنسن) گرم كنيد و دماي ابتدا و انتهاي ذوب شدن را از روي درجات دماسنج با دقت بخوانيد و يادداشت كنيد.

  اگر دمای ذوب یک ترکیب شناخته شده نیست معمولا دو لوله مویین حاوی ترکیب آماده می کنند. با لوله مویین اول نقطه ذوب را سریعا اندازه

  می گیرند ، سپس دمای حمام را تا حدود 30 درجه کاهش می دهند و با استفاده از لوله مویین دوم نقطه ذوب را به آرامی و با دقت تعیین         

  می کنند.

 اگر لوله مویین در دسترس نباشد با استفاده از یک لوله شیشه ای به قطر حدود 0.5 سانتی متر و طول 25 سانتی متر لوله مویین بسازید.

 نقاط ذوب مخلوط ها:

دماي ذوب هر ماده بلوري خالص، يك خاصيت فيزيكي آن ماده است و مي توان از آن براي شناسايي يك تركيب استفاده كرد.

به طور كلي افزايش تدريجي و پي در پي ناخالصي به يك ماده خالص سبب مي شود كه به نسبت مقدار ناخالصي افزوده شده نقطه ذوب كاهش

يابد.

نتیجه گیری:

در کلیه روشهای میکرو نقطه ذوب را به صورت محدود تغییرات ذوب اندازه می گیرند این شامل درجه حرارتی است که عمل ذوب می شود و بعد خاتمه می یابد.

محاسبات:

هنگامی که ماده مجهول موجود در لوله موئین قرار داردکه با حرارت دادن ماده مجهول ذوب می شود که نقطه اول ذوب شده را با  و آخرین نقطه ذوب شده را با  نمایش داده می شود.

=80

                                                                                                                                                                                                                                   =93

 

                                      

[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 9:13 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

تقطیر

عنوان آزمایش:

تقطیر

 

تاریخ انجام آزمایش:

29/8/89

 

تاریخ تحویل گزارش:

6/9/89

 

دانشگاه آزاد اسلامی واحد سوسنگرد

 

 

هدف:

تقطیر ساده

تئوری آزمایش :
نگاه کلی

شيميدان آلي باتجربه به ندرت واكنش هايي را مي يابد كه فقط محصول (يا محصولات)مورد نظرش را توليد كند.علت اين عمل آن است كه در مخلوط واكنش همراه با محصول مورد نظر مقادير مختلفي از مواد اوليه تغيير نيافته و حلال ومحصول واكنشهاي جانبي كه همزمان با واكنش اصلي انجام مي شوند وجود دارد .
شيميدان نيروي زيادي را صرف مي كند تا محصول مورد نظر را از چنين ناخالصي هايي جدا كند.هدف از اين تحقيق ارائه روشهاي مهمي است كه شيميدان امروزي جهت تفكيك و تخليص تركيبات آلي به كار برد.

تقطير :
روشهای مختلفی برای جداسازی مواد اجزای سازنده یک محلول وجود دارد که یکی از این روشها فرایند تقطیر می‌باشد در روش تقطیر جداکردن اجزاء یک مخلوط ، از روی اختلاف نقطه جوش آنها انجام می‌گیردتقطیر ، در واقع ، جداسازی فیزیکی برشهای نفتی است که اساس آن ، اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنهای مختلف است. هر چه هیدروکربن سنگینتر باشد، نقطه جوش آن زیاد است و هر چه هیدروکربن سبکتر باشد، زودتر خارج می‌شود.. تقطیر در عمل به دو روش زیر انجام می‌گیرد. روش اول شامل تولید بخار از طریق جوشاندن یک مخلوط مایع ، سپس میعان بخار ، بدون اینکه هیچ مایعی مجددا به محفظه تقطیر بازگردد. در نتیجه هیچ مایع برگشتی وجود ندارد. در روش دوم قسمتی از بخار مایع شده به دستگاه تقطیر باز می‌گردد و به صورتی که این مایع برگشتی در مجاورت بخاری که به طرف مبرد می‌رود قرار می‌گیرد. هر کدام از این روشها می‌توانند پیوسته یا ناپیوسته باشند.
تقطیر، معمولترین روشی است که برای تخلیص مایعات به کار می رود. دراین عمل مایع را به کمک حرارت تبخیر می کنند و بخار مربوطه را در ظرف جداگانه ای متراکم می کنند و محصول تقطیر را بدست می آورند. چنانچه ناخالصیهای موجود در مایع اولیه فرار نباشند، در باقی مانده تقطیر به جا می مانند و تقطیر ساده جسم را خالص میکند. در صورتی که ناخالصیها فرار باشند، تقطیر جزء به جزء مورد احتیاج خواهد بود.
چنانچه ناخالصي هاي موجود در مايع اوليه فرار نباشد در باقيمانده تقطير به جا مي ماند و تقطير ساده نمونه را خالص مي كند.در صورتيكه فرار باشند تقطير جز به جز مورد نياز خواهد بود.اگر فقط يك ماده فرار بوده و اختلاف نقطه ي جوش اين ماده با ناخالصي هاي موجود در آن زياد باشد (حدود 30درجه)مي توان براي جدا كردن اين ماده از ناخالصي ها از تقطير ساده استفاده نمود.از تقطير ساده معمولا د جداسازي مخلوط مايعاتي استفاده مي شود كه نقطه يجوشي در محدوده 40تا150درجه دارندزيرا در دماي بالاتر از 150درجه بسياري از تركيبات آلي تجزيه مي شوندودر دماي جوش كمتر از 40درجه مقدار زيادي از مايع در ضمن تقطيرهدر مي رود.
در تقطير مخلوطي ازدو يا چند جسم فشاربخار كل تابعي از فشار بخار هر يك از اجزا و كسر مولي آنه مي باشد. بر اساس قانون رائول فشار بخار جزيي يك تركيب فرار در يك محلول ايده آل با حاصلضرب فشار بخار در كسر مولي آن برابر است.بنابراين در بخار موجود بر سطح دو يا چند جزمحلول فرار ذرات كليه اجزا شركت كننده در محلول يافت مي شود.رابطهي بين فشار بخار كل:(Pt)با فشار جزيي (Pi)و كسر مولي اجزا(Xi)به صورت زير است
Pt=PaXa+PbXb+PcXc+……
نكته:اگر در محلولي شامل دو ماده شيميايي فرار يك جز داراي فشار بخار بيشتري از جز ديگر باشد بخار حاصل از آن در مقايسه با مايع داراي درصد بيشتري از جسم فرارتر خواهد بود.
ظروف معمولي در خلل و شكاف هاي جدار خود داراي بسته ها ي هواي محبوس مي باشند.با ريختن مايع در ظرف محفظه بسته ها از بخار پر مي شود.وقتي كه دماي مايع افزايش مي يابد بخار آنقدر به حالت متراكم باقي مي ماند تا اينكه از فشار بخار روي مايع بيشتر شود.در اين حالت بخار به دام افتاده افزايش حجم پيدا مي كند و به صورت حباب هايي به سطح مايع رسيده و خارج مي گردد. حالت به هم خوردگي حاصل از حباب ها (جوش)حباب هاي هواي بيشتري را به داخل مايع كشانده و فرايند با تشكيل بخار ادامه مي يابد.
با حرارت دادن مايعات درظروف شيشه اي كه داراي سطوحي نسبتا صاف و يكنواخت مي باشند حالت جوش ايجاد نمي شود و اگر درجه حرارت به اندازه كافي افزايش يابد به حالت انفجاري تبخير مي گردند.براي اجتناب از خطرات مربوط به جوشش ناگهاني (به صورت ضربه اي)منبعي براي دميدن حباب ها به درون مايع قبل از حرارت دادن و عمل جوش لازم است. در شرايط معمولي (فشارجو)اين منبع سنگ جوش مي باشد.سنگ جوش دانه هايي حاوي خلل ريز در خود بوده كه در آن مولكولهاي هوا حبس شده اند.با قرار گرفتن اين دانه ها در حلول حباب ها از سطح آنها تشكيل شده واز جوشيدن انفجاري و تاخير در جوش جلوگيري مي نمايد.
در ادامه به معرفي انواع روشهاي تقطير و توضيح اجمالي در ارتباط با آنها پرداخته ايم:

تقطیر:

تبخير يك مايع و سپس ميعان بخار براثر سرما و جمع آوري قطرات حاصل در ظرف ديگر را تقطير مي گويند.

براي جداسازي و تخليص مايعات چهار نوع تقطير در آزمايشگاه مورد استفاده قرار مي گيرد:

 1- تقطير ساده

 2- تقطير در فشار كم

 3- تقطير به وسيله بخار آب   

 4- تقطير جزء به جزء

تقطیر ساده:

وجود ناخالصيهاي غير فرار  در مايع سبب كاهش فشار بخار مايع مي شود.

 زيرا وجود جزء غير فرار به مقدار زياد، غلظت جزء اصلي فرار را پائين مي آورد و قابليت تبخير مايع كم مي شود.

اين جزء پس از تقطير در باقيمانده تقطير باقي مي ماند.

چنانچه مخلوطي از دو يا چند مايع داشته باشيم، كه دماي جوش آنها به حد كافي با هم متفاوت باشند جدا كردن آنها از طريق تقطير ساده امكان پذير است و ابتدا مايعي كه نقطه جوش كمتري دارد تقطير مي شود.

رعايت نكات زير در انجام تقطير ضروري است:

حجم مايع تقطير شدني، نبايد، از دوسوم حجم بالون بيشتر باشد.

 

انداختن چند عدد سنگ جوش (دو يا سه عدد) در بالون تقطير، به منظور توزيع يكنواخت گرما و جلوگيري از پريدن مايع مخزن جيوه دماسنج بايد پايينتر از شاخه جانبي رابط در محل جريان بخارها قرار گيرد، تا نقطه جوش يك مايع به درستي تعيين شود.

براي گرم كردن، معمولا حمام هاي روغن يا وسايل گرم كننده الكتريكي ارجحيت دارند. ولي چنانچه از شعله استفاده مي شود، بايد توجه داشته با گذاشتن يك توري فلزي روي سه پايه و زير بالون، شعله چراغ گاز، پخش شده به تمام نقاط بالن اتصال يابد تا بدين وسيله از گرم شدن موضعي بالن جلوگيري شود.

بايد محل ارتباط و تماس شيشه آلات را با گريس يا وازلين روغنكاري كرد. اين امر براي اجتناب از چسبندگي و قفل شدن وسايل شيشه اي بر اثر گرما ضروري است.

 

 

 

 

از بالنهاي تقطير بزرگ نبايد استفاده كرد، زيرا بالن بزرگ سبب از بين رفتن مايع مي شود.

قبل از انجام تقطير، تركيب مورد نظر را در بالن تقطير مي ريزيم و آن را توزين مي كنيم و بعد از عمل تقطير نيز مجددا بالن را وزن مي كنيم. به اين ترتيب مقدار مايع تقطير شده مشخص مي شود.

انتخاب مبرد به نوع تقطير، سرعت تقطير و نقطه جوش مايع مورد نظر بستگي دارد.

سرعت تقطير مناسب (تنظيم دماي لازم) يك تا دو قطره در هر ثانيه است.

بالن تقطير را هيچگاه نبايد تا خشك شدن كامل گرم كرد.

                                                                                                      تقطیر در فشار کم :

در بسياري از موارد، نقطه جوش در فشار معمولي زياد است و ممكن است تركيب مورد نظر، در دمايي پايينتر از نقطه جوش خود يا در دماي جوش، تجزيه يا اكسيد شود يا نوآرايي يابد.

در چنين مواردي مايع را در فشار كمتر از فشار جو تقطير مي كنند. معمولا تركيباتي را كه نقطه جوش آنها از حدود 180درجه سانتيگراد بيشتر است در فشار كم تقطير مي كنند. براي مثال اگر نقطه جوش يك تركيب در فشار 760 ميلي متر جيوه 20درجه سانتيگراد باشد، نقطه جوش آن در فشار 20 ميلي متر جيوه حدود 90درجه سانتيگراد است.

براي كم كردن فشار، معمولا از خرطوم آبي يا پمپ روغني استفاده مي شود. مقدار كاهش فشار در هر يك از دو وسيله، به شرايط و مشخصات دستگاه تقطير بستگي دارد.

نكات زير در اين روش تقطير بايد دقيقا مورد توجه قرار گيرد:

رعايت تمام موارد ذكر شده در مورد تقطير ساده

به جاي سنگ جوش مي توان از يك لوله مويين استفاده كرد.

اين لوله مويين را مي توان با گرم كردن يك لوله شيشه اي روي شعله و كشيدن آن تهيه كرد (نظير آماده كردن لوله مويين براي نقطه ذوب) و با استفاده از يك رابط در بالن تقطير قرار داد. از راه لوله مويين نه تنها هوا، بلكه در موارد لزوم، مي توان يك گاز بي اثر (نظير نيتروژن يا هليوم) را نيز وارد دستگاه كرد.

گاهي مي توان به جاي لوله مويين از يك همزن مغناطيسي استفاده كرد.

استفاده از يك تله جهت مقابله با شكستن خلا (تقليل فشار) يا جلوگيري از ايجاد مكش معكوس و اجتناب از وارد شدن آب از طريق خرطوم آبي به درون دستگاه تقطير، ضروري است.

چنانچه مايع مخلوطي از چند جزء باشد، مي توان از رابطهايي كه به چند بالن متصل مي شوند(رابط عنكبوتي) استفاده كرد.

چنانچه در حين عمل، دستگاه خلا از كار بيفتد، فورا بايد منبع گرما را خاموش و لوله يا بست رابط بين تله و خلا (بمب يا خرطوم آبي) را باز كرد تا از مكش معكوس و ورد آب به بالن دريافت كننده جلوگيري شود.

در پايان تقطير، ابتدا منبع گرما را خاموش، سپس لوله خلا را از دستگاه جدا مي كنيم و بعد شير آب را مي بنديم.

 

 

 

تقطیر به وسیله بخار آب :

مي دانيم كه مجموع دو مايع مخلوط نشدني، از هر كدام از دو مايع، به صورت تنها(مجزا) در دماي پايينتري مي جوشد. چنانچه يكي از دو مايع آب باشد و عمل تقطير انجام شود، آن را تقطير همراه با بخار آب مي گويند.

 بنابراين مايع مورد نظر، زير 100درجه سانتيگراد تقطير مي شود. بدين ترتيب، يك تركيب كه در آب بسيار نامحلول است، به صورت مخلوط با آب، تقطير مي شود و موادي را كه جوش آنها خيلي بالاتر از 100 درجه سانتيگراد است، به راحتي مي توان تقطير كرد.

تقطیر جزء به جزء :

چنانچه تفاوت نقاط جوش اجزاي موجود در مخلوط زياد نباشد، از طريق تقطير ساده نمي توان اجزا را جدا كرد. در اين گونه موارد، از روش تقطير جزء به جزء استفاده مي شود. در اين روش، يك ستون تقطير بين بالن تقطير و مبرد قرار مي گيرد.

در طول اين ستون، چندين بار عمل تبديل بخار به مايع انجام مي شود و در هر بار بخار از تركيبي كه داراي نقطه جوش كمتري است غني مي شود. وقتي بخار به انتهاي ستون مي رسد و وارد مبرد مي شود، فقط بخارات يك جزء (نقطه جوش كمتر) است كه در اثر ميعان به قطرات مايع تبديل مي شود.

مواد مورد نیاز:
محلولی از آب و نمک
وسایل مورد نیاز:
بالن،گیره،سنگ جوش،سه راهی ،کندانسور ، ترمومتر
محلول سازی) دستور کار:)
دستور کار:
ابتدا بالنی را با یک گیره می بندیم. مخلوطی را که می خواهیم تقطیر کنیم داخل بالن می ریزیم و سه عدد سنگ جوش داخل آن می اندازیم . یک سه راهی را که دهانه های آن به مقدار بسیار کمی چرب شده است به دهانه بالن متصل کرده و یک طرف آن را به مبرد.
متصل می کنیم و مبرد را به گیره دیگری وصل می نماییم. به دهانه دیگر سه راهی یک ترمومتر وصل کرده یا با درپوش چوب پنبه ای مصدود می نماییم لوله پایین مبرد را با شلنگ به ورودی آب و قسمت بالا را به خروجی آب متصل می کنیم.شیر آب را به آهستگی باز می کنیم . آب سرد باعث تبدیل بخار آب به مایع می گردد. با حرارت دادن بالن مایع خالص از دهانه مبرد خارج میگرددکه در این لحظه می توان دما را ثبت نمود که همان نقطه جوش است. در تمام مدت تقطیر ،دما ثابت می ماند.وقتی که حجم محلول در بالون 5 میلی لیتر رسیدتقطیر را متوقف می کنیم.

شکل دستگاه تقطیر ساده:
1-شعله 2- بالن ته گرد 3- سه راهی تقطیر 4- دماسنج 5- سرد کننده 6- ورودی آب 7- خروجی آب 8- بالن 9- خروج هوا وبخار 10- رابط خلاء

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نتایج آزمایش :

با استفاده از روش تقطیر می توان ناخالصی مواد را از بین برد و مواد خالص بدست آورد در صنعت برای تقطیر در مقیاس تجارتی و جداسازی مخلوط چند ماده از برج تقطیر جزء به جزء مانند آن چه که دراینجا ملاحظه می‌نمایید استفاده می‌شود.

سوالات:
انواع تقطیر را نام ببرید و هریک را به اختصار توضیح دهید؟-1
تقطیر ساده-تقطیر جز به جز- تقطیر در خلا- تقطیر با بخار آب

تقطیر ساده:
تقطیر ساده متانول و آب
در یک بالن 100 میلی لیتری مخلوطی از 25 میلی لیتر متانول و 25 میلی لیتر آب بریزید. دو عدد سنگ جوش کوچک در بالن بیندازید و به آرامی بالن را حرارت دهید. درجه حرارتی که اولین قطره مایع از نوک ترمومتر به داخل بالن میچکد (میعان) یادداشت کنید و به عنوان شروع تقطیر در نظر بگیرید. در همین لحظه بخارات داخل لوله جانبی شده و مایع میشود و سرازیر شده از دهانه خروجی مبرد وارد ظرف جمع آوری میشود. در ابتدای شروع تقطیر حرارت را به گونه ای تنظیم کنید که سرعت تقطیر یک قطره در ثانیه باشد. دمای ترمومتر را بر حسب حجم تقطیر شده یادداشت کنید و منحنی آنرا رسم کنید.

تقطیر جزء به جزء:

برای جداکردن موادی که نقطه جوش آنها خیلی به هم نزدیک باشد از تقطیر جزء به جزء استفاده میکنند. اختلاف این روش با تقطیر ساده آن است که در این حالت از یک ستون تقطیر جزء به جزء استفاده میشود.
ستونهای تقطیر جزء به جزء انواع متعددی دارند ولی در تمام آنها چند خصلت کلی مشاهده میشود. این ستونها مسیر عمودی را به وجود می آورند که باید بخار در انتقال از ظرف تقطیر به مبرد از آن بگذرد، این مسیر به مقدار قابل ملاحظه ای از مسیر دستگاه تقطیر ساده طویلتر است. هنگام انتقال بخار از ظرف تقطیر به بالای ستون مقداری از بخار متراکم میشود. مایع متراکم شده، در حالی که به پایین ستون می ریزد دوباره در تماس با بخاری که از پایین به بالا در جریان است به طور جزئی تبخیر میشود و به سمت بالا میرود و طی این میعان و تبخیر شدنهای متوالی بخار از جزء فرار تر غنی تر میشود، یعنی هرچه به سمت بالای ستون پیش میرویم غلظت جزء فرار تر بیشتر و هر چه به سمت پایین می آییم غلظت جزء غیر فرار بیشتر میشود.
از نقطه نظر تئوری، جدا کردن دو ترکیب فرار به طور کامل، بوسیله تقطیر حتی زمانیکه اختلاف در نقطه جوش آنها زیاد باشد امکان پذیر نیست زیرا همیشه جزء دارای نقطه جوش پایین تر فشار بخارش را بر روی نقطه جوش جزء دیگر اعمال نموده و پاره ای از مولکولهای با نقطه جوش بالاتر نیز تقطیر میگردند. اما بهرحال در امور تجربی، بوسیله تقطیر جزء به جزء میتوان مخلوط اینگونه مایعات را در حد مطلوبی جدا نمود.

تقطیر در خلا- تقطیر با بخار آب:

برای اجسام حساس به حرارت که با حرارت مستقیم یا تجزیه میشود مانند(مواد معطر) یا ماهیت رااز دست میدهند (پروتئینها).
2- مسیر ورود و خروج آب در مبرد دستگاه تقطیر به چه صورت باید باشد. چرا؟

مسیر ورود آب شهر از پایین دستگاه تقطیر و مسیر خروجی آب سرد از بالایی دستگاه تقطیر انجام می شود.

چون آب سرد باعث تبدیل بخار آب به مایع می گردد.

3-علت استفاده از سنگ جوش در تقطیر چیست؟
علت استفاده از سنگ جوش این است که جوشیدن در درون ظرف یکنواخت باشد و جلوگیری از پریدن مایع.

4-نمودار افزایش دما در هنگام تقطیر برحسب گذشت زمان (هر دو دقیقه) رسم کنید؟

 

5-علت افزایش دما هنگام تقطیر چیست؟

چون در عمل تقطیر برای جدا کردن ماده خالص از ماده ناخالص باید دما را افزایش دهیم تادر آخر فقط ماده ناخالص باقی بماند.

[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 9:11 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

تبلور مجدد


موضوع آزمايش:
تبلور مجدد

هدف آزمايش:
بدست آوردن وزن و نقطه ذوب بنزوييك اسيد خالص شده و درصد خلوص بنزوييك اسيد

مقدمه آزمايش:
تبلور يكي از بهترين روش هاي تخليص اجسام جامد است روش عمومي تبلور عبارت است از حل
كردن جسم در حلال مناسب به كمك گرما و تهيه محلول سير شده جسم ، صاف كردن سريع محلول
گرم ، سرد كردن تدريجي محلول صاف شده به منظور راسب كردن به شكل بلور ، صاف كردن و
شستن بلورها با حلال سرد و خشك نمودن آن ها،و بالاخره تعيين نقطه ذوب بلور.
تبلور معمولا در موقع تبديل يك حالت فيزيكي به حالت فيزيكي ديگر صورت ميگيرد.
اين تبديل به سه صورت انجام مي گيرد:
1.تبلور در هنگام تبديل حالت مايع به جامد
2.تبلور در هنگام تبديل حالت بخار به جامد سوبليماسيون
3. تبلور مواد جامد


وسايل مورد نياز:
بشر، ارلن، هيتر، همزن شيشه اي، استوانه مدرج، كاغذ صافي، قيف، ترازو

مواد مورد نياز:
بنزوييك اسيد ، متيل اورانژ ، آب مقطر، زغال فعال، حمام آب سرد


شرح آزمایش:
ابتدا بر روي ترازو يك گرم بنزوييك اسيد كه رنگ سفيد دارد را وزن ميكنيم و درون يك بشر
كوچك مي ريزيم سپس به مقدار بسيار كمي متيل اورانژ به آن اضافه كرده سپس 30 ميلي ليتر آب
مقطر در استوانه مدرج ريخته و آب مقطر را درون بشر مي ريزيم سپس بشر كه محتوي آب مقطر
و بنزوييك اسيد و متيل اورانژ است كه رنگ نارنجي دارد را روي هيتر قرار مي دهيم تا حرارت
ببيند و با همزن به وسيله حرارت دادن آن را مخلوط مي كنيم . پس از حل شدن مخلوط 5/0 گرم
زغال فعال را وزن كرده و به بشر محتوي محلول اضافه مي كنيم . البته بايد دقت كنيم كه زغال
فعال را در موقع حرارت ديدن بشر محتوي محلول اضافه نكنيم . و پس از چند ثانيه جوشيدن با
زغال فعال ، يك كاغذ صافي تا كرده و درون يك قيف قرار داده و زير قيف هم يك ارلن قرار داده
و سپس مخلوط درون بشر را به درون ارلن مي ريزيم و صاف مي كنيم . و مشاهده مي كنيم كه
رنگي سياه دارد و وقتي كه صاف كرديم رنگي نارنجي كم رنگ دارد و محلول درون ارلن را به
وسيله هيتر قرار مي دهيم تا رسوبات ته نشين شود . مجددا حل شده و حجم محلول كاهش مي يابد
سپس بشر را در حمام آب سرد وارد مي كنيم تا از رسوب پر شود سپس بشر را در هواي آزاد
گذاشته تا حلال آن تبخير شود . بعد آنرا وزن مي كنيم و درصد خلوص را حساب مي كنيم .

عوامل ايجاد خطا :
1. تميز نبودن وسايل آزمايشگاهي
2. وجود گردو غبار در رسوبي كه خشك شد
عوامل رفع خطا:
1. شستن وسايل آزمايشگاهي با آب مقطر و استون
2. خوب جوشاندن محلول

سوالات آزمايش :
1. نقش زغال فعال در اين آزمايش چيست ؟
اصطلاح زغال فعال شده نشان دهنده يك سري مواد جذب كننده سطحي با جنس زغالي و شكل
كريستالي مي باشد كه در ساختار داخلي آن روزنه هاي زيادي وجود دارد. زغال فعال شده مواد
اورگانك را از محيط اطرافش جذب مي كند كه عمل انتقال آلاينده از فاز مايع (آب) به فاز جامد
(كربن) صورت مي گيرد . نيروي جاذبه اي باعث تشكيل يك پيوند بين آلاينده و كربن چسبيدن آن ها
به هم مي شود . با اين تفاسير علت استفاده از زغال فعال خصلت رنگ بري و جذب سطحي آن است.
2. چرا زغال فعال را در هنگام جوشيدن اضافه نمي كنيم ؟
زيرا زغال فعال به دليل دارا بودن سطح فعال زياد مي تواند ناخالصي ها و رنگ را به خود جذب
كند.

نتيجه آزمايش :
از اين آزمايش نتيجه ميگيريم كه يكي از بهترين روش هاي خالص سازي اجسام جامد تبلور است كه
با استفاده از حل كردن جسم در حلال مناسب به كمك گرما و تهيه محلول سير شده جسم ، صاف
كردن فوري محلول گرم و سپس سرد كردن تدريجي محلول صاف شده به منظور تشكيل بلور و در
نهايت صاف كردن و شستن بلورها با حلال سرد .

[ یکشنبه بیست و سوم مهر 1391 ] [ 9:5 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

کروماتوگرافی مایع – جامد

v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);}
به نام خدا      عنوان آزمایش: کروماتوگرافی مایع – جامد   تاریخ انجام آزمایش: 29/8/89   تاریخ تحویل گزارش: 6/9/89   دانشگاه آزاد اسلامی واحد سوسنگرد   هدف:جدا سازي مخلوط كاتيونهاي Co2+ ,Cu2+ ,Fe2+ با كروماتو گرافي و شناسايي هر كدام با معرفهاي مخصوص تئوري: کروماتوگرافی لایه نازک(Thin Layer Chromatography) (TLC): کروماتوگرافی لایه نازک نوعی کروماتوگرافی جذبی مایع - جامد است و اصول آن مانند کروماتوگرافی ستونی است. ولی در این مورد جسم جاذب جامد را به صورت یک لایه نازک در روی یک قطعه شیشه یا پلاستیک محکم پخش میکنند. یک قطره از محلول نمونه یا مجهول را در نزدیکی لبه صفحه میگذارند و صفحه را همراه مقدار کافی از حلال استخراج کننده در ظرفی قرار میدهند. مقدار حلال باید آنقدر باشد که فقط به سطح زیر لکه برسد (شکل الف). حلال به طرف بالای صفحه میرود و اجزاء مخلوط را با سرعتهای متفاوت با خود میبرد. در نتیجه ممکن است تعدادی لکه روی صفحه ظاهر شود. این لکه ها روی یک خط عمود بر سطح حلال ظرف قرار میگیرند (شکل ب).    این روش کروماتوگرافی بسیار آسان است و به سرعت هم انجام میشود. این روش برای تفکیک اجزاء یک مخلوط بسیار مفید است و همچنین میتوان از آن برای تعیین بهترین حلال استخراج کننده جهت کروماتوگرافی ستونی استفاده کرد. در TLC میتوان از همان مواد جامد که در کروماتوگرافی ستونی استفاده میشود استفاده کرد و در این میان سیلیکا و آلومینا بیشتر به کار میرود. معمولا جسم جاذب را با مقدار کمی از ماده نگهدارنده مانند گچ شکسته بندی، کلسیم سولفات و یا نشاسته مخلوط میکنند تا جسم جاذب چسبندگی لازم را پیدا کند و به صفحه بچسبد. صفحه ها را میتوان قبل از مصرف تهیه کرد و یا از ورقه های پلاستیکی آماده که در بازار موجود است استفاده نمود. یکی از مزایای مشخص TLC آن است که احتیاج به مقدار بسیار کمی از نمونه دارد. در بعضی موار میتوان تا مقدار 9-10 گرم را تشخیص داد. اما ممکن است اندازه نمونه تا 500 میکرو گرم برسد. در نمونه های زیاد میتوان از تجربه های تهیه ای استفاده کرد. در این تجربه ها لکه های مختلف را میتراشند و با یک حلال مناسب میشویند (استخراج میکنند). و برای شناسایی (از طریق طیف سنجی) به کار میبرند. تشخیص لکه های رنگین در روی کروماتوگرام آسان است و برای تعیین محل لکه های اجسام بیرنگ روشهای متعددی وجود دارد. برای مثال میتوان با تابش نور ماوراء بنفش به صفحه محل لکه، ترکیبهایی را که خاصیت فلوئورسانس دارند مشخص کرد. به روش دیگر میتوان جسم جاذب را با ماده فلوئورسانس دار بی اثر دیگری مخلوط کرد. هنگامی که نور ماوراء بنفش به این صفحه بتابد، لکه اجسامی که نور ماورای بنفش را جذب می‌کنند ولی خاصیت فلوئورسانس ندارند در زمینه فلورسانس دار صفحه به صورت تیره رنگ ظاهر میشوند. در بسیاری موارد دیگر، از معرفهای آشکارساز دیگری استفاده میکنند. این معرفها را میتوان بر روی کروماتوگرام پاشید و لکه ها را ظاهر کرد. سولفوریک اسید، که بسیاری از ترکیبات آلی را به ذغال تبدیل میکند و محلول پتاسیم پرمنگنات نمونه هایی از معرفهای آشکار ساز هستند که به این روش مصرف میشوند. ید نیز معرف آشکار ساز دیگری است که مصرف میشود. در این مورد صفحه را در ظرفی میگذارند که محیط آن از بخار ید اشباع باشد. بسیاری از ترکیبات آلی ید را جذب میکنند و لکه آنها روی کروماتوگرام رنگین (معمولا قهوه ای) میشود. در شرایط معین سرعت حرکت ترکیب نسبت به سرعت پیشرفت حلال (Rf) خاصیت مشخصی از ترکیب است. برای تعیین این مقدار مسافتی را که جسم از خط شروع تا وسط لکه را طی کرده است اندازه میگیرند و آنرا به مسافتی که حلال پیموده تقسیم میکنند. این مسافت را با خط شروع یکسانی میسنجند.       كروماتو گرافي از جمله روش هاي فيزيكي جدا سازي مي باشد كه بر اساس پخش مواد در بين دو فاز استوار است كه يك فاز ساكن و ديگري متحرك است . انواع كروماتوگرافي براساس نوع فازعبارت است از: 1-  كروماتوگرافي مايع- مايع               فاز متحرک مایع و فاز ثابت آن مایع است.  2- كروماتوگرافي گاز-جامد            فاز متحرک  گاز و فاز ثابت آن جامد است. 3- كروماتوگرافي گاز-مایع                فاز متحرک گاز و فاز ثابت آن مایع است.               4- كروماتوگرافي مایع- جامد            فاز متحرک مایع و فاز ثابت آن جامد است. همچنين انواع كروماتوگرافي بر اساس نوع كروماتوگرام عبارت است از:                   1-  كروماتوگرافي ستوني 2-  كروماتوگرافي كاغذي .  كه اين آزمايش از نوع  كروماتوگرافي كاغذي با دو فاز مايع است كه يك فاز محلول مورد نظر(درون بشر) و ديگري بخار آب روي كروماتوگرام است . در اين آزمايش پس از جدا سازي اجزاء با اندازه گيري ميزان بالا رفتن اجزاء وبا استفاده از فرمول زير مي توان  Rf را تعيين كرد: روش كار: ابتدا قطعه اي از كاغذ كرو ماتوگرافي را جدا كرده و پايين آن را به فاصله 2سانتي متر از لبه كاغذ با مداد يك خط مي كشيم سپس روي خط با مداد محل قرار گرفتن مواد را مشخص مي كنيم سپس با لوله مويين روي محل هاي مشخص شده يك قطره از همان محلول ها را مي گذاريم . درون يك بشر مقداري مخلوط استن /HClغليظ/آب كه به نسبت هاي 19/4/2 تهيه شده است مي ريزيم بالاي كاغذ را به يك لوله وصل كرده و آن را طوري داخل بشر مي گذاريم كه خط تا محلول كمي فاصله داشته باشد.  سوالات: 1-تاثیر تغییر حلال در جداسازی اجزاء تشکیل دهنده مخلوط را مشخص کنید؟ اثر حلال در جداسازی این است که اجزاء مخلوط را همراه باخود به سمت بالا می برد و استفاده از حلال می توان لکه ی مجهول را پیدا کرد.  هرلکه را در گزارش کار خود با ذکر نوع مخلوط معیین کنید؟  2-                                            3-کاغذ صافی آزمایش را ضمیمه گزارش کار کنید؟ 4-لکه مجهول به کدام ماده است؟ ماده سبز برموکروزول

[ چهارشنبه نوزدهم مهر 1391 ] [ 13:0 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

روش اندازه گیری نقطه جوش

به نام خدا

 



 

 

عنوان آزمایش:

روش اندازه گیری نقطه جوش

 

تاریخ انجام آزمایش:

8/8/89

 

تاریخ تحویل آزمایش:

15/8/89

 

دانشگاه آزاد( واحد سوسنگرد)

 

 

 

 

 

هدف

تعين نقطه جوش  يك مايع توسط مايه ديگر با دماي جوش بالا

مقدمه :

مولکولهای مایع دائما حرکت می کنند. تعدادی از این مولکولها هنگامی که در سطح مایع هستند میتوانند به فضای بالای مایع بگریزند. مایعی را در ظرف بسته ای که هوایش تخلیه شده در نظر بگیرید. تعداد مولکولها در فاز گازی مایع افزایش می یابد تا سرعت ورود مجدد مولکولها به فاز مایع با سرعت گریزشان برابر شود، سرعت ورود مجدد متناسب با تعداد مولکولها در فاز گازی است. در این حال دیگر تغییر اساسی در دستگاه ملاحظه نمی شود و می گویند که سیستم در حال تعادل جنبشی است

تئوري

نقطه جوش یک مایع :

نقطه جوش یک مایع به صورت درجه حرارتی تعریف می‌شود که در آن فشار بخار مایع برابر با فشار بیرونی باشد. چنانچه فشار خارج 760 میلیمتر جیوه باشد. یک مایع وقتی خواهد جوشید که فشار بخار آن برابر با این مقدار باشد. برای مثال آب وقتی از دمای 100خواهد جوشید که فشار خارجی و فشار بخار آن برابر با 760 مییلیمتر جیوه باشد. در فشار 526 میلیمتر جیوه آب در 90می‌جوشد و اگر فشار را به 9.2 میلیمتر برسانیم نقطه جوش آب در 10خواهد بود به این علت است که نقطه جوش آب در ارتفاعات کمتر از مناطق نزدیک به سطح دریا می‌باشد.

فشار بخار :

مولکولهای یک مایع دارای انرژی جنبشی هستند و انرژی جنبشی مولکول معینی از یک مایع ضمن برخورد با سایر مولکولها دائما تغییر می‌کند. در یک لحظه معین تعدادی از مولکولها دارای انرژی نسبتا زیاد و تعدادی دارای انرژی نسبتا کمی هستند مولکولهایی که انرژی جنبشی آنها زیاد است می‌توانند بر نیروی جاذبه مولکولهای اطراف خود غلبه کرده و از سطح مایع فرار کرده و وارد فاز گاز می‌شوند.
اگر مایع در حال تبخیر در یک ظرف سربسته‌ای محبوس باشد مولکولهای بخار نمی‌توانند از نزدیکی مایع دور شوند و تعدادی از مولکولهای بخار به فاز مایع بر می‌گردند سرانجام حالتی پیش می‌آید که در آن سرعت فرار مولکولها از فاز مایع به بخار (تبخیر) و سرعت برگشت مولکول از فاز بخار به مایع (میعان) برابر می‌شود. فشار بخاری که در دمای معین با مایع خود در حال تعادل است، فشار بخار نامیده می‌شود.

چگونگی جوشیدن یک مایع

وقتی که فشار بخار یک مایع با فشار جو برابر می شود، مایع شروع به جوشیدن می‌کند. در این دما ، بخار حاصل در داخل مایع سبب ایجاد حباب و غلیان خاص جوشش می‌شود. تشکیل حباب در دمای پایینتر از نقطه جوش غیر‌ ممکن است، زیرا فشار جو بر سطح مایع که بیش از فشار داخل آن است، مانع از تشکیل حباب می‌شود. دمای مایع در حال جوش تا هنگامی که تمام مایع بخار نشده است، ثابت می‌ماند در یک ظرف بدون درپوش حداکثر فشار بخاری که هر مایع می‌تواند داشته باشد برابر با فشار جو می‌باشد.

فشار بخار هر مایع تنها از روی دما معین می‌شود. بنابراین اگر فشار بخار ثابت باشد دما نیز ثابت است. برای ثابت ماندن دمای یک مایع در حال جوش باید به آن گرما داده شود. زیرا در فرایند جوش مولکولهای با انرژی زیاد از مایع خارج می‌شوند. اگر سرعت افزایش گرما بیش از حداقل لازم برای ثابت نگهداشتن دمای مایع در حال جوش باشد، سرعت جوشش زیاد می‌شود ولی دمای مایع بالا نمی رود.

تاثیر فشار در نقطه جوش

نقطه جوش یک مایع با تغییر فشار خارجی تغییر می‌کند. نقطه جوش نرمال یک مایع ، دمایی است که در آن فشار بخار مایع برابر با یک اتمسفر باشد. نقطه جوش داده شده در کتابهای مرجع ، نقاط جوش نرمال می‌باشند. نقطه جوش یک مایع را می‌توان از منحنی فشار بخار آن بدست آورد و آن دمایی است که در آن فشار بخار مایع با فشار وارد بر سطح آن برابری می‌کند.



نوسانات فشار جو در یک موقعیت جغرافیایی ، نقطه جوش آب را حداکثر تا 2تغییر می‌دهد. ولی تغییر محل ممکن است باعث تغییرات بیشتر شود، متوسط فشاری که هواسنج در سطح دریا نشان می‌دهد یک اتمسفر ، ولی در ارتفاعات بالاتر کمتر از این مقدار است. مثلا در ارتفاع 5000 پایی از سطح دریا متوسط فشاری که فشارسنج نشان می‌دهد 0.836atm است و نقطه جوش آب در این فشار 95.1می‌باشد.

مولکولها در فاز گازی به سرعت حرکت میکنند و دائما به دیواره ظرف بر می خورند و منجر به وارد کردن فشار به دیواره آن می شوند میزان این فشار در یک درجه حرارت معین را فشار بخار تعادل جسم مایع در آن درجه می نامند. این فشار بخار به درجه حرارت بستگی دارد. این بستگی به آسانی با تمایل گریز مولکولها از مایع قابل توجیه است. با ازدیاد درجه حرارت انرژی جنبشی متوسط مولکولها افزایش می یابد و فرار آنها به فاز گازی آسان میشود. سرعت ورود مجدد مولکولها نیز رو به افزایش می رود و به زودی در درجه حرارت بالاتر تعادل برقرار می شود. ولی در این حال تعداد مولکولها در فاز گازی از تعداد آنها در درجه حرارت پایین تر بیشتر است و در نتیجه فشار بخار زیادتر است.

 اکنون نمونه مایعی را در نظر بگیرید که در یک درجه حرارت معین در ظرف سر گشاده ای قرار دارد و مولکولهای فاز بخار در بالای مایع می توانند از محوطه ظرف خارج شوند. بخاری که در بالای این نمونه است از مولکولهای هوا و نمونه تشکیل شده است. طبق قانون فشارهای جزئی دالتون، فشار کل (خارجی) در بالای مایع برابر با فشارهای جزئی نمونه و هوا است:

             هواP + نمونهP = کلP

فشار جزئی نمونه برابر با فشار بخار تعادل آن در درجه حرارت معین است. اگر درجه حرارت بالا رود (بدین ترتیب فشار بخار تعادل نمونه زیاد میشود)، تعداد مولکولهای نمونه در فضایی که در بالا و نزدیک مایع است افزایش می یابد و در نتیجه مقداری از هوا جابجا میشود. در درجه حرارت بالا فشار جزئی نمونه درصد بیشتری از فشار کل را تشکیل میدهد. با ازدیاد بیشتر درجه حرارت این عمل ادامه می یابد تا فشار بخار تعادل با فشار خارجی برابر شود و در این حال تمام هوا کاملا از ظرف خارج میشود. تبخیر بیشتر باعث جابجا شدن مولکولهای گازی نمونه خواهد شد. با توجه به این حقایق به این نتیجه میرسیم که فشار بخار تعادل یک نمونه یک حد نهایی دارد که به وسیله فشار خارجی معین میشود. در این حد سرعت تبخیر به مقدار زیادی افزایش می یابد (که با تشکیل حباب در مایع آشکار میشود) و این مرحله را عموما شروع جوشش می دانند. نقطه جوش یک مایع درجه حرارتی است که در آن فشار بخار مایع کاملا برابر با فشار خارجی شود. چون نقطه جوش مشاهده شده مستقیما به فشار خارجی بستگی دارد، از این جهت باید در گزارش نقطه جوش، فشار خارجی هم قید شود (مثلا نقطه جوش 152 درجه سانتیگراد در فشار 752 میلی متر جیوه). معمولا نقطه جوش استاندارد را در فشار آتمسفر (760 mm Hg) تعیین میکنند.

نقاط جوش برای شناسایی مایعات و برخی از جامداتی که در حرارت پایین ذوب میشوند، مفید هستند. جامداتی که در حرارت بالا ذوب میشوند معمولا آنقدر دیر میجوشند که نمیتوان به راحتی درجه جوش آنها را اندازه گرفت.

دراندازه گیری نقطه جوش به روش میکرو به مشكلاتي از قبيل زير پيش مي آيد

1-چون مقدار مايع اندك است در صورت افزايش ناگهاني گرمااحتمال بخار شدن آن زياد است ويا اين كه نقطه جوش بدست آمده بيشتر از مقدار واقعي باشد

2-اگر گرم كردن كافي نباشد در نزديكي نقطه جوش در صورت گرما ممكن است مايع از لوله ي آزمايش  وارد لوله مويين شود.زيرا در اين لحظه فشار بخارمايع پايين تر از فشار هوا است.

نقطه ي جوش بدست آمده در اين روش به علت تجربه پايين آزمايش كننده وخطاي  چشم ، تقريبي،و غالبا كمتر از مقدار واقعي است

پایین آوردن نقطه جوش یک مایع

اگر نقطه جوش نرمال مایعی بالا باشد یا مایع در اثر گرما تجزیه شود، می‌توان با کاهش فشار آن را در دماهای پایین به جوش آورد از این روش برای تقطیر مایعات در خلا استفاده می‌شود. مثلا با کاهش فشار تا 0.0121atm می‌توان نقطه جوش 10که بطور قابل ملاحظه‌ پایینتر از دمای معمولی است، رساند. با کاهش فشار می‌توان آب غیر ضروری بسیاری از فراورده های غذایی را خارج کرده و آنها را تغلیظ کرد. در این روش دمای فراورده مورد نظر به دمایی که ممکن است سبب تجزیه یا تغییر رنگ آن شود، نمی‌رسد

 

 

جدول تغییرات نقطه جوش آب و بنزن بر اثر تغییر فشار

نقطه جوش بنزن بر حسب

نقطه جوش آب بر حسب

فشار بر حسب mmHg

81.2

100.7

770

80.8

100.4

770

80.1

100

750

79.9

99.6

750

79.5

99.3

750

71.2

92.8

584

 

مخلوطهایی با نقطه جوش ثابت یا آزئوتروپ

بسیاری از مخلوطهای دوتایی ترکیبات آلی تشکیل مخلوطهایی با نقطه جوش ثابت می‌دهند. گاهی سه سازنده در چنین مخلوطی وجود دارند. یعنی آنها مخلوطهایی با نقطه جوش مینیمم هستند اما استثناهایی هم وجود دارد (مخلوط آزئوتروپ آب و اسید فرمیک که نقطه جوش مخلوط بالاتر از نقطه جوش هر یک از اجزا به تنهایی است.


چنانچه مخلوط اولیه A+B نسبت به جزء A غنی‌تر باشد در اثر تقطیر جز به جز ابتدا مخلوط بر اثر تقطیر با نقطه جوش ثابت و با ترکیب درصد M جدا می‌شود. وقتی همه B به این طریق جدا شد، پس از آن باقیمانده A خواهد بود که با ادامه تقطیر به صورت خالص بدست می‌آید. از این روش برای تخلیص انواع مایعات استفاده می‌شود.

 

 

جدول نمونه‌ای از مخلوطهای آزئوتروپ

نام ترکیب

نقطه جوش هر ترکیب

نقطه جوش مخلوط

درصد وزنی

 

ایزوپروپیل
آب

82.3
100

80.4

87.4
12.6

 

اتیل الکل
تتراکلرید کربن

78.3
76.5

65

20
80

 

اسید فرمیک
آب

100.8
100

107.3

22.6
77.4

 

مقدمه اي بر اتانول                                                     اتانول یا الکل اتیلیک یا اتیل الکل با فرمول C۲H۵OH ترکیب شیمیائی با بوی خاص و آتشگیری است که در نوشیدنی‌های الکلی وجود دارد. این الکل همان ماده‌ای است که خاصیت مست کنندگی دارد و در نوشیدنی‌های الکلی با درصد‌های مختلف پیدا می‌شود. علاوه بر این در صنایع مختلف کاربرد فراوان دارند. این کاربردها در عطرها و ادکلن‌ها و همچنین در وانیل و همچنین به عنوان سوخت در برخی ماشین‌های جدید می‌باشد. برای استفاده از این الکل در صنایع عطر سازی استفاده می‌کنند.

مخمر آبجو ، قارچی است که با جوانه‌زدن تکثیر می‌شود، اگر این قارچ در مجاور یک ماده قندی تخمیر شود، موادی از خود خارج می‌کند که خاصیت آنزیمی داشته و موجب دگرگونی قند می‌شود. در بین قندها ، گلوکز به فرمول C۶H۱۲O۶ است که در انگور وجود دارد که پس از تخمیر باعث ایجاد الکل می‌شود.          

    دمای جوش

در میان هیدروکربنها به نظر می‌رسد که عوامل تعیین کننده دمای جوش ، عمدتا وزن مولکولی و شکل مولکولی باشند؛ این چیزی است که از مولکولهایی که عمدتا با نیروهای واندروالسی در کنار یکدیگرند، انتظار می‌رود. در الکلها نیز با افزایش تعداد کربن ، دمای جوش بالا می‌رود و با شاخه‌دار شدن زنجیر ، دمای جوش پایین می‌آید. اما نکته غیر عادی ، در مورد الکلها این است که آنها در دمایی بالا به جوش می‌آیند.

این دماهای جوش ، بسیار بالاتر از دمای جوش هیدروکربنها با وزن مولکولی یکسان است و حتی از دمای جوش بسیاری ترکیبها با قطبیت قابل ملاحظه بالاتر است. چگونه این پدیده را تبیین می‌کنیم؟ بدیهی است پاسخ این است که الکلها ، همانند آب ، مایع‌های بهم پیوسته هستند. دمای جوش بالای آنها به علت نیاز به انرژی بیشتر برای شکستن پیوندهای هیدروژنی است که مولکولها را در کنار یکدیگر نگه داشته‌اند. اگر چه اترها و آلدئیدها هم اکسیژن دارند، اما هیدروژن در آنها فقط با کربن پیوند دارد ، این نوع هیدروکربنها آنقدر مثبت نیستند که بتوانند با اکسیژن ، پیوند قابل ملاحظه ای ایجاد کنند.

وسايل مورد نياز:

 

 

1-دماسنج

 

2-لوله مويين

 

3-بشر

 

4-شعله

 

5-اتانول

 

6-حلقه لاستيكي

 

7-سه پايه

شرح آزمايش

اندازه گیری نقطه جوش به روش میکرو:

انتهای يك لوله مویین تمیز یک میلی متری را به وسیله حرارت شعله بسته و در حدود يك سانتيمتر اتانول ريخته سپس آنرا با یک حلقه لاستیکی به یک گرما سنج متصل کنید.  گرماسنج و لوله های متصل به آنرا در داخل حمامی که بتوان آنرا گرم کرد قرار دهید و مواظب باشید که حلقه لاستیکی در بالای سطح مایع باشد. درجه حرارت را به سرعت بالا ببرید تا حبابهای تند و مداومی   از لوله مویین  خارج شود. در این حال حرارت را قطع کنید. با سرد شدن تدریجی حمام سرعت خروج حباب کم میشود. در لحظه ای که خروج حباب کاملا متوقف میشود و مایع شروع به بالا رفتن از داخل لوله مویین میکند درجه حرارت گرما سنج را یادداشت کنید. این درجه، نقطه جوش نمونه مایع است. در توضيح اين فرايند بايد گفت كه در طول عمل گرم كردن اوليه،هواي موجود درون لوله ي مويين منبسط  ميشود و در صورت افزايش فشار بخار مايع به مقدار كافي ،مايع شروع به جوشيدن ميكند،كه بر اثر ان هواي لوله مويين به صورت حبابهاي منظم از ان خارج ميشود به محض اين كه گرما قطع كنيم فشار بخار مايع پايين مي ايد به طوري كه به  تدريج از فشار هوا كمتر ميشود و دقيقا در همين مرحله مقداري از مايع به درون لوله مويين كشيده مي شود

 

نتيجه گيري

 

مي نوان از طريق جوشاندن مايع مورد نظر در يك مايع ديگر با نقطه جوش بالا دماي جوش آن را اندازه گيري و محاسبه كرد.

 

منابع

 

 

كتاب شيمي آلي 1

كتاب شيمي عمومي1

كتاب شيمي عمومي2

كتاب آزمايشگاه شيمي آلي1

كتاب آزمايشگاه شيمي عمومي

.....




 

[ چهارشنبه نوزدهم مهر 1391 ] [ 12:23 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

تقطیر


عنوان آزمایش: تقطیر 

تاریخ انجام آزمایش: 29/8/89  

تاریخ تحویل گزارش: 6/9/89 

دانشگاه آزاد اسلامی واحد سوسنگرد    

هدف: تقطیر ساده

تئوری آزمایش : نگاه کلی شيميدان آلي باتجربه به ندرت واكنش هايي را مي يابد كه فقط محصول (يا محصولات)مورد نظرش را توليد كند.علت اين عمل آن است كه در مخلوط واكنش همراه با محصول مورد نظر مقادير مختلفي از مواد اوليه تغيير نيافته و حلال ومحصول واكنشهاي جانبي كه همزمان با واكنش اصلي انجام مي شوند وجود دارد . شيميدان نيروي زيادي را صرف مي كند تا محصول مورد نظر را از چنين ناخالصي هايي جدا كند.هدف از اين تحقيق ارائه روشهاي مهمي است كه شيميدان امروزي جهت تفكيك و تخليص تركيبات آلي به كار برد. تقطير : روشهای مختلفی برای جداسازی مواد اجزای سازنده یک محلول وجود دارد که یکی از این روشها فرایند تقطیر می‌باشد در روش تقطیر جداکردن اجزاء یک مخلوط ، از روی اختلاف نقطه جوش آنها انجام می‌گیردتقطیر ، در واقع ، جداسازی فیزیکی برشهای نفتی است که اساس آن ، اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنهای مختلف است. هر چه هیدروکربن سنگینتر باشد، نقطه جوش آن زیاد است و هر چه هیدروکربن سبکتر باشد، زودتر خارج می‌شود.. تقطیر در عمل به دو روش زیر انجام می‌گیرد. روش اول شامل تولید بخار از طریق جوشاندن یک مخلوط مایع ، سپس میعان بخار ، بدون اینکه هیچ مایعی مجددا به محفظه تقطیر بازگردد. در نتیجه هیچ مایع برگشتی وجود ندارد. در روش دوم قسمتی از بخار مایع شده به دستگاه تقطیر باز می‌گردد و به صورتی که این مایع برگشتی در مجاورت بخاری که به طرف مبرد می‌رود قرار می‌گیرد. هر کدام از این روشها می‌توانند پیوسته یا ناپیوسته باشند. تقطیر، معمولترین روشی است که برای تخلیص مایعات به کار می رود. دراین عمل مایع را به کمک حرارت تبخیر می کنند و بخار مربوطه را در ظرف جداگانه ای متراکم می کنند و محصول تقطیر را بدست می آورند. چنانچه ناخالصیهای موجود در مایع اولیه فرار نباشند، در باقی مانده تقطیر به جا می مانند و تقطیر ساده جسم را خالص میکند. در صورتی که ناخالصیها فرار باشند، تقطیر جزء به جزء مورد احتیاج خواهد بود. چنانچه ناخالصي هاي موجود در مايع اوليه فرار نباشد در باقيمانده تقطير به جا مي ماند و تقطير ساده نمونه را خالص مي كند.در صورتيكه فرار باشند تقطير جز به جز مورد نياز خواهد بود.اگر فقط يك ماده فرار بوده و اختلاف نقطه ي جوش اين ماده با ناخالصي هاي موجود در آن زياد باشد (حدود 30درجه)مي توان براي جدا كردن اين ماده از ناخالصي ها از تقطير ساده استفاده نمود.از تقطير ساده معمولا د جداسازي مخلوط مايعاتي استفاده مي شود كه نقطه يجوشي در محدوده 40تا150درجه دارندزيرا در دماي بالاتر از 150درجه بسياري از تركيبات آلي تجزيه مي شوندودر دماي جوش كمتر از 40درجه مقدار زيادي از مايع در ضمن تقطيرهدر مي رود. در تقطير مخلوطي ازدو يا چند جسم فشاربخار كل تابعي از فشار بخار هر يك از اجزا و كسر مولي آنه مي باشد. بر اساس قانون رائول فشار بخار جزيي يك تركيب فرار در يك محلول ايده آل با حاصلضرب فشار بخار در كسر مولي آن برابر است.بنابراين در بخار موجود بر سطح دو يا چند جزمحلول فرار ذرات كليه اجزا شركت كننده در محلول يافت مي شود.رابطهي بين فشار بخار كل:(Pt)با فشار جزيي (Pi)و كسر مولي اجزا(Xi)به صورت زير است Pt=PaXa+PbXb+PcXc+…… نكته:اگر در محلولي شامل دو ماده شيميايي فرار يك جز داراي فشار بخار بيشتري از جز ديگر باشد بخار حاصل از آن در مقايسه با مايع داراي درصد بيشتري از جسم فرارتر خواهد بود. ظروف معمولي در خلل و شكاف هاي جدار خود داراي بسته ها ي هواي محبوس مي باشند.با ريختن مايع در ظرف محفظه بسته ها از بخار پر مي شود.وقتي كه دماي مايع افزايش مي يابد بخار آنقدر به حالت متراكم باقي مي ماند تا اينكه از فشار بخار روي مايع بيشتر شود.در اين حالت بخار به دام افتاده افزايش حجم پيدا مي كند و به صورت حباب هايي به سطح مايع رسيده و خارج مي گردد. حالت به هم خوردگي حاصل از حباب ها (جوش)حباب هاي هواي بيشتري را به داخل مايع كشانده و فرايند با تشكيل بخار ادامه مي يابد. با حرارت دادن مايعات درظروف شيشه اي كه داراي سطوحي نسبتا صاف و يكنواخت مي باشند حالت جوش ايجاد نمي شود و اگر درجه حرارت به اندازه كافي افزايش يابد به حالت انفجاري تبخير مي گردند.براي اجتناب از خطرات مربوط به جوشش ناگهاني (به صورت ضربه اي)منبعي براي دميدن حباب ها به درون مايع قبل از حرارت دادن و عمل جوش لازم است. در شرايط معمولي (فشارجو)اين منبع سنگ جوش مي باشد.سنگ جوش دانه هايي حاوي خلل ريز در خود بوده كه در آن مولكولهاي هوا حبس شده اند.با قرار گرفتن اين دانه ها در حلول حباب ها از سطح آنها تشكيل شده واز جوشيدن انفجاري و تاخير در جوش جلوگيري مي نمايد. در ادامه به معرفي انواع روشهاي تقطير و توضيح اجمالي در ارتباط با آنها پرداخته ايم: تقطیر: تبخير يك مايع و سپس ميعان بخار براثر سرما و جمع آوري قطرات حاصل در ظرف ديگر را تقطير مي گويند. براي جداسازي و تخليص مايعات چهار نوع تقطير در آزمايشگاه مورد استفاده قرار مي گيرد:  1- تقطير ساده  2- تقطير در فشار كم  3- تقطير به وسيله بخار آب     4- تقطير جزء به جزء تقطیر ساده: وجود ناخالصيهاي غير فرار  در مايع سبب كاهش فشار بخار مايع مي شود.  زيرا وجود جزء غير فرار به مقدار زياد، غلظت جزء اصلي فرار را پائين مي آورد و قابليت تبخير مايع كم مي شود. اين جزء پس از تقطير در باقيمانده تقطير باقي مي ماند. چنانچه مخلوطي از دو يا چند مايع داشته باشيم، كه دماي جوش آنها به حد كافي با هم متفاوت باشند جدا كردن آنها از طريق تقطير ساده امكان پذير است و ابتدا مايعي كه نقطه جوش كمتري دارد تقطير مي شود. رعايت نكات زير در انجام تقطير ضروري است: حجم مايع تقطير شدني، نبايد، از دوسوم حجم بالون بيشتر باشد.   انداختن چند عدد سنگ جوش (دو يا سه عدد) در بالون تقطير، به منظور توزيع يكنواخت گرما و جلوگيري از پريدن مايع مخزن جيوه دماسنج بايد پايينتر از شاخه جانبي رابط در محل جريان بخارها قرار گيرد، تا نقطه جوش يك مايع به درستي تعيين شود. براي گرم كردن، معمولا حمام هاي روغن يا وسايل گرم كننده الكتريكي ارجحيت دارند. ولي چنانچه از شعله استفاده مي شود، بايد توجه داشته با گذاشتن يك توري فلزي روي سه پايه و زير بالون، شعله چراغ گاز، پخش شده به تمام نقاط بالن اتصال يابد تا بدين وسيله از گرم شدن موضعي بالن جلوگيري شود. بايد محل ارتباط و تماس شيشه آلات را با گريس يا وازلين روغنكاري كرد. اين امر براي اجتناب از چسبندگي و قفل شدن وسايل شيشه اي بر اثر گرما ضروري است.         از بالنهاي تقطير بزرگ نبايد استفاده كرد، زيرا بالن بزرگ سبب از بين رفتن مايع مي شود. قبل از انجام تقطير، تركيب مورد نظر را در بالن تقطير مي ريزيم و آن را توزين مي كنيم و بعد از عمل تقطير نيز مجددا بالن را وزن مي كنيم. به اين ترتيب مقدار مايع تقطير شده مشخص مي شود. انتخاب مبرد به نوع تقطير، سرعت تقطير و نقطه جوش مايع مورد نظر بستگي دارد. سرعت تقطير مناسب (تنظيم دماي لازم) يك تا دو قطره در هر ثانيه است. بالن تقطير را هيچگاه نبايد تا خشك شدن كامل گرم كرد.                                                                                                       تقطیر در فشار کم : در بسياري از موارد، نقطه جوش در فشار معمولي زياد است و ممكن است تركيب مورد نظر، در دمايي پايينتر از نقطه جوش خود يا در دماي جوش، تجزيه يا اكسيد شود يا نوآرايي يابد. در چنين مواردي مايع را در فشار كمتر از فشار جو تقطير مي كنند. معمولا تركيباتي را كه نقطه جوش آنها از حدود 180درجه سانتيگراد بيشتر است در فشار كم تقطير مي كنند. براي مثال اگر نقطه جوش يك تركيب در فشار 760 ميلي متر جيوه 20درجه سانتيگراد باشد، نقطه جوش آن در فشار 20 ميلي متر جيوه حدود 90درجه سانتيگراد است. براي كم كردن فشار، معمولا از خرطوم آبي يا پمپ روغني استفاده مي شود. مقدار كاهش فشار در هر يك از دو وسيله، به شرايط و مشخصات دستگاه تقطير بستگي دارد. نكات زير در اين روش تقطير بايد دقيقا مورد توجه قرار گيرد: رعايت تمام موارد ذكر شده در مورد تقطير ساده به جاي سنگ جوش مي توان از يك لوله مويين استفاده كرد. اين لوله مويين را مي توان با گرم كردن يك لوله شيشه اي روي شعله و كشيدن آن تهيه كرد (نظير آماده كردن لوله مويين براي نقطه ذوب) و با استفاده از يك رابط در بالن تقطير قرار داد. از راه لوله مويين نه تنها هوا، بلكه در موارد لزوم، مي توان يك گاز بي اثر (نظير نيتروژن يا هليوم) را نيز وارد دستگاه كرد. گاهي مي توان به جاي لوله مويين از يك همزن مغناطيسي استفاده كرد. استفاده از يك تله جهت مقابله با شكستن خلا (تقليل فشار) يا جلوگيري از ايجاد مكش معكوس و اجتناب از وارد شدن آب از طريق خرطوم آبي به درون دستگاه تقطير، ضروري است. چنانچه مايع مخلوطي از چند جزء باشد، مي توان از رابطهايي كه به چند بالن متصل مي شوند(رابط عنكبوتي) استفاده كرد. چنانچه در حين عمل، دستگاه خلا از كار بيفتد، فورا بايد منبع گرما را خاموش و لوله يا بست رابط بين تله و خلا (بمب يا خرطوم آبي) را باز كرد تا از مكش معكوس و ورد آب به بالن دريافت كننده جلوگيري شود. در پايان تقطير، ابتدا منبع گرما را خاموش، سپس لوله خلا را از دستگاه جدا مي كنيم و بعد شير آب را مي بنديم.       تقطیر به وسیله بخار آب : مي دانيم كه مجموع دو مايع مخلوط نشدني، از هر كدام از دو مايع، به صورت تنها(مجزا) در دماي پايينتري مي جوشد. چنانچه يكي از دو مايع آب باشد و عمل تقطير انجام شود، آن را تقطير همراه با بخار آب مي گويند.  بنابراين مايع مورد نظر، زير 100درجه سانتيگراد تقطير مي شود. بدين ترتيب، يك تركيب كه در آب بسيار نامحلول است، به صورت مخلوط با آب، تقطير مي شود و موادي را كه جوش آنها خيلي بالاتر از 100 درجه سانتيگراد است، به راحتي مي توان تقطير كرد. تقطیر جزء به جزء : چنانچه تفاوت نقاط جوش اجزاي موجود در مخلوط زياد نباشد، از طريق تقطير ساده نمي توان اجزا را جدا كرد. در اين گونه موارد، از روش تقطير جزء به جزء استفاده مي شود. در اين روش، يك ستون تقطير بين بالن تقطير و مبرد قرار مي گيرد. در طول اين ستون، چندين بار عمل تبديل بخار به مايع انجام مي شود و در هر بار بخار از تركيبي كه داراي نقطه جوش كمتري است غني مي شود. وقتي بخار به انتهاي ستون مي رسد و وارد مبرد مي شود، فقط بخارات يك جزء (نقطه جوش كمتر) است كه در اثر ميعان به قطرات مايع تبديل مي شود. مواد مورد نیاز: محلولی از آب و نمک وسایل مورد نیاز: بالن،گیره،سنگ جوش،سه راهی ،کندانسور ، ترمومتر محلول سازی) دستور کار:) دستور کار: ابتدا بالنی را با یک گیره می بندیم. مخلوطی را که می خواهیم تقطیر کنیم داخل بالن می ریزیم و سه عدد سنگ جوش داخل آن می اندازیم . یک سه راهی را که دهانه های آن به مقدار بسیار کمی چرب شده است به دهانه بالن متصل کرده و یک طرف آن را به مبرد. متصل می کنیم و مبرد را به گیره دیگری وصل می نماییم. به دهانه دیگر سه راهی یک ترمومتر وصل کرده یا با درپوش چوب پنبه ای مصدود می نماییم لوله پایین مبرد را با شلنگ به ورودی آب و قسمت بالا را به خروجی آب متصل می کنیم.شیر آب را به آهستگی باز می کنیم . آب سرد باعث تبدیل بخار آب به مایع می گردد. با حرارت دادن بالن مایع خالص از دهانه مبرد خارج میگرددکه در این لحظه می توان دما را ثبت نمود که همان نقطه جوش است. در تمام مدت تقطیر ،دما ثابت می ماند.وقتی که حجم محلول در بالون 5 میلی لیتر رسیدتقطیر را متوقف می کنیم. شکل دستگاه تقطیر ساده: 1-شعله 2- بالن ته گرد 3- سه راهی تقطیر 4- دماسنج 5- سرد کننده 6- ورودی آب 7- خروجی آب 8- بالن 9- خروج هوا وبخار 10- رابط خلاء                         نتایج آزمایش : با استفاده از روش تقطیر می توان ناخالصی مواد را از بین برد و مواد خالص بدست آورد در صنعت برای تقطیر در مقیاس تجارتی و جداسازی مخلوط چند ماده از برج تقطیر جزء به جزء مانند آن چه که دراینجا ملاحظه می‌نمایید استفاده می‌شود. سوالات: انواع تقطیر را نام ببرید و هریک را به اختصار توضیح دهید؟-1 تقطیر ساده-تقطیر جز به جز- تقطیر در خلا- تقطیر با بخار آب تقطیر ساده: تقطیر ساده متانول و آب در یک بالن 100 میلی لیتری مخلوطی از 25 میلی لیتر متانول و 25 میلی لیتر آب بریزید. دو عدد سنگ جوش کوچک در بالن بیندازید و به آرامی بالن را حرارت دهید. درجه حرارتی که اولین قطره مایع از نوک ترمومتر به داخل بالن میچکد (میعان) یادداشت کنید و به عنوان شروع تقطیر در نظر بگیرید. در همین لحظه بخارات داخل لوله جانبی شده و مایع میشود و سرازیر شده از دهانه خروجی مبرد وارد ظرف جمع آوری میشود. در ابتدای شروع تقطیر حرارت را به گونه ای تنظیم کنید که سرعت تقطیر یک قطره در ثانیه باشد. دمای ترمومتر را بر حسب حجم تقطیر شده یادداشت کنید و منحنی آنرا رسم کنید. تقطیر جزء به جزء: برای جداکردن موادی که نقطه جوش آنها خیلی به هم نزدیک باشد از تقطیر جزء به جزء استفاده میکنند. اختلاف این روش با تقطیر ساده آن است که در این حالت از یک ستون تقطیر جزء به جزء استفاده میشود. ستونهای تقطیر جزء به جزء انواع متعددی دارند ولی در تمام آنها چند خصلت کلی مشاهده میشود. این ستونها مسیر عمودی را به وجود می آورند که باید بخار در انتقال از ظرف تقطیر به مبرد از آن بگذرد، این مسیر به مقدار قابل ملاحظه ای از مسیر دستگاه تقطیر ساده طویلتر است. هنگام انتقال بخار از ظرف تقطیر به بالای ستون مقداری از بخار متراکم میشود. مایع متراکم شده، در حالی که به پایین ستون می ریزد دوباره در تماس با بخاری که از پایین به بالا در جریان است به طور جزئی تبخیر میشود و به سمت بالا میرود و طی این میعان و تبخیر شدنهای متوالی بخار از جزء فرار تر غنی تر میشود، یعنی هرچه به سمت بالای ستون پیش میرویم غلظت جزء فرار تر بیشتر و هر چه به سمت پایین می آییم غلظت جزء غیر فرار بیشتر میشود. از نقطه نظر تئوری، جدا کردن دو ترکیب فرار به طور کامل، بوسیله تقطیر حتی زمانیکه اختلاف در نقطه جوش آنها زیاد باشد امکان پذیر نیست زیرا همیشه جزء دارای نقطه جوش پایین تر فشار بخارش را بر روی نقطه جوش جزء دیگر اعمال نموده و پاره ای از مولکولهای با نقطه جوش بالاتر نیز تقطیر میگردند. اما بهرحال در امور تجربی، بوسیله تقطیر جزء به جزء میتوان مخلوط اینگونه مایعات را در حد مطلوبی جدا نمود. تقطیر در خلا- تقطیر با بخار آب: برای اجسام حساس به حرارت که با حرارت مستقیم یا تجزیه میشود مانند(مواد معطر) یا ماهیت رااز دست میدهند (پروتئینها). 2- مسیر ورود و خروج آب در مبرد دستگاه تقطیر به چه صورت باید باشد. چرا؟ مسیر ورود آب شهر از پایین دستگاه تقطیر و مسیر خروجی آب سرد از بالایی دستگاه تقطیر انجام می شود. چون آب سرد باعث تبدیل بخار آب به مایع می گردد. 3-علت استفاده از سنگ جوش در تقطیر چیست؟ علت استفاده از سنگ جوش این است که جوشیدن در درون ظرف یکنواخت باشد و جلوگیری از پریدن مایع. 4-نمودار افزایش دما در هنگام تقطیر برحسب گذشت زمان (هر دو دقیقه) رسم کنید؟   5-علت افزایش دما هنگام تقطیر چیست؟ چون در عمل تقطیر برای جدا کردن ماده خالص از ماده ناخالص باید دما را افزایش دهیم تادر آخر فقط ماده ناخالص باقی بماند.

[ شنبه هشتم مهر 1391 ] [ 13:45 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

انتخاب حلال مناسب

 

عنوان آزمایش:

انتخاب حلال مناسب

 

تاریخ انجام آزمایش:

22/8/89

 

تاریخ تحویل گزارش:

29/8/89

 

دانشگاه آزاد اسلامی واحد سوسنگرد

 

 

 

 

هدف: برای یافتن حلال مناسب جهت تبلور یک جسم

تئوری:

بهترین روش برای یافتن حلال مناسب جهت تبلور یک جسم مشخص از طریق آزمایش است. چنانچه جسم آلی ناخالصی را با افزایش درجه ی حرارت تدریجا ً در حلال مناسبی حل نمائیم این فرصت بدست می آید که در موقع سرد شدن به صورت جامد خالصی از ناخالصی خود جدا میشود. پس حلال مناسب می بایست دارای مشخصات زیر می باشد ماده مورد نظر:

1-در حلال سرد نامحلول و یاکم محلول و در حلال گرم کاملا ً محلول باشد.

2- ناخالصیها در حلال گرم بکلی نامحلول باشند .

3-نقطه جوش حلال از نقطه ی ذوب جسم مورد خالص سازی کمتر باشد.

4-جسم شیمیایی با حلال واکنش شیمیایی  ندهد .

 

روش انجام کار:

حلالیت ساکارز،استانیلید و بنزوئیک اسید را در هریک از حلالهای آب،اتانول و اتیل استات در حالت سرد و گرم آزمایش می کنیم بدین طریق که سه لولۀ آزمایش انتخاب و ابتدا سه قسمت  1/0گرم استانیلید درون هر سه لوله ریخته سپس به هر 3لوله بترتیب 5میلی لیتر از حلالهای آب ، اتانول و اتیل استات بریزید و تکان بدهید . سپس حلالیت یا عدم حلالیت را در حالت سرد در جدول زیر یادداشت چنانچه مادۀ فوق در حالت حل شده باشد در جدول برای هر دو حالت سرد و گرم علامت مثبت گذاشته و لوله هایی را که در آنها انحلال رخ نداده در حمام آب گرم با احتیاط بجوشانید و سپس نتایج را یادداشت کنید این مراحل را برای ساکارز و اسید بنزوئیک تکرار و نتایج را در جدول ثبت نمائید.

 

                                                                                             

 

1

وسایل مورد نیاز:

 

لوله آزمایش

بشر

هیتر

 

مواد مورد نیاز:

اسید بنزوئیک

استانیلید

ساکارز

آب مقطر

اتیل استات

اتانول

 

نکته: هنگامی که اسید بنزوئیک ، استانیلید و ساکارز  را در اتانول ، اتیل استات و آب مقطر در مجاور محیط حل شود و دیکگر لازم نیست در حمام آب آزمایش کنیم چون اگر موادی در مجاورت محیط سر حلال شود صددرصد در حمام آب حل می شود.

 

محاسبات:

 

ابتدا از مواد اسید بنزوئیک شروع به حل شدن از حلال های مختلف(آب مقطر ،اتانول،اتیل استات) که به مقدار مساوی به اندازۀ1/0 میلی گرم به سه لولۀ آزمایش اضافه می کنیم و به هریک ازلوله های آزمایش بمقدار 5میلی لیتر از حلالهای به ترتیب(آب مقطر ، اتانول ، اتیل استات) اضافه می کنیم.و مشاهده میکنیم که آب مقطر در مجاورت محیط سرد حل نمی شود (منفی) ولی در آب حمام حل می شود(مثبت) و اتانول در مجاورت محیط سرد حل می شود (مثبت) ودر حمام آب حل می شود(مثبت)و اتیل استات در مجاورت محیط سرد حل می شود (مثبت و در حمام آب حل می شود(مثبت).

 

 بعد از مواد استانیلید شروع به حل شدن از حلال های مختلف(آب مقطر ،اتانول،اتیل استات) که به مقدار مساوی به اندازۀ1/0 میلی گرم به سه لولۀ آزمایش اضافه می کنیم و به هریک ازلوله های آزمایش بمقدار 5میلی لیتر از حلالهای به ترتیب(آب مقطر ، اتانول ، اتیل استات) اضافه می کنیم.و مشاهده میکنیم که آب مقطر در مجاورت محیط سرد حل نمی شود (منفی) ولی در آب حمام حل نمی شود(منفی) و اتانول در مجاورت محیط سرد حل می شود (مثبت) ودر حمام آب حل می شود(مثبت)و اتیل استات در مجاورت محیط سرد حل می شود (مثبت و در حمام آب حل می شود(مثبت).

 

 

 

2

و بعد از مواد ساکارز شروع به حل شدن از حلال های مختلف(آب مقطر ،اتانول،اتیل استات) که به مقدار مساوی به اندازۀ1/0 میلی گرم به سه لولۀ آزمایش اضافه می کنیم و به هریک ازلوله های آزمایش بمقدار 5میلی لیتر از حلالهای به ترتیب(آب مقطر ، اتانول ، اتیل استات) اضافه می کنیم.و مشاهده میکنیم که آب مقطر در مجاورت محیط سرد حل می شود (مثبت) ولی در آب حمام حل می شود(مثبت) و اتانول در مجاورت محیط سرد حل می شود (مثبت) ودر حمام آب حل می شود(مثبت)و اتیل استات در مجاورت محیط سرد حل نمی شود (منفی) در حمام آب حل نمی شود(منفی).

 

 

جدول محاسبات:

 

 

 

اتانول

 

اتیل استات

 

آب

    حلال

 

  مواد

 

سرد                گرم

 

       +              +

 

سرد                گرم

 

    +                +

 

سرد               گرم

 

     -                  -

 

 

استانیلید

 

                 گرم سرد

 

  +                 +

 

سرد                 گرم

 

    -                  -

 

                 گرم سرد

 

                 +    +

 

 

ساکارز

 

 

 

*علامت مثبت یعنی حل شده

* علامت منفی یعنی حل نشده

 

 

 

3

[ شنبه هشتم مهر 1391 ] [ 13:33 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

روش اندازه گیری نقطه جوش

 

عنوان آزمایش:

روش اندازه گیری نقطه جوش

 

تاریخ انجام آزمایش:

8/8/89

 

تاریخ تحویل آزمایش:

15/8/89

 

دانشگاه آزاد( واحد سوسنگرد)

 

 

 

 

 

هدف

تعين نقطه جوش  يك مايع توسط مايه ديگر با دماي جوش بالا

مقدمه :

مولکولهای مایع دائما حرکت می کنند. تعدادی از این مولکولها هنگامی که در سطح مایع هستند میتوانند به فضای بالای مایع بگریزند. مایعی را در ظرف بسته ای که هوایش تخلیه شده در نظر بگیرید. تعداد مولکولها در فاز گازی مایع افزایش می یابد تا سرعت ورود مجدد مولکولها به فاز مایع با سرعت گریزشان برابر شود، سرعت ورود مجدد متناسب با تعداد مولکولها در فاز گازی است. در این حال دیگر تغییر اساسی در دستگاه ملاحظه نمی شود و می گویند که سیستم در حال تعادل جنبشی است

تئوري

نقطه جوش یک مایع :

نقطه جوش یک مایع به صورت درجه حرارتی تعریف می‌شود که در آن فشار بخار مایع برابر با فشار بیرونی باشد. چنانچه فشار خارج 760 میلیمتر جیوه باشد. یک مایع وقتی خواهد جوشید که فشار بخار آن برابر با این مقدار باشد. برای مثال آب وقتی از دمای 100خواهد جوشید که فشار خارجی و فشار بخار آن برابر با 760 مییلیمتر جیوه باشد. در فشار 526 میلیمتر جیوه آب در 90می‌جوشد و اگر فشار را به 9.2 میلیمتر برسانیم نقطه جوش آب در 10خواهد بود به این علت است که نقطه جوش آب در ارتفاعات کمتر از مناطق نزدیک به سطح دریا می‌باشد.

فشار بخار :

مولکولهای یک مایع دارای انرژی جنبشی هستند و انرژی جنبشی مولکول معینی از یک مایع ضمن برخورد با سایر مولکولها دائما تغییر می‌کند. در یک لحظه معین تعدادی از مولکولها دارای انرژی نسبتا زیاد و تعدادی دارای انرژی نسبتا کمی هستند مولکولهایی که انرژی جنبشی آنها زیاد است می‌توانند بر نیروی جاذبه مولکولهای اطراف خود غلبه کرده و از سطح مایع فرار کرده و وارد فاز گاز می‌شوند.
اگر مایع در حال تبخیر در یک ظرف سربسته‌ای محبوس باشد مولکولهای بخار نمی‌توانند از نزدیکی مایع دور شوند و تعدادی از مولکولهای بخار به فاز مایع بر می‌گردند سرانجام حالتی پیش می‌آید که در آن سرعت فرار مولکولها از فاز مایع به بخار (تبخیر) و سرعت برگشت مولکول از فاز بخار به مایع (میعان) برابر می‌شود. فشار بخاری که در دمای معین با مایع خود در حال تعادل است، فشار بخار نامیده می‌شود.

چگونگی جوشیدن یک مایع

وقتی که فشار بخار یک مایع با فشار جو برابر می شود، مایع شروع به جوشیدن می‌کند. در این دما ، بخار حاصل در داخل مایع سبب ایجاد حباب و غلیان خاص جوشش می‌شود. تشکیل حباب در دمای پایینتر از نقطه جوش غیر‌ ممکن است، زیرا فشار جو بر سطح مایع که بیش از فشار داخل آن است، مانع از تشکیل حباب می‌شود. دمای مایع در حال جوش تا هنگامی که تمام مایع بخار نشده است، ثابت می‌ماند در یک ظرف بدون درپوش حداکثر فشار بخاری که هر مایع می‌تواند داشته باشد برابر با فشار جو می‌باشد.

فشار بخار هر مایع تنها از روی دما معین می‌شود. بنابراین اگر فشار بخار ثابت باشد دما نیز ثابت است. برای ثابت ماندن دمای یک مایع در حال جوش باید به آن گرما داده شود. زیرا در فرایند جوش مولکولهای با انرژی زیاد از مایع خارج می‌شوند. اگر سرعت افزایش گرما بیش از حداقل لازم برای ثابت نگهداشتن دمای مایع در حال جوش باشد، سرعت جوشش زیاد می‌شود ولی دمای مایع بالا نمی رود.

تاثیر فشار در نقطه جوش

نقطه جوش یک مایع با تغییر فشار خارجی تغییر می‌کند. نقطه جوش نرمال یک مایع ، دمایی است که در آن فشار بخار مایع برابر با یک اتمسفر باشد. نقطه جوش داده شده در کتابهای مرجع ، نقاط جوش نرمال می‌باشند. نقطه جوش یک مایع را می‌توان از منحنی فشار بخار آن بدست آورد و آن دمایی است که در آن فشار بخار مایع با فشار وارد بر سطح آن برابری می‌کند.



نوسانات فشار جو در یک موقعیت جغرافیایی ، نقطه جوش آب را حداکثر تا 2تغییر می‌دهد. ولی تغییر محل ممکن است باعث تغییرات بیشتر شود، متوسط فشاری که هواسنج در سطح دریا نشان می‌دهد یک اتمسفر ، ولی در ارتفاعات بالاتر کمتر از این مقدار است. مثلا در ارتفاع 5000 پایی از سطح دریا متوسط فشاری که فشارسنج نشان می‌دهد 0.836atm است و نقطه جوش آب در این فشار 95.1می‌باشد.

مولکولها در فاز گازی به سرعت حرکت میکنند و دائما به دیواره ظرف بر می خورند و منجر به وارد کردن فشار به دیواره آن می شوند میزان این فشار در یک درجه حرارت معین را فشار بخار تعادل جسم مایع در آن درجه می نامند. این فشار بخار به درجه حرارت بستگی دارد. این بستگی به آسانی با تمایل گریز مولکولها از مایع قابل توجیه است. با ازدیاد درجه حرارت انرژی جنبشی متوسط مولکولها افزایش می یابد و فرار آنها به فاز گازی آسان میشود. سرعت ورود مجدد مولکولها نیز رو به افزایش می رود و به زودی در درجه حرارت بالاتر تعادل برقرار می شود. ولی در این حال تعداد مولکولها در فاز گازی از تعداد آنها در درجه حرارت پایین تر بیشتر است و در نتیجه فشار بخار زیادتر است.

 اکنون نمونه مایعی را در نظر بگیرید که در یک درجه حرارت معین در ظرف سر گشاده ای قرار دارد و مولکولهای فاز بخار در بالای مایع می توانند از محوطه ظرف خارج شوند. بخاری که در بالای این نمونه است از مولکولهای هوا و نمونه تشکیل شده است. طبق قانون فشارهای جزئی دالتون، فشار کل (خارجی) در بالای مایع برابر با فشارهای جزئی نمونه و هوا است:

             هواP + نمونهP = کلP

فشار جزئی نمونه برابر با فشار بخار تعادل آن در درجه حرارت معین است. اگر درجه حرارت بالا رود (بدین ترتیب فشار بخار تعادل نمونه زیاد میشود)، تعداد مولکولهای نمونه در فضایی که در بالا و نزدیک مایع است افزایش می یابد و در نتیجه مقداری از هوا جابجا میشود. در درجه حرارت بالا فشار جزئی نمونه درصد بیشتری از فشار کل را تشکیل میدهد. با ازدیاد بیشتر درجه حرارت این عمل ادامه می یابد تا فشار بخار تعادل با فشار خارجی برابر شود و در این حال تمام هوا کاملا از ظرف خارج میشود. تبخیر بیشتر باعث جابجا شدن مولکولهای گازی نمونه خواهد شد. با توجه به این حقایق به این نتیجه میرسیم که فشار بخار تعادل یک نمونه یک حد نهایی دارد که به وسیله فشار خارجی معین میشود. در این حد سرعت تبخیر به مقدار زیادی افزایش می یابد (که با تشکیل حباب در مایع آشکار میشود) و این مرحله را عموما شروع جوشش می دانند. نقطه جوش یک مایع درجه حرارتی است که در آن فشار بخار مایع کاملا برابر با فشار خارجی شود. چون نقطه جوش مشاهده شده مستقیما به فشار خارجی بستگی دارد، از این جهت باید در گزارش نقطه جوش، فشار خارجی هم قید شود (مثلا نقطه جوش 152 درجه سانتیگراد در فشار 752 میلی متر جیوه). معمولا نقطه جوش استاندارد را در فشار آتمسفر (760 mm Hg) تعیین میکنند.

نقاط جوش برای شناسایی مایعات و برخی از جامداتی که در حرارت پایین ذوب میشوند، مفید هستند. جامداتی که در حرارت بالا ذوب میشوند معمولا آنقدر دیر میجوشند که نمیتوان به راحتی درجه جوش آنها را اندازه گرفت.

دراندازه گیری نقطه جوش به روش میکرو به مشكلاتي از قبيل زير پيش مي آيد

1-چون مقدار مايع اندك است در صورت افزايش ناگهاني گرمااحتمال بخار شدن آن زياد است ويا اين كه نقطه جوش بدست آمده بيشتر از مقدار واقعي باشد

2-اگر گرم كردن كافي نباشد در نزديكي نقطه جوش در صورت گرما ممكن است مايع از لوله ي آزمايش  وارد لوله مويين شود.زيرا در اين لحظه فشار بخارمايع پايين تر از فشار هوا است.

نقطه ي جوش بدست آمده در اين روش به علت تجربه پايين آزمايش كننده وخطاي  چشم ، تقريبي،و غالبا كمتر از مقدار واقعي است

پایین آوردن نقطه جوش یک مایع

اگر نقطه جوش نرمال مایعی بالا باشد یا مایع در اثر گرما تجزیه شود، می‌توان با کاهش فشار آن را در دماهای پایین به جوش آورد از این روش برای تقطیر مایعات در خلا استفاده می‌شود. مثلا با کاهش فشار تا 0.0121atm می‌توان نقطه جوش 10که بطور قابل ملاحظه‌ پایینتر از دمای معمولی است، رساند. با کاهش فشار می‌توان آب غیر ضروری بسیاری از فراورده های غذایی را خارج کرده و آنها را تغلیظ کرد. در این روش دمای فراورده مورد نظر به دمایی که ممکن است سبب تجزیه یا تغییر رنگ آن شود، نمی‌رسد

 

 

جدول تغییرات نقطه جوش آب و بنزن بر اثر تغییر فشار

نقطه جوش بنزن بر حسب

نقطه جوش آب بر حسب

فشار بر حسب mmHg

81.2

100.7

770

80.8

100.4

770

80.1

100

750

79.9

99.6

750

79.5

99.3

750

71.2

92.8

584

 

مخلوطهایی با نقطه جوش ثابت یا آزئوتروپ

بسیاری از مخلوطهای دوتایی ترکیبات آلی تشکیل مخلوطهایی با نقطه جوش ثابت می‌دهند. گاهی سه سازنده در چنین مخلوطی وجود دارند. یعنی آنها مخلوطهایی با نقطه جوش مینیمم هستند اما استثناهایی هم وجود دارد (مخلوط آزئوتروپ آب و اسید فرمیک که نقطه جوش مخلوط بالاتر از نقطه جوش هر یک از اجزا به تنهایی است.


چنانچه مخلوط اولیه A+B نسبت به جزء A غنی‌تر باشد در اثر تقطیر جز به جز ابتدا مخلوط بر اثر تقطیر با نقطه جوش ثابت و با ترکیب درصد M جدا می‌شود. وقتی همه B به این طریق جدا شد، پس از آن باقیمانده A خواهد بود که با ادامه تقطیر به صورت خالص بدست می‌آید. از این روش برای تخلیص انواع مایعات استفاده می‌شود.

 

 

جدول نمونه‌ای از مخلوطهای آزئوتروپ

نام ترکیب

نقطه جوش هر ترکیب

نقطه جوش مخلوط

درصد وزنی

 

ایزوپروپیل
آب

82.3
100

80.4

87.4
12.6

 

اتیل الکل
تتراکلرید کربن

78.3
76.5

65

20
80

 

اسید فرمیک
آب

100.8
100

107.3

22.6
77.4

 

مقدمه اي بر اتانول                                                     اتانول یا الکل اتیلیک یا اتیل الکل با فرمول C۲H۵OH ترکیب شیمیائی با بوی خاص و آتشگیری است که در نوشیدنی‌های الکلی وجود دارد. این الکل همان ماده‌ای است که خاصیت مست کنندگی دارد و در نوشیدنی‌های الکلی با درصد‌های مختلف پیدا می‌شود. علاوه بر این در صنایع مختلف کاربرد فراوان دارند. این کاربردها در عطرها و ادکلن‌ها و همچنین در وانیل و همچنین به عنوان سوخت در برخی ماشین‌های جدید می‌باشد. برای استفاده از این الکل در صنایع عطر سازی استفاده می‌کنند.

مخمر آبجو ، قارچی است که با جوانه‌زدن تکثیر می‌شود، اگر این قارچ در مجاور یک ماده قندی تخمیر شود، موادی از خود خارج می‌کند که خاصیت آنزیمی داشته و موجب دگرگونی قند می‌شود. در بین قندها ، گلوکز به فرمول C۶H۱۲O۶ است که در انگور وجود دارد که پس از تخمیر باعث ایجاد الکل می‌شود.          

    دمای جوش

در میان هیدروکربنها به نظر می‌رسد که عوامل تعیین کننده دمای جوش ، عمدتا وزن مولکولی و شکل مولکولی باشند؛ این چیزی است که از مولکولهایی که عمدتا با نیروهای واندروالسی در کنار یکدیگرند، انتظار می‌رود. در الکلها نیز با افزایش تعداد کربن ، دمای جوش بالا می‌رود و با شاخه‌دار شدن زنجیر ، دمای جوش پایین می‌آید. اما نکته غیر عادی ، در مورد الکلها این است که آنها در دمایی بالا به جوش می‌آیند.

این دماهای جوش
، بسیار بالاتر از دمای جوش هیدروکربنها با وزن مولکولی یکسان است و حتی از دمای جوش بسیاری ترکیبها با قطبیت قابل ملاحظه بالاتر است. چگونه این پدیده را تبیین می‌کنیم؟ بدیهی است پاسخ این است که الکلها ، همانند آب ، مایع‌های بهم پیوسته هستند. دمای جوش بالای آنها به علت نیاز به انرژی بیشتر برای شکستن پیوندهای هیدروژنی است که مولکولها را در کنار یکدیگر نگه داشته‌اند. اگر چه اترها و آلدئیدها هم اکسیژن دارند، اما هیدروژن در آنها فقط با کربن پیوند دارد ، این نوع هیدروکربنها آنقدر مثبت نیستند که بتوانند با اکسیژن ، پیوند قابل ملاحظه ای ایجاد کنند.

وسايل مورد نياز:

 

 

1-دماسنج

 

2-لوله مويين

 

3-بشر

 

4-شعله

 

5-اتانول

 

6-حلقه لاستيكي

 

7-سه پايه

شرح آزمايش

اندازه گیری نقطه جوش به روش میکرو:

انتهای يك لوله مویین تمیز یک میلی متری را به وسیله حرارت شعله بسته و در حدود يك سانتيمتر اتانول ريخته سپس آنرا با یک حلقه لاستیکی به یک گرما سنج متصل کنید.  گرماسنج و لوله های متصل به آنرا در داخل حمامی که بتوان آنرا گرم کرد قرار دهید و مواظب باشید که حلقه لاستیکی در بالای سطح مایع باشد. درجه حرارت را به سرعت بالا ببرید تا حبابهای تند و مداومی   از لوله مویین  خارج شود. در این حال حرارت را قطع کنید. با سرد شدن تدریجی حمام سرعت خروج حباب کم میشود. در لحظه ای که خروج حباب کاملا متوقف میشود و مایع شروع به بالا رفتن از داخل لوله مویین میکند درجه حرارت گرما سنج را یادداشت کنید. این درجه، نقطه جوش نمونه مایع است. در توضيح اين فرايند بايد گفت كه در طول عمل گرم كردن اوليه،هواي موجود درون لوله ي مويين منبسط  ميشود و در صورت افزايش فشار بخار مايع به مقدار كافي ،مايع شروع به جوشيدن ميكند،كه بر اثر ان هواي لوله مويين به صورت حبابهاي منظم از ان خارج ميشود به محض اين كه گرما قطع كنيم فشار بخار مايع پايين مي ايد به طوري كه به  تدريج از فشار هوا كمتر ميشود و دقيقا در همين مرحله مقداري از مايع به درون لوله مويين كشيده مي شود

 

نتيجه گيري

 

مي نوان از طريق جوشاندن مايع مورد نظر در يك مايع ديگر با نقطه جوش بالا دماي جوش آن را اندازه گيري و محاسبه كرد.

 

منابع

 

 

كتاب شيمي آلي 1

كتاب شيمي عمومي1







 

[ شنبه هشتم مهر 1391 ] [ 13:31 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

روش اندازه گیری نقطه ذوب

 

عنوان آزمایش:

روش اندازه گیری نقطه ذوب



تاریخ انجام آزمایش :

1/8/1389

تاریخ تحویل گزارش :

8/8/1389

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




          

            عنوان: تعيين دماي ذوب

هدف : اندازه گيري ثابتهاي فيزيكي و برخي روشهاي جداسازي، تخليص و شناسايي تركيبها

تئوری:

  در اثر جذب انرژي، آرايش منظم ذرات در يك تركيب جامد و بلوري به آرايش نامنظم(حالت مايع) تبديل مي شود. اين عمل را ذوب مي گويند.

  پديده ذوب وقتي روي مي دهد كه انرژي گرمايي بر نيروهاي بين ملكولي كه ذرات را در حالت جامد نگه مي دارند فايق آيد.

  نقطه ذوب يك تركيب، دمايي است كه در آن، جسم به صورت مايع در مي آيد.

  در اين دما فشار بخار مايع و فشار بخار جامد برابرند و دو فاز مايع و جامد در حال تعادل هستند.

  دماي ذوب يك جسم خالص در طول عمل ذوب ثابت مي ماند. به عبارت ديگر، اگر به مخلوط مايع و جامد يك جسم خالص گرما بدهيم، تا وقتي

  كه تمام جامد به مايع تبديل نشود، دماي جسم بالا نمي رود. و چنانچه گرم كردن متوقف شود، تا زماني كه تمامي مخلوط جامد نشده است، دما

  پائين نمي رود.

  برخي از جامدات آلي در دماي ذوب شدن يا پيش از آن بر اثر گرما تجزيه مي شوند. در اين صورت مي توان به جاي نقطه ذوب دماي تجزيه

  را به عنوان يك خاصيت فيزيكي مورد استفاده قرار داد.

  بعضي از مواد فشار بخار بالايي دارند، به طوري كه در نقطه ذوب خود يا پيش از آن تصعيد مي شوند. در این گونه موارد تعیین نقطه ذوب در

 لوله در بسته انجام می شود.

 بعضی مواد قبل از ذوب شدن حلال تبلور خود را از دست می دهند (عرق می کنند) در این حالت اولین قطره مایع دیده شده نقطه ذوب واقعی

 است.


 

تعیین دمای ذوب:

دمای ذوب را عمدتا به دو طریق زیر تعیین میکنند:

1- لوله تيل

2- دستگاههاي اندازه گيري دقيق ميكروسكوپي

1- لوله تيل:   وسيله ساده اي است كه به سهولت قابل دسترسي است. لوله تيل به نحوي طراحي شده است كه وقتي در آن روغن مي ريزيم و لوله

را گرم مي كنيم، در آن تبادل گرمايي صورت مي گيرد.  به نحوي كه توزيع دما در سراسر روغن داخل لوله يكنواخت مي شود. چنانچه لوله تیل

در دسترس نباشد از یک بشر کوچک 50 یا 100 میلی لیتری می توان به عنوان حمام استفاده کرد.

آماده كردن نمونه:

 مقدار كمي از تركيب جامد را در هاون بساييد و به صورت پودر نرمي در آوريد.

 يك لوله مويين به طول حدود 10 سانتيمتر برداريد و يك انتهاي آن را با استفاده از شعله مسدود كنيد.

 انتهاي باز لوله را در توده نرم شده فرو كنيد تا مقداري از آن داخل لوله شود.

 سپس ته لوله را چند بار آهسته روي ميز بزنيد تا تمام پودر در انتهاي آن قرار گيرد.

 همچنين مي توانيد يك لوله شيشه اي را كه ابتدا و انتهاي آن باز است به طور عمودي روي ميز قرار دهيد و لوله مويين را از سمت انتهاي بسته

  در آن رها كنيد.

  لوله مويين را به كمك يك نخ يا كش به دماسنج متصل كنيد به طوري كه انتهاي لوله مويين و بخش جيوه اي دماسنج هم تراز شوند.

  اكنون دماسنج و لوله مويين را به كمك پايه و گيره در داخل حمام روغن قرار دهيد.

  حمام را به آهستگي با شعله (چراغ بنسن) گرم كنيد و دماي ابتدا و انتهاي ذوب شدن را از روي درجات دماسنج با دقت بخوانيد و يادداشت كنيد.

  اگر دمای ذوب یک ترکیب شناخته شده نیست معمولا دو لوله مویین حاوی ترکیب آماده می کنند. با لوله مویین اول نقطه ذوب را سریعا اندازه

  می گیرند ، سپس دمای حمام را تا حدود 30 درجه کاهش می دهند و با استفاده از لوله مویین دوم نقطه ذوب را به آرامی و با دقت تعیین         

  می کنند.

 اگر لوله مویین در دسترس نباشد با استفاده از یک لوله شیشه ای به قطر حدود 0.5 سانتی متر و طول 25 سانتی متر لوله مویین بسازید.

 نقاط ذوب مخلوط ها:

دماي ذوب هر ماده بلوري خالص، يك خاصيت فيزيكي آن ماده است و مي توان از آن براي شناسايي يك تركيب استفاده كرد.

به طور كلي افزايش تدريجي و پي در پي ناخالصي به يك ماده خالص سبب مي شود كه به نسبت مقدار ناخالصي افزوده شده نقطه ذوب كاهش

يابد.

نتیجه گیری:

در کلیه روشهای میکرو نقطه ذوب را به صورت محدود تغییرات ذوب اندازه می گیرند این شامل درجه حرارتی است که عمل ذوب می شود و بعد خاتمه می یابد.

محاسبات:

هنگامی که ماده مجهول موجود در لوله موئین قرار داردکه با حرارت دادن ماده مجهول ذوب می شود که نقطه اول ذوب شده را با  و آخرین نقطه ذوب شده را با  نمایش داده می شود.

=80

                                                                                                                                                                                                                                   =93

 

                                      

[ شنبه هشتم مهر 1391 ] [ 13:30 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

تهیه صابون

 

عنوان آزمایش:

تهیه صابون

 

تاریخ  انجام آزمایش:

6/9/89

تاریخ تحویل گزارش:

18/9/89

 

دانشگاه آزاد اسلامی واحد سوسنگرد

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه :

صابون ها جزء پاک کننده های آنیونی هستند . از واکنش صابونی شدن چربی ها به وسیله قلیاییها و یا از خنثی شدن اسید های چرب به وسیله قلیا حاصل میشوند . صابون های جامد را بیشتر از ترکیب روغنهای جامد یا مایع ( حیوانی یا نباتی ) با سدیم هیدروکسید یا سدیم کربنات تهیه  می کنند.

واکنش صابونی شدن ، سریع نیست . می باید مخلوط روغن و سدیم هیدروکسید و آب رو مدتی جوشاند تا به شکل خمیری در آید .
در آزمایشگاه ، برای سرعت دادن به واکنش صابنی شدن از مقداری الکل استفاده می شود.

هدف :

انجام عمل صابونی شدن .
ایمنی : سدیم هیدروکسید ( سود سوز آور ) خاصیت خورندگی دارد احتیاط کنید با پوست یا چشم تماس پیدا نکند .در صورت تماس با پوست با مقدار زیادی آب بشوید و در صورت تماس با چشم به مدت نیم ساعت در زیر شیر آب سرد قرار دهید . از عینک آزمایشگاه و دستکش استفاده کنید .
وسایل و مواد مورد نیاز :
1.
توری و سه پایه و گیره
2.
چراغ گاز یا الکلی
3.
همزن شیشه ای
4.
لوله آزمایش
5.
بشر
6.
ترازو
7.
روغن نباتی یا حیوانی
8.
سودسوز آور ( سدیم هیدروکسید ) حتما از جنس غیر از صنعتی استفاده کنید
مثلا آزمایشگاهی ایرانی
9.
الکل اتیلیک ( اتانول )
10.
نمک طعام

تهیه صابون

عمل هیدرولیز چربی یا روغن را اصطلاحا صابونی کردن مینامند. برای این کار، چربی (a) را با محلول سود حرارت میدهند. در نتیجه گلیسرین (b) و مخلوطی از نمک سدیم اسیدهای چرب (c) مطابق واکنش زیر حاصل میشود:

 

          چربیها و روغنهای طبیعی استر اسیدهای آلیفاتیک یک ظرفیتی با تعداد اتمهای کربن زوج و گلیسرین میباشند که آنها را گلیسرید نیز مینامند. چربیها و روغنها به طور کلی دارای ساختمان (a) میباشند. چربیها جامد و روغنها مایع میباشند. نقطه ذوب چربیها بالاتر از نقطه ذوب روغنها است. این اختلاف بستگی به نوع و مقدار اسید مربوطه دارد. هرچه مقدار اسیدهای اشباع نشده در ساختمان یک چربی بیشتر باشد، نقطه ذوب پایین تری دارد. اگر چربی تنها از اسیدهای اشباع شده تشکیل شده باشد مانند پیه گوسفند و غیره نقطه ذوب بالا خواهد داشت.

روغنهای نباتی مانند روغن زیتون، خرما، نارگیل و کرچک علاوه بر این که دارای اسیدهای چرب (اولئیک، استئاریک و پالمیتیک) هستند، اسیدهای اشباع نشده با چند پیوند دوگانه مانند اسید لینولئیک به فرمول زیر نیز در ساختمان آنها شرکت میکنند.

مکانیزم عمل هیدرولیز استر را در محیط بازی میتوان به صورت زیر نوشت:

 

نگاه کلی:

منظور از پاک کننده‌ها (detergehts) ، موادی هستند که ذره‌های چربی و چرک را از پارچه‌ها و یا اجسام دیگر بزدایند و در انواع مختلف تهیه می‌شوند. اولین ماده ای که به عنوان شوینده ساخته شد، صابون بود. از عمر صابون صدها سال می‌گذرد. آخرین دستگاههای صابون کشف شده ، مربوط به 2000 سال پیش است، 700 سال است که صابون‌سازی بطور صنعتی و به مقادیر زیاد ساخته می‌شود و 200 سال است که ساخت آن ، متحول گشته و به صورت کلاسیک و مدرن در آمده است.
از آن زمان تا کنون ، تعداد شوینده‌ها به حدی رسیده که قابل شمارش نیست، بطوری که امروزه در حجم انبوهی از شوینده‌ها ، به همراه تبلیغات آنها مواجه شده‌ایم. در حال حاضر در برخی کشورها ، تقریبا بیش از 80 درصد از مواد پاک کننده مصرفی از شوینده‌های سنتزی تهیه می‌شوند. لکن در مصارف عمومی واژه صابون ، مشخص کننده یک نمک
فلز قلیایی یا آمونیوم یک اسید کربوکسیلیک راست زنجیر با تعداد 10-18 اتم کربن است و نام مواد شوینده به مواد صناعی با ساختمان مشابه اطلاق می‌شود. از این مواد ، در مصارف عدیده ای از جمله برای پاک کردن ، شستشو و در فرایندهای نساجی و غیره استفاده می‌گردد.
از طرف دیگر ، صابون‌های فلزی ، کربوکسیلاتهای قلیایی خاکی یا فلزات سنگین با زنجیره طویل هستند. این صابون‌ها در آب نامحلول بوده و در سیستمهای غیر آلی ، به عنوان مثال مواد افزودنی به روغنهای روان کننده ، جلوگیری کننده از زنگ زدگی ، ضد آب کردن مواد و سوختهای ژلاتین‌دار (مواد سوختنی مانند
بنزین که با مواد غلیظ کننده ممزوج شده‌اند و از آنها در بمب‌های ناپالم و شعله افکن‌ها استفاده می‌شود) ، قارچ‌کشها دارای کاربرد می‌باشد.
خصوصیت قابل توجه این است که عدم توازن پلاریته (قطبیت) در داخل
مولکول صابون‌ها و مواد شوینده و پاک کننده ، موجب ابراز قابلیت انحلال و ماهیت فاز غیر معمول در حلالهای قطبی و غیر قطبی می‌شود. این رفتار ، دقیقا باعث سودمندی چنین ترکیباتی در زمینه‌های خیس شوندگی ، قابلیت انحلال ، شویندگی (در مورد شستشو و خشک شویی بصورت ترامان) ، رنگرزی و بسیاری از سایر فراورده‌های صنعتی و خانگی است.

ترکیب اساسی ساختمان مولکولی پاک کننده‌ها موجب  بوجود آمدن چنین صفاتی می‌گردد.

انواع مواد پاک کننده :

صابون (Soap) :

صابون‌ها را می‌توان از هیدرولیز قلیایی چربیها و روغن‌های طبیعی (استر اسیدهای چرب با گلیسرول) مانند پیه ، روغن‌های نارگیل ، زیتون ، نخل و تالو تهیه کرد که این واکنش به نام فرایند صابونی شدن (Saponification) موسوم است:

C3H5(OOCR)3 + 3NaOH → 3NaOOCR+C3H5(OH)3
باید توجه داشت که در روشهای جدید ، از هیدرولیز مستقیم چربی‌ها بوسیله
آب در دمای زیاد استفاده می شود. این موضوع ، تصفیه و ایزولاسیون اسیدهای چرب را که به صابون‌ها خنثی می‌شوند، ممکن ساخته، اساس یک فرایند پیوسته را بوجود می‌آورد. از نقطه نظر شیمیایی ، صابون‌ها ، نمکهای فلزی اسیدهای چرب (اسیدهای کربوکسیلیک) راست‌زنجیر با حدود 10-18 اتم کربن می‌باشند.
با اینکه همه نمکهای فلزی اسیدهای چرب ، صابون هستند، اما تنها نمکهای قلیایی مانند (
سدیم و پتاسیم) در آب حل می‌شوند و خاصیت پاک‌کنندگی دارند. نمکهای فلزهای قلیایی خاکی (مانند کلسیم و منیزیم و..) در آب حل نمی‌شوند. از این رو صابون‌های معمولی در آب سخت در مجاورت یون‌های کلسیم و منیزیم رسوب می‌کنند. به این ترتیب صابون خوب کف نمی کند و خاصیت پاک کنندگی خود را از دست می‌دهد.
نمکهای آلومینیوم اسیدها نیز در آب نامحلول و در روغن‌ها محلول هستند و از این ماده ، در چربی‌های نرم کننده ، رنگ ، روغن جلا و ضد آب کردن مواد استفاده می‌شود. نمک اسیدهای فلزات سنگین مانند
کبالت یا مس نیز بعنوان ماده خشک کننده در رنگهای ساختمانی و جوهر ، قارچ کش ها و مواد ضد آب استفاده می‌شود.
کیفیت و مرغوبیت صابون ، به نوع چربی روغن بکار رفته بستگی دارد. لذا از خالصترین و بی‌بو ترین آنها استفاده می‌گردد. علاوه بر چربی و قلیا مواد افزودنی دیگری هم در فرمولاسیون صابون وارد می‌شوند. این مواد عبارتند از:مواد جلوگیری کننده از اکسیداسیون مثل تری اتانول آمین اولئات ، مواد جلوگیری کننده از فساد صابون مانند دی سیانو دی آمیدو سدیم سولفانیلات ، روغن‌های معطره برای ایجاد بوی خوب صابون و غیره.

پاک کننده های سنتزی (Synthetic detergents) :

مواد شوینده سنتزی که امروزه بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند صابون ، از یک زنجیر هیدروکربن متصل به نمک یک اسید محلول در آب تشکیل شده است. البته در تهیه این پاک کننده‌ها باید توجه داشت که طول زنجیر و نوع هیدروکربن مورد استفاده بطور مناسب انتخاب گردد. از گروههای قطبی مشتق شده از اسید سولفوریک در حد بسیار عمومی برای جایگزینی کربوکسیلات استفاده می‌گردد.
بعنوان مثال می‌توان به آلکیل سولفاتها (
ROSO3Na) ، آلکان سولفوناتها (RSO3Na) و آلکیل آریل سولفوناتها (R-C6H4-SO3Na) اشاره کرد و از مهمترین این مواد می‌توان سدیم لوریل (دودسیل) سولفات (C12H25-OSNa) و سدیم دودسیل بنزن سولفونات (C12H25-C6H4-SO3-Na) را که دارای قدرت پاک کنندگی بالایی هستند، نام برد. استرها و آمید اسیدهای چرب نیز که از تورین (H2NCH2CH2SO3H) و اسیدایزاتیونیک (HOCH2CH2SO3H) تهیه می‌شوند، از جمله اولین ترکیبات سنتزی تلقی می‌شوند. مضافا ، آلکان فسفوناتها معرف نوع دیگری از مواد صناعی آنیونی می‌باشد.
از طرف دیگر احتمال دارد که تغییر و اصلاح گروههای قطبی بوسیله تغییر در علامت بار الکتریکی یون فعال در سطح مسیر شود. یک مثال بسیار معروف از مواد شوینده کاتیونی (
invert soaps) ، ملح آمونیوم نوع چهارم این طبقه بفرمول C16H33N(CH3)Br است. در طبقه دیگر یعنی مواد شوینده غیر معدنی ، گروه قطبی عبارت از گروه آب دوست غیر مجتمع شده می‌باشد که معمولا حاوی چند گانگی وظایف اکسیژن (اتر و الکل) است که در پیوند هیدروژنی با آب برگزیده شده است. مثالی در این مورد ، استر تهیه شده از یک اسید چرب و قند است.
از انواع عمومی دیگر ، می‌توان به پلیمریزاسیون تعدادی از واحدهای اکسید اتیلن با یک
الکل اشاره کرد که دارای فرمول عمومی R-O-(CH2CH2O)2H می‌باشد. همچنین اکسیدهای آمین مانند R-N(CHsub>3)2O و اکسیدهای فسفین منسوب آنها نیز تهیه شده‌اند. مهمترین شوینده های سنتزی عبارتند از:

صابون مایع:

صابون مایع ، در واقع از نظر مواد تشکیل دهنده ، جزو صابون‌ها محسوب نمی‌شود و از پاک کننده‌ های سنتزی می‌باشد. البته اگر در ساختمان معمولی از روغن نارگیل زیاد و یا روغن هایی مثل روغن بزرک استفاده شود، می‌توان صابون را به صورت مایع در آورد. صابون‌های مایع ، علاوه بر ماده اولیه و اصلی خود ، دارای مواد دیگری مثل نرم کننده ، پاک کننده و کف کننده ، ضد باکتری و چرب کننده هستند.

شامپوها :

شامپوها نیز از پاک کننده های سنتزی هستند. ماده اصلی تشکیل دهنده شامپوها عبارتند از: عامل پاک کننده که خود شامل سه دسته مواد فعال سطحی آنیونی (مثل سدیم لوریل اتر سولفات و تری اتانول آمین سولفات ، آمفوتری (مثل بتائین کوکوآمیدوپروپیل) و غیر یونی هستند. عامل تقویت کننده کف (مثل بتائین) ، عامل حالت دهنده مو و عامل نگهدارنده (مواد ضدعفونی کننده و میکروب کش) ، عامل صدفی کننده مثل اتیلن گلیکول و عامل غلیظ کننده مثل نمک طعام و عامل رنگ و بو مثل عصاره گیاهان.

پودرهای لباسشویی :پودرها ماشین لباسشویی نسبت به پودرهای رختشویی چند ماده اضافه دارند که بر قدرت پاک کنندگی آنها می‌افزاید. یکی از این مواد ، پر بورات است که از سفید کننده ها و رنگ برهاست. اجزای اصلی پوردهای لباسشویی شامل موارد زیر هستند:

ماده اصلی و فعال (مواد غیریونی و آنیونی) که عامل پاک کنندگی و جدا کردن چرک از لباس است، عامل قلیایی کننده (مثل سیلیکات ها) که از خوردگی بدنه لباسشویی جلوگیری می کند، عامل سفیدکننده و رنگ سرکه معمولا پربورات سدیم است، عامل کنترل کننده کف و پاک کننده کمکی ، عامل کاهش سختی آب که به پاک کنندگی هم کمک می‌کند (مثل فسفات ها) ، عامل جلوگیری از رسوب مجدد چرک مثل CMC از شستن دوباره چرک روی لباس جلوگیری می‌کند، اپتیکال براتیز که باعث درخشندگی پارچه می‌شود، مواد میکروب کش و ضدعفونی کننده.

سفید کننده ها و رنگ برها :

بسیاری از لکه برها موادی هستند که از آنها به عنوان سفید کننده ، ضدعفونی کننده و پاک کننده استفاده می‌شود. رایج ترین ماده ای که از آن به عنوان سفید کننده استفاده می‌شود، آب ژاول است که خاصیت ضدعفونی کننده نیز دارد، زیرا یک سفید کننده کلردار است و از سفید کننده های دیگر ، پربورات سدیم است که از آن ، بیشتر در خشک شویی‌ها و نیز در ترکیب پودرهای ماشین لباسشویی استفاده می‌شود. قدرت سفیدکنندگی پربورات از آب ژاول کمتر است.

آب اکسیژنه یا پراکسید هیدروژن هم یک ماده رنگ بر و سفید کننده است. علاوه بر مواد ذکر شده ، موادی مثل الکل ، آمونیاک ، استن ، اسید نیتریک ، اسید اگزالیک ، تربانیتن ، جوش شیرین ، کربنات سدیم ، تتراکلریدکربن و غیره نیز خاصیت رنگ بری و پاک کنندگی دارند.

قیاس صابون و پاک کننده های سنتزی :

صابون‌ها در هنگام واکنش با ناخالصیهای یونهای فلزی موجود در آبهای طبیعی ، بویژه کلسیم و منیزیم ، منجر به تشکیل نمکهای نامحلول در آب می‌شوند و به صورت رسوب از آب جدا می‌شوند. اما نمکهای فلزات قلیایی خاکی و املاح فلزات سنگین مواد شوینده سنتزی در آب محلول هستند. لذا این شوینده ها در آب سخت نیز پاک کنندگی خوبی دارند و رسوب جدید تشکیل نمی‌دهند.

صابونهای کربوکسیلات در PH پایین ، هیدرولیز شده و به صورت صابون اسیدی نامحلول راسب می‌شوند، ولی شوینده های سنتزی ، پایداری زیادی در برابر اسیدیته از خود نشان می‌دهند. زیرا پاک کننده های صابونی ، نمکهایی هستند که آنیون تشکیل دهنده آنها ، به اسیدهای ضعیف تعلق دارند و در محیط اسیدی به راحتی هیدرولیز می‌شوند.

از دیگر تفاوتهای شوینده های سنتزی با صابونها ، تغییر و اصلاح در ساختار این مواد نسبت به مولکول صابون است که باعث ایجاد بهترین حالت تعادلی آب دوستی ف چربی دوستی و خصوصیات انحلال پذیری ، اثر میکروب کشی و ایجاد نرمی در منسوجات و غیره می‌شود.

پاک کننده های سنتزی به تنهایی از نظر قدرت پاک کنندگی با صابونها معادل نیستند، اما دو افزاینده مهم ، قابلیت تخمیر کنندگی آنها را به نحو قابل ملاحظه ای افزایش می‌دهد. سدیم تری پلی فسفات که به عنوان یک سازنده بکار می‌رود، قابلیت شکستن و تعلیق برخی از خاکهای رسی ، رنگها و سایر مواد جامد بسیار ریز محلول در آب را داراست. بعلاوه این جسم با تعداد زیادی از یونهای فلزی ، کی‌لیت تشکیل می‌دهد.اک کننده های خانگی ، همچنین محتوی نیم تا یک درصد کربوکسی متیل سلولز (
CMC) هستند که این جسم ، از واکنش سلولز با کلرواستیک اسید در محلول بازی تهیه می‌شود.

این ماده پلیمری ، قادر است که از رسوب مجدد جرم بر روی منسوجاتی که به وسیله پاک کننده ها پاک شده است، جلوگیری کند. سایر افزاینده های معمولی عبارتند از: مواد سفید کننده ، مواد کف زا و یا سایر مواد تنظیم کننده می‌باشد.

علت اثر پاک کنندگی مواد پاک کننده:

ذره های چربی و چرک ، جامدند و به پارچه یا بدن می‌چسبند و با شستشوی ساده و بوسیله آب زدوده نمی‌شوند، اما با صابون و دیگر شوینده ها شسته می‌شوند. اثر پاک کنندگی صابون وشوینده ها به این دلیل است که مولکول آنها از دو قسمت آبدوست (هیدروفیل) و آب گریز یا چربی دوست (هیدروفوب یا لیپوفیل) تشکیل شده است. قسمت آبدوست که همان سر نمکی صابون COO- یا گروه سولفات و دیگر گروههای قطبی در انتهای مولکول مواد شوینده است، مولکولهای آب را جذب می‌کند و در آب محلول می‌باشد و بوسیله حلالهای آلی دفع می‌شود. سر دیگر مولکولهای صابون و مواد شوینده سنتزی یک هیدروکربن با زنجیر طولانی است که آب را از خود دفع می‌کند، ولی در حلالهای آلی حل می‌شود.
پس از حل شدن مولکولهای صابون در آب از طریق قسمت یونی ، از بهم پیوستن زنجیرهای هیدروکربنی آب گریز ، مجموعه های بسیار کوچکی بوجود می‌آیند که سطح خارجی آن را آنیونهای آبدوست می‌پوشانند. این مجموعه های کوچک با مولکولهای آب ،
پیوند هیدروژنی تشکیل می‌دهند و به صورت ذره های شناور در آب باقی می‌مانند.
بدین ترتیب مولکول صابون مانند پلی بین ذرات چربی و آب قرار گرفته، به واسطه انحلال ذرات چربی و چرک در ذره های شناور صابون از روی الیاف پارچه یا اجسام دیگر به داخل آب کشیده می‌شوند و با شستشو پاک می‌شوند. در شوینده های سنتزی نیز چربی ها و چرکها به زنجیر آلکیل می چسبند و گروه سولفونات سبب حل شدن آنها در آب شده، همراه با آب برده می‌شوند.

مواد پاک کننده و آلودگی محیط زیست :

مواد شیمیایی می توانند در چرخه های طبیعی وارد و در مرحله ای خاص بوسیله باکتری‌ها تجزیه شوند. به عنوان مثال چربی‌های موجود در طبیعت که مولکولهای آنها شاخه جانبی در زنجیره هیدروکربنی ندارند و صابون معمولی را از آنها می‌سازند، بوسیله باکتریها تجزیه می‌شوند. تعدادی از شوینده های شنتزی ، بویژه آلکیل بنزن سولفوناتهای مشتق شده از مواد شیمیایی نفت ، دارای شاخه جانبی در زنجیره هیدروکربنی می‌باشند و توسط باکتریها تجزیه می‌شوند. از این رو ، باقی ماندن و تراکم این مواد غیر طبیعی ساخته دست بشر در طبیعت ، سبب آلودگی روزافزون آبها و مخازن زیرزمینی می‌شود.
برای جلوگیری از آلودگیهای روزافزون حاصل از این نوع پاک کننده ها ، هم اکنون در بسیاری از کشورها ، قوانین و مقررات ،اجازه استفاده از مواد شوینده مقاوم در برابر تجزیه بیولوژیکی (شوینده های سخت) را نمی‌دهد و کارخانجات بسوی تولید مواد شوینده نرم با ساختمانهای راست زنجیر سوق داده شده‌اند. اشکال اساسی دیگر شوینده های سنتزی ، ترکیبهای فسفردار آنهاست که برای تنظیم
PH و جلوگیری از واکنش یونهای کلیسم و منیزیم موجود در آب سخت با ماده شوینده ، به آن افزوده می‌شود. فسفاتها در اعماق رودخانه ها و دریاچه ها رسوخ کرده، سبب رشد غیر عادی قارچها و جلبکها می‌شوند و به این ترتیب با مصرف اکسیژن محلول در آب توسط این گیاهان ، زندگی ماهی ها و دیگر آبزیان به خطر می‌افتد.

انواع صابون از نظر نوع مصرف :

 1)صابون حمام و دستشويي (صابون سخت ) : در اين نوع صابون ها براي رعايت نکات بهداشتي  مربوط به پوست بدن و موي سر مواد قليايي را به حداقل کاهش داده مواد پرکننده ي طبيعي و خنثي مواد معطر رنگي و نرم کننده ي پوست نيز به آنها اضافه مي شود.

  2)صابون رخت شويي : اين نوع صابونها از مواد چربق ارزان تهيه مي شود. اما امروزه به علت استفاده از پاک کننده هاي غير صابوني مصرف آنها کاهش يافته است. نو.عي صابون سياه رنگ که از پتاس در آن استفاده مي شود نيز براي شستن لباس تهيه مي شود. صابون رختشويي ممکن است به صورت براده پودر (حتي مخلوط با پودر پاک کننده هاي غير صابوني ) براي مصرف در لباسشويي استفاده مي شود.

 ۳)صابونهاي طبي : اين نوع صابونها براي معالجه ي بيماريهاي جلدي عفوني و قارچهاي پوستي تهيه مي شوند و در آنها از موادي مانند اسيد بوريک ٬ اکسيد روي ٬ يديدها ٬ کلريد جيوه (ΙΙ) ٬ استئارات مس (ΙΙ) ٬ قطران ٬ تيمول استفاده مي شود.

  4)صابونهاي مخصوص ماشينهاي لباسشويي : اين نوع صابونها حدود 5 تا 15 در صد مواد آلي در نقش حلال مانند تتراکلرو اتيلن ٬ 1 ٫ 1 ٫ 1 تري کلرو اتان ٬ سيکلو هگزانول و مقداري نيز مواد امولسيون کننده و مواد افزودني مورد نظر را در بر دارند (بخار اين مواد سمي است).

 5)صابونهاي ساينده : اين نوع صابونها داراي 70 در صد پودر نرم سيليسي ٬ 15 در صد آلومين٬ مقداري پلي فسفات سديم و کمي روغن کاج ( براي رفع بوي نا مطبوع ) اند. براي تميز کردن سطح وسايل فلزي و اشياي ديگر کاربرد دارند. معمولا براي پاک شدن رنگ فلز ٬ مقداري مواد اسيدي نيز استفاده مي شود.

  6)صابونهاي مخصوص آبهاي سخت: اين نوع صابونها از چربيهاي گياهي مانند روغن نخل و نارگيل تهيه مي شوند و مواد افزودني معيني از جمله فسفاتهاي فلزات قليايي را در بر دارند و در آب دريا خوب کف مي کنند و از اين رو اهميت ويژه اي دارند.

صابون شفاف : اين نوع صابون داراي گيليسرين ٬ قند و الکل مي باشد و ظاهري شفاف ولي قدرت پاک کنندگي کمتري دارد. 

 7)صابون فلزات ديگر : استئارات روي : به صورت پودر بسيار ريز نرم و جذب کننده ي رطوبت براي تهيه ي پودر تالک و پودر بچه کاربرد دارد. استئارات مس : ضد قارچ پوست است.

استئارات سرب : بسيار سمي است و براي نرم کننده هاي دماي بالا و نيز کاتاليزور در فرايند خشک شدن روغن جلا کاربرد دارد.

استئارات کادميم : براي ضد آب (واتر پروف ) کردن وسايل و اشياي مختلف مصرف مي شود.

صابون فلزات با اعداد اکسايش بالاتر از +2 در اب نامحلول بوده و نقش گريس را دارند. از اين رو ارزش صنعتي دارند.

مواد سفيد کننده : اولين بار در سال 1786 برتوله شيميدان معروف فرانسوي استفاده از کلر را براي سفيد کردن پارچه ها متداول ساخت. کمي بعد هيپو کلريت سديم و پراکسيد هيدروژن و بعد ها ترکيب کلر دار ديگري نظير   Ca(  ClO)2 و ازون نيز براي سفيد کردن پارچه ٬ کاغذ و ... متداول شد.

دليل پاک کنندگي صابون: مولکول صابون بسيار دراز و داراي يک سر هيدروکربني غير قطبي و دفع کننده ي آب (هيدروفوبيک) و يک سر قطبي (نمک سديم يا پتاسيم اسيد کربوکسيليک ) جذب کننده ي آب (هيدروفيليک) است. چرک در واقع ذرات جامدي است که به کمک مواد چرب به بدن يا لباس مي چسبد و در تماس با آب کنده و شسته نمي شود. ولي مولکول صابون با نقش دو گانه اي که دارد مي تواند آنها را کنده و وارد اب کند.

 اصولا يکي از دليل هاي سفيد شدن مواد جذب يا غير فعال شدن الکترونهاي لايه ي والانس اتم ها است که توانايي جذب فوتونهاي نور سفيد را دارند. اين عمل توسط ClO- امکان پذير است:  - ClO- + H2 O + 2e ..........>  Cl- + 2 OH

 در نتيجه ماده ديگر قادر به جذب نور مرئي نيست ولي ممکن است انرژي پرتوهاي فرا بنفش  را جذب کرده و آنها را به نور مرئي تبديل کند و بر شدت نور سفيد بازتاب شده بيافزايد در نتيجه اين نوع مواد به رنگ سفيد براق ديده مي شوند.

 پاک کردن لکه ها و زنگ فلزات :

 1) لکه هاي چرب : اين نوع لکه ها توسط مواد آلي به ويژه تترا کلريد کربن پاک مي شود.

 ۲) لکه هاي مقاوم : اين نوع لکه ها را از طريق واکنش شيميايي مي توان از بين برد مانند لکه ي يد که توسط تيو سولفات و يا لکه ي زنگ آهن که توسط اسيد اکساليک پاک مي شود.

 3) لکه هاي مربوط به کپک و زنگ گياهي : اين نوع لکه ها را با استفاده از پروکسيد هيدروژن و هيپوکلريت سديم که قارچ به وجود اورنده ي لکه را مي کشند٬ مي توان از بين برد. از هيپوکلريت سديم نبايد براي لکه گيري پارچه هاي پشمي استفاده کرد زيرا با اتم هاي نيتروژن زنجيره ي پپتيدي پشم واکنش مي دهد.

لکه هاي متداول و پاک کننده هاي ويژه ي آنها : قهوه : هيپو کلريت سديم                جوهر يا زنگ اهن : اسيد اکساليک ٬ الکل متيليک                  اسفالت : بنزن                خون: آب سرد٬ پروکسيد هيدروژن             لکه ي ميوه : پروکسيد هيدروژن

چربي : الکل ٬ هيپو کلريت سديم                  لکه ي خردل : هيپوکلريت سديم              لکه ي عرق بدن: هيدروکسيد آمونيوم ٬ پروکسيد هيدروژن                                     لکه ي سيگار : هيپو کلريت سديم   

روش کار :

12 گرم روغن مایع و5میلی لیتر اتانول و 8میلی لیترسود40% را درون یک بشر میریزیم و بشر را درون حمام آب گرمی کهقبلا آماده کرده ایم قرارمیدهیم (روی هیتردر معرض حرارت ملایم 100تا 150 درجه سانتیگراد) و بطور مرتب و پیوسته محلول را هم میزنیم تا تا محلول حالت خمیری شکل پیدا کند،وقتی محلول خمیری شد 25میلی لیتر آب جوش به آن اضافه میکنیم دوباره محلول را هم میزنیم تا کف تشکیل شود،پس از تشکیل شدن کف 20میلی لیتر آب نمک اشباع به آن اضاف میکنیم و بازهم،هم میزنیم تا محلول حالت منعقدی به خود بگیرد،سپس آن را با کاغذ صافی صاف میکنیم و صبر میکنیم تا سرد شود.

پس از سرد شدن صابون آماده است.

----------------------------------------------------------------------------- 

پرسش ها:

استفاده نمیشود؟Fe(OH)3 ،  Ca(OH)2  یا  Mg(OH)2  چرا از سود یا پتاس استفاده میشود و به جای آنها از 1

با اینکه همه نمکهای فلزی اسیدهای چرب ، صابون هستند، اما چون آب مولوکولی قطبی است تنها نمکهای قلیایی مانند سدیم و پتاسیم (NaOH , KOH) در آب حل می‌شوند و خاصیت پاک‌کنندگی دارند. نمکهای فلزهای قلیایی خاکی مانند کلسیم و منیزیم وآهن و ... در آب حل نمیشوند.در نتيجه صابونهايي كه با نمكهاي فلزهاي قليايي خاكي ساخته شوند خاصيت پاك كنندگي ندارند. 

2.درصورت استفاده از پتاس به جای سود چه تغییری در محصول حاصل میشود؟

  همچنین صابونیکه به KOH تهیه شود حات مایع خواهد داشت.

3.در صورت انجام هیدرولیز اسیدی چه تغییری در روند انجام واکنش اتفاق می افتد؟ضمن نوشتن واکنش مربوطه توضیح دهید.

صابونهای کربوکسیلات در PH پایین ، هیدرولیز شده و به صورت صابون اسیدی نامحلول راسب می‌شوند، ولی شوینده های سنتزی ، پایداری زیادی در برابر اسیدیته از خود نشان می‌دهند. زیرا پاک کننده های صابونی ، نمکهایی هستند که آنیون تشکیل دهنده آنها ، به اسیدهای ضعیف تعلق دارند و در محیط اسیدی به راحتی هیدرولیز می‌شوند.

4.چرا صابون ها ی معمولی در آبهای سخت کف نمیکنند؟

همانطور که میدانیم در آب سخت یون های فلزهای قلیایی خاکی مانند کلسیم و منیزیم(Ca+ , Mg+) وجود دارد.

از این رو صابون‌های معمولی در آب سخت در مجاورت یون‌های کلسیم و منیزیم رسوب می‌کنند. به این ترتیب صابون خوب کف نمی کند و خاصیت پاک کنندگی خود را از دست می‌دهد.

[ شنبه هشتم مهر 1391 ] [ 13:29 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

محلول سازی

 

 

 

عنوان : محلول سازی

هدف آزمایش :  تهیه ی محلول با غلظت مشخص توسط نمونه ی جامد و مایع

مقدمه و تئوری :

محلول ؟

محلول ها، مخلوط های همگن اند. محلول ها را اغلب بر اساس حالت فیزیکی آنها طبقه بندی می کنند ؛ محلول های جامد، گازی، و مایع

 

حلال ؟

معمولاً جزئی از یک محلول را که از لحاظ مقدار بیش از اجزای دیگر است را حلال می نامند. البته کاربرد این واژه اختیاری است و دقت چندانی ندارد. گاهی آسانتر است که جزئی از محلول را با آنکه مقدارش کم است حلال بنامیم. در توصیف محلول های گازی کاربرد واژه های حلال و حل شونده اهمیت چندانی ندارد.

حل شونده ؟معمولاً جزئی از یک محلول که از لحاظ مقدار کمتر از اجزای دیگر است را حل شونده می نامند.

 غلظت ؟مقدار ماده ی حل شده در مقدار مشخصی حلال یا محلول را گویند.

 محلول رقیق: محلولی که غلظت ماده ی حل شده در آن نسبتاً کم باشد.

محلول غلیظ: محلولی که غلظت ماده ی حل شده در آن نسبتاً زیاد باشد.

انحلال پذیری:بیشترین مقدار از یک ماده که در مقدار معینی حلال حل می شود و سیستم پایداری به وجود می آورد.

محلول سیر شده ( اشباع شده ) : محلولی که در آن سرعت حل شدن ماده ی حل شونده ی خالص برابر با سرعت خارج شدن ماده ی حل شده از محلول است. که در نتیجه غلظت ماده ی حل شده، در حال تعادل، ثابت می ماند.

 

محلول سیر نشده : در این محلول، غلظت ماده ی حل شده، کمتر از غلظت آن در یک محلول سیر شده است.

 

محلول فوق سیر ( فوق اشباع ) : فقط در صورتی که ماده ی حل شونده جامد باشد، میتوان محلولی تهیه کرد که غلظت ماده ی حل شده در آن بیشتر از غلظت یک محلول سیر شده است. این نوع محلول ها نیم پایدارند و اگر مقدار بسیار کمی از حل شونده به آن افزوده شود، مقدار اضافی رسوب می کند.

 

 

 ○غلظت یک ماده ی حل شده در یک محلول را به شیوه های گوناگون می توان بیان کرد.

 

انواع غلظت :

 

- مولاریته (M)

 تعداد مول های ماده ی حل شده در یک لیتر از محلول.

مولاریته یکی از پرکاربرد ترین مفاهیم غلظت در شیمی تجزیه می باشد.

این تعریف بر اساس حجم کل محلول استوار است. وقتی غلظت محلول بر حسب مولاریته بیان می‌شود، محاسبه مقدار ماده حل شده موجود در یک نمونه معین از محلول آسان است. تعداد مولهای جسم حل شده از تقسیم کردن وزن آن بر حسب gr به وزن فرمولی آن (وزن مولکولی ، وزن اتمی ، وزن یونی) بدست می‌آید.                                                             

 

- درصد وزنی – حجمی (%W/V)

این غلظت برای بیان ترکیب محلولهای آبی رقیق و واکنشگرهای جامد به کار می رود بنابراین یک محلول آبی 5% از نیترات نقره محلولی می باشد که ازحل کردن 5 گرم نیترات نقره درمقدارکافی آب مقطر برای تولید 100 میلی لیتر محلول استفاده شده است.

 

وزن ماده ی حل شده به گرم

100× ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ =  W/V  %

حجم محلول به میلی لیتر

 

- نرمالیته (N)

تعداد هم ارز گرم های ( اکی والان های ) ماده ی حل شده در یک لیتر محلول.

نرمالیته ی یک محلول مانند مولاریته با تغییر دما اندکی تغییر میکند.

 - گرم بر لیتر (C)

عبارت است از مقدارگرمهای جسم حل شده دریک لیترمحلول.

 

گرم جسم حل شده

ـــــــــــــــــــــ = C

لیترمحلول

- مولالیته (m)

تعداد مول های ماده ی حل شونده در یک کیلوگرم حلال

 

تعداد مول های ماده ی حل شونده

                             ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ = مولالیته ( m)

وزن حلال بر حسب کیلوگرم

 

مولالیته یک محلول عبارت است از عدد مولهای حل شده در  1000 گرم حلال. مولالیته یک محلول آبی بسیار رقیق همان مولاریته آن محلول است زیرا  1000 گرم آب تقریبا  1000 گرم حجم اشغال می کند.

 

-کسر مولی ( X)

کسر مولی یک جزء از محلول برابر با نسبت عدّه ی مول های آن جزء بر کل مول های تمام موارد موجود در محلول است.                                          

که در آن  کسر مولی A    و   ,... عده ی مول های C , B , A و ... است. مجموع کسر مولی تمام اجزای موجود در محلول باید 1 باشد.

 

-درصد وزنی (%W)

درصد وزنی یک ماده حل شده دریک محلول عبارتست از:

                                                                            گرم های جسم حل شده

100×  ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ%W =

                                                                     گرم های حلال + گرم های جسم حل شده

» روش کار «

وسایل :

بشر 100-ml - هم زن شیشه ای - ظرف توزین – پیپت – دو عدد بالن ژوژه 250-ml – ترازو با دقت 1/0 گرم

مواد : محلول HCl غلیظ ، NaOH جامد

 

1- بالن حجم سنجی را با آب و مایع ظرف شویی شسته و با آب مقطر آبکشی می کنیم.

 

2- ظرف توزین را شسته و با آب مقطر آبکشی کرده و برای خشــک کردن آن را در دمای 100 در جه ی سانتیگراد ، به مدت یک ساعت درون اتوکلاو قرار می دهیم.

   سپس 30 تا 45 دقیقه آن را درون دسیکاتور می گذاریم تا سرد شود و به دمای اتاق برسد.

 

3- مقداری از نمونه ی جامد را که برای تهیه محلول با غلظت معین محاسبه کرده ایم را به دقت وزن کرده؛

  و سپس با مقدار کمی آب مقطر به داخل بالن ژوژه انتقال می دهیم.

 

4- درِ بالن ژوژه را می بندیم و آن را تکان می دهیم تا نمونه به طور کامل حل شود. بعد آن را با آب مقطر به حجم می رسانیم ( باید خط نشانه ی ظرف، مماس بر گودترین نقطه ی سطح هلالی محلول باشد ) مجدداً درِ بالن را بسته و آن را تکان می دهیم تا محلول به طور کامل همگن شود.

5- اگر ماده ی اولیه ی محلول مورد نظر مایع است، حجم آن را از روی مشخصات شیشه محاسبه می کنیم و با یک پیپت دقیق، مقدار لازم را در بالن ژوژه میریزیم و آن را به حجم می رسانیم.

» بحث و نتیجه گیری«

محاسبات مربوط به این آزمایش :                                   

در آزمایش محلول سازی توسط نمونه ی جامد (NaOH )

هدف ساختن 100ml محلول سود 0.1 M از سود 98% بود :

در آزمایش محلول سازی توسط نمونه ی مایع ( HCl )

هدف ساختن 100ml محلول HCl ،  0.5 M از اسید غلیظ 37% با چگالی 1/19 است.

نتیجه :   درپایان بحث، بهترین نتیجه ای که می شود از این آزمایش گرفت این است که ما میتوانیم از یک نمونه ی مایع یا جامد، با کمک گرفتن از روابط شیمیایی و همچنین کار در محیط آزمایشگاه، محلولی با غلظت مشخص بسازیم.

» پاسخ به مسائل «

 

1-              چرا تعیین غلظت محلولها بر مبنای حجم آنها روش مطلوبی نیست؟

زیرا وقتی دما تغییر کند، محلول منبسط یا منقبض می شود و به این ترتیب غلظت بر مبنای حجم تغییر می کند.

راه حل : باید محلولی تهیه شود که مولاریته ی آن، در دمای استفاده از محلول تعیین شده باشد.

2- محلول غلیظ HF، 48% وزنی HF دارد و چگالی آن g/ml 17/1 است. مولاریته ی این محلول چقدر است؟

3- مولاریته ی محلول های 00/6 نرمال  HCl،  ، چقدر است؟ فرض کنید که خنثی شدن کامل اسیدها موردنظر است.

منابع : شیمی عمومی 1 ( چارلز مورتیمر )

 



                                                                                                          

[ شنبه هشتم مهر 1391 ] [ 13:20 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]

تیتراسیون اکسیواسیون-احیاء

 

عنوان آزمایش:

تیتراسیون اکسیواسیون-احیاء



تاریخ انجام آزمایش :

15/2/1389

تاریخ تحویل گزارش :

29/2/1389

هدف انجام آزمایش:

مبادله الکترون

دانشگاه آزاد اسلامی (واحد سوسنگرد)


تئوری آزمایش:
تیتراسیون اکسیداسیون – احیاء

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

واکنشی را که در آن ، تبادل الکترون صورت می‌گیرد، واکنش اکسیداسیون- احیا Oxidation - reduction نامیده می‌شود.
تبادل الکترونی
احیا کننده 1<-----
ne + احیا کننده 1


اکسید کننده 2<-----
ne - احیا کننده 2


اکسید کننده 2 + اکسید کننده1<----- احیا کننده 2 + احیا کننده 1

پس در نتیجه تبادل الکترونی بین یک اکسید کننده و یک احیا کننده یک واکنش شیمیایی رخ می دهد.

فرآیند اکسیداسیون (اکسایش)
فرآیندی است که در آن یک جسم (اکسید کننده) الکترون می‌گیرد و عدد اکسایش یک اتم افزایش می‌یابد.
فرآیند احیا (کاهش)
فرایندی است که در آن یک جسم (احیا کننده) الکترون از دست می‌دهد و عدد اکسایش یک اتم کاهش می‌یابد.

مثالی از واکنشهای اکسایش و کاهش
بر این اساس ، واکنش زیر یک واکنش اکسایش و کاهش می‌باشد. چون عدد اکسایش اتم
S از صفر به +4 افزایش پیدا می‌کند و می‌گوییم گوگرد اکسید شده است و عدد اکسایش اتم O از صفر به -2 کاهش پیدا کرده است و می‌گوییم اکسیژن کاهیده شده است:


S + O2 SO2

که در آن ، در طرف اول عدد اکسیداسیون هر دو ماده صفر و در طرف دوم ، عدد اکسیداسیون گوگرد در ترکیب +4 و اکسیژن ، -2 است.

اما در واکنش زیر اکسایش- کاهش انجام نمی‌شود، زیرا تغییری در عدد اکسایش هیچ یک از اتمها به وجود نیامده است:


SO2 + H2O H2SO4

که در
SO2 ، عدد اکسیداسیون S و O بترتیب ، +4 و -2 و در آب ، عدد اکسیداسیون H و O بترتیب +1 و -2 و در اسید در طرف دوم ، عدد اکسیداسیون H و S و O بترتیب ، +1 ، +4 و -2 است.

عامل اکسنده و عامل کاهنده
با توجه به چگونگی نسبت دادن اعداد اکسایش ، واضح است که نه عمل اکسایش و نه عمل کاهش بتنهایی انجام پذیر نیستند. چون یک ماده نمی‌تواند کاهیده شود مگر آن که هم‌زمان ماده ای دیگر ، اکسید گردد، ماده کاهیده شده ، سبب اکسایش است و لذا عامل اکسنده نامیده می‌شود و ماده‌ای که خود اکسید می‌شود، عامل کاهنده می‌نامیم.
بعلاوه در هر واکنش ، مجموع افزایش اعداد اکسایش برخی عناصر ، باید برابر مجموع کاهش عدد اکسایش

1

عناصر دیگر باشد. مثلا در واکنش گوگرد و اکسیژن ، افزایش عدد اکسایش گوگرد ، 4 است. تقلیل عدد اکسایش ، 2 است، چون دو اتم در معادله شرکت دارد، کاهش کل ، 4 است.

موازنه معادلات اکسایش- کاهش
دو روش برای موازنه واکنشهای اکسایش- کاهش بکار برده می‌شود: روش یون- الکترون و روش عدد اکسایش.

روش یون- الکترون برای موازنه معادلات اکسایش- کاهش
در موازنه معادلات به روش یون- الکترون ، دو دستور کار که کمی با هم متفاوت‌اند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی برای واکنشهایی که در محلول اسیدی انجام می‌گیرد و دیگری برای واکنشهایی که در محلول قلیایی صورت می‌پذیرد.
• مثالی برای واکنشهایی که در محلول اسیدی رخ می‌دهد، عبارت است:
Cr2O7-2 + Cl- Cr+3 + Cl2

این واکنش موازنه نشده ، طی عملیات زیر موازنه می شود:

_ابتدا معادله را به صورت دو معادله جزئی که یکی برای نشان دادن اکسایش و دیگری برای نشان دادن کاهش است، تقسیم کرده و عنصر مرکزی را در هر یک از این نیم واکنش ها موازنه می کنیم:

Cr2O7-2 2Cr+3

2
Cl- Cl2

_اتمهای
O و H را موازنه می‌کنیم. در سمتی که کمبود اکسیژن دارد، به ازای هر اکسیژن یک H2O اضافه می‌کنیم و در سمتی که کمبود هیدروژن دیده می‌شود، با افزودن تعداد مناسب +H آن را جبران می کنیم. در مثال بالا، طرف راست ، معادله جزئی اول 7 اتم اکسیژن کم دارد، پس به طرف مزبور 7H2O افزوده می‌شود. پس اتمهای H معادله جزئی اول را با اضافه کردن چهارده +H به طرف چپ معادله، موازنه می‌کنیم. معادله جزئی دوم ، بصورت نوشته شده ، از لحاظ جرمی ، موازنه است:

14
H+ + Cr2O7-2 2Cr+3 + 7H2O

2
Cl-Cl2

در مرحله بعد ، باید معادلات جزئی را از نظر بار الکتریکی موازنه می‌کنیم. در معادله جزئی جمع جبری بار الکتریکی طرف چپ برابر +12 و در طرف راست +6 است. 6 الکترون به سمت چپ اضافه می‌شود تا موازنه بار برای معادله جزئی اول حاصل شود. معادله دوم با افزودن دو الکترون به طرف راست ان موازنه می‌شود، ولی چون تعداد الکترونهای از دست‌رفته در یک معادله جزئی باید برابر تعداد الکترونهای بدست آمده در معادله جزئی دیگر باشد، بنابراین طرفین معادله جزئی دوم را در 3 ضرب می‌کنیم:

6
e- + 14H+ +Cr2O7-2 2Cr+3 + 7H2O

6
Cl- 3Cl2 + 6e


2

معادله نهایی ، با افزایش دو معادله جزئی و حذف الکترونها بدست می‌آید:

14H+ + Cr2O7-2 + 6Cl- 2Cr+3 + 3Cl2 + 7H2O
• مثالی برای واکنش هایی که در محلول قلیایی صورت می‌گیرد:
MnO4- + N2H4 MnO2 + N2

-
معادله به دو معادله جزئی تقسیم می شود:

MnO4- MnO2

N2H4N2

_برای موازنه
H و O در این واکنش‌ها ، درسمتی که کمبود اکسیژن دارد، به ازای هر اتم اکسیژن -2OH و سمت دیگر یک H2O اضافه می‌کنیم و در سمتی که کمبود هیدروژن دارد به ازای هر اتم هیدروژن ، یک H2O و در سمت مقابل یک -OH اضافه می‌کنیم. سمت راست معادله جزئی اول دو اتم O کم دارد. لذا -4OH به سمت راست و 2H2Oبه سمت چپ می‌افزاییم:



2
H2O + MnO4- MnO2 + 4OH

برای موازنه جرمی معادله جزئی دوم ، باید چهار اتم هیدروژن به سمت راست اضافه کنیم، لذا 4
H2O به سمت راست و -4OH به سمت چپ اضافه می‌کنیم:

-4
OH + N2H4 N2 + 4H2O

_برای موازنه بار الکتریکی ، هر جا لازم است، الکترون اضافه می‌کنیم و در این جا بطرف چپ معادله جزئی اول ، سه الکترون و بطرف چپ معادله جزئی دوم ، چهار الکترون افزوده می‌شود و برای موازنه کردن الکترونهای بدست آمده و از دست رفته ، مضرب مشترک گرفته و معادله اول را در 4 و معادله دوم را در 3 ، ضرب می‌کنیم:

12
e- + 8H2 + 4MnO4- 4MnO2 + 16OH

_
جمع دو معادله جزئی، معادله نهایی را بدست می‌دهد:

4
MnO4- + 3N2H4 4OH- + 4MnO2 + 3N2 + 4H2O
روش عدد اکسایش برای موازنه واکنشهای اکسایش- کاهش
موازنه شامل سه مرحله است. برای مثال واکنش نیتریک اسید و هیدروژن سولفید را در نظر می‌گیریم. معادله موازنه نشده به قرار زیر است:


HNO3 + H2S NO + S + H2O


 

3

برای تشخیص اتمهایی که کاهیده یا اکسیده می‌شوند، اعداد اکسایش آنها را از معادله بدست می‌آوریم:
نیتروژن کاهیده شده (از +5 به +2 ، کاهشی معادل 3 در عدد اکسایش) و گوگرد اکسید شده است (از -2 به صفر ، یعنی افززایشی معادل 2 در عدد اکسایش).
برای ان که مجموع کاهش در اعداد اکسایش برابر با مجموع افزایش این اعداد باشد، ضرایبی متناسب به هر ترکیب نسبت می‌دهیم:




2
HNO3 + 3H2S2NO + 3S +H2O
_موازنه معادله را ، با بررسی دقیقتر ، کامل می‌کنیم. در مراحل پیشین تنها موازنه موادی مطرح شد که اعداد اکسایش انها تغییر می‌کند. در این مثال‌ ، هنوز ضریبی برای
H2O در نظر گرفته نشده است. ولی ملاحظه می‌شود که در سمت چپ واکنش 8 اتم H وجود دارد. همان سمت 4 اتم O نیز اضافی دارد. بنابراین ، برای تکمیل موازنه ، باید در سمت راست معادله ، 4H2O نشان داده شود:

2
HNO3 + 3H2S 2NO +3S + 4H2O

پس معادلات اکسایش- کاهش مانند واکنش‌های الکتروشیمیایی و واکنش های یونی را می‌توان با یکی از دو روش نامبرده موازنه کرد.

مواد مورد نیاز:
اسید اگزالیک 1/0 نرمال، اسید سولفوریک 6 نرمال ،پر منگنات پتاسیم مجهول
وسایل مورد نیاز:
بورت ،ارلن،بشر، پیپت ،گیره و پایه ، قیف ، بالن حجم سنجی ml100 دو عدد، شیشه ساعت ،میله همزن،هیتر

محلول سازی( دستور کار) :
ابتدا بورت را از محلول مجهول پر منگنات پتاسیم که توسط بالن حجم سنجی
ml100 به حجم رسانده ایم پر می کنیم سپس توسط پیپت مدرج ml10 اسید اگزالیک را به داخل ارلن منتقل می کنیم N6 اسید سولفوریک (ml6 اسیدسولفوریک) به آن اضافه کرده و آن را تا حدود c60 حرارت می دهیم ارلن را زیر بورت قرار داده و تا مشاهده رنگ صورتی تیتر می کنیم . تیتراسیون را دو تا سه بار تکرار می کنیم
سوالات:
1- نقش اسید سولفوریک در این آزمایش چیست؟
2- چرا پر منگنات را در ارلن و اسید اگزالیک رادر بورت نمی ریزیم ؟
3- چرا برای محیط اسیدی از
HCl استفاده نمی کنیم؟
4- با یک رابطه موازنه شده نشان دهید چرا در نقطه پایانی رنگ
KMnO4 محو می شود؟
5- چرا در ابتدا واکنش کند و در انتها سریع است؟
6- چرا اسید اگزالیک را بیش از 60
c حرارت نمی دهیم ؟
7- چرا این تیتراسیون به معرف نیاز ندارد؟

جواب سوالات :
1- به عنوان کاتالیزگر عمل می کند.
2- زیرا اسید اگزالیک احیا می شود و الکترون میگیرد و پرمنگنات اکسایش پیدا کرده و الکترون از دست می دهد.

4


3- مقدار اسیدی هیدروژن کلرید نسبت به اسید اگزالیک کمتر است و هیدوژ ن کلرید نمی تواند احیا شود
4- 2
MnO4+5C2O4+16H 2Mn+ 8H2O+10CO2
چون پتاسیم پر منگنات به آب و منگنز تبدیل شده است.

5-در ابتدای واکنس مقدار ماده واکنسش دهنده زیاد هر چه به انتهی واکنش نزدیک می شویم مقدار واکنش دهنده کمتر شده و سرعت بیشتر می شود
6- اسید اگزالیک خود به خود به دی اکسید کربن تبدیل شده و از واکنش بیرون میرود در نتیجه تیتراسیون رخ نمی دهد.

 

 7- زیرا اسید اگزالیک احیا می شود و الکترون میگیرد و پرمنگنات اکسایش پیدا کرده و الکترون از دست  می دهد.گرفتن و از دست دادن الکترون باعث تغییر رنگ می شود که به این نوع شناساگرها ، شناساگر عمومی می گویند .



محاسبات :







 

نتیجه گیری:
روش دیگری که می توان با آن تیتراسیون انجام داد اکسیداسیون – احیا است که در آن ماده ای الکترون از دست می دهد (پر منگنات) و ماده ای احیا می شود و الکترون بدست می آورد (اگزالیک اسید)در این آزمایش به دلیل داشتن شناساگر عمومی پر منگنات احتیاج به شناساگر نداریم .

منابع:
کتاب شیمی تجزیه اسکوگ وست .
http://blackwearing.blogfa.com/cat-5.aspx
http://www.boss2016.blogfa.com/post-50.aspx
http://h1.ripway.com/khalil_2374/az%20shimi%201(n12).doc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

[ شنبه هشتم مهر 1391 ] [ 7:10 ] [ ADNAN SHERIFI ]
[ ]