• پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی
• شیمی الی فلزی:

شیمی آلی فلزی (به انگلیسی: Organometallic Chemistry)، شیمی ترکیباتی است که حداقل یک پیوند کربن _ فلز داشته (C-M) و شامل فلزات واقعی و شبه فلزات از قبیل Si، As، B و فلزات واسطه باشند. بنابراین این پیوند می‌تواند یک پیوند کووالانسی ساده باشد. مانند پیوند در تترااتیل سرب. یا یک پیوند داتیو باشد، مانند پیوند در فروسن یا حتی یونی باشد، مانند پیوند در اتیل سدیم. ان-بوتیل‌لیتیوم یک ترکیب آلی فلزی است. در این ترکیب چهار اتم لیتیوم (به رنگ ارغوان) یک ساختار چهاروجهی تشکیل داده اند و چهار گروه بوتیل با وجوه این چهار وجهی پیوند تشکیل داده اند. اتم های کربن به رنگ مشکی و اتم های هیدروژن به رنگ سفید هستند.

تاریخچه

شیمی آلی فلزی را به شیمیسیت انگلیسی «فرانکلند» (Frankland) نسبت می‌دهند. او در سال ۱۸۴۹ دی‌اتیل روی را سنتز نمود و سپس استفاده از ترکیبات آلی روی را در سنتز مواد آلی توسعه داد. نمک زایس (K[Pt(C2H4)Cl۳]) نیز بیش از یک قرن است که شناخته شده‌است.

در اوایل قرن اخیر (۱۹۰۰ میلادی) شیمیست فرانسوی ویکتور گرینیارد روش مناسبی جهت تهیه ارگانو منیزیم هالید را توسعه داد، به‌طوری که بزودی بجای ترکیبات آلی روی به عنوان حد واسط در سنتز ترکیبات آلی مورد استفاده قرار گرفت. سنتز اتفاقی فروسین در سال ۱۹۵۱ و شناخته شدن متعاقب ساختمان مولکولی آن راه تحقیق را برای زمینه‌ای با تنوع غیرقابل پیش‌بینی هموار کرد که اهمیت بسزایی در درک ما از پیوندهای شیمیایی داشته‌است.

خواص ترکیبات آلی فلزی

شباهت ترکیبات آلی فلزی از نظر خواص فیزیکی به ترکیبات آلی در مقایسه با ترکیبات معدنی بیشتر است. بسیاری از این ترکیبات دارای ساختار مولکولی منفک هستند و در نتیجه در دماهای معمولی به صورت بلورهایی با نقطه ذوب پایین، مایعات یا گازها دیده می‌شوند. این ترکیبات معمولاً در حلال‌های آلی کم قطبی از قبیل تولوئن، اترها یا دی‌کلرو متان قابل حل هستند.

از نظر خصوصیات شیمیایی، تفاوت قابل ملاحظه‌ای بین ترکیبات آلی فلزی وجود دارد و مثلاً، پایداری حرارتی آن‌ها به‌طور قابل ملاحظه‌ای به ترکیب شیمیایی آن‌ها بستگی دارد. از این رو، تترامتیل سیلان پس از چندین روز نگهداری در دمای ۵۰۰ درجه سانتیگراد بلا تغییر می‌ماند، در حالی که تترامتیل تیتان در دمای اتاق سریعاً تجزیه می‌شود.

پایداری در برابر اکسایش

کلیه ترکیبات آلی فلزی از دیدگاه ترمودینامیکی اکسایش ناپایدار هستند. نیروی محرکه لازم برای اکسایش این ترکیبات به واسطه تشکیل اکسید فلز، دی‌اکسید کربن و آب که انرژی آزاد منفی بالایی دارند، تأمین می‌شود. همچنین بیشتر این ترکیبات از دیدگاه سینتیکی در دمای اتاق یا پایین‌تر در مقابل اکسایش ناپایدار هستند. اغلب این ترکیبات مانند دی متیل روی، تری متیل قلع، تری متیل ایندیوم به خودی خود در هوا آتش می‌گیرند. همچنین بیشتر مشتقات فلزات واسطه در برابر اکسیژن حساس هستند و معمولاً متداول و غالباً ضروری است که این مشتقات، زیر اتمسفر بی‌اثری از گاز نیتروژن یا آرگون مورد بررسی و مطالعه قرار بگیرند.

پایداری در برابر آبکافت

سرعت آبکافت یک ترکیب آلی فلزی به قطبیت پیوند C-M آن بستگی دارد. مثلاً وقتی قطبیت پیوند زیاد باشد (مثلاً در تری متیل آلومنیوم) حمله مولکول‌های آب به‌طور سریع انجام می‌گیرد، در صورتی که تری متیل بور در دمای اتاق با وجود داشتن یک اوربیتال خالی ۲P در اتم بور تحت تأثیر مولکولهای آب قرار نمی‌گیرد. اکثر مشتقات آلی فلزات واسطه خنثی در مقابل فرایند آبکافت بی‌اثر هستند، ولی لانتانیدهای آلی بشدت، مستعد آبکافت می‌باشند و علت آن را می‌توان به خاصیت قطبی پیوند، اندازه بزرگتر اتم مرکزی و حضور تعداد زیاد اوربیتالهای خالی کم‌ انرژی نسبت داد.

طبقه‌بندی ترکیبات آلی فلزی

مشتقات عناصر گروه اصلی عناصر اصلی در گروه‌ها (که فقط با الکترون‌های s و p پیوند تشکیل می‌دهند.) عموماً پیوندهای کووالانسی سیگما با کربن تشکیل می‌دهند، باستثنای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی با کربن عمدتاً یونی است. ساختمان‌هایی که کمبود الکترون دارند، به وسیلهٔ عناصری از قبیل Al، Mg، Be ،Li تشکیل می‌شوند و ترکیبات خوشه‌ای را تولید می‌کنند.

مشتقات عناصر واسطه

در مورد فلزات واسطه (که برای تشکیل پیوند از اوربیتال‌ها و الکترون‌های d و در صورت لزوم f استفاده می‌کنند) معمولاً کمپلکس‌های π دارنده پیوندهای داتیو تشکیل می‌شود. به عبارت دیگر، عناصر واسطه d اغلب نه تنها دارای پیوندهای سیگما بوده، بلکه پیوندهایی از نوع π نیز دارند. به عبارت ساده‌تر، پیوند بین اتم‌های واسطه و مولکول‌های آلی اشباع نشده به وسیلهٔ تبادل الکترون در دو جهت مخالف تشکیل می‌شود.

ساده‌ترین مثال پیوندی است که بین مونوکسید کربن و اتم فلز در کربونیل‌های فلزی تشکیل می‌شود. در این گونه پیوندها فلز باید اوربیتال‌های خالی d داشته باشد، تا بتواند الکترون‌های داده شده توسط CO را بپذیرد و نیز باید اوربیتال‌های اشغال شده d داشته باشد، تا بتواند الکترون‌های خود در اوربیتال d را به لیگاند بدهد.

برخی از کاربردهای ترکیبات آلی فلزی

استفاده از ترکیبات آلی سیلسیم به عنوان واسطه در تهیه پلیمرهای سیلسیم (سیلیکون‌ها).

استفاده از آلومینیوم آلکین‌ها به عنوان کاتالیزور در پلیمر کردن و الیگومر کردن اولفین‌ها در مقیاس وسیع.

استفاده از تترااتیل سرب و تترامتیل سرب برای بالا بردن درجه اکتان بنزین.

استفاده از مشتقات آلی فلزات واسطه در داروسازی در سطح گسترده

استفاده از ترکیبات آلی ایریدیوم و روتنیوم در مقابله با مقاومت دارویی

استفاده از ترکیبات آلی قلع به عنوان آفت کش و پایدارکننده پلیمرها.

کربونیل دار کردن متانول جهت تولید اسید استیک. از اسید استیک در تهیه پلی وینیل استات و محصول آبکافت آن یعنی پلی وینیل الکل، استفاده می‌گردد و همچنین در تهیه انیدرید استیک که مورد نیاز صنایع تولیدکننده الیاف استات سلولز و پلاستیک‌ها می‌باشد، کاربرد دارد و نیز در تهیه استرهای استات که یکی از حلال‌های صنعتی مهم به‌شمار می‌رود، از اسید استیک استفاده می‌شود.

پر دیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی

حلال(شیمی):

به ماده‌ای که بخش عمدهٔ یک محلول را تشکیل می‌دهد حَلّال می‌گویند. هر محلول دست کم از دو بخش حلّال و حل شونده تشکیل شده‌است.

جزئی که حل شونده را در خود حل می‌کند و معمولاً درصد بیش‌تری از محلول را تشکیل می‌دهد حلّال نام دارد. در محلول آب نمک، آب حلّال و نمک خوراکی حل شونده‌است. اغلب محلول‌های موجود در طبیعت شامل یک حلال و چند مادهٔ حل شونده هستند. آب دریا نمونه‌ای از این محلول هاست.

آب فراوان‌ترین و رایج‌ترین حلّال شناخته شده‌است. این حلّال ترکیب‌های یونی و کووالانسی بسیاری را در خود حل می‌کند. محلول‌هایی که حلّال آن‌ها آب است، محلول آبی نامیده می‌شوند. آب و محلول‌های آبی نقش مهمی در زندگی روزانه دارند. اغلب فرایندهای زیست شیمیایی از قبیل هضم، جذب و سوخت وساز مواد غذایی در محلول آبی انجام می‌شود. در صنایع شیمیایی تعداد زیادی از واکنش‌ها در محیط آبی صورت می‌گیرد. گرچه آب مهم‌ترین حلال شناخته شده‌است، اما حلّال‌های مهم دیگری نیز وجود دارد. هگزان، اتانول و استون سه نمونهٔ مهم از حلال‌های آلی هستند، به محلول حاصل از حلال‌های آلی محلول غیر آبی می‌گویند.

حلال‌ها در چهار زیرگروه دسته‌بندی می‌شوند که عبارتند از: الف) آب ب) حلّال‌های هیدروکربنی ج) اسیدها د) قلیاها (بازها)

آب

مولکول آب(HOH) هم اتم هیدروژن و هم عامل OH- دارد؛ بنابراین هم باز و هم اسید و از این رو از لحاظ شیمیایی خنثی است. آب خالص یا آب مقطر اسیدها، قلیاها، نمک‌های فلزی، صمغ‌های گیاهی، چسب‌های قوی (مانند: سریشم، چسب کازیین، چسب نشاسته، چسب اوره فرمالیدیید و ملامین فرمالیدیید)، سریش، رنگ پلاستیک و الکل‌ها را در خود حل می‌کند.

حلال‌های آلی (غیر آبی)

هیدروژن و کربن عناصر اصلی این حلال‌ها می‌باشند و شامل 10 نوع می‌باشند:

1. الکلها ROH (که خود ۵ نوع اند)
2. استرها
3. اترها خطی و یا حلقوی
4. استون یا دی متیل کتون CH3COCH3
5. بنزن C6H6
6. تولوئن (متیل بنزن) C6H5-CH3
7. زایلین (دی متیل بنزن) 2(C6H4(CH3
8. کلروفرم CHCL3
9. تتراکلروکربن CCL4
10. تربانتین C10H16

حلال‌های ترپنی

از قدیمی‌ترین گونه حلال‌ها می‌باشد که از درختان کاج و صنوبر به دست می‌آیدو در گذشته مصرف بسیار زیادی در ساخت رنگ‌های ساختمانی، ورنی‌ها و رنگ‌های هنری داشته‌اند. اما امروزه به علت گران‌قیمت بودن روش تهیه، حلالیت کم، کندی سرعت تبخیر و بوی تند، آن‌ها با حلال‌های هیدروکربنی که از مواد نفتی به دست می‌آیند و ارزان قمت تر هستند جایگزین شده‌اند. علاوه بر صنایع رنگ‌سازی در هنر عکاسی نیز مورد استفاده فرار می‌گیرند و مشتمل بر تربانتین، دی پنتن، روغن کاج و صنوبر هستند.

اتانول

اتانول بیشترین کاربرد در آزمایش‌های علمی را دارد. اما به علت قابلیت حل شدن در آب و اتر در رزین‌های طبیعی مانند شلاک، پلی وینیل استات PVA، پلی وینیل بوتیرال، استرهای رزینی، رزین‌های کیتونی و غیره به کار برده می‌شود. از اتانول به عنوان حلال، میکروب کش، ضد یخ، سوخت، مادهٔ کسل‌کننده در صنایع پتروشیمی، داروسازی و غیره استفاده می‌شود.

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی

قدرت اسیدی:

قدرت یک اسید عبارت است از توانایی یا تمایل آن اسید در ازدست دادن یک پروتون (⁺H). دو عامل مهمی که در از دست دادن پروتون نقش دارند عبارتند از: قطبیت شیمیایی پیوند H—A و بزرگی اتم A که در قدرت پیوند H—A تأثیر می‌گذارد. همچنین قدرت اسید به پایداری باز مزدوج نیز مرتبط است.

اسید قوی

یک اسید قوی، اسیدی است که در یک محلول (در صورت وجو حلال کافی) کاملاً یونیزه می‌شود (تفکیک). در آب یک مول از یک اسید قوی HA یک مول ⁺H و یک مول باز مزدوج ^–A آزاد می‌کند و هیچ اثری از اسید یونیزه نشدهٔ HA باقی نمی‌ماند. از جمله اسیدهای قوی می‌توان به هیدروکلریک اسید (HCl)، هیدرویدیک اسید (HI)، هیدروبرومیک اسید (HBr)، پرکلریک اسید (HClO₄)، نیتریک اسید (HNO₃) و سولفوریک اسید (H₂SO₄) اشاره کرد.

هرچه اسید قوی تر باشد ثابت تفکیک اسیدی (_aK) بزرگتر است و ثابت لگاریتمی آن کوچکتر است.

اسید ضعیف

در مقابل اسید ضعیف اسیدی است که تنها به صورت جزئی دچار تفکیک می‌شود نمونه‌هایی از اسید ضعیف عبارتند از: کربنیک اسید (H₂CO₃)، استیک اسید (CH₃COOH)، فسفریک اسید، هیدروفلوئوریک اسید و اگزالیک اسید. این اسیدها به گونه‌ای اند که در یک محلول، اسید و باز مزدوج در حالت تعادل دیده می‌شوند. بیشتر اسیدها از نوع اسید ضعیف اند. به اسیدی اطلاق می‌شود که وقتی در حلالی حل شود پروتون‌هایش را به طور کامل به حلال ندهد. برای توضیحات بیشتر به واژهٔ اسید مراجعه کنید.

نمونه‌هایی از اسید ضعیف عبارتند از: کربنیک اسید (H₂CO₃)، استیک اسید (CH₃COOH)، فسفریک اسید، هیدروفلوئوریک اسید و اگزالیک اسید. این اسیدها به گونه‌ای اند که در یک محلول، اسید و باز مزدوج در حالت تعادل دیده می‌شوند.

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی

پلیمر:

بَسپار یا بُلپار یا پلیمر (به انگلیسی: Polymer)، یک درشت‌مولکول است که از تعداد زیادی واحد تکرارشونده تشکیل شده‌است. هر دو پلیمر مصنوعی و طبیعی نقش های اساسی و همه گیر را در زندگی روزمره ایفا می کنند. واژهٔ بسپار فارسی است و از دو بخش بس (بسیار) و پار (پاره، قطعه) ساخته‌شده‌است. واژه «پلیمر» از دو بخش یونانی «polys» به معنای بسیار و «meros» به معنی قسمت، پاره یا قطعه گرفته شده‌است. Microstructure of part of a DNA ساختار دی‌ان‌ای biopolymer

گونه‌های بسپار

شمار واحدهای تکرارشونده در یک مولکول بزرگ درجه بسپارش یا درجه پلیمریزاسیون نامیده می‌شود. بسپارهایی که تنها از یک نوع واحد تکرار شونده ساخته‌شده‌اند، جوربسپار و آنهایی که از چند گونه واحد تکرارشونده تشکیل شده‌اند، هم بسپار نامیده می‌شوند. گاهی لفظ ترپلیمر نیز برای محصولات حاصل از بسپارش سه تک‌پار به کار می‌رود. در عین حال، در مورد محصولاتی که با بیش از سه تک‌پار بسپارش شده‌اند، لفظ ناجوربسپار رایج است.

بیشتر مواد اساسی همچون پروتئین، چوب، کتین، لاستیک خام (کائوچو) و رزین‌ها بسپار هستند. بسیاری از مواد مصنوعی همچون پلاستیک‌ها، الیاف مصنوعی (نایلون، ریون)، چسب‌ها، شیشه و چینی مواد پلیمری هستند.

دسته‌بندی پلیمر

بسپارها به دو دسته بسپارهای طبیعی و بسپارهای مصنوعی تقسیم می‌شوند. البته بسپارها را به روش‌های مختلف دیگری نیز دسته‌بندی نیز می‌کنند. دسته‌بندی زیر بر اساس ساختار بسپار انجام شده‌است.

بسپارها از نظر اثر پذیری در برابر حرارت به دو دسته گرمانرم‌ها (ترموپلاستیک‌ها) و گرماسختها(ترموست‌ها) تقسیم می‌شوند. گرمانرم‌ها، پلیمرهایی هستند که در اثر گرم کردن ذوب می‌شوند در حالی که گرماسخت‌ها، بسپارهایی هستند که در اثر گرما ذوب نمی‌شوند بلکه در دماهای بسیار بالا به صورت برگشت‌ناپذیری تجزیه می‌شوند. بسپارها دارای خواص ویسکو الاستیک هستند و منشأ این پدیده، در گرمانرم‌ها گره خوردگی زنجیره‌ها و در گرماسخت‌ها گره خوردگی زنجیره‌ها و اتصالات شبکه‌ای آن‌ها در هم است.

آلیاژ سازی پلیمر

مهم‌ترین دلایل اقتصادی آلیاژسازی بسپارها، عبارتند از:

1. بکارگیری بهتر و بیشتر از بسپارهای مهندسی، به وسیلهٔ آمیزش آن‌ها با گونه‌های ارزان قیمت.
2. تهیه مواد با خواص مورد نظر.
3. دست‌یابی به آلیاژهایی با کارایی بالا با استفاده از بسپارهایی که اثرات هم‌افزایی (Synergistic) دارند.
4. تنظیم ترکیب درصد اجزاﺀ آلیاژ با مشخصات مورد نیاز مصرف‌کننده.
5. بازیافت پسماندهای پلاستیک‌های مصرفی و وارد کردن آن‌ها در آلیاژسازی.

نکتهٔ مهمی که وجود دارد این است که انتخاب اجزا آمیزه باید به گونه‌ای باشد که مزایای پلیمر اول پوشانندهٔ معایب پلیمر دوم باشد.

افزودنی‌های بسپار

افزودنی‌های بسپار یک نوع از افزودنی‌های شیمیایی بتن می‌باشند، این مواد برای تصحیح خواص فرآورده‌های بسپاری به کار می‌رود. این مواد عبارتند از:

• نرم‌کننده‌ها: نرم‌کننده‌ها^[۱۱] افزودنی‌هایی هستند که انعطاف‌پذیری ماده‌ای را که به آن افزوده می‌شود را افزایش می‌دهد. این مواد علاوه بر صنعت پلیمر در بتون و سیمان نیز کاربرد دارد. نرم‌کننده‌های پلاستیک‌ها معمولاً از دستهٔ فتالات‌ها هستند که انعطاف‌پذیری و دوام پلاستیک را افزایش می‌دهند. عملکرد این مواد به این صورت است که با قرار گرفتن بین مولکول‌های مواد پلیمری فضاهای خالی را افزایش داده و موجب پایین آمدن دمای ذوب کریستالی و در نتیجه نرم‌تر شدن پلیمر می‌شود.
• پایدارکننده‌ها
• رنگدانه‌ها: رنگدانه‌ها موادی هستند که برای رنگ کردن و دادن خاصیت رنگی به پلیمر استفاده می‌شود و شامل رنگدانه‌های آلی و معدنی می‌شود.
  • رنگدانه‌های معدنی:
    رنگدانه‌های غیرآلی، نمک‌های فلزی و اکسیدها هستند. این عوامل رنگزا می‌توانند یک لایه از یک جسم پلاستیکی را با رفتار قابل پیش‌بینی رنگی کنند. اکثر این عوامل رنگزا دارای ذراتی با ابعاد میانگین بین ۰/۲ تا ۱/۰ مسلام.

تولیدکنندگان، رنگ‌های مرغوب را با زدودن ذرات بالاتر از ۵ میکرون، تولید می‌کنند. رنگدانه‌های غیرآلی به جز چند استثناء، مواد خام ارزان قیمت هستند که. به خاطر دوام نسبتاً پایین این رنگ‌ها، این رنگدانه‌ها همیشه بهترین کیفیت را ندارند.

• رنگدانه‌های آلی: رنگدانه‌های آلی، گسترهٔ وسیعی از لحاظ پیچیدگی ساختاری دارند؛ که ساختار این مواد می‌تواند به سادگی کربن سیاه یا به پیچیدگی ساختار چهارتایی رنگدانه‌های فتالوسیانین باشد. استفاده از رنگدانه‌های آلی در آلیاژها و آمیخته‌های پلیمری به سرعت در حال افزایش است که این افزایش نتیجه‌ای از دیدگاه کاهش مصرف فلزات سنگین است. به‌طور نمونه، دوام رنگدانه‌های آلی ۱۰–۲۰ بار بیشتر از رنگ‌های غیرآلی مورد مقایسه‌است و این به خاطر این است که رنگ‌های آلی ذرات کوچکتری نسبت به رنگ‌های غیرآلی دارند.

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی

نانوذره:

نانوذره (به انگلیسی: Nanoparticle)، ذره‌ای است که ابعاد آن در حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر باشد. نانوذرات علاوه‌بر نوع فلزی، عایقها و نیمه هادی‌ها، نانوذرات ترکیبی نظیر ساختارهای هسته‌لایه را نیز در بر می‌گیرند. همچنین نانوکره‌ها، نانومیله‌ها، و نانوفنجان‌ها تنها اشکالی از نانو ذرات در نظر گرفته می‌شوند. نانوذرات در اندازه‌های پایین نانوخوشه به حساب می‌آیند. نانوبلورها و نقاط‌کوانتومی نیمه‌هادی نیز زیرمجموعه نانوذرات هستند.

روش‌های ساخت

برای تولید نانوذرات روش‌های بسیار متنوعی وجود دارد. این روش‌ها اساساً به سه گروه تقسیم می‌شوند که در ذیل به شرح هر یک می‌پردازیم:

چگالش از یک بخار: روش چگالش از یک بخار شامل تبخیر یک فلز جامد و سپس چگالش سریع آن برای تشکیل خوشه‌های نانومتری است که به صورت پودر ته‌نشین می‌شوند. مهم‌ترین مزیت این روش میزان کم آلودگی است. در نهایت اندازه ذره با تغییر پارامترهایی نظیر دما و محیط گاز و سرعت تبخیر کنترل می‌شود. روش تبخیر در خلاء بر روی مایعات روان (VERL) و روش سیم انفجاری جزء روش‌های چگالش از یک بخار محسوب می‌شود.

سنتز شیمیایی: استفاده از روش سنتز شیمیایی شامل رشد نانوذرات در یک محیط مایع حاوی انواع واکنشگرها است. روش سل ژل نمونه چنین روشی است، در روش‌های شیمیایی اندازه نهایی ذره را می‌توان با توقف فرایند هنگامی که اندازه مطلوب به دست آمد یا با انتخاب مواد شیمیایی تشکیل دهنده ذرات پایدار و توقف رشد در یک اندازه خاص کنترل نمود. این روش‌ها معمولاً کم هزینه و پر حجم هستند، اما آلودگی حاصل از مواد شیمیایی می‌تواند یک مشکل باشد.

فرایندهای حالت جامد: از روش فرایندهای جامد (آسیاب یا پودر کردن) می‌توان برای ایجاد نانوذرات استفاده نمود. خواص نانوذرات حاصل تحت تأثیر نوع ماده آسیاب کننده، زمان آسیاب و محیط اتمسفری آن قرار می‌گیرد. از این روش می‌توان برای تولید نانوذرات از موادی استفاده نمود که در دو روش قبلی به آسانی تولید نمی‌شوند

لیپوزم‌ها، درخت سان‌ها، نانو ذرات پلیمری، نانو ذرات پوشش داده شده با پلیمرها، نانو ذرات کیتوزان و لستین و نانو ذرات دارویی نمونه‌هایی از نانو ذراتی می‌باشند که از مسیر فناوری‌های نوین به دست آمده‌اند………..[۲]

تحقیق

محققان دانشگاه شهید رجایی و دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرری، نانوذرات اکسید روی را با استفاده از یک روش سبز و دوستدار محیط زیست در مقیاس آزمایشگاهی سنتز کرده‌اند. نانوذرات روی در تولیدلیزر، دیود و سلول خورشیدی کاربرد دارد.

پژوهشگران دانشگاه صنعتی اصفهان با همکاری محققان آلمانی، با استفاده از روش آزمایشگاهی سبزنانو ذرات آلومینا را با خلوص و کیفیت بالا تولید کردند.

نوآوران دانشگاه سمنان توانستند نانو کامپوزیت تقویت‌کننده خاک بستر را اختراع کنند، این نانو کامپوزیت جهت ساخت راه‌ها، پل‌ها و سایر ابنیه بر روی زمین‌های سست کاربرد دارد.

تعیین مشخصات

نانو ذرات با سه مشخصه اندازه نوع و غلظت حجمی مشخص می‌شوند که به‌طور مثال برای نانو روغن استفاده شده در ترانس غلظت حجمی ۰.۱ تا ۱ درصد در لیتر مقدار مناسبی است.تعیین مشخصات نانوذرات برای کنترل سنتز و کاربرد آن‌ها ضروری است. خواص این ترکیبات با استفاده از روش‌های گوناگونی نظیر: میکروسکوپ‌های الکترونی، AFM، طیف‌سنجی فوتوالکترون، Xray و FT-IR و همچنین روش‌های تعیین اندازه و سطح ویژه ذرات سنجیده می‌شود. نانوذرات در حال حاضر از طیف وسیعی از مواد ساخته می‌شوند، معمول‌ترین آن‌ها نانو ذرات سرامیکی، فلزی وپلیمری و نانو ذرات نیمه رسانا هستند.

نانو ذرات قابلیت سوسپانسیون شدن رادارند.

امروزه برای لایه نشانی نانو ذرات از لایه نشان چرخشی (اسپین کوتر ^{[پیوند مرده]})و لایه نشان غوطه وری استفاده می‌شود

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی

نیتروژن:

یکی از عنصرهای جدول تناوبی عنصرها، مهم ترین عنصر تشکیل دهنده هوای کره زمین

با مازت اشتباه نشود.

نیتروژن یا ازت (به انگلیسی: Nitrogen) یکی از عنصرهای شیمیایی در جدول تناوبی است که نشان شیمیایی آن N و عدد اتمی آن ۷ است. نیتروژن معمولاً به صورت یک گاز، نافلز، دو اتمی بی اثر، بی‌رنگ، بی‌مزه و بی‌بو است که ۷۸٪ جو زمین را دربر گرفته و عنصر اصلی در بافت‌های زنده است. نیتروژن ترکیبات مهمی مانند آمونیاک، اسید نیتریک و سیانیدها را شکل می‌دهد.

ویژگی‌های کلی
ظاهر	colorless gas, liquid or جامد
جرم اتمی نسبی (Ar، استاندارد)	(۱۴٫۰۰۶۴۳، ۱۴٫۰۰۷۲۸) conventional: ۱۴٫۰۰۷
نیتروژن در جدول تناوبی
– ↑ N ↓ P کربن ← نیتروژن → اکسیژن
عدد اتمی (Z)	7
گروه	گروه ۱۵ (گروه نیتروژن)
دوره	دوره 2
بلوک	بلوک-p
آرایش الکترونی	[He] 2s2 2p3
لایه الکترونی	2, 5
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STP	گاز
نقطه ذوب	63.153 (-210.00 °C, ​-346.00 °F)
نقطه جوش	77.36 K ​(-195.79 °C, ​-320.3342 °F)
چگالی (در STP)	1.251 g/L
در حالت مایع (در نقطه جوش)	0.808 g/cm3
نقطه سه‌گانه	63.1526 K, ​12.53 kPa
نقطه بحرانی	126.19 K, 3.3978 MPa
حرارت همجوشی	(N2) 0.72 kJ/mol
آنتالپی تبخیر	(N2) 5.56 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی	(N2) 29.124 J/(mol·K)
فشار بخار فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K در دمای (K) 37 41 46 53 62 77
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش	−3, −2, −1, +1, +2, +3, +4, +5 (یک اکسید اسیدی قوی)
الکترونگاتیوی	مقیاس پائولینگ: 3.04
انرژی یونش	1st: 1402.3 kJ/mol 2nd: 2856 kJ/mol 3rd: 4578.1 kJ/mol (بیشتر)
شعاع کووالانسی	pm 71±1
شعاع واندروالسی	155 pm
خط طیف نوری نیتروژن
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری	​دستگاه بلوری شش‌گوشه
سرعت صوت	(gas, 27 °C) 353 m/s
رسانندگی گرمایی	25.83 × 10−3 W/(m·K)
رسانش مغناطیسی	diamagnetic
شماره ثبت سی‌ای‌اس	7727-37-9
ایزوتوپ‌های نیتروژن
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول 13N syn 9.965 min ε 2.220 13C 14N 99.634% 14N ایزوتوپ پایدار است که 7 نوترون دارد 15N 0.366% 15N ایزوتوپ پایدار است که 8 نوترون دارد

نیتروژن درخشان با درجه خلوص بالا در شیشه کوچک

The effects of nitrogen on chlorophyll

ویژگیهای درخور نگرش

چرخه نیتروژن

نوشتار اصلی: چرخه نیتروژن

نیتروژن از گروه غیرفلزات بوده و دارای بار الکترون منفی ۳٫۰ می‌باشد. نیتروژن پنج الکترون در پوسته خود داشته و در نتیجه در اکثر ترکیبات سه‌ظرفیتی است. نیتروژن خالص یک گاز بی‌اثر و بی‌رنگ است و ۷۸٪ جو زمین را به خود اختصاص داده‌است. در ۶۳K منجمد شده و در ۷۷K به صورت مایع، به ماده سرمایشی معروف سرمازا (Cryogen) تبدیل می‌شود.

~به طور کلی چرخه نیتروژن به زبان ساده عبارت است از: نیتروژنِ هوا به هنگام رعد و برق به اکسید نیتروژن تبدیل شده و در باران حل شده و جذب خاک می شود؛ در خاک این ترکیبات، توسط باکتری ها به موادی تبدیل می شوند که بوسیله گیاهان جذب می شوند. حیوانات با خوردن گیاهان، نیتروژن را وارد بدن خود می کنند، با مردن و تجزیه اندام حیوانات، دوباره نیتروژن وارد هوا می شود.

کاربردها

مهم‌ترین کاربرد اقتصادی نیتروژن برای ساخت آمونیاک از طریق فرایند هابر (Haber) است. آمونیاک معمولاً برای تولید کود و مواد تقویتی و اسید نیتریک استفاده می‌شود. نیتروژن همچنین به‌عنوان پرکننده بی اثر، در مخزن‌های بزرگ برای نگهداری مایعات قابل انفجار، در هنگام ساخت قطعات الکترونیک مانند ترانزیستور، دیود و مدار یکپارچه و همچنین برای ساخت فلزات ضدزنگ استفاده می‌شود. نیتروژن همچنین به صورت ماده خنک‌کننده، برای هم منجمد کردن غذا و هم ترابری آن، نگهداری اجساد و یاخته‌های تناسلی (اسپرم و تخمک) و غده های جنسی (بیضه و تخمدان)، و در زیست‌شناسی برای نگهداری پایدار از نمونه‌های زیستی کاربرد دارد. نمک اسید نیتریک شامل ترکیبات مهمی مانند نیترات پتاسیوم و سدیم و نیترات آمونیوم است؛ که اولی برای تولید باروت و دومی برای تولید کود به کار می‌رود. ترکیبات نیترات شده مانند نیتروگلیسرین و تری نیترو تولوئن (تی‌ان‌تی) معمولاً منفجر شونده هستند.

اسید نیتریک به عنوان ماده اکسیدکننده در مایع سوخت موشک‌ها استفاده می‌شود. هیدرازین و مشتقات آن نیز در سوخت موشک‌ها بکار می‌روند. نیتروژن اغلب در سرمازاها (Cryogens)، به صورت مایع (معمولاً LN₂) استفاده می‌شود. نیتروژن مایع با عمل تقطیر هوا به دست می‌آید. در فشار جو، نیتروژن در دمای -۱۹۵٫۸ درجه سانتیگراد (-۳۲۰٫۴ درجه فارنهایت) مایع می‌شود.

فراوانی

نیتروژن بیشترین عنصر جو کره زمین از نظر حجم است. (۷۸ درصد ) و برای اهداف صنعتی با عمل تقطیر هوای مایع بدست می‌آید. ترکیباتی که حاوی این عنصر هستند در فضای بیرونی نیز مشاهده شده‌اند. نیتروژن -۱۴ در اثر عمل همجوشی هسته‌ای در ستارگان، تولید می‌گردد. نیتروژن از ترکیبات عمده ضایعات حیوانی (مانند چلغوز یا کود) بوده و معمولاً به صورت اوره، اسید اوریک و ترکیباتی از محصولات نیتروژنی یافت می‌شود.

ترکیبات

اصلی‌ترین هیدرید نیتروژن، آمونیاک است (NH3)، البته هیدرازین (N₂H₄) نیز مشهور است. ترکیب آمونیاک ساده‌تر از آب بوده و در محلول،یون‌های آمونیوم (NH₄⁺) را تشکیل می‌دهد. آمونیاک مایع در حقیقت کمی آمفیروتیک بوده و آمونیاک و یون‌های آمینه (NH₂^–) را به‌وجود می‌آورد؛ که البته هر دو نمک آمیدها و نیترید شناخته شده‌اند، ولی در آب تجزیه می‌شوند. ترکیبات جانشین آمونیاک به تنهایی یا باهم، آمینها نامیده می‌شوند. زنجیره‌ها، حلقه‌ها و ساختارهای بزرگ‌تر هیدریدهای نیتروژنی نیز شناخته شده‌اند، ولی در واقع ناپایدار هستند.

گروه‌های دیگر آنیونهای نیتروژن، آزیدین‌ها (N₃^–) هستند، که خطی بوده و نسبت به دی‌اکسید کربن ایزو الکتریک هستند. مولکول دیگر با ساختار مشابه، مونوکسید دی نیتروژنNO یا گاز خنده است، و یکی از اکسیدهای گوناگون بوده و برجسته تر از مونوکسید نیتروژن (NO) و دی‌اکسید نیتروژن (NO₂) است، که هر دوی آن‌ها الکترون غیر زوج دارند؛ که دومی تمایلی را به دوپارشدن نشان داده و از اجزای تشکیل دهنده هوای آلوده‌است.

اکسیدهای استاندارد بیشتری مانند تری‌اکسید دی نیتروژن (N₂O₃) و پنتاکسید دی نیتروژن (N₂O₅) معمولاً تا حدی نا پایدار و قابل انفجار هستند. اسیدهای متناظر آن‌ها نیتروس (HNO₂) و اسید نیتریک (HNO₃) بوده با نمک‌های متناظر که نیتریتها و نیتراتها نامیده می‌شوند. اسید نیتریک یکی از چند اسیدی است که از هیدرونیوم قوی تر است.

نقش زیست‌شناختی

نیتروژن عنصر اصلی اسیدهای آمینه و اسیدهای هسته‌ای که نیتروژن را ماده‌ای حیاتی برای ادامه زندگی می‌کنند، است. لوبیا مانند اکثر گیاهانی که دانه‌های سبوسی دارند می‌تواند عمل بازیافت نیتروژن را به‌طور مستقیم از هوا انجام دهد، چراکه ریشه‌های آن‌ها دارای برآمدگی‌هایی، برای نگهداری میکروبهایی است که عمل تبدیل به آمونیاک را فرایندی به نام تثبیت نیتروژن انجام می‌دهد، می‌باشد. این گیاهان آمونیاک را به اکسیدهای نیتروژن و آمینو اسید تبدیل کرده و پروتئین می‌سازند.

ایزوتوپ‌ها

نیتروژن دو ایزوتوپ پایدار دارد: (N-14 , N-15). که مهم‌ترین آن دو N-14 (99.634%) است که در چرخه CNO در ستارگان تولید می‌شود. مابقی، ایزوتوپ N-15 است. یکی از ده ایزوتوپی که به صورت مصنوعی تولید می‌شوند دارای نیمه عمر نه دقیقه‌ای داشته و ایزوتوپ‌های دیگر نیمه عمر چند ثانیه یا کمتر دارند.

واکنش‌های زیست‌شناختی-واسطهای (مانند همانند سازی، جذب و ترکیب نیترات سازی) و … پویایی نیتروژن در خاک را به شدت کنترل می‌کنند. این ترکیبات معمولاً باعث عمل غنی سازی N-15 لایه زیرین و تخلیه محصول می‌شود. البته این فرایند سریع اغلب مقادیری از آمونیام و نیترات نیز دربردارد، زیرا آمونیوم به صورت ترجیحی به‌وسیله سایبان جو نیترات، نگهداری می‌شود. خاک نیتراتی نسبت به خاک آمونیومی، توسط ریشه درختان بهتر جذب و ترکیب می‌شود.

نفت خام

ادامه خواندن “نفت خام”