مقدمه

شیمی در یک نگاه

نگاه اجمالی

سیر تحولی و رشد ماهیت روشهای تجزیه‌ای انواع تجزیه

دید کلی کاربردهای شیمی تجزیه

آینده شیمی تجزیه
شیمی تجزیه کمی

دید کلی

نقش شیمی ‌تجزیه در علوم

طبقه‌بندی روشهای تجزیه کمی

درجه‌بندی و اندازه گیری

محاسبه نتایج

"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""

شیمی تجزیه

مقدمه :

شیمی در یک نگاه

شیمی مطالعهٔ ساختار، خواص، ترکیبات، و تغییر شکل مواد است. این علم مربوط می‌شود به عناصر شیمیایی و ترکیبات شیمیایی که شامل اتمها، مولکولها، و کنش و واکنش میان آنهاست. جدول تناوبی و فهرست ترکیبات را هم مشاهده کنید.
واژه شیمی خود داستان درازی دارد.ریشه این نام در واژه کیمیاست. خاستگاه واژه کیمیا را برخی از یونانی دانسته‌اند و چیستی کار کیمیاگری دگرساختن مس به طلا بود.این واژه و داستان دانش شگفت انگیز پشت آن به همراه دانشش به عربی وارد شد و اروپاییان با این واژه و دانش آن از راه عرب ها آشنا شدند و این دانش را با نام alchemy شناختند.آنگاه آن را در میان خود پروردند تا در سده‌های نزدیک به ریخت فرانسه شیمی به زبان ما بازگشت. دانش شیمی به دو گرایش شیمی محض و شیمی کاربردی تقسیم می‌شود.

نگاه اجمالی

تیوری اتمی پایه و اساس علم شیمی است. این تیوری بیان می‌دارد که تمام مواد از واحدهای بسیار کوچکی به نام اتم تشکیل شده‌اند. یکی از اصول و قوانینی که در مطرح شدن شیمی به عنوان یک علم تأثیر به‌سزایی داشته، اصل بقای جرم است. این قانون بیان می‌کند که در طول انجام یک واکنش شیمیایی معمولی، مقدار ماده نیز تغییر نمی‌کند. (امروزه فیزیک مدرن ثابت کرده که در واقع این انرژی است که بدون تغییر می‌ماند و همچنین انرژی و جرم با یکدیگر رابطه دارند.) ...

...

کاربردهای شیمی تجزیه

کنترل کیفیت محصول
بیشتر صنایع تولیدی نیازمند به تولید با کیفیت یکنواخت هستند. برای کسب اطمینان از برآورده شدن این نیازمندی مواد اولیه و همچنین محصول نهایی تولید ، مورد تجزیه‌های شیمیایی وسیعی قرار می‌گیرند.

نمایش و کنترل آلوده کننده‌ها
فلزات سنگین پسمانده‌های صنعتی و حشره کشهای آلی کلردار ، دو مشکل کاملا شناخته شده مربوط به ایجاد آلودگی هستند. به منظور ارزیابی چگونگی توزیع و عیار یک آلوده کننده در محیط ، به یک روش تجزیه‌ای حساس و صحیح نیاز است و در کنترل پسابهای صنعتی ، تجزیه شیمیایی روزمره حائز اهمیت است.

مطالعات پزشکی و بالینی
عیار عناصر و ترکیبات مختلف در مایعات بدن ، شاخصهای مهمی از بی نظمی‌های فیزیولوژیکی می‌باشند. محتوی قند بالا در ادرار که نشانه‌ای از یک حالت دیابتی است و وجود سرب در خون ، از شناخته‌ترین مثالها در این زمینه می‌باشد.

عیارگیری
از دیدگاه تجارتی در برخورد با مواد خام نظیر سنگهای معدنی ، ارزش سنگ معدن ، از روی فلز موجود در آن تعیین می‌شود. این موضوع ، مواد با عیار بالا را نیز غالبا شامل می‌شود. بطوری که حتی تفاوت کم در غلظت می‌تواند از نظر تجاری تاثیر قابل ملاحظه‌ای داشته باشد. بنابراین یک روش تجزیه‌ای قابل اعتماد و صحیح از اهمیت اساسی برخوردار است.

الكتروشیمی

-1 : مقدمــه

الكتروشیمی ،  شاخه ای از علم شیمی است و به مطالعه پدیده هایی می پردازد ، كه در نتیجه تماس یك هدایت كننده الكترونی و یك هدایت كننده الكترولیتی رخ می دهد . مهمترین مباحث الكتروشیمی به فرآیندهای انجام یافته روی الكترود ها هنگام تولید جریان الكتریسیته در پیل الكتروشیمیایی و یا عبور آن از محلول و انجام پدیده تجزیه الكتریكی معروف به الكترولیز می باشد .

بسیاری از مفاهیمی كه امروزه به عنوان اصول شیمی در جهان پذیرفته شده اند ، از الكتروشیمی نشأت گرفته اند و توسعه ای كه در بسیاری از زمینه ها نظیر جلوگیری از خوردگی ، تولید نیرو ، بیوشیمی ، زیست شناسی سلولی ، در آینده به دست خواهد آمد ، همه بستگی زیادی به استفاده از اصول الكتروشیمی دارند . شیمی دانها اندازه گیری های الكتروشیمیایی را بر روی سیستمهای شیمیایی به دلایل مختلفی انجام می دهند ، آنها ممكن است داده های ترمودینامیكی یك واكنش را بدست بیاورند ، یا ممكن است كه بخواهند یك حد واسط ناپایدار مانند یك یون رادیكال را بوجود آورند ، یا سرعت از بین رفتن آن و خواص اسپكتروسكوپی آن را مطالعه كنند و یا ممكن است یك محلول برای اندازه گیری مقادیر كم یونهای فلزی و یا تركیبات آلی موجود در آن را مورد بررسی قرار دهند . [1]

1-2 : كاربرد الكتروشیمی در شیمی آلی

     با اجرای الكتروسنتزها ، می توان محصولات آلی متعددی را بدست آورد . در واقع دامنه كاربرد الكتروشیمی ، در سنتز مواد آلی بسیار وسیع است . بطور كلی ، كلیه اجسا می كه قادر به دریافت الكترون ویا از دست دادن الكترون باشند، باید آمادگی مشاركت در یك عمل الكترولیز را داشته باشند . به عبارت دیگر ، تمام واكنشهای اكسیداسیون ـ احیاء مواد آلی به روش شیمیایی باید به طریق الكتروشیمی نیز امكان پذیر باشند . الكتروشیمی آلی سابقه ای بسیار قدیمی دارد . در سال 1834 ، فاراده تشكیل اتان از اكسیداسیون یون استات در محیط آبی را گزارش كرد [3]

2CH 3COO – 2e                         2CO2 + C2 H 6                                                                                                                                                               

در سال 1843 الكترولیز معروف كلب ¹ انجام گرفت كه واكنش اكسیداسیون كربوكسیلیك اسیدها در حلال دی متیل فرمامید با آندی از جنس پلاتین بود . [4]

 2RCOO – 2e        2CO2 + R-R                                                                                                                                                                                                                                                                

در این واكنش نمك كربوكسیلیك اكسید می شود و یك هیدروكربن تولید می گردد. یك تركیب آلی در اثر اكسیداسیون ، نهایتاٌ به دی اكسید كربن و آب تبدیل میشود ، حال آنكه این دو محصول واقعا آن چیزی نمی باشند كه ما می خواهیم از یك واكنش الكتروشیمیایی به دست آوریم . وقتی به واكنش كلب نگاه می كنیم ، می بینیم كه حلال ، درجه حرارت و غلظت واكنشگرها می تواند بر نتیجه سنتز تأثیر بگذارد .

در ابتدای قرن 20 ، تغییر ماهیت بسیاری از مواد آلی ، به طریق الكتروشیمی بررسی گردید . در سال 1940 میلادی در یك بررسی انجام شده توسط فیچتر ² [5] اطلاعات مهمی در ارتباط با سنتزهای الكتروشیمیایی ارائه شده است و در سال 1952 میلادی اكسیداسیون آندی فوران بعنوان یك واكنش كلیدی انجام شد و به تبع آن یك سری واكنشهای سنتزی دیگر نیز صورت گرفت [6]

این واكنشها از اولین موارد واكنشهای الكتروشیمیایی بر روی تركیبات آلی بوده و تحت عنوان سنتزهای الكتروارگانیك شناخته می شوند .

با این وجود ، الكتروشیمی به عنوان یك روش متداول در سنتز تركیبات آلی بكار گرفته نشد. می توان عدم توجه به توسعه سنتزهای الكتروارگانیك را به علل زیر نسبت داد :

1-دلایل تكنیكی : تحقیقات با امكانات ناقص صورت می پذیرفت . بدین معنی كه الكترودها را در یك محلول الكترولیت شامل مواد آلی غوطه ور می ساختند و الكــترودها را به یك باتری متصل می ساختــند و در نتیــجه ، در اكثر موارد ، مخـلوطی از چند جسم ، با رانــــدمان كم حاصل می گشت.

2- دلایل نظری : توجیه چگونگی سرعت واكنشهای انجام یافته ، در الكترودها از ابتدای سال 1930 معمول گردید و مطالعه سیستماتیك ، مخصوصاٌ تحقیق در خصوص مكانیسم واكنشهای آلی از سال 1950 توسعه یافت .

                                                                                          1- kolb                                                                                                                                                                         2- fitchter          

3- فقدان تجهیزات : ضرورت تحمیل یك پتانسیل معین به منظور اجرای یك واكنش خاص  در       سال 1900 اعلام گردید ، ولی به علت فقدان تجهیزات ، به ناچار مطالعات تجربی فقط به صورت مقایسه ای انجام می گرفت و از سال 1950 به بعد سنتزهای الكتروارگانیك با توسعه وسایل الكترونی  و ظهور پتانسیواستات ها كه امكان می دهند الكترولیز را در هر پتانسیل دلخواهی به صورت ثابت اجراء ساخت ، پیشرفت چشمگیر و پر دامنه ای را آغاز نمود .

در سال 1970 مفاهیم و روشهای جدید دیگری در زمینه سنتزهای الكتروارگانیك بوجود آمد. این مفاهیم شامل تبدیل دو قطبی ارائه شده توسط سیبج ¹ و كوری ² است كه از اهمیت اساسی برخوردار بوده و به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته است . از سال 1980 با روشن شدن كارایی روشهای الكتروشیمیایی در سنتز تركیبات آلی ، بسیاری از روشهای شیمیایی با روشهای مستقیم یا غیر مستقیم الكتروشیمیایی جایگزین شدند كه در روشهای غیر مستقیم از حا ملین الكترون استفاده می شود

پیشرفت تكنولوژی الكترولیز نیز در این سالها انجام شد . این پیشرفت ها شامل بوجود آمدن انواع مختلف سل ها و روشهای اجرایی گوناگون است ، كه سنتز الكتروشیمیایی تركیبات آلی پیچیده را ممكن می سازد . برای كسب اطلاعات بیشتر در رابطه با سنتزهای الكتروارگانیك منابع نسبتاٌ زیادی وجود دارد . [ 7- 15]

                                                                                                               1- seebach    

2- corry                                                                                                                                     

1-3 : مقایسه واكنش های شیمیایی و الكتروشیمیایی

   تفاوت بین واكنشهای شیمیایی و الكتروشیمیایی در منابع مختلف ، الكترون هاست . در واكنشهای شیمیایی منبع الكترون ، تركیب اكسید شونده می باشد ولی در واكنشهای الكتروشیمیایی الكترون از یك منبع خارجی مانند پیل تأمین می گردد . یك سیستم اكسیداسیون ـ احیاء شیمیایی از دو سیستم كاملاٌ مجزا تشكیل شده است :

Ox 1 + ne ˉ               Red 1

   Red 2 – ne ˉ            Ox 2                                                                                      

و در مجموع :            

Ox 1 + Red 2                 Red 1 + Ox 2

جداسازی دو فرآیند شركت كننده از یكدیگر امكان پذیر نیست ، زیرا تغییرات در یك سیستم فقط در صورت زوج شدن آن با سیستم درگیر دیگر قابل مشاهده است . از لحاظ الكتروشیمیایی فرآیند های معینی را می توان از یكدیگر جدا ساخت . به عنوان مثال غالباٌ می توان یك هادی فلزی را در داخل محلولی از یك عامل اكسنده و یا احیاء كننده فرو برد و بدین ترتیب الكترونها را با چنین گونه هایی مبادله نمود و آنها را به طور مؤثری تحت عمل اكسیداسیون و یا احیاء قرار داد .

بررسی تولید و مراحل فنولوژی گیاه دارویی سرخارگل به عنوان مادّه اوّلیه تولید داروهای تقویت کننده سیستم دفاعی

سرخارگل (Echinacea purpurea ) گیاهی است علفی، چندساله متعلّق به تیره گل ستاره ایها (Asteraceae ) . سرخارگل یکی از مهمترین گیاهان دارویی در صنایع داروسازی بیشتر کشورهای توسعه یافته است. موّاد مؤثّره این گیاه خاصیّت ضد ویروسی داشته و تقویت کننده سیستم دفاعی بدن (Immunostimulant ) می باشد. منشاء این گیاه شمال آمریکا گزارش شده است و در شمال رودخانه میسوری به صورت انبوه می روید. این گیاه در فلور ایران وجود ندارد و بذر آن برای اوّلین بار در سال 1372 وارد کشور شده است. هدف از انجام این تحقیق چگونگی کشت و تولید سرخارگل بود که با استفاده از نتایج آن بتوان آنرا در مقیاس مناسب کشت و مادّه اوّلیه تولید داروهای حاصل از این گیاه را تأمین کرد. طبق نتایج این تحقیق بذور را باید نیمه اوّل اسفند ماه در خزانه هوای آزاد و به عمق 2 تا 4 سانتی متر کشت کرد. بذور پس از طی دوره سرما نیمه اوّل فروردین ماه سبز می شوند. اواخر خرداد زمان مناسبی برای انتقال نشاء ها به زمین دایمی است. گیاهان اواسط تابستان به گل می روند. ارتفاع گیاهان از سال دوّم رویش به تدریج افزایش می یابد و در سال چهارم رویش به حداکثر (99 سانتیمتر) می رسد. در سال چهارم حداکثر عملکرد پیکر رویشی (4 تن در هکتار) بدست آمد. حداکثر مقدار عصاره خشک (35 در صد) از پیکر رویشی گیاهان دو ساله بدست آمد، زیرا با افزایش سن گیاه مقدار بافتهای چوبی گیاه افزایش می یابد. با توجه به اینکه کشور ما از نظر اقلیمی از تنوع خاصّی برخوردار است انجام این نوع تحقیقات در مناطق مختلف کشور در مورد گیاهانی که بومی کشور نیستند از نظر اقتصادی بسیار ارزشمند و ضروری است.

اثر ضددردی عصاره الكلی بذر گیاه تاتوره در موش‌های صحرایی نر دیابتی ناشی از تزریق استرپتوزوتوسین

منبع : sid.ir گیاهان دارویی

کلمات کلیدی : كلید واژه: دیابت، استرپتوزوسین، درد، تاتوره، موش صحرایی چکیده مقاله

مقدمه: دیابت و به خصوص عوارض ناشی از آن كه به عنوان یكی از شایع‌ترین بیماری‌ها كه در سنین متفاوت و با علل مختلف بروز می‌كند، افراد درگیر را با مشكلات فراوانی روبرو كرده است. از جمله مهمترین این عوارض افزایش حساسیت به عوامل دردزا (هیپرآلژزی) و در بعضی موارد افزایش آستانه درد (آلودینیای ناشی از نوروپاتی) را می‌توان نام برد. براین اساس در تحقیق حاضر در ابتدا آستانه درد حاد و مزمن موش‌های دیابتی به كمك دو نوع آزمون صفحه داغ و فرمالین سنجش و سپس اثر ضددردی عصاره الكلی بذر گیاه تاتوره Datura stramonium L. بر آن بررسی شده است.
هدف: بررسی اثر عصاره الكلی بذرگیاه تاتوره بر هیپرآلژزی دیابتی در موش‎های صحرایی نر.

روش‌ تحقیق: در این مطالعه موش‌های صحرایی نر با وزن 350-300 گرم از نژاد NMRI به وسیله تزریق داخل صفاقی استرپتوزوسین (STZ) با تك دوز 60 میلی‌گرم به ازای هر كیلوگرم دیابتی ‌شدند. سپس میزان درد در موش‌های گروه كنترل (15-12=n) و دیابتی (15-12=n) به كمك آزمون‌های صفحه داغ و فرمالین ارزیابی ‌شد.

یافته‌ها: آنالیز آماری داده‌ها نشان ‌داد كه متوسط میزان شدت درد حاد و مزمن ناشی از صفحه داغ و فرمالین در موش‌های صحرایی دیابتی افزایش معنی‌داری پیدا می‌كند. در ادامه كار اثر بی‌دردی عصاره الكلی بذر گیاه تاتوره بر هیپرآلژزیای به وجود آمده بررسی شد. در این قسمت دو گروه موش‌های كنترل + عصاره (15-12=n) و همچنین دیابت + عصاره (15-12=n) انتخاب شدند. نتایج آزمایش‌های ما نشان داد كه مصرف عصاره بذر گیاه تاتوره از دوز mg/kg/BW 50 به بالا طی 30 روز به صورت دو روز یك‌مرتبه قادر است به صورت معنی‌داری (01/0p<) هیپرآلژزیای دیابتی را در آزمون‌های صفحه داغ (درد حاد) و همچنین فاز اول درد فرمالینی (حاد) كاهش دهد. همچنین مشخص شد كه عصاره گیاه تاتوره نه تنها در دوز مزبور بلكه در دوزهای بالاتر هم قادر به تخفیف هیپرآلژزی مزمن دیابتی ناشی از تزریق فرمالین نمی‌باشد.

نتیجه‌گیری: به طور كلی نتایج آزمایش‌های ما نشان داد كه واكنش به درد حاد و مزمن ناشی از صفحه داغ و فرمالین به دنبال مصرف استرپتوزوسین و دیابتی شدن موش‌های صحرایی به میزان معنی‌داری افزایش می‌یابد. همچنین عصاره الكلی بذر گیاه تاتوره در دوزهای بالای mg/kg/BW 50 توانایی كاهش درد حاد افزایش یافته درآزمون‌های صفحه داغ و فرمالین (به خصوص در 10 دقیقه بعد از تزریق فرمالین) را دارا می‌باشد، اما عصاره گیاه فوق در دوز مزبور و بالاتر بر هیپرآلژزیای مزمن ناشی از تزریق فرمالین اثر معنی‌داری ندارد.

مصرف قهوه به كاهش بیماری‌های كبدی كمك می‌كند 

پژوهشگران آمریكایی در تحقیقی به این نتیجه رسیدند كه نوشیدن قهوه می تواند خطر بروز بیماری‌های كبدی ناشی از مصرف الكل را كاهش دهد.
به گزارش روز سه شنبه شبكه خبری بی‌بی‌سی، در این تحقیق كه ‪ ۱۲۵هزار و ‪ ۵۸۰مرد و زن بالای ‪ ۲۰سال مورد بررسی قرار گرفتند نشان داده شد كه به ازای نوشیدن هر فنجان قهوه در روز خطر بروز سیروز كبدی (تنبلی كبد ) كاهش می‌یابد.

محققان دریافتند در افرادی كه بطور متوسط روزی یك فنجان قهوه می‌نوشند احتمال بروز سیروزهای كبدی ناشی از الكل ‪ ۲۰درصد كاهش می‌یابد.
نتایج این تحقیق كه در مجله اینترنال مدیسین آرشیو (‪American Medical ‪ (Archives of Internal Medicineبه چاپ رسیده است، می‌افزاید نوشیدن چای خطر بروز بیماری‌های كبدی را كاهش نمی‌دهد.

به گفته محققان در سال ‪ ، ۲۰۰۱بیماری كبدی در ‪ ۳۳۰تن تشخیص داده شد كه ‪ ۱۹۹تن از آنان به دلیل نوشیدن الكل به این بیماری مبتلا شده بودند.
بر اساس این تحقیق نوشیدن كمتر از یك فنجان قهوه در روز خطر بروز سیروز كبدی ناشی از نوشیدن الكل را ‪ ۳۰درصد، یك تا سه فنجان ‪ ۴۰درصد و بیش از چهار فنجان ‪ ۸۰درصد كاهش می‌دهد. 

انواع دترجنت ها و كاربرد آنها

مقدمه

انواع دترجنت ها و كاربرد آنها

مقدمه ای بر سورفكتانتها

سورفكتانت:

كلمه Surfactant مخفف عبارت، AgeNT، ACTive، SURFace می باشد.

ملكول سورفكتانت شامل دو قسمت مجزای ساختمانی است، یك قسمت آبدوست (چربی گریز) و یك قسمت آبگریز (چربی دوست).

قسمت آب گریز (چربی دوست) اكثر سورفكتانتها شامل یك زنجیر هیدروكربنی است كه معمولاً طول متوسط آن از 12 تا 18 اتم كربن است و ممكن است شامل یك حلقه آروماتیك باشد.

در شكل (1-3) چگونگی عمل سورفكتانت در یك محلول نشان داده شده است ملاحظه می شود كه سر آبدوست به سمت آب جهت گیری كرده و سر آب گریز به سمت خارج آب جهت گیری نموده است. به همین سبب است كه سورفكتانها در سطح تجمع پیدا می كنند و آنرا تحت تاثیر خود قرار می دهند.

در توده مایع ملكولهای سورفكتانت به فرم: micelle هایی جمع می شوند كه نمایش دیاگرامی فرم كروی یك micelle در شكل (3-3) نشان داده شده است:

  استفاده اصلی سورفكتانتها برای ساخت دترجنت ها است، بدون اغراق هزاران تركیب از آن بصورت، پودرها، ژلها، محلولها و خمیرها فرموله شده و فروخته می شوند.

برای اپتیمم كردن قدرت پاك كنندگی قسمت غیرآبدوست كه همان ملكول هیدروكربن است باید در رنج  تركیبات بالای  عموماً حلالیت كم دارند و تركیبات زیر  فرم Micelle موثر ندارند.

ویژگیهای سورفكتانتها:

سورفكتانتها مواد شیمیایی هستند كه شش ویژگی بنیادی زیر را دارا هستند:

1-   جذب بین سطحی:

غلظت تعادلی یك ماده فعال سطحی در سطح تماس دو فاز بیشتر از غلظت آن در كل فضای هر یك از فازهاست. به این دلیل است كه مقادیر كم این مواد می‌تواند كشش سطحی را به مقدار زیادی كاهش دهد.

2-   ساختار دو گونه خواه:

ملكول هر ماده فعال سطحی حاوی گروه های دارای تمایل متضاد در انحلال پذیری است. یعنی برخی گروهها به حل شدن در فاز قطبی متمایل هستند، و گروههای دیگر به انحلال در فازهای غیر قطبی تمایل دارند. این ویژگی را با ضریب موازنه آبخواهی چربی خواهی (HLB) بیانی می كنند.

3-انحلال پذیری:

یك ماده فعال سطحی باید حداقل در یك فاز مربوط به یك سیستم مایع انحلال پذیر باشد تا بتوان آنرا ماده فعال سطحی نامید.

4- توانایی تشكیل Micelle:

ملكولها یا یونهای مواد فعال سطحی حل شده، وقتیكه غلظت آنها در محلول یك مایع به یك مقدار حداقل برسد، انبوهه های كوچكی بنام micelle بوجود می آورند.

5- جهت گیری در سطح تماس دو مایع:

ملكولها یا یونهای فعال سطحی در سطح تماس دو فاز مایع و گاز لایه منظمی كه در آن ملكولها بطور منظم جهت گیری كرده اند بوجود می آورند.

6- خواص اصلی:

محلول مواد فعال سطحی باید چند نوع از اینگونه خواص را دارا باشد، این خواص عبارتند از: زدایش (شویندگی)، كف كنندگی خیس كنندگی، امولسیون كنندگی، حل‌كنندگی و پخش كنندگی.

دسته بندی سورفكتانتها:

تعداد ملكولهای سورفكتانت مختلف كه در زمانهای مختلف ساخته شده اند یا ساخته خواهند شد به صدها یا حتی ممكن است به هزارها برسد و این تعداد در تئوری ممكن است به میلیونها ملكول سورفكتانت برسد.

در فهرست و دسته بندی سورفكتانتها كه در ادامه آورده می شود، R ممكن است بصورت 12 تا 18 اتم كربن درنظر گرفته شود.

زنجیرهای هیدروكربنی كه از روغنهای گیاهی یا چربیهای حیوانی بدست می آیند شامل تعداد زوجی از اتمهای كربن می باشند ولی زنجیرهای هیدروكربنی از منابع پتروشیمیایی شامل تعداد زوج و فردی از كربن می باشند.

الف – دترجنت های آنیونی:

دترجنت های آنیونی دسته ای از شوینده ها هستند كه هنگامیكه در آب حل می شوند تولید یك آنیون بزرگ می كنند كه آنیون دارای یكطرف آبدوست و یك طرف چربی دوست می باشد.

  مطالعه ترمودینامیکی مخلوط دوتایی الکترولیتی

مقدمه

كمتر كسی است كه از اهمیت محلولها غافل باشد تمام مواد برای اینكه جذب بدن شوند باید بصورت محلول درآیند تا بتوانند از غشاء سلول عبور نمایند. همچنین طبیعت اطراف ما براساس انحلال و عدم انحلال مواد شكل گرفته است .

تاریخ گسترده شیمی بر اهمیت فوق العاده پدیده حلالیت گواهی می دهد . طبیعت اسرار آمیز محلولها، فلاسفه با ستان را به تفكر واداشت كیمیاگران قرون وسطی در جستجوی طلا و زندگانی ابدی بودند از اینرو علاقمند به تهیه آب حیات و حلال جهانی[1] بودند.

با گذشت زمان و با افزایش علم بشر، علوم و اعتقادات خرافه ای جای خود را به دانش منطقی و بر مبنای واقعیت داد . اما با این وجود با توسعه علم شیمی از اهمیت موضوع كم نشد و شیمیدانان همیشه و در همه جا با مسائل مربوط به حلالیت مواجه می شوند. آنها از تفاوت حلالیت مواد، در فرآیندهای جداسازی و خالص سازی بهره می گیرند و روشهای تجریه ای آنها تقریبا به طور كامل بر ان استوار است. اغلب واكنشهای شیمیایی در فاز محلول انجام می شود و تحت تاثیر حلالیت اجزاء درون محلول قرار دارد. نیروهای جاذبه و دافعه ای كه حلالیت یك گونه در فاز مایع یا جامد را تعیین می كنند هر نوع تعادل فازی بین دو یا چند جزء را كنترل می كنند . محلولهای الكترولیت بدلیل اهمیتی كه دارند توجه شیمدانان را به خود معطوف داشته اند .

فارای، نخستین شخصی بود كه واژه الكترولیت رادر مورد تركیباتی كه محلول یا مذاب آنها رسانای الكتریسیته است به كار برد و واژه های دیگری از قبیل یون، كاتیون، آنیون و غیره را در الكتروشیمی رایج ساخت و بعد از او آرنیوس به مطالعه و بررسی خواص محلولهای الكترولیت پرداخت و نظریه نسبتﴼ دقیق و روشنی را در مورد در رفتار الكتریكی محلولهای الكترولیت بیان نموده و به این ترتیب كه واحدهای اجسام الكترولیت در موقع حل شدنشان در آب، به دو یا چند ذره دارای بار الكتریكی تقسیم می شوند و این ذرات باردارد كه یون نام دارند عهده دار رسانش الكتریسیته در محلول هستند. تا سال 1920 معلوم شده بود كه رفتار الكترولیتها در غلظتهای كم از محلول های غیر الكترولیت متفاوت است .

در سال 1920 میلنر[2] به صورت تئوری توضیح داد . كه علت این تفاوت نیروهای بابرد بلند می باشد. در سال 1923 دبای – هوكل توضیح ساده ای را ارائه دادند كه با در نظر گرفتن نیروهای برد بلند بین یونها بدست آمده بود . سپس نظریه پردازهای زیادی، مسئله یك الكترولیت را با دقت زیادمورد بررسی قراردادند و قانون حدی دبای-هوكل را تصحیح كردند. حتی بعضی از این نظریه ها برای توضیح رفتار محلولهای الكترولیت غلیظ به كار رفت. پیشرفتهای مهم در این زمینه درحدود 50 سال گذشته بوده است، كه حتی در مورد الكترولیتهای مخلوط، تا غلظتهای نسبتا بالا نیز نظریه هایی ارائه گردید. گوگنهایم معادله دبای- هوكل را برای غلظتهای بالا اصلاح كرد. در سال 1973 پیترز مدل جامعی را برای پیش بینی ضرایب فعالیت الكترولیتها ارائه داد . سپس دانشمندان زیادی از جمله چن ، لی، سون، سیمون، كوپمات و بلوم و ورا این كار را برای پیش بینی نظری ضرایب فعالیت ادامه دادند. علاوه بر این روشهای نظری، روشهای تجربی نیز برای اندازه گیری ضرایب فعالیت وجود دارد . مانند افزایش نقطه جوش، كاهش نقطه انجماد محلول نسبت به حلال، كاهش فشار بخار حلال، فشار اسمزی. كه میزان تغییر این خواص در محلولهای الكترولیت چند برابر محلولهای غیر الكترولیت با مولالیته های یكسان است.

سوال اساسی در مورد انحراف از ایده آلی در محلولهای الكترولیت بر پایه نیروهای بین ذرات است لذا در شروع بحث در فصل اول به معرفی نیروهای بین ذره ای و نحوه ای عملكردشان می پردازیم، سپس در مورد انواع محلولها در روابط ترمودینامیكی حاكم بر آنها شرح مبسوطی خواهیم داد ودر آخر مدلهای ارائه شده برای تعیین ضریب فعالیت و روشهای تجربی اندازه گیری ضریب فعالیت را می آوریم. و در فصل دوم نحوه استفاده از روش پتانسیومتری برای تعیین ضرایب میانگین فعالیت برای مخلوط الكترولیتها  و تعیین پارامترهای بر هم كنش یونی دوتایی و سه تایی   برای مخلوط الكترولیت مورد نظر شرح خواهیم داد .

  بخش اول:

 مبانی نظری

 نیروهای بین ذره ای

اصولا محلولها بر پایه تفاوت در برهم كنشهای بین ذره ای دسته بندی می شوند .

آگاهی از این برهم كنش های بین ذره ای در بسیاری از روشهای محاسباتی (مانند شبیه سازی مونتی  كارلو و شبیه سازی دینامیك مولكولی) و روشهای نظری برای محاسبه ضرایب فعالیت ضروری است.

در این فصل در مورد برهم كنش های «بلندبرد» و «كوتاه برد» و تاثیر آنها در خواص ترمودینامیكی محلولها توضیحاتی ارائه می گردد.

   1-1-1 برهم كنش های بلندبرد

اساسا نیروهای بلندبرد، بین ذرات یونی وجود دارند . نیروهای بلندبرد ماهیت الكتروستاتیكی دارند و متناسب با عكس مربع فاصله بین ذرات می باشند .[19,20,21]

از آن جائیكه این نیروها در فاصله های زیاد هم موثر هستند، به نیروهای بلندبرد موسوم هستند. در محلول های رقیق می توان فقط نیروهای با برد بلند را در نظر گرفت و از تاثیر نیروهای دیگر صرفنظر كرد. نیروهای القایی و نیروهای پراكندگی و نیروهای شیمیایی از نوع نیروهای بلندبرد هستند.[22]

1-1-2               برهم كنشهای كوتاه برد

این نیروها مابین ذرات یونی و نیز ذرات مولكولی وجود دارد، نیروهای جاذبه لناردجونز معمولا با معكوس توان ششم یا بالاتر از فاصله رابطه دارند و نیروهای دافعه لناردجونز هم چون در فواصل كوتاه بین ذرات (یعنی با معكوس توان دوازدهم یا بیشتر فاصله) عمل می كنند، بنابراین این نیروها هم در دسته نیروهای كوتاه برد قرار می گیرند.

همچنین پیوندهای هیدروژنی نیز جزء نیروهای كوتاه برد هستند .

اهمیت نیروهای كوتاه برد به غلظت حل شونده، بستگی دارد در محلولهایی با غلظت بالا از نمك نیروهای بابرد كوتاه از اهمیت زیادی برخوردار است. در صورتی كه در غلظتهای پایین از وجود چنین نیروهایی در مقابل نیروهای بلندبرد می تواند صرفنظر كرد. مدلهای مختلفی كه برای بیان خواص ترمودینامیكی محلولهای الكترولیت ارائه شدند، در بعضی موارد هر دو این نیروها (مانند مدل پیترز) و در مواردی نیز فقط نیروهای بلندبرد (مانند مدل دبای- هوكل) در نظر گرفته شده اند. اما بهترین نتایج از مقایسه با نتایج تجربی با در نظر گرفتن هردو این نیروها بدست می آید.

1-2  محلول ها و روابط ترمودینامیكی آنها

محلولها از یك دیدگاه به سه دسته تقسیم می شوند. 1- محلولهای ایده آل 2- محلولهای غیر ایده آل (حقیقی) 3- محلولهای با قاعده[3] . از دیدگاه دیگری می توان محلولها را به دو دسته تقسیم كرد: 1- محلولهای الكترولیت 2- محلولهای غیر الكترولیت كه می توان گفت محلولهای غیر الكترولیت در وقتهای زیادی بصورت ایده آلی رفتار می كنند از اینرو به آنها محلولهای رقیق ایده آل می گویند (البته وجود محلولهای ایده آل تصوری بیش نیست) در واقع محلولهای الكترولیت به دو دسته ایده آل و غیر ایده آل تقسیم بندی می شوند . محلولهای الكترولیت همواره در دسته محلولهای غیر ایده آل قرار می گیرند.

  1-2-1  محلول ایده آل

محلول ایده آل مزایایی مشابه با مزایای  مفهوم گاز ایده آل دارد درست همانگونه كه قانون ایده آل برای توصیف رفتار گازهای حقیقی به عنوان یك تقریب اولیه به كار می رود، قوانین محلول ایده آل نیز برای توصیف محلولهای حقیقی درمحدوده غلظتی معینی و با تقریب به كار می رود. محلول ایده آل محلولی است كه در آن فعالیت یك جزء با كسر مولی اش در محدوده كامل غلظتی برابر است .1[11]

(1-1)        

و در صورتیكه بتوان فوگاسیته را با فشار بخار جایگزین نمود، معادله (1-1) را می توان بصورت زیر نشان داد .

كه به قانون رائولت معروف است :

(1-2)              

از معادله (1-1) نتیجه می شود كه :

با استناد از معادله گیبس- دوهم[4] داریم:

(1-3) 

در نتیجه :

          (1-4)                LnX2=1∂/Lna2∂

با انتگرال گیری از رابطه (1-4) خواهیم داشت :

                                    (1-5)

  یا

كه آنرا به عنوان قانون هنری می شناسیم . نتیجه اینكه در هر محلول دو جزئی، اگر یك جزء (حلال) از قانون رائولت تبعیت كند، جزء دیگر (حل شونده) باید از قانون هنری پیروی كند. این نتیجه از معادله گیبس- دوهم استنتاج می شود و منحصر به محلولهای ایده آل نیست .[9]

 1-2-2  روابط ترمودینامیكی محلولهای ایده آل

برای انرژی آزاد محلولهای ایده آل داریم .

(1-6)                                               

در مورد انتروپی محلول ایده آل بادیدیفرانسیل گیری بر روی دما در تركیب و فشار ثابت داریم:

(1-7)                             

و از رابطه H=G+TS برای آنتالپی داریم :

(1-8)                               

و برای تغییرات حجم داریم :

(1-9)                               

پس هنگامیكه محلول ایده آل از اجزاء خالصش در دما و فشار ثابت تشكیل می شود هیچگونه تغییر حجم و تغییر گرمایی در اثر مخلوط شدن مشاهده نمی گردد.