طيف سنجی رزونانس مغناطيس هسته‌ ( NMR )

طيف سنجی رزونانس مغناطيس هسته‌ (  NMR )

طيف سنجي رزونانس مغناطيس هسته‌ شامل انداز‌گيري ميزان انرژي لازم براي تغيير هسته‌هاي اسپين دار از يک جهت‌گيري پايدار به جهت‌گيري ناپايدارتر در يک ميدان مغناطيسي است. از آنجا که هسته‌هاي اسپين‌دار در ميدان مغناطيسي در فرکانس‌هاي مختلف تغيير جهت مي‌دهند، فرکانس متفاوتي از تابش جذبي براي عوض کردن جهت‌گيري هسته‌هاي اسپين‌دار نياز مي‌باشد. فرکانسي که در آن جذب صورت مي‌گيرد براي تجزيه و طيف‌سنجي به کار برده مي‌شود. به طور معمول بيشتر اندازه‌گيري‌هاي ‌NMR براي H انجام مي‌شود. اندازه‌گيري ساير هسته‌ها اغلب با استفاده از روش‌هاي افزايش علامت به منظور مشاهده طيف، انجام مي شود.

برخي هسته‌ها، مانند الکترون به دور محور خود حرکت چرخشی دارند. در حضور يک ميدان آهنربايي خارجي، يک هسته در حال چرخش تنها تعداد معدودي جهت‌گيري پايدار دارد. رزونانس مغناطيس هسته( NMR )  هنگامی ایجاد می شود که یک هسته اسپین دار با جذب تابش الکترومغناطیسی به مقدار کافي، در حضور يک ميدان آهنربايي از يک جهت‌گيري با انرژي پايين‌تر به يک جهت‌گيري با انرژي بالاتر برانگيخته شود. طيف سنجي رزونانس مغناطيس هسته‌ شامل اندازه‌گیري ميزان انرژي لازم براي تغيير هسته‌هاي اسپين دار از يک جهت‌گيري پايدار به جهت‌گيري ناپايدارتر در يک ميدان مغناطيسي است. از آنجا که هسته‌هاي اسپين‌دار در ميدان مغناطيسي در فرکانس‌هاي مختلف تغيير جهت مي‌دهند، فرکانس متفاوتي از تابش جذبي براي عوض کردن جهت‌گيري هسته‌هاي اسپين‌دار نياز مي‌باشد. فرکانسي که در آن جذب صورت مي‌گيرد براي تجزيه و طيف‌سنجي به کار برده مي‌شود.

رزونانس مغناطيسي هسته‌اي براي اولين بار در سال 1946 به طور مستقل توسط فليکس بلوخ از دانشگاه استانفورد و ادوارد پارسل از دانشگاه‌ هاروارد کشف شد. آنها توانستند جذب تابش الکترومغناطيسي را که در نتيجه انتقال تراز انرژي هسته در يک ميدان مغناطيسي قوي صورت مي‌گيرد را نشان دهند. اين دو فيزيکدان در سال 1952 به خاطر کارشان موفق به دريافت جايزة نوبل شدند. در پنج ساله اول پس از کشف روش رزونانس مغناطيس هسته شيميدان‌ها دريافتند که محيط مولکولي اجسام بر جذب تابش توسط هسته‌ها در حضور يک ميدان مغناطيسي اثر مي‌گذارد و اين اثر مي‌تواند به ساختمان مولکول ارتباط داده شود. از آن پس رشد روش طيف‌سنجي تشديد مغناطيسي هسته انفجارآمیز بوده است و اين روش اثر قابل توجهي در توسعة‌ شيمي آلي، شيمي معدني و بيوشيمي داشته است . در سال 1999 یک تیم فیزیکدان کانادایی موفق به توسعه یک روش جدید با استفاده از روش رزونانس مغناطیس هسته‌ای Beta شدند که این روش قادر به نشان دادن خصوصیات مغناطیسی و الکتریکی لایه ها و سطوح بسیار نازک می باشد از روش های BetaNMR  در علوم نانویی استفاده می شود.
اندازه حرکت زاويه‌اي اسپين در هسته‌ها توسط عدد کوانتومي اسپين هسته مشخص مي‌شود. عددکوانتومي اسپين هسته ‌هر عدد صحيح يا نيمه صحيحي مي‌تواند باشد. در هسته‌هايي ماند¹⁶O و ¹²C که فاقد اسپين هستند، عدد کوانتومي اسپين هسته صفر است. هسته‌هایي که بدون اسپين‌اند و بنابراين اندازه حرکت زاويه‌اي اسپين ندارند، نمي‌توانند توسط طيف‌سنجي NMR آشکار شوند. هسته‌هاي اسپين‌داري که توزيع بار کروي دارند،‌ داراي عدد کوانتومي اسپين 1/2 هستند. نمونه‌هايي از اين هسته‌ها شامل ¹³C،¹⁹F، ³H، ¹⁵N، ³¹P و ¹H مي‌باشد که داراي عدد کوانتومي 1/2 و گشتاور مغناطيسي هستند. براي آن که يک هسته در ميدان آهنربايي تابش الکترومغناطيس را به مقدار زياد جذب کند بايد در نمونه از فراواني بالايي برخودار باشد و همچنين بايد گشتاور مغناطيسي (µ) نسبتاً بزرگ داشته باشد. هسته‌هایي که هر دو خاصيت مورد بحث را دارند شامل¹H،¹⁹ F ،²¹ P مي‌باشد. به طور معمول بيشتر اندازه‌گيري‌هاي ‌NMR براي ¹H انجام مي‌شود. اندازه‌گيري ساير هسته‌ها اغلب با استفاده از روش‌هاي افزايش علامت به منظور مشاهده طيف، انجام می شود. معمولاً از ميان هسته‌هايي با فراواني نسبي پايين که رزونانس مغناطيس هسته‌ را نشان مي‌دهند،¹²C ، ¹⁵N ، ¹⁶O بيشتر مورد توجه شيميدان‌ها قرار دارد. روش رزونانس مغناطيسي هسته‌اي هيدورژن (¹H) که بيشتر از ديگر هسته‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد داراي گشتاور مغناطيسي در حدود 2/7927= µ است براي اسپين‌هاي هسته‌اي 1/2 ، اختلاف انرژي بين دو سطح اسپين در يک ميدان مغناطيسي داده شده متناسب با گشتاور مغناطيسي آن خواهد بود. براي ديگر هسته‌ها که براي طيف‌سنجي تشديد مغناطيسي هسته‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرند گشتاور مغناطيسي به ترتيب براي ²¹P، ¹⁹F ¹²C برابر2/6873 ,1/1305 و 0/7022 مي‌باشد . در اکثر موارد حساسيت دستگاه‌هاي تشديد مغناطيسي هسته‌اي غيرپروتوني مثل ¹²C و غيره در مقايسه با HNMR کمتر است. همچنين در بيشتر ترکيبات، فراواني طبيعي هسته‌هاي مغناطيسي غيرپروتوني به ميزان قابل ملاحظه‌اي کمتر از پروتوني است. اين عامل سبب مي‌شود که طيف‌هاي NMR هسته‌هاي غيرپروتوني، سیگنال به نویز نسبتاً پاييني داشته باشند. پيک‌هاي اين طيف‌ها کوچک هستند و اغلب اگر از دستگاه يکساني که براي NMR هسته های پروتونی ( PMR ) به کار رفته، استفاده شود، طيف آنها را نمي‌توان مشخص کرد. با توجه به پايين بودن سیگنال به نویز در اين موارد، بيشتر دستگاه‌هاي طراحي شده براي ثبت طيف‌هاي NMR هسته‌هاي غيرپروتوني از چند پيمايش همراه با تکنيک ميانگين گيري از علامت استفاده مي‌کنند. متداول‌ترين دستگاه‌ها براي استخراج پيک‌هاي طيفي از تبديل فوريه استفاده مي‌کنند. دستگاه‌هاي تبديل فوريه براي تهيه طيف‌هاي PMR محلول‌هاي رقيق و مولکول‌هاي پيچيده، مانند پروتئين‌ها، که در آنها مقدار يک پروتون ويژه در مولکول اندک است، نيز به کار مي‌روند، تفاوت طيف‌هاي PMR و ساير طيف‌هاي NMR در محدوده جابجايي شيميايي است. محدوده جابه‌جايي شيميايي براي PMR در اکثر موارد 10PPM است. در حالي که براي هسته ¹²C جابه‌جايي شيميايي تا حدود 200 PPM است اين مقدار براي طيف‌هاي ¹⁹F و ²¹P به ترتيب برابر 300 و 400 PPM است.
در روش‌هاي NMR معمولاً واحدهاي مورد استفاده به صورت زمان (ثانيه)، زاويه (درجه يا راديان)، درجه حرارت (کلوين)، قدرت ميدان مغناطيسي (تسلا)، انرژي (ژول)، ارتعاش (دور بر ثانيه) و قدرت (وات) مي‌باشد.

 دستگاه NMR

در ساخت دستگاه NMR به دو طريق مي توان عمل كرد.

1- تغيير ميدان مغناطيسي

2- تغيير فركانس رادیویی

دستگاهي كه در آن فركانس ثابت است و ميدان را به ميزان مختصر تغيير مي دهيم ساده تر است.

دستگاههاي NMR   ميدان آنها در محدوده كوچكي تغيير مي كند و فركانس ثابتي به همه پروتون ها مي تابد.

بنابراين اين نوع دستگاه يك ميدان اوليه ثابت و يك ميدان ثانويه متغير دارد كه sweep generator اين كار را انجام مي دهد. به این دستگاهها دستگاه continuous wave (c.w) میگویند.

 

 FT-NMR يا pulse-NMR دستگاههاي جديد

به اين دستگاهها pulse NMR system گویند. هر پالس شامل تمام فركانس هايي است كه براي رزونانس رسيدن تمام پروتونها لازم است كه در 0.01 ثانيه فراهم مي شود.  ميدان در آنها ثابت است و فركانس تغيير مي كند Magnet بايد همواره روشن باشد تا يكنواختي ميدان به هم نخورد در زمان كوتاه پالسي به نمونه فرستاده مي شود كه حاوي تمام فركانس هايي است كه براي به رزونانس رسيدن همه پروتون ها لازم است.

-           با اين روش مي توان تعداد زيادي طيف را در فواصل زماني كوتاه گرفت.

-           همچنین از هسته هايي با فراواني كم هم مي توان طيف گرفت. ( افزايش حساسيت )

-        می توان از نمونه، با مقدار كم هم ،  طيف گرفت ، زيرا با اين دستگاهها مي توان در زمان كوتاه تعداد Scanها را زياد كرد كه با جمع كردن پيك ها noise به اندازه پيك اصلي افزايش نمي يابد. افزايش شدت پيك ها با راديكال تعداد اسكن متناسب است. اما از حدي بيشتر با افزايش تعداد اسكن هم طيف خوبي نخواهیم گرفت و فقط بايد مقدار نمونه را زياد كرد.

براي يكنواخت ( ثابت ) بودن ميدان لازم است مگنت دائما روشن باشد. روشن بودن دائمي مگنت گرماايجاد مي كند با استفاده از chiller آن را خنك مي كنيم. مگنت دستگاه ما الكترومگنت فركانس 80HTZ و ميدان حدود 2Tesla است. البته از80HTZ  به بالا دیگر از الکترو مگنت استفاده نمی شو دو به جای آن  از مواد ابر رسانا superconductive  براي ایجاد میدان استفاده مي شود اما این مواد  در دماي زير صفر اين خاصيت را دارند كه براي تامين اين دما از ازت يا هليم مايع استفاده مي شود. (عيب آن)

هر چه ميدان را قويتر كنيم R (Resolution  ) بيشتر مي شود.

 

دستگاه قديمC.W-NMR 

ميدان در محدوده کوچکی تغيير می کند و فرکانس ثابتی به همه پروتون ها می تابد.

 محل جذب پروتون ها در NMR را محل شيفت شيميايي پروتون ها مي گويند. محل شيفت اطلاعات زيادي درمورد ساختمان جسم و محل قرار گرفتن پروتون ها به ما مي دهد.

محل شيفت شيميايي را بر مبناي استانداردي به نام TMS تترامتيل سيلان بيان مي كنيم جذب TMS در صفر  PPM است مهمترين عامل موثر بر شيفت شيميايی الکترونهای هاي اطراف پروتون است هر چه eها بيشتر روي پروتون ها اثر شيلدينگ بگذارند اثر ميدان مغناطيسي كم شده و بايد بر شدت ميدان مغناطيسي افزوده شود.

TMS محافظت شده ترين پروتونها ها را دارد بنابراين به شدت از ميدان مغناطيسي كم مي كند و بايد بر شدت ميدان افزوده شود. بنابراين صفر بالاترين ميدان مغناطيسی را دارد.

يك قطره TMS به همه نمونه ها اضافه مي شود براي اينكه پيك صفر داشته باشيم- چون TMS 12 پروتون دارد كه از لحاظ شيميايي یکسان هستند با يك قطره جواب مي دهد. در 27°C به جوش مي آيد و از نمونه ها به راحتی جدا مي شود.تنها مشكل TMS اينست که با حلال هاي ابي قابل اختلاط نيست.

براي طيف از حلال ابی : TMS را در لوله مويين ریخته می شود  و آن را در لوله NMR گذاشته می شود  ( استاندارد خارجي ) و يا از DSS سديم 2,2 دي متيل، سيلاپنتا سولفونات استفاده می شود. ( اين ماده هم با يك قطره يك پيك شارپ مي دهد.)

استفاده از استاندارد خارجي بعلت عدم يكنواختي اثر ميدان  بر نمونه و استاندارد ، دقت زيادي ندارد.

 

 
اجزاء تشکيل دهنده دستگاه NMR 
اجزاء مهم يک طيف‌سنج NMR در شکل زیر به طور شماتيک نشان داده شده است.

آهنربا
در طيف‌سنج‌هاي تجاري NMR هم آهنرباهاي دائم و هم آهنرباهاي الکترومغناطيسي با ابعاد بزرگ مورد استفاده قرار مي‌گيرند. نوعاً ميداني در حدود 14000 گوس بين قطعات قطب‌هاي مغناطيسي که قطري برابر 12 اينچ يا بيشتر دارند، برقرار مي‌شود. مشخصات کارکردي آهنربا به خصوص براي کارهاي با تفکيک بالا، حساس و پراهميت است. ميدان ايجاد شده بايد در محوطة حضور نمونه، تا يک قسمت در108 همگن باشد و بايد تا درجة مشابهي در زمان‌هاي کوتاه پايدار بماند. براي داشتن چنين خصوصياتي، به ابزارسازي تکامل يافته‌اي که مجهز به ابزار پس خور جهت تصحيح در افت و خيز است، نياز مي‌باشد.

پيمايش گر ميدان مغناطيسي
استقرار يک جفت سيم‌پيچ به صورت موازي با سطوح مغناطيسی، تناوب ميدان اعمال شده در يک گسترة کوچک را امکان‌پذير مي‌سازد. با تغيير يک جريان مستقيم از ميان اين سيم‌پيچ‌ها، ميدان مؤثر را مي‌توان بدون از دست دادن همگني ميدان، تا چند صدميلي گوس تغيير داد.
معمولاً قدرت ميدان به طور خودکار و به طور خطي با زمان تغيير مي‌کند و اين تغيير با حرکت کاغذ ثبات همزمان است. براي يک دستگاه 60 مگاهرتزي، گسترة پيمايش ميدان برابر 1000 هرتز (235 ميلي‌گوس) يا چيزي حدود آن است.

منبع فرکانس راديويي
علامت حاصل از يک نوسانگر فرکانس راديويي (فرستنده) به داخل يک زوج سيم‌پيچي که عمود بر مسير ميدان نصب شده‌اند. خورانده مي‌شود و در نتيجه يک پرتو تابش قطبيدة مسطح به دست مي‌آيد. معمولاً از يک نوسانگر ثابت دقيقاً 60 مگاهرتزي استفاده مي‌شود. فرکانس براي کار با تفکيک بالا، بايد تا حدود يک قسمت در °10 ثابت باشد. توان خروجي اين منبع کمتر از وات است و بايد تا شايد به مقدار يک درصد در يک فاصله زماني چندين دقيقه ثابت باشد.

آشکارساز و سيستم ثبات
علامت فرکانس راديويي ايجاد شده توسط هسته‌هاي در حال رزونانس، به وسيله سيم‌پيچي که ظرف نمونه را احاطه کرده است و به صورت عمود بر سيم‌پيچ منبع قرار دارد، آشکار مي‌شود. علامت الکتريکي توليد شده در سيم‌پيچ‌ها کوچک است و بايد به ضريبي برابر °10 يا بيشتر تقويت گردد تا بتواند ثبت شود.

ظرف نگهدارنده نمونه
سلول متداول براي نمونه در NMR مرکب از يک لوله شيشه‌اي به قطر 5 ميلي‌متر است که حدود 0/4 ميلي‌متر از مايع در آن قرار مي‌گيرد. لوله‌هاي کوچکتر براي نمونه‌هايي با حجم کمتر نيز در دسترس است.

______________________________________
طيف سنجی رزونانس مغناطيس هسته‌ (  NMR ) ، طيف سنجي رزونانس مغناطيس هسته‌ ، طيف سنج رزونانس مغناطيس هسته‌ ، دستگاه NMR ، دستگاه FT-NMR

گاز کروماتوگرافی جرمی ( GC-Mass )

گاز کروماتوگرافی جرمی ( GC-Mass )

یکی از پیشرفته ترین دستگاههای مورد استفاده در آنالیز دستگاهی به  روش کروماتوگرافی گازی میباشد و ترکیبات پس از جداسازی با استفاده از طیف سنج جرمی شناسایی می شوند.
دستگاه GC-Mass  کاربرد گسترده ای در صنایع داروسازی ، پتروشیمی و غیره به منظور جداسازی و شناسایی ترکیبات ناشناخته با نقطه جوش پایین دارند.

دستگاه GC-Mass  مشابه دستگاه GC است. تنها تفاوت آن با GC معمولی اين است كه در اين دستگاه دتكتور مربوطه دتکتور Mass است. تفاوت هاي ديگر آن عبارتند از
1-  از ستون موئينه (كاپيلري) استفاده مي كنيم. از نظر پلاريته ستون داراي پلاريته متوسطي است. طولش  30 متر است و براي كارهاي عمومي استفاده مي شود از آنجا كه عوض كردن ستون زياد ساده نمي باشد. سعي مي كنيم ستوني را انتخاب كنيم كه نمونه هاي زيادي را با آن تعيين كنيم.

2- احتياج به حجم نمونه خيلي كمي براي تزريق داريم. معمولا 0.1 ميكروليتر حجم تزريق است، گاهي همين 0.1 ميكروليتر هم براي تزريق به اين دستگاه زياد است پس از سيستمي كه براي رقيق كردن نمونه است و split يا spliless نام دارد استفاده مي كنيم. Split يعني چند شاخه شدن يعنی نمونه ای که به دستگاه تزريق می کنيم عدد split را به دستگاه می دهيم .مثلا100 ، نمونه به همان مقدار تقسيم شده و يكي از آن قسمتها وارد دستگاه مي شود.
گاهي نمونه خالص، خيلي غليظ است و حتي با طريق split خط پايه خوبي ندارد. پس اين نمونه ها را رقيق مي كنيم (معمولا با متانل) مجبوريم  0.2-0.1 ميكروليتر  از نمونه را تزريق كنيم، چون حجم حلال زياد و حجم نمونه كم است كه در اينجا به مقدار زياد حلال به دستگاه مي رسد كه ممكن است فشار زیادی به دستگاه وارد کند، بنابراين به اندازه Rt حلال به دستگاه delay (تاخير) مي دهيم تا فيلامان دستگاه پس از خروج حلال روشن شود، كه متانل بعد از 2 دقيقه مي آيد، يعني دستگاه 2 دقيقه طیف جرم نمی گیرد.
در Mass احتياج داريم كه مقادير ميكروگرم از نمونه را تحت شرايط خلا بخار نموده و از آن طيف بگيريم . پس نياز به خلا داريم كه توسط توربوپمپ Turbo pump خلا mmHg 7-10 ايجاد مي شود. دو طريق عمده براي يونيزاسيون نمونه داريم:
1- طريقه  Electron Ionization الكترون يونيزاسيون ( EI ) : كه انرژي حدود ev 70 به جسم اعمال مي شود. مقدار شكست ها خيلي زياد است، پس اطلاعات راجع به ساختمان شيميائي جسم بيشتر مي شود. تنها اشكال آن نديدن پيك يون ملكولي در برخي اوقات است.
2- روش Chemical Ionization يونيزاسيون شيميايي  ( C.I ): از گاز متان، ايزوبوتان، آمونياك براي شكستن جسم استفاده مي كنيم كه طريق نرم تري است و يون ملكولي را مي بينيم.
در شروع كار با دستگاه بايد تشکیل خلا را چك كنيم كه به ميزان قابل قبولي رسيده باشد به خاطر اينكه وجود آب پیک (18)، ازت (28)، اكسيژن (32) را ایجاد می کنند. با این حال معمولا وقتي طيف Mass مي گيريم به آن برنامه مي دهيم كه از mass 40 به بالا را بگيرد.
لازم است كه ماهي يكبار كاليبراسيون را براي دستگاه انجام مي دهيم، يعني از يك جسم استاندارد طيف Mass بگيريم و ببنيم آيا مطابقت دارد يا نه؟
ماده استاندارد پرفلوروتري بوتيل آمين كه در داخل خود دستگاه در داخل يك شيشه كوچك تعبيه شده است ،  اين ماده داراي پيك هاي شارپي در نواحي به خصوصي هست ، اگر دستگاه بتواند اين پيك ها را پيدا كند ، در آن صورت دستگاه كاليبره می باشد.
تنها محدوديت اين دستگاه اين است كه چون سيستم وارد كننده نمونه به دستگاه GC, Mass است. پس در واقع تنها موادي را مي توان با GC شناسائي نمود كه فرار باشند يا از آنها بتوان مواد فرار ( توسط مواد مشتق ساز مواد فرار ) تهيه كرد. مواد مشتق ساز عبارتند از: مشتقات سيليس ( تري ميتل سيلان ) كه با جسم ايجاد مشتقات فرار قابل تزريق به GC را مي نمايند.


دستگاه GC-Mass

دستگاه GC-Mass شامل قسمت های زیر می باشد :

مخزن گاز :  مخزن گاز ، سیلند گاز یا دستگاه تولید گازاست که حاوی گازی است بی اثر که با فاز ساکن و حلال و نمونه واکنشی نمی دهد مثلا گاز هلیم ، هیدروژن ، نیتروژن با خلوص بالا ، که گاز بی اثر می باشند و با فاز ساکن و حلال و نمونه برهمکنشی ندارد.
گاز هیدروژن راندمان بالا و جداسازی خوبی را دارد و گاز هلیم شعله مطلوب تری دارد و امکان اشتعال خود به خودی نیز ندارد.

محل تزریق نمونه ( Injector ): نمونه های مایع با استفاده از سرنگ میکرولیتر و نمونه های جامد پس از حل شده در حلال مناسب از این طریق وارد دستگاه می شود.

ستون :
ستون های مجتمع  Packed columns ) ) : طول این ستون ها معمولا 1.5 متر تا 10 متر با قطر 2 تا 4 میلی متر می باشد و جنش انها شیشه ایی ( پیرکس ) یا فلزی ضد زنگ است که لایه ای از مواد جامد بی اثر مانند الومنیم ، گرافیت ، اجر نسوز ( سیلیس ) با میزان تخلخل مشخص بر جداره داخلی انها قرار دارد.
ستون های مویینگی ( Capillary Columns ):   طول این ستون ها معمولا  25 متر تا 60 متر ( معمولا 30 متر ) با قطر داخلی در حد دهم میلی متر می باشد. جنس ان از از سیلیکا پوشیده شده با پلی امید می باشد.
هر کدام از این ستون ها با توجه به نوع و شرایط نمونه ها و روش کار می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
محفظه گرم کن (Oven ( : محفظه ای است که ستون در ان قرار می گیرد و دمای ان کنترل می شود و قابل تنظیم می باشد.

دتکتور ( Detector ) : دتکتور همان طیف سنج جرمی ( دستگاه Mass ) می باشد که اجزا جدا شده ترکیب را شناسایی می کند.

ثبات (Recorder  ) :  اطلاعات دریافتی از دستگاه را ثبت و نمایش می دهد.


روش کار
نمونه از طریق محل تزریق وارد دستگاه می شود و به کمک گاز حامل که معمولا یک گاز بی اثر مانند هلیم و یا نیتروژن است وارد ستون دستگاه می شود و با عبور نمونه و گاز اجزای ان جدا شده و توسط اشکار ساز رویت می شود و در نهایت دیاگرام ان توسط دستگاه نمایش داده می شود.

 دیاگرام بدست امده از دستگاه GC-Mass

_________________________________
گاز کروماتوگرافی جرمی ( GC-Mass ) ، کروماتوگرافی گازی ، GC ، دستگاه GC-Mass ، دستگاه GC ،  طیف سنج جرمی

نرم افزار ISIS/Draw ( رسم ساختار ترکیبات شیمیایی )

نرم افزار ISIS/Draw  ( رسم ساختار ترکیبات شیمیایی )

نرم افزار ISIS/Draw یکی از معروف ترین و کم حجم و ساده در زمینه رسم ساختار های شیمیایی می باشد. شما با استفاده از این نرم افزار می توانید پیچیده ترین ساختار های شیمیایی را به راحتی رسم نموده و ساختار حاصل را در نرم افزار هایی مانند Word و  PowerPoint و … وارد نمایید.

از جمله ویژگی های این نرم افزار کار کردن اسان با ان و حجم کم ان می باشد. همچین در بخشی از نرم افزار ساختارهای کلی ترکیبات ، بر اساس دسته بندی ساختاری را در اختیار کاربر قرار می دهد که باعث سهولت در کار با نرم افزار می شود.

دانلود نرم افزار  ISIS/Draw v2.5  با حجم 5.6 مگابایت ( لینک 1 )

دانلود نرم افزار  ISIS/Draw v2.5  با حجم 5.6 مگابایت ( لینک 2 )

پسورد : www.4800.blogfa.com

استخراج مایع – جامد

استخراج مایع – جامد

فرایند استخراج مایع – جامد یا Leaching  از جمله فرآیندهای صنعتی است که کاربردهای فراوانی دارد.از فرآیند لیچینگ برای استخراج روغن از دانه های روغنی ، استخراج قند از چغندر قند  و استخراج فلزاتی مانند طلا و مس از سنگ معدن استفاده می شود.در این آزمایش سعی بر آن است تا فرآیند استخراج مایع جامد و عوامل مؤثر بر این فرآیند در طی آزمایش استخراج روغن از دانه های کنجد مورد بررسی قرار گیرد.

عمل استخراج از جامد که جزء روشهای غیر مستقیم می باشد ، عبارت است از حل شدن انتخابی یک یا چند جزء از یک مخلوط جامد که در تماس با یک محلول مایع قرار گرفته است. صنایع فلزی بیشترین استفاده کننده عملیات استخراج از جامد می باشند. موارد دیگر کاربرد آن استخراج روغن از دانه های روغنی و تهیه محصولات دارویی می باشد.
لیچینگ یا حل سازی فرآیندی است که در آن سنگ معدن و یا موادبرگشتی و ضایعات صنعتی حاوی عنصر با ارزش توسط یک حلال مناسب بصورت محلول در آمده و یونهای حاصل از انحلال در مرحله بعد مورد استفاده قرار می گیرند.ناخالصیهای حل شده در حین فرآیند لیچینگ یک کنسانتره ،در فرآیندهای مختلف هیدرومتالورژیکی از آن جدا می شود.عموماً فرآیند حل سازی و لیچینگ مواد معدنی و یا ضایعات صنعتی به یکی از روش های انحلال درجا،انحلال توده ای یا انباشته ای،انحلال مخزنی یا حوضچه ای،انحلال متلاطم،انحلال توسط میکرو اورگانیسم ها و الکترولیچینگ صورت می گیرد.یکی از روشهای رایج انحلال،روش انحلال متلاطم می باشد.این روش برای ذرات بسیار ریز مورد استفاده قرار می گیرد،سنگ معدن مورد نظر تا دانه بندی 100 – 75 میکرون خرد شده و سپس در یک محیط متلاطم قرار می گیرد.زمان انحلال در این روش به علت ریز بودن ذرات و افزایش سطح تماس ذرات با محلول لیچینگ بسیار کوتاه است.در برخی از فرآیندهای لیچینگ متلاطم برای بالا بردن میزان انحلال فشار محیط لیچینگ را افزایش می دهند و درجه حرارت انحلال را به حدود 230-170 درجه سانتیگراد می رسانند.گرمای مورد نیاز در داخل اتو کلاو توسط بخار تامین می شود.در صورتی که واکنشهای گرما زا باشند نیازی  به سیستم گرمایش نیست.

معمولا بهتر است عمل استخراج در درجه حرارت بالا صورت پذیرد ، زیرا :
1- با افزایش دما ، حلالیت حل شونده در حلال افزایش می یابد که این عمل باعث افزایش غلظت نهایی محلول مادر می شود .
2- با افزایش دما ، ویسکوزیته مایع کاهش و نفوذپذیری آن افزایش می یابد که هر دو عامل باعث افزایش سرعت استخراج می شود.
اما برای موادی مانند چغندر قند ، دمای بالا باعث تخریب شیمیایی جامد می شود. بنابراین عملیات را نباید در دمای بالا انجام داد.
در عمل استخراج ، انتخاب نوع دستگاه به حالت فیزیکی جامد و مشکلات و هزینه حمل و نقل آن بستگی دارد.
ذرات درشت در بسترهای ثابت ، توسط روشهای نفوذ و ذرات ریز توسط همزن در جامد پخش می شوند.
در عملیات استخراج ، اگر جامد توده قابل نفوذ تشکیل دهد ، می توان حلال را از بستر جامدات بدون همزن عبور داد و اگر جامد غیر قابل نفوذ باشد ، جامد در حلال پخش می شود.


روشهای تماس
در عملیات استخراج از جامد اگر جریان معکوس به کار رود ، نسبت به جریان متقاطع  محلول غلیظ تری به دست می آید. یک مثال از جریان معکوس سیستم Shanks  بهترین حالت قرارگیری مخازن در سیستم  Shanks به صورت ردیفی است که به آن Extraction Battery  گفته می شود.


روشهای مختلف استخراج از جامد

 استخراج از جامد در محل
در این روش استخراج مواد معدنی توسط نفوذ و در محل معدن توسط جریان حلال روی سنگ معدن و نفوذ به داخل آن صورت می پذیرد.

استخراج از جامد به صورت توده ای
سنگ معدن هایی که درصد ماده ی معدنی مطلوب در آن ها کم است و ارزش خرد و آسیاب کردن را ندارند روی سطح زمین به صورت توده ای از کلوخ استخراج می کنند.

مخازن نفوذ
استخراج از جامدات با اندازه متوسط را می توان توسط روشهای نفوذ در مخازن روباز انجام داد. ساختمان این این مخازن به طبیعت جامد و مایع و همچنین مقیاس عملکرد بستگی دارد و نسبتاً پرهزینه است.
برای ورود حلال به بسترهایی که جامدهایی با قابلیت  نفوذ کم دارند از فشار استفاده می کنند . به این مخازن ، مجموعه نفوذ یا انتشار گویند.

نفوذ در ظروف بسته
وقتی افت فشار جریان مایع برای حرکت در اثر نیروی جاذبه خیلی زیاد باشد ، از ظروف بسته استفاده می کنند ، به چنین ظروفی گاهی پخش کننده نیز می گویند.
وقتی حلال خیلی فرار است و یا درجه حرارت ، بالاتر از نقطه جوش نرمال حلال است ، مخازن بسته برای جلوگیری از اتلاف ناشی از تبخیر لازم است.

استخراج از جامد به صورت صافی فشاری
جامدات بسیار ریز را  تا حدی که مخازن نفوذ نسبتاً عمیق برای آنها مناسبند ، در صافی فشاری استخراج می کنند.

ظروف دارای هم زن
عبور مجرایی مانند حلال در استخراج بسترهای ثابت با نفوذ با صافی فشاری که نتیجه آنها استخراج آهسته و ناقص است را می توان با به هم زدن جامد و مایع در ظروف استخراج از بین برد. این ظروف در صنایع شیمیایی و فلزی برای استخراج جامدات ریز کاربرد زیادی دارند.

___________________________________

فرایند استخراج مایع – جامد ، فرآیند استخراج مایع – جامد ، استخراج مایع جامد ، لیچینگ ، استخراج جامدات ، Leaching

پلیمرهای مقاوم حرارتی

پلیمرهای مقاوم حرارتی

پلیمرهای مقاوم در برابر آتش ، پلیمرهایی هستند که در برابر تجزیه در دماهای بالا از خود مقاومت نشان می دهند. به این گونه پلیمرها در ساختمان های کوچک، آسمان خراش ها، کشتی های کوچک و کابین های هواپیما نیاز است. درچنین فضاهای تنگی توانایی رهایی از یک حادثه آتش سوزی و خطر گرفتاری در آتش علی السویه است،اگرچه که خطر گرفتاری در آتش کمی بیشتر است. در حقیقت بعضی از گزارشات نشان می دهد که در حدود 20 درصد از قربانیان سقوط هواپیما که کشته شـــده اند نه فقط به خاطر سقوط خود هواپیما، بلکه به خاطر به وجود آمدن آتش و آتش سوزی هواپیما بوده که کشته شده اند.

تاریخچه
کنترل قابـلیت اشتعال مواد مختلف موضوع مورد علاقه در سال های 450 قبل از میلاد بود. زمانی که مصری ها تلاش می کردند که اشتعال پذیری چوب را به وسیله خیساندن آن در پتاسیم آلومنیوم سولفات (آلوم) کاهش دهند. بین سال های 450 قبل از میلاد و دهه های اول قرن بیستم مواد دیگری برای کاهش اشتعال پذیری مواد مختلف استفاده شد که شامل آلوم و سرکه، خاک رس و مو، خاک رس و گچ، آلوم، سولفات فروس، گچ، آلومنیوم کلراید، آمونیوم فسفات، بوراکس و اسیدهای گوناگون بود. این تلاش های زود هنگام کاربردهایی در کاهش اشتعال پذیری چوب برای مواد نظامی، پرده های تئاتر و دیگر منسوجات پیدا کرد. برای مثــال کارهای مهم در این دوره اولیه شامل اولین گواهی ثبت اختراع برای مخلوطی بود که شعله وری را کنترل می کرد و به O b a d i a h   W y l d در سال 1735 نسبت داده شد و دیگری اولیـن اکتشاف علمی کنترل شعله وری بود که توسط J o s e p h   L o u i s   G a y   L u s s a c در سال 1821 انجام شد.

رشد و توسعه بعد از جنگ جهانی دوم
تحقیقات در مورد پلیمرهای کنترل کننده آتش به خاطر نیازی که به نوع جدید پلیمرهای ترکیبی در جنگ جهانی دوم پیدا شده بود، تقویت شد. ترکیب پارافین هالوژنه شده و اکسید آنتیموان توانسته بود به عنوان یک کاهش دهنده آتش برای چادرهای برزنتی موفق باشد. همچنین ساخت و سنتز پلیمرها، مانند پلی استرها به همراه منومرهای کنترل کننده آتش در این زمان رواج یافته بود. اضافه کردن افزودنی های مقاوم شعله به پلیمر، یک راه معمول و نسبتاً ارزان برای کاهش دادن شعله پذیری پلیمرها شده بود؛ در حالیکه ترکیب پلیمرهای ذاتا مقاوم در برابـر آتش به عنوان یک جایگزین گرانتر باقی مانده بود. اگـرچه مشخصات و خواص این پلیمرها معمولاً در جلوگیری از احتراق کارامد تر هستند.

احتراق پلیمر
پلیمرهای قدیمی تحت گرما تجزیه می شوند و محصولات قابل احتراقی از خود بر جای می گذارند. بنابراین می توانند از آتش نشٲت بگیرند و به راحتی آتش را گسترش دهند.
فرآیند احتراق زمانی شروع می شود که گرمایش یک پلیمر منجر به تولید محصولات سبک شود. اگر این محصولات به مقدار کافی غلیظ هستد، آنگاه در محدوده اشتعال پذیری، و در دمایی بالای دمای احتراق، احتراق ادامه پیدا می کند.مادامی که گرمای داده شده به پلیمر به میزان کافی می ماند که تجزیه گرمایی آن را به نسبتی بیش از آنچه که برای تغذیه شعله لازم است نگهدارد، احتراق ادامه پیدا می کند.

هدف و روشهای سیستم های کاهش دهنده آتش
هدف، کنترل گرما زیر مرحله بحرانیست. برای دست یافتن به این هدف، یک راه این است که بتوانیم یک محیط گرماگیر فراهم کنیم که محصولات غیر قابل اشتعال تولید کند و راه دوم این است که مواد شیمیائی ای اضافه کنیم که رادیکال های آتش زا مانند هیدروژن و هیدروژن اکسید را حذف کند.این مواد شیمیایی خاص می توانند به طور دائمی به مولکول های پلیمر افزوده شوند (رجوع کنید به پلیمرهای ذاتا مقاوم در برابر آتش) یا به عنوان افزودنی و پرکننده به پلیمر اضافه شوند (رجوع کنید به افزودنی ها و پرکننده های کنترل کننده شعله)

نقش اکسیژن
اکسیژن باعث تسریع تغییرات شیمیایی پلیمرها در برابر گرما (گرما کافت) در غلظت های پایین می شود و اکسیداسیون را در غلظت های بالا آغاز می کند. انتقال غلظت ها برای پلیمرهای مختلف ،متفاوت هستند. اضافه بر این، پلیمرها یک وابستگی ساختاری خیلی نزدیک با اکسیژن نشان می دهند. بعضی از ساختارها ذاتاً به محض واکنش با اکسیژن نسبت به تجـزیه حساسیت نشان می دهند. همچنین میزان دستیابی ای که اکسیژن به سطح پلیمر دارد نقش مهمی در شعله وری و احتراق پلیمر ایفا می کند. اکسیژن قبل از به وجود آمدن شعله بهتر می تواند با پلیمر واکنش دهد.

نقش میزان گرما
در بیشتــرموارد نتایج به دست آمده از میزان گرمای عادی به طور عمده با نتایج به دست آمده از آن با میزان گرمای بالاتر فرقی ندارد. اگرچه گستره واکنش می تواند به وسیله درجه گرمایش تحت تـاثـیر قرار بگیرد. به عنوان مثال، ممکن است بعضی از واکنش ها به دلیل تبخیر محصولات در دمای پایین انجام نگیرد.

نقش فشار
محصولات سبک تحت فشارهای پاییــن بهتـر و بیشتـر از بین می روند. معنی آن این است که ثبات و استحکام پلیمر ممکن است نصف شود. فشار پایین آورده شده همچنیـن می تواند تجــزیه محصولات با نقطه جوش بالا را کند کند.

پایداری حرارتی
پایداری حرارتی پلیمرها، تابع فاکتورهای گوناگونی است. از آنجا که مقاومت حرارتی تابعی از انرژی پیوندی است، وقتی دما به حدی برسد که باعث شود پیوندها گسیخته شوند، پلیمر از طریق انرژی ارتعاشی شکسته می‌شود. پس پلیمرهایی که دارای پیوند ضعیفی هستند، در دمای بالا قابل استفاده نیستند و از بکار بردن مونومرها و هم چنین گروه‌های عاملی که باعث می‌شود این پدیده تشدید شود، باید خودداری کرد. البته گروه هایی مانند اتر یا سولفون، نسبت به گروه هایی مانند آلکیل و NH و OH پایدارتر هستند، ولی وارد کردن گروه هایی مانند اتر و سولفون و یا گروه‌های پایدار دیگر صرفاً بخاطر بالا بردن مقاومت حرارتی نیست، بلکه باعث بالا رفتن حلالیت نیز می‌شوند. تاثیرات متقابلی که بین دو گونه پلیمری وجود دارد، ناشی از تاثیرات متقابل قطبی- قطبی، و پیوند هیدروژنی (kcal/mol ۶-۱۰) است که باعث بالا رفتن مقاومت حرارتی در پلیمرها می‌شوند. این قبیل پلیمرها باید قطبی و دارای عامل هایی باشند که پیوند هیدروژنی را بوجود آورند، مانند: پلی ایمیدها و پلی یورتان ها. انرژی رزونانسی که به وضوح در آروماتیک‌ها به چشم می‌خورد، مخصوصاً در حلقه‌های هتروسیکل و فنیل‌ها و کلاً پلیمرهایی که استخوان بندی آروماتیکی دارند، باعث افزایش مقاومت حرارتی می‌شوند.
در مورد واحدهای تکراری حلقوی، شکستگی یک پیوند در یک حلقه باعث پایین آمدن وزن مولکولی نمی‌شود و احتمال شکستگی دو پیوند در یک حلقه کم است. پلیمرهای نردبانی یا نیمه نردبانی پایداری حرارتی بالاتری نسبت به پلیمرهای زنجیره باز دارند. بنابراین اتصالات عرضی موجب صلب پلیمرهای خطی می‌شوند که شامل حلقه‌های آروماتیک با چند پیوند یگانه مجزا هستند. با توجه به نکاتی که ذکر شد برای تهیه پلیمرهای مقاوم حرارتی بایستی نکات زیر رعایت شوند:
_ استفاده از ساختارهایی که شامل قوی ترین پیوندهای شیمیایی هستند. مانند ترکیبات هتروآروماتیک، آروماتیک اترها، و عدم استفاده از ساختارهایی که دارای پیوند ضعیف مثل آلکیلن- آلیسیکلیک و هیدروکربن‌های غیر اشباع می‌باشند.
_ ساختمان ترکیب باید به گونه‌ای باشد که به سمت پایدار بودن میل کند، پایداری رزونانسی آن زیاد باشد و بالاخره ساختارهای حلقوی باید طول پیوند عادی داشته باشند، به نحوی که اگر یک پیوند شکسته شد، ساختار اصلی، اتم‌ها را کنار هم نگه دارد.

مقاومت در برابر حرارت
هنگامی که از پلیمرهای مقاومت حرارتی صحبت می‌شود باید مقاومت حرارتی آنها را برحسب زمان و دما تعریف کنیم. افزایش هر کدام از فاکتورهای ذکر شده موجب کاهش طول عمر پلیمر می‌شود و اگر هر دو فاکتور افزایش یابند طول عمر به صورت لگاریتمی کاهش می‌یابد. به طور کلی اگر یک پلیمر به عنوان پلیمر مقاوم حرارتی در نظر گرفته می‌شود، باید به مدت طولانی در ۲۵۰ درجه سانتی گراد، در زمان‌های متوسط در پانصد درجه سانتی گراد و در کوتاه مدت در دمای هزار درجه سانتی گراد خواص فیزیکی خود را حفظ کند. به طور دقیق تر یک پلیمر مقاوم حرارتی باید طی سه هزار ساعت و در حرارت ۱۷۷ درجه سانتی گراد، یا طی یکهزار ساعت در ۲۶۰ درجه سانتی گراد، یا طی یک ساعت در ۵۳۸ درجه سانتی گراد و یا طی ۵ دقیقه در ۸۱۶ درجه سانتی گراد، خواص فیزیکی خود را از دست ندهد.

نمودار TGA یک پلیمر مقاوم حرارتی تحت نیتروژن و هوا

برخی از شرایط ضروری برای پلیمرهای مقاوم حرارتی، بالا بودن نقطه ذوب، پایداری در برابر تخریب اکسیداسیونی در دمای بالا، مقاومت در برابر فرآیندهای حرارتی و واکنش گرمای شیمیایی است. سه روش اصلی برای بالا بردن مقاومت حرارتی پلیمرها وجود دارد. افزایش بلورینگی، افزایش اتصال عرضی و حذف اتصال‌های ضعیفی که در اثر حرارت اکسید می‌شوند. افزایش بلورینگی، کاربرد پلیمرها را در دمای بالا محدود می‌کند. زیرا موجب کاهش حلالیت و اختلال در فرآورش می‌شود. برقرار کردن اتصال‌های عرضی در الیگومرها روش مناسبی است و خواص پلیمر را به طور واقعی، اما غیر قابل برگشت تغییر می‌دهد.
اتصالاتی که باید حذف شود شامل اتصال‌های آلکیلی، آلیسیکلی، غیر اشباع و هیدروکربن‌های غیر آروماتیک و پیوند NH است . اما اتصالاتی که مفید است شامل سیستم‌های آروماتیکی، اتر، سولفون و ایمید و آمیدها هستند. این عوامل پایدار کننده به صورت پل در ساختار پلیمر واقع و موجب پایداری آنها می‌شوند. از طرفی ضروری است که پلیمر از قابلیت به کار گیری و امکان فرآورش مناسب برخوردار باشد.
پس باید تغییرات ساختاری طوری باشد که حلالیت و فرآورش مناسب تر داشته باشند. برای این منظور باید از واحد‌های انعطاف پذیرِ اتر، سولفون، آلکیل و همچنین از کوپلیمر کردن، و تهیه ساختارهایی با زنجیر نامنظم استفاده کرد. به طور کلی پلیمرهای مقاوم حرارتی به چهار دسته تقسیم می‌شوند. پلیمرهای تراکم ساده، مانند پلیمرهایی که از حلقه آروماتیک تشکیل شده‌اند و با اتصالات تراکمی به یکدیگر متصل هستند. پلیمرهای هتروسیکل، یعنی پلیمرهایی که از حلقه‌های آروماتیک تشکیل شده‌اند اما از طریق حلقه‌های هتروسیکل به هم وصل شده‌اند. کوپلیمرهای ترکیبی تراکمی هتروسیکل، یعنی پلیمرهایی که شامل ترکیبی از اتصال‌های تراکمی ساده و حلقه‌های هتروسیکل می‌باشند و پلیمرهای نردبانی که شامل دو رشته زنجیر هستند.

پلیمرهای مقاوم حرارتی ذاتی
پلیمرهایی که بیشتریـن کارایی را در مقاومت در برابر اشتعال دارند، آن هایی هستند که ذاتاً به عنوان مقاومت حرارتی ترکیب شده اند. اگرچه که دستیابی به این نوع پلیمرها سخت و ترکیب آن ها گران می باشد.
تغییر دادن خواص مختلف این پلیمرها می تواند باعث افزایش مقاومت ذاتی آن ها در برابر آتش شود.افزایش سختی یا سفتی، استفاده از منومرهای قطبی و یا استفاده از پیوندهای هیدروژنی بین زنجیرهای پلیمری، همگی باعث ارتقاء خاصیت مقاومت پلیمر در برابــر آتش می شود.

پلیمرهای خطی، تک رشته ای با حلقه های آروماتیک
بیشتر پلیمرهای مقاوم ذاتی در برابر آتش به وسیله حلقه های آروماتیک یا حلقه های هترولیتیک که باعث سختی و سفتی پلیمرها می شود، ساخته شده اند. پلی ایمیدها، پلی بنزوکسازول ها (PBOs)، پلی بنزیمیدازول ها و پلی بنزتیازول ها مثال هایی از پلیمرهای ساخته شده با حلقه های آروماتیک و هترولیتیک هستند.

پلیمرهایی که از مونومرهای آروماتیکی ساخته شده اند، تمایل دارند در برابر احتراق تبذیل به زغال بشوند،تا میزان گاز اشتعال پذیری را که آزاد می شود کاهش دهند.در ساخت چنین پلیمرهایی معمولا از پیش پلیمرهایی (prepolymers) استفاده می شود که بیشتر در ساخت پلیمرهای مقاوم در برابر احتراق(fire-resistant) واکنش نشان می دهند.

پلیمرهای نردبانی
پلیمرهای نردبانی زیر مجموعه ای از پلیمرهایی هستند که از حلقه های آروماتیکی یا حلقه هایی از جنس دیگر ساخته شده اند.پلیمرهای نردبانی معمولا یکی از دو نوع ساختار کلی را، که در شکل سه هم نشان داده شده دارند.
یک نوع از پلیمرهای نردبانی دو زنجیره ی پلیمری را با پیوندهای کووالانسی دوره ای به هم پیوند می زند.در نوع دیگر پلیمر نردبانی شامل یک زنجیره تکی است که دو رشته ای می باشد.هر دو نوع پلیمرهای نردبانی مقاومت خوبی در برابر تجزیه ی گرمایی نشان می دهند،چرا که زنجیره ها با شکستن یک پیوند کووالانسی لزوما از هم جدا نمیشوند.اگر چه که این خصوصیت فراورش پلیمرهای نردبانی را سخت می کند،زیرا این پلیمرها به آسانی ذوب نمی شوند.این مشکلات پیچیده تر هم می شوند به این دلیل که پلیمرهای نردبانی در حد زیادی غیر قابل انحلال هستند.

پلیمرهای غیر آلی و نیمه آلی
در پلیمرهای غیر آلی و نیمه آلی اغلب از مونومرهای سیلیکون-نیتروژن، بور-نیتروژن و فسفر-نیتروژن استفاده می شود.ویژگی های غیر احتراقی مؤلفه های (اجزای) غیر آلی این پلیمرها به اشتعال پذیری کنترل شده ی آنها کمک می کند. به عنوان مثال، پلیمرهایی که با اتصال حلقه های سایکلوتری فسفازین(cyclotriphosphazine) به وجود آمده اند،به جای تشکیل گازهای سمّی قابل اشتعال به میزان فراوان، به میزان زیادی زغال در برابر احتراق از خود بر جای می گذارند. پلی سیالات ها(polysialates) (پلیمرهایی که قالب هایی از آلومینیوم، اکسیژن و سیلیکون دارند) نوع دیگری از پلیمرهای غیر آلی هستند که می توانند از نظر گرمایی تا دماهایc ْ١٤٠٠-c ١٣٠٠ْ مقاوم شوند.

افزودنی ها و پرکننده های کنترل کننده ی شعله
افزودنی ها بسته به بر هم کنش افزودنی و پلیمر به دو دسته ی اصلی تقسیم می شوند. کنترل کننده های شعله ی واکنش پذیر ترکیباتی هستند که از لحاظ شیمیایی جزئی دائمی از پلیمر می شوند. آنها معمولاشامل ناجور اتم ها هستند. از سوی دیگر، افزودنی های کنترل کننده ی شعله ترکیباتی هستند که با پیوند کووالانسی به پلیمر وصل نیستند؛ بلکه کنترل کننده و پلیمر تنها به صورت فیزیکی با یکدیگر ترکیب شده اند.در حال حاضر، اساسا از شش عنصر به طور عمده در این زمینه استفاده می شود: بور، آلومینیوم، فسفر، انتیموان، کلر و برم. یک مزیّت برجسته ی اینگونه از پلیمرهای ضد احتراق (fire-safe) این است که آنها نسبتا به آسانی ساخته می شوند.

کامپوزیت های ساخته شده از فیبر طبیعی
فیبرهای طبیعی علاوه بر فراهم آوردن خواص مکانیکی رضایت بخش و قابلیت تجدید، راحت تر به دست می آیند و از مواد ساخته ی دست انسان هم ارزان ترند. به علاوه، با محیط زیست هم سازگاری بیشتری دارند.تحقیقات اخیر بیشتر بر کاربرد گونه های مختلف کنترل کننده های شعله در طول فرایند ساختمعطوف است همانطور که بر کاربرد کنترل کننده های شعله (علی الخصوص پوشش های پف کننده) در مرحله ی نهایی معطوف بوده.

نانوکامپوزیت ها
نانوکامپوزیت ها به دلیل قیمت نسبتا پایین و انعطاف پذیری بالای آنها در خواص چند منظوره به یک بحث داغ در تحقیقات پلیمرهای ضد احتراق تبدیل شده اند.
گیلمن(Gilman)  و همکارانش از پیشروان این تحقیق بودند که بهبود کنترل شعله را با حضور خاک رس مونتموریلونیت (montmorillonite) نانوپراکنده (nanodispersed) در ماتریس پلیمری (polymer matrix)نشان دادند.بعدها خاک های رسی که از لحاظ ساختاری اصلاح شده بودند، نانو ذرات TiO2 ، نانو ذرات سیلیس،هیدروکسیدهای مضاعف لایه ای، نانو لوله های کربنی، و................... چند وجهی از جمله موادی بودند که ثابت شد به خوبی مواد پیشین کاربرد دارند. به تازگی تحقیقات نشان می دهند که مخلوط کردن نانو ذرات با مهار کننده های قدیمی آتش (مانند پف کننده ها – پودرهای آتش نشانی) یا با عملیاتی سطحی (مثل عملیات پلاسما) به طرز مؤثری اشتعال پذیری را کاهش می دهد.

مشکلات و معایب افزودنی ها و پرکننده ها
اگرچه که افزودنی ها و پرکننده های کنترل کننده ی شعله در کاهش اشتعال پذیری مؤثرند، به طبع معایبی هم دارند. سازگاری ضعیف، فرّاریت بالا و دیگر تٲثیرات زیان آور آن ها،می تواند خواص پلیمرها را تغییر دهد. به علاوه، افزودن بسیاری از کنترل کننده های شعله باعث ایجاد دودهو مونواکسید کربن در حین احتراق می شود.مواد حاوی هالوژن هم نگرانی های بیشتری در رابطه با آلودگی زیست محیطی ایجاد می کنند.


_________________________________
پلیمرهای ضد اتش, پليمرهاي مقاوم حرارتي, پلیمرهای ضد آتش, پلیمر های ضد اتش, پليمر هاي مقاوم حرارتي, پلیمرهای مقاوم حرارتی, نانوکامپوزیت ها, نانو کامپوزیت ها, پلیمرهای خطی, پلیمرهای نردبانی

تست شعله ( Flame Test )

تست شعله ( Flame Test )

يکی از روش هاي شناسايي مواد که از گذشته اي نزديک رايج شده است استفاده از طيف نوري براي تشخيص نوع عنصر موجود در يک ترکيب است .
اين روش بر اين مبنا استوار است که ابتدا عنصر مورد نظر را مشتعل کرده و سپس از روي رنگ خاصي که هر عنصر در يک طيف يا يک دسته نور در محيط مرئي ساطع مي کند عنصر مورد نظر را شناسايي مي کنند .

تست شعله
از مزيت هاي اين روش به روش هاي ساده شناسايي ديگر مي توان به قدرت تشخيص عنصر در ترکيب در حالت هاي کمپلکس هاي پايدار و ترکيبات مختلف يک عنصر  مانند کربنات , سولفات , نيترات و ... اشاره نمود که حسني بزرگ براي شروع تجزيه و شناسايي و کار با يک ترکيب ناشناخته است .

يکي از کمبود هاي اين روش عدم قدرت تشخيص چند طول موج نزديک به هم از نظر چشم است . که امروزه با پيشرفت تکنولوژي و ساخت تجهيزاتي نظير طيف سنج IR يا دستگاه NMR اين کمبود ها جبران شده و از اين روش تنها براي شناسايي مواد بسيار ساده و در سطحي کم استفاده مي گردد. این روش در صورتی که ماده خالص بوده , اشتعال زا نباشد و توليد گاز در هنگام سوختن نکند کاربرد دارد.

جدول زیر رنگ مربوط به شعله عناصر مختلف را نشان می دهد.

روش کار :

ابتدا يک ميله فلزي و نسوز را در شعله گرفته تا سرخ شود و ديگر دود نکند سپس آن را تا دماي اتاق سرد کنيد . سپس ميله را کمي داغ کرده و در ظرفي که شامل مقدار بسيار کمي ماده است فرو ببريد تا کمي از پودر ماده به نوک ميله بچسبد .
شعله گاز را تنظيم کنيد تا به طور کامل به رنگ آبي پر رنگ بسوزد سپس ميله فلزي را در مکاني که شعله مورد نظر بيشترين حرارت را دارد بگيريد و به آرامي بچرخانيد ، رنگ شعله را براي ترکيب مورد نظر مشاهده و مقایسه کنيد. براي ترکيب های بعدي دوباره ميله را تميز کنيد , روي شعله تا سرخي حرارت دهيد و تا دماي محيط خنک کنيد و مراحل را دوباره تکرار کنيد .

براي مثال هنگامي که نمک طعام يا خوراکي را که شامل عنصر فلزي سديم در ترکيب ساختماني است را روي شعله يکنواخت و آبي رنگ که داراي شدت يکنواخت است
 مي گيريم از خود نور نارنجي مايل به زرد خارج مي کند از آنجايي اين نور, تنها مربوط به فلز سديم با اين درجه خلوص در ترکيب مورد نظر است, مي توان در شناسايي ترکيباتي که در آنها شعله مورد نظر داراي اين رنگ مي گردد از بودن سديم در آن ترکيب مطمئن گرديد.

________________________________

تست شعله, شناسایی مواد با تست شعله, شناسایی عناصر

نرم افزار ChemToolBox

نرم افزار ChemToolBox

این نرم افزار یک سری اطلاعات کاربردی و مورد نیاز در مورد حلال های  مورد استفاده در ازمایشگاه را در اختیار ما قرار می دهد . اطلاعاتی مانند :

جرم مولی ، جرم حجمی ، نقطه ذوب ، نقطه جوش ، ساختار شیمیایی ، انحلال پذیری در آب  ، طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای ( HNMR   ،  CNMR) ، طیف سنجی جرمی و ...

اطلاعاتی در مورد ، مواد مورد استفاده در خشک کردن حلال ها ، ساختار و شکل حلال ها ، رنگ  حلال ها ، نماد ، عدد اتمی ، جرم اتمی ، حالت های اکسایش ، ساختار کریستالی ، دمای ذوب ، دمای جوش ، دانسیته ، الکترونگاتیویته ، شعاع واندروالس ، آرایش الکترونی ، ایزوتوپها و نیمه عمر  و…

 این اطلاعات به شکل کاملا منظم طبقه بنده شده است و به اسانی در دسترس است . با این نرم افزار به جای جستجو در چندین کتاب و هندبوک و رفرنس ، اطلاعات مورد نیاز خود را به سرعت بدست می اورید.

دانلود نرم افزار ChemToolBox با حجم  11 مگابایت ( لینک 1 )

دانلود نرم افزار ChemToolBox با حجم  11 مگابایت ( لینک 2 )

پسورد : www.4800.blogfa.com

آموزش کار با دستگاه گروماتوگرافی مایع ( HPLC )

آموزش کار با دستگاه گروماتوگرافی مایع ( HPLC )

در این آموزش سعی شد با بیان ساده و شرح کاربردی مطالب و بررسی یک مثال به صورت مرحله به مرحله نحوه کار با دستگاه HPLC اموزش داده شود.

تعیین مقدار ماده موثر یک ترکیب با استفاده از روش کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا

در ابتدا باید یک روش کار معتبر در دسترس باشد. برای ترکیبات دارویی و زیر مجموعه های ان ها روش کارهایی تحت عنوان فارماکوپه وجود دارد و یا در مورد ترکیبات مربوط به صنایع غذایی ، خوراکی و غیره  نیز منابع معتبری در دسترس می باشد. گاهی هم روش معتبر آنالیز یک ماده با خرید محموله یا نمونه ، از شرکت تولید کننده ان ماده درخواست میشود.
به هر حال مرحله اول کار داشتن یک روش و دستور کار معتبر و مناسب است.
 اگر روش کاری در دسترس نباشد کار کمی مشکل تر می شود و نیاز به تجربه و مهارت و همچنین تحقیق در مورد ترکیب مورد نظر ، دستگاهوری و روش های آنالیزی و ... می باشد که خود شرح مفصلی دارد.
فرض می کنیم که یک روش معتبر در دسترس داریم. به طور مثال :


تعیین مقدار ماده موثر ترکیب دارویی سفتریاکسون با استفاده از روش کروماتوگرافی و دستگاه HPLC

این روش بر اساس روش ارائه شده در فارماکوپه ( USP ) می باشد. 

دانلود روش به صورت کامل به زبان انگلیسی

مطلب بالا بخشی از این آموزش است که در این قسمت قرار داده شده است ، برای دریافت کامل این آموزش از طریق لینک زیر اقدام کنید.

دانلود آموزش کار با دستگاه گروماتوگرافی مایع ( HPLC )

پسورد : www.4800.blogfa.com

واكنش درجه اول ( First-order Reaction )

واكنش درجه اول ( First-order Reaction )

واكنشي كه در آن مجموع توان‎هاي عبارت‎هاي غلظت در معادله سرعت برابر 1 مي‎باشد را واكنش مرتبه اول گويند. شكل كلي واكنش به صورت: rate = k[A] مي‎باشد. مثلاً تجزيه گاز پنتا اكسيد دي‎نيتروژن به دي اكسيد نيتروژن و اكسيژن نوعي از واكنش مرتبه اول است.

معادله سرعت براي واكنش بالا به شكل زير است:

شكل كلي معادله سرعت را كه در تعريف آورده شد مي‎توان برمبناي سرعت كاهش غلظت A نوشت:

 

كه شكل ديفرانسيلي آن به صورت است :

 

با انتگرال‎گيري و مرتب سازي معادله به دست آمده خواهيم داشت:

     

كه همانند معادله يك خط مستقيم (Y = mX + B ) است.
[A]₀: غلظت اوليهLn[A]₀ )  _A  همان B يا عرض از مبداء است)
[A] : غلظت نهايي A
k: ثابت سرعت( -K  شيب خط)

و t زمان واكنش است.

يعني اگر براي يك واكنش معين به صورت تجربي، لگاريتم طبيعي يا اعشاري غلظت ماده واكنش دهنده بر حسب زمان رسم شود و يك خط راست با شيب منفي به دست آيد نشانگر آن است كه واكنش مرتبه اول است و ثابت واكنش يعني  k، همان شيب خط است كه قابل محاسبه مي‎باشد.

زمان نيمه عمر واكنش براي واكنش مرتبه اول، يعني زمان لازم براي اينكه نصف ماده واكنش دهنده وارد واكنش شده باشد به ترتيب زير قابل محاسبه است:

با قرار دادن مقدار فوق در معادله سرعت واكنش داريم:

توجه كنيد كه نيمه عمر هر واكنش مرتبه اول، ثابتي مستقل از غلظت ماده واكنش دهنده است.
مثال: براي واكنش:

وقتي Ln[N2O5] برحسب t رسم شود يك خط راست به دست آمده است. شيب (Slope) اين خط  مقدار ثابت سرعت ، k ، براي اين واكنش مرتبه اول  است.

آموزش نرم افزار Chem Office

آموزش نرم افزار Chem Office

این نرم افزار یکی از نرم افزار های کاربردی و بسیار مفید برای دانشجوها و اساتید شیمی می باشد که کاربرد فراوانی دارد. به طور کلی نرم افزار  Chem Office جز یکی از کامل ترین و کاربردی ترین نرم افزارهای شیمی می باشد.

 نرم افزار Chem Office دارای سه بخش است  :
 بخش Chem Draw
این قسمت کاربرد های زیادی دارد از جمله  طراحی واکنش ها ، رسم اشکال ترکیبات شیمیایی الی و معدنی ، نامگذاری  ایوپاک ترکیب رسم شده ، ارائه اطلاعاتی نظیر نقطه ذوب و جوش و جرم ملکوکی و فرمول شیمیایی ، رسم طیف CNMR و HNMR و ...

بخش Chem 3D
این قسمت نیز کاربرد های زیادی دارد از جمله  نمایش اشکال ترکیبات شیمیایی الی و معدنی به صورت سه بعدی ، نمایش اتم ها و مولکول های ترکیبت رسم شده در فضا سه بعدی و ...

بخش Chem Finder
این بخش جهت جستجوی منابع تحقیقاتی و پژوهشی مورد استفاده قرار می گیرد.

این فایل اموزشی از جمله کاملترین اموزش های موجود در مورد این نرم افزار است. در این فایل اموزشی بخش Chem Draw با جزئیات و درج تصویر از محیط نرم افزار به شکل یک کتاب تهیه و تنظیم شده است و امیدوارم که مورد استفاده قرار گیرد.


دانلود اموزش نرم افزار Chem Office با حجم 1.6 مگابایت ( لینک 1 )

دانلود اموزش نرم افزار Chem Office با حجم 1.6 مگابایت ( لینک 2 )

پسورد : www.4800.blogfa.com

برای دانلود نرم افزار Chem Office به قسمت زیر مراجعه کنید.
دانلود نرم افزار Chem Office