ولادت امام رضا

 

ولادت امام رضا (ع) بر كليه مسلمين جهان مبارك باد

امشب از آيينه ها آواز يا هو مي وزد
دارد از حيراني چشمت هياهو مي وزد

پلک واکن هر چه مي خواهم تماشايت کنم
در نگاه تند چشمان تو آهو مي وزد

باز گرداگرد ايوان تو پرپر مي زنم
باز هم از چار سوي عرش هوهو مي وزد

من هم آوازتو احساس غريبي مي کنم
اي که از دلتنگي ات عطر پرستو مي وزد

باد مي رقصد ميان نقش گنبدهاي تو
از تن گلدسته ها انگار شب بو مي وزد

شعر من مثل غزالان پريشان شما
در نسيم خانه ات اين سو و آن سو مي وزد

آب تبلور

آب تبلور به چه معناست؟

آب تبلور آبي است كه به همراه مولكولهاي بعضي بلورهاي جامدهاي يوني است. هنگامي كه يك جامد يوني از محلول آبي متبلور مي‌شود به عنوان مثال باريم كلريد محلول در آب است و ما به وسيله‌ي تبخير يك مقدار از محلول و اشباع كردن محلول، مقداري بلور BaCl2 بدست مي‌آوريم. در اين هنگام تعدادي از مولكولهاي آب در شبكه بلور به دام افتاده و با بلور پيوندهاي ضعيف واندروالسي برقرار مي‌كند. در اين هنگام ما به جاي BaCl2 خالص، نمك متبلور آن را داريم و فرمول آن به صورت (₍BaCl₂, 2H₂O_(s) مي‌باشد. به اين گونه بلورهاي نمكي كه با مولكولهاي آب همراه هستند، هيدرات و به آبي كه اين بلورها را همراهي مي كند و در شبكه بلوري اين نمكها وارد شده است، آب تبلور گفته مي‌شود. مثال ديگر از اين دست، سولفات مس هيدراته است كه داراي 5 مولكول آب تبلور مي‌باشد:( ­₍CuSO₄, 5H₂O _(s)

معمولا" ظاهر هيدراتها با تركيبات بي‌آب آنها كاملا" تفاوت دارد. به طور معمول، هيدراتها بلورهاي نسبتا" بزرگ و غالبا" شفاف تشكيل مي‌دهند. هيدراتها بر اثر گرم شدن تجزيه مي‌شوند و آب تبلور خود را به صورت بخار آب از دست مي‌دهند.

BaCl₂, 2H₂O_(s) à BaCl2 _(s) + 2H₂O_(g(

از بين رفتن آب تبلور يك هيدرات را شكوفا شدن مي‌نامند.

رنگ برخي از نمك هاي آب پوشيده با رنگ نمك بي آب آنها متفاوت است، از اين رو، از اين نمكها به عنوان شناساگر رطوبت استفاده مي كنند. مثلا"

قرمز رنگ CoCl₂.2H₂O

صورتي رنگ CoCl₂.5H₂O

بنفش رنگ CoCl₂.4H₂O

آبي رنگ CoCl₂

مسائل مربوط متبلور معمولا" به اين صورت است كه مقدار مشخصي از نمك را حرارت داده و وزن آن در اثر تبخير آب درون آن كاسته مي شود. از روي كاهش وزن داده شده از ما مي خواهند كه نسبت آب به نمك را محاسبه كنيم. به عنوان مثال:

023/1 گرم نمك آب پوشيده ي مس II سولفات را در يك بوته چيني حرارت مي دهيم تا آب آن بخار شود. 654/0 گرم نمك بي آب مس II سولفات در بوته باقي مي ماند. حساب كنيد به ازاي هر مول CuSO4، چند مول آب در نمك آبدار وجود داشته است.(جرم مولي مس، گوگرد، اكسيژن و هيدروژن به ترتيب 64، 32، 16 و 1 گرم بر مول است.)

براي حل اين گونه سوالات بايد سه مرحله طي كنيم:

1- ابتدا اين رابطه را بنويسيم و جرم هر يك از اين گونه ها را حساب كنيم: آ- جرم نمك آبدار ب- جرم نمك بي آب ج- جرم آب و اين رابطه را برايش بنويسيم:

جرم نمك آبدار = جرم نمك بي آب + جرم آب

2- تبديل كردن جرم نمك بي آب به مول

3- تبديل كردن جرم آب به مول

4- بدست اوردن نسبت مولي آب به نمك به وسيله ي تقسيم كردن مرحله ي 4 به مرحله ي 3

پس با استفاده از مرحله ي اول، ابتدا جرم آب بخار شده را حساب كنيم:

جرم آب بخار شده= جرم نمك آب پوشيده – جرم نمك بي آب

369/0 = 654/0 - 023/1

بنابراين مقدار آب بخار شده برابر 369/0 گرم مي باشد.

2- حال بايد تعداد مول نمك بي آب را محاسبه مي نماييم. براي اين منظور جرم نمك مورد نظر را در معكوس جرم مولي آن ضرب مي نماييم.

= تعداد مول نمك بي آب

Mol 004/0=g CuSO₄ 160 / mol CuSO₄ 1 * g CuSO₄ 654/0

3- حال بايد ببينيم اين مقدار گرم آب برابر چند مول آب مي باشد. براي اين منظور به اين ترتيب عمل مي كنيم:يعني بايد جرم مورد نظر را در معكوس جرم مولي آب ضرب نماييم. جرم مولي نيز با جمع جرم اتمهاي تشكيل دهنده با در نظر گرفتن تعداد آن ها بدست مي آيد.

= تعداد مول آب بخار شده

Mol 020/0=g H₂O 0/18 / mol H₂O 1 * g H₂O 369/0

4- حال نسبت تعداد مول هاي آب بخار شده به مول هاي نمك بي آب را به وسيله تقسيم آن ها به يكديگر بدست مي آوريم.

1/5 = mol 400/0 / mol 020/0 = تعداد مول CuSO₄ / تعداد مول H₂O

پس نسبت آب به نمك برابر 5 به 1 است. بنابراين فرمول تجربي اين نمك CuSO₄.5H₂O بوده، تعداد آب تبلور آن 5 است.

 منبع: تبيان

دانستنیهای شیمی‌معدنی

۱الف) در باره سختی جامدهای یونی می توان سه قاعده زیر موسوم به قاعده Fajans را بیان کرد:

1) در جامدهای یونی با ساختار بلوری یکسان و بار برابر، هر چه فاصله بین یونها کمتر باشد، بر میزان سختی بلور افزوده می‌شود.

2) در جامدهای یونی که ساختار یکسان و فاصله بین‌یونی نزدیک دارند، با افزایش بار آنیون و کاتیون، سختی بلور افزایش می‌یابد.

3) چنانچه یونها در یک جامد یونی دارای آرایش گاز بی‌اثر باشند، نسبت به جامدهای یونی دیگر که در آنها یونها آرایش گاز بی‌اثر ندارند، (در صورتی که بار، فاصله بین‌یونی و ساختار بلور یکسان باشند.) سختی بلور بیشتر است.

 

 

۲الف) سیتریک اسید، سدیم کربنات، جوش شیرین (سدیم بی‌کربنات)، سولفوریک اسید، دی اکسید کربن، هیدروژن پراکسید، آمونیوم پرکلرات، پتاسیم یدید، الکلها و... به عنوان سوخت شیمیایی خودروهای کوچک استفاده می‌شوند.

چند واکنش از این دست عبارتند از:

2 HOOH --> 2 H₂O + O₂   enzyme: catalyses

H₂CO₃ --> CO₂ + H₂O   enzyme: carbonic anhydride

در واکنشهای بالا که با استفاده از آنزیم انجام‌پذیرند، از انرژی به دست آمده از شکستن پیوند استفاده می‌شود.

سوختن اتانول:

C₂H₅OH + 3 O₂ --> 2 CO₂ + 3 H₂O

تجزیه اسید استیک:

CH₃CO₂H --> CO₂ + CH₄

یا تجزیه جوش شیرین:

2 NaHCO₃ --> Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

دو واکنش اخیر برای شروع به گرما نیاز دارند اما پس از شروع واکنش، گرماده هستند.

 

 

۳الف) کلرید آهنIII یا FeCl₃، ماده‌ای به شدت سمی، خورنده و اسیدی با رنگ متغیر است که رنگ آن به زاویه دید بستگی دارد و از سبز تیره تا بنفش تغییر می‌کند. انحلال آن در آب گرمازا ست و در اثر انحلال، محلول قهوه‌ای رنگ و اسیدی می‌دهد. در اثر  گرما، به کلرید آهنII و گاز سمی کلر تجزیه می‌شود:

 

FeCl₃ + Q --> FeCl₂ + 1/2 Cl₂

 

 

با ترکیب FeCl₃، جوش شیرین و آب در یک بطری می‌توان گازی فوق‌العاده‌ای تولید کرد که سبب می‌شود بطری نوشابه را مانند موشک پرتاب کند.

یادآوری می‌شود هر ماده منفجره به دو جزء ماده سوختنی و اکسنده نیاز دارد. برای مثال پتاسیم نیترات به شدت اکسنده است ولی به تنهایی منفجر نمی‌شود. اما ترکیب چهار به شش شکر (به عنوان ماده سوختنی) و پتاسیم نیترات به یک بمب دودزا منتهی می‌شود.

 

 

۴الف) فسفید فلزهایی مانند آلومینیوم، روی، کلسیم و منیزیم به عنوان یک گونه از سمهای دفع آفات، حشرات و جونده‌ها از دیرباز در بسیاری از کشورهای دنیا به کار می‌رفته‌اند که قیمت ارزان، کاربرد آسان و کارآیی بالا موجب مصرف گسترده آنها در کشاورزی شده است.

در ایران "فسفید آلومینیم" با نام قرص برنج به ویژه در شمال کشور برای نگهداری برنج در انبارها و جلوگیری از تخریب آن توسط حشر‌ه‌ها از سالیان گذشته استفاده می‌شده است.

قرصهای برنج در تماس با رطوبت موجود در برنج و غلات دیگر، گاز سمی فسفین آزاد می‌کنند که این گاز موجب نابودی آفات و حشر‌ه‌ها و ماندگاری محصول در انبار می‌شود. به علت فراریت و نیمه عمر کوتاه گاز فسفین در محیط، مصرف برنج و دیگر فراورده‌های کشاورزی نگهداری‌شده توسط این ماده، پیامدهای سوء در انسان ندارد.

البته فسفید آلومینیوم جزو سمهای کشنده برای انسان است و مقدار کشنده آن برای انسان بالغ با میانگین وزن 70 ک‌گ حدود 500 میلی‌گرم برآورد شده، این در حالی است که هر قرص برنج حاوی یک گرم فسفید آلومینیوم است. فسفید آلومینیوم در معده در اثر واکنش با آب و اسید معده گاز سمی فسفین آزاد می‌کند و نشانه‌های مسمومیت شامل طیف وسیعی از آشفتگیهای گوارشی، قلبی عروقی، کلیوی، کبدی، عصبی و تنفسی است که می‌توان استفراغ ، درد ناحیه شکم، سرگیجه، کاهش هوشیاری، کاهش فشار خون، بی‌نظمی تپش قلب، زردی، تشنج و بیهوشی را نام برد.

 

توضیح بیشتر درباره سم‌پاشی: دوره کارنس به زبان ساده عبارت است از مدت زمانی که پس از سم‌پاشی باید طی شود تا فراورده کشاورزی را بتوان مصرف کرد. مسلما پس از سم‌پاشی نه تنها بافتهای بیرونی گیاه و میوه‌ها به سم آغشته می‌گردند بلکه پاره‌ای از سمها از طریق روزنه‌های گیاه یا آوندهای چوبی و آبکش به بافتهای درونی نفوذ و به همه نقاط گیاه سرایت می‌کنند که مصرف چنین فراورده‌ای برای بدن زیان‌آور است.

 

۵الف) پتاسیم نیترات KNO3 یک ترکیب یونی به رنگ سفید و در آب محلول است. پتاسیم نیترات کاربردهای فراوان دارد که از جمله برای ساختن باروت و نیز در ترکیب خمیر دندان به کار می‌رود. واكنش انفجار باروت سیاه را می‌توان به این صورت نوشت:

4 KNO₃ + S + 4 C -> 2 N₂ (g) + 2 K₂O + 4 CO₂ (g) + SO₂ (g)

برخی واكنش انفجار باروت را در فضای محدود به صورت زیر نوشته‌اند:

2 KNO₃ + S + 3 C -> N₂ + 3 CO₂ + K₂S

هنگام انفجار دودی خارج می‌شود كه مربوط به ایجاد پتاسیم سولفید است.

اگر در هوای آزاد باروت را بسوزانیم معادله واكنش چنین است:

4 KNO₃ + 3 S + 2 C -> 2 N₂ + 2 K₂CO₃ + 3 SO₂

در عمل برای ساخت باروت سیاه 75 درصد پتاسیم نیترات، 14 درصد زغال چوب و 11 درصد گوگرد به كار می‌رود. پتاسیم نیترات (شوره) همان ماده سفید رنگی است كه به طور طبیعی در كنار دیوارهای مرطوب ایجاد می‌شود.

پتاسیم نیترات همچنین به عنوان یک ماده اکسنده نیز کاربرد دارد.

 

 

تهیه آب اکسیژنه (H2O2)

تهیه آب اکسیژنه (H2O2)

روش اول

مواد لازم: باریم پراکسید، سولفوریک اسید 20%، باریم کربنات، یخ

روش کار: درون یک ارلن کوچک 25 میلی لیتر سولفوریک اسید 20% ریخته و پس از سرد کردن (ارلن را درون آب یخ قرار دهید) به تدریج 5 گرم BaO2 به آن اضافه کنید (ارلن همچنان درون آب یخ باشد) در این حالت باریم سولفات ته نشین میشود. سپس به آن حدود یک گرم BaCO3 جامد اضافه نموده، رسوب را صاف کنید. محلول زیر صافی آب اکسیژنه میباشد.

 
روش دوم

مواد لازم: باریم پراکسید، سولفوریک اسید

روش کار: 30 گرم باریم پراکسید را در یک بشر با کمی آب به صورت خمیر در آورید. در یک ارلن 60 میلی لیتر سولفوریک اسید 4 نرمال بریزید و آنرا در یک تشت آب – یخ قرار دهید تا کاملا سرد شود. سپس به تدریج خمیر باریم پر اکسید را به آن اضافه کنید و بهم بزنید. پس از تمام شدن باریم پر اکسید رسوب را صاف کنید. محلول زیر صافی آب اکسیژنه است.

روش سوم

مواد لازم: باریم پراکسید، کپسول گاز CO2

روش کار: 10 گرم باریم پراسید را داخل ارلن در آب یخ به صورت معلق در آورید و به آن مقدار کافی گاز کربن دی اکسید وارد کنید. رسوب را با صاف کردن از آب اکسیژنه جدا کنید.

روش چهارم

مواد لازم: فسفریک اسید، سدیم پراکسید

روش کار: در یک لوله آزمایش مقدار 10 میلی لیتر فسفریک اسید بریزید و آنرا در ظرف آب یخ نگهدارید. پس از سرد شدن به آن مقدار کمی سدیم پراکسید اضافه کنید.

 
روش پنجم

مواد لازم: سدیم دی هیدروژن ارتو فسفات، سدیم  پراکسید، سدیم هیدروکسید، فسفریک اسید، یخ

روش کار: محلولی از 5 گرم سود در 40 میلی لیتر آب مقطر تهیه کنید. به محلول فوق 8 میلی لیتر ارتو فسفریک اسید اضافه کنید. مخلوط را پس از به هم زدن در آب یخ سرد نمائید. این واکنش منجر به سدیم دی هیدروژن فسفات میشود.

2/2 گرم سدیم پر اکسید پودر شده را به محلول سیر شده سدیم دی هیدروژن ارتو فسفات به تدریج ضمن سرد کردن و به هم زدن به وسیله یک میله شیشه ای، اضافه نمایید. (چنانچه درجه حرارت محیط زیاد پایین باشد بلورهای دی سدیم هیدروژن ارتو فسفات 12 آبه با قدری یخ متبلور میشود.)

درجه حرارت محیط را به (1-) درجه سانتیگراد زیر صفر برسانید و رسوب تولید شده را صاف کنید. محلول زیر صافی آب اکسیژنه است.

اسید نیتریک

اسید نیتریک

اسید نیتریک خالص (HNO3) در 41.6- درجه سانتی‌گراد ذوب شده ، تولید مایع بی‌رنگی می‌کند، اما نسبت به درجه حرارت و درجه تابش نور بر آن ، گستره رنگ آن از زرد تا قرمز متمایل به قهوه‌ای متغیر است. این تغییرات نتیجه تجزیه آن طبق واکنش زیر است:

2HNO3 -----> 2NO2 + H2 + 1/2 O2

به این علت ظرفهای محتوی آن ، همیشه تحت فشار کنترل شده می‌باشد. اسید نیتریک با آب قابل احتراق است و محلول آن آزئوتروپی را تشکیل می‌دهد که نقطه جوش آن برابر با 121.9 درجه سانتیگراد است که شامل 68.7% وزنی HNO3 می‌باشد.

                                   

                         

روشهای تهیه اسید نیتریک
امروزه در تولید صنعتی اسید نیتریک ، آمونیاک بعنوان ماده اولیه استفاده می‌شود. از نظر تاریخی ، اسید نیتریک اولین بار از اثر اسید سولفوریک روی نیترات سدیم (شوره شیلی ) بدست آمد. واکنش در کوره‌هایی با دمای 150 تا 170 درجه سانتی‌گراد صورت می‌گیرد. اسید بدست آمده ، دارای غلظت 95 تا 97 درصد است.

روش بریک لند ( Brikeland )
در این روش می‌توان اسید نیتریک را از اکسید نیتریک مطابق واکنش زیر بدست آورد.

N2 + O2 -----> 2NO + 43Kcal

تبدیل NO به HNO3 با اکسیداسیون و هیدراتاسیون انجام می‌گیرد. در این فرایند بخاطر کم بودن غلظت NO ، علاوه بر هزینه انرژی الکتریکی ، مقداری گاز نیز باید در جریان باشد. ضمنا دمای بالا نیز باعث واکنش عکس و تجزیه NO می‌شود.

سنتز اسید نیتریک از آمونیاک
امروزه اسید نیتریک بطور صنعتی از آمونیاک تهیه می‌شود. برای این کار لازم است که ماده اولیه را با هوا به اکسید نیتروژن تبدیل کرد.

4NH3 + 5O2 -----> 4NO + 6H2 + 216,24Kcal

 

اسید سولفوریک

اسید سولفوریک
اسید سولفوریک اسید معدنی بسیار قوی می‌باشد. این اسید با هر درصدی در آب حل می‌شود. اسید سولفوریک در گذشته به نام جوهر گوگرد معروف بوده است. وقتی غلظت بالایی از  گازی به اسید سولفوریک اضافه می‌شود، الئوم یا اسید سولفوریک دود کننده به فرمول  ایجاد می‌شود. واکنش اسید سولفوریک با آب بسیار گرمازا می‌باشد. اضافه کردن آب به اسید سولفوریک غلیظ خطرناک است. زیرا در اثر حرارت حاصل از واکنش اسید و آب ، آب داغ ممکن است به اطراف پراکنده شود.

بنابراین آن را با آرامی به آب اضافه می‌کنند. این مساله بدلیل پایین بودن دانسیته آب نسبت به اسید سولفوریک می‌باشد که آب میل دارد روی اسید قرار گیرد. میل ترکیبی اسید سولفوریک با آب بقدری بالاست که می‌تواند مولکول‌های هیدروژن و اکسیژن را از بقیه ترکیبات بصورت آب جدا کند. به عنوان مثال مخلوط کردن گلوکز و اسید سولفوریک ، عنصر کربن و آب ایجاد می‌کند.

اسید سولفوریک قسمت عمده باران اسیدی می‌باشد که از آلاینده‌های جوی مثل  حاصل از کارخانه‌ها با آب باران بوجود می‌آید. 
                                               

 

                                                

تاریخچه
اسید سولفوریک در قرن نهم توسط شیمیدان ایرانی به نام زکریای رازی کشف شد. او اسید سولفوریک را از طریق تقطیر خشک کانی‌هایی که شامل سولفات آهن  که زاج سبز نامیده می‌شود و سولفات مس  که کات کبود نامیده می‌شد بدست آورد. حرارت هر یک از این ترکیبات باعث تجزیه آنها و ایجاد اکسید آهن II یا اکسید مس II ، آب و  می‌گردد. ترکیب آب و  حاصل شده ، محلول رقیق اسید سولفوریک ایجاد می‌کند.

این روش با ترجمه متون علمی و کتاب‌های دانشمندان مسلمان ایرانی توسط شیمیدان‌های اروپایی در قرون وسطی مانند آلبرت ماگنوس در اروپا شناخته شد و به این دلیل اسید سولفوریک را شیمیدان‌های قرون وسطی به نام جوهر گوگرد شناختند.

در قرن هفدهم ، جان گلوبر ، اسید سولفوریک را از سوزاندن سولفورو نیترات پتاسیم در مجاورت بخار آب تهیه کرد. در سال 1746 ، جان روبک اسید سولفوریک را با غلظت 40-35% در ظروف سربی تولید می‌کرد. جوزف گیلوساک با اصلاح روش روبک ، اسید سولفوریکی با غلظت 78% بدست آورد.

با این همه صنایع رنگرزی و سایر صنایع شیمیایی خواهان اسید سولفوریک با غلظت بالاتر بودند. در اواسط قرن 18 این امر با روش تقطیر خشک کانی‌ها ، شبیه همان روش اولیه رازی ممکن شد. در این روش سولفید آهن در اثر حرارت در هوا تولید سولفات آهن II می‌کند و فراورده حاصل با حرارت اضافی اکسید شده و تولید سولفات آهن III می‌کند که آن هم در اثر حرارت در 480 درجه سانتیگراد تجزیه شده و اکسید آهن و  ایجاد می‌کند. عبور دادن  به آرامی از میان آب ، اسید سولفوریک با غلظت بالا ایجاد می‌کند.

کاربرد اسید سولفوریک
اسید سولفوریک جزء مواد شیمیایی پراستفاده می‌باشد. این ماده در واکنش‌های شیمیایی و فرآیندهای تولید سایر ترکیبات ، کابرد فراوانی دارد. عمده‌ترین استفاده آن در کارخانه‌های تولید کود شیمیایی ، استخراج فلزات ، سنتزهای شیمیایی ، تصفیه پساب‌ها و پالایشگاه‌های نفت می‌باشد. اسید سولفوریک در اثر واکنش با اسید نیتریک ، یون نیترونیوم تولید می‌کند که در فرآیند نیترو‌دار کردن ترکیبات استفاده می‌شود.

فرآیند نیترودار کردن در صنایع تولید مواد منفجره مانند تولید تری‌نیتروتولوئن (TNT) ، نیترو گلیسیرین و ... استفاده می‌شود. اسید سولفوریک در انباره‌های سربی (باطری‌های سربی) به عنوان محلول الکترولیت استفاده می‌شود.

اسید سولفوریک ، یک عامل آبگیری بسیار قوی است. در اکثر واکنش‌ها به عنوان عامل هیدراتاسیون استفاده می‌شود و در تولید میوه‌های خشک هم به میزان کم ، از اسید سولفوریک برای جذب آب استفاده می‌کنند.

تولید صنعتی اسید سولفوریک به روش تماسی
در سال 1832 یک تاجر انگلیسی سرکه ، روشی اقتصادی برای تولید  و اسید سولفوریک غلیظ ابداع کرد که امروزه به نام فرآیند تماسی معروف است و قسمت اعظم اسید سولفوریک در دنیا به این روش تولید می‌گردد. این فرآیند در سه مرحله صورت می‌گیرد که عبارتند از :

تهیه و خالص سازی  :
خالص سازی  و هوا برای جلوگیری از مسموم‌شدن کاتالیزور لازم است. گازها پس از شستشو با آب ، با اسید سولفوریک خشک می‌شوند.

اکسیداسیون کاتالیکی  به  :
 با  در دمای بالاتر از 450 درجه سانتیگراد و فشار 2atm و کاتالیزور پنتا اکسید وانادیم ، واکنش داده و  تولید می‌کند.  تولید شده از میان تبادلگر گرمایی عبور داده شده و در اسید سولفوریک غلیظ حل شده و تولید الئوم می‌کند. به دلیل اینکه انحلال  در آب بسیار گرمازا بوده و بجای اسید سولفوریک مایع ، مه تولید می‌شود، انحلال مستقیم  در آب عملی نمی‌باشد.

تولید  :
اولئوم با آب واکنش داده و اسید سولفوریک تولید می‌کند.

 

تهيه پرمنگنات پتاسيم از سنگ معدن پيرولوزيت

از واکنش دی اکسيد منگنز با پتاس يا کربنات پتاسيم در مجاورت هوا يا ساير اکسنده ها مانند نيترات پتاسيم, منگنات پتاسيم  دست می آيد. منگنات پتاسيم سبز رنگ است که در آب حل شده و با عبور دی اکسيد کربن، کلر يا اوزون از محلول به پرمنگنات تبديل می شود.

 

 

رنگ يون پرمنگنات ارغوانی پر رنگ است. بلور پتاسيم پرمنگنات تقريبا سياه رنگ است. در آب محلول و ناپايدار است. درمحيط اسيدی به آرامی تجزيه می شود و در محيط های خنثی و قليايی و در تاريکی تقريبا پايدار است.

 

 تعيين درصد MnO2

4/0 گرم از سنگ معدن و25 میلی لیتر سولفات فروی اسيد سولفوريکی 1/0 نرمال رادر يک ارلن 250 میلی لیتر بريزيد. در ارلن ديگری 250 میلی لیتر سولفات فروی 1/0 نرمال بريزيد. دو ارلن را روی حمام آب گرم به مدت 5/1 ساعت گرم کنيد. به هر يک از ارلن ها 100 میلی لیتر آب جوش اضافه کنيد.
در بورت پرمنگنات پتاسيم 1/0 بريزيد و تيتراسيون را انجام دهيد. اگر مقدار پرمنگنات پتاسيم مصرفی برای سولفات فرو V1 و برای پيروليت V2 باشد. مقدار سولفات فروی مصرفی برای احيای MnO2 به +Mn2 برابر    V1-V2  خواهد شد.
5/6 گرم پتاس و 6/5 گرم سنگ معدن را در داخل بوته ريخته و 5 میلی لیتر آب مقطر  به آن اضافه کنيد و بهم بزنيد.  سپس آنرا در 100 میلی لیتر آب جوش حل کرده و صاف کنيد. محلول سبز رنگ را در دمای 50 تا 60 درجه  گرم کرده و گاز CO2 وارد آن کنيد. بعد از 15 دقيقه منگنات به پرمنگنات تبديل می شود. آنرا صاف کنيد تا MnO2 از واکنش خارج شود. می توانید بازده واکنش را محاسبه کنيد.

 

 متبلور کردن پرمنگنات پتاسيم                          

محلول پرمنگنات پتاسيم را در يک ارلن خلاء ريخته و آنرا به خرطوم آبی وصل کنيد. آنرا گرم کنيد. پس از تبخير آب، آنرا در کريستاليزور بريزيد ودر سرما متبلور شود. جهت بلور سازی يک تکه کوچک بلور پرمنگنات خالص با آن اضافه کنيد. آنگاه بلور را با صافی جدا کرده و با ر خشک کنيد. با توزين بلور، بازده واکنش را محاسبه کنيد.

 

تعيين درجه خلوص پرمنگنات پتاسيم

۲ گرم پرمنگنات پتاسيم را در آب حل کرده و به حجم 100 میلی لیتر برسانيد. و در بورت 50 میلی لیتر بريزيد. 10 میلی لیتر اکساليک اسيد 1/0 نرمال را در ارلن 250 میلی لیتر ريخته و به آن 20 میلی لیتر اسيد سولفوريک 4 نرمال اضافه کنيد. آنرا گرم کنيد. آنگاه با محلول پرمنگنات داخل بورت تيتر کنيد. نرماليته پرمنگنات و از آن درصد خلوص پرمنگنات را بدست آوريد.

 

 تهيه پرمنگنات پتاسيم به روش الکتروليز

به محلول منگنات پتاسيم  (تقريبا 9%) پتاس 5% به آن اضافه کنيد و در طرف الکتروليز بريزيد. يک ورقه آهنی بعنوان آند و يک ميله آهنی که سطح آن يک دهم سطح آند است، بعنوان کاتد انتخاب کنيد.  ناحيه کاتدی و آندی را بوسيله ديافراگم استوانه ای جدا کنيد.
دمای الکتروليز 60 درجه، دانسيته جريان آندی 84 آمپر بر فوت مربع، دانسيته جريان کاتدی 840 آمپر بر فوت مربع و افت پتانسيل بر حسب ظرفيت الکتروليز 3 ولت است. با پيشرفت اکسايش، پرمنگنات پتاسيم به صورت بلور درمی آيد و محلول الکتروليز قليايی تر می شود. محلول را سرد کنيد و بلورهای پرمنگنات را طبق روش قبل بدست آورديد.

 

روشهای تولید اسید فسفریک در صنعت

روش تر(Wet process):
در اثر اضافه کردن اسید سولفوریک روی فسفات کلسیم بدست می آید. طبق واکنش زیر:

در این روش کانیهای فسفات را با اسید سولفوریک ترکیب می کنند، علاوه بر تولید اسید فسفریک و برخی فسفاتها که ترکیبات اصلی هستند، سایر ترکیبات (CACO3CAF2)هم تولید می‌شوند، از طرف دیگر واکنشهایی که در آن با از بین رفتن اسید سولفوریک ، ترکیباتی تولید می‌شود که از نظر تجاری کم اهمیت هستند (واکنشهای پارازیتی)، یونهای مزاحمی تولید شده و باعث آلودگی مخلوط ها می‌شوند .

روش حرارتی(خشک)Thermal process:
این روش شامل احتراق فسفر و هیدراسیون P4O10  می‌باشد. مخلوط فسفر مایع و هوا به محفظه احتراق که شبیه برج است تزریق شده و با انجام واکنش اکسیداسیون فسفر،   تولید می‌شود. جنس محفظه احتراق نوعی فولاد مخصوص است که با H3PO4  غیرفعال شده است.  P4O10 به دست آمده را در برج بعدی هیدراته می‌کنند و بخارات باقیمانده  P4O10 را ، واحد شستشو به اسید فسفریک رقیق تبدیل کرده و به عنوان افشان در پایین آوردن دمای برج اول استفاده می‌شود.

روش های تولید در ایران
در ايران از اثر اسيد سولفوريك بر كانيهاي آپاتيتی اسید فسفریک تولید می شود . از آنجا که فسفر وآرسنیک در یک گروه(گروه 5) جدول شیمیایی (تناوبی) قرار دارند و در طبيعت نيز به احتمال زياد در كانيهاي مختلف با هم وجود دارند و فقط در درصد خلوص انها اختلاف مي باشد.
چنانكه ميدانيد آرسنيك از عناصر سمي و كشنده به شمار مي آيد و وجود آن در كانيهاي آپاتيتي كه اسيد فسفريك از آنها تهيه ميشود و غالبا در صنايع خوراك دام و بهداشتي مصرف ميگردد خطري مهم محسوب ميگردد. البته روشهاي توليد اسيد فسفريك مثل احتراق فسفر خالص اين مشكل را حل نموده اما قيمت تمام شده بسيار بالاتر از بهره گيري از كاني هاي آپاتيتي است. فلوئور يكي ديگر ازموادي است كه سميت دارند و جزء لاينفك كاني هاي آپاتيتي است.

 

اسيد فسفریک

اسيد فسفریک

فسفریک اسید از جمله پرمصرف ترین مواد شیمیایی در صنعت است. به عنوان ماده افزودنی در نوشابه های گازدار کاربرد دارد و در تولید کودهای شیمیایی، پاک کننده های صابونی و غیر صابونی،تصفیه آب،خوراک دام و دارو سازی، مکملهای غذای دام و طیور(دی و منو کلسیم فسفات) ،  مواد فسفاته شوینده ها ،تصفیه پسابها ، تولید کودهای فسفاته(مهمترین)، ضد حریق کردن برخی سطوح و عوامل بازدارنده اشتعال، ونیز جهت تمیز کردن و جرم گیری سطوح فلزی به کار می رود. فسفریک اسید خوراکی را از افزودن آب به P4O10 می سازند. اسید فسفریک اسید ضعیفی است و در شرایط عادی و مدت زمان کوتاه آنقدر نمیتواند خطرساز باشد .

 

کاربرد در صنایع غذایی
از اسید فسفریک در تولید غذاهای اسیدی و نوشابه های گازدار مانند انواع کولاها استفاده می‌شود. بکارگیری این ماده سبب دادن طعم تندی به غذا شده، و از آنجا که ماده شیمیایی با تولید انبوه است، با قیمتی ارزان و حجمی فراوان در دسترس میباشد. همانطور که ذکر شد، قیمت پایین و حجم زیاد تولید این ماده، آنرا در مقایسه با طعم دهنده های طبیعی نظیر زنجبیل برای دادن طعم تندی، یا اسید سیتریک که از لیمو (lemon) و عصاره لیموترش (lime) که برای دادن طعم ترشی بکار میرود، در رتبه بالاتری قرار داده است.

کاربرد در مواد پاک کننده
در توليد پاك كننده ها اسید فسفريك براي نرم كردن آب بكار مي رود.آب نرم بدون يونهاي كلسيم (II) و منيزيم (II) كه آب سخت را تشكيل مي دهند،اگر ازبين نروند تشكيل آب سخت را مي دهند كه اين يونها با صابون تشكيل رسوبات غير قابل حل مي دهند كه سبب لكه بروي لباس ها در هنگام  شستشو مي شوند.نمكهاي فسفات از اسيد فسفريك بطور وسيع در پاك كننده هابعنوان(builder) بكار مي رود.بيشتر گستره تركيبات فسفر درمخلوط پاك كنندهاي جامد است كه سديم تري پلي فسفات يكي از آنهاست.Na5P3O10 ،بعنوان نرم كننده آب ،سديم تري پلي فسفات با كلسيم (II) و منيزيم (II) يوند برقرار مي كندو تشكيل اجزاء محلول را مي دهد كه كمپلكس يا كليت است.اين كمپلكس ها از واكنش كلسيم (II)  و منيزيم (II) با صابون ممانعت بعمل مي آورندتا رسوب ايجاد نشود.

کاربرد در زدودن زنگ آهن
از اسید فسفریک میتوان مستقیماً برای زدودن زنگ آهن (اکسید آهن III) از ابزارهای آهنی یا فولادی و تبدیل آهن به فسفاتهای محلول در آب استفاده نمود. پس از زدودن زنگ آهن فسفات آهن تولید شده تبدیل به ترکیب فسفات آهن سیاه شده که خود به عنوان عامل جلوگیری از خوردگی میتواند مورد استفاده قرار گیرد. اسید فسفریک به عنوان کاتالیت در صنایع پتروشیمی کاربرد دارد.

کاربرد در پزشکی
از اسید فسفریک در دندانپزشکی و اورتودنسی به‌عنوان عامل قلم زنی (Etching) جهت تمیز کردن و زبر کردن سطح دندان خصوصاً در جاهایی که از اسباب و وسایل دندانپزشکی استفاده شده، بکار میرود. همچنین از اسید فسفریک به‌عنوان کاتالیست در ساخت آسپیرین بخاطر داشتن یون هیدروژن فراوان و آلایندگی کمتر در مقایسه با اسید کلریدریک و سولفوریک استفاده می‌شود.

کاربرد در کشاورزی
بيشتر اسيد فسفريك در توليد كود بكار مي رود.فسفر يكي از عناصر ضروري براي رشد گياهان محسوب مي شود.فسفاتهاي آلی تركيباتي هستند كه انرژي لازم براي بيشتر واكنشهايي كه در سلولهاي زنده اتفاق مي افتند را مهيا مي كنند.بنابراين خاكهاي غني با كودهاي فسفاتي رشد گياهان را بالا مي برند. افزايش غلظت فسفات در سطح آبها همچنين رشد گياهان آبزي را بالا مي برد.اضافات كودهاي شيميايي مي توانند باعث تحريك رشد گياهان در آبهاي درياچه ها و آبهاي جاري بشوند.آب فاضلاب ها كه شامل فسفات است مي تواند تاثير يكساني داشته باشد.
درياچه ها كه از مواد مغذي غني هستند از افزايش سرعت Eutrophication(انباشتگي خوراك آبي) تلف مي شوند. وقتي گياهان آبزي با اين شرايط مغزي بودن محيط رشد مي كنند پس از مدتي خواهند مرد. حال اين گياهان مرده براي تجزيه اكسیژن حل شده در آب را مصرف مي كنند. اين مصرف سطح اكسيژن حل شده را كاهش مي دهد تا نقطه اي كه براي حمايت حيوانات آبزي كافي نيست. براي كاهش تهديد Eutrophication درياچه بسياري از مناطق دارند فسفات ها را از پاك كننده ها حذف مي كنند. در بعضي از موارد فسفاتها جاي خودشان را با كربناتها عوض مي كنند. به عبارت ديگر پاك كنندهاي جديد به گونه اي تهيه مي شوند كه با كلسيم (II) و منيزيم (II)  يونهاي سخت آب واكنش ندهند.

تيتراسيون

تيتراسيون اسيد-باز تيتراسيون: روشي که توسط آن ، محلولي با غلظت مشخص به محلولي ديگر اضافه مي‌شود تا واکنش شيميايي بين دو ماده حل شده کامل گردد، تيتراسيون ناميده مي‌شود. تيتر کردن از روش‌هاي تجزيه حجمي است. در تجزيه حجمي ابتدا جسم را حل کرده و حجم معيني از محلول آن را با محلول ديگري که غلظت آن مشخص است که همان محلول استاندارد ناميده مي‌شود، مي‌سنجند. در تيتراسيون محلول استاندارد به‌طور آهسته از يک بورت به محلول حاوي حجم مشخص يا وزن مشخص از ماده حل شده اضافه مي‌شود. افزايش محلول استاندارد ، آنقدر ادامه مي‌يابد تا مقدار آن از نظر اکي‌والان برابر مقدار جسم حل شده شود. نقطه اکي‌والان نقطه اي است که در آن ، مقدار محلول استاندارد افزوده شده از نظر شيميايي برابر با مقدار حجم مورد نظر در محلول مجهول است. اين نقطه را نقطه پايان عمل از نظر تئوري يا نقطه هم ارزي نيز مي‌گويند. روش تيتر کردن: در عمل تيتر کردن ، محلول استاندارد را از يک بورت به محلولي که بايد غلظت آن اندازه گرفته مي‌شود، مي‌افزايند و اين عمل تا وقتي ادامه دارد تا واکنش شيميايي بين محلول استاندارد و تيتر شونده کامل شود. سپس با استفاده از حجم و غلظت محلول استاندارد و حجم محلول تيتر شونده ، غلظت محلول تيتر شونده را حساب مي‌کنند. تشخيص نقطه اکي والان: نقطه اکي‌والان در عمل بوسيله تغيير فيزيکي ( مثلا تغيير رنگ ) شناخته مي‌شود. نقطه اي که اين تغيير رنگ در آن روي مي‌دهد، نقطه پايان تيتر کردن است. در تيتراسيون اسيد و باز شناساگرها براي تعيين زمان حصول نقطه اکي‌والان بکار مي‌روند. تغيير رنگ معرف ، نشانگر نقطه پاياني تيتراسيون مي‌باشد. تيتر کردن واکنش هاي اسيد و باز يا خنثي شدن: تيتر کردن ، عبارت است از تعيين مقدار اسيد يا باز موجود در يک محلول که با افزايش تدريجي يک باز به غلظت مشخص يا بر عکس انجام مي‌گيرد. موقعي که محلول يک باز داراي يونهاي OH- است به محلول اسيد اضافه کنيم، واکنش خنثي شدن انجام مي‌شود: OH- + H3O+ -----> 2H2O شناساگرها: شناساگرها اسيدها و بازهاي ضعيفي هستند که در مقابل تغيير PH تغيير رنگ مي دهند و رنگ شکل ملکولي انها با شکل يوني انها متفاوت است. در حالت کلي ، شناساگرها ماده اي رنگي است که معمولا از مواد گياهي اخذ مي‌شوند و مي‌توانند به شکل اسيدي يا بازي موجوديت يابند. شناساگرها براي شناسايي اسيدها و بازها به ما کمک مي‌کنند. براي تعيين نقطه پايان در حين تيتر کردن از ترکيبات شيميايي مشخص استفاده مي‌شود که در نزديکي نقطه تعادل در اثر تغيير غلظت مواد تيترشونده شروع به تغيير رنگ مي‌کنند. اين ترکيبات ، مواد رنگي شناساگر مي‌باشند. به عبارتي ديگر ، شناساگرها ماده اي رنگي هستند که رنگ آنها در محيط اسيدي و قليايي با هم تفاوت دارد. کاربرد شناساگرها: يکي از ساده ترين راه تخمين کمي PH ، استفاده از يک شناساگر است. با افزودن مقدار کمي از يک شناساگر به يک محلول ، تشخيص اسيدي يا بازي بودن آن ممکن مي‌شود. در صورت مشخص بودن PH ، تغيير شناساگر از يک شکل به شکل ديگر ، با توجه به رنگ مشاهده شده ، مي‌توان تعيين کرد که PH محلول کم‌تر يا بيشتر از اين مقدار است. شيميدان‌ها از اين گونه مواد براي شناسايي اسيدها و بازها کمک مي‌گيرند. شناساگرهاي زيادي وجود دارد که معروفترين آنها ليتموس (تورنسل) است که در محيط اسيدي ، قرمز ، در محيط بازي ، آبي و در حدود خنثي بنفش رنگ است. تغيير رنگ آن در نزديکي PH برابر 7 رخ مي‌دهد. در هر حال تغيير رنگ ناگهاني نيست. فنل فتالئين ، معرف ديگري است که بيشتر براي بازها قابل استفاده است. اين ماده جامدي سفيد رنگ است که در آزمايشگاه محلول الکلي آن را بکار مي‌برند. اين محلول در محيط اسيدي رنگ و در محيط قليايي رقيق ارغواني است. مي‌توان از آب کلم سرخ نيز به‌عنوان يک شناساگر اسيد و باز استفاده کرد. از آميختن شناساگرهاي مختلف با يکديگر نوار کاغذي بدست مي‌آيد که با يک مقياس رنگ مقايسه‌اي همراه است و براي اندازه گيري‌هاي تقريبي PH بطور گسترده کاربرد دارد. انواع گوناگوني از ترکيبات ، هم سنتزي و هم طبيعي وجود دارند که بر حسب PH محلولي که در آن حل مي‌شوند، رنگ متفاوتي به خود مي‌گيرند. بعضي از اين مواد هزاران سال است که براي نشان دادن خصلت اسيدي يا بازي آب‌ها بکار گرفته شده‌اند. اين ترکيبات همچنين براي شيميدان عصر حاضر که از آنها براي تخمين PH محلول‌ها و تشخيص نقطه پاياني در تيتراسيون‌هاي اسيد – باز سود مي‌برند، اهميت زيادي دارند. رنگ شناساگر: محلولي که محتوي يک شناساگر باشد، با تغييرات PH ، يک تغيير پيوسته در رنگ از خود ظاهر مي‌سازد. لکن ، چشم انسان به اين تغييرات حساس نيست. نوعا از يک گونه بايد پنج تا ده برابر بطور اضافي موجود باشد تا رنگ آن گونه به چشم بيننده يک رنگ غالب به نظر آيد. افزايش بيشتر در اين نسبت هيچ تاثير قابل روئيتي ندارد. فقط در ناحيه‌اي که نسبت از پنج تا ده برابر براي يک شکل به نسبت مشابهي براي يک شکل تغيير کند، بنظر مي‌آيد که رنگ محلول تغيير کرده است. روش کار: 20 ML از محلول HCL=0.1M مولار را که تهيه کرده ايم توسط يک پيپت به درون يک ارلن ريخته و به ان 20ML اب مقطر و چند قطره(سه قطره) از معرف فنل فتالين اضافه مي کنيم . سپس يک بورت را (که قبلا با اب مقطر و مقداري از محلول استانداردمان ان را شسته ايم) پر از محلول سود استاندارد (NaoH) مي کنيم . بورت را توسط يک گيره به پايه متصل مي کنيم و ارلن حاوي محلول HCL را در زير بورت قرار مي دهيم انتهاي بورت بايد از دهانه ي ارلن مقداري فاصله داشته باشد تا بتوان به راحتي ارلن را تکان داد .شير بورت را کمي باز ميکنيم تا محلول استاندارد قطره قطره به درون ارلن بريزد .با چکيدن هر قطره ارلن را به صورت دوراني تکان ميدهيم تا محلول همگن شود اين عمل را ادامه ميدهيم تا اينکه محلول درون ارلن ارغواني رنگ شود .هنگامي که رنگ محلول ارغواني شد شير بورت را بسته وارلن را تکان مي دهيم اگر رنگ ارغواني از بين رفت قطره بعدي را اضافه ميکنيم اين کار را ادامه ميدهيم تا محلول ارغواني يکنواختي به دست بيايد . حال حجم را از روي بورت مي خوانيم و محاسبات را انجام مي دهيم. M1 V1 n1 = M2 V2 n2 (0.1).(7.4).(1) = (M2).(10).(1) M2=0.74 / 10 M2=0.074 سوال (1) : براي خنثي کردن100ML محلول 0.04M HCL چند ML محلول 0.2M CA(OH)2 لازم است. سوال(2): براي تيتراسيون هاي اسيد ضعيف-باز قوي و تيتراسيون هاي باز قوي-اسيد ضعيف از کدام شناساگر ها ميتوان استفاده کرد.