شیمی آزمایشگاهی

کریپتون

موضوع: آشنایی با عناصر گروه هشتم یکشنبه بیست و پنجم فروردین 1387 21:37

اطلاعات اولیه

کریپتون ، یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که دارای نشان Kr و عدد اتمی 36 می‌باشد. کریپتون که گازی نجیب و بی‌رنگ است، به مقدار بسیار کم در اتمسفر وجود داشته ، بوسیله شکنش هوای مایع جدا می‌شود. همچنین از کریپتون به همراه سایر گازهای کمیاب در لامپهای فلورسنت استفاده می‌شود. این گاز برای بسیاری از اهداف عملی بی‌اثر است، اما ترکیباتی را با فلوئور ساخته است.

تاریخچــــــــــه

کریپتون را ( از واژه یونانی kryptos به معنی پنهان ) ، "Moris Travers" و "by William Ramsay" در سال 1898 در پس‌مانده‌های حاصل از تبخیر تقریبا" تمامی اجزاء هوای مایع کشف کردند. در سال 1960 و با یک توافق بین‌المللی ، متر بر اساس نور خارج شده از یک ایزوتوپ کریپتون تعریف شد. این توافق ، جایگزین standard meter پاریس شد که یک میله فلزی ساخته شده از آلیاژ ایریدیم – پلاتین بود، ( در ابتدا این میله یک ده میلیونیم ربع محیط قطبی زمین برآورد می‌شد). در اکتبر 1983 ، آژانس بین‌المللی اوزان و مقیاسات ، جایگزین معیار کریپتون شد. اکنون متر را بعـنوان مسافتی که نور در مـدت 458,1 ، 792 ، 299 ثانیه در خلاء طی می‌کند، تعریف می‌کنند.

پیدایـــــــــش

مقدار این گاز در اتمسفر زمین تقریبا" 1ppm است. این گاز را می‌توان بوسیله تقطیر شکنه‌ای هوای مایع بدست آورد.

خصوصیات قابل توجه

فعالیت شیمیایی کم کریپتون ، آنرا گازی بی‌اثر می‌نامند و رنگ نارنجی و سبز طیفی درخشان آن ، از خصوصیات این گاز محسوب می‌شود. کریپتون یکی از محصولات شکافش اورانیم می‌باشد. کریپتون جامدشده ، سفید و بلورین بوده و از ساختار کریستالی مکعبی که خصوصیت تمامی گازهای کمیاب است، ساخته شده است.

کاربردهـــــــا

از سال 1960 تا 1983 معیار بین‌المللی طول ، براساس نور خارج شده از اتمهای تحریک شده کریپتون تعریف شده بود: بخصوص متر بعنوان طول موجهای 73،763،650، 1خط ارسال نارنجی – قرمز که از اتمهای کریپتون 86 ساطع شده بود، تعریف گشت.

اندرون گیر کریپتون با هیدروکینون و فنل ساخته شده است. از Kr-85 در آنالیزهای شیمیایی استفاده می‌شود. وقتی آنرا در مواد جامد مختلفی قرار دهیم، کریپتونات‌ها بوجود می‌آیند و فعالیت آنها در واکنشهای شیمیایی سطحی حساس است. بعلاوه از این گاز نجیب در فلاشهای عکاسی که به عکس‌برداری سریع نیاز دارد، استفاده می‌شود، اما این کاربرد به‌علت قیمت گران کریپتون محدود است.

ترکیبــــــــات

کریپتون مانند سایر گازهای کمیاب از نظر شیمیایی شدیدا" بی‌اثر به‌حساب می‌آید، اما مطالعاتی که در سال 1960صورت گرفت، بعضی از ترکیبات کریپتون را شناسایی نمود. دی‌فلورید کریپتون بصورت مقادیر گرمی و از راههای متفاوتی بدست آمده است. فلوریدهای دیگر کریپتون و یک نمک آن به نام اکسی اسید نیز شناسایی شده است. یونها و مولکول ArKr و KrH کشف شده و شواهدی مبنی بر وجود KrXe و KrXe وجود دارد.

ایزوتوپهــــــــا

کریپتون بطور طبیعی متشکل از شش ایزوتوپ پایدار می‌باشد. نشانه طیفی کریپتون به‌راحتی با تعدادی خط بسیار باریک بوجود می‌آید.Kr-81 ، ایزوتوپ رادیواکتیو با نیمه عمر 250000 سال ، محصولی از واکنشهای جوی با سایر ایزوتوپهای طبیعی کریپتون است. کریپتون همانند زنون ، نزدیک آبهای سطحی به‌شدت ناپایدار است، بنابراین از Kr-81 برای تاریخ گذاری ( 000، 00 8 تا 000، 50 سال ) آبهای زیرزمینی استفاده می‌شود.Kr-85

گاز نجیب رادیواکتیو بی‌اثر ، با نیمه عمر 76، 10 سال است که بر اثر شکاف اتمی اورانیم و پلوتونیم تولید می‌گردد. منابع آن عبارت است از: آزمایش بمب اتمی ، رآکتورهای اتمی و رها شدن Kr-85 از رآکتورهای اتمی در خلال فرآیند مجدد میله‌های سوخت.

درجه شیب زیادی بین نیمکره شمالی و جنوبی وجود دارد که به‌علت مخلوط همرفتی ، چگاله‌ها در قطب شمال 30% بیشتر از قطب جنوب است.

نوشته شده توسط هادی کسائی | لینک ثابت |

زنون

موضوع: آشنایی با عناصر گروه هشتم سه شنبه هفتم اسفند 1386 17:30

زنون عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Xe و عدد اتمی 54 وجود دارد. زنون گازی است بی رنگ ،بی بو، بسیار سنگین و جزو گازهای نجیب که در جو زمین به مقدار بسیار کم وجود دارد و قسمتی از اولین ترکیب گاز بی اثر سنتز شده می باشد.

خصوصیات قابل توجه:

زنون از اعضاء عناصر صفر ظرفیتی است که گازهای نجیب یا بی اثر نامیده می شوند. کلمه" بی اثر " دیگر برای توصیف این گروههای شیمیایی بکار نمی رود چون برخی از عناصر صفر ظرفیتی تشکیل ترکیب می دهند. در لامپ خلا هنگامیکه این گاز بوسیله تخلیه الکتریکی تحریک شود نور آبی رنگ زیبایی بوجود می آورد.با استفاده از چند صد کیلوبار فشار ، زنون فلزی ساخته شده است.

کاربردها:

از این گاز در سطحی وسیع در وسایل تولید نور از قبیل لامپهای باکتری کش ، لامپهای الکترونی ، لامپهای چرخان ، فلاشهای عکاسی و لامپهایی که برای تحریک لیزرهای سرخ تولیدکننده نورهم نوسان بکار می روند استفاده می شود.

سایر کاربردها :

بعنوان بیهوش کننده عمومی

در مصارف انرژی هسته ای از آن در گنبد حبابی ، رد یاب و سایر موارد که وزن مولکولی زیاد کیفیتی مطلوب محسوب می شود بهره می برند.
در شیمی تحلیلی ازپرزنات آن بعنوان یک عامل اکسید کننده استفاده می شود.
ایزوتوپ Xe-133 یک رادیوایزوتوپ مفیدی به حساب می آید.

تاریخچــــــــه:

William Ramsay و Morris Travers در سال 1898 زنون را ( واژه یونانی xenon به معنی غریب) در پس مانده های حاصل از تبخیر ترکیبات هوای مایع کشف کردند.

پیدایــــــــش:

به مقدار بسیار کم یک بخش در 20 میلیون دراتمسفر زمین وجود دارد. این عنصر را بصورت تجاری از باقی مانده های هوای مایع استخراج می کنند. این گاز نجیب بطور طبیعی در گازهایی که از چشمه های معدنی خارج می شوند دیده می شود. Xe-133 و Xe-135 با روش برتابش نوترون در رآکتورهای اتمی خنک شونده با هوا تولید می کنند.

ترکیبــــــــات:

تا قبل از سال 1962 عموما" گاز زنون و سایر گازهای نجیب را از نظر شیمیایی بی اثربه حساب می آوردند که قادر به تولید ترکیب نیستند. از این تاریخ به بعد دلایلی بدست آمد که نشان می داد زنون به همراه سایر گازهای نجیب به واقع تولید ترکیب می کنند.برخی از تر کیبات زنون عبارتند از : دی فلورید ، هگزافلورید ، پرزنات سدیم ،تترافلورید ، دوترات زنون و هیدرات زنون. تری اکسید زنون که بسیار انفجاری می باشد نیز ساخته شده است. حداقل 80 ترکیب زنون وجود دارد که در آنها فلوئور یااکسیژن به زنون چسبیده اند. برخی ترکیبات زنون رنگی اما بیشتر آنها بی رنگ هستند.

ایزوتوپهـــــــــا:

زنون بطور طبیعی دارای 8 ایزوتوپ پایدار و یک ایزوتوپ تا حدی رادیواکتیو است . بجز این شکلهای پایدار 20 ایزوتوپ ناپایدارهم مورد بررسی قرار گرفته است . زنون 129 توسطفروپاشی بتایI-129 تولید می شود « نیمه عمر 16 میلیون سال)؛ زنون 131، زنون132، زنون 134و زنون 136 محصول شکافش اتمی ))U-238 و Pu-244 هستند. چون زنون یک ردیاب برای دو ایزوتوپ والد می باشد.
نسبتهای ایزوتوپ زنون در ««شهابسنگها ابزار مفیدی برای بررسی شکل گیری منظومه شمسی می باشد.روش تعیین قدمت Xe-I زمان سپری شده بین نوکلئوسنتز و تراکم یک ماده جامد از سحاب خورشیدی را مشخص می کند.همچنین ایزوتوپهای زنون ابزاری قوی برای فهم تمایزات زمینی هستند. گمان می رود منشاء زنون 129اضافی که درگازهای چشمه دی اکسید کربن در ))New Mexico یافت شده حاصل فروپاشی گازهای جبه زمین اندکی پس از شکل گیری زمین باشند.

اثرات زنون بر روی سلامتی
تنفس: این گاز ساکن است و جزء گازهای خفقان آور می باشد. تنفس مقدار زیادی از این گاز موجب سرگیجه، حالت تهوع، استفراغ، کم شدن هوشیاری و مرگ می شود. مرگ ممکن است ناشی از اشتباه در تشخیص، گیجی یا کاهش هوشیاری باشد که مانع از نجات می شود. با پایین آمدن غلظت اکسیژن، ظرف چند ثانیه و بدون هشدار قبلی، بیهوشی و مرگ رخ می دهد.
اثرات گازهای خفه کننده بستگی به میزان کاهش اکسیژن هوا توسط آن گاز (فشار جزئی) بستگی دارد. قبل از این که علائم مشخصی ایجاد شود، اکسیژن موجود در هوا به 75% میزان طبیعی خود کاهش می یابد. در این شرایط باید غلظت گاز خفقان آور در مخلوط هوا و گاز 33% باشد. وقتی میزان گاز خفقان آور به 50% برسد، علائم حادی ایجاد می شود. غلظت 75% ظرف چند دقیقه انسان را می کشد. علائم: نخستین علامتی که توسط گازهای خفقان آور ایجاد می شود، تنفس شدید و احساس خفگی است. هوشیاری کاهش می یابد و هماهنگی ماهیچه ها مختل می شود. سپس تصمیم گیری مختل می شود. تزلزل عاطفی رخ می دهد و به سرعت احساس خستگی به وجود می آید. هرچه گاز خفقان آور بیشتر می شود ،حالت تهوع و استفراغ، درماندگی، کاهش هوشیاری و در نهایت تشنج، کمای شدید و مرگ رخ می دهد.
زنون سرطان زا نیست.

نوشته شده توسط هادی کسائی | لینک ثابت |

رادون

موضوع: آشنایی با عناصر گروه هشتم دوشنبه ششم اسفند 1386 19:6

رادون یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن Rn و عدد اتمی آن 86 میباشد. این عنصر از گازهای بی اثر و رادیو اکتیو است که توسط رادیوم به وجود میاید. رادون یکی از سنگین ترین گازها بوده و برای سلامتی مضر میباشد. پایدارترین ایزوتوپ آن Rn222 میباشد که نیمه عمرش 3.8 روز بوده و در پرتودرمانی کاربرد دارد.

خصوصیات قابل توجه

رادون که یک گاز بی اثر است از گازهای اثیل بوده و یکی از سنگین ترین گازها در دمای اتاق میباشد. (سنگین ترین گاز Tungsten Hexafluride WF6 میباشد.) رادون در دما و فشار استاندارد یک گاز بی رنگ است ولی با سرما دادن به آن تا زیر درجه انجماد به رنگ سبز فسفری و درخشانی در میاید که با پایین آوردن بیشتر دما به رنگ زرد و در نهایت در دمای ذوب به رنگ نارنجی مایل به قرمز تغییر میابد. برخی از تجربیات نشان میدهند که فلور میتواند با رادون واکنش دهد و فلورید رادون کلاثریت های clathrates رادون را گزارش کرده اند .
تمرکز رادون طبیعی درجو بسیار ناچیز بوده و آبهای طبیعی در تماس با جو همچنان رادون را در عمل تبخیر از دست میدهند. بنابر این ابهای زیر زمینی در مقایسه با آبهای سطحی تمرکز بیشتری از رادون 222 را در خود دارند به علاوه مناطق اشباع شده یک خاک معمولا مقدار بیشتری رادون در برابر مناطق اشباع نشده دارند که این به دلیل کمبود انتشار رادون در جو میباشد.

کاربردها

برخی بیمارستانها با انجام عمل پمپاژ گاز رادون از یک منبع رادیومی و ذخیره آن در لوله های بسیار کوچک که سوزن یا دانه نامیده میشود رادون تولید میکنند که در موارد درمانی کاربرد دارد.

رادون به دلیل از بین رفتن سریعش در هوا در مطالعات آب شناسی «هیدرولوژیک) برای مطالعه در خصوص فعل و انفعالات در آبهای زیرزمینی نهرها و رودخانه ها استفاده میشود.

تاریخچه

رادون در سال 1900 توسط Friedrich Ernst Dorn که آن را Darium Emanation نامید کشف شد. در سال 1908 William Ramsay و Robert Whytlaw-Gray (که آن را نیتون نامید) آن را جدا کرده و چگالی آن را تعیین کردند و فهمیدند که رادون سنگین ترین گاز شناخته شده در آن زمان میباشد. این گاز از سال 1923 رادون نامیده شد.

پیدایش

به طور میانگین در هر 1 x 10^21 مولوکول هوا یک مولوکول رادون وجود دارد. و در هر یک مایل مربع از خاک به عمق 6 اینچ یک گرم رادیوم وجود دارد که به رادون تجزیه شده و مقادیر بسیار ناچیزی از این گاز کشنده را در هوا منتشر میکند. رادون همچنین در برخی از چشمه های آب گرم نیز یافت میشود.

ایزوتوپها

برای عنصر رادون 20 ایزوتوپ شناخته شده است . پایدارترنی ایزوتوپ رادون رادو 222 است که محصول فروپاشی (ایزوتوپهای دخترخوانده )رادیوم 226 میباشد که با نیمه عمر 3.823 روز ذرات الفا رادیو اکتیو از خود ساتع میکند. رادیوم 220 حاصل تجزیه Thorium است که تورون نامیده میشود. که نیمه عمر آن 55.6 ثانیه میباشد و اشعه آلفا از خود ساتع میکند. رادون 219 از Actinium گرفته شده و آکتینون نامیده میشود که ساتع کننده اشعه آلفا بوده و نیمه عمرش 3.96 ثانیه است.
اثرات رادون بر روی سلامتی
رادون در محیط زیست به صورت گازی وجود دارد. در نتیجه از راه تنفس وارد بدن انسان می شود. به طور کلی میزان رادون موجود در دیگر بخشهای زیست کره، پایین است اما در محیطهای بسته میزان رادون موجود درهوا اندکی بالاتر است. در خانه، مدرسه و ساختمانها، میزان رادون بیشتر است زیرا رادون از طریق شکافهای موجود وارد خانه می شود.
بعضی از چاههای عمیقی که از آنها آب آشامیدنی استحصال می شود هم حاوی رادون می باشند. در نتیجه رادون از طریق آب آشامیدنی وارد بدن بعضی از افراد می شود.
میزان رادون موجود در آب زیرزمینی هم بالاست اما معمولا رادون به سرعت در هوا منتشر می شود و از طریق آب زیرزمینی وارد آبهای سطحی می شود.
تنفس غلظت بالای رادون باعث بیماریهای ریوی می شود. وقتی تماس با رادون طولانی مدت باشد، احتمال بروز سرطان ریه افزایش می یابد. رادون سالها بعد از تماس باعث ابتلا به سرطان می شود.
رادون می تواند رادیواکتیو باشد اما تابش گامای آن اندک است. در نتیجه اثرات مضر ناشی از تابش رادون بدون تماس با ترکیبات رادون رخ نمی دهند.
هنوز مشخص نشده که آیا رادون می تواند باعث ایجاد عوارض در دیگر اندامهای اطراف شش شود یا نه. اثرات و عوارض ناشی از وجود رادون در غذا و آب آشامیدنی ناشناخته هستند.

نوشته شده توسط هادی کسائی | لینک ثابت |

آرگون

موضوع: آشنایی با عناصر گروه هشتم یکشنبه پنجم اسفند 1386 18:9

اطلاعات اولیه

عنصر آرگون در جدول تناوبی با نشان Ar و عدد اتمی 18 قرار گرفته است . آرگون که سومین گاز بی‌اثر در گروه 8 است تقریبا 1% اتمسفر زمین را تشکیل می‌دهد.

تاریخچه

آرگون از واژه یونانی به معنی تنبل گرفته شده است. "هنری کاوندیش" در سال 1785 تصور می‌کرد که آرگون در هوا وجود دارد؛ اما سال 1894 ، "لرد ریلی" و "ویلیام رامسی" این حقیقت را کشف کردند.

پیدایش

این گاز از طرِیق تجزیه هوای مایع جدا می‌شود، چون اتمسفر ، حاوی تنها 94% آرگون است.

ویژگیهای قابل توجه

آرگون 2,5 مرتبه حل شدنی‌تر از نیتروژن در آب است و تقریبا قابلیت حل شدن آن شبیه اکسیژن است. این عنصر شیمیایی ساکن ، در هر دو حالت گاز و مایع خود بی‌اثر است. هیچگونه ترکیب واقعی که شامل آرگون باشد، شناخته نشده است.

کاربردها

چون آرگون با افروزه داخل لامپ حتی در حرات بالا واکنش نشان نمی‌دهد، از آن ، در لامپ روشنایی استفاده می‌شود و در موارد دیگری که از نیتروژن دو اتمی بعنوان گازی نیمه ساکن نمی‌توان استفاده کرد.

سایر کاربردها

بعنوان حفاظ گاز ساکن در جوشکاری برقی و برش
بعنوان پوششی بدون واکنش در تولید تیتانیوم و سایر عناصر واکنشی
بعنوان محیطی محافظ برای تشکیل بلورهای ژرمانیوم و سیلیکون
Ice coring و تخمین آبهای زیرزمینی
در سیستم تنفسی زیر آب غواصی

ایزوتوپها

اصلی‌ترین ایزوتوپهای آرگون که در زمین یافت می‌شوند، Ar-40 ، Ar-36 ، Ar-38 هستند. k -40 با نیمه عمر 10*250/1 سال بوسیله جذب الکترون و ارسال الکترون مثبت بطور طبیعی به شکل Ar-40 پایدار و با ارسال الکترون منفی به حالت Ca-40 پایدار متلاشی می‌گردد. این ویژگی‌ها و نسبتها برای تعیین عمر سنگها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اثرات آرگون بر سلامتي انسان
اين عنصر شيميايي با تنفس توسط بدن انسان جذب ميشود.
خطر تنفس: در محيطهايي که عمل تصفيه انجام ميشود، مقدار گاز آرگون افزايش پيدا ميکند و به سرعت در هوا به حالت فوق اشباع رسيده و خطر اختناق و خفگي را به دنبال دارد.
بر اثر تنفس گاز آرگون، سرگيجه، خستگي، سردرد و خفگي رخ ميدهد. در صورت تماس آرگون مايع با پوست، يخزدگي در پوست اتفاق مي افتد. اگر مقداري گاز آرگون وارد چشم شود، هم يخزدگي روي ميدهد.
تنفس: آرگون گازي خنثي است و جز گازهاي خفه کننده محسوب ميشود. تنفس مقدار زياد آرگون باعث سرگيجه، استفراغ، تهوع، بيهوشي و مرگ ميشود. مرگ در صورتي رخ ميدهد که فرد در حالت بيهوشي قرار بگيرد و نتواند از خود در برابر اين گاز محافظت کند. زمانيکه ميزان اکسيژن محيط پايين باشد، طي چند ثانيه مرگ اتفاق مي افتد.
اثر گازهاي اختناق آور اين است که سبب کاهش فشار جزيي اکسيژن محيط ميشوند. قبل از ديدن علائم خاصي، مقدار اکسيژن ممکن است تا 75 درصد مقدار معمولي اش در هوا کاهش يابد. چنين شرايطي زماني در محيط حاکم ميشود که غلظت گاز نئون افزايش يافته و 33 درصد از هوا را گاز نئون تشکيل دهد. زمانيکه اين غلظت به 50 درصد برسد، علائم خاص بروز ميکنند. غلظت 75 درصد گاز نئون طي چند دقيقه اثر کشنده خود را در محيط اعمال ميکند.
علائم: اولين علائم خفگي با تنفسهاي سريع و شديد و کمبود اکسيژن همراه است. هوشياري فرد کاهش مي يابد و عضلات فعاليت خود را از دست ميدهند. به تدريج کليه حواس پنجگانه از بين ميروند. ناپايداري روحي اتفاق مي افتد و فرد احساس خستگي شديد ميکند. به تدريج که خفگي ادامه مي يابد، تهوع و استفراغ در فرد رخ ميدهد و با از دست دادن هوشياري تشنج کرده و در کما فرو ميرود و در نهايت به مرگ فرد منتهي ميشود.

در جو زمین Ar-39 بوسیله فعالیت اشعه کیهانی و اصولا با Ar-40 ساخته می‌شود. ولی در محیطهای زیر زمین بوسیله جذب نوترون ساخته می‌شود که این مساله از طریق K-39 یا ارسال آلفا توسط کلسیم انجام می‌پذیرد. آرگون37 از متلاشی شدن کلسیم 40 بوجود می‌آید (نتیجه انفجارات هسته‌ای زیرزمین) و دارای نیمه عمر 35 روز است.

نوشته شده توسط هادی کسائی | لینک ثابت |

نئون

موضوع: آشنایی با عناصر گروه هشتم یکشنبه پنجم اسفند 1386 18:6

اطلاعات اولیه

نئون یک عنصر شیمایی جدول تناوبی است که نماد آن Ne بوده ، عدد اتمی آن 10 می‌باشد. نئون تقریباً یک گازنجیب بی‌حرکت و بی‌رنگ می‌باشد که اگر در لوله‌های خلاء و یا لامپهای نئون بکار برده شوند، نور مایل به قرمز واضحی را تولید می‌کند.

تاریخچه

نئون که یونانی آن ، Neos به معنی جدید می‌باشد، توسط "William Ramsay" و "Morris Travers" در سال 1898 کشف شد.

پیدایش

نئون معمولا به شکل گاز با مولکولهایی که حاوی یک اتم نئون می‌باشند، یافت می‌شود. نئون که از گازهای نادر است، در قسمت اول اتمسفر زمین در ارتفاع 65000 متری یافت میؤ‌شود که با سرد کردن هوا و تقطیر آن ، می‌توان مایع برودتی نئون را بدست آورد.

خصوصیات قابل توجه

نئون دومین گازنجیب سبک بوده که در لامپهای خلاء ، نور نارنجی مایل به قرمز از خود ساطع می‌کند. نئون در بیشتر موارد به‌عنوان خنک کننده ارزانتری در مقایسه با هلیوم در نظر گرفته می‌شود. نئون در میان گازهای کمیاب در ولتاژ معمولی بیشترین تخلیه را دارد.

کاربردها

نور نارنجی مایل به قرمزی که لامپ نئون ساطع می‌کند، به‌طور بسیار گسترده ای در علائم تبلیغاتی استفاده می‌شود. نئون معمولا برای بوجود آوردن این گونه نورها استفاده می‌شود و این در حالی است که بسیاری از گازهای دیگر برای تولید نور با رنگهای دیگر استفاده می‌شود.
شاخص اندازه‌گیری ولتاژ بالا
بازدارنده برقی
تونل اندازه گیری موج
لامپ تلویزیون
نئون و هلیوم برای تولید گازهای لیزری نیز استفاده می‌شوند.
نئون مایع ، مصرف اقتصادی داشته ، به‌عنوان عامل خنک کننده در سیستمهای برودتی استفاده می‌شود.

ترکیبات

اگر چه نئون در بسیاری از موارد عملی یک گاز بی‌اثر است، اما در ترکیب با فلوئور در آزمایشگاه ، ترکیبات رنگین جالبی را بوجود می آورد. این عمل باعث شده که تصور شود که ترکیب نئون بصورت طبیعی وجود دارد، اما مدارک و شواهد می‌گویند که این فرضیه ممکن است درست باشد و ممکن است صحیح نباشد. یونهای ⁺Ne و ⁺NeH و ⁺NeAr و ⁺HeNe نیز درطیف سنجی جرمی مشاهده شده‌اند. همچنین نئون می‌تواند یک هیدرات ناپایدار را بوجود آورد.

ایزوتوپها

نئون سه ایزوتوپ پایدار دارد: Ne-20 (%90.48) , Ne- 21(%0.27) , Ne-22(%9.25).
Ne- 21 و Ne- 22 نوکلئوژنیک (nucleogenic) بوده ، اختلاف آنها به‌خوبی مشخص می‌شود. اما Ne- 20 به‌صورت نوکلئوژنیک (nucleogenic ) شناخته نشده و تغییرات آن در زمین مورد بحث و بررسی می‌باشد. اصلی‌ترین واکنشهای شیمیایی که ایزوتوپهای نئون را بوجود می‌آورند، عبارتند از: واکنشهای ارسال نوترون ، فروپاشی آلفا ( انتشار بار الکتریکی خنثی و از بین رفتن آلفا ) در Mg-24 و Mg-25 که Ne- 21 و Ne- 22 را تولید می‌کنند.

ذرات آلفا از اورانیوم حاصل می‌شوند، در حالی‌که نوترونها از طریق واکنش دوم ذرات آلفا تولید می‌شوند. تجزیه ایزوتوپی سنگهای خاکی ، پیدایش اولیه Ne-21 را نشان می‌دهد. این ایزوتوپ توسط واکنشهای هسته‌ای بر Mg ، Na ، Si و Al بوجود می‌آیند. با تجزیه سه ایزوتوپ ترکیبات اولیه از نئون ماگمایی و نئون هسته‌ای تعیین می‌شود. این عمل به ما نشان می‌دهد که نئون ، یک ابزار مناسب جهت تعیین دوره زمین شناسی سنگی و شهاب سنگی می‌باشد.

نئون نیز همانند زنون از گازهای آتشفشانی بوده که با Ne-20 و Ne-21 غنی شده‌اند. حجم ایزوتوپی نئون با توجه به نمونه‌های بدست آمده به ما نشان می‌دهد که نئون منبعی غیر جوی دارد. ترکیبات غنی شده Ne-20 از عناصر اولیه گازهای نادر در زمین بوده که احتمالاً معرف نئون خورشیدی می‌باشند. Ne-20 غنی شده همچنین در الماسها وجود دارد که دلیلی دیگر بر وجود نئون خورشیدی در زمین می‌باشد.

نوشته شده توسط هادی کسائی | لینک ثابت |

موضوع: آشنایی با عناصر گروه هشتم شنبه چهارم اسفند 1386 19:42

اطلاعات اولیه

هلیم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان He و عدد اتمی 2 وجود دارد. هلیم که گاز بی‌اثر بی‌رنگ و بی‌بویی است، دارای پایین‌ترین نقطه جوش در میان عناصر است و تنها تحت فشار بسیار زیاد به حالت جامد در می‌آید. این عنصر بصورت گاز تک‌اتمی یافت می‌شود، از نظر شیمیایی خنثی می‌باشد و بعد از هیدروژن فراوانترین عنصر در جهان به حساب می‌آید.

هلیم در جو زمین به میزان بسیار کم براثر فرسایش مواد معدنی خاصی یافت شده ، در بعضی از آبهای معدنی هم وجود دارد. هلیم در گازهای طبیعی خاصی بصورت مقادیر قابل تهیه تجاری وجود دارد و از آن بعنوان گاز بالابرنده در بالونها ، مایع سردکننده سرمازا در آهنرباهای ابر رسانا و گاز وزن افزا در غواصی در آبهای عمیق استفاده می‌گردد.

تاریخچــــــــه

هلیم ( از واژه یونانی helios به معنی خورشید ) درسـال 1868 توسط "Pierre Janssen" فرانســوی و "Norman Lockyer" انگلیسی که مستقل از هم فعالیت می‌کردند، کشف شد. هر دوی آنها هنگام یک خورشید گرفتگی در همان سال ، مشغول مطالعه بر روی نور خورشید بودند و بطور طیف‌نمایی متوجه خط انتشار عنصر ناشناخته ای شدند. "Eduard Frankland" ضمن تایید یافته‌های Janssen ، نام این عنصر را با توجه به نام خدای خورشید در یونان ،Helios پیشنهاد کرد و چون انتظار می‌رفت این عنصر جدید ، فلز باشد، پسوند ium – را به آن افزود.

"William Ramsay" سال 1895 این عنصر را از clevite جدا نمود و در نهایت متوجه غیر فلز بودن آن گشت، اما نام این عنصر تغییری نکرد. "Nils Langlet" و "Per Theodor Cleve" شیمیدانان سوئدی که بطور مستقل از Ramsay کار می‌کردند، تقریبا" در همان زمان موفق به جداسازی هلیم از Clevite شدند.

سال 1907 "Thomas Royds" و "Thomas Royds" موفق به اثبات این واقعیت شدند که ذرات آلفا ، هسته‌های اتم هلیم می‌باشند. "Heike Kamerlingh Onnes" فیزیکدان آلمانی درسال 1908 اولین مایع هلیم را بوسیله سرد کردن این گاز تا 9K بدست آورد و به سبب این کار بزرگ ، جایزه نوبل را به او اهداء کردند.

سال 1926، یکی از شاگردان او به نام "Willem Hendrik Keesom " برای اولین بار هلیم را بصورت جامد تبدیل نمود.

پیدایــــــــش

هلیم بعد از هیدروژن فراوانترین عنصر در جهان است و تقریبا" 20% ماده ستارگان را تشکیل می‌دهد. این گاز همچنین دارای نقش مهمی در واکنشهای پروتون – پروتون و چرخه کربن در ستارگان است که تشکیل دهنده بیشترین انرژی آنها می‌باشد. فراوانی هلیم بیشتر از آن است که با تولید توسط ستارگان توجیه شود، اما با مدل انفجار بزرگ (Big Bang ) سازگار است و اکثر هلیم موجود در جهان در سه دقیقه اول شکل‌گیری جهان بوجود آمده‌اند.

این عنصر در جو زمین و به مقدار 1 در 000 00 2 وجود داشته ، بعنوان یک محصول فروپاشی در کانی‌های رادیواکتیو گوناگونی یافت می‌شود؛ بخصوص این عنصر در کانی‌های اورانیوم و توریم مانند clevites ، pitchblende، carnotite ، monazite و beryl ، بعضی از آبهای معدنی ( در بعضی از چشمه های ایسلند به میزان 1 در 1000 هلیم وجود دارد )، در گازهای آتشفشانی و در گازهای طبیعی خاصی در آمریکا (که بیشتر هلیم تجاری جهان از این منطقه بدست می‌آید) دیده می‌شود.

هلیم را می توان از طریق بمباران لیتیم با بور بوسیله پروتونهای سریع تولید نمود.

خصوصیات قابل توجه

هلیم در دما و فشار طبیعی بصورت گازی تک‌اتمی وجود دارد و فقط در شرایط بسیار غیر عادی متراکم می‌شود. هلیم دارای پایین‌ترین نقطه ذوب در میان عناصر است و تنها مایعی است که با کاهش دما به جامد تبدیل نمی‌شود و در فشار استاندارد تا دمای صفر مطلق به حالت مایع باقی می‌ماند؛ (تنها با افزایش فشار می‌توان آنرا به جامد تبدیل نمود.)

در واقع دمای بحرانی که بالاتر از آن بین حالات مایع و گاز هیچ تفاوتی وجود ندارد، تنها 19,5K است. He-4 و He-3 جامد از این نظر که یک محقق می‌تواند با استفاده از فشار حجم آنها را بیش از 30% تغییر دهد، منحصر به فرد هستند. ظرفیت گرمایی ویژه گاز هلیم بسیار زیاد است و بخار آن بسیار متراکم می‌باشد، بطوری‌که در صورت گرم شدن در دمای اطاق سریعا" منبسط می‌گردد.

هلیم جامد فقط در فشار بالا و در تقریبا" 100 مگا پاسکال در 15- درجه کلوین است که بین دمای پایین و بالا یک جابجایی انجام می‌دهد که در آن ، اتمها دارای آرایشهای به‌ترتیب مکعبی و شش‌ضلعی می‌شوند. در یک لحظه از این دما و فشار ، حالت سومی بوجود می‌آید که در آن ، اتمها آرایشی مکعبی به خود می‌گیرند، در حالیکه جرم آن در مرکز قرار دارد.

تمامی این حالات از نظر انرژی و چگالی مشابه هستند و دلایل این تغییرات به جزئیات چگونگی شکل‌گیری اتم‌ها بر می‌گردد.

کاربردهـــــــا

هلیم بیشتر بعنوان گازی بالابرنده در بالونها استفاده می‌شود که از آنها به‌ترتیب برای تبلیغات ، تحقیقات جوی ، شناسایی‌های نظامی و بعنوان یک چیز بدیع استفاده می‌شود. بعلاوه هلیم دارای قدرت بالابرندگی 92,64% هیدروژن است، اما بر خلاف آن قابل اشتعال نبوده ، بنابراین ایمن‌تر از هیدروژن به‌حساب می‌آید.

سایر کاربردهای آن

هلیم – اکسیژن برای تنفس در محیطهای پرفشار مثل لباس غواصی یا زیردریائیها بکار می‌رود، چون هلیم ساکن است و کمتر از نیتروژن ، در خون قابل حل می‌باشد و 2,5 مرتبه سریعتر از نیتروژن منتشر می‌شود. این مسئله موجب کاهش مدت زمان لازم برای از بین بردن گاز در هنگام فشارزدایی می‌شود و خطر خواب نیتروژنی را از بین می‌برد و احتمال تمرکز آن مثل حبابهای متصل وجود ندارد.
دارای پایین‌ترین نقطه ذوب و جوش در میان عناصر است که این خصوصیت ، مایع هلیم را به خنک کننـده ای ایده‌آل برای مقاصدی که دمای بسیار پایین نیاز دارند، تبدیل می‌کند، از جمله آهنرباهای ابررسانا و تحقیقات سرما شناسی که در آنها دمای نزدیک به صفر مطلق نیاز است.
هلیم بعنوان یک خنثی و حامل بعنوان مثال در گاز رنگ‌کاری)) مورد استفاده قرار می‌گیرد.
همجوشی هیدروژن به هلیم انرژی لازم برای بمبهای اتمی را تامین می‌کند.
از هیدروژن همچنین برای موشکهای با سوخت مایع فشرده ، بعنوان حفاظ گاز در جوشکاری برقی ، بعنوان گازی محافظ برای تولید بلورهای سیلیکون و ژرمانیم ، بعنوان عامل خنک کننده برای رآکتورهای اتمی و برای تونلهای بادی فراصوتی استفاده می‌شود.
همزمان با پیشرفت تکنولوژی MRI) magnetic resonance imaging) در مصارف پزشکی ، استفاده از هلیم مایع در MRI رو به افزایش است.

ترکیبات

هلیم اولین عنصر در گروه گازهای بی‌اثر است و برای بسیاری از اهداف عملی واکنش‌ناپذیر می‌باشد. اما در اثر تخلیه الکتریکی یا بمباران الکترونی ، ترکیباتی را با تنگستن ، ید ، فلوئور ، گوگرد و فسفر بوجود می‌آورد.

ایزوتوپهــــــــــا

معمولترین ایزوتوپ هلیم ، He-4 می‌باشد که هسته آن ، دارای دو پروتون و دو نوترون است. چون تعداد نوکلئونها عجیب است، این یک آرایش اتمی غیرعادی پایدار به‌حساب می‌آید، یعنی نوکلئونها در لایه‌های کامل آرایش یافته‌اند. بسیاری از هسته‌های سنگین‌تر بر اثر انتشار هسته‌های He-4 متلاشی می‌شوند، فرآیندی که فروپاشی آلفا نامیده شده ، به همین علت هسته‌های هلیم را ذرات آلفا می‌نامند و بیشتر هلیم زمین با این فرآیند تولید می‌شود.

دومین ایزوتوپ هلیم ، He-3 است که هسته آن تنها دارای یک نوترون می‌باشد. علاوه بر اینها هلیم چندین ایزوتوپ سنگین تر رادیواکتیو دارد. He-3 عملا" در سطح زمین ناشناخته است، چون منابع درونی هلیم ، زمانیکه ذرات آلفا و هلیم اتمسفری در دوران زمین شناسی نسبتا" کوتاهی وارد فضا می‌شوند، فقط ایزوتوپ He-4 تولید می‌کنند.

He-3و He-4 هر دو در انفجار بزرگ (Big Bang) تولید شده‌اند و بعد از هیدروژن ، فراوانترین عنصر موجود در طبیعت هلیم است. هلیم اضافی بوسیله همجوشی هیدروژن درون هسته‌های اختری و از طریق فرآیندی که زنجیره پروتون – پروتون نامیده می‌شود، تولید می‌گردد.

گونه‌هــــــــا

هلیم مایع ( He-4) به دو صورت یافت می‌شود : He-4II و He-4I که در نقطه تحول فعالی در دمای 1768,2K و در فشار بخار آن مشترک هستند. He-4I ( بالای این نقطه) مایعی نرمال است، اما He-4II ( پایین این نقطه) شبیه هیچ یک از مواد شناخته شده نمی‌باشد.
وقتی در دمای بالاتر از 1768,2K و در فشار بخار خود ( به اصطلاح نقطه لامدا ) سرد شد، تبدیل به یک ابر شار به نام هلیم مایع II می‌گردد ( برعکس هلیم مایعI که نرمال است) که به علت تاثیرات کوانتومی ، ویژگیهای غیر عادی زیادی داشته ، یکی از اولین نمونه‌های مشاهده شده از اثرات کوانتومی است که درمقیاس macroscopic عمل می‌کند.

چون این تاثیر متکی به تراکم بوزونها( bosons ) است، این تحولات در He-3 در دمایی پایین‌تر از He-4 رخ می‌دهد، اما هسته‌های He-3 فرمیونها ( fermions ) هستند که نمی‌توانند جداگانه متراکم شوند، ولی در جفتهای بوزونی باید اینگونه باشند. چون این دگرگونی منظم است، بدون گرمای نهان در نقطه لامدا این دو نوع مایع هرگز همزیستی نمی‌کنند.

هلیم II دارای ویسکوزیته صفر است و خاصیت هدایت حرارتی آن از تمام مواد دیگر بیشتر است. بعلاوه هلیم II پدیده ترمومکانیکال را بروز می‌دهد؛ اگر دو ظرف حاوی هلیمII بوسیله یک لوله بسیار باریک به هم متصل باشند و یکی از آنها را گرم کنیم، جریانی از هلیم II به طرف ظرف گرم شده بوجود می‌آید. بر عکس در پدیده مکانیک حرارتی ، سرد کردن هلیم II که در حال خارج شدن از لوله باریک است، باعث ایجاد جریان اجباری هلیم II در لوله ای باریک می‌شود.

تغییرات حرارتی وارده بر هلیم II ، همانند آنچه که در تغییرات تراکم صدا وجود دارد ( پدیده ای که " صدای دوم " نامیده می‌شود ) سرتاسر این مایع انتشار می‌یابد.سطوح سختی که با هلیم II در تماسند، بوسیله لایه نازکی به قطر 50 تا 100 اتم پوشیده می‌شوند که در طول آن می‌تواند جریان بدون اصطکاک این مایع انجام پذیرد؛ در نتیجه نگهداری هلیم II در ظرف باز ، بدون خارج شدن این مایع از لبه آن امکان پذیر نیست.

جابجائی‌های فراوان هلیم II بوسیله لایه آن با سرعت ثابت انجام می‌شود که فقط به دما بستگی دارد. در آخر اینکه یک حجم زیادی از هلیم II بصورت یک واحد گردش نخواهد داشت. در عوض تلاش برای گردش آنها منجر به vortice های کوچک بدون اصطکاکی در این مایع خواهد شد.

هشدارهـــــا

محفظه‌هایی که با هلیم گازی در دمای 5 تا 10 کلوین پر شده‌اند، باید طوری نگهداری شوند که گویی دارای هلیم مایع هستند، چون گرم شدن این گاز در دمای اطاق منجر به افزایش شدید فشار آن می‌گردد.

اثرات هليم در سلامتي انسان
گاز هليم نيز با تنفس، جذب بدن انسان ميشود. بر اثر تنفس گاز هليم عوارضي از قبيل سرگيجه، کسالت، سردرد و خفگي بروز ميکند. در صورتي که مايع هليم بر روي پوست بريزد، عوارض پوستي مانند يخزدگي بروز ميکند. در صورتي که مايع هليم وارد چشم شود، يخزدگي روي مي دهد. خطر تنفس: در محوطه هاي بسته مقدار زياد هليم باعث کاهش ميزان اکسيژن محيط شده و سبب خفگي شده است. محتواي اکسيژن موجود در يک محيط را قبل از ورود به آن بررسي کنيد.

نوشته شده توسط هادی کسائی | لینک ثابت |

ساعت آسیلتاش

style="BORDER: #E1EAF5 2px solid; width:400px;HEIGHT: 120px" name=Plinknet marginWidth=1 marginHeight=1 src="http://plinknet.mihanblog.com" frameBorder=0 width=420 scrolling=yes>

ازبازدید شما متشکریم.

About

Google Searcher