دنیایی از همه چیز - دنیای شیمی

آب سنگین چیست؟

پیمان — Fri, 23 Jul 2010 17:36:11 GMT

آب سنگین (Heavy Water)

آب سنگین به یکی از شکل‌های نادر آب به نام دوتریم اکساید(D2O) گفته می‌شود که در آن به جای دو اتم هیدروژن معمولی(H)، دو اتم هیدروژن سنگین(D)، یعنی هیدروژنی که دو نوترون دارد، نشسته است. با توجه به جانشینی D به جای H در آب سنگین، انرژی پیوندی بین اکسیژن هیدروژن در آب تغییر می‌کند و در نتیجه ویژگی‌های فیزیکی و زیست‌شناختی آب دگرگون می‌شود. آب سنگین در نیروگاه‌های هسته‌ای برای کاستن از سرعت نوترون‌ها و همچنین، پژوهش‌های زیست‌شناختی و مهار بیماری‌های مانند سرطان و ایدز کاربرد دارد. تولید این ماده پر کاربرد از سال 1385 در ایران آغاز شده است.

تفاوت در نوترون

آب خالص ماده‌ای است بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه. فرمول شیمیایی آن H2O است، یعنی هر مولکول آب از پیوند دو اتم هیدروژن به یک اتم اکسیژن ساخته شده است. عنصر هیدروژن همانند بسیاری دیگر از عنصرهای طبیعت ایزوتوپ‌هایی دارد که عبارتند از H ۲ که با D (دوتریم) و H ۳ که با T (تریتیم) نمایش داده می‌شود. ایزوتوپ به صورت‌های گوناگون یک عنصر گفته می‌شود که جرم آن‌ها با هم تفاوت داشته باشد. تفاوت ایزوتوپ‌های مختلف یک عنصر از شمار نوترون‌های هسته آن‌‌ها ناشی می‌شود؛ یعنی با وجودی که شمار پروتون‌های همه‌ی اتم‌های یک عنصر از جمله ایزوتوپ‌های آن با هم برابر است، شمار نوترون‌ها در ایزوتوپ‌های مختلف یک عنصر متفاوت است. از همین رو، هیدروژن معمولی(H) در هسته‌ی خود فقط یک پروتون دارد و بدون نوترون است؛ دوتریم(D) که در هسته خود یک پروتون و یک نوترون دارد و تریتیم(T) که یک پروتون و دو نوترون دارد.

بیشتر هیدروژن‌های طبیعت از نوع H یا هیدروژن معمولی است و فقط ۰۱۵۰/0 درصد آن را دوتریم تشکیل می‌دهد، یعنی از هر ۶۴۰۰ اتم هیدروژن، یکی دوتریم است. اکنون در نظر بگیرید که به جای یک اتم هیدروژن معمولی در مولکول آب(H2O) اتم D بنشیند. آن گاه مولکول HDO به وجود می‌آید که به آن آب نیمه‌سنگین می‌گویند. اگر جای هر دو اتم هیدروژن، دوتریم بنشیند، D2O به وجود می‌آید که به آن آب سنگین می‌گویند. ویژگی‌های فیزیکی آب سنگین تا اندازه‌ای با آب سبک یا آب معمولی تفاوت دارد. با توجه به جانشینی D به جای H در آب سنگین، انرژی پیوندی بین اکسیژن هیدروژن در آب تغییر می‌کند و در نتیجه ویژگی‌های فیزیکی و زیست‌شناختی آب دگرگون می‌شود.

تولید آب سنگین

در طبیعت از هر ۳۲۰۰ مولکول آب یکی آب نیمه‌سنگین HDO است. آب نیمه سنگین را می‌توان با روش‌هایی مانند تقطیر یا الکترولیز یا دیگر فرآیندهای شیمیایی از آب معمولی به دست آورد. هنگامی که مقدار HDO در آب زیاد شد، میزان آب سنگین نیز بیشتر می‌شود، زیرا مولکول‌های آب هیدروژن‌های خود را با یکدیگر عوض می‌کنند و احتمال دارد که از دو مولکول HDO یک مولکول H2O (آب معمولی) و یک مولکول D2O (آب سنگین) به وجود آید. برای تولید آب سنگین خالص به روش یا الکترولیز به دستگاه‌های پیچیده تقطیر و الکترولیز و همچنین مقدار زیادی انرژی نیاز است، به همین دلیل بیشتر از روش‌های شیمیایی برای تهیه آب سنگین استفاده می‌کنند.

کاربرد های آب سنگین

آب سنگین را بیشتر به دلیل کاربرد آن در نیروگاه‌های هسته‌ای می شناسند. اما این ماده در پژوهش‌های علمی در رشته‌های زیست‌شناسی، پزشکی، فیزیک و شیمی و مهندسی کاربردهای فراوانی دارد. که در زیر به چند مورد آن اشاره می شود.

1. طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته. در طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته(NMR) هنگامی که هسته مورد نظر پژوهشگر، هیدروژن و حلال هم آب باشد، از آب سنگین استفاده می‌کنند. در این حالت چون سیگنال‌های اتم هیدروژن مورد نظر با سیگنال‌های اتم هیدروژن آب معمولی تداخل می‌کند، می‌توان از آب سنگین بهره گرفت، زیرا ویژگی‌های مغناطیسی دوتریم و هیدروژن با هم تفاوت دارد و سیگنال دوتریم با سیگنال هیدروژن تداخل نمی‌کند.

2. کند کننده نوترون. آب سنگین در برخی از رآکتورهای هسته‌ای به عنوان کندکننده سرعت نوترون به کار می‌رود. نوترون‌های کند می‌توانند با اورانیوم واکنش بدهند. از آب سبک یا آب معمولی هم می‌توان به عنوان کند کننده استفاده کرد، اما از آنجا که آب سبک نوترون‌های حرارتی را هم جذب می‌کند، در رآکتورهای آب سبک باید اورانیوم غنی شده(اورانیوم با خلوص زیاد) را به کار برد، اما رآکتور آب سنگین می‌تواند از اورانیوم معمولی یا غنی نشده هم استفاده کند. بنابراین، تولید آب سنگین به بحث‌های مربوط به جلوگیری از گسترش سلاح‌های هسته‌ای مربوط می‌شود.

3. آشکار سازی نوترینو. رصدخانه نوترینوی سادبری در انتاریوی کانادا از هزار تن آب سنگین استفاده می‌کند. آشکارساز نوترینو در ژرفای زمین و در دل یک معدن قدیمی کار گذاشته شده تا مئون‌های پرتوهای کیهانی به آن نرسد. هدف اصلی این رصدخانه یافتن پاسخ این پرسش است که آیا نوترینوهای الکترون که از هم‌جوشی در خورشید تولید می‌شوند، در مسیر رسیدن به زمین به دیگر انواع نوترینوها تبدیل می‌شوند یا خیر. وجود آب سنگین در این آزمایش‌ها ضروری است، زیرا دوتریم مورد نیاز برای آشکارسازی انواع نوترینوها را فراهم می‌کند.

4. آزمون‌های سوخت و ساز در بدن. از مخلوط آب سنگین با ۱۸OH2 (آبی که اکسیژن آن ایزوتوپ ۱۸O است نه ۱۶O) برای انجام آزمایش اندازه‌گیری سرعت سوخت و ساز بدن انسان و جانوران بهره می‌گیرند. این آزمون سوخت و ساز را " آزمون آب دوبار نشان‌دار"می‌نامند.

5. تولید تریتیم. هنگامی که دوتریم رآکتور آب سنگین یک نوترون به دست می‌آورد به تریتیم، ایزوتوپ دیگر هیدروژن تبدیل می‌شود. تولید تریتیم به این روش به فناوری چندان پیچیده‌ای نیاز ندارد و آسان‌تر از تولید تریتیم به روش تبدیل نوترونی لیتیم ۶ است. تریتیم در ساخت نیروگاه‌های گرما هسته‌ای کاربرد دارد.

آب سنگین و بمب اتم

رآکتورهای آب سنگین را می‌توان به گونه‌ای ساخت که بدون نیاز به دستگاه‌های غنی‌سازی، اورانیوم را به پلوتونیوم قابل استفاده در بمب اتمی تبدیل کند. کشورهای هند، اسرائیل، پاکستان، کره شمالی، روسیه و آمریکا از رآکتورهای تولید آب سنگین برای ساختن بمب اتمی استفاده کردند. با توجه به امکان استفاده از آب سنگین در ساخت سلاح هسته‌ای، در بسیاری از کشورها دولت بر تولید یا خرید و فروش مقدار زیاد این ماده را به شدن نظارت می‌کند. با وجود این، در کشورهایی مثل آمریکا و کانادا می‌توان مقدار غیر صنعتی یعنی در حد گرم و کیلوگرم را بدون هیچ گونه مجوز خاصی از تولیدکنندگان یا فروشندگان مواد شیمیایی به دست آورد. هم اکنون قیمت هر کیلوگرم آب سنگین با خلوص ۹8/۹۹ درصد حدود ۶۰۰ تا ۷۰۰ دلار است.

تاریخ آب سنگین

والتر راسل در سال ۱۹۲۶ به کمک جدول تناوبی مارپیچ وجود دوتریم را پیش‌بینی کرد. سپس، در سال ۱۹۳۱ هارولد یوری از دانشگاه کلمبیا آن را کشف کرد. گیلبرت نیوتن لوئیس در سال ۱۹۳۳ توانست نخستین نمونه از آب سنگین خالص را با روش الکترولیز تهیه کند. هوسی و هافر در سال ۱۹۳۴ از آب سنگین استفاده کردند و با انجام نخستین آزمون‌های ردیابی زیست‌شناختی به بررسی سرعت گردش آب در بدن انسان پرداختند.

در چهارم شهریور 1385، مجتمع آب سنگین اراک، یکی از بزرگترین طرح‌های هسته‌ای ایران، کار خود را آغاز کرد. کار ساخت آن از سال 1377 در شمال غربی اراک و نزدیک نیروگاه ۴۰ مگاواتی آب سنگین اراک آغاز شده بود. ظرفیت تولید این مجتمع در آغاز هشت تن بود و اکنون به ۱۶ تن آب‌سنگین با غنای ۸/8۹ درصد رسیده است.

Heavy Water : water composed of deuterium, the hydrogen isotope with a mass double that of ordinary hydrogen, and oxygen. (Ordinary water has a composition represented by H2O.) Thus, heavy water has a molecular weight of about 20...

گرفته شده از : www.jazirehdanesh.com

گردآونده : دنیایی از همه چیز – http://supergalaxy.blogsky.com

مطالب مرتبط :

همه چیز از جدول تناوبی

روند تغییر ویژگی های تناوبی عناصر

شیمی و تاریخچه آن

جدول تناوبی مندلیف

پیمان — Fri, 23 Jul 2010 17:27:14 GMT

جدول تناوبی (Periodic Table)

چند میلیارد سال پیش با انفجار بزرگ (BIG BANG) جهان بوجود آمد. جهانی که در ابتدا بسیار داغ بود (107K) اجازه به هم پیوستن ذرات اتم و ایجاد اتمها را نمی داد اما کم کم اتمهای اولیه که بیشتر شامل هیدروژن (89%) و هلیم (11%) بودند تشکیل شدند که با سرد شدن تدریجی دمای جهان و به هم پیوستن این اتمها به هم و ایجاد سحابی ها و ستاره ها این اتمها در واکنشهای هم جوشی با آزاد کردن مقادیر بسیار زیادی انرژی به عناصر سنگین تر تبدیل شدند.

از چند قرن پیش که کم کم بشر عناصر را شناخت و تعداد عناصر شناسایی شده افزایش یافت نیاز به طبقه بندی آنها احساس گردید به طوری که در ابتدا عناصر را به دو دسته فلزات و نافلزات تقسیم بندی نمودند و بعد بر اساس ترکیباتی که تشکیل می دادند آنها را تقسیم بندی کردند.

دانشمندان زیادی در دو قرن اخیر جدول های طبقه بندب عنصرها را به شکل های مختلف ارائه داده اند اما در بین آنها کار دانشمندی روسی به نام دیمتری مندلیف اعتبار و شهرت زیادی پیدا کرده طوری که هم اکنون نیز جدول تناوبی اصلاح شده ی مندلیف در کتب درسی مورد مطالعه قرار می گیرد.

جدول تناوبی عناصر شیمیایی نمایشی از عناصر شیمیایی است که براساس ساختار الکترونی مرتب شده است، بطوریکه بسیاری از خواص شیمیایی بصورت منظم در طول جدول تغییر نماید. جدول اولیه بدون اطلاع از ساختار داخلی اتمها ساخته شد: اگر عناصر را بر حسب جرم اتمی آنها مرتب نمائیم، و آنگاه نمودار خواص معین دیگر آنها را بر حسب جرم اتمی رسم نمائیم، میتوان نوسان یا تناوب این خواص را بصورت تابعی از جرم اتمی مشاهده نمود. اولین کسی که توانست این نظم را مشاهده نماید، یک شیمیدان آلمانی به نام Johann Wolfgang D?einer بود. او متوجه تعدادی تثلیث از عناصر مشابه شد:

نمونه تثلیث ها

و به دنبال او، شیمیدان انگلیسی جان الکساندر رینا نیولندز ((John Alexander Reina Newlands متوجه گردید که عناصر از نوع مشابه در فاصله‌های هشت تایی یافت می شوند، که آنها را با نت‌های هشتگانه موسیقی شبیه نمود، هرچند که قانون نت‌های او مورد تمسخر معاصرین او قرار گرفت. سرانجام شیمیدان آلمانی لوتار میر (Lothar Meyer) و شیمیدان روسی دیمتری ایوانوویج مندلیف (Dmitry Ivanovich Mendeleev) تقریبا بطور همزمان اولین جدول تناوبی را، با مرتب نمودن عناصر بر حسب جرمشان، توسعه دادند( ولی مندلیف تعداد کمی از عناصر را خارج از ترتیب صریح جرمی، برای تطابق بهتر با خواص همسایگانشان رسم نمود – این کار بعدها با کشف ساختار الکترونی عناصر در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم توجیه گردید). فهرست عناصر بر اساس نام، علامت اختصاری و عدد اتمی موجود میباشد.

تعداد لایه الکترون در یک اتم تعیین کننده ردیفی است که در آن قرار می گیرد. هر لایه به زیرلایه های متفاوتی تقسیم می شود، که هر اندازه عدد اتمی افزایش می یابد، این لایه ها به ترتیب زیر:

1s
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 7p
8s 5g 6f 7d 8p
…

براساس ساختار جدول پر می شوند. از آنجائیکه الکترونهای خارجی ترین لایه، خواص شیمیایی را تعیین می نمایند، این لایه ها در میان گروهای یکسان مشابه اند.عناصر همجوار با یکدیگر در یک گروه، علیرغم اختلاف مهم در جرم، دارای خواص فیزیکی مشابه می باشند. عناصر همجوار با یکدیگر در یک ردیف دارای جرم های مشابه ولی خواص متفاوت می باشند.
برای مثال، عناصر بسیار نزدیک به نیتروژن (N) در ردیف دوم کربن (C) و اکسیژن (O) می باشند. علیرغم تشابه آنها در جرم ( که بصورت ناچیزی در واحد جرم اتمی تفاوت دارند)، دارای خواص بینهایت متفاوتی هستند، همانطور که با بررسی فرمهای دیگر می توان ملاحظه نمود: اکسیژن دو اتمی یک کاز است که سوختن را تشدید می نماید، نیتروژن دو اتمی یک گاز است که سوختن را تشدید نمی کند، و کربن یک جامد است که می تواند سوزانده شود( بله، میتوان الماس را سوزاند!).
در مقایسه، عناصر بسیار نزدیک به کلر (Cl) در گروه یکی مانده به آخر در جدول «هالوژن‌ها) فلوئور( F) و برم( Br) میباشند. علیرغم تفاوت فاحش جرم آنها در گروه، فرمهای دیگر آنها دارای خواص بسیار مشابه می باشند: آنها بسیار خورنده (بدین معنی که تمایل خوبی برای ترکیب با فلزات، برای تشکیل نمک هالاید فلز)؛ کلر و فلوئور گاز هستند، درحالیکه برم یک مایع با تبخیر بسیار کم میباشد؛ کلر و برم بسیار رنگی هستند.
مندلیف و لوتار میر در مورد خواص عنصرها و ارتباط آنها بررسی های دقیق تری انجام دادند و در سال ۱۸۶۹م به این نتیجه رسیدند که خواص عنصرها تابعی تناوبی از جرم آنهاست.
به این معنا که اگر عنصرها را به ترتیب افزایش جرم اتمی مرتب شوند نوعی تناوب در آنها اشکار میگرددوپس ازتعداد معینی از عنصرها عنصرهایی با خواص مشابه خواص پیشین تکرار می شوند .
مندلیف در سال ۱۸۶۹ بر پایه ی قانون تناوب جدولی از ۶۳عنصر شناخته شده ی زمان خود منتشر کرد .در فاصله ی بین سالهای ۱۸۶۹ تا ۱۸۷۱م مندلیف هم مانند لوتار میر با بررسی خواص عنصرها و ترکیب های آنها متوجه شد که تغییرهای خواص شیمیا یی عنصرها مانند خواص فیزیکی آنها نسبت به جرم اتمی روند تناوبی دارد.از این رو جدول جدیدی در ۸ ستون و۱۲سطر تنظیم کرد.او با توجه به نارسایی های جدول نیو لندز و لوتار میر و حتی جدول قبلی خود جدولی تقریبابدون نقص ارایه دادکه فراگیر وماندنی شد.

شاهکارهای مندلیف در ساخت شهرک عناصر:
روابط همسایگی : دانشمندان پیش از مندلیف در طبقه بندی عناصر هر یک را جداگانه و بدون وابستگی به سایر عناصر در نظر می گرفتند.اما مندلیف خاصیتی را کشف کرد که روابط بین عنصرها را به درستی نشان میدادو ان را پایه تنظیم عناصر قرار داد.
وسواس وی : او برخی از عناصر را دوباره بررسی کرد تا هر نوع ایرادی را که به نادرست بودن جرم اتمی از بین ببرد.در برخی موارد به حکم ضرورت اصل تشابه خواص در گروهها را بر قاعده افزایش جرم اتمی مقدم شمرد.
واحدهای خالی : در برخی موارد در جدول جای خالی منظور کردیعنی هر جا که بر حسب افزایش جرم اتمی عناصر باید در زیر عنصر دیگری جای می گرفت که در خواص به ان شباهتی نداشت ان مکان را خالی می گذاشتو ان عنصر را در جایی که تشابه خواص رعایت میشد جای داد.این خود به پیش بینی تعدادی ا زعنصرهای ناشناخته منتهی شد.
استقبال از ساکنان بعدی : مندلیف با توجه به موقعیت عنصرهای کشف نشده و با بهره گیری از طبقه بندی دوبرایزتوانست خواص آنها را پیش بینی کند.برای نمونه مندلیف در جدولی که در سال ۱۸۶۹ تنظیم کرده بودمس و نقره وطلا را مانند فلزی قلیایی در ستون نخست جا داده بود اما کمی بعد عناصر این ستون را به دو گروه اصلی و فرعی تقسیم کرد.سپس دوره های نخست و دوم و سوم هر یک شامل یک سطر و هر یک از دوره های چهارم به بعد شامل دو سطر شده وبه ترتیب از دوره های چهارم به بعد دو خانه اول وشش خانه اخر از سطر دوم مربوط به عناصر اصلی آن دوره و هشت خانه باقی مانده ی سطر اول و دو خانه اول سطر دوم مربوط به عناصر فرعی بود.
ساخت واحد مسکونی هشتم : مندلیف با توجه به این که عناصراهن وکبالت ونیکل وروتینیم ورودیم وپالادیم واسمیم وایریدیم وپلاتینخواص نسبتا با یکدیگر دارند این عناصر را در سه ردیف سه تایی و در ستون جداگانه ای جای دادو به جدول پیشین خود گروه هشتم ا هم افزود.
در آن زمان گازهای نجیب شناخته نشده بوداز این رودر متن جدول اصلی مندلیف جایی برای این عناصر پیش بینی نشد. پس از ان رامسی و رایله در سال ۱۸۹۴ گاز ارگون را کشف کردند و تا سا ل ۱۹۰۸ م گازهای نجیب دیگرکشف شد و ظرفیت شیمیایی آنها ۰ در نظر گرفته شدو به گازهای بی اثر شهرت یافتند.

آسانسور مندلیف به سوی آسمان شیمی :
جدول مندلیف در تنظیم و پایدار کردن جرم اتمی بسیاری از موارد مندلیف نادرست بودن جرم اتمی برخی از عناصر را ثابت و برخی دیگر را درست کرد .جدول تناوبی نه تنها به کشف عنصرهای ناشناخته کمک کرد بلکه در گسترش و کامل کردن نظریه ی اتمی نقش بزرگی بر عهده داشت و سبب اسان شدن بررسی عناصر و ترکیب های آنها شد.

مجتمع نیمه تمام :
جدول تناوبی با نارسایی هایی همراه بود که عبارتند از :
۱- جای هیدروژن در جدول بطور دقیق مشخص نبود .گاهی ان را بالا ی گروه فلزهای قلیایی و گاهی بالای گروه های گروه هالوژن ها جا میداد.
۲- در نیکل و کبالت که جرم اتمی نزدیک به هم دارند خواص شیمیایی متفاوت است و با پایه قانون تناوبی ناسازگاری دارد.
۳- کبالت را پیش از نیکل و همچنین تلور را پیش از ید جای داد که با ترتیب صعودی جرم اتمی هم خوانی نداشت .با پیش رفت پژوهش ها و با کشف پرتوایکس و عنصرهاو بررسی دقیق طیف آنها عدد اتمی کشف و اشکار شد و عناصر بر حسب افزایش عدد اتمی مرتب و نار سایی های جزیی موجود در جدول مندلیف از بین رفت .زیرا تغییرات خواص عناصر نسبت به عدد اتمی از نظم بیشتری برخوردارست تا جرم اتمی آنها .
4- سال پس از نشر جدول مندلیف بوابو در ات به روش طیف نگاری اکا الومینیوم را کشف کرد و گالیم نامید و ۴ سال بعد نیلسون اکا بور را کشف کرد و اسکاندیم نامید و هفت سال بعد ونیکلر هم اکا سیلسیم را از راه تجربه طیفی کشف کرد و ان را ژرمانیم نامید.

تغییرات خواص عناصر در دوره ها و گروههای جدول :
۱- تغییرات شعاع اتمی : در هر گروه با افزایش عدد اتمی شعاع اتمی افزایش می یابد ودر هر دوره با افزایش عدد اتمی شعاع اتمی به تدریج کوچکتر می گردد.
۲- تغییرات شعاع یونی : شعاع یون کاتیون هر فلز از شعاع اتمی ان کوچکتر و شعاع هر نا فلز از شعاع اتمی ان بزرگتر است.به طور کلی تغییرهای شعاع یونی همان روند تغییرات شعاع اتمی است.
۳- تغییرات انرژی یونش : در هر دوره با افزایش عدد اتمی انرژی یونش افزایش می یابد و در هر گروه با افزایش لایه های الکترونی انرژی یونش کاهش می یابد.
۴- تغییرات الکترون خواهی : در هر دوره با افزایش عدد اتمی انرژی الکترونخواهی افزایش می یابدودر هر گروه با افزایش عدد اتمی اصولا انرژی الکترون خواهی از بالا به پایین کم می شود .
۵- تغییرات الکترونگاتیوی : در هر دوره به علت افزایش نسبتا زیا د شعاع اتمی الکترونگاتیوی عناصر کم میشود و در هر دوره به علت کاهش شعاع اتمی الکترونگاتیوی عناصر افزایش می یابد .
۶- تغییرتعداد الکترونهای لایه ظرفیت و عدد اکسایش : در هر دوره از عنصری به عنصر دیگریک واحد به تعداد الکترون ها ی ظرفیت افزوده میشود و تعداد این الکترونها و عدد اکسایش در عنصرهای هر گروه با هم برابرند.
۷- تغییرات پتانسیل الکترودی : در ازای هردوره با افزایش عدد اتمی توانایی کاهندگی عنصرها کاهش می یابد و توانایی اکسیدکنندگی آنها افزایش می یابد .از این روفلزهایی که در سمت چپ دوره ها جای دارندخاصیت کاهندگی ونا فلزهایی که در سمت راست دوره ها جای دارندتوانایی اکسید کنندگی دارند.در موردعناصر یک گروه توانایی اکسید –کنندگی با افزایش عدد اتمی وپتانسیل کاهش می یابد.
۸- تغییرات توانایی بازی هیدروکسید : توانایی بازی هیدروکسیدعناصر در گروهها ازبالا به پایین افزایش می یابد اما در دوره از سمت چپ به راست رو به کاهش است.
۹-تغییرات دما وذوب یا جو ش : در هر دوره دمای ذوب و جوش تا اندازه ای به طورتناوبی تغییر می کند ولی این روندمنظم نیست و در موردعناصرگروهها نیز روندواحدی وجود ندارد.

(داخل پرانتز)
مندلیف چگونه جدول تناوبی عنصرها را تنظیم کرد؟
(در سال 1869 که دیمیتری مندلیف روی طبقه بندی بهتر عنصرها تحقیق می کرد فقط ۶۳ عنصر شناخته شده بود او ۶۳ کارت تهیه کرد و روی هر کارت علاوه بر نام عنصر برخی خواص شناخته شده ی آن عنصر را نوشت مثل دمای ذوب و جوش و جرم اتمی و ... بعد این کارت ها را به ترتیب افزایش ویژگی های مختلف کنار هم قرار میداد مثلا یکبار به ترتیب افزایش دمای ذوب و بار دیگر به تریب افزایش ویژگی دیگر . وقتی مندلیف عنصرها را به ترتیب افزایش جرم اتمی کنار هم به صورت یک ردیف ۶۳ تایی چید به نکته جالبی بر خورد او دید که ویژگی های نوشته شده روی کارت ها ۸ تا ۸ تا تکرار می شود یعنی ویژگی های روی کارت اول مشابه کارت نهم و هفدهم و ... و کارت دوم مشابه کارت دهم و هجدهم و ... است. کار جالبی که مندلیف انجام داد این بود که ضمن رعایت افزایش تدریجی جرم اتمی عنصرها کارت هایی که ویژگی های مشابهب داشتند را زیر هم در یک ستون قرار داد تا چیزی شبیه یک جدول درست شود به نحوی که عنصرها به ترتیب افزایش جرم اتمی کنار هم قرار گرفته اند و عنصرهای یک ستون نیز خواص مشابهی دارند. این اساس کار مندلیف برای تنظیم جدول تناوبی بود.
در جدول تناوبی مندلیف فقط ۶۳ عنصر قرار داشت بنابراین بدیهی است که انتظار داشته باشیم برخی از جاهای جدول او نسبت به جدول امروزی خالی باشد در واقع مندلیف برای نظم دادن به جدول خود مجبور بود برخی از خانه های جدول را خالی نگه دارد تا عنصر های مشایه زیر هم قرار گیرند او تصور می کرد این جاهای خالی مربوط به عنصرهایی است که هنوز کشف نشده اند و حتی توانست برای آنها برخی خواصشان را پیش بینی کند چون باید خواصی بینابین عنصر بالاتر و پایین تر از خود در یک ستون داشته باشد. او همچنین از روی این جدول توانست وجود بعضی از عناصر را که تا آنروز کشف نشده بود حدس بزند و همین امر و پیش بینی های او که درست از آب در می آمد سبب شهرت زیاد او نسبت به سایر دانشمندان هم دوره اش گردید.)

جدول تناوبی امروزی
در جدول تناوبی که امروزه ما می بینیم ساختار کلی همان است که در جدول مندلف وجود داشت اما عناصر بجای جرم اتمی بر اساس عدد اتمی در جدول قرار می گیرند. البته با این تصحیح جای عنصرها عوض نمی شود
ردیفهای افقی جدول را تناوب، و ردیفهای عمودی آن را گروه می نامند و عناصر بر اساس اربیتالی از آنها که آخرین الکترون اتم در آن جا گرفته است به چهار بلوک s,p,d و f طبقه بندی می شوند. عناصر دو بلوک s و p عناصر اصلی، عناصر بلوک d عناصر واسطه و عناصر بلوک f لانتانیدها و اکتینیدها می باشند. شماره گذاری گروهها از یک تا 18 و شماره گذاری تناوب ها از یک تا 7 می باشد.

چگونه از جدول تناوبی استفاده نمائیم؟
یک جدول تناوبی می تواند شامل اطلاعات متفاوت و متنوعی باشد که بسته به نوع کاربردی که از آن متصور است طراحی می شود، در یک جدول معمولی می توان علامت اختصاری عناصر، عدد اتمی و جرم اتمی آنها را یافت. همچنین از روی گروهی که آن عنصر به آن وابسته است خصوصیات شیمیایی آنرا حدس زد.
مثلا در گروه 1 که فلزات قلیایی جای دارند عناصر وابسته به آن فلزاتی هستند به شدت واکنش پذیر که در طبیعت بطور خالص یافت نمی شوند و برای تهیه آنه معمولا از روشهای مشکل الکترولیز استفاده میشود که در این روشها ممکن است از نمک هالوژن مذاب آنها استفاده کنند. این فلزات با آب به شدت واکنش پذیرند و تعدادی از آنها در واکنش با آب تولید مقادیر زیادی حرارت و گاز هیدروژن میکنند که گاز تولید شده در اثر حرارت آتش میگیرد و واکنش با شعله همراه خواهد بود.
همانطور که می بینید یک گروهبندی ساده خواص بسیار زیادی از مواد را در اختیار ما قرار داد.
در بعضی جدولهای تناوبی نام انگلیسی عنصر مورد نظر و (یا) آرایش الکترونی عنصر آن نیز نمایش داده شده است. بعضی از آنها شامل نیمه عمر عناصر رادیو اکتیو هستند، بعضی ممکن است شکل بلوری نقطه ذوب و جوش و خواص دیگر فیزیکی عنصر را به همراه داشته باشند.

گردآونده : دنیایی از همه چیز – http://supergalaxy.blogsky.com

منابع :

daneshnameh.roshd.ir
chem4u.blogfa.com
http://supergalaxy.blogsky.com
www.jumptochem.com
fa.wikipedia.org

مطالب مرتبط :

آب سنگین چیست؟

روند تغییر ویژگی های تناوبی عناصر

شیمی و تاریخچه آن

تغییر ویژگی های تناوبی عناصر

پیمان — Fri, 23 Jul 2010 17:12:41 GMT

روند تغییر ویژگی های تناوبی عناصر

شعاع کووالانسی

نصف فاصله هسته ها در یک مولکول دو اتمی جور هسته را شعاع کووالانسی می گویند.

بطور کلی شعاع کووالانسی در جدول تنابی از چپ به راست کاهش و از بالا یه پایین افزایش می یابد علت اینست که در یک تناوب از چپ به راست که می رویم تعداد لایه های الکترونی ثابت است ولی بار مثبت هسته افزایش می یابد در نتیجه الکترون های بیرونی را بیشتر به سوی خود کشیده و اتم کوچکتر می شود.

در یک گروه از بالا به پایین از یک طرف تعداد لایه های الکترونی افزایش یافته پس باید اتم بزرگتر شود و از طرف دیگر بار مثبت هسته افزایش می یابد پس باید اتم کوچکتر شود به نظر می رسد این دو عامل باید اثر یکدیگر را خنثی کنند ولی تاثیر زیاد شدن تعداد لایه های الکترونی خیلی بیشتر است.

انرژی نخستین یونش

مقدار انرژی لازم برای جدا کردن سست ترین الکترون از اتم در حالت گازی شکل و تبدیل آن به یون یک بار مثبت گازی شکل را به ازای یک مول انرژی نخستین یونش می گویند.

انرژی نحستین یونش در هر تناوب از چپ به راست با افزایش عدد اتمی افزایش می یابد ولی عناصر گروه های دوم و پانزدهم در این مورد رفتاری غیر عادی دارند یعنی انرژی نخستین یونش آنها از عنصر قبل و بعد از خودشان بیشتر است علت این امر به پایداری آرایش الکترونی لایه ظرفیت این عنصر ها ربط پیدا می کند که به ترتیب آرایش پر و آرایپ نیمه پر دارند.

در یک گروه از بالا یه پایین انرژی نخستین یونش به طور منظم کاهش پیدا می کند.

الکترونگاتیوی

تمایل اتم ها برای جذب جفت الکترون پیوندی به سوی خود را الکترونگاتیوی می گویند.

در جدول تناوبی از چپ به راست الکترونگانیوی افزایش و از بالا به پایین الکترونگاتیوی کاهش پیدا می کند چون بین الکترونگاتیوی و شعاع کووالانسی رابطه عکس وجود دارد.

برای مقایسه الکترونگاتیوی دو عنصر کافیست فاصله تقریبی آنها را تا الکترونگاتیوترین عنصر یعنی فلوئور بررسی کنیم هرچه عنصرها به فلوئور نزدیکتر باشند الکترونگاتیوی بیشتری دارند.

گردآونده : دنیایی از همه چیز – http://supergalaxy.blogsky.com

مطالب مرتبط :

آب سنگین چیست؟

همه چیز از جدول تناوبی

شیمی و تاریخچه آن

پیمان — Fri, 23 Jul 2010 16:59:12 GMT

شیمی (Chemistry)

شیمی مطالعهٔ ساختار، خواص، ترکیبات، و تغییر شکل مواد است. این علم مربوط می‌شود به عناصر شیمیایی و ترکیبات شیمیایی که شامل اتمها، مولکولها، و برهم‌کنش میان آنهاست.

تاریخچه

واژه شیمی خود داستان درازی دارد. ریشه این نام در واژه کیمیاست. خاستگاه واژه کیمیا از زبان فارسی باستان است. این واژه و داستان دانش شگفت انگیز پشت آن به همراه دانشش به زبان عربی نوشته شد و اروپاییان با این واژه و دانش آن از راه مسلمانان آشنا شدند و این دانش را با نام alchemy شناختند. آنگاه آن را در میان خود پروردند تا در سده‌های نزدیک به ریخت فرانسه شیمی به زبان ما بازگشت. دانش شیمی به دو گرایش شیمی محض و شیمی کاربردی تقسیم می‌شود.علم شیمی از ابتدا تا کنون به ۵ دوران تقسیم می‌شود ۱.دوران رشد کارهای تجربی ۲.دوران رشد جنبه‌های تئوری شیمی ۳.دوران کیمیا گری ۴.دوران اصل اتش ۵.دوران شیمی مدرن

چرخش نام کیمیا در تاریخ: کیمیا (فارسی قدیم)>>الشیمی (تازی)>> chemistry(لاتین)>>شیمی (فارسی امروزی)

نگاه گذرا

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

این مطلب به طور ساده به این معنی است که اگر ده‌هزار اتم داشته باشیم و مقدار زیادی واکنش شیمیایی انجام پذیرد، در پایان ما همچنان بطور دقیق ده‌هزار اتم خواهیم داشت. اگر انرژی از دست رفته یا به‌دست‌آمده را مد نظر قرار دهیم، مقدار جرم نیز تغییر نمی‌کند. شیمی کنش و واکنش میان اتم‌ها را به تنهایی یا در بیشتر موارد به‌همراه دیگر اتم‌ها و به‌صورت یون یا مولکول (ترکیب) بررسی می‌کند.

این اتم‌ها اغلب با اتم‌های دیگر واکنش‌هایی را انجام می‌دهند. (برای نمونه زمانی‌که آتش چوب را می‌سوزاند واکنشی است بین اتم‌های اکسیژن موجود در هوا که نور بر روی مواد شیمیایی فیلم عکاسی ایجاد می‌کند شکل می‌گیرد.)

یکی از یافته‌های بنیادین و جالب دانش شیمی این بوده‌است که اتم‌ها روی‌هم‌رفته همیشه به نسبت برابر با یکدیگر ترکیب می‌شوند. سیلیس دارای ساختمانی است که نسبت اتم‌های سیلیسیوم به اکسیژن در آن یک به دو است. امروزه ثابت شده‌است که استثناهایی در زمینهٔ قانون نسبت‌های معین وجود دارد(مواد غیر استوکیومتری).

یکی دیگر از یافته‌های کلیدی شیمی این بود که زمانی که یک واکنش شیمیایی مشخص رخ می‌دهد، مقدار انرژی که بدست می‌آید یا از دست می‌رود همواره یکسان است. این امر ما را به مفاهیم مهمی مانند تعادل ، ترمودینامیک می‌رساند.

شیمی فیزیک بر پایهٔ فیزیک پیشرفته (مدرن) بنا شده‌است. اصولاً می‌توان تمام سیستم‌های شیمیایی را با استفاده از تئوری مکانیک کوانتوم شرح داد. این تئوری از لحاظ ریاضی پیچیده بوده و عمیقاً شهودی است. به هر حال در عمل و بطور واقعی تنها بررسی سیستم‌های سادهٔ شیمیایی قابل بررسی با مفاهیم مکانیکی کوانتوم امکان‌پذیر است و در اکثر مواقع باید از تقریب استفاده کرد(مانند تئوری کاری دانسیته). بنابراین درک کامل مکانیک کوانتوم برای تمامی مباحث شیمی کاربرد ندارد؛ زیرا نتایج مهم این تئوری (بخصوص اربیتال اتمی) با استفاده از مفاهیم ساده‌تری قابل درک و به‌کارگیری هستند.

با اینکه در بسیاری موارد ممکن است مکانیک کوانتوم نادیده گرفته شود، مفهوم اساسی که پشت آن است، یعنی کوانتومی کردن انرژی، چنین نیست. شیمی‌دان‌ها برای بکارگیری کلیه روش‌های طیف نمایی به آثار و نتایج کوانتوم وابسته‌اند، هرچند که ممکن است بسیاری از آنها از این امر آگاه نباشند. علم فیزیک هم ممکن است مورد بی توجهی واقع شود، اما به هر حال برآیند نهایی آن (مانند رزونانس مغناطیسی هسته‌ای) پژوهیده و مطالعه می‌شود.

یکی دیگر از تئوری‌های اصلی فیزیک مدرن که نباید نادیده گرفته شود نظریه نسبیت است. این نظریه که از دیدگاه ریاضی پیچیده‌است، شرح کامل فیزیکی علم شیمی است. مفاهیم نسبیتی تنها در برخی از محاسبات خیلی دقیق ساختمان هسته، به‌ویژه در عناصر سنگین‌تر، کاربرد دارند و در عمل تقریباً با شیمی پیوند ندارند.

بخش‌های اصلی دانش شیمی عبارت‌اند از:

- شیمی تجزیه، که به تعیین ترکیبات مواد و اجزای تشکیل دهنده آن‌ها می‌پردازد.

- شیمی آلی، که به مطالعهٔ ترکیبات کربن‌دار، غیر از ترکیباتی چون دو اکسید کربن (دی اکسید کربن) می‌پردازد.

- شیمی معدنی، که به اکثریت عناصری که در شیمی آلی روی آنها تاکید نشده و برخی خواص مولکولها می‌پردازد.

- شیمی فیزیک، که پایه و اساس کلیهٔ شاخه‌های دیگر را تشکیل می‌دهد، و شامل ویژگی‌های فیزیکی مواد و ابزار تئوری بررسی آنهاست.

دیگر رشته‌های مطالعاتی و شاخه‌های تخصصی که با شیمی پیوند دارند عبارت‌اند از: علم مواد، مهندسی شیمی، شیمی بسپار، شیمی محیط زیست و داروسازی.

شاخه‌های شیمی

- شیمی آلی

- شیمی معدنی

- شیمی تجزیه

- شیمی فیزیک

- نانو شیمی

- فیتو شیمی

- شیمی کاربردی

- شیمی دارویی

- زیست‌شیمی (بیوشیمی)

- رادیو شیمی

کلمهٔ کیمیا از کلمها ی فارسی بوده و به معنای طلا می‌باشد.و به خاطر قدمت این علم در ایران ان را علم بومی ایران دانسته‌اند.

گرفته شده از : http://fa.wikipedia.org

گردآونده : دنیایی از همه چیز – http://supergalaxy.blogsky.com

مطالب مرتبط :

آب سنگین چیست؟

همه چیز از جدول تناوبی