لایه های جو

اتمسفر زمین را بر حسب چگونگی روند دما، اختلاف چگالی، تغییرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ویژگیهای الکتریکی به لایه‌های زیر تقسیم کرده‌اند:

1.       تروپوسفر Troposphere

2.       استراتوسفر Stratosphere

3.        مزوسفر Mesosphere

4.       یونسفر Ionosphere

5.       اگزوسفر Exosphere

1)      تروپوسفر

تروپوسفر پایین ترین لایه اتمسفر است که خود از لایه های کوچکتری تشکیل شده است.

وجه تمایز این لایه با دیگر لایه های اتمسفر، تجمع تمامی بخار آب جو زمین در آن است؛ به همین دلیل بسیاری از پدیده های جوی که با رطوبت ارتباط دارند و عاملی تعیین کننده در وضعیت هوا به شمار می آیند (از قبیل ابر، باران، برف، مه و رعد و برق) تنها در این لایه رخ می دهند.

منبع حرارتی لایه تروپوسفر انرژی تابشی سطح زمین است. از این رو با افزایش ارتفاع با کاهش دما مواجه خواهیم بود.

ضخامت تروپوسفر، از شرایط حرارتی متفاوتی که در عرضهای جغرافیایی مختلف حاکم است تبعیت می کند. این ضخامت معمولاً از ۱۷ تا ۱۸ کیلومتر در استوا به ۱۰ تا ۱۱ کیلومتر در مناطق معتدل و ۷ تا ۸ کیلومتر در قطبها تغییر می کند.

2)      استراتوسفر

لایه استراتوسفر بر روی لایه تروپوسفر قرار دارد و ضخامت متوسط آن حدود ۲۳ کیلومتر است. در ۳ کیلومتر اول استراتوسفر، دمای هوا ثابت است اما در قسمتهای بالاتر دمای هوا با ارتفاع افزایش می یابد.

در استراتوسفر به ندرت ابر تشکیل می شود و تنها در شرایط ویژه ای ممکن است ابرهای کوهستانی به نام ابرهای مرواریدی در ارتفاع ۲۱ تا ۲۹ کیلومتری از سطح زمین ظاهر شوند که علت وجود آنها حرکات موجی شکل هوا از سوی موانع می باشد.

از دیگر ویژگیهای مهم استراتوسفر وجود ازن در این لایه است که بخصوص در ارتفاع ۲۰ تا ۳۰ کیلومتری سطح زمین بر اثر واکنشهای مختلف فتوشیمیایی بدست می آید. مقدار ازن در این لایه معمولاً روند فصلی دارد حداکثر آن در بهار و حداقل آن در پاییز مشاهده می شود.

3)      مزوسفر

در بالای لایه گرم ازن لایه مزوسفر قرار دارد که دما در آن متناسب با افزایش ارتفاع با آهنگ ۳/۰ سانتیگراد به ازای هر ۱۰۰ متر کاهش می یابد به طوریکه دما در مرز فوقانی آن در ارتفاع ۸۰ تا ۹۰ کیلومتری به ۸۰- درجه سانتیگراد می رسد. و نتیجه این دمای پایین انجماد بخار آب ناچیز موجود در این لایه است که باعث بوجود آمدن ابرهای شب تاب می شوند. این ابرها درتابستان و در عرضهای بالا دیده می شوند. مزوسفر سردترین لایه اتمسفر تلقی می شود.

4)      یونوسفر

از بخش فوقانی مزوسفر تا ارتفاع تقریبی ۱۰۰۰ کیلومتری اتمسفر زمین، بار الکتریکی شدیدی حاکم است که زاییده وجود یونها و الکترونهای آزاد است. در حقیقت پرتوهای پر انرژی خورشید که از فضای خارج به طبقات بالایی اتمسفر وارد می شوند باعث گسستگی پیوند یا یونیزاسیون مولکولها و اتمها می شوند. بر اثر یونیزاسیون، الکترون آزاد می شود و باقی مانده اتم به صورت یون در می آید؛ به همین علت این لایه از جو را یونوسفر نامیده اند.

شدت یونیزاسیون در تمام ارتفاعات یونسفر یکسان نیست؛ بنابراین لایه های متفاوت با تراکم الکترون و یون متفاوت با ارتفاعات مجاور خود در یونسفر وجود دارد؛

این لایه ها در ارتباطات رادیویی اهمیت بسیاری دارند. این لایه ها عبارتند از لایه های D,E,F .

5)      اگزوسفر

شرایط موجود در یونوسفر در این لایه نیز حاکم است؛ بدین معنی که گازها در این لایه همچنان قابلیت هدایت الکتریکی خود را حفظ می کنند. سرعت ذرات در این لایه بسیار زیاد است و در مواردی به ۲/۱۱ کیلومتر در ثانیه می رسد.

اگزوسفر لایه گذار جو به فضای کیهانی به شمار می آید که بخش فوقانی آن را در ارتفاع بیش از سه هزار کیلومتری از سطح زمین برآورد کرده اند.

کروماتوگرافی

کروماتوگرافی بر اصول کل پخش فاز  بنیان نهاده شده است. به طور خلاصه، در این روش جریان یک فاز از کنار (یا از داخل) فاز ساکنی میگذرد و در این حال فاز ساکن اجزای آنرا به طور انتخابی خارج میکند. این خروج یک عمل تعادلی است و مولکولهای اجزاء دوباره داخل فاز متحرک میشوند. هنگامی که ثابت پخش دو یا چند جزء در این دو فاز با هم متفاوت باشند، اجزای مربوط در فاز متحرک میشوند. هنگامی که ثابت پخش دو یا چند جزء در این دو فاز با هم متفاوت باشند، اجزای مربوط در فاز متحرک از هم تفکیک میشوند. به طور ساده میتوان گفت که هر چه فاز ساکن یک جزء را محمتر نگه دارد، در صد مولکولهای جزئی که بی حرکت نگه داشته شده بیشتر میشود. جزء دیگری که با شدت کمتر نگه داشته میشود نسبت به جزء اول در فاز متحرک درصد مولکولی بیشتری خواهد داشت. بنابراین به طور متوسط مولکولهای جزئی که با شدت کمتر نگه داشته میشوند، نسبت به مولکولهای دیگر با سرعت بیشتری از روی فاز ساکن میگذرند (در جهت جریان) و در نتیجه اجزای مربوط به قسمتهای مختلف فاز ساکن (باندها) منتقل میشوند.

فاصله باندها به طور خطی به مسافتی که در ستون طی میشود بستگی دارد. به طور کلی هر چه مسافت طی شده بیشتر باشد، فاصله باندها زیادتر خواهد شد. یادآور میشود که اجزای مخلوط باید ضرایب پخش متفاوتی داشته باشند تا بتوان آنها را به کمک پخش فاز تفکیک کرد. در صورتی که این ضرایب به هم نزدیک باشند، اجزای مربوط فقط به طور جزئی به باندهای جداگانه تفکیک میشوند. البته میتوان طول مسیر را زیاد کرد و به اجزاء فرصت داد تا بیشتر از هم جدا شوند.

کروماتوگرافی چهار نوع مهم دارد که بر اصول توصیف شده بالا متکی هستند. این انواع عبارتند از کروماتوگرافی گازی (کروماتوگرافی تفکیکی گاز مایع)، کروماتوگرافی ستونی، کروماتوگرافی لایه نازک (TLC) و کروماتوگرافی کاغذی.

کربوهیدرات ها

 

کربوهیدراتها ، منبع مهم غذایی
بدین ترتیب کربوهیدراتها ، منبع مهم غذایی‌اند. کربوهیدراتها همچنین به عنوان واحدهای سازنده چربیها و نوکلییک اسیدها عمل می‌کنند. سلولز ، نشاسته و قند معمولی ، کربوهیدرات می‌باشند. از آنجا که این ترکیبات چندین گروه عاملی دارند به چند عاملی موسومند. مانند گلوکز و بسیاری از اجزا سازنده ساده ، کربوهیدراتهای پیچیده دارای فرمول عمومی هستند.
نام و ساختار کربوهیدراتها
ساده‌ترین کربوهیدراتها ، قندها یا ساکاریدها هستند. با افزایش طول زنجیر ، تعداد کربنهای با مراکز فضایی افزایش می‌یابند و بدین ترتیب تعداد زیادی دیاسترومر امکانپذیر می‌شوند. خوشبختانه برای شیمیدانها عمدتا یکی از چند انانیتومر امکانپذیر ، اهمیت دارد. قندها ترکیبات پلی هیدروکسی کربونیل‌اند، از این رو می‌توانند همی استالهای حلقوی پایداری ایجاد کنند ، بدین ترتیب ساختارهای اضافی و تنوع شیمیایی برای این ترکیبات پدید می‌آید.

طبقه بندی قندها
کربوهیدراتها نام عمومی قندهای منومری (منوساکاریدها) ، دی‌مری (دی‌ساکاریدها) ، تریمری (تری‌ساکاریدها) ، الیگومری (الیگوساکاریدها) و پلیمری (پلی‌ساکاریدها) بدست آمده از قند (ساکاروم ، لاتین قند) می‌باشند. یک منوساکارید یا قند ساده ، یک آلدیید یا کتونی با حداقل دو گروه هیدروکسیل است. بدین ترتیب دو عضو ساده این طبقه از ترکیبات ، ۲ و ۳ - دی هیدروکسی پروپانال (گلیسرآلدیید) ، ۱ و ۳ - دی هیدروکسی پروپانون (۱ و ۳ - دی هیدروکسی استون) می‌باشند.

قندهای پیچیده از اتصال قندهای ساده همراه با حذف آب بدست می‌آیند. قندهای آلدییدی بصورت آلدوزها طبقه بندی می‌شوند. آنهایی که عامل کتونی دارند، کتوز خوانده می‌شوند. بر اساس طول زنجیر ، قندها ، تریوز (۳ کربنی) ، تتروز (۴ کربنی) ، پنتوز (۵ کربنی) ، هگزوز (۶ کربنی) و غیره نامیده می‌شوند. از اینرو ، ۲ و ۳ - دی هیدروکسی پروپانول (گلیسرآلدیید) یک آلدوتریوز است. در حالی که ۱ و ۳ - دی هیدروکسی پروپانون یک کتوتریوز می‌باشد.
گلوکز
گلوکز ، قند خون یا قند انگور (گلایکیس ، در فرهنگ یونانی به معنی شیرین) که به دکستروز موسوم است، یک پنتاهیدروکسی هگزانال بوده ، از اینرو در خانواده آلدوزهگزوزها جای دارد. گلوکز بصورت طبیعی در بسیاری از میوه‌ها و گیاهان با غلظتی در گستره %۰.۰۸ تا ۰.۱% در خون انسان وجود دارد.
فروکتوز
ایزومر کتوهگزوزی گلوکز ، فروکتوز است. فروکتوز شیرین‌ترین قند طبیعی است (برخی از قندهای سنتزی شیرین‌ترند). فروکتوز نیز در بسیاری از میوه‌ها (فروکتوز در فرهنگ لاتین به معنی میوه) و در عسل وجود دارد.
ریبوز
قند طبیعی مهم دیگر آلدوپنتزو ریبوز است. این قند واحد ساختاری ریبونوکلییک اسیدها می‌باشد. فرمول ساده یا تجربی برای همه قندها می‌باشد. این فرمول ، هم ارز فرمول هیدرات کربن است. این یکی از دلایلی است که به این دسته از ترکیبات کربوهیدرات گفته می‌شود.

دی‌ساکاریدها و پلی‌ساکاریدها
دی‌ساکارید از تشکیل دو مونوساکارید از طریق تشکیل یک پل اتری (معمول استال) بدست می‌آید. هیدرولیز دی‌ساکاریدها ، منوساکاریدها را دوباره بدست می‌دهد. تشکیل اتر بین یک منو و یک دی‌ساکارید یک تری‌ساکارید ایجاد می‌کند و تکرار این فرآیند نهایتا به تولید یک پلیمر طبیعی (پلی‌ساکارید) منجر می‌شود. چنین کربوهیدراتهای پلیمری ، تشکیل‌دهنده اسکلت اصلی سلولز و نشاسته هستند.
فعالیت نوری قندها
به استثناء ۱ و ۳ - دی‌هیدروکسی- پروپانون ، همه قندهایی که تاکنون ذکر شده‌اند، حداقل حاوی یک مرکز فضایی‌اند. ساده‌ترین قند کایرال ، ۳ و ۲ - دی‌هیدروکسی پروپانون (گلیسرآلدیید) با یک کربن نامتقارن است. فرم راست‌بر آن R است، به صورتی که در طرحهای فیشر مولکول نشان داده می‌شود، انانتیومر چپ‌بر آن ، S می‌باشد.

گر چه نامگذاری S و R برای نامیدن قندها کاملا رضایت بخش است، اما سیستم نامگذاری قدیمی هنوز بکار گرفته می‌شود. این سیستم نامگذاری ، قبل از تدوین پیکربندی مطلق قندها متداول بوده ، همه قندها را به ۲ و ۳ - دی‌هیدروکسی پروپانال (گلیسرآلدیید) مرتبط می‌سازد. در این روش بجای استفاده از S و R از پیشوند D برای انانتیومر (+) وL برای انانتیومر (-) گلیسرآلدیید استفاده می‌شود.
قندها ، تشکیل‌دهنده همی‌استالهای درون مولکولی
قندها ترکیبات هیدروکسی کربونیل‌اند و بایستی قادر به تشکیل درون مولکولی همی استال باشند. در واقع گلوکز و سایر هگزوزها و پنتوزها به صورت مخلوط در حال تعادل با ایزومرهای حلقوی همی‌استال خود هستند. در این مخلوط در حال تعادل ، ایزومر حلقوی همی‌استال برتر است. در اصل هر یک از پنج گروه هیدروکسی می‌توانند به گروه کربونیل آلدیید افزوده شوند. اما گرچه حلقه‌های پنج ضلعی نیز شناخته شده هستند، حلقه‌های شش ضلعی معمولا محصول برتر می‌باشند.
گسستگی اکسایشی قندها
واکنشگری که باعث شکستن پیوند C-C می‌شود، پریدیک اسید (HIO۴) است. این ترکیب دی‌الهای مجاور را اکسایش کرده ، ترکیبات کربونیل ایجاد می‌شوند. از آنجا که اغلب قندها چندین دی‌ال مجاور دارند، اکسایش با HIO۴مخلوط پیچیده‌ای ایجاد می‌کند. مقدار کافی از اکسنده ، زنجیر قند را بطور کامل به ترکیبات یک کربنی تبدیل می‌کند.

از این روش برای شناسایی ساختار قندها استفاده می‌شود. مثلا از مجاورت گلوکز با ۵ اکی والان HIO۴، پنج اکی والان فرمی اسید و ۱ اکی والان فرمالدیید بدست می‌آیند. در اکسایش فروکتوز ایزومری نیز همان مقدار عامل اکسنده مصرف شده، اما محصولات ، ۳ اکی والان اسید ، ۲ اکی والان آلدیید و یک اکی والان دی‌اکسید هستند.

منبع: http://www.academist.ir/?p=98

عطر

دید کلی
عطرها موادی هستند که انسان‌ها برای اینکه خوش‌بو باشند و در نزد دیگران مقبول ، از آنها استفاده می‌کنند. عطرهایی که از مواد طبیعی بدست می‌آیند، مانند مشک آهوی ختن ، اندکند. اغلب این مواد ، از مواد شیمیایی و بصورت سنتزی تولید می‌شوند. با ساختار عطرها آشنا می‌شویم.

مواد سازنده عطر
هر نوع عطر دست‌کم از سه جزء تشکیل یافته است که فراریت و وزن ‏مولکولی آنها تا حدی باهم تفاوت دارند.
جزء اول
جزء اول که تاپ نوت نامیده می شود، فرارترین ماده و مشخصترین بو را در دارا بوده ‏و در تولید عطر کاربرد دارد.‏
جزء دوم
جز دوم که میدل نوت نامیده می شود، کمتر فرار است و عموما عصاره یک ‏گل (بنفشه ، یاس و غیره) است.‏
جزء سوم
آخرین جزء یا اندنوت ، کمترین فراریت را دارد و معمولا یک رزین یا پلیمر مومی ‏است.‏
سیوتون ، اصلی‌ترین سازنده عطر
بیشتر عطرها اجزای بسیاری دارند و از لحاظ شیمیایی غالبا مخلوطهای ‏کمپلکس هستند. با پیشرفت تجزیه مواد عطر طبیعی ، مصرف ترکیبات آلی ‏سنتزی خالص که بوی آنها همانند بوی عطر خاصی می‌باشد، بسیار ‏معمول شده است. نمونه آن سیوتون ، یک کتون حلقوی است که از سیویت ‏بدست می‌آید. سیویت ، ماده‌ای است که از غده‌های گربه سیویت ترشح ‏می‌شود.

گربه سیویت ، حیوانی شبیه به گربه است که در اتیوپی و افریقای ‏مرکزی یافت می‌شود.‏ سیوتون در عطر سازی ارزش بسیار دارد. امروزه سیوتون بصورت سنتزی ‏موجود است. برای سنتز سیوتون ، نخست ۸ ، هگزادکان ـ۱ ، ۱۶، دی ‏کربوکسیلیک اسید تهیه می‌کنند و سپس آنرا بصورت حلقه در می‌آورند. یون توریم (Th+۴) کاتالیزور بسته شدن این حلقه است.

سیویت ، مانند مشک ، مجموعه‌ای از مواد جاذب جنسی است. این مواد ‏جاذب جنسی در عطرهای موثر با زیرکی بوسیله بوهای گل و گیاهی ‏پوشانده می‌شوند. جاذبه اولیه از بوی خوش حاصل می‌شود. اما اثر ‏اساسی ناشی از سیویتون یا مشک است.‏
سایر ترکیبات عطر
ترکیبات دیگری که در عطرها بکار می‌روند، شامل الکلها و استرهایی با وزن ‏مولکولی زیادند. یک نمونه ، ژرانیول (با نقطه جوش‎‎‏ ۲۳۰ درجه سانتی‌گراد) یک جزء اصلی از ‏روغن ژرانیوم (شمعدانی معطر) ترکیه‌ای است.‏ استرهای این الکل ، برای ساختن ماده معطر سنتزی که بوی رز دارد، در ‏عطرسازی بکار می‌رود. مثلا استری که از واکنش میان ژرانیول و اسید فرمیک تشکیل می‌شود، بوی رز دارد.‏

عطرها نوعا ۱۰% تا ۲۵% اسانس عطر و ۷۵% تا ۸۰% الکل و یک ثابت ‏کننده برای نگه داشتن روغن‌های اسانسی دارد. عطرها به بیشتر مواد ‏آرایشی افزوده می‌شوند تا محصول بدست آمده بوی مطلوب داشته باشند؛ ‏این مواد بوهای طبیعی و دیگر اجزایی مانند مواد جاذب جنسی را می‌‏پوشانند. آنها بعلت داشتن الکل ، خاصیت ضدعفونی و باکتری‌کشی ‏ملایمی دارند.‏
مواد دافع بو
حدود ۲ میلیون غده عرق بر سطح بدن دست اندرکار تنظیم دمای بدن ‏هستند. این غده‌ها با ترشح آب که تبخیر آن اثر خنک کنندگی دارد، دمای بدن ‏را تنظیم می‌کنند. از این تبخیر ، اجزای جامدی به جای می‌ماند که عمدتا ‏سدیم کلرید و مقادیر کمتری پروتیین و دیگر مواد مرکب آلی است. ‏بوی بدن بیشتر از آمینها و مواد حاصل از هیدرولیز روغنهای چرب (اسیدهای ‏چرب ، آکرولیین و غیره) است که از بدن و از رشد باکتریایی در باقیمانده ‏حاصل از غده‌های عرق گسیل می یابند. برای آنکه بدن انسان وظایف خود را ‏به خوبی انجام دهد، عمل تعریق هم امری عادی و هم ضروری است. خود ‏عرق کاملا بی بو است، اما محصولات تجزیه باکتریایی چنین نیستند.‏

انواع مواد دافع بو
مواد دافع بو از سه نوع عمده هستند:

* یک نوع آنها ، بطور مستقیم تعرق را می‌خشکاند یا بعنوان مواد ‏منقبض‌کننده عمل می‌کنند.

* نوع دیگر آنها که بو دارند و بوی عرق را می‌پوشانند.

* نوع سوم آنها که ترکیبات بودار را با واکنش شیمیایی برطرف می‌کنند. از جمله موادی که بعنوان قابض عمل می‌کنند، آلومینیم سولفات ‏آبپوشیده ، کلرید آلومینیم آبپوشیده (‏O‏۲‏H‏۶ . ۳‏AlCl‏) ، آلومینیم کلروهیدرات ( در ‏واقع آلومینیم هیدروکسی کلرید ) و الکلها ه

منبع:http://www.academist.ir/?p=97

عطر ها

به طور کلی در تعریف عطر میتوان گفت که عطر مجموعه ای از مواد خوشبو کننده بعلاوه یک حلال مناسب است اجزای اصلی یک عطر را ۱- حلال یا حامل ۲- مواد تثبیت کننده ۳- عناصر خوشبو تشکیل میدهند .
حاملها یا حلال :از حلالهای جدید و پرکار امروزی برای نگهداری مواد معطر مخلوط اتیل الکل بسیار خالص به همراه مقدار کم یا زیاد آب است . میزان آب بر طبق انحلال پذیری روغنهای مورد استفاده تعیین میشود . حلال مذکور بدلیل فراریت بالایی که دارد پخش بویی را که حمل میکند آسان میسازد و ضمن آنکه تاثیر سویی هم بر پوست و همچنین واکنش خاصی با مواد حل شونده ندارد . اما قبل از هر چیز باید بوی الکل از بین برود که برای اینکار از مواد برطرف کننده بو یا پیش تثبیت کننده استفاده میشود از موادی که چنین کاری را انجام میدهند میتوان به صمغ بنزویین و یا دیگر تثبیت کننده های رزینی اشاره کرد که این مواد به الکل اضافه میشوند و بعد از مدت یک یا دو هفته الکل تقریبا بی بو بدست می آید ، بوی خام طبیعی آن با رزین خنثی میشود .
تثبیت کننده ها : به طور کلی در یک محلول حاوی مواد معطر و فرار ، جزیی که فراریت
بالاتری دارد اول تبخیر میشود ، و از آنجایی که مجموعه مواد مختلف ایجاد بوی معطر میکنند باید بر این اشکال غلبه کرد برای همین از یک تثبیت کننده استفاده میکنند ، ماده ایکه فراریت پایین تر از روغنهای عطری دارند و سرعت تبخیر اجزای تشکیل دهنده و معطر را کند و یکسان میکنند .
از انواع تثبیت کننده ها میتوان به ۱- ترشحات حیوانی نظیر مشک و عنبر و … ۲- محصولات رزینی که بر اثر آسیب دیدگی و یا بطور طبیعی از گیاهان خاصی ترشح میشوند مانند:بنزویین و صمغ یا ترپنها ۳-روغنهای اسانسی که هم بوی خوش و هم نقطه جوش بالاتر از حد متعارف {۲۸۵-۲۹۰درجه سلسیوس}دارند مانند مرموک و صندل و ….۴-مواد تثبیت کننده سنتزی : برخی از استرهای نسبتا بی بو با نقطه جوش بالا مانند گیسریل دی استات نقطه جوش ۲۵۹درجه سلسیوس و اتیل فتالات با نقطه جوش ۲۹۵ درجه بنزیل بنزوات با نقطه جوش ۳۲۳ درجه سلسیوس و همچنین مواد که بوی خاصی دارند و پس از اضافه شدن به مجموعه مواد معطر بوی خود را منتقل میکنند مانند : آمیل بنزوات ، استوفنون، استرهای الکلی سینامیک ، استر های اسیدی سینامیک و….

به طور کلی مواد خوشبوی موجود در عطرها به موارد زیر تقسیم میشوند : ۱- روغن اسانسی ۲- مواد مستقل ۳- مواد شیمیایی سنتزی یا نیم سنتزی

روغنهای اسانسی :در حقیقت از نوع روغنهای خوشبوی فرار با منشاء گیاهی هستند . البته باید میان روغنهای بدست آمده از عطرگیری با روغنهای جاذب یا استخراج توسط حلال و روغنهای اسانسی بازیابی شده توسط تقطیر تفاوت قایل شد . در روغنهای حاصل از تقطیر ممکن است اجزای سازنده غیر فرار و اجزایی که بدلیل تقطیر از بین رفته اند را نداشته باشد ، به طور کلی میشود گفت در عمل تقطیر ما قسمتی از مواد مورد نیاز مان را از دست میدهیم بعنوان مثال : گل محمدی که فنیل الکل در بخش آبی محصول تقطیر از بین میرود و یا عصاره بهار نارنج که روغن تقطیر شده بخش بسیار کوچکی از متیل آنترانیلات است در حالی که روغن استخراج شده ممکن است حدود یک ششم این جزء سازنده را داشته باشد .

روغنهای اسانسی در اصل در آب نامحلول و در حلالهای آبی محلول هستند ، همانطور که در مورد گلاب و عصاره بهار نارنج دیده میشود مقدار کافی روغن ممکن است در آب حل شود و بوی تندی به محلول بدهند . این روغنهای به قدر کافی فرار هستند که در بیشتر مواد هنگام تقطیر تغییر نمیکنند و همچنین با بخار آب فرار هستند و رنگشان از بی رنگ تا زرد یا قهوه ای است یک روغن اسانسی معمولا مخلوطی از ترکیبات است . ترکیباتی را که در روغنهای اسانسی بوجود میآیند میتوان بصورت زیر دسته بندی کرد :

استرها : عمدتا بنزوییک ؛استیک ؛ سالسیلیک ؛ و سینامیک اسیدها . الکلها : منتول و بورنیول و.. . آلدهیدها : بنزآلدهید ؛ سینامالدهید ؛ سیترال ، اسیدها : بنزوییک ؛ سینامیک ؛ ایزووالریک در حالت آزاد . فنولها: تیمول ؛ اوژنول ، کارواکرول . کتونها : کارون ؛ منتون؛ ایرون ؛کامفور و…لاکتونها: کومارین و.. ترپنها : کامفیین ؛ پینن ؛ لیمونن؛ سدرین ؛ فلاندرین وهیدروکربنها : سیمین ؛ استیرن ؛ فنیل اتیلن

در گیاهان زنده روغنهای اسانسی احتمالا در متابولیسم یا حفاظت در برابر دشمن دخالت دارند ، هر بخش از گیاهان یا تمام بخشها ممکن است حاوی روغن باشند ، روغنهای اسانسی در غنچه ها ؛ گلها ؛ برگها ؛ پوست ؛ ساقه ؛ میوه ؛ تخمها ؛ چوب ؛ریشه ها و ساقه های زیر زمینی و در برخی از درختان در ترشح صمغ روغنی یافت میشود . روغنهای فرار را میتوان از گیاهان با روشهای گوناگونی بدست آورد که عبارتند از : فشردن ؛ تقطیر ؛ استخراج با حلالهای فرار ؛ روغن های جاذب و خیساندن ، لازم به ذکر است که استخراج با حلالهای فرار یک روش جدید است که میتواند جایگزین روشهای دیگر شود اما از تقطیر گرانتر است ،

بیشتر روغنها معمولا بوسیله تقطیر با بخار آب بدست می آیند . اما در برخی از روغنها دما اثر معکوسی دارد مثل روغن مرکبات که با فشردن پوست آنها روی اسفنج بدست میآیند، روغنی که به اسفنج منتقل میشود در مراحل بعدی با فشردن اسفنج جمع می گردد . در برخی ازگلها بوسیله تقطیر روغنی بدست نمی آید یا روغن آنها در اثر تقطیر تخریب میشود برای همین از روشهای دیگری استفاده میشود . از بین روشها ی ذکر شده به توضیح مختصر تقطیر

با بخار آب می پردازیم .

تقطیر با بخار آب: گلها و گیاهان دارای برگ باریک داخل دستگاه تقطیر ریخته میشوند ، برگها وریشه های آبدار و ساقه های کوچکتر باید به ذرات کوچکی تبدیل شوند ؛ مواد خشک پودر میشوند ؛ چوبها و ریشه های سفت به قطعات کوچکی خرد میشوند ؛ انگور در حالت طبیعی به دستگاه خورانده میشود چون گرمای تقطیر به سرعت فشار کافی برای شکافتن پوسته بیرونی آنها فراهم میکند ، تقطیر معمولا در فشار جو انجام میشود مگر اینکه اجزای روغن هیدرولیز شوند در آن صورت بهتر است که در خلا انجام شود ، در بیشتر موارد تقطیر به روش سنتی انجام میشود ، مانند گلاب گیری که البته کارایی این روشها پایین است و روغن با مواد دیگری همانند آکرولیین ؛ تری متیل آمین و مواد کرزوت آلوده میشود . روش هم بدین صورت است که از بشکه های روغن یا دیگهای مسی مجهز به لوله های چگالنده هستند

که از میان حمام آبی میگذرند . مواد و آب به درون دستگاه تقطیر ریخته میشود و یک آتش مستقیم از موادی که از تقطیر پیش برجا مانده در زیر دستگاه روشن میشود .بدین ترتیب با عمل تقطیر روغن گیری انجام میشود.

 

شیمی آلی

شیمی آلی بخشی از دانش شیمی است که بررسی هیدروکربن‌ها می‌‌پردازد. به همین دلیل به آن شیمی ترکیبات کربن نیز گفته می‌شود . پسوند «آلی» یادگار روزهایی است که مواد شیمیایی را بسته به این که از چه منبعی به دست می‌آمدند، به دو دسته معدنی و آلی تقسیم می‌کردند.

مواد معدنی آنهایی بودند که از معادن استخراج می‌شدند و مواد آلی آنهایی که از منابع گیاهی یا حیوانی یعنی از موادی که توسط موجودات زنده تولید می‌شدند، به دست می‌آمدند.

در واقع تا پیرامون سال ۱۸۵۰ بسیاری از شیمیدانان معتقد بودند، که خاستگاه مواد آلی باید موجودات زنده باشند و در نتیجه این مواد را هرگز نمی‌توان از مواد معدنی سنتز نمود.

موادی که از منابع آلی به دست می‌آیند، در یک خصوصیت مشترکند: همه آنها دارای عنصر کربن هستند.

حتی پس از آن که مشخص شد این مواد لزوماً نبایستی از منابع زنده به دست آیند و می‌توان آنها را در آزمایشگاه سنتز کرد، باز هم مناسبت داشت تا نام آلی برای توصیف آنها و موادی همانند آنها حفظ شود. این تقسیم‌بندی بین مواد معدنی و آلی تا به امروز حفظ شده است.

امروزه اگر چه هنوز بسیاری از ترکیبات کربن به آسانی از منابع گیاهی و جانوری بدست می‌آیند، ولیکن بسیاری از آنها نیز سنتز می‌شوند. از ترکیبات گاهی از مواد معدنی مانند کربناتها و سیانیدها سنتز می‌شوند ولی غالباً از سایر مواد آلی تهیه می‌گردند.

دو منبع بزرگ مواد آلی که از آنها مواد آلی ساده تأمین می‌شوند، نفت و ذغال سنگ است. (هر دو اینها از مفهوم قدیمی «آلی» بوده و فراورده تجزیه (کافت) گیاهان و جانوران هستند). این ترکیبات ساده به عنوان مصالح ساختمانی، در ساختن ترکیبات بزرگ‌تر و پیچیده‌تر مصرف می‌شوند.

نفت و زغال سنگ سوختهای فسیلی هستند که در طی هزاران سال بر روی هم انباشته شده وغیر قابل جایگزینی هستند. این مواد — بویژه نفت — جهت رفع نیازهای انرژی که به طور دایم در حال افزایش است، با سرعت خطرناکی مصرف می‌گردند. امروزه کمتر از ۱۰٪ نفت برای ساختن مواد شیمیایی مصرف می‌شود و قسمت اعظم آن برای تولید انرژی سوزانده می‌شود. خوشبختانه منابع دیگری برای ایجاد نیرو از قبیل منبع خورشیدی، گرمای زمین، باد، امواج، جزر و مد و انرژی هسته‌ای وجود دارد.

اما چگونه می‌توان منبع دیگری به جای مواد آلی پیدا نمود؟ البته در نهایت باید به جایی که سوختهای سنگواره‌ای از آنجا ناشی می‌شوند یعنی توده زیستی برگشت نمود، اما این بار به طور مستقیم و بدون دخالت هزاران سال. توده زیستی قابل تجدید است و چنانچه به طور مناسب مصرف شود، تا زمانی که ما بر روی این سیاره بتوانیم وجود داشته باشیم آن هم باقی می‌ماند. در ضمن می‌گویند که نفت با ارزش‌تر از آن است که سوزانده شود.

چه خصوصیتی در ترکیبات کربن وجود دارد که آنها را از ترکیبات مربوط به صد و چند عنصر دیگر جدول تناوبی متمایز می‌سازد؟ لااقل قسمتی از این جواب به نظر می‌رسد که چنین باشد: تعداد بسیار زیادی از ترکیبات کربن وجود دارند که مولکولهای آنها می‌توانند بسیار بزرگ و پیچیده باشد.

تعداد ترکیباتی که دارای کربن هستند چندین برابر بیشتر از تعداد ترکیبات بدون کربن است. این مواد آلی در خانواده‌های مختلف قرار می‌گیرند، و معمولاً در بین مواد معدنی، همتایی ندارند.

مولکولهای آلی شامل هزاران اتم شناخته شده‌اند، و ترتیب قرار گرفتن اتمها حتی در مولکولهای نسبتاً کوچک بسیار پیچیده است. یکی از مسایل اصلی در شیمی آلی، آگاهی از طرز قرار گرفتن اتمها در مولکولها و یا تعیین ساختمان ترکیبات است.

راه‌های زیادی برای شکستن این مولکولهای پیچیده و یا نوآرایی آنها برای ایجاد مولکولهای جدید وجود دارد؛ روشهای مختلفی برای اضافه نمودن اتمهای جدید به این مولکولها و یا جایگزین نمودن اتمهای جدید به جای اتمهای قدیم وجود دارد. بخش کلان شیمی آلی به پژوهش در مورد این واکنشها اختصاص دارد، یعنی تشخیص این که این واکنشها کدامند، چگونه انجام می‌شوند و چگونه می‌توان از آنها برای سنتز یک ترکیب دلخواه استفاده نمود.

اتمهای کربن می‌توانند به میزانی که برای اتم هیچ عنصر دیگری مقدور نیست، به یکدیگر بپیوندند. اتمهای کربن می‌توانند زنجیرهایی شامل هزاران اتم و یا حلقه‌هایی با اندازه‌های متفاوت ایجاد نمایند؛ زنجیرها و حلقه‌ها می‌توانند دارای شاخه و پیوندهای عرضی باشند. به اتمهای کربن این زنجیرها و حلقه‌ها، اتمهای دیگری که عمدتاً هیدروژن و همچنین فلویور، کلر، برم، ید، اکسیژن، نیتروژن، گوگرد، فسفر و سایر اتمهای گوناگون میپیوندد.

هر آرایش مختلف از اتمها مربوط به ترکیب متفاوتی است، و هر ترکیب یک رشته ویژگیهای شیمیایی و فیزیکی ویژه خود را دارد. از این رو غیرمنتظره نیست که امروزه بیشتر از ده میلیون ترکیب شناخته شده کربن وجود داشته باشد و هر سال به این تعداد نیم میلیون ترکیب تازه افزوده گردد. تعجب‌آور نیست که بررسی این ترکیبات، رشته ویژه‌ای را در شیمی به خود اختصاص دهد.

شیمی آلی اهمیت فوق‌العاده زیادی در تکنولوژی دارد و در واقع، شیمی رنگدانه‌ها و داروها، کاغذ و جوهر، رنگهای نقاشی و پلاستیکها، بنزین و تایرهای لاستیکی است؛ همچنین، شیمی غذایی است که می‌خوریم و لباسی است که می‌پوشیم.

شیمی آلی شالوده زیست‌شناسی و پزشکی است. ساختمان موجودات زنده، به غیر از آب، عمدتاً از مواد آلی ساخته شده‌اند؛ مولکولهای مورد بحث در زیست‌شناسی مولکولی همان مولکولهای آلی هستند. زیست‌شناسی در مقیاس مولکولی همان شیمی آلی است.

شاید دور از انتظار نباشد که بگوییم ما در عصر کربن زندگی می‌کنیم. هر روزه، روزنامه‌ها ذهن ما را متوجه ترکیبات کربن نظیر کلسترول و چربیهای اشباع نشده، هورمونها و استروییدها، حشره‌کشها و فرومونها، عوامل سرطانزا و شیمی درمانی، DNA و ژنها می‌نمایند. به خاطر نفت، جنگها به راه افتاده است.

وقوع دو فاجعه بشریت را تهدید می‌کند و هر دو ناشی از تجمع ترکیبات کربن در جو است؛ یکی نازک شدن لایه ازون که عمدتاً به واسطه وجود کلروفلویورو کربنها است و دیگری پدیده گلخانه که به خاطر حضور متان، کلروفلویور و کربنها و سرآمد همه کربن دی‌اکسید است.

شاید به همین مناسبت بوده است که مجله Science در سال ۱۹۹۰، الماس را که یکی از فرمهای آلوتروپی کربن است به عنوان مولکول سال انتخاب کرده است. و مولکول آلوتروپ تازه‌یاب فولرن باکمینستر کربن ۶۰ (buckminsterfullerene-C۶۰) است که هیجان بسیاری را در دنیای شیمی ایجاد کرده است، هیجانی که از «زمان ککوله تاکنون» دیده نشده است.

در بحث شیمی آلی، آموختن اعداد یونانی و پیشوندهای اعداد یونانی به عنوان یک پیش نیاز مطرح می‌گردد. این اعداد در نام گذاری انواع هیدرو کربن‌ها مصرف دارند.

شکلات

شکلات از دانه های درختی بنام تیوبروما کاکایو بدست می آید ، تیوبروما یک لغت یونانی است به معنی “غذای پادشاهان “!!! آزتک ها “بومیان امریکای مرکزی ” از قرنها قبل این درخت را حسابی تحویل میگرفتند

و حتی از دانه های آن بعنوان پول استفاده میکردند ، همین آزتک ها بودند که کشف کردند با له کردن دانه های این درخت و اضافه کردن ادویه به آن ، میتوانند یک نوشیدنی تلخ اما قوی درست کنند .

در قرن شانزدهم ، دریانوردان اروپایی این ماده را در بازگشت از امریکا به کشورهای خودشان بردند و به آن شکر اضافه کردند و خیلی زود این ماده تلخ و شیرین تبدیل به یک نوشیدنی پر طرفدار گران و لوکس در اروپا شد.

حدود سال ۱۸۰۰ میلادی اولین شکلاتهای کاکایویی با اختراع تکنیک های قالب گیری به بازار آمد ، با استفاده از آسیابهای مکانیکی می شد به راحتی دانه های درخت کاکایو را له و پودر نرمی از آن درست کرد ، با گرم کردن و ریختن این پودر در قالب اولین شکلات کاکایویی متولد شد .

در سال ۱۸۲۵ یک هلندی موفق شد که از دانه های کاکایو کره بگیرد ، به این ترتیب یک قدم بزرگ دیگر در صنعت شکلات سازی برداشته شد .

چندین سال بعد رودلف لینت سوییسی ، کره کاکایو را به شکلات کاکایویی اضافه کرد تا نرمتر شوند .

در سال ۱۸۷۵بود که سوییس دنیل با بکار بردن شیر در ساخت شکلات ، شکلاتهایی نرمتر و شیرین تر از شکلاتهای کاکایویی ساخت ، وقتی که کارخانه نستله ، شیر را به صورت پودر یا همان شیر خشک تولید کرد شکلاتهای شیری رونق گرفتند چرا که پودر شیر خیلی بهتر از شیر مایع با کاکایو مخلوط میشد .

در حقیقت کره کاکایو ، که مهمترین ماده تشکیل دهنده شکلات است مخلوطی از چربیهای سیر شده و سیر نشده ” تری گلیسریدها”است که مقادیر نسبی آنها به کشور مبدا بستگی دارد، برخی از تری گلیسریدهای سیر نشده در کره کاکایو نقطه ذوب پایینی دارند و همین باعث میشود که در دمای اتاق تا اندازه ای به حالت مایع در آیند ، افزودن چربی شیر به شکلات مقدار تری گلیسریدهای سیر نشده در آن را بالا میبرد و نسبت چربی مایع را زیاد میکند و به همین دلیل است که شکلات شیری نرمتر از شکلاتهای تیره هستند .

سطح یک شکلات با کیفیت خوب شامل تعداد زیادی بلور ریز و کوچک چربی است که میتوانند نور را منعکس کنند و به آن ظاهری براق بدهند ، هر گونه شکاف ، ترک و یا حتی اثر انگشت روی سطح شکلات میتواند باعث بزرگ شدن بلورهای کوچک و نوک تیز چربی شود ، وقتی بلورها به اندازه ای برسند که بتوانند نور را از سطح پراکنده سازند به شکلات ظاهری کدر و مات خواهند داد …..

رنگ مو

امروزه بیش از ۷۵ درصد خانمها وشمار زیادی از آقایون موهای خود را رنگ می کنند.آیا دوست دارید با فرایند رنگ کردن مو وهمچنین بی رنگ کردن (دکلره) بیشتر آشنا شوید؟

اولین رنگ موشیمیایی بی خطر در سال ۱۹۰۹ توسط شیمیدانی فرانسوی بنام یوگن شالر با استفاده ازپارا فنیلن دی آمین ساخته شد.

این فرایند نتیجه زنجیره ای از واکنشهای شیمیایی بین مولکولهای موورنگدانه هادر حضور پر اکسید وآمونیاک می باشد.

مو چیست؟                                             

این فرایند نتیجه زنجیره ای از واکنشهای شیمیایی بین مولکولهای موورنگدانه هادر حضور پر اکسید وآمونیاک می باشد.

قسمت عمده مو از کراتین تشکیل شده است کراتین پروتیینی است که در پوست وناخن ها نیز یافت می شود.دو پرو تیین دیگر نیز در مو وجود داردبه نامهای eumelanin و phaeomelanin که نسبت کمی آنها در مو ی هر فرد رنگ طبیعی موهای او را تعیین می کند.یو ملانین باعث ایجاد رنگهایی بادرجه مشکی تا قهوه ای می شود در حالیکه فایو ملانین مسیول ایجا د رنگهایی در محدوده طلایی تا قرمز می باشد. حال اگر هیچ کدام از این دونوع ملا نین حضور نداشته باشند موها به رنگ سفید-خاکستری در می آید.

رنگهای طبیعی

انسانها از هزاران سال پیش موهای خود را با استفاده از رنگهای طبیعی ومعدنی رنگ می کردندبعضی از مواد طبیعی شامل رنگدانه هستند(مانند حنا ویا پوست گردو)و بعضی دیگر نیز شامل سفید کننده های طبیعی می باشندکه باعث ایجاد واکنشهایی می شوند که رنگ مو را تغییر می دهدمثلا شرابی می کند.رنگهای طبیعی معمولا محور مو را با رنگ می پوشانند.بعضی از این رنگها پس از چند بار شستشوی مو از بین می روند ولی لزوما بی خطرتر از رنگهای شیمیایی نیستند.البته به طور قاطع نمی توان رنگهای طبیعی رو به رنگهای شیمیایی تر جیح داد به ویژه که عده ای ممکنه نسبت به اونها آلرژی داشته باشند.

بی رنگ کننده ها چگونه عمل می کنند؟
بی رنگ کننده ها با ملانین موجود در مو واکنش داده ورنگ مو را در یک واکنش غیر قابل بازگشت از بین می برند.در واقع مولکولهای ملانین را اکسید می کنند.

البته ملا نین در مو باقی می ماند ولی مولکولهای آن پس از اکسید شدن دیگر رنگی ندارند. پس از استفاده از مواد بی رنگ کننده( دکلره) موهای شما به رنگ زرد کم رنگ در می آید که این به دلیل مولکولهای پروتیینی سازنده مو به نام کراتین می باشد. رنگ طبیعی کراتین زرد کم رنگ است.بی رنگ کننده ها با رنگ دانه یو ملانین خیلی بهتر وسریعتر از فایو ملانین واکنش می دهند. به همین دلیل رنگ باقیمانده مایل به طلایی یا قرمز رنگ می شود.بی رنگ کننده در واقع پر اکسید حل شده در یک حلال قلیایی است که این حلال محور مو را باز می کند تا پر اکسید با ملانین مو واکنش دهد.

رنگ موهای پایدار

در فرایند رنگ کردن مو کوتیکول(پوسته خارجی مو) باز و شکافته می شود تارنگ مو در داخل محور مو قرار گیرد. پس از باز شدن کوتیکول رنگ با پروتیین های کورتکس واکنش داده.تا رنگ طبیعی مو را از بین ببرد

بیشتر رنگ مو ها در دو مرحله عمل می کنند (این دو مرحله همزمان اتفاق می افتند)نخست رنگ اولیه مو را از بین برده وسپس رنگ جدید را جایگزین می کنند. در واقع شبیه همون دکلره کردن با این تقاوت که پس از بی رنگ کردن رنگ جدید با پروتیینهای درون مو واکنش داده وجایگزین می شود. آمونیاک ماده قلیایی است که نقش آن باز کردن کوتیکول مو می باشد. برای اینکه رنگ داخل کورتکس نفوذ کرده وجایگزین شود در واقع این ماده در کنار پر اکسید ورنگ مو مانند یک کاتالیز ور عمل می کند. پر اکسید نیز به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل می کند که رنگ قبلی را از بین می برد. هنگام شکستن پیوندهای شیمیایی موتوسط پر اکسید مقداری گوگرد آزاد می شود که باعث ایجاد بوی خاصی می شود که این بو مشخصه ی موهای رنگ شده است. پس از اینکه ملانین بی رنگ شد یک رنگ دایمی با کورتکس مو واکنش می دهد.

انواع گوناگونی از الکلها وحالت دهنده هاا نیز در تولید رنگ مو استفاده می شود. حالت دهنده ها کوتیکول مو راپس از رنگ کردن می بندند تا رنگ جدید پایداری بیشتری پیدا کند.

 

منبع:

http://www.academist.ir/?p=369

چسب ها و روکش ها

روکشها و چسبها قدمت طولانی و قدیمی دارند ، از آنجایی که اولین هنرمندان تاریخ خاک رس را برای رنگ آمیزی دیوارهای غار مورد استفاده قرار دادند ، علم روکشها و پوششها به تدریج تکامل یافت نقاشان اولیه ارزش روغنها را برای نقاشی دیوارهای بیرونی کلیسا و دیرها کشف کردند ، بعد ها جلا دهنده های طبیعی بعنوان پوششهای زیستی و سپس Lacqucrs

بصورت نیترات سلولز بکار گرفته شدند. با توسعه پلیمرهای مصنوعی در قرن بیستم

صنعت روکشها از پلی استرهای جلا دهنده قدیمی منشعب شد و رنگها در سال ۱۹۲۰ معرفی شدند که نسبت به رنگهای لاتکس ” قدیمی تر شامل پلیمرهای قابل امولسیون در آب هستند ” بهتر بودند. ابتدا رنگهای دیواری لاتکس بر اساس کوپلیمرهای استیرن - بوتادین ساخته شده اند وسپس رنگهای بهتر لاتکس با بکار گرفتن پلی “وینیل استات ” و انواع پلی ” اکریلات استر ” ها ساخته شدند .

چسبها نیز تاریخ مشابهی دارند و منشا آنها در قدیم صمغ طبیعی ، قیر ، رزین و حتی خون بوده است . چسبهای نشاسته و نیترات سلولز بعدا بدست آمده اند چسبها نیز مانند روکشها در اثر تکامل پلیمرهای مصنوعی بدست آمده اند ، پلیمرهای فرمالدهید ، اوره و فرمالدهید و فنل که امروزه بصورت گسترده به ویژه در صنایع چوب ” تخته چندلاو پارتیکل و غیره ” بکار میروند، در مراحل بعدی بطور نهایی سیانو اکریلاتها و غیره بدست آمدند ، در سالهای اخیر صنعت چسبها از سایر پلیمرهای مهم از جمله تعدادی از انواع با مقاومت بالا در برابر حرارت برای استفاده در سفینه های فضایی بکار میروند ، در صنایع چسبها و روکشها پیش از استفاده از پلیمرها ، از مواد کمپلکس استفاده میشد که فرمولاسیون آنها شامل حلالهای پایدارکننده و پرکننده و انواع دیگری از افزودنیهای دیگر بوده است

جدا سازي مواد

نگاه اجمالی

 هدف از جداسازی ، حذف مزاحمت‌ها ، غلیظ کردن محلول مورد نظر و یا سایر موارد است. برای جداسازی از اختلاف در خصوصیات فیزیکی استفاده می‌شود، مثل فراریت ، حلالیت و ضریب تقسیم مواد__ و ... . در آنالیز و جداسازی مواد مختلف از تکنیک‌های ویژه‌ای برحسب نوع و ساختار مواد و مخلوط‌ها استفاده می‌شود که برخی از آنها که معروف بوده و حائز اهمیت بیشتری هستند، در زیر می‌آوریم.

.

تقطیر            

اگر هدف از تقطیر ، جداسازی یک مخلوط به اجزای بالا باشد، از تقطیر ساده برای جداسازی اجزاء استفاده می‌شود. اما اگر همه اجزاء فرار باشند، از تقطیر جزء به جزء برای جداسازی استفاده می‌شود. اگر یک مخلوط تولید آزئوتروپ کند، ( مثل آب و الکل) نمی‌توان از روش تقطیر جزء به جزء ، اجزای آن را جدا کرد. برای جداسازی این مخلوط از روش‌های تقطیر با بخار آب ، تقطیر در خلاء و تقطیر ناگهانی استفاده می‌کنند.

در تقطیر با بخار آب هیچگاه درجه حرارت تقطیر از نقطه جوش آب بیشتر نمی‌شود. ترکیباتی نظیر تولوئن ، اتیلن ، گلیسیرین و اسیدهای چرب از این طریق جدا می‌شوند. برای جلوگیری از تجزیه مایعاتی که دارای نقطه جوش بالایی هستند از تقطیر در خلاء استفاده می‌شود. با کاهش فشار ، نقطه جوش مایع کاهش پیدا می‌کند.

در تهیه آب آشامیدنی از آب دریا و تهیه آب مقطر نیروگاه‌ها از تقطیر ناگهانی استفاده می‌شود. در این روش مایع بطور مداوم وارد و بخار بطور مداوم خارج می‌شود.

رسوب دادن

نوعی روش جداسازی است که اساس آن اختلاف حلالیت اجسام می‌باشد. یعنی جزیی که حلالیت کمتری دارد زودتر جدا می‌شود. با افزایش نیروی جاذبه سرعت ته‌نشین شدن افزایش پیدا می‌کند. عمل سانتریفوژ در واقع بر همین اساس است.

 

استخراج

اساس این روش ، اختلاف حلالیت یک جزء در دو حلال غیر قابل حل در یکدیگر است. اگر دو حلال غیر قابل استخراج ، مایع باشند، به این روش استخراج مایع ـ مایع گویند و اگر یک جسم جامد به وسیله یک حلال استخراج شود، به آن استخراج جامد ـ مایع گویند (مثل استخراج اسانس‌ها ، عصاره‌ها و روغن از دانه‌های گیاهی). عموما دو فاز مورد استفاده ، یکی آب است و دیگری یک حلال آلی.

مقداری از جسم در فاز آبی و مقداری نیز در فاز آلی می‌باشد. بازده استخراج با ضریب تقسیم نسبت مستقیم دارد. دوبار استخراج با حجم کمتر از حلال آلی همیشه موثر از یک بار استخراج با حجمی مساوی دو برابر حجم اول است. چون در حالت اول ، مقدار وزن ماده باقی‌مانده محلول در آب ، کمتر از حالت دوم خواهد بود.

 

تقطیر

یکی از روش های اساسی برای جدا سازی مایعات فرار در آزمایشگاه تقطیر است. در این روش محلول ( ماده ناخالص ) با حرارت تبخیر شده و پس از سرد و متراکم شدن از هم جدا می شوند.برای تقطیر روش های متفاوتی وجود دارد که انتخاب هر روش به خواص مایع تقطیر شونده و ناخالصی های موجود در آن دارد.برخی از تکنیک های تقطیر عبارت است از:

تقطیر ساده، تقطیر جزء به جزء، تقطیر در فشار کم، تفطیر با بخار آب، تقطیر در مسیر کوتاه.

اساس عمل تقطیر بر این پایه استوار است که مواد مخلوط شده با هم به علت اختلاف نقطه ی جوش در حالت مایع و بخار درصد متفاوتی پیدا می کنند. مثلا" اگر دو مایع A و B که اختلاف جوش دارند و نقطه ی جوش A بیشتر از B است به نسبت 40 درصد A و 60 درصد B با هم ممزوج شوند و آنها را تبخیر کنیم درصد آنها در حالت بخار با درصد آنها در مایع فرق خواهد کرد.مثلا" به صورت 20 درصد A و80 درصد B می شود که اگر آنها را سردکنیم مخلوطی به دست می آید که نسبت به مخلوط اولیه خالص تر است و اگر این عمل را مرتبا" تکرار کنیم خالص تر شده در نهایت ماده خالص به دست می آید.وجود ناخالصی ها دریک مایع نقطه ی جوش را بالا می برد. لذا قبل از آن که محلول به جوش آید اجزاء فرار آن زود تر تبخیر شده و درصد آن جزء در بخار بالای محلول بیشتر می شود.

   تقطیر ساده

معمولا" اگر دو ماده ای که با هم ممزوج شده اند اختلاف فشار بخار زیادی داشته باشند از این روش می توان برای جدا سازی آنها استفاده کرد . مانند خالص سازی آب و نمک.                                                                                                                                                                      شکل 1

روش کار:

درآزمایشگاه برای تقطیر ساده از دستگاهی مطابق شکل (1)استفاده می شود. ماده ی تقطیر شدنی را در بالن ریخته تا حدود3/1 آن پر شود مقدار زیاد تر بازده عمل راکاهش می دهد. به آنچه که پس از عمل تقطیر در ته بالن باقی می ماند ته دیگ می گویند. لازم به ذکر است که در ضمن عمل تقطیر مرتبا" به غلظت محلول اضافه می شود. معمولا" وقتی مایعی را بدون بهم زدن حرارت می دهیم در بخشی از داخل مایع حرارت به حدی زیاد می شود که دمای آن از نقطه ی جوش بالا تر رفته ولی مایع نمی جوشد. در این حالت اصطلاحا" می گوییم که در نقطه ی جوش تاخیر صورت گرفته است. برای پیشگیری از این تاخیر می توان از چند عدد سنگ ریزه ی خشک استفاده کرد و آنها را در بالن انداخت. به این سنگ ریزه ها سنگ جوش می گویند.

بخــاراتـی که ازبـالـن تقطیر متـصاعد می شـود در حیـن عبور ازمبرد به تدریج سرد و متـراکم شده و به مایع تبدیل می شـود. به این مایع مقطره می گویند. لوله ی مبرد دارای دو جدار داخلی وخارجی است. جدار داخلی آن معمولا" مارپیچ بوده و بخارات ضمن عبور از آن سرد و متراکم شده و مایع می شود.جدار خارجی آن به صورت غلافی روی دیواره ی داخلی را پوشانده است و دارای دو مجرای ورودی و خروجی آب سرد می باشد. آب از پایین وارد و از بالا خارج می شود. پس از جوش آمدن محلول دمای شعله را طوری تنظیم می کنیم که در هر ثانیه حد اکثر یک قطره خارج شود.

پرسش:

چرا آب سرد از لوله ی پایینی وارد می شود؟

چون اگر از بالا وارد شود پر نشده خالى مى شود و قسمت پايين دستگاه تقطير گرم تر است و ورود آب سرد گرماى بشترى را مى گيرد

دستگاه تقطير يك نوع مبدل حرارتي است كه اگر جريان آبّ سرد از پايين وارد شود جهت هر دو جريان در داخل مبدل حرارتى هم سو خواهد بود و مبدل از نوع جريان موازى مى شود و اگر لوله آب سرد از بالا وارد دستگاه تقطير شود جهت هر دو جريان در داخل مبدل حرارتى ناهم سو خواهد بود و مبدل از نوع جريان متقابل مى شود. 

   تقطیر جزء به جزء

اگر موادی که با هم ممزوج شده اند نقطه ی جوش نزدیکی داشته باشند و یا شامل چند نوع مایع مختلف باشد معمولا" از تقطیر جزء به جزء استفاده می شود. در این روش مبرد به صورت عمودی روی بالن قرار می گیرد و بخارات ضمن صعود به ترتیب نقطه ی جوش تفکیک می شود. مایعاتی که نقطه ی جوش پایینی دارند ابتدا از مبرد خارج می شوند. در این روش تنظیم دمای شعله و دمای بخاراتی که متصاعد می شود بسیار مهم است. معمولا" مقطرات فواصل دمایی مختلف را جمع آوری کرده و سپس آنها را مجددا" تقطیر می کنند یا پس از هر مرحله مایع خالص تر به دست می آید.

اكسيداسيون الكل ها

هدف:

مقايسه واكنش چند نمونه الكل با اكسنده هاي قوي در محيط هاي مختلف.

تئوري آزمايش :

الکلها از مهم ترين ترکيبات آلي اکسيژن دار به شمار مي روند . در گروه آنها يک گروه هيدروکسيل, به يک اتم کربن سير شده (کربن با هيبريد sp3) متصل است . گروههيدروکسيل را عامل الکلي مي نامند .

فرمول کلي الکلها به صورت R-OH نمايش داده مي شود .R ممکن است نوع اول يا نوع دوم يا نوع سوم باشد . به اين ترتيب الکلها را نيز نوع اول , نوع دوم و نوع سوم طبقه بندي مي کنند

خواص فيزيکي الکلها با خواص فيزيکي هيدروکربنها بسيار متفاوت است . مثلا دماي جوش الکلها خيلي بيش تر از هيدروکربنهايي است که جرم مولکولي تقريبا يکسان دارند . دماي جوش زياد الکلها را مي توان به پيوند هيدروژني نسبت داد .

پيوند هيدروژني نوعي جاذبه ي مولکولي است و بين مولکولهايي به وجود مي آيد که هيدروژن متصل به يک عنصر الکترونگاتيو قوي مانند فلوئور يا اکسيژن يا نيتروژن دارند . پيوند O-H در الکلها به شدت قطبي است , زيرا اکسيژن الکترونگاتيوتر از هيدروژن است و الکترونهاي پيوندي را به سوي خود مي کشد . در نتيجه , اکسيژن مقداري بار منفي و هيدروژن مقداري بار مثبت پيدا مي کند .به اين ترتيب مولکولهاي الکل مي توانند يکديگر را جذب کنند و مجموعه هاي مولکولي تشکيل دهند .

تست متداول براي الکلها يا ديگر اجسامي که داراي گروههاي قابل اکسيده شدن نظير آلدئيدها مي باشند , تست اسيد کروميک است . تست لوکاس و تست يدوفرم اطلاعات ساختماني بيشتري راجع به مولکول مورد نظر مي دهند .

] تست اکسيداسيون کروميک اسيد :

اين تست بر پايه ي تواناييي الکل هاي نوع اول ودوم در اکسيد شدن به وسيله ي اسيد کروميک استوار مي باشد که وجه تمايز اين الکلها از الکل نوع سوم مي باشد . براي الکلهايي با وزن مولکولي پايين اسيد کروميک مائي را مي توان مورد استفاده قرار داد .

 

تست لوکاس :

معرف به کار برده شده در اين تست مخلوط يک مول اسيد کلريدريک غليظ حاوي يک مول کلرر روي همراه با آن ميباشد . تست لوکاس بر اساس ميزان سرعت تشکيل آلکيل کلرايد , الکلهاي نوع اول , دوم و سوم را از هم مشخص مينمايد . براي اين که به نتايج تست اعتماد کامل داشته باشيم , بايستي الکل مورد آزمايش در آب محلول باشد (طبقه s) .

 

سهولت در تبديل الکل به کلرايد , بستگي به پايداري کربوکاتيون مربوطه دارد .

اسانس

اسانس ها به طور کلی ترکیبهای معطری هستند که در اندامهای مختلف گیاهان یافت میشود .به علت تبخیر در مجاورت هوا در حرارت عادی , آنها را روغنهای فرار یا اتری یا اسانس های روغنی می نامند.

اسانسها به طور کلی بیرنگ هستند بخصوص هنگامی که تازه تهیه شده باشند ولی در اثر مرور زمان به علت اکسیداسیون و رزینی شدن رنگ آنها تیره میشود .برای جلوگیری از این تغییرات باید اسانس ها را در مکان خنک ، خشک ، ظرفهای سربسته و پر ، از جنس شیشه نگهداری کرد .

اسانس ها در الکل محلول و به میزان کمی در آب حل می شوند، ساختمان شیمیایی آنها مخلوطی از استرها ، آلدهیدها ، الکل ها ، ستن ها ، ترپن ها می باشد.

به طورت خوراکی اسانس ها به عنوان دسته موادی که اثر تحریک کننده ملایمی روی مخاط دهان و جهاز هاضمه دارند مصرف میشوند به طوری که ایجاد گرما ، همچنین زیاد شدن بزاق میکنند ، دفع آنها از ریه ها و پوست و کلیه می باشد مصرف بعد از غذای آنها بعنوان ضد نفخ و برای برطرف کردن ناراحتیهای معده و نفخ روده ای و همچنین برای جلوگیری از عوارضی که در اثر خوردن مسهل بوجود می آید مفید می باشد . همچنین بعنوان بخور برای ناراحتیهای دستگاه تنفسی استفاده میشود .اسانس ها در تماس با پوست ایجاد تحریک و قرمزی می نمایند.به طوری که ابتدا یک احساس اگزما و سوزش دست میدهد که با بیحسی خفیف موضعی همراه است . به این دلیل بعنوان محرک جلدی در التهابات مزمن و آرام کردن دردهای عصبی و رماتیسمی بکار برده میشود باید دانست که ایجاد حساسیت وجود دارد . بنابراین برای جلوگیری از ایجاد تاول باید احتیاط کامل بعمل آید .

اسانسهای روغنی بعنوان طعم دهنده داروها و غذاها مورد استفاده قرار میگیرند.

اسانسها ممکن است مستقیما توسط پرتوپلاسم به وسیله تجزیه مواد رزینی غشا سلول یا از هیدرولیز بعضی از گلیکوزیدها حاصل شوند .در گیاهان تیره کاج اسانس ها ممکن است در تمام سلولها وجود داشته باشند .در گل سرخ اسانس ها به مقدار قابل ملاحظه ای در گلبرگها وجود دارند.

اسانسهاممکن است دارای خاصیت دورکنندگی حضرات باشند که بدین وسیله از خراب شدن گلها وبرگها جلوگیری میکنند و یا ممکن است که بعنوان جلب کننده حشرات برای عمل گرده افشانی باشند.

اگر چه ترکیب شیمیایی اسانسها ممکن است متفاوت باشند اما در بعضی خواص فیزیکی مشترک می باشند ، اسانسها دارای بوی مشخص و ضریب شکست قوی بوده و اغلب بر روی نور پلاریزه موثر می باشند، بسته به قدرتی که در چرخاندن نور پلاریزه دارند میتوان آنها را شناسایی کرد.

آروماتیک

 ترکیباتی هستند که گروه آمین به حلقه آروماتیک یا هترو آروماتیک متصل است. با شناختی که از حلقه آروماتیک و ساختار نیتروژن وجود دارد، به‌سهولت می‌توان پیش‌بینی کرد که حلقه آروماتیک موجب افزایش قدرت اسیدی و کاهش خصلت بازی آمین‌های آروماتیک می‌شود. ساختمان نوعی پروتئین دارای آمین آروماتیک روشهای تهیه آمین‌های آروماتیک روش آزمایشگاهی روش ساده برای سنتز آمین‌های آروماتیک ، احیای ترکیبات نیترو است.

معمولا در آزمایشگاه از اسید کلریدریک و فلزاتی چون روی ، قلع ، یا آلومینیم و حتی برای احیای گروههای نیترو استفاده می‌شود.

 روش صنعتی

 در صنعت برای احیای مشتقات نیترو و تبدیل آن به آمین مربوطه از آهن قراضه استفاده می‌شود و مقدار کمی اسید بعنوان کاتالیزور به محیط اضافه می‌گردد. مزایای این روش در این است که گذشته از آمین ، اکسید آهن نیز تولید می‌شود. همچنین می‌توان با اندکی تغییر در شرایط کار به مشتقات آریل هیدروکسید آمین ، آزو بنزن ، دی‌فنیل هیدرازین و N– اکسی دی آزوبنزن نیز رسید که به آن ، سنتز Haber گویند.

 استفاده از کاتالیزورها در حضور کاتالیزورهایی مثل نیکل ، پلاتین یا پالادیم نیز می‌توان ترکیبات نیترودار را هیدروژن‌دار کرد و آمین مربوطه را بدست آورد. با این روش آمین‌های آروماتیک در مقیاس تجاری تهیه می‌شود. واکنشهای حذف – افزایش اگر هالیدهای آروماتیک تحت تاثیر آمیدورسدیم در آمونیاک مایع قرار داده شوند، ابتدا واکنش حذف انجام می‌گیرد و ترکیب فعالی به نام بنزاین تولید می‌شود که تحت تاثیر آمیدورسدیم قرار گرفته ، آمین مربوطه را تولید می‌نماید.

واکنش مشابه با هالیدهای نفتالین به تشکیل دو نوع آمین منجر می‌شود.

واکنشهای جانشینی هسته‌خواهی روش دیگر تهیه آمین‌های آروماتیک ، انجام واکنشهای جانشینی هسته‌خواهی است. بعنوان مثال از واکنش آنیلین با نمک آنیلینیوم هیدروکسید کلراید آمین‌های نوع بالاتر سنتز می‌شود. تهیه نیتروزو آمین هرگاه آمین‌های آروماتیک نوع اول در حضور محلول سرد و آبکی یک اسید معدنی و نیتریت سدیم قرار گیرد، ترکیب N– نیتروزو آمین تشکیل می‌گردد. آمین‌های آروماتیک نوع دوم نیز تحت شرایط ذکر شده بالا ترکیب N – نیتروزوی مربوطه را تولید می‌کنند. آمین‌های آروماتیک سه استخلاف‌دار مانند N و N– دی متیل آنیلین نیز با اسید نیترو واکنش می‌دهند و در نهایت پارا نیتروزو - N و N – دی متیل آنیلین تولید می‌نماید.

ساختمان آنیلین نمکهای دی آزونیوم آمین‌های آروماتیک نوع اول و محلول سرد و آبکی اسیدهای معدنی و نیتریت سدیم با هم واکنش می‌دهند. ابتدا ترکیب N– نیتروزو آمین تشکیل می‌شود که در حضور مازاد اسید معدنی به نمک دی آزونیوم تبدیل می‌گردد. نمکهای دی آزونیوم خیلی فعال هستند بطوریکه در دمای حوالی صفر درجه خود بخود شکسته می‌شوند. از این‌رو لازم است که پس از تولید بلافاصله مصرف شوند.

بطور کلی نمکهای دی آزونیوم آمین‌های آروماتیک در دو دسته مهم از واکنشها شرکت می‌کنند:

1.       دسته اول ، واکنشهای جانشینی هستند که در جریان این واکنشها نیتروژن آزاد می‌شود و گروه دیگری بجای آن جانشین می‌گردد.

2.       دسته دوم واکنشهای زوج شدن هستند که طی آن ، نمک دی‌آزونیوم از طریق نیتروژن به یک گروه آروماتیک یا هترو آروماتیک متصل می‌شود.

 هر دو دسته واکنش از نظر سنتزی بسیار با اهمیت هستند. شناساگر متیلا اورانژ ( هلیانتین) شناساگر معروف هلیانتین ، از واکنش نمک دی آزونیوم سولفانیلیک اسید با N و N– دی متیل آنیلین بدست می‌آید. این ترکیب دارای گروه عاملی -N=N- است. ترکیبات دارای این گروه عاملی به ترکیبات آزوئیک موسومند. خیلی از این ترکیبات در رنگرزی مورد استفاده قرار می‌گیرند. استامینوفن آنیلین یا پاراهیدروکسی آنیلین در محلولهای آبکی و اسیدی با انیدرید استیک ترکیب می‌شوند و مشتق N – آکسیل‌دار تولید می‌کنند. واکنش آکسل‌دار شدن پاراهیدروکسی آنیلین به داروی بسیار مهم استامینوفن منجر می‌شود.

سولفا پیریدین و سولفا تیازول 2- آمینو پیریدین و 2- آمینوتیازول با سولفونیل کلرید واکنش می‌دهد و به ترتیب سولفا پیریدین و سولفا تیازول تولید می‌کند که دارای اثرات دارویی بسیار مهم است.

LSD یک ماده توهم زا

LSD یکی از قویترین داروهای توهم زای شناخته شده است که در سال ۱۹۳۸ بوسیله یک شیمیدان سوییسی به نام آلبرت هوفمن ساخته شد که به توسعه و گسترش داروها از ترکیباتی که در ارگات (یک قارچ که به گندم سیاه حمله می کند) موجود بودند علاقمند بود . با اینکه LSD بطور خالص سنتز می شود ، نشانه هایی از فعالیت بیولوژیکی اش می تواند با دنبال کردن تاریخچه قارچی که از آن مشتق شده است فهمیده شود .

ارگات :

ارگات گندم سیاه بوسیله یک قارچ به نام Claviceps Purpureaکه به شکل انگلی در گندم سیاه و به مقدار کمتری در دیگر انواع حبوبات و علف وحشی می روید تولید می شود . ارگات گندم سیاه Secale Cornutum بطور متنوعی برای داروها بکار می رود . ارگات یک تاریخچه جذابی دارد . یک زمانی به عنوان یک سم از آن می ترسیدند . اما با گذر زمان بعنوان یک انبار از داروهای با ارزش در نظر گرفته شد . ارگات در اولین سالها بعنوان مسبب وقایع مسمومیت دسته جمعی هزاران نفر نام برده می شد . این بیماری به دو شکل قانقاریا ( Ergotismus gangraenosus) و تشنج ( Ergotismus convulsivus ) ظاهر می شد . وقایع مسمومیت ارگات در حد اپیدمی بیشتر در کشورهای اروپایی شامل بخش مرکزی روسیه ثبت شده اند . در قرن هفدهم کشف شد که نانهای حاوی ارگات مسبب مسمومیت بودند .

ارگات بعنوان یک دارو :

اولین اشاره از یک کاربرد دارویی از ارگات ، بعنوان یک دارو برای تسریع کردن زایمان در یادداشتهای آدام لونیتزر پزشک شهر فرانکفورت در ۱۵۸۲ یافته شده است . ارگات از زمانهای قدیم بوسیله قابله ها بکار می رفته است . استفاده از ارگات برای این اهداف دوامی نداشت ، زیرا دوزهای نامعلوم به تشنج رحمی و خطر برای بچه منجر می شد . در ۱۸۰۸ این دارو به آکادمی داروها پیوست .

اوایل ۱۹۳۰ یک دوره جدیدی را برای تحقیقات ارگات به ارمغان آورد که با تعیین ساختار شیمیایی ، عامل فعال شیمیایی اصلی آلکالوییدهای ارگات آغاز شد . در نهایت W. A. Jacobs و L.C. Craig از انستیتوی Rockefeller نیویورک موفق به جداسازی و توصیف هسته عمومی و مشترک همه آلکالوییدهای ارگات شدند . آنها آن را لیزرژیک اسید نامیدند .

کشف LSD :

در اواخر ۱۹۳۰ آلبرت هوفمن در بخش داروشناسی سندز در بازل سوییس کار می کرد . او مشتقهای لیزرژیک اسید را همراه با واکنشهای اصولی گروه اسیدی با معرف گوناگون برای تولید کردن آمیدها ، انیدریدها ، استرهای … مربوطه مطالعه می کرد . یکی از این مشتقها دی اتیل آمید بود که بوسیله افزودن گروه –N(C۲H۵)۲ ساخته شد و
LSD – ۲۵ نامیده شد . با وجود گزارش تحقیق که خاطر نشان کرد که جانوران آزمایشگاهی در حین حالت بی حسی و خواب آلودگی ، بی قرار
می شوند ، ماده جدید به نظر نمی رسید که خواص دارویی ویژه مفیدی داشته باشد . برای پنج سال بعدی از ماده LSD – ۲۵ چیزی شنیده نشد . اما بخاطر چند دلیل ، هوفمن نمی توانست LSD – ۲۵ نسبتا غیر جذاب را فراموش کند . در کتابش او می گوید :
” یک دلهره عجیب و غریب و احساسی که این ماده می تواند خواص دیگری از آنچه که در اولین تحقیقات تصدیق شده است داشته باشد ، من را تحریک می کند . پنج سال بعد از اولین سنتز ، LSD – ۲۵ برای آنکه یک نمونه بتواند به بخش داروشناسی برای آزمایشهای بعدی داده شود ، دوباره ساخته شد . “

پس در بهار ۱۹۴۳ او سنتز را تکرار کرد . ورودش به این آزمایش در دفتر وقایع روزانه آزمایشگاهی اش در ۱۹ آوریل ۱۹۴۳ ، در زیر ذکر شده است :

خود آزمایشات :

”۱۷:۰۰ . گیجی ، احساس اضطراب ، کج دیدی ، علایم بی حالی و تمایل به خندیدن آغاز شد . “

در دفتر خاطرات روزانه اش بعدا ادامه داستان نوشته شد .

” در اینجا یادداشت ها در دفتر وقایع روزانه آزمایشگاهی ام متوقف شدند . من قادر بودم آخرین لغات را تنها با کوشش زیاد بنوسیم . من مجبور بودم که برای حرف زدن قابل فهم تلاش کنم . از همکار آزمایشگاهی ام که از آزمایش شخصی ام آگاه شده بود خواستم که من را به خانه همراهی کند . ما بوسیله دوچرخه رفتیم ، بعلت محدودیت های زمان جنگ در استفاده از اتومبیل ها ، هیچ اتومبیلی در دسترس نبود . در راه خانه شرایطم برای بخود گرفتن اشکال ترسناک آغاز شد . هر چیز در زمینه دیدم می لرزید و کج می شد ، همچنانکه اگر در یک آینه مقعر دیده می شد . من همچنین احساس ناتوانی برای حرکت از یک نقطه را داشتم . همکارم بعداً به من گفت که ما بسیار سریع حرکت می کردیم . بی خطر به خانه رسیدیم . من فقط قادر بودم با شکلهایی از همراهم بخواهم که دکتر خانوادگی مان را احضار کند و از همسایه ها شیر درخواست کند . گیجی و احساس غش و ضعف قویتر شدند تا آنجا که من نمی توانستم بیشتر خودم را راست نگه دارم و مجبور بودم روی یک مبل دراز بکشم . اکنون اطرافم ، خودشان را بصورت وحشتناکتری تغییر شکل می دادند . هر چیزی در اتاق به اطراف می چرخید و اشیای خانوادگی و انواع اسباب عجیب و غریب به نظر می رسیدند و ترسناک بودند . آنها در جنبشهای مداوم بودند . زن خانه بغلی که من او را به شکل ترسناکی می دیدم برایم شیر آورد و من بیشتر از دو لیتر شیر نوشیدم . “

اثرات بیولوژیکی LSD :

ا
مکانیسمی که بوسیله آن LSD سبب اینچنین اثرهای عمیقی در ادراک و آگاهی انسانی می شود هنوز فهمیده نشده است. آنچه که شناخته شده است آن است که همراه با فعالسازی انقباض رحمی که قبلا ذکر شد ، LSD مراکز سیستم عصبی سمپاتیک را در مغز میانی تحریک می کند که به گشاد شدن مردمک چشم ، افزایشی در دمای بدن و میزان قند خون منجر می شود . LSDهمچنین یک اثر بازدارندگی سروتونین دارد . سروتونین یک ماده شبه هورمونی است که بطور طبیعی در اندامهای مختلف جانوران خونگرم وجود دارد . با متمرکز شدن در مغز میانی ، آن یک نقش مهمی را در پخش و گسترش برانگیختگی ها در اعصاب مرکزی بازی می کند و بنابراین در بیوشیمی توابع ذهنی و روانی نقش دارد . LSD همچنین توابع فیزیولوژی عصبی را وادار می کند که به دوپامین متصل شوند که دیگر ماده شبه هورمونی است که بطور طبیعی وجود دارد . بیشترین مراکز مغزی پذیرنده دوپامین با LSDفعال می شوند . درحالیکه دیگر مراکز بی حس می شوند . ساختار LSDخیلی شبیه به دیگر داروهای توهم زا مانند mescaline و psilocybin است که همه آنها شامل یک حلقه ایندولی استخلاف شده هستند .

LSD بعنوان یک داروی غیرقانونی :

بعلت خواص وهم آورش ، LSD بطور وسیعی بوسیله فرهنگ هیپی در ۱۹۶۰ پذیرفته شده بود . این اشخاص ادعا
می کردند که LSDبه حالات بالاتر هوشیاری و آگاهی منجر می شود وبه آنها کمک می کند که روحانی روشنفکری را جستجو کنند .

با اینکه  LSDنسبتا غیر سمی و غیر معتاد کننده است ، دولت های گوناگون گرداگرد جهان ، آن را بعد از یک تعداد از تصادف های کشنده و مهلک گزارش شده ، ممنوع اعلام کردند . اینچنین تصادفهایی اشخاصی را دربر می گیرد که تحت تاثیرLSD  پرشهای مرگ آسایی را از ساختمان های بلند انجام می دادند ، بخاطر اینکه فکر می کردند می توانند پرواز کنند . تحقیقات در دهه ۶۰ و ۷۰ نشان داد که همچنین یک خطر روانی قابل توجهی با دارو و دوزهای زیادش ، بویژه در حالات غیر مناسب وجود دارد که اغلب سبب واکنشهای وحشت و اضطراب و ترس ناگهانی می شود . برای اشخاصی که حد کمی از بیماری روانی را دارند ، یک دور استفاده از LSDمی تواند اتفاقهایی را برای حمله های کاملا جنون آسا راه اندازی کند . تحقیقات در استفاده های درمانی بالقوه LSD به دلایل سیاسی در اواسط ۱۹۷۰ رها شدند .

تهيه دي بنزآل از استون استون ( كيك زرد )

مواد لازم :

 NaOH جامد ، آب مقطر ، اتانول (C₂H₅OH) ، استون ، بنزآلدئيد ، اتيل استات

وسايل لازم :

 ارلن ماير (250ml) ، قيف بوخنر ، پمپ خلأ ، سيستم Trap ، همزن ، كاغذ صافي

تئوري :

 اخيراً براي جدا كردن آب از يك محصول آزمايشگاهي از قيف بوخنر استفاده مي شده است . امروزه به جاي قيف بوخنر از پمپ خلأ استفاده مي شود. اين پمپ با مكش هواي داخل سيستم ، مكش ايجاد مي كند و با اين عمل خلأ توليد مي نمايد و آب درون سيستم آزمايشگاهي را به راحتي جدا مي سازد.

در برخي آزمايشگاها به جاي دستگاه پمپ خلأ از دستگاه بزرگتر پمپ خلأ مركزي كه به سيستم ميز آزمايشگاهي آن از طريق لوله كشي فرايند هاي مكش يا موادي توزيع مي شود.

! در استفاده از پمپ خلأ هميشه لازم است مابين پمپ خلأ و سيستم عملياتي ، سيستم Trap تعبيه شود.

 

استفاده از سيستم Trap به خاطر محافظت از دستگاه پمپ خلأ مي باشد چون در حين مكش ممكن است مقداري از آب موجود در سيستم از طريق شيلنگ به درون پمپ راه يافته و باعث از كار افتادن پمپ خلأ شود. و چون سيستم Trapبراى گازها طراحى شده است

شرح آزمايش :

5g( 0.0125 مول ) سود و25mlآب مقطر در يك ارلن250ml مي ريزيم و تكان مي دهيم تا حل شود. 25ml  اتانول به محلول اضافه مي كنيم و ارلن را مي چرخانيم تا مخلوط به هم زده شود دماي محلول دراين حال 23 درجه سانتي گراد مي باشد  ومي گذاريد به دماى معمولى برسد سپس 2.9 گرم استون به محلول اضافه مي كنيم دماي محلول دراين حال 20 درجه سانتي گراد مي باشد و تا اين مرحله محلول بى رنگ ميماند و متعاقب آن 10.5ml بنزآلدهيدبه محتواي ارلن اضافه ميكنيم پس از اضافه كردن بنزآلدهيدبه محتواي ارلن  تغيير رنگ داده و آبليمويي رنگ مي شود دماي محلول دراين حال 25 درجه سانتي گراد مي باشد ور اثر به هم زدن محلول رنگ محلول آجرى رنگ ميشود و لكه هاى قرمز بر روى محلول مشاهده مي شود (همانند قطرات نفت بر روي آب).

اجازه مي دهيم محلول 25min به حال خود باقي بماند و در طول اين مدت ارلن را مي چرخانيم دماي محلول پس از 25min , 16درجه سانتي گراد مي باشد سپس مخلوط را روي قيف خلاء صاف مي كنيم محلول را با كمى الكل سرد ميشوئيم و مي گذاريم خشك شود.

 

پارا نيترو انيلين para-nitroaniline (NO2C6H4NH2)

پارا نيترو آنيلين خالص بلور هايي به رنگ زرد وسمى كه در 148°C ذوب مى شود، نا محلول در آب و محلول در اتانول براى ساختن رنگينه ها به عنوان باز دارنده خوردگى استفاده مى شود. 

مواد لازم: پارا نيترو استانيليد ، اسيد سولفوريك غليظ 70% ، آب مقطر ، سديم هيدروكسيد يا آمونياك غليظ

وسايل لازم : بالن ته گرد 200ml ،  مبرد هيتر برقى

روش تهيه تهيه پارا نيترو انيلين از پارا نيترو استانيليد:

در يك بالن ته گرد200ml مخلوطى از 1g پارا نيترو استانيليد و 5ml ،  H₂SO₄ ، 70% بريزيد سپس با قرار دادن يك مبرد به طور عمودى مخلوط را به مدت 30min رفلكس نمائيد ، مدت رفلكس از اولين قطره شروع مى شود . در پايان مخلوط را با 2 تا 3 برابر حجمش با آب رقيق نمائيد . پارا نيترو انيلين به صورت سولفات در محلول وجود دارد مخلوط را به 30ml آب مقطر اضافه كنيد سپس سود 10% اضافه كرده  با اضافه كردن سود به محول پارا نيترو انيلين به صورت رسوب در خواهد آمد سييتم رادر آب يخ سرد كنيد و با قيف خلاء آنرا شسته و صاف كنيد.

چون به ازاى هر مول از پارانيترواستانيليد يك مول محصول پارانيتروآنيلين توليد مى شود و 1g از پارانيترواستانيليدبرابر با n=1/180=5.55*10^-3mol   پس به ازاى آن مول بايد به همان اندازه پارانيتروآنيلين توليد شود و برابر ايت با:m=5.55*10^-3*138=0.76g اين مقدار محاسبه شده براى حالت100%  تئورى است در صورتىكه در عمل مقدار0.53g بدست آمده راندمان آن برابر است با:  R%=(0.53/0.76)*100=69.7%      

 

 PHYSICAL PROPERTIES for  Para-nitroaniline

Boiling point: 332°C

Octanol/water partition coefficient as log Pow: 2.66     

Flash point: 199°C

Melting point: 148°C
Density: 1.4 g/cm³
Solubility in water, g/100 ml at 18.5°C: 0.08
Vapour pressure, Pa at 20°C: 0.2
Relative vapour density (air = 1): 4.8

 

تهيه پارا نيترو استانيايد(para-nitro acetanilide)

مواد لازم: اسيد استيك گلاكسيال ، استانيليد ، اسيد سولفوريك ، حمام يخ ، اسيد نيتريك غليظ ، آب مقطر

وسايل لازم:بشر 100ml دو عدد، قيف جداكننده ، دماسنج، دستگاه پمپ خلاء و قيف جداكننده ،كاغذ صافى

استانيليد(acetanilide): تركيبى بي رنگ وبه شكل كاسبرگلهاى سفيد، شفاف وبلورين،  يا پودرى به رنگ سفيد و بلورين؛ داراى نقطه ذوب 114-116°C ؛محلول در آب داغ ، الكل ، اتر ، كلروفرم، استون، گليسرولوبنزن؛ به عنوان شتاب دهنده لاستيك، در ساخت رنگينه ها و واسطه ها به عنوان پيش ماده در ساخت پينيسيلين به كار مى رود.

استيك اسيد يخى: glacial Acetic acid,(CH₃COOH)  استيك اسيد خالص (با كمتر از يك درصد آب)، مايعى نمگير، سوز آور، بى رنگ و شفاف ؛ در 185°Cبه جوش مي آيد محلول در آب و الكل و اتر؛به آسانى متبلور مى شود به عنوان حلال براى روغن ها و رزينها به كارمى رود .

روش انجام آزمايش:

2ml اسيد استيك گلاسيال را در بشر 100ml بريزيد و 2g استانيليد خشك به آن اضافه كنيد سپس 4ml سولفوريك اسيد را در حالى كه مخلوط را به هم مى زنيد به آن بيفزاييد در اثر افزايش اسيد مخلوط گرم مى شود و محلول زلالى بدست مى آيد. در هنگام به هم زدن محلول احتياط لازم انجام گيرد چون اگر اين آزمايش در داخل لوله آزمايش انجام گيرد احتمال اينكه ته لوله در هنگام به هم زدن جدا شود وجود دارد .سپس ظرف حاوي مخلوط را در داخل حمام يخ و نمك قرار دهيد و مخلوط 0.9ml ، HNO₃ غليظ و 0.6ml ، H₂SO₄  غليظ در ظرفى ديگر تهيه كرده ودر حمام آب يخ قرار دهيد تا سرد شود و در قيف جدا كننده بريزيد وقتى دماى محتويات بشر حدود C°0°C -2 است مخلوط اسيد را به آرامى به آن بيفزاييد و دماى مخلوط در داخل بشر در تمام مدت افزايش اسيد بايد كمنر از10°C باشد پس از افزودن اسيد بشر را از حمام يخ برداريد و در دماى آزمايشگاه بگذاريد بماند .

حدود 50g يخ خرد شده يا 20ml آب سرد را آماده كرده و مخلوط واكنش را به يخ اضافه كنيد نيترو استانيليد راسب مى شود پس از 15min رسوب را با استفاده از قيف بوخنر صاف كنيد و به خوبى با آب سرد بشويد تا اسيد زيادى مايع شود رسوب حاصل پارا نيترو استانيايد زرد است آن را بگذاريد تا خشك شود .  

 

استخراج کافئین از چای 2

روش انجام آزمايش:

روش اول:

 15 گرم برگ خشك چای را با 150 میلی لیتر آب  مقطر و 7.5g كربنات كلسيم را در يك بالن ته گرد 250ml  بريزيد. وسپس يك مبرد حباب دار به طور عمودى سوار كرده و به مدت 30min به ملايمت بجوشانيد قيف بوخنر را كه به پمپ خلاء متصل ايت آماده نموده و محلول را گرم گرم صاف كنيد  بعد از سرد شدن محلول 15-20 درجه آنرا به قيف جدا كننده منتقل كنيد  12.5ml  كلروفرم اظافه كرده و به هم بزنيد فاز كلروفرم يعني فاز پاييني را جدار كرده و در ببشر 250ml بريزيد، سپس بر روى محلول باقى مانده در قيف جدا كننده 12.5ml ديگر كلروفرم ريخته و بهم بزنيد فاز كلرو فرم را مجدداً به داخل بشر ريخته و اجازه دهيد بماند . در ضمن اضافه كردن كربنات كلسيم به اين دليل بود كه ناخالصى هاى رنگِ را از محلول جدا كند.

 روش دوم:

50 گرم چای را در یک بشر یک لیتری ریخته با 500 میلی لیتر آب حدود 25 دقیقه بجوشانید. در یک بشر دیگر به وسیله پارچه آنرا صاف کنید و در همان حال ظرف محلول صاف شده باید روی اجاق باشد تا محلول سرد نشود. همراه با به همزدن 150 میلی لیتر محلول 10% بازی استات سرب به آن اضافه کنید. تانین رسوب میکند. محلول گرم را صاف کنید. محلول را با اسید سولفوریک رقیق واکنش دهید تا سولفات سرب رسوب کند. رسوب را صاف کنید. به محلول 5 گرم کربن اکتیو اضافه کنید و حرارت دهید تا حجم آن حدود 200 – 150 میلی لیتر بشود. محلول را صاف کنید و با 25 میلی لیتر کلروفرم تکان دهید. لایه کلروفرم را در قیف جدا کننده جدا کنید. استخراج با 25 میلی لیتر کلروفرم را 3 مرتبه انجام دهید. به وسیله تقطیر، بیشتر کلروفرم را خارج کنید. باقی مانده را در مقدار کمی آب گرم حل کنید و محلول را با تبخیر آهسته فشرده کنید. کافئین مانند رشته های ابریشم جدا میشود. محصول کافئین با یک مولکول آب همراه است که اگر تا 100 درجه سانتیگراد آنرا گرم کنید آبش را از دست میدهد. راندمان و نقطه ذوب آنرا تعیین کنید.

تهيه آسپرين )استيل ساليسيليک اسيد)؛ (salicylic acid;C6H4(OH)COOH)

 مقدمه:

بلورهاى سفيد رنگ و داراى مزه ترش ،محلول در الكل ،استون ،اتر، بنزن،ترنپتين و به طور جزئى در آب؛در اثر نور بى رنگ و در 158°C ذوب مىشوند؛در پزشكى ،رنگها ،عطرها، محافظها و به عنوان حد واسطه هاى شيميايى به كار مى رود.

 

آسپرین ” استیل سالسیلیک اسید ” یکی از پر طرفدارترین دارو ها در دنیاست . هر سال ۵۰۰۰۰ میلیون قرص آسپرین در جهان مصرف میشود !در بریتانیا هر فرد سالانه ۷۰ قرص آن را جدا یا همراه با مسکنهای دیگر ، کافیین یا ویتامین “ث” مصرف میکند .

آسپرین علاوه بر خاصیت تسکین دهندگی ، تب بر و ضد التهاب هم هست ، ضمن اینکه اثرهایی نظیر ایجاد زخمهای گوارشی و جلوگیری از لخته شدن خون را نیز از خود نشان میدهد .اما مصارف امروزه آسپرین عبارتند از :پیشگیری از بیماریهای قلبی ۳۷.۶% ورم مفاصل ۲۳.۳% سر درد ۱۳.۸% بدن درد ۱۲.۲% و دردهای دیگر  ۱۴.۱%. در گذشته های دور در بعضی از گونه های درخت بید ” نظیر بید ، سپیدار ، راش همیشه سبز و انگورک و اسپیره کوهی ” بدلیل وجود سالسیلاتها خواصی دیده میشد که بعد ها همین امر منجر به کشف آسپرین گردید .

بقراط حدود ۲۴۰۰ سال پیش برگهای درختان گونه های بید و شیره درختان گونه تبریزی را برای بیماریهای چشمی و به هنگام وضع حمل تجویز میکرد ، بسیاری از پزشکان در قدیم از برگ درخت بید بعنوان دارو در درمان بیماریهای نظیر نقرس ، قولنج ، درمان سیاتیک ،تب ولرز و… استفاده میکردند.  .البته باید این نکته را هم ذکر کرد که تا دهه ۱۸۵۰ از تریاک بعنوان ماده مسکن وپوست سین کونای پرویی برای تسکین تب و التهاب استفاده میشد ، اما با انتشار کتاب اعترافات یک انگلیسی تریاک خور در ۱۸۲۲ خطرهای تریاک آشکار شد ، ضمن اینکه در ایام جنگهای ناپلیون ، ورود پوست سین کونا به اروپا مختل شد و همین امر به همراه محدودیتهای مکانی رشد درخت پرویی باعث شد تا دانشمندان دوباره به مطالعه پوست بید علاقمند شوند

.منبع: http://www.academist.ir/

روش کار : در يک ارلن ماير 150 ميلي ليترى 2 گرم اسيد ساليسيليک و  5ميلي ليتر اتيل استات يا انيدريك استيك ويا استل انيدريد ريخته و 5 قطره اسيد سورلفوريک غليظ به آن اضافه ميکنيم . ارلن را به منظور مخلوط شدن خوب بهم ميزنيم تا ساليسيليك اسيد خوب حل شود  . مخلوط واکنش را به مدت 10 الي 15 دقيقه در حمام آبي 60 – 50 درجه سانتيگراد در داخل بن ماري گرم نموده و در عين حال محلول را  بهم ميزنيم . چنانچه رسوب استيل ساليسيليك ظاهر نشد با خراش دادن ديواره داخل ارلن با استفاده از يك ميله شيشه اى تبلور را تسريع مى نماييم سپس مخلوط را با استفاده از حمام آب يخ ، سرد نموده تا رسوب ايجاد شود سپس و 50 ميلي ليتر آب (براي از بين بردن اسيد اضافي و كامل شدن تبلور) به آن اضافه ميکنيم .رسوب را به وسيله قيف بوخنر صاف نموده چنانچه رسوبپ در ته ظرف باقى مانده باشد چند بار با آب سرد مى شوئيمو روى رسوب هاى ديگر صاف مى نمائيم و مىگذاريم رسوب خشك شود .رسوب را به بشر 150ml منتقل كرده و 25ml محلول اشباع سديم بى كربنات اضافه مى كنيم و براى چند دقيقه به هم مى زنيم .واكنش اسيد با سدسم بي كربنات خاتمه مىيابد خروج حباب هاى CO₂ متوقف مى شود و بايد رسوب را روِ قيف بوخنر صاف نمائيم و آن را با 10ml آب مقطر مى بشويم . سپس محلول اسيدى را كه از انحلال 3.5ml اسيد HCl غليظ در 15ml آب حاصل شده است و محلول صاف شده را به محلول آبى اسيدى همراه با مخلوط كردن اضافه مى نمائيم آسپرين رسوب مى كند مخلوط را در حمام يخ سرد مى كنيم و بعد از اين مرحله با قيف بوخنر صاف مى كنيم رسوب را با آب سرد مى شوئيم و مى گذاريم خشك شود .

 

اطلاعیه

جهت مشاهده بقیه مطالب با ایمیل من ارتباط برقرار نمائید    

my email: [e-mail]

با عرض شرمندگی من به علت پاراه ای از مشکلات مدتی نیستم

 با تشکر جلیل

استخراج

استخراج   

استخراج روشی است برای جداسازی که مستلزم انتقال جسمی از یک فاز به فاز دیگر میباشد. در بعضی مواقع لازم است برای بازیابی یک جسم آلی از محلول آبی از راههایی غیر از تقطیر استفاده شود. یکی از این راهها تماس دادن محلول آبی با یک حلال غیر قابل امتزاج با آب است. اگر حلال خاصیت جداسازی را داشته باشد بیشتر مواد آلی از لایه آبی به حلال آلی (حلال غیر قابل امتزاج با آب) انتقال پیدا میکند. روش استخراج مایع – مایع در جدا کردن ترکیبهای آلی از مخلوط مصرف بسیار زیادی دارد. یکی از خواص حلال که برای استخراج به کار برده میشود این است که قابلیت حل شدن آن در آب و یا هرماده دیگری که جسم آلی را در خود حل کرده کم باشد و یا بهتر از آن اینکه اصلا حل نشود. همچنین باید فرار باشد تا براحتی بتوان آنرا از ترکیب یا ترکیبات آلی استخراج شده، تقطیر نمود. با توجه به مطالب فوق جسم استخراج شونده باید در حلال استخراج کننده به خوبی حل شود و قابلیت انحلال در این حلال خیلی بیشتر از آب باشد. ضمنا حلال استخراج کننده هیچ نوع واکنشی با آب یا مواد قابل استخراج نباید بدهد. مهمترین حلالی که در استخراج به کار گرفته میشود دی اتیل اتر است که توانائی حل کردن تعداد زیادی از ترکیبات را در خود دارد. دی اتیل اتر نسبت به اکثر ترکیبات بی اثر بوده و به راحتی به وسیله یک تقطیر ساده از مخلوط بازیابی میشود. اما اشکال مهم آن این است که آتشگیر بوده و خیلی زود در هوا محترق میشود.

از نظر کمی پخش یک جسم بین دو حلال غیر قابل امتزاج را بر حسب ضریب پخش (ضریب تفکیک) K بیان میکنند.

غلظت A در حلال S	K=
غلظت A در حلال S'

بدیهی است برای این که A در یکی از دو مایع غیر قابل اختلاط کاملا حل شود، باید مقدار K بینهایت یا صفر باشد. عملا هیچ یک از این دومقدار به دست نمی آیدبا این حال تا زمانی که مقدار K بزرگتر از 1 و حجم حلال S برابر یا بزرگتر از حلال S' باشد مقدارجسم در حلال S بیشتر خواهد بود.

یکی دیگر از نتایج قانون پخش (معادله بالا) این است که چنانچه برای جدا کردن جسم از محلول آن در S' باید جمعا حجم معینی از حلال S به کار رود، میتوان نشان داد که انجام چند استخراج متوالی با قسمتهایی از آن حجم بهتر از یک استخراج با تمام آن حجم است. مثلا در استخراج محلول آبی بوتیریک اسید، مقدار اسیدی که به کمک دو استخراج متوالی با قسمتهای 50 میلی لیتری اتر به دست می آید، بیشتر از اسیدی است که به کمک یک استخراج با 100 میلی لیتر اتر خارج میشود. با این حال سه استخراج متوالی با قسمتهای 33 میلی لیتری بهتر خواهد بود. با این حال حدی وجود دارد که بعد از آن دیگر استخراج اضافی بازده قابل ملاحظه ای نداد. ضمنا واضح است هرچه ضریب پخش بزرگتر باشد تعداد استخراج مکرری که برای جدا کردن کامل جسم لازم است کمتر میشود.

هنگام انتخاب حلال جهت استخراج یک جزء از محلول باید چند اصل کلی را به خاطر سپرد. (1) حلال استخراج با حلال محلول اصلی باید غیر قابل اختلاط باشند. (2) حلال انتخابی باید برای جزء مورد نظر مناسبترین ضریب پخش و برای ناخالصیها یا اجزای دیگر ضرایب نامناسبی داشته باشد. (3) حلال انتخابی باید مانند تبلور مجدد از نظر شیمیایی با اجزای مخلوط، واکنش نامناسبی ندهد. (4) پس از استخراج باید بتوان حلال را به آسانی از جسم حل شده جدا کرد. معمولا حلال را با تقطیر جدا میکنند.

هنگامی که یکی از حلالها آب باشد، ضرایب پخش اسیدها و بازهای آلی به مقدار زیادی تحت تاثیر pH قرار میگیرد. اسید آلی که در 7pH= در آب نامحلول باشد ممکن است در محلول آبی رقیق سدیم هیدروکسید یا سدیم بی کربنات کاملا حل شود. در چنین حالی خروج پروتون از اسید، باز مزدوج مربوط را ایجاد میکند و این باز به علت خاصیت یونی خود در آب که حلالی قطبی است بیشتر حل میشود.

                                  باز مزدوج                                                     اسید آلی

 به همین روش باز آلی که در 7pH= در آب نامحلول باشد، ممکن است در محیط اسیدی (pH کمتر از 7) مانند کلریدریک اسید کاملا حل شود. در این حالت افزایش حلالیت به علت پروتوندار شدن باز آلی به وسیله اسید آبی و ایجاد اسید مزدوج قطبی است که در آب بیشتر محلول است.

بنابر این اسیدها و بازهای آلی را میتوان به طور انتخابی از حلالهای آلی غیر قطبی مانند اتر، دی کلرومتان، بنزن و غیره به کمک استخراج با محلول آبی که pH مناسبی داشته باشد جدا کرد. با خنثی کردن محلول آبی میتوان اسید یا باز آلی اولیه را دوباره از آن به دست آورد. افزایش باز آبی به محلول اسیدی باعث ازاد شدن باز آلی میشود، در حالی که افزایش اسید آبی به محلول بازی، اسید آلی را آزاد میکند.

برای انجام استخراج محلول را در قیف جدا کننده میریزند (توجه کنید شیر بسته باشد) و به آن مقداری حلال استخراجی اضافه میکنند (قیف نباید بیش از سه چهارم پر شود). دهانه بالای قیف جدا کننده را با در لاستیکی یا سنباده ای که اکثر قیفها دارا هستند میبندند. هنگام تکان دادن قیف آنرا به نحو به خصوصی نگاه میدارند

قیف و محتویات آنرا به شدت تکان میدهند تا دو مایع غیر قابل اختلاط تا حد ممکن با هم تماس پیدا کنند. منظور از این تکان آن است که سطح تماس دو حلال افزایش بیشتری یابد تا جسم در زمان نسبتا کمتری در بین آنها پخش شود و به حالت تعادل برسد. باید هر چند ثانیه قیف را برگرداند (شیر به طرف بالا) و با احتیاط شیر آنرا باز کرد تا گاز قیف خارج شود و فشاری که در آن ایجاد شده از بین برود. این عمل مخصوصا وقتی حلالی با نقطه جوش کم به کار میرود و یا یک محلول اسیدی با سدیم بی کربنات استخراج میشود (گاز CO₂ آزاد میشود) اهمیت پیدا میکند. در صورتی که این کار انجام نشود ممکن است در قیف و محتویات آن به شدت به بیرون بپرد. پس از تکان دادن کافی (حدود 2 دقیقه تکان شدید) برای آخرین بار گاز قیف را خارج میکنند و آنرا در روی حلقه ای قرار میدهند و میگذارند تا لایه ها از هم جدا شوند. پس از آن لایه پایینی را به دقت از راه شیر به داخل ظرفی ریخته و دو لایه مایع را از هم جدا میکنند.

قاعدتا لایه ها طوری جدا میشوند که حلال سنگینتر در قسمت پایین قرار میگیرد. بنابراین، آگاهی از دانسیته حلالهای مصرفی برای تشخیص لایه ها مفید است. با وجود این، این تشخیص بدون خطا نیست زیرا ممکن است ماهیت و غلظت جسم حل شده طوری باشد که دانسیته نسبی دو حلال را معکوس کند

بخش عملی

 

جداسازی اسید و باز آلی: مخلوطی شامل بنزوئیک اسید و پارا نیترو آنیلین به وزن 2 گرم را در حدود 100 میلی لیتر دی کلرو متان حل کنید. محلول حاصل را 2 بار و هر بار با 30 میلی لیتر اسید کلریدریک M6 استخراج کنید. فازهای آبی استخراج شده را در یک ظرف جمع آوری کنید. این فاز شامل کدام یک از ترکیبات فوق است؟ لایه آلی را 2 بار و هر بار با 30 میلی لیتر محلول سود M3 استخراج کنید و فازهای آبی را در یک ظرف جداگانه جمع آوری کنید. محلولهای آبی جدا شده را بسته به ماهیت آنها با اسید کلریدریک M6 و سود M3 خنثی کنید. رسوبات جمع آوری شده را پس از سرد کردن صاف کنید و با حد اقل آب مقطر سرد بشوئید.

  

 

سنتز دی بنزال استون (تراکم آلدولی)

واکنش بعدی در تراکم آلدولی که بطور خود بخودی اتفاق می افتد حذف گروه هیدروکسی از موقعیت بتا (حذف آب) و ایجاد ترکیب کربونیل غیر اشباعی آلفا و بتا میباشد.

اگر مخلوط آلدئیدها و یا کتونهای متفاوت و یا هر دوی آنها در محیط حضور داشته باشند، منجر به تولید محصولات تراکمی متنوع میشود. در مورد کتونهای دارای دو گروه متیلن یا در حالت خاص دو گروه متیل مثل استون اگر نسبت مولی بنزآلدئید به استون به صورت 2 به 1 باشد دی بنزال استون به جای بنزال استون تشکیل میشود.

 

روش کار

در یک ارلن 150 سی سی 20 سی سی محلول سود 10% و 20 سی سی اتانول 95% بریزید . محلول را کاملا سرد کرده (برای جلوگیری از واکنشهای جانبی و کانیزارو) و 3 سی سی استون (4 صدم مول) و بلافاصله 8 سی سی بنزآلدئید اضافه کنید. رسوب زرد بلافاصله تشکیل میشود. به مدت 15 دقیقه مخلوط واکنش را به هم بزنید و سپس توسط قیف بوخنر صاف کنید روی صافی را با کمی آب سرد و سپس کمی اتانل 95% بشوئید. رسوب را با اتانل 95% و یا اتیل استات تبلور مجدد کنید و بگذارید خشک شود.

نقطه ذوب و بازده را حساب کنید.

 

مکانیسم

 

 

کروماتوگرافی لایه نازک (TLC)

کروماتوگرافی لایه نازک (TLC)

کروماتوگرافی لایه نازک نوعی کروماتوگرافی جذبی جامد – مایع است و اصول آن مانند کروماتوگرافی ستونی است. ولی در این مورد جسم جاذب جامد را به صورت یک لایه نازک در روی یک قطعه شیشه یا پلاستیک محکم پخش میکنند. یک قطره از محلول نمونه یا مجهول را در نزدیکی لبه صفحه میگذارند و صفحه را همراه مقدار کافی از حلال استخراج کننده در ظرفی قرار میدهند. مقدار حلال باید آنقدر باشد که فقط به سطح زیر لکه برسد (شکل الف). حلال به طرف بالای صفحه میرود و اجزاء مخلوط را با سرعتهای متفاوت با خود میبرد. در نتیجه ممکن است تعدادی لکه روی صفحه ظاهر شود. این لکه ها روی یک خط عمود بر سطح حلال ظرف قرار میگیرند (شکل ب).

 

 

این روش کروماتوگرافی بسیار آسان است و به سرعت هم انجام میشود. این روش برای تفکیک اجزاء یک مخلوط بسیار مفید است و همچنینی میتوان از آن برای تعیین بهترین حلال استخراج کننده جهت کروماتوگرافی ستونی استفاده کرد.

در TLC میتوان از همان مواد جامد که در کروماتوگرافی  ستونی استفاده میشود استفاده کرد و در این میان سیلیکا و آلومینا بیشتر به کار میرود. معمولا جسم جاذب را با مقدار کمی از ماده نگهدارنده مانند گچ شکسته بندی، کلسیم سولفات و یا نشاسته مخلوط میکنند تا جسم جاذب چسبندگی لازم را پیدا کند و به صفحه بچسبد. صفحه ها را میتوان قبل از مصرف تهیه کرد و یا از ورقه های پلاستیکی آماده که در بازار موجود است استفاده نمود.

یکی از مزایای مشخص TLC آن است که احتیاج به مقدار بسیار کمی از نمونه دارد. در بعضی موار میتوان تا مقدار ^9-10 گرم را تشخیص داد. اما ممکن است اندازه نمونه تا 500 میکرو گرم برسد. در نمونه های زیاد میتوان از تجربه های تهیه ای استفاده کرد. در این تجربه ها لکه های مختلف را میتراشند و با یک حلال مناسب میشویند (استخراج میکنند). و برای شناسایی (از طریق طیف سنجی) به کار میبرند.

تشخیص لکه های رنگین در روی کروماتوگرام آسان است و برای تعیین محل لکه های اجسام بیرنگ روشهای متعددی وجود دارد. برای مثال میتوان با تابش نور ماوراء بنفش به صفحه محل لکه، ترکیبهایی را که خاصیت فلوئورسانس دارند مشخص کرد. به روش دیگر میتوان جسم جاذب را با ماده فلوئورسانس دار بی اثر دیگری مخلوط کرد. هنگامی که نور ماوراء بنفش به این صفحه بتابد، لکه اجسامی که نور ماورای بنفش را جذب می کنند ولی خاصیت فلوئورسانس ندارند در زمینه فلورسانس دار صفحه به صورت تیره رنگ ظاهر میشوند. در بسیاری موارد دیگر، از معرفهای آشکارساز دیگری استفاده میکنند. این معرفها را میتوان بر روی کروماتوگرام پاشید و لکه ها را ظاهر کرد. سولفوریک اسید، که بسیاری از ترکیبات آلی را به ذغال تبدیل میکند و محلول پتاسیم پرمنگنات نمونه هایی از معرفهای آشکار ساز هستند که به این روش مصرف میشوند. ید نیز معرف آشکار ساز دیگری است که مصرف میشود. در این مورد صفحه را دز ظرفی میگذارند که محیط آن از بخار ید اشباع باشد. بسیاری از ترکیبات آلی ید را جذب میکنند و لکه آنها روی کروماتوگرام رنگین (معمولا قهوه ای) میشود.

در شرایط معین سرعت حرکت ترکیب نسبت به سرعت پیشرفت حلال (R_f) خاصیت مشخصی از ترکیب است. برای تعیین این مقدار مسافتی را که جسم از خط شروع تا وسط لکه را طی کرده است اندازه میگیرند و آنرا به مسافتی که حلال پیموده تقسیم میکنند. این مسافت را با خط شروع یکسانی میسنجند.

 

 

بخش عملی

تفکیک مواد رنگی برگ سبز

چند میلی لیتر از مخلوط 2 به یک اتر نفت و اتانول را همراه با چند برگ سبز در هاونی بگذارید و برگها را با دسته هاون له کنید. مایع بدست آمده را به یک قیف جدا کننده منتقل کنید و همان حجم آب مقطر به آن اضافه کنید و تکان دهید. فاز آبی پایینی را دور بریزید. این شستشو را دو بار انجام دهید و هر بار فاز آبی را دور بریزید. و آب تازه اضافه کنید.لایه آلی (بالایی) را به ارلن کوچکی منتقل کنید و به آن 2 گرم سدیم سولفات بدون آب اضافه کنید (برای آب گیری).

یک نوار 10 سانتی از ورقه کروماتوگرام سیلیکاژل تهیه کنید و یک لکه 1 الی 2 میلی متری از محلول ماده رنگی را طوری بر روی صفحه قرار دهید که حدود 1 و نیم سانتی متر از انتهای آن فاصله داشته باشد (برای گذاشتن لکه از لوله مویین تمیز استفاده کنید). صبر کنید تا لکه خشک شود. برای جداسازی از حلال بنزن – استون با نسبت 7 – 3 (حجمی) مطابق توضیحات بالا استفاده کنید.

ممکن است تا هشت لکه رنگین مشاهده شود. این لکه ها به ترتیب کاهش مقدار Rf عبارتند از کاروتنها (دو لکه نارنجی)، کلروفیل a (آبی – سبز)، کلروفیل b (سبز) و زانتوفیلها (چهار لکه زرد).

كروماتوگرافي ستوني

در كروماتوگرافي ستوني جسم بين فازهاي مايع و جامد پخش ميشود. فاز ساكن جسم جامدي است و اين جسم اجزاي مايعي را كه از آن ميگذرد به طور انتخابي در سطح خود جذب ميكند و آنها را جدا ميكند. اثرهايي كه باعث جذب سطحي ميشوند همان اثرهايي هستند كه موجب جذب در مولكولها ميشوند. اين اثرها عبارتند از: جاذبه الكترواستاتيكي، ايجاد كمپلكس، پيوند هيدروژني، نيروي واندروالس و غيره.

براي جدا كردن يك مخلوط با كروماتوگرافي ستوني، ستون را با جسم جامد فعالي (فاز ساكن) مانند آلومينا يا سيليكاژل پر ميكنند و كمي از نمونه مايع را روي آن ميگذارند. نمونه ابتدا در بالاي ستون جذب ميشود. سپس حلال استخراج كننده اي را در داخل ستون جريان ميدهند. اين فاز مايع متحرك، اجزاي مخلوط را با خود ميبرد. ولي به علت نيروي جاذبه انتخابي فاز جامد، اجزاي مربوط ميتوانند با سرعتهاي مختلفي به طرف پايين ستون حركت كنند. تركيبي كه با نيروي كمتري جذب فاز ساكن شود سريعتر خارج ميشود زيرا كه درصد مولكولي آن در فاز متحرك از تركيبي كه با نيروي زيادتري جذب فاز ساكن ميشود بيشتر است.

اجزاي تفكيك شده را ميتوان مجددا به دو روش به دست آورد:

1) مواد جامد ستون را ميتوان خارج كرد و قسمتي از آنرا كه حاوي باند مورد نظر است بريد و با حلال مناسب استخراج كرد.

2) چون باندها با زمانهاي مختلفي خارج ميشوند ميتوان آنقدر حلال را از ستون عبور داد تا باندها از انتهاي آن خارج شوند و در ظرف جداگانه اي بريزند.

معمولا روش دوم كاربرد بيشتري دارد.

در مورد اجسام رنگين ميتوان باندهايي را كه به طرف پايين ستون مي آيند مستقيما مشاهده كرد.

 

 اما در مورد اجسام بيرنگ نميتوان تغييرات را مستقيما مشاهده كرد. با اين حال بسياري از اجسام در هنگام تابش نور ماوراي بنفش فلوئورسانس پيدا ميكنند و در چنين مواردي از اين خاصيت جهت مشاهده باندها استفاده ميشود. معمولا براي پي بردن به جريان عمل كروماتوگرافي ستوني حجمهاي كوچك و ثابتي (مثلا 25 ميلي ليتر) از محلول استخراج شده را جمع آوري ميكنند. سپس حلال آنها را تبخير ميكنند تا ببينند جسمي در آنها وجود دارد يا خير. گرچه ممكن است يك جسم در چند ظرف پخش شود، ولي اگر حجم هر جزء نسبتا كم گرفته شود (مثلا كمتر از 10% حجم ستون) معمولا باندهاي مختلف در ظروف مختلف جمع آوري ميشوند. روش ديگري كه براي پي بردن به وضع تفكيك مناسب است آن است كه محلول استخراج شده در فاصله زماني مختلف با كروماتوگرافي لايه نازك مورد بررسي قرار گيرد.

تعدادي از جاذبهاي جامدي كه عموما مصرف ميشوند عبارتند از: آلومينا، سيليكاژل، فلورسين، زغال چوب، منيزيم اكسيد، كلسيم كربنات، نشاسته و شكر. معمولا شيميدانهاي آلي از آلومينا، سيليكاژل و فلورسين بيشتر استفاده ميكنند.

آلومينا (Al₂O₃) تركيب قطبي بسيار فعالي است كه قدرت جذب زيادي دارد و به سه صورت موجود است: خنثي، شسته شده با اسيد و شسته شده با باز. آلوميناي بازي براي تركيبهاي اسيدي و آلوميناي اسيدي براي تركيبهاي بازي قدرت تفكيك خوبي نشان ميدهد. در تركيبهايي كه به شرايط اسيدي و بازي حساسيت دارند و واكنش شيميايي دارند بايد از آلوميناي خنثي استفاده كرد. آلومينا با قطبيت زيادي كه دارد تركيبهاي قطبي را به شدت جذب ميكند و در نتيجه ممكن است استخراج آنها از ستون را مشكل كند. فعاليت (قدرت جذب) آلومينا را ميتوان با افزايش كمي آب كاهش داد، درجه فعاليت آلومينا با درصد وزني آب موجود مشخص ميشود. سيليكاژل و فلورسين هم قطبي هستند ولي قطبيت آنها از آلومينا كمتر است.

براي اينكه جاذبهاي جامد نيروي موثر تري داشته باشند، بايد اندازه ذرات آنها يكنواخت و سطح مخصوص آنها زياد باشد. چنين سطحي باعث تسريع تعادل جسم در دو فاز ميشود. اين حالت در ايجاد باندهاي باريك اهميت دارد.

در تعيين شرايط يك تجربه كروماتوگرافي بايد به ماهيت فاز مايع (حلال) مصرفي توجه كرد. حلال نيز ميتواند در جسم جامد جذب شود و به اين وسيله براي جذب مواضع جذبي كه در سطح جامد وجود دارند، با جسم حل شده رقابت كند. چنانچه حلال قطبي تر باشد و شديدتر از اجزاي مخلوط جذب شود، تقريبا تمام اجزاء در فاز مايع متحرك باقي ميمانند و تفكيكي كه در ضمن تجربه صورت ميگيرد ناچيز خواهد بود. در نتيجه براي اين كه تفكيك خوب انجام شود بايد قطبيت حلال استخراجي به طور قابل ملاحظه اي كمتر از اجزاي مخلوط باشد. به علاوه بايد اجزاي مخلوط در حلال حل شوند، زيرا در غير اين صورت اجزا به طور دايم در فاز ساكن ستون جذب ميشوند و در آن باقي ميمانند. قدرت استخراجي حلالهاي مختلف (يعني توانايي آنها در انتقال يك جسم معين به پايين ستون) بترتيب زير از بالا به پايين زياد ميشود:

هگزان

كربن تترا كلريد

تولوئن

بنزن

دي كلرومتان

كلروفرم

اتيل اتر

اتيل استات

استون

پروپانول

اتانول

متانول

آب

در يك كروماتوگرافي ستوني ساده نمونه را در بالاي ستون ميگذارند و در طول تفكيك از حلال واحدي استفاده ميكنند. بهترين حلال انتخابي، حلالي است كه بيشترين فاصله را در باندها ايجاد كند. چون احتمالا بهترين حلال در اثر تجربه بدست مي آيد، گاهي راحتتر است كه در انتخاب حلال براي كروماتوگرافي ستوني از روش كروماتوگرافي لايه نازك استفاده شود. تعداد زيادي از تجربه هاي كروماتوگرافي لايه نازك را ميتوان با استفاده از حلالهاي مختلف، در زمان نسبتا كوتاهي انجام داد. معمولا بهترين حلال يا مخلوط حلالي كه به اين روش به دست مي آيد براي كروماتوگرافي ستوني مناسب است.

معمولا از روشي كه به استخراج تدريجي (يا جزء به جزء) معروف است استفاده ميشود. در اين روش براي ظهور كروماتوگرام از يك سري حلالهايي استفاده ميكنند كه قطبيت آنها مرتبا رو به افزايش ميرود. در شروع با يك حلال غير قطبي (معمولا هگزان) ممكن است يك باند به طرف پايين ستون حركت كند و از آن خارج شود و در اين حال باندهاي ديگر در نزديكي ابتداي ستون باقي بمانند. سپس حلالي كه قطبيت آن اندكي بيشتر است به كار ميبرند. در حالت ايده آل بايد يك باند ديگر خارج شود و در اين حال بقيه باندها در عقب آن باقي بمانند. چنانچه قطبيت حلال يكباره زياد بالا رود، ممكن است تمام باندهايي كه باقي مانده اند يكباره از ستون خارج شوند. بنابر اين بايد در هر مرحله قطبيت حلال به مقدار كم و با قاعده معيني افزايش يابد. بهترين راه انجام اين كار آن است كه از حلالهاي مخلوط استفاده شود و تعويض كامل حلال چندان مناسب نسيت.

طريقه پر كردن ستون بسيار اهميت دارد زيرا ستوني كه خوب پر نشود اجزاء را هم خوب تفكيك نميكند. جسم پرشده بايد همگن باشد و در آن هواي محبوس يا حباب بخار وجود نداشته باشد.

آماده سازي ستون كروماتوگرافي

يك بورت 50 ميلي ليتري را در حالت عمودي به گيره اي ببنديد. شير بورت بايد بسته و چرب نشده باشد. بورت را با اتر نفت (60-30 درجه ) تا نزديكي درجه 40 ميلي ليتري آن پر كنيد و به كمك يك لوله شيشه اي طويل كمي پشم شيشه را به انتهاي بورت فرو بريد. درون بروت به حدي شن بريزيد تا ارتفاع 1 سانتي متري بالاي پشم شيشه را بپوشاند. پس از خروج كامل حبابهاي درون شن، در حالي كه به آرامي به ديواره بورت ضربه ميزنيد 15 گرم آلومينا را به داخل لوله بريزيد. هنگام پايين رفتن آلومينا ستون را تكان دهيد. اين اعمال به پر شدن يكنواخت ستون كمك ميكنند. جدار داخلي بورت را كه آلومينا به آن چسبيده با اتر نفت اضافي بشوييد. براي محافظت از آلوميناي پر شده يك لايه 1 سانتي متري شن در بالاي ستون قرار دهيد. شير بورت را باز كنيد و بگذاريد تا حلال خارج شود و درست به بالاي لايه شن بالايي برسد. حال ستون براي قرار دادن نمونه مخلوط مورد تفكيك آماده است.

کروماتوگرافی

کروماتوگرافی بر اصول کل پخش فاز  بنیان نهاده شده است. به طور خلاصه، در این روش جریان یک فاز از کنار (یا از داخل) فاز ساکنی میگذرد و در این حال فاز ساکن اجزای آنرا به طور انتخابی خارج میکند. این خروج یک عمل تعادلی است و مولکولهای اجزاء دوباره داخل فاز متحرک میشوند. هنگامی که ثابت پخش دو یا چند جزء در این دو فاز با هم متفاوت باشند، اجزای مربوط در فاز متحرک میشوند. هنگامی که ثابت پخش دو یا چند جزء در این دو فاز با هم متفاوت باشند، اجزای مربوط در فاز متحرک از هم تفکیک میشوند. به طور ساده میتوان گفت که هر چه فاز ساکن یک جزء را محمتر نگه دارد، در صد مولکولهای جزئی که بی حرکت نگه داشته شده بیشتر میشود. جزء دیگری که با شدت کمتر نگه داشته میشود نسبت به جزء اول در فاز متحرک درصد مولکولی بیشتری خواهد داشت. بنابراین به طور متوسط مولکولهای جزئی که با شدت کمتر نگه داشته میشوند، نسبت به مولکولهای دیگر با سرعت بیشتری از روی فاز ساکن میگذرند (در جهت جریان) و در نتیجه اجزای مربوط به قسمتهای مختلف فاز ساکن (باندها) منتقل میشوند.

فاصله باندها به طور خطی به مسافتی که در ستون طی میشود بستگی دارد. به طور کلی هر چه مسافت طی شده بیشتر باشد، فاصله باندها زیادتر خواهد شد. یادآور میشود که اجزای مخلوط باید ضرایب پخش متفاوتی داشته باشند تا بتوان آنها را به کمک پخش فاز تفکیک کرد. در صورتی که این ضرایب به هم نزدیک باشند، اجزای مربوط فقط به طور جزئی به باندهای جداگانه تفکیک میشوند. البته میتوان طول مسیر را زیاد کرد و به اجزاء فرصت داد تا بیشتر از هم جدا شوند.

کروماتوگرافی چهار نوع مهم دارد که بر اصول توصیف شده بالا متکی هستند. این انواع عبارتند از کروماتوگرافی گازی (کروماتوگرافی تفکیکی گاز مایع)، کروماتوگرافی ستونی، کروماتوگرافی لایه نازک (TLC) و کروماتوگرافی کاغذی.

کروماتوگرافی لایه نازک (TLC)

((کروماتوگرافی لایه نازک (TLC)

کروماتوگرافی لایه نازک نوعی کروماتوگرافی جذبی جامد – مایع است و اصول آن مانند کروماتوگرافی ستونی است. ولی در این مورد جسم جاذب جامد را به صورت یک لایه نازک در روی یک قطعه شیشه یا پلاستیک محکم پخش میکنند. یک قطره از محلول نمونه یا مجهول را در نزدیکی لبه صفحه میگذارند و صفحه را همراه مقدار کافی از حلال استخراج کننده در ظرفی قرار میدهند.

تهیه استن در آزمایشگاه

هدف آزمایش

تهیه کوچکترین عضو خانواده کتون‌ها یعنی استن به روش آزمایشگاهی و آشنایی با روشهای آزمایشگاهی شناسایی آن

تئوری آزمایش

کتون‌ها ترکیباتی هستند که در آنها ، گروه کربونیل به دو گروه آلکیل یا آریل متصل است. در کتون‌ها و آلدئیدها ، گروه کربونیل از یک پیوند σ و یک پیوند π تشکیل شده است که بعلت عدم پخش یکنواخت بار در طول پیوند قطبی می‌باشد. کتون‌های موجود در طبیعت ، بوی مطبوع دارند. آلدئیدها و کتون‌ها ، مواد شیمیایی بسیار ارزشمندی هستند و در صنعت ، به عنوان حلال یا ماده اولیه مصرف می‌شوند و بعضی‌ها مانند تستسترون ، به عنوان هورمون ، دارای اثرات دارویی و بیولوژیکی می‌باشند.

استن ، مایعی است بی‌رنگ با بوی مخصوص و نقطه جوش 56 درجه سانتی‌گراد. استن ، حلال بسیار عالی جهت اکثر مواد شیمیایی است.

در این آزمایش ، می‌خواهیم استن را در آزمایشگاه تهیه کنیم.

مواد و وسایل مورد نیاز

• بالن تقطیر 100ml
• هاون چینی
• مبرد
• ترازو
• گیره و پایه فلزی
• کلسیم استات خشک
• سدیم هیدروژن سولفیت

شرح آزمایش

در داخل بالن تقطیر ، 15 گرم کلسیم استات نرم وپ ودری شده را حرارت دهید تا کلسیم استات تجزیه گردد. گاز حاصل ، وارد مبرد شده، مایع حاصل به صورت قطراتی از سرد کننده خارج می‌شود که همان استن است.

استن حاصل را با هیدروژن سدیم سولفیت سیر شده (چند قطره) ترکیب کنید. رسوب سفید رنگ و متبلور استن بی‌سولفیتیک تولید می‌گردد.

نتیجه آزمایش

واکنش تجزیه کلسیم استات به قرار زیر است:

Ca(CH₃COO)₂ à CaCO₃ + CH₃-CO-CH₃

واکنش استن با هیدروژن سویم سولفیت نیز به قرار زیر است:

CH₃-CO-CH₃ + NaHSO₃ àCH₃-COH(SO₃Na)-CH₃

واکنش اخیر ، یک راه برای شناسایی استن در آزمایشگاه بشمار می‌رود. باید توجه داشت که شناساگرهای آلدئیدها ، اثری بر کتون ندارند.

سوالات

1.       می‌توانید بگویید چرا شناساگرهای آلدئیدها اثری بر کتون‌ها ندارند (با این که هر دو دارای گروه-C- هستند)؟

2.       می‌توانید موادی را نام ببرید که استن ، حلال آنها بشمار می‌رود؟

 

آزمایش تهیه یدوفرم از اتانول

هدف آزمایش

شناسایی الکل اتیلیك(اتانول)

تئوری آزمایش:

اتانول (C₂H₅OH) یا الکل معمولی، مایعی است بی‌رنگ با بوی مخصوص و در آب ، محلول. چگالی آن d=0.8 و نقطه جوش 78.3درجه سانتی‌گراد و بهترین حلال شیمی است. اتانول آزمایشگاه ، معمولا 96 درجه است. قند انگور یا گلوکز ، در دمای مناسب (25 تا 30 درجه سانتی‌گراد) می‌تواند به کمک باکتری مخصوص موجود در هوا به نام مخمر آبخو پس از مدتی به اتانول و گاز دی‌اکسید کربن تبدیل شود.

باکتری مخمر آبجو ، توسط ماده موثری که از خود ترشح می‌نماید به نام "زیمار" ، تبدیل را انجام می‌دهد. از اکسایش این الکل در بدن ، بترتیب تولید استالدئید ، اسید استیک ، دی‌اکسید کربن و آب می‌گردد.

در این آزمایش ، می‌خواهیم اتانول را در آزمایشگاه شناسایی کنیم.

مواد و وسایل مورد نیاز :

• اتانول
• محلول سود 1 گرم در 100 میلی لیتر
• محلول لوگول (0.5 گرم ید جامد حل شده در یک گرم یدید پتاسیم و سپس حل در 5ml آب مقطر)
• چراغ الکلی
• لوله آزمایش
• بشر

روش آزمایش:

در داخل یک لوله آزمایش ، ml3 اتانول را با  ml3 محلول سود (  4 گرم در 100 میلی لیتر محلول) مخلوط و روی آنها چند قطره محلول لوگول اضافه کنید. محلول داخل لوله آزمایش را ، در یک بشر دارای آب قرار داده و بمدت 10 دقیقه و با شعله ملایم و دمای 70درجه سانتی‌گراد حرارت دهید (آب بشر نباید به حالت جوش برسد). تشکیل رسوب زرد رنگ یدو فرم CH₃I دلیل بر وجود اتانول است.

نتیجه آزمایش :

اتانول به روشهای مختلف در آزمایشگاه قابل شناسایی است. معرف لوگول یکی از راههای شناسایی الکلهاست. یعنی محلول I₂ و NaOH .

این آزمایش را تست یدو فرم می‌نامند.

سوالات :

1.       می‌توانید واکنش معرف لوگول با الکل اتیلیک را بنویسید؟

2.       آیا راههای دیگری برای شناسایی اتانول می‌شناسید؟

 

 

تهیه گاز اتیلن در آزمایشگاه

هدف آزمایش

تهیه کوچکترین و مهمترین هیدروکربن زنجیری سیر نشده از گروه آلکن‌ها یعنی اتیلن و مشاهده اثر آن بر روی مواد مختلف.

تئوری آزمایش

آلکن‌ها ، دسته بزرگی از هیدروکربن‌ها را شامل می‌شوند که به هیدروکربنهای غیر اشباع موسومند. تعداد هیدروژنهای این ترکیبات ، کمتر از آلکانهای هم‌کربن می‌باشد. آلکن‌ها ممکن است یک یا چند پیوند دو گانه مجزا و دور از هم یا مزدوج داشته باشند.
اتیلن کوچکترین عضو خانواده آلکن‌ها و به فرمول C₂H₄ می‌باشد که دو اتم هیدروژن کمتر از آلکان هم‌کربن (اتان) دارد. بررسی ساختمان اتیلن به طریقه کوانتوم مکانیکی نشان داده است که کربن برای این که در ساختمان اتیلن شرکت نماید، لازم است که با استفاده از اوربیتالهای 2s و دو اوربیتال 2p خود ، سه اوربیتال هیبریدی یکسان بوجود آورد.

وسایل و مواد مورد نیاز

• بالن تقطیر 250ml
• قیف شیردار
• دماسنج 300درجه سانتی‌گراد
• تشک فلزی
• دو بطری شستشوی گاز
• سه عدد لوله آزمایش معمولی
• در لاستیکی
• لوله شیشه‌ای باریک
• ارتباط لاستیکی
• ترازو
• پی پت
• اتانول 96 درجه
• اسید سولفوریک غلیظ
• سولفات مس II
• سود یا پتاس جامد
• شن و ماسه نرم
• پرمنگنات پتاسیم جامد
• کربنات سدیم
• آب برم

تهیه محلولهای مورد نیاز

ابتدا محلولهای مورد نیاز را تهیه می‌کنیم:

1.       محلول پرمنگنات پتاسیم یک درصد (یک گرم پرمنگنات در 99 میلی لیتر آب مقطر )

2.       محلول کربنات سدیم ده درصد (ده گرم کربنات در 90 میلی‌متر آب مقطر )

3.       محلول آب برم رقیق (حجم بسیار کمی از برم غلیظ را در زیر هود با آب مقطر رقیق نمایید ) .

در داخل سه لوله آزمایش هر یک 5ml از محلولهای تهیه شده ریخته و آنها را برای آزمایش با گاز اتیلن آماده نمایید.

• لوله اول ، 5mlاز محلول آب برم رقیق
• لوله دوم ، 5ml از محلول پرمنگنات پتاسیم یک درصد همراه چند قطره محلول اسید سولفوریک رقیق (محلول پرمنگنات اسیدی(
• لوله سوم ، 5ml از محلول پرمنگنات پتاسیم یک درصد همراه چند قطره از محلول کربنات سدیم 10% (محلول پرمنگنات قلیایی(

شرح آزمایش

بالن تقطیر را به سه ظرف متوالی متصل کنید. در داخل بالن تقطیر ، مقداری شن و ماسه نرم ریخته و روی آن به آرامی 50ml از اسید سولفوریک غلیظ اضافه کرده و مخلوط نمایید تا به صوزرت خمیر درآید و مجددا دو گرم سولفات مس II را به مخلوط اضافه کنید. در داخل قیف شیردار نیز 40ml اتانول 96 درجه ریخته و وسیله را جهت انجام آزمایش آماده کنید.

چراغ گاز را روشن کرده و زیر بالن قرار داده و قطره قطره 30ml از اتانول را وارد بالن نموده و شیر قیف را ببندید. به کمک دماسنج ، دما را روی 160 درجه سانتی‌گراد ثابت نگهدارید. با افزایش دما شعله را کنار کشیده و با کاهش به محل اولیه برگردانید. در این عمل، اتانول یک مولکول آب از دست داده و گاز اتیلن تولید می‌شود و این گاز ، از دو بطری شستشوی گاز دارای محلول پتاس یا سود غلیظ و اسید سولفوریک غلیظ عبور می‌نماید.

با آن ، می‌توانید سه آزمایش زیر را انجام دهید:

1.       لوله خروجی گاز اتیلن را وارد لوله آزمایش شماره یک که دارای آب برم رقیق است نمایید. رنگ آب برم از بین می‌رود.

2.       لوله خروجی گاز اتیلن را وارد لوله آزمایش شماره دو که دارای محلول پرمنگنات پتاسیم اسیدی است، نمایید. رنگ محلول از بین می‌رود.

3.       لوله خروجی گاز اتیلن را وارد لوله آزمایش شماره سه که دارای محلول پرمنگنات پتاسیم قلیایی است، نمایید. رسوب قهوه‌ای رنگ دی‌اکسید منگنز تولید می‌گردد. (این خواص نشان می‌دهد که اتیلن جزو هیدروکربن‌های سیر نشده است.(

نتیجه آزمایش

می‌دانیم که در ساختار اتیلن ، یک اتصال دو گانه یا مضاعف موجود است: CH₂=CH₂ به این علت ، گاز اتیلن تمایل زیادی برای انجام واکنش دارد. در آزمایش اول ، گاز اتیلن طبق واکنش زیر تولید می‌شود:

C₂H₅OH (+H₂SO₄ + Heat)  à  H₂O + C₂H₄

واکنش های سه آزمایش بعدی به قرار زیرند:

اثر گاز اتیلن بر آب برم

CH₂=CH₂ + Br₂  à  CH₂Br-CH₂Br

 

اثر گاز اتیلن بر محلول رقیق پرمنگنات اسیدی شده

C₂H₄ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄  à  2MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂C₂O₄ + 4H₂O

 

اثر گاز اتیلن بر محلول پرمنگنات قلیایی شده

3C₂H₄ + 2KMnO₄ + 4H₂O  à  3C₂H₄(OH)₂ + 2MnO₂↓+ 2KOH

C₂H₄(OH)₂ ، یک الکل دارای دو عامل هیدروکسیل است و به نام گلیکول نامیده می‌شود.

سوالات

1.       آیا می‌توانید معادله واکنش سوختن گاز اتیلن را بنویسید؟

2.       می‌دانید از چه راههای دیگری ، می‌توان گاز اتیلن بدست آورد؟

3.       با توجه به فرمول گاز اتیلن C₂H₄ ، فرمول عمومی آلکن‌ها را حدس بزنید.

 

 

تهیه گاز متان در آزمایشگاه

هدف آزمایش

تهیه کوچکترین و مهم‌ترین هیدروکربن زنجیری سیرشده یعنی متان CH₄

تئوری آزمایش

متان ، گازی است بی‌رنگ ، بی‌بو و در آب نامحلول که نقطه ذوب آن -182درجه سانتی‌گراد و نقطه جوش آن 162-درجه سانتی‌گراد است. متان از گروه هیدروکربن‌های سیر شده زنجیری یا آلکانها می‌باشد که فرمول عمومی آنها C_nH_2n+2 می‌باشد. گاز طبیعی که در منازل وجود دارد و مورد استفاده قرار می‌گیرد، مخلوطی از هیدروکربن‌های زنجیری سیر شده است که %95 از آن ، گاز متان است و در اثر ترکیب با گاز اکسیژن ، تولید گاز دی‌اکسید کربن و بخار آب و حرارت می‌کند.

مخلوطی از یک حجم از گاز متان و ده حجم از هوا در اثر جرقه ، تولید انفجار بسیار شدید می‌نماید که انفجار معادن زغال سنگ از آن ناشی می‌شود.

می‌خواهیم گاز متان را به صورت آزمایشگاهی تهیه کنیم.

وسایل مورد نیاز

• کپسول چینی
• هاون
• ترازو
• مثلث نسوز
• لوله آزمایش بزرگ و مقاوم
• چاقو
• پنس یا انبر فلزی
• گیره و پایه فلزی
• سدیم استات (CH₃COONa , 3H₂O)
• آهک زنده (CaO)
• سود جامد NaOH) جامد(

شرح آزمایش

10 گرم سدیم استات متبلور را در یک کپسول چینی و روی مثلث نسوز حرارت دهید تا ذوب شده و آب تبلور را از دست بدهد. چراغ گاز را خاموش و پس از سرد شدن کپسول محتویات ، داخل آن را با نوک چاقو تراشیده و در یک هاون چینی همراه 3 گرم آهک زنده و 3 گرم سود جامد ، نرم کوبیده تا به صورت پودر در آید. مخلوط را در داخل یک لوله آزمایش بزرگ و مقاوم که دهانه آن را با در لاستیکی که از آن ، لوله باریک شیشه‌ای عبور داده شده است بسته‌اید، حرارت دهید.

در اثر حرارت ، مخلوط ذوب گردیده و پس از آن به مدت یک دقیقه همچنان عمل حرارت دادن را ادامه دهید تا هوای لوله کاملا خارج گردد و پس از آن ، گاز را مشتعل و سوختن گاز متان را مشاهده نمایید.

نتیجه آزمایش

واکنش تولید گاز متان در این آزمایش طبق واکنش زیر است:

CH₃COONa + NaOH à  Na₂CO₃ + CH₄

از مخلوط آهک با سدیم هیدروکسید ، تولید آهک سُده (آهک سود دار) می‌شود که جاذب گازهایی نظیر CO₂ ، SO₂ است و به جای سدیم هیدروکسید در تهیه بسیاری از واکنش‌ها مثلا تهیه متان بکار می‌رود. گاز متان امروزه در زندگی بشر جایگاه بسیار مهمی دارد و در زندگی روزمره با این ماده حیاتی استفاده نماید.

سوالات

1.       فکر می‌کنید علت استفاده از آهک سُده به جای سود در چنین واکنشهایی چیست؟

2.       آیا کاربردهایی از متان در صنعت می‌شناسید؟

3.       این روش تهیه گاز متان ، یک روش آزمایشگاهی است. می‌دانید در صنعت این گاز چگونه تولید می‌شود که مقرون به صرفه باشد؟

 

 

فرمالدهید

 

 

فرمالدهید که نام علمی آن متانال است، گازی با بوی تند و زننده‌است و کوچک‌ترین آلدهید به شمار می‌آید.

فرمالدهید به آسانی از سوخت ناقص ترکیب‌های کربن‌دار به دست می‌آید. آن در دود آتش جنگل‌ها و دود خودرو‌ها هم پیدا می‌شود. فرمالدهید همچنین از آمیختهٔ اکسیژن و متان در هوا ساخته می‌شود. مقادیر اندک فرمالدهید در فرآیندهای متابولیک پسمان‌ها در بسیاری از جانوران زنده نیز ساخته می‌شود.

 

فرمالدهید
شناسنامه
نام گذاری آیوپاک	متانال
نام‌های دیگر	فرمالین،فرمالدهید متیلن اکسید متیل آلدهید
فرمول مولکولی	CH2O
SMILES	C=O
جرم مولی	30.03 g/mol
نما(ظاهر)	گاز بی رنگ
CAS number	[50-00-0]
ویژگی‌ها
چگالی و فتن(حالت) فیزیکی	1 kg/m^3, گاز
حلالیت در آب	100 g/100 ml (20 °C)
در اتانول، استون DMSO	> 100 g/100 ml
در اتر، بنزن, حل کننده‌های آلی	محلول
دمای ذوب	(زیرصفر)117 °C (156 K)
دمای جوش	19.3 °C (253.9 K)
فشار بخار	3890 mm Hg در 25 °C
ساختار
نمای مولکولی	سه گوش بر یک رویه (سه گوش مسطح)
ترکیب‌های وابسته
هیدرات‌های وابسته	هیدروژن پراکسید
آلدهیدهای وابسته	بنزآلدهید، اتانال
ترکیب های وابسته	کتونها، کربوکسیلیک اسیدها
به جز بجش‌های گفته شده،داده‌های داده شده در باره ی ماده‌ها در سامه‌های استاندارد (در 25°C, 100 کیلو پاسکال