جستجو در تالارهای گفتگو

محققان مرکز اختر فیزیک هاروارد-‌اسمیتسونین، نسل جدیدی از ابرکامپیوترها را به هدف شبیه سازی چگونگی ترکیب اتم‌ها در فضا و تشکیل مولکول‌ها و خوشه های غنی از کربن به کار گرفتند. تصویر یک شبیه سازی کامپیوتری از تشکیل مولکول‌های آلی‌ پیچیده در فضا را نشان می‌‌دهد. ساختارهای مولکولی کروی که بر روی سطح گرافین در دمای ۳۰۰۰ درجه ی کلوین تشکیل شده است مشابه فولرن‌ها هستند. اتم‌های قرمز رنگ در حالت گازی و اتم‌های سفید رنگ مربوط به سطح هستند. فضای بین ستاره‌ها خالی‌ نیست، اما شامل مقدار فراوانی‌ از ماده ای پراکنده است، که حدود ۵ تا ۱۰ درصد از جرم کل کهکشان ما را (بدون در نظر گرفتن ماده ی تاریک) تشکیل می دهد. در حالی‌ که قسمت عمده ی این ماده از گاز تشکیل شده(گاز هیدروژن بیشترین سهم را داراست)، بخش کوچک و در عین حال مهم، از این ماده شامل مولکول‌های غنی از کربن مانند اتان، بنزن، پروپاینال، متانول و سایر الکل ها، سیانیدها، اسید آمینوهای ساده و حتی مولکول های بزرگ تر( هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای و فولرن باکمینستر‌ها) با حداقل ۵۰ اتم کربن میباشد. فراوانی نسبی بعضی از اجزا مانند سیانیدها تقریبا مشابه آنچه در دنباله دارها در سامانه ی خورشیدی ما دیده شده، می باشد. مسئله‌ ی مهم و در عین حال حل نشده برای ستاره شناسان این است که این مولکول های آلی‌ پیچیده چگونه به وجود آمده اند. پاسخ به این سوال احتمالا به ذرات غبار میان ستاره‌ای مرتبط است. این ذرات ریز حدود یک درصد از جرم ماده ی بین ستاره‌ای را تشکیل داده و عمد‌تاً از سیلیکات به همراه کربن و/یا سایر عناصر شیمیایی ساخته شده اند. به نظر می‌‌رسد وجود این ذرات به منظور فراهم ساختن بستری برای واکنش شیمیایی بین مولکول‌های گاز و سایر مولکول‌ها در فضای بین ستاره‌ای ضروری هستند. دو اخترفیزیکدان بنام های دیوید مارشال‌ و حسین صادقپور دانشمند ایرانی، نسل جدیدی از ابرکامپیوتر ادیسه هاروارد به هدف شبیه سازی ترکیب اتم‌ها در فضا و تشکیل مولکول‌های غنی از کربن و خوشه‌ها چه در حالت گازی و چه بصورت سطحی از ذرات غبار کیهانی به کار بردند. آنها در این شبیه سازی، دمایی‌ بین ۱۰۰ تا ۳۰۰۰ درجه کلوین (معرف دمای‌ فضای بین ستاره ای) و تعداد ۴۱۲۸ اتم ( در هر دو حالت ذکر شده در بالا) را در نظر گرفتند. اگرچه این تعداد اتم بسیار بیشتر از تراکم واقعی‌ ماده ی بین ستاره‌ای است و تخمینی غیر واقعی‌ به نظر می‌‌رسد؛ اما هنوز این محاسبات کامپیوتری نشان دهنده ی یک روند معقول میباشد. محققان دریافتند که در دماهای پایین، سطح ذرات به تسریع واکنشی که در حالت گازی اتفاق می‌‌افتاد کمک می‌‌کند. همچنین آنها افزودند که دمای سطح، فاکتور مهمی در تعیین ساختار مولکولی و به خصوص پیچیدگی‌ هندسی آنها می‌‌باشد. مطالعات صورت گرفته، بینش جدیدی را در مورد تشکیل مولکول‌های بزرگ غنی شده ی کربن در سطوح کربنی اختر فیزیکی‌ به وجود آورده است. محققان در این مطالعات اینطور نتیجه گیری کردند که، به عنوان مثال، اگرچه امکان شکل گیری مولکول های شاخ دار و زنجیره‌‌ای بزرگی‌ بر روی سطوح ذرات وجود دارد ولی‌ آنها انرژی کافی‌ برای چسبیدن به سطح مربوطه را نداشته و در نتیجه به حرکت در می‌‌آیند. حال در دمای‌ ۱۰۰۰ درجه کلوین، این مولکول‌ها تمایل دارند که به سطح چسبیده و تشکیل خوشه‌های بزرگ مجرد را بدهند که ممکن است به شکل ساختار‌های پیچیده تری مانند فولرن باکمینستر ظاهر شوند. جزئیات بیشتر این پژوهش در Royal Astronomical Society منتشر شده است. منبع: سایت بیگ بنگ

دانشمندان دانشگاه فناوری وین موفق به مشاهده و توضیح رقص اتم‌ها شدند. به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، اتم‌های سطوح اکسید آهن فقط هنگامی که شریک مولکولی مناسب‌شان را می‌یابند، شروع به رقص در عرض سطح می‌کنند. دانشمندان موفق به فیلمبرداری از رقص اتم‌ها شدند و ثابت کردند که منوکسیدکربن شریکی است که مسؤول این حرکت سریع است. فیلم‌های آن‌ها نشان می‌دهد که این حرکت مستقیما به خوشه‌بندی می‌انجامد. خوشه‌بندی اثری است که آسیب بزرگی به کاتالیزورها می‌رساند. به گفته پروفسور اولایک دیبولد از موسسه فیزیک کاربردی دانشگاه وین، فلزاتی همچون طلا یا پالادیم اغلب به عنوان کاتالیزور برای سرعت‌بخشیدن به تعدادی از واکنش‌های شیمیایی خاص به کار می‌روند. هنگامی که اتم‌ها به دور یکدیگر جمع‌ می‌شوند، بسیاری از آن‌ها دیگر با گاز احاطه‌کننده تماس برقرار نمی‌کنند و اثر کاتالیزوری تا حد زیادی کاهش می‌یابد. به همین دلیل، تیم دیبولد چگونگی شکل‌گیری خوشه‌ها را از اتم‌های منفرد روی یک سطح و همچنین شیوه‌های ممانعت از بروز این فرایند بررسی کردند. دانشمندان از اتم‌های پالادیم بر روی سطوح اکسیدآهن بی‌نهایت تمیز در اتاقک فوق خلا استفاده کردند. به مدت چندین ساعت، آنها به وسیله میکروسکوپ تونل‌زنی اسکن‌کننده تصاویری را از این سطوح گرفتند. دانشمندان سپس این تصاویر را به یک فیلم تبدیل کردند که در آن مسیرهای اتم‌های منفرد قابل رهگیری بودند. با استفاده از این تکنیک، تیم تحقیقاتی دریافت که رقص اتمی سریع بر روی سطح با مولکول‌های منوکسیدکربن که به اتم‌های منفرد پالادیم متصل‌اند، آغاز می‌شود. به محض این که این امر رخ می‌دهد، پالادیم به دشواری به زمین متصل می‌شود و می‌تواند تقریبا به طور آزادانه به اطراف حرکت کند، گویی توسط منوکسیدکربن از جا بلند شده است. منوکسیدکربن و پالادیم با یکدیگر در عرض سطح حرکت می‌کنند تا این که با دیگر جفت‌های رقاص برخورد می‌کنند. سپس آن‌ها به یکدیگر می‌چسبند و خوشه‌ کوچکی را شکل می‌دهند که شروع به رشد می‌کند. با قابلیت مشاهده خوشه‌بندی در زمان واقعی زیر میکروسکوپ، می‌توان این مکانیسم‌ها را به صورت دقیقی مطالعه کرد. دانشمندان همچنین گروه‌های OH را روی سطح کشف کردند که می‌تواند اثر خوشه‌بندی را سرکوب کند. در صورتی که جفت‌های پالادیم-منوکسیدکربن با یکدیگر برخورد نکنند، بلکه به جای آن با یک گروه OH برخورد کنند، در آن جا به دام می‌افتند و نمی‌توانند یک خوشه را تشکیل دهند. بنابراین، یک پوشش هیدروکسیل بر روی سطح می‌تواند منجر به پیشرفت مهم ثبات کاتالیزورها شود. جزئیات این مقاله علمی در Nature Materials ارائه شده است. منبع : انجمن صنفی مهندسی پلیمر و شیمی

ریشه لغوی این کلمه ، از کلمه یونانی atomos ، غیر قابل تقسیم ، که از a- ، بمعنی غیر و tomos، بمعنی برش ، ساخته شده است. معمولا به معنای اتم‌های شیمیایی یعنی اساسی‌ترین اجزاء مولکول‌ها و مواد ساده می‌باشد. تاریخچه شناسایی اتم مواد متنوعی که روزانه در آزمایش و تجربه با آن روبه رو هستیم، متشکل از اتم‌های گسسته است. وجود چنین ذراتی برای اولین بار توسط فیلسوفان یونانی مانند دموکریتوس (Democritus) ، لئوسیپوس (Leucippus) و اپیکورینز (Epicureanism) ولی بدون ارائه یک راه حل واقعی برای اثبات آن ، پیشنهاد شد. سپس این مفهوم مسکوت ماند تا زمانیکه در قرن 18 راجر بسکوویچ (Rudjer Boscovich) آنرا احیاء نمود و بعد از آن توسط جان دالتون (John Dalton) در شیمی بکار برده شد. راجر بوسویچ نظریه خود را بر مبنای مکانیک نیوتنی قرارداد و آنرا در سال 1758 تحت عنوان: Theoria philosophiae naturalis redacta ad unicam legem virium in natura existentium چاپ نمود. براساس نظریه بوسویچ ، اتمها نقاط بی‌اسکلتی هستند که بسته به فاصله آنها از یکدیگر ، نیروهای جذب کننده و دفع کننده بر یکدیگر وارد می‌کنند. جان دالتون از نظریه اتمی برای توضیح چگونگی ترکیب گازها در نسبتهای ساده ، استفاده نمود. در اثر تلاش آمندو آواگادرو (Amendo Avogadro) در قرن 19، دانشمندان توانستند تفاوت میان اتم‌ها و مولکول‌ها را درک نمایند. در عصر مدرن ، اتم‌ها ، بصورت تجربی مشاهده شدند. اندازه اتم اتم‌ها ، از طرق ساده ، قابل تفکیک نیستند، اما باور امروزه بر این است که اتم از ذرات کوچکتری تشکیل شده است. قطر یک اتم ، معمولا میان 10pm تا 100pm متفاوت است. ذرات درونی اتم در آزمایش‌ها مشخص گردید که اتم‌ها نیز خود از ذرات کوچکتری ساخته شده‌اند. در مرکز یک هسته کوچک مرکزی مثبت متشکل از ذرات هسته‌ای ( پروتون‌ها و نوترون‌ها ) و بقیه اتم فقط از پوسته‌های متموج الکترون تشکیل شده است. معمولا اتم‌های با تعداد مساوی الکترون و پروتون ، از نظر الکتریکی خنثی هستند. طبقه‌بندی اتم‌ها اتم‌ها عموما برحسب عدد اتمی که متناسب با تعداد پروتون‌های آن اتم می‌باشد، طبقه‌بندی می‌شوند. برای مثال ، اتم های کربن اتم‌هایی هستند که دارای شش پروتون می‌باشند. تمام اتم‌های با عدد اتمی مشابه ، دارای خصوصیات فیزیکی متنوع یکسان بوده و واکنش شیمیایی یکسان از خود نشان می‌دهند. انواع گوناگون اتم‌ها در جدول تناوبی لیست شده‌اند. اتم‌های دارای عدد اتمی یکسان اما با جرم اتمی متفاوت (بعلت تعداد متفاوت نوترون‌های آنها) ، ایزوتوپ نامیده می‌شوند. ساده‌ترین اتم ساده‌ترین اتم ، اتم هیدروژن است که عدد اتمی یک دارد و دارای یک پروتون و یک الکترون می‌باشد. این اتم در بررسی موضوعات علمی ، خصوصا در اوایل شکل‌گیری نظریه کوانتوم ، بسیار مورد علاقه بوده است. واکنش شیمیایی اتم‌ها واکنش شیمیایی اتم‌ها بطور عمده‌ای وابسته به اثرات متقابل میان الکترون‌های آن می‌باشد. خصوصا الکترون‌هایی که در خارجی‌ترین لایه اتمی قرار دارند، به نام الکترون‌های ظرفیتی ، بیشترین اثر را در واکنش‌های شیمیایی نشان می‌دهند. الکترون‌های مرکزی (یعنی آنهایی که در لایه خارجی نیستند) نیز موثر می‌باشند، ولی بعلت وجود بار مثبت هسته اتمی ، نقش ثانوی دارند. پیوند میان اتم‌ها اتم‌ها تمایل زیادی به تکمیل لایه الکترونی خارجی خود و (یا تخلیه کامل آن) دارند. لایه خارجی هیدروژن و هلیم جای دو الکترون و در همه اتمهای دیگر طرفیت هشت الکترون را دارند. این عمل با استفاده مشترک از الکترونهای اتم‌های مجاور و یا با جدا کردن کامل الکترون‌ها از اتمهای دیگر فراهم می‌شود. هنگامیکه الکترونها در مشارکت اتمها قرار می گیرند، یک پیوند کووالانسی میان دو اتم تشکیل می‌گردد. پیوندهای کووالانسی قویترین نوع پیوندهای اتمی می‌باشند. یون هنگامیکه بوسیله اتم ، یک یا چند الکترون از یک اتم دیگر جدا می‌گردد، یون‌ها ایجاد می‌شوند. یون‌ها اتم‌هایی هستند که بعلت عدم تساوی تعداد پروتو ن‌ها و الکترون‌ها ، دارای بار الکتریکی ویژه می‌شوند. یون‌هایی که الکترون‌ها را برمی‌دارند، آنیون (anion) نامیده شده و بار منفی دارند. اتمی که الکترون‌ها را از دست می‌دهد کاتیون (cation) نامیده شده و بار مثبت دارد. پیوند یونی کاتیون‌ها و آنیون‌ها بعلت نیروی کولمبیک (coulombic) میان بارهای مثبت و منفی ، یکدیگر را جذب می‌نمایند. این جذب پیوند یونی نامیده می‌شود و از پیوند کووالانسی ضعیفتر است. مرز مابین انواع پیوندها همانطور که بیان گردید، پیوند کوالانسی در حالتی ایجاد میشود که در آن الکترون‌ها بطور یکسان میان اتمها به اشتراک گذارده می‌شوند، درحالیکه پیوند یونی در حالی ایجاد می‌گردد که الکترون‌ها کاملا در انحصار آنیون قرار می‌گیرند. بجز در موارد محدودی از حالتهای خیلی نادر ، هیچکدام از این توصیف‌ها کاملا دقیق نیست. در بیشتر موارد پیوندهای کووالانسی ، الکترون‌ها بطور نامساوی به اشتراک گذارده میشوند، بطوریکه زمان بیشتری را صرف گردش بدور اتم‌های با بار الکتریکی منفی‌تر می‌کنند که منجر به ایجاد پیوند کووالانسی با بعضی از خواص یونی می‌گردد. بطور مشابهی ، در پیوندهای یونی ، الکترون‌ها اغلب در مقاطع کوچکی از زمان بدور اتم با بار الکتریکی مثبت‌تر می‌چرخند که باعث ایجاد بعضی از خواص کووالانسی در پیوند یونی می‌گردد. منبع: وبلاگ سرزمین شیمی