درباره ی جدول تناوبی

[azarafrooz 14221]

درباره ی جدول تناوبی

مندلیف و لوتار میردر موردخواص عنصرهاو ارتباط انها بررسی های دقیق تری انجام دادندودر سال ۱۸۶۹م به این نتیجه رسیدند که خواص عنصرها تابعی تناوبی از جرم انهاست.به این معنا که اگر عنصرها را به ترتیب افزایش جرم اتمی مرتب شوند نوعی تناوب در انها اشکار میگرددوپس ازتعداد معینی از عنصرها عنصرهایی با خواص مشابه خواص پیشین تکرار می شوند .

مندلیف در سال ۱۸۶۹ بر پایه ی قانون تناوب جدولی از ۶۳عنصر شناخته شده ی زمان خود منتشر کرد .در فاصله ی بین سالهای ۱۸۶۹ تا ۱۸۷۱م مندلیف هم مانند لوتار میر با بررسی خواص عنصرها و ترکیب های انها متوجه شد که تغییرهای خواص شیمیایی عنصرها مانند خواص فیزیکی انها نسبت به جرم اتمی روند تناوبی دارد.از این رو جدول جدیدی در ۸ ستون و۱۲سطر تنظیم کرد.او با توجه به نارسایی های جدول نیو لندز ولوتار میر و حتی جدول قبلی خود جدولی تقریبابدون نقص ارایه دادکه فراگیر وماندنی شد.

● شاهکارهای مندلیف در ساخت شهرک عناصر :

▪ روابط همسایگی:

دانشمندان پیش از مندلیف در طبقه بندی عناصر هر یک را جداگانه و بدون وابستگی به سایر عناصر در نظر می گرفتند.اما مندلیف خاصیتی را کشف کرد که روابط بین عنصرها را به درستی نشان میدادو ان را پایه تنظیم عناصر قرار داد.

▪ وسواس وی:

او برخی از عناصر را دوباره بررسی کرد تا هر نوع ایرادی را که به نادرست بودن جرم اتمی از بین ببرد.در برخی موارد به حکم ضرورت اصل تشابه خواص در گروهها را بر قاعده افزایش جرم اتمی مقدم شمرد.

▪ واحدهای خالی:

در برخی موارد در جدول جای خالی منظور کردیعنی هر جا که بر حسب افزایش جرم اتمی عناصر باید در زیر عنصر دیگری جای می گرفت که در خواص به ان شباهتی نداشت ان مکان را خالی می گذاشتو ان عنصر را در جایی که تشابه خواص رعایت میشد جای داد.این خود به پیش بینی تعدادی ا زعنصرهای ناشناخته منتهی شد.

▪ استقبال از ساکنان بعدی:

مندلیف با توجه به موقعیت عنصرهای کشف نشده و با بهره گیری از طبقه بندی دوبرایزتوانستخواص انها را پیش بینی کند.برای نمونه مندلیف در جدولی که در سال ۱۸۶۹ تنظیم کرده بودمس و نقره وطلا را مانند فلزی قلیایی در ستون نخست جا داده بود اما کمی بعد عناصر این ستون را به دو گروه اصلی و فرعی تقسیم کرد.سپس دوره های نخست و دوم و سوم هر یک شامل یک سطر و هر یک از دوره های چهارم به بعد شامل دو سطر شده وبه ترتیب از دوره های چهارم به بعد دو خانه اول وشش خانه اخر از سطر دوم مربوط به عناصر اصلی ان دوره و هشت خانه باقی مانده ی سطر اول و دو خانه اول سطر دوم مربوط به عناصر فرعی بود

▪ ساخت واحد مسکونی هشتم:

مندلیف با توجه به این که عناصراهن وکبالت ونیکل وروتینیم ورودیم وپالادیم واسمیم وایریدیم وپلاتینخواص نسبتا با یکدیگر دارند این عناصر را در سه ردیف سه تایی و در ستون جداگانه ای جای دادو به جدول پیشین خود گروه هشتم ا هم افزود. در ان زمان گازهای نجیب شناخته نشده بوداز این رودر متن جدول اصلی مندلیف جایی برای این عناصر پیش بینی نشد. پس از ان رامسی و رایله در سال ۱۸۹۴ گاز ارگون را کشف کردند و تا سا ل ۱۹۰۸ م گازهای نجیب دیگرکشف شد و ظرفیت شیمیایی انها ۰ در نظر گرفته شدو به گازهای بی اثر شهرت یافتند.

▪ اسانسور مندلیفبه سوی اسمان شیمی :

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

● مجتمع نیمه تمام:

جدول تناوبی با نارسایی هایی همراه بود که عبارتند از :

۱) جای هیدروژن در جدول بطور دقیق مشخص نبود .گاهی ان را بالا ی گروه فلزهای قلیایی و گاهی بالای گروه های گروه هالوژن ها جا میداد.

۲) در نیکل و کبالت که جرم اتمی نزدیک به هم دارند خواص شیمیایی متفاوت است و با پایه قانون تناوبی ناسازگاری دارد.

۳) کبالت را پیش از نیکل و همچنین تلور را پیش از ید جای داد که با ترتیب صعودی جرم اتمی هم خوانی نداشت .با پیش رفت پژوهش ها و با کشف پرتوایکس و عنصرهاو بررسی دقیق طیف انها عدد اتمی کشف و اشکار شد و عناصر بر حسب افزایش عدد اتمی مرتب و نار سایی های جزیی موجود در جدول مندلیف از بین رفت .زیرا تغییرات خواص عناصر نسبت به عدد اتمی از نظم بیشتری برخوردارست تا جرم اتمی انها .

۴) سال پس از نشر جدول مندلیف بوابو در ات به روش طیف نگاری اکا الومینیوم را کشف کرد و گالیم نامید و ۴ سال بعد نیلسون اکا بور را کشف کرد و اسکاندیم نامید و هفت سال بعد ونیکلر هم اکا سیلسیم را از راه تجربه طیفی کشف کرد و ان را ژرمانیم نامید.

● تغییرات خواص عناصر در دوره ها و گروههای جدول:

۱) تغییرات شعاع اتمی :

در هر گروه با افزایش عدد اتمی شعاع اتمی افزایش می یابد ودر هر دوره با افزایش عدد اتمی شعاع اتمی به تدریج کوچکتر می گردد.

۲) تغییرات شعاع یونی :

شعاع یون کاتیون هر فلز از شعاع اتمی ان کوچکتر و شعاع هر نا فلز از شعاع اتمی ان بزرگتر است.به طور کلی تغییرهای شعاع یونی همان روند تغییرات شعاع اتمی است.

۳) تغییرات انرژی یونش:

در هر دوره با افزایش عدد اتمی انرژی یونش افزایش

می یابد و در هر گروه با افزایش لایه های الکترونی انرژی یونش کاهش می یابد.

۴) تغییرات الکترون خواهی :

در هر دوره با افزایش عدد اتمی انرژی الکترونخواهی افزایش می یابدودر هر گروه با افزایش عدد اتمی اصولا انرژی الکترون خواهی از بالا به پایین کم می شود .

۵) تغییرات الکترونگاتیوی:

در هر دوره به علت افزایش نسبتا زیا د شعاع اتمی الکترونگاتیوی عناصر کم میشود و در هر دوره به علت کاهش شعاع اتمی الکترونگاتیوی عناصر افزایش می یابد .

۶) تغییرتعدادالکترونهای لایه ظرفیتوعدد اکسایش:در هر دوره از عنصری به عنصر دیگریک واحد به تعداد الکترون ها ی ظرفیت افزوده میشود و تعداد این الکترونها و عدد اکسایش در عنصرهای هر گروه با هم برابرند.

۷) تغییرات پتانسیل الکترودی :

در ازای هردوره با افزایش عدد اتمی توانایی کاهندگی عنصرها کاهش می یابد و توانایی اکسیدکنندگی انها افزایش می یابد .از این روفلزهایی که در سمت چپ دوره ها جای دارندخاصیت کاهندگی ونا فلزهایی که در سمت راست دوره ها جای دارندتوانایی اکسید کنندگی دارند.در موردعناصر یک گروه توانایی اکسید ?کنندگی با افزایش عدد اتمی وپتانسیل کاهش می یابد.

۸) تغییرات توانایی بازی هیدروکسید:

توانایی بازی هیدروکسیدعناصر در گروهها ازبالا به پایین افزایش می یابد اما در دوره از سمت چپ به راست رو به کاهش است.

۹) تغییرات دما وذوب یا جو ش:

در هر دوره دمای ذوب و جوش تا اندازه ای به طورتناوبی تغییر می کند ولی این روندمنظم نیست و در موردعناصرگروهها نیز روندواحدی وجود ندارد .

 

 

منبع: پایگاه مقالات علمی ملاصدرا

 

 

 

 

 

 

 

 

[bande khoda 899]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

تاریخچه

به طور کلی می توان فعالیت های 5 نفر را در تهیه جدول تناوبی به صورت فعلی عمده تر از بقیه دانست . این 5 نفر عبارتند از : دوبرنیر ، نیولندز ، مندلیف ، لوترمایر و موزلی .

اولین تلاش ها برای نظم و ترتیب بخشیدن به عناصر و قرار دادن آن ها در طبقه بندی هایی که به نوعی محل قرار گرفتن عنصر را بتوان از روی خصوصیاتش تا حدی پیشبینی کرد ، در اوایل قرن نوزدهم انجام شد ؛ اما اولین طبقه بندی انجام شده توسط فردی به نام « جان دوبرنیر » صورت پذیرفت . او فهمید که خواص فلزات کلسیم ،باریم و استرانسیم به هم شبیه است . از طرفی جرم اتمی استرانسیم میانگین جرم اتمی عناصر کلسیم وباریم می باشد . او این عناصر را در یک گروه سه تایی قرار داد و بعدها چندین گروه سه عنصری دیگر از این چنین عناصری را کشف و در گروه های دیگری طبقه بندی نمود .

اما دومین فردی که در روند تشکیل جدول تناوبی نقش انکار نا پذیری ایفا کرده است ، « جي .آ . آر . نیولندز » می باشد . او استاد شیمی کالج لندن بود . الگویی که وی پیشنهاد کرده بود از یک نظم ترتیبی پس از هر هشت عنصر برخوردار بود ؛ بدین ترتیب که پس از هر هشت عنصر خواص مشابه تکرار می شد . بدین ترتیب 49 عنصری را که تا آن زمان کشف شده بود را در هفت گروه هفت تایی تنظیم کرد . نیولندز این آرایش را در سال 1863 یا 1864 به اعضاء اجتماع شیمیدان های انگلستان پیشنهاد کرد که متاسفانه در کمال ناباوری مورد تمسخر این انجمن قرار گرفت .

اصلی ترین قدم ها در تهیه جدول تناوبی را « دیمیتری ایوانوویچ مندلیف » برداشت . او در سال 1867 کتابی به رشته تحریر در آورد که درباره شیمی عمومی نگاشته شده بود اما اصلی ترین نکته ای که در نگاشتن این کتاب مورد توجه مندلیف قرار گرفت مدلی برای قرار دادن عناصر در کنار یکدیگر بود . مدل مندليف براي قرار دادن عناصر در كنار يكديگر مانند مدل پيشنهادي نيولندز از خواص مشابه براي جايگذاري عناصر استفاده كرده بود . او در اين كتاب بالاخره توانست عناصري را كه خواص مشابهي داشتند در يك گروه قرار دهد . دو سال بعد او بر روي فصول هالوژن ها ، فلزات و فلزات قليايي خاكي كار كرد و پس از تنظيم آن عنصرها بر اساس افزايش جرم اتمي دريافت كه اين افزايش روندي منطقي است ، يعني اين كه اين افزايش به طور تقريبا منظم بالا مي رود. جدول پيشنهادي نيولندز تا عنصر كلسيم هيچ مشكلي وجود نداشت اما بعد از كلسيم ، از نظر جرم اتمي يا از نظر مشابهت خواص دچار نواقصي مي شد . مندليف دريافت كه براي اين كه اين نظم دچار اشكال نشود برخي از خانه هاي جدول بايد خالي بماند . او اين مساله را چنين توجيح كرد كه عناصري وجود دارند كه اين خانه ها را پر خواهند كرد و حتي خواص سه عنصر از اين گروه از عناصر را پيشبيني و براي آن ها نام هايي نيز انتخاب نمود . اكابور ، اكاسيليسيم و اكاآلومينيم عناصري بودند كه پس از كشف به ترتيب اسكانديم ، ژرمانيم و گاليم ناميده شدند و حتي پس از كشف مشخص شد كه پيشبيني هاي مندليف تا حدود زيادي صحيح بوده است .

اما يكي از 5 نفري كه در ابتدا ازآنها ياد شد « لوتار ماير » آلماني است كه همراه با مندليف تحقيقات خود را انجام داد ، اما در سال 1870 نتيجه تحقيقاتش را كه جدولي 56 عنصري بود در كتاب درسي موفقش به نام نظريه هاي جديد شيمي منتشر كرد . ماير از جمله كساني است كه مي توان گفت تاريخ در مورد يادآوري تلاش هاي بي دريغش براي تعالي جامعه بشري كم لطفي نموده است .

اما آخرين نفر از اين گروه 5 نفري « هنري موزلي » است كه آخرين تغييرات جدول هاي تهيه شده را ايجاد كرد . مشكل جدول تناوبي مندليف اين بود كه اگر عناصر بر اساس جرم اتمي تنظيم مي شدند جايگاه دو عنصر تلور و يد به نظر نادرست مي رسيد . به علاوه پس از كشف عناصر جديد نيز اين وارونگي در بين آن عناصر هم موجود بود ؛ اما با جا به جا كردن جاي اين عناصر به نظر مي رسيد كه از اين پس جايگاه درستي در جدول دارند ؛ البته اين تناقض را مندليف نيز پيشبيني كرده بود و حتي براي آن اين توجيه را آورده بود كه كميتي كشف خواهد شد كه جاي جرم اتمي را در جدول مي گيرد و عناصر بر اساس آن مرتب خواهند شد . البته درستي اين مطلب امروز براي ما امري اثبات شده است .

موزلي همان فردي بود كه كميتي را كه مندليف پيشبيني كرده بود كشف كرد . اين كميت عدد اتمي است كه تعداد بارهاي مثبت را در يك اتم نشان مي دهد . جانشيني اين كميت به جاي جرم اتمي نارسايي هاي جدول مندليف را نيز برطرف كرد ، اما موزلي عدد اتمي را چگونه كشف كرد . موزلي در سال 1913 آزمايش هايي انجام داد كه در آن با استفاده از پرتو X توانست وجود تعدادي بار مثبت را در درون اتم ثابت كند . او اين كميت يعني تعداد بارهاي مثبت هسته را عدد اتمي ناميد ؛ عدد اتمي دليل وارونگي دسته اتم هايي چون يد و تلور ، نيكل و كبالت و پتاسيم و آرگون را نشان مي داد و آن را بر طرف مي كرد .

از آن جا كه اتم از لحاظ الكتريكي خنثي است پس عدد اتمي بيانگر تعداد بارهاي منفي نيز است ، از طرف ديگر برخي از آرايش هاي الكتروني لايه ظرفيت در عناصر تكرار مي شوند . اين عده از عناصر را كه آرايش الكتروني مشابهي در لايه ظرفيت دارند مي توان در يك گروه قرار داد .

اما عناصر چگونه در جدول تناوبي قرار مي گيرند . مي دانيم كه ترازهاي اصلي را به صورت n=1 و n=2 و n=3 و... نمايش مي دهند ؛از طرف ديگر در هر تراز اصلي چند تراز فرعي وجود دارد كه اين ترازهاي فرعي را به ترتيب s ، p ، d و f و ... ناميده مي شود . البته لازم به ذكر است كه به طور مثال در تراز اصلي n=1 تنها زير لايه فرعي s وجود دارد ؛ يا در تراز n=2 علاوه بر s تراز فرعي p نيز جود دارد . بر اساس عدد اتمي هيدروژن اولين عنصري است كه بايد در جدول قرار بگيرد . هليم با عدد اتمي 2 ، دومين عنصري است كه بايد در جدول قرار گيرد ، پس تا كنون جدول ما داراي دو خانه است اما با دو الكترون هليم تراز اول اصلي در اين عنصر پر مي شود و از ليتيم كه عنصر بعد از هليم است تراز دوم نيز الكترون مي گيرد پس ليتيم بايد زير هيدروژن قرار گيرد ؛ به دو دليل :

اولا قرار بر آن است كه آخرين عنصر در هر رديف عنصري باشد كه زير لايه هاي s و p موجود در آن تراز اصلي را پر كند .

ثانيا مي خواهيم عناصري كه از لحاظ آرايش الكتروني مشابه يك ديگرند بر اساس افزايش عدد اتمي زير يكديگر قرار بگيرند .

از اين به بعد جدول ما داراي 3 خانه است و البته براي عناصر تا پايان هم بر اساس قواعد گفته شده هيچ مشكلي پيش نخواهد آمد.

 

ديميتري ايوانوويچ مندليف

مندليف يكي از افرادي است كه در تدوين جدول تناوبي عناصر به شكل كنوني نقشي غيرقابل انكار داشته است . او در سيبري متولد شد و در دانشگاه سن پترزبورگ تحصيل كرد . در فرانسه و آلمان نيز به كسب علم پرداخت ،سپس به عنوان استاد در دانشگاه سن پترزبورگ مشغول كار شد تا اينكه در سال 1890 به دليل برخي مسائل سياسي استعفا كرد . وي سرانجام پس از نشر كتاب هاي زيادي براي دانشجويان و انجام خدمات فراوان به علم شيمي و البته جامعه بشري سرانجام در سال 1907 چشم از جهان فرو بست . عنصر 101 به افتخار وي مندليفيم ناميده شده است .

 

 

هنري موزلي

موزلي در 22 نوامبر سال 1877 در يك خانواده انگليسي متولد شد . وي توانست بورس تحصيلي دانشگاه آكسفورد را نصيب خود كند و در آنجا به تحصيل بپردازد . در 22 سالگي در دانشگاه ويكتوريا زير نظر ارنست رادرفورد به تحقيق پرداخت تا اينكه بالاخره ثمره تلاش هايش بر روي پرتوهاي X و ارتباط آن با تعداد بارهاي مثبت درون ، اتم منجر به كشف عدد اتمي توسط وي شد . به نظر مي رسيد شايسته ترين فرد براي كسب جايزه نوبل سال 1916 هنري موزلي باشد اما افسوس كه پيوستنش به ارتش در جنگ جهاني اول زمينه مرگ او را در جنگ فراهم كرد و سرانجام در 12 ژوئن سال 1915 بر اثر برخورد گلوله به سرش چشم از جهان فرو بست

جدول تناوبي «حلقوي» و جدول تناوبي «حلزوني»

منوچهر ضيايي(خوانساري)، دانش‌آموخته رشته شيمي دانشكده علوم دانشگاه تهران درباره طرح‌هاي ابداعي خود براي نمايش جدول تناوبي به خبرنگار پژوهشي خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا) گفت: اين طرحها شامل جدول تناوبي «حلقوي» و جدول تناوبي «حلزوني» است كه با جدول تناوبي «مندليف» و طرحهاي ديگري كه پس از وي براي نمايش گروه‌ها و دوره‌هاي تناوبي عناصر ابداع شده، كاملا متفاوت است. وي خاطرنشان كرد: اين دو طرح با الهام گرفتن از ساختمان كوچك‌ترين واحد هر عنصر يعني اتم‌ها و همچنين كره زمين، ساير كرات آسماني و منظومه شمسي، به صورت مدور تهيه شده است و خانه‌هاي جدول نه به صورت مربع (روش متداول) بلكه به صورت دوايري است كه آرايش الكتروني هر عنصر را ـ هم به صورت دواير بسيار كوچك و هم به صورت اعداد در هر لايه ـ به صورت مداري نمايش مي‌دهد. در داخل اين خانه‌ها، عدد اتمي عناصر ـ كه در ضمن نشان‌دهنده تعداد الكترون‌ها و پروتون‌ها نيز هست ـ نماد عناصر، حالت آن‌ها در شرايط عادي (جامد، مايع و گاز) نشان داده شده است. عناصر راديو اكتيو نيز با علامت ويژه مشخص شده‌اند. ضيايي تصريح كرد: در طرح حلقوي يا Circular ، هفت حلقه يا دايره متحد‌المركز، دوره‌هاي تناوبي را تشكيل مي‌دهند و 32 شعاع كه 18 شعاع آن گروه‌هاي عناصر اصلي (شعاع‌هاي 1 و 2 و 13 تا 18) و 10 شعاع، عناصر واسطه (شعاع‌هاي 3 تا 12) را در بر مي‌گيرد و 14 شعاع باقي مانده، عناصر خاكي نادر (لانتانيدها) در دوره تناوبي 6 و (آكتنيدها) در دوره تناوبي 7 را در بر مي‌گيرند. وي خاطرنشان كرد: كوچك‌ترين حلقه جدول، اولين دوره‌ي تناوبي را شامل مي‌شود كه عنصر هيدروژن با عدد اتمي 1 در ابتدا روي شعاع 1 و هليم با عدد اتمي 2 در انتها روي شعاع 18 قرار دارند. جهت حركت دوره‌هاي تناوبي از چپ به راست و مطابق گردش عقربه‌هاي ساعت است. بزرگ‌ترين حلقه جدول،‌ آخرين دوره تناوبي را تشكيل مي‌دهد كه 32 عنصر بر روي آن قرار مي‌گيرند و از عنصر 87 (Francium) شروع و به عنصر 118 (Ununoctium) ختم مي‌شود. به گفته ضيايي، يكي از وجوه تمايز اين دو طرح با ديگر طرح‌ها و جدول‌ها اين است كه عناصر قليايي خاكي (لانتانيدها و آكتينيدها) به جاي اين كه در خارج جدول قرار گيرند در متن جدول و به دنبال عناصر اصلي دوره‌هاي تناوبي 6 و 7 قرار مي‌گيرند. در جدول تناوبي، شماره‌هاي مربوط به تناوب‌هاي هفت گانه ( هفت دايره متحد‌المركز) در فاصله‌هاي بين گروه‌هاي 18 و 1 نشان داده شده، اما در طرح حلزوني يا Spiral دوره‌هاي تناوبي به صورت يك حلقه يا مدار بسته نيستند و عناصر از H (اولين عنصر با عدد اتمي 1 ) تا Uuo (آخرين عنصر با عدد اتمي 118 ) به دنبال هم قرار مي‌گيرند و همواره آخرين عنصر از هر دوره‌ تناوبي ـ كه معمولا گازهاي نادر هستند ـ قبل از اولين عنصر دوره تناوبي بعدي قرار مي‌گيرد، مانند He كه قبل از Li قرار گرفته است، ولي ساير مشخصات اين طرح، از لحاظ شعاع‌ها، گروه‌بندي و رنگ‌آميزي با طرح حلقوي يكسان است. وي خاطرنشان كرد: در كنار اين طرح‌ها جدولي شامل اطلاعاتي درباره هر يك از عناصر از قبيل وزن اتمي،‌ وزن مخصوص،‌ ظرفيت، الكترونگاتيوي، نقطه ذوب، نقطه جوش، رنگ، ساختمان بلوري و سال كشف، با استفاده از آخرين ماخذ، تهيه شده و براي استفاده بيشتر دانشجويان وساير علاقه‌مندان ارايه شده است

 

 

 

[mani24 29665]

اما اول از همه جدول تناوبی:

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

نمونه تثلیث ها

عنصر جرم اتمی چگالی ------ عنصر جرم اتمی چگالی

Cl 35.5 1.56 g/L ------ Ca 40.1 1.55 g/cm3

Br 79.9 3.12 g/L ------ Sr 87.6 2.6 g/cm3

I 126.9 4.95 g/L ------ Ba 137 3.5 g/cm3

 

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

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

کد رنگ برای اعداد اتمی:

 

عناصر شماره گذاری شده با رنگ آبی ، در دمای اتاق مایع هستند؛

عناصر شماره گذاری شده با رنگ سبز ، در دمای اتاق بصورت گاز می باشند؛

عناصر شماره گذاری شده با رنگ سیاه، در دمای اتاق جامد هستند.

عناصر شماره گذاری شده با رنگ قرمز ترکیبی بوده و بطور طبیعی یافت نمی شوند(همه در دمای اتاق جامد هستند.)

عناصر شماره گذاری شده با رنگ خاکستری ، هنوز کشف نشده‌اند (و بصورت کم رنگ نشان داده شده‌اند تا گروه شیمیایی را که در آن قرار می گیرند، مشخص نماید.(

 

و می توانید دراین کلید واژه جدول برای تشدید مغناطیسی را بیابید.

 

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

 

1s

2s 2p

3s 3p

4s 3d 4p

5s 4d 5p

6s 4f 5d 6p

7s 5f 6d 7p

8s 5g 6f 7d 8p

...

 

براساس ساختار جدول پر میشوند. از آنجائیکه الکترونهای خارجی ترین لایه، خواص شیمیایی را تعیین مینمایند، این لایه ها در میان گروهای یکسان مشابه اند.عناصر همجوار با یکدیگر در یک گروه، علیرغم اختلاف مهم در جرم، دارای خواص فیزیکی مشابه میباشند. عناصر همجوار با یکدیگر در یک ردیف دارای جرم های مشابه ولی خواص متفاوت میباشند.

 

برای مثال، عناصر بسیار نزدیک به نیتروژن (N) در ردیف دوم کربن© و اکسیژن(O) میباشند. علیرغم تشابه آنها در جرم ( که بصورت ناچیزی در واحد جرم اتمی تفاوت دارند)، دارای خواص بینهایت متفاوتی هستند، همانطور که با بررسی فرمهای دیگر میتوان ملاحظه نمود: اکسیژن دو اتمی یک کاز است که سوختن را تشدید می نماید، نیتروژن دو اتمی یک گاز است که سوختن را تشدید نمی کند، و کربن یک جامد است که میتواند سوزانده شود( بله، میتوان الماس را سوزاند!).

 

در مقایسه، عناصر بسیار نزدیک به کلر (Cl) در گروه یکی مانده به آخر در جدول «هالوژن‌ها) فلوئور( F) و برم( Br) میباشند. علیرغم تفاوت فاحش جرم آنها در گروه، فرمهای دیگر آنها دارای خواص بسیار مشابه میباشند: آنها بسیار خورنده ( بدین معنی که تمایل خوبی برای ترکیب با فلزات، برای تشکیل نمک هالاید فلز)؛ کلر و فلوئور گاز هستند، درحالیکه برم یک مایع با

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

بسیار کم میباشد؛ کلر و برم بسیار رنگی هستند.

[mani24 29665]

هیدروژن

 

 

 

خصوصیات قابل توجه

هیدروژن سبک ترین عنصر شیمیایی بوده با معمول ترین ایزوتوپ آن که شامل تنها یک پروتون و الکترون است. در شرایط فشار و دمای استاندارد هیدروژن یک گاز،H2، دو اتمی با نقطه جوش 20.27° K و نقطه ذوب 14.02° K را میسازد. در صورتیکه این گاز تحت فشار فوق العاده بالایی، مانند شرایطی که در مرکز غولهای گازی وجود دارد، قرار گیرد مولکولها ماهیت خود را از دست داده و هیدروژن بصورت فلزی مایع در می آید. (رجوع شود به هیدروژن فلزی). اما در فشار های بسیار پایین مانند شرایطی که در فضا یافت می شود، به این علت که هیچ راهی برای ترکیب اتمهایش وجود ندارد، هیدروژن تمایل دارد تا بصورت اتم های مجزا در آمده؛ابرهای H2 (هیدروژنی) تشکیل می شود که به شکل گیری ستارگان نیز مرتبط می باشد.

 

این عنصر نقش بسیار حیاتی در تامین انرژی جهان از طریق واکنش پروتون-پروتون و چرخه کربن-نیتروژن به عهده دارد(اینها فرآیندهای هم جوشی هستهای هستند که با ترکیب دو اتم هیدروژن به یک اتم هلیم، مقدار بسیار عظیمی از انرژی آزاد می کنند.)

 

 

کاربردها

به مقدار بسیار زیادی هیدروژن در فرآیند

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

ر (Haber Process) صنعت نیاز می باشد، مقدار قابل توجهی در برای تولید آمونیاک، هیدروژنه کردن چربیها و روغنها، و تولید متانول. سایر مواردی که نیازمند هیدروژن است عبارتند از:

 

 

هیدرودیلکیلاسیون (hydrodealkylation)، هیدرودیسولفوریزاسیون (hydrodesulfurization) و هیدروکرکینک (hydrocracking)

تولید اسید هیدروکلریک،جوشکاری،سوختها ی موشک و احیاء سنگ معدن فلزی

هیدروژن مایع در تحقیقات سرما شناسی مانند مطالعات ابررسانایی بکار می رود.

تریتیوم که در رآکتورهای اتمی تولید می شود در ساخت بمبهای هیدروژنی مورد استفاده قرار می گیرد.

هیدروژن چهارده و نیم بار از هوا سبکتر است و سابقا بعنوان عامل بالا برنده در بالونها و کشتیهای هوایی مورد استفاده قرار می گرفت تا وقتیکه فاجعه هیندنبرگ ثابت کرد که استفاده از این گاز برای این منظور بسیار خطرناک است.

دوتریوم بعنوان یک کند کننده جهت کاهش حرکت نوترونها در فعالیت های هسته ای مورد استفاده قرار می گیرد، و ترکیبات دوتریوم در شیمی و زیست شناسی در مطالعاتتاثیرات ایزوتوپ، مورد استفاده وافع می شوند.

تریتیوم که یک ایزوتوپ طبقه بندی شده در علوم زیست شناسی است که بعنوان یک منبع تشعشع در رنگهای نورانی کاربرد دارد.

 

هیدروژن می تواند در موتورهای درون سوز سوخته شود و در برهه کوتاهی اتومبیلهایی با سوخت هیدروژنی توسط شرکت Chrysler-BMW تولید شدند. پیل های سوختی هیدروژنی، بعنوان راه کاری برای تولید توان بالقوه ارزان و بدون آلودگی، مورد توجه قرار گرفته است.

 

 

 

تاریخچه

هیدروژن «فرانسه به معنی سازنده آب و واژه یونانی hudôr یعنی "آب" و gennen یعنی "تولید کننده") برای اولین بار در سال 1776 بوسیله هنری کاوندیش بعنوان یک ماده مستقل شناخته شده، آنتونی لاوازیه نام هیدروژن را برای این عنصر انتخاب کرد.

 

پیدایش

هیدروژن فراوانترین عنصر در جهان است بطوریکه 75% جرم مواد طبیعی از این عنصر ساخته شده و بیش از 90% اتمهای تشکیل دهنده آنها اتم های هیدروژن است.

 

این عنصر به مقدار زیاد و به وفور در ستارگان و سیارات غولهای گازی یافت می شود. به نسبت فراوانی زیاد آن در جاهای دیگر، هیدروژن در اتمسفر زمین بسیار رقیق است(1 ppm برحسب حجم). متعارف ترین منبع برای این عنصر در زمین آب است که از دو قسمت هیدروژن و یک قسمت اکسیژن (H2O) ساخته شده است.

 

منابع دیگر عبارتند از بیشترین اشکال مواد آلی که در اندام تمام موجودات زنده شناخته شده وجود دارند، زغال،سوخت فسیلی و گاز طبیعی. متان ( CH4)، که یکی از محصولات فرعی فساد ترکیبات آلی است که اهمیت منابع آن رو به افزایش است.

 

هیدروژن از چندین راه مختلف بدست می آید، عبور بخار از روی کربن داغ، تجزیه هیدروکربن بوسیله حرارت، واکنش هیدروکسید سدیم یا پتاسیم بر آلومینیوم، الکترولیز آب یا از جابجائی آن در اسیدها توسط فلزات خاص.

 

هیدروژن تجاری در حجمهای زیاد معمولا بوسیله تجزیه گاز طبیعی تولید می شود.

 

ترکیبات

هیدروژن سبک ترین گازها با اکثر عناصر ترکیب شده و ترکیبات مختلف را بوجود می آورد. هیدروژن دارای عدد اکترونگاتیویته 2.2 است پس هیدروژن هنگامی ترکیبات را می سازد که عناصر غیر فلزی تر و عناصر فلزی تری وجود داشته باشند. در این حالت(غیر فلزی) تشکیل دهنده ها هیدریدها نامیده می شوند، که هیدروژن یا بصورت یونهای H- یا بصورت حل شده در عنصر دیگر وجود خواهد داشت (مانند هیدرید پالادیوم). در حالت دوم (ترکیب با فلز) هیدروژن تمایل برای تشکیل پیوند کووالانسی دارد، چون یونهای H+ بصورت یک اتم عریان فاقد الکترون در می آیند بنابراین تمایل شدیدی به جذب الکترونها به سمت خود داردند. هر دوی اینها تولید اسید می کنند. لذا حتی در یک محلول اسیدی می توان یونهایی مثل H3O+ را دید که گویی پروتونها به جایی محکم به چیزی چسبیده اند.

 

هیدروژن با اکسیژن ترکیب شده و تولید آب می کند، H2O، که در این واکنش مقدار زیادی انرژی را بصورتی آزاد می کند که، باعث انفجار در هوا میگردد. به اکسید دوتریوم یا D2O، که معمولا آب سنگین گفته می شود. همچنین هیدروژن با کربن یک سری ترکیبات گستردهای را بوجود می آورد. بخاطر ارتباط این ترکیبات با چیزهای زنده، این ترکیبات را ترکیبات آلی می نامند، و به مطالعه خصوصیات این ترکیبات شیمی آلی گفته می شود.

 

حالتها

در شرایط عادی گاز هیدروژن ترکیبی از دو نوع متمایز مولکول است که با هم از نظر جهت چرخش الکترونها و هسته تفاوت دارند. این دو شکل به نام ارتو- و پارا- هیدروژن معروفند. (این مورد با ایزوتوپها فرق می کند به پاراگراف بعد توجه کنید.) در شرایط استاندارد هیدروژن معمولی ترکیبی از 25% شکل پاراو 75% شکل ارتو است. شکل ارتو را نمی توان بصورت حالت خالص آن تهیه کرد. این دو مدل هیدروژن از نظر انرژی با هم متفاوتند که این مسئله موجب می گردد، تا خصوصیات فیزیکی آنها کمی متفاوت باشد. مثلا نقطه ذوب و جوش پاراهیدروژن تقریبا 0.1 K ° پائین تر از ارتوهیدروژن است. (به اصطلاح شکل عادی.)

 

ایزوتوپها

پروتیوم ، معمولی ترین ایزوتوپ هیدروژن فاقد نوترون است گرچه دو ایزوتوپ دیگر به نام دوتریوم دارای یک نوترون و تریتیوم رادیو اکتیویته دارای دو نوترون، وجود دارند. دو ایزوتوپ پایدار هیدروژن پروتیوم(H-1) و دیتریوم(D ، H-2) می باشند. دیتریوم شامل 0.0184-0.0082% درصد کل هیدروژن است «IUPAC)؛ نسبتهای دیتریوم به پروتیوم با توجه به استاندارد مرجع آب VSMOW اعلام میگردد. تریتیوم(T یا H-3)، یک ایزوتوپ رادیواکتیو دارای یک پرتون و دو نوترون می باشد. هیدروژن تنها عنصری است که ایزوتوپ های آن اسمی مختلفی دارند.

 

هشدارها

هیدروژن گازی است با قدرت اشتعال فوق العاده زیاد. این گاز همچنین به شدت با کلر و فلوئور واکنش نشان می هد. D2O، یا آب سنگین برای بسیاری از گونه های سمی است. اما مقدار قابل توجهی از آن برای کشتن انسان لازم است.

 

 

نام, شماره , علامت اختصاری H, 1 ,Hydrogen

گروه شیمیایی غیر فلزات

گروه, تناوب, بلوک s, 1, IA

جرم حجمی, سختی 0.0899 kg/m3, ندارد

رنگ بی رنگ

خواص اتمی

وزن اتمی 1.00794 amu

شعاع اتمی (calc) 25 (53) pm

شعاع کووالانسی 37 pm

شعاع وندروالس 120 pm

ساختار الکترونی 1s1

-e بازای هر سطح انرژی 1

درجه اکسیداسیون «اکسید) 1، «آمفوتریک)

ساختار کریستالی شش گوشه

خواص فیزیکی

حالت ماده گاز

نقطه ذوب 14.025 K ° و (434- F ° )

نقطه جوش 20.268 K ° و (423- F ° )

حجم مولی 11.42 نماد مهندسی|ש»10-3 ««متر مکعب بر مول|m3/mol

گرمای

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

0.44936 kJ/mol

گرمای هم جوشی 0.05868 kJ/mol

فشار بخار 209 Pa در 23 K

سرعت صوت 1270 m/s در 298.15 K

متفرقه

الکترونگاتیویته 2.2 «درجه پاولینگ)

ظرفیت گرمایی ویژه 14304 «J/«kg*K

رسانائی الکتریکی I__106/m اهم

رسانایی گرمایی 0.1815 «W/«m*k

پتانسیل یونیزاسیون 1312 kJ/mol

[mani24 29665]

لیتیم

 

تاریخچــــــــــــه

لیتیم را (واژه یونانی lithos به معنی سنگ) ، "Johann Arfvedson" در سال 1817 کشف کرد. "Arfvedson" این عنصر جدید را هنگامیکه در سوئد مشغول تجزیه و تحلیل بود، با مواد معدنی اسپادومین و لپدولیت دریک کانی پتالیت کشف نمود. "Christian Gmelin" در سال 1818 ، اولین کسی بود که شاهد قرمزرنگ شدن نمک لیتیم در شعله آتش بود. اما هر دوی این افراد ، در جداسازی این عنصر از نمکش ناکام ماندند.

 

این عنصر را برای اولین بار "W.T. Brande" و "Humphrey Davy" با استفاده از الکترولیز اکسید لیتیم جدا کردند. تولید تجاری فلز لیتیم در سال 1923 بوسیله شرکت آلمانی Metallgesellschaft AG و با استفاده از الکترولیز کلرید لیتیم و کلرید پتاسیم مذاب محقق گشت. ظاهرا" نام لیتیم به این علت انتخاب شد که این عنصر در یک ماده معدنی کشف شد، در حالیکه سایر فلزات قلیایی اولین بار در بافتهای گیاهی دیده شده‌اند.

 

اطلاعات کلی

لیتیم ، عنصر شیمیایی است، با نشان Li و عدد اتمی 3 که در جدول تناوبی به همراه فلزات قلیایی در گروه 1 قرار دارد. این عنصر در حالت خالص ، فلزی نرم و به رنگ سفید خاکستری می‌باشد که به‌سرعت در معرض آب و هوا اکسید شده ، کدر می‌گردد. لیتیم ، سبک‌ترین عنصر جامد بوده ، عمدتا" در آلیاژهای انتقال حرارت ، در باطری‌ها بکار رفته ، در بعضی از تثبیت‌کننده‌های حالت mood stabilizers مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

خصوصیات قابل توجه

لیتیم ، سبکترین فلزات و دارای چگالی به اندازه نصف چگالی آب است. این عنصر همانند همه فلزات قلیایی به‌راحتی در آب واکنش داده ، به سبب فعالیتش هرگز در طبیعت بصورت آزاد یافت نمی‌شود. با این وجود ، هنوز هم واکنش‌پذیری آن از سدیم کمتر است. وقتی لیتیم روی شعله قرار گیرد، رنگ زرشکی جالبی تولید می‌کند، اما اگر به شدت بسوزد، شعله‌هایی سفید درخشان ایجاد می‌کند. هنچنین لیتیم ، عنصری تک‌ظرفیتی است.

 

کاربردهــــــــا

لیتیم ، به‌علت گرمای ویژه‌ اش ( بالاتر از تمامی جامدات) در انتقال حرارت مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌علت خاصیت electrochemical ، ماده مهمی در آند باطریها محسوب می‌شود. سایر کاربردها:

 

 

 

نمکهای لیتیم ، مثل کربنات لیتیم ( Li2CO3 ) و سیترات لیتیم ، تثبیت‌کننده‌های حالت هستند که در درمان بیماریهای متضاد نقش دارند.

 

 

لیتیم کلرید و لیتیم برمید ، به‌شدت رطوبت را جذب می‌کنند، لذا در خشک کننده‌ها به‌کرات کاربرد دارند.

 

 

استارات لیتیم ، یک ماده لیز کننده کلی در دمای بالا و برای تمامی مقاصد به شمار می‌رود.

 

 

لیتیم ، عاملی آلیاژ ساز است که در تولید ترکیبات آلی مورد استفاده قرار گرفته ، نیز دارای کاربردهای اتمی می‌باشد.

 

 

گاهی اوقات از لیتیم در ساخت شیشه و سرامیک استفاده می‌گردد، مانند شیشه‌های 200 اینچی تلســـــکوپ در Mt. Palomat.

 

 

در فضاپیماها و زیردریائی ، برای خارج کردن دی‌اکسید کربن ازهوا از هیدروکسید لیتیم استفاده می‌شود.

 

 

از آلیاژ این فلز با آلومینیوم ، کادمیم ، مس و منگنز در ساخت قطعات هواپیماهای بلند پرواز استفاده می‌گردد.

پیدایـــــــــش

لیتیم بسیار پراکنده است، اما به‌علت واکنش‌پذیری زیادی که دارد، در طبیعت بصورت آزاد وجود ندارد و همیشه بصورت ترکیب با یک یا چند عنصر یا ترکیب دیگر دیده می‌شود. این فلز بخش کوچکی از کلیه سنگهای آذرین را تشکیل داده ، نیز در بسیاری از شورابهای طبیعی وجود دارد.

تولید لیتیم از پایان جنگ جهانی دوم به‌شدت افزایش یافت. این فلز در سنگهای آذرین از سایر عناصر جدا می‌شود و از آب چشمه‌های معدنی هم بدست می‌آید. لپدولیت ، اسپادومین ، پتالیت و امبلی گونیت ، مهمترین مواد معدنی حاوی لیتیم هستند.

در آمریکا ، لیتیم را از شورابهای واقع در Searles Lake خشکیده در کالیفرنیا ، مناطقی از Nevada و نقاط دیگر

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

می‌کنند. این فلز که همانند سدیم ، پتاسیم و سایر اعضاء گروه فلزات قلیایی ، ظاهری سیمگون دارد، با روش الکترولیز از یک مخلوط لیتیم و کلرید پتاسیم گداخته تولید می‌شود. قیمت هر پوند لیتیم در سال 1997 ، 300 دلار آمریکا بود. جداسازی آن بصورت زیر است:

 

 

کاتد: *Li+* + e → Li

آند: -Cl-* → 1/2 Cl2 (gas) + e

 

ایزوتوپهـــــــــا

لیتیم ، بطور طبیعی متشکل از 2 ایزوتوپ پایدار Li-7 و Li-6 است که Li-7 فراوان‌تر است ( وفور طبیعی 5/92%). 6 رادیوایزوتوپ هم برای آن وجود دارد که پایدارترین آنها ، Li-8 با نیمه عمر 838 هزارم ثانیه و Li-9 با نیمه عمــــــــــــــــر 3/178 هزارم ثانیه می‌باشد. مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیو ، نیمه عمرهایی کمتر از 8,5 هزارم ثانیه داشته یا ناشناخته‌اند.

 

ایزوتوپهای لیتیم طی یک سری فرآیندهای طبیعی مختلف از جمله تشکیل مواد معدنی ( رسوب شیمیایی) ، متابولیسم ،(جابجائی یونی ،(در برخی از خاکهای معدنی که Li-6 به Li-7 ترجیح داده شده است در مکانهای octahedral ، لیتیم جایگزین منیزیم و آهن می‌شود) ، hyperfiltration و دگرگونی صخره‌ها ، بطور اساسی شکسته می‌شوند.

 

هشدارهــــــــا

لیتیم همانند فلزات قلیایی دیگر در حالت خالص ، شدیدا" آتش زا و در معرض هوا و مخصوصا" آب تا حدی انفجاری است. این فلز همچنین خورنده بوده ، لذا باید توجه خاص داشت و از تماس آن با پوست بدن اجتناب کرد. در صورت ذخیره ، باید آنرا در هیدروکربن مایع قابل اشتعالی مانند نفت نگهداری نمود. لیتیم ، هیچگونه نقش بیولوژیکی نداشته ، تا حدی سمی محسوب می‌شود.

وزن اتمی 6.941 amu

شعاع اتمی (calc.) 145 «167» pm

شعاع کووالانسی 134 pm

شعاع وندروالس 182 pm

ساختار الکترونی He]2s1]

-e بازای هر سطح انرژی 2, 1

درجه اکسیداسیون (اکسید) 1 ( بازقوی )

ساختار کریستالی بدنه مکعب مرکزی

خواص فیزیکی

حالت ماده جامد غیر مغناطیسی)

نقطه ذوب 453.69 K (356.97 °F)

نقطه جوش 1615 K (2448 °F)

حجم مولی 13.02 ש»10-6 ««متر مکعب بر مول

گرمای

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

145.92 kJ/mol

گرمای هم‌جوشی 3 kJ/mol

فشار بخار 1.63 E-8 Pa (453.7K)

سرعت صوت 6000 m/s (293.15K)

متفرقه

الکترونگاتیویته 0.98 (درجه پاولینگ)

ظرفیت گرمایی ویژه 3582 J/kg*k

رسانائی الکتریکی 10.8 106/m اهم

رسانائی گرمایی 84.7 W/m*K

1st پتانسیل یونیزاسیون 520.2 kJ/mol

2nd پتانسیل یونیزاسیون 7298.1 kJ/mol

3rd پتانسیل یونیزاسیون 11815.0 kJ/mol

[mani24 29665]

سدیم

 

 

اطلاعات اولیه

سدیم ، یک عنصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن Na و عدد اتمی آن 11 می‌باشد. سدیم ، یک فلز واکنش دهنده نرم و مومی‌شکل است که به گروه فلزات قلیایی که از نظر ترکیبات طبیعی فراوان هستند (خصوصا و هالیدها) تعلق دارد. این عنصر بسیار واکنش دهنده است و با شعله زرد رنگی می‌سوزد. در هوا ، اکسید می‌شود و به‌شدت با آب واکنش می‌دهد. از این رو باید همیشه در زیر نفت یا روغن نگهداری شود.

 

تاریخچه

مدت زمان زیادی است که سدیم (soda) بصورت ترکیبی شناخته شده است. این عنصر در سال 1807 توسط "Sir Humphry Davy" از طریق عمل الکترولیز هیدروکسید سدیم جدا شد. در اروپای قرون وسطی ، ترکیبی از سدیم با نام لاتین Sodanum برای تسکین سردرد استفاده می‌شد. نماد جدید سدیم Na از لاتین جدید Natrium که در زبان یونانی که نوعی نمک طبیعی است می آید گرفته شده است.

 

پیدایش

سدیم در ستارگان فراوان است و این فراوانی در خطوط طیفی D در نور ستارگان مشهودتر می‌باشد. سدیم حدودا 2.6% از پوسته زمین را به خود اختصاص داده است که چهارمین عنصر از نظر فراوانی در پوسته زمین و فروانترین فلز قلیایی می‌باشد. این عنصر هم‌اکنون به‌صورت اقتصادی از عمل الکترولیز کلرید سدیم تولید می‌شود. این روش ارزان‌تر از روش الکترولیز هیدرواکسید سدیم است. قیمت هر پوند سدیم فلزی حدودا 15 تا 20 سنت (در سال 1997) می‌باشد. ولی هر پوند سدیم ACS آزمایشگاهی ، حدودا 35 دلار قیمت دارد که از نظر حجمی ارزان‌ترین فلز است.

 

خصوصیات قابل توجه

سدیم مانند دیگر فلزات قلیایی ، نرم ، سبک وزن ، سفید مایل به نقره‌ای و واکنش دهنده است و از این جهت هرگز به‌صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شود. سدیم در آب غوطه‌ور شده ، آن را تجزیه کرده ، هیدروژن آزاد می‌کند و هیدرواکسید می‌سازد. سدیم در آب فورا آتش می‌گیرد، ولی در هوای معمولی در دمای زیر 388 کلوین آتش نمی‌گیرد.

 

کاربردها

سدیم در حالت فلزی ، عنصر لازم برای ساختن استر ها و ترکیبات آلی می‌باشد.

این عنصر قلیایی بوجود آورنده کلرید سدیم NaCl است که برای زندگی حیاتی است نیز می‌باشد.

استفاده در برخی از آلیاژها برای بهبودی ساختارشان

استفاده در ساخت صابون و ترکیبش با اسیدهای چرب

NaK ، آلیاژسدیم و پتاسیم ، یک ماده مهم منتقل کننده حرارت است.

ترکیبات

نمک طعام یا کلرید سدیم ، معمول‌ترین ترکیب سدیم است. اما سدیم در کانی‌های بسیار دیگری از قبیل آمفیبول ، کریولیت ، هالیت ، soda niter ، زئولیت و ... بوجود می‌آید. ترکیبات سدیم برای صنایع شمیایی شیشه‌سازی فلزی ساخت کاغذ صنعت نفت ، ساخت صابون و نساجی کاربرد دارد. صابون معمولا یک نمک سدیم از اسیدهای چرب است.

 

ترکیبات سدیم که برای صنایع گوناگون بسیار مهمند، عبارتند از: (NaCl , soda ash (Na2CO3) , baking soda NaHCO3) , caustic soda (NaOH) , Chile saltpeter (NaNO3), di- and tri-sodium phosphates , sodium thiosulfate (hypo , Na2S2O3 * 5H2O) , and borax (Na2B4O7 * 10H2O).

 

ایزوتوپها

برای این عنصر 13 ایزوتوپ شناسایی شده است که تنها ایزوتوپ پایدار آن Na-23 می‌باشد. سدیم همچنین دو ایزوتوپ رادیو اکتیو نیز دارد که عبارتند از: Na22 با نیم عمر 2.605 سال و Na24 با نیمه عمر 15 ساعت.

 

هشدارها

سدیم در حالت پودر در آب خاصیت انفجاری خواهد داشت و با عناصر دیگر به‌راحتی تجزیه و ترکیب می‌شود. همیشه باید با ان عنصر با مراقبت کامل کار کرد

وزن اتمی 22.989770 amu

شعاع اتمی (calc.) 180 (190)pm

شعاع کووالانسی 154 pm

شعاع وندروالس 227 pm

ساختار الکترونی [Ne]3s1

e- بازای هر سطح انرژی 2, 8, 1

درجه اکسیداسیون (اکسید) 1 (باز قوی)

ساختار کریستالی مکعبی

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

centered

خواص فیزیکی

حالت ماده جامد (مغناطیسی)

نقطه ذوب 370.87 K (207.9 °F)

نقطه جوش 1156 K (1621 °F)

حجم مولی 23.78 scientific notation|ש10-6 m3/mol

گرمای

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

96.96 kJ/mol

گرمای هم جوشی 2.598 kJ/mol

فشار بخار 1.43ױ0-5پاسگال «unit» at 1234 K

سرعت صوت 3200 m/s at 293.15 K

متفرقه

الکترونگاتیویته 0.93 (درجه پاولینگ)

ظرفیت گرمایی ویژه 1230 J/kg*K

رسانائی الکتریکی 21 106/m اهم

رسانایی گرمایی 141 W/m*K

1st پتانسیل یونیزاسیون 495.8 kJ/mol

2nd پتانسیل یونیزاسیون 4562 kJ/mol

3rd پتانسیل یونیزاسیون 6910.3 kJ/mol

4th پتانسیل یونیزاسیون 9543 kJ/mol

5th پتانسیل یونیزاسیون 13354 kJ/mol

6th پتانسیل یونیزاسیون 16613 kJ/mol

7th پتانسیل یونیزاسیون 20117 kJ/mol

8th پتانسیل یونیزاسیون 25496 kJ/mol

9th پتانسیل یونیزاسیون 28932 kJ/mol

10th پتانسیل یونیزاسیون 141362 kJ/mol

[mani24 29665]

پتاسیم

 

 

پتاسیم یکی از عناصر شمیایی جدول تناوبی است که نماد آن K و عدد اتمی آن 19 می‌باشد. پتاسیم ، فلز قلیایی سفید مایل به نقره‌ای است که به‌طور طبیعی به‌صورت ترکیبی با عناصر دیگر در آب دریا و دیگر کانی‌ها یافت می‌شود. این عنصر به‌سرعت در هوا اکسید شده ، بسیار واکنش پذیر است(مخصوصا در آب ) و از نظر شمیایی همانند سدیم است.

 

تاریخچه

پتاسیم ( انگلیسی ، potash و لاتین ، kalium ) در سال 1807 توسط "Sir Huphry Davy" که آن را از پتاس سوزآور ( KOH )بدست آورد، کشف شد. این فلز قلیایی تنها فلزی بود که توسط عمل الکترولیز از هم جدا شده بود.

 

پیدایش

این عنصر حدودا 2.4% از وزن پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و از نظر فراوانی هفتمین عنصر در آن می‌باشد. بدست آوردن پتاسیم از کانی‌ها بدلیل خاصیت نامحلولی و ماندگاری آن بسیار دشوار است.

 

 

 

با این وجود ، مواد معدنی دیگر مانند Carnallite ، Langbeinite ، Polyhalite و Sylvite در بستر دریاها یا دریاچه‌های قدیمی یافت می‌شوند. مواد معدنی بسیار زیاد ته‌نشین شده در این برکه‌ها عمل استخراج پتاسیم و نمک آن را اقتصادی‌تر می‌کند. منابع مهم پتاسیم و پتاس منابعی در کالیفرنیا ، آلمان ، نیومکزیکو ، یوتا و دیگر نقاط زمین می‌باشد. در عمق 3000 فوتی زیر بستر Saskatchewan ، مقادیر عظیمی از پتاس وجود دارد که می‌تواند به‌عنوان یک منبع مهم برای این عنصر در آینده در نظر گرفته شود.

 

اقیانوسها نیز منابع دیگری برای پتاسیم می‌باشند، اما در مقایسه با سدیم مقدار پتاسیم موجود در یک حجم معین از آب دریا بسیار کم است. پتاسیم در صورت عمل الکترولیز می‌تواند به اجزای هیدروکسیدش تجزیه شود. از روشهای حرارتی نیز برای تولید پتاسیم استفاده می‌شود. پتاسیم هرگز به‌صورت رها شده در طبیعت یافت نمی‌شود. با این وجود ، یونهای +K در ارگانیسمهای زنده برای فیزیولوژی سلولهای تحریکی بسیار مهم هستند.

 

خصوصیات قابل توجه

پتاسیم که دومین فلز سبک می‌باشد، در میان فلزات ، واکنش‌پذیرترین و الکتروپوزیتیوترین است. این فلز ، بسیار نرم بوده ، با چاقو به‌راحتی برش می‌خورد و در سطوح صاف به رنگ نقره‌ای می‌باشد. از آنجا که به در هوا به‌سرعت اکسید می‌شود، باید زیر روغن معدنی یا نفت نگهداری شود. پتاسیم مانند دیگر فلزات قلیایی در آب تجزیه شده و هیدروژن آزاد می‌کند. در آب فورا آتش می‌گیرد و نمک آن هنگامی که در معرض یک شعله قرار بگیرد، رنگ بنفش از خود ساطع می‌کند.

 

کاربردها

اکسید پتاسیم که با نام پتاس شناخته شده است، در تولید کود بکار می‌رود.

نیترات پتاسیم در ساخت باروت کاربرد دارد.

در ساخت شیشه استفاده می‌شود.

از NaK که آلیاژ سدیم و پتاسیم است، به‌عنوان رسانه انتقال گرما استفاده می‌شود.

پتاسیم ، ماده بنیانی برای رشد گیاهان بوده و در انواع گوناگون خاک یافت می‌شود.

یونهای پتاسیم در سلولهای حیوانی موادی حیاتی برای زنده نگه داشتن سلولها می‌باشند.

کلرید پتاسیم یک جانشین برای نمک طعام بوده ، برای ایست قلب در اعدامهای توسط تزریق کشنده استفاده می‌شود.

بیشتر نمکهای پتاسیم بسیار مهم بوده ، شامل برمید پتاسیم ، کربنات پتاسیم ، کلرات پتاسیم ، کلرید پتاسیم ، کرومات پتاسیم ، سیانید پتاسیم ، دی‌کرومات پتاسیم ، هیدروکسید پتاسیم ، یدید پتاسیم ، نیترات پتاسیم و سولفات پتاسیم می‌باشند.

ایزوتوپها

تا کنون 17 ایزوتوپ پتاسیم شناخته شده‌اند. شکل غیر ترکیبی پتاسیم از سه ایزوتوپ تشکیل شده است: ( K39(93.3%) ، K-40(0.01% و ( K-41(6.7% . باید گفت که K-40 که به‌صورت طبیعی بوجود می‌آید، توسط عمل الکترون‌گیری یا حذف پوزیترون به Ar-40 پایدار تبدیل شده و با خروج نگاترون به ( Ca-40 ( 88.8% پایدار تبدیل می‌شود. k_40 نیمه عمری 1.250* 109ساله دارد.

 

فروپاشی K-40 به Ar-40 معمولا در روش تاریخ‌گذاری بر روی سنگها استفاده می‌شوند. شیوه تاریخ‌گذاری K-Ar به این فرضیه بستگی دارد که سنگها در زمان تشکیل هیچ آرگونی نداشته و تمام آرگون ایجاد شده توسط تششعات مانند آرگون 40 در یک سیستم بسته نگهداری شده‌اند. کانیها توسط میزان تمرکز پتاسیم و مقدار آرگون ایجاد شده توسط تششعات که در آن جمع شده‌اند، تاریخ گذاری می‌شوند. بهترین مواد معدنی که برای انجام عمل تاریخ‌گذاری مناسب هستند، عبارتند از Biotite , Muscovite , Plutonic, hornblende و Feldspar آتشفشانی. تمام نمونه سنگهای آتشفشانی نیز در صورتی که تغییر نکرده باشند، به همین گونه تاریخ‌گذاری می‌شوند.

 

به غیر از تاریخ‌گذاری ایزوتوپهای پتاسیم در مبحث هواشناسی نیز کاربرد وسیعی دارند. ایزوتوپهای پتاسیم همچنین در چرخه تغذیه مطالعه می‌شوند، چرا که پتاسیم یک ماده غذایی لازم برای زندگی است.

 

پتاسیم در بدن

پتاسیم یک یون مهم در بدن است و از آنجائی که تغییرات جزئی می توانند action potentials را مختل کند که در نتیجه مشکلات عصبی و قلبی ایجاد می‌شود، تجمع آن در خون بدقت تنظیم می‌شود. بسیاری از آنتی‌بیوتیکها ، از جمله آن که توسط باکتری Bacillus brevis تولید می‌شود، کار سلولها را با نشستن بر روی دروازه‌های یون مثبت مختل می‌کنند. در نتیجه یونهای +k و +Na اجازه پیدا می‌کنند از غشاء سلولی عبور کنند و بنابراین action potential به‌طور غیر مجاز از غشاء سلول عبور می‌کند. پتاسیم در پلاسمای خون نسبتا در سطح پائینی قرار دارد ( معمولا 3.5 تا 5.0 mmol/L ) ، ولی درون سلولها تمرکز زیادی دارد ( در حدود 100 mmol/L ). سطوح پائین آن در خون hypokalemia و سطوح بالای آن hyperkalemia نام دارند. هر دو سطح پائین و بالا برای قلب خطرناکند.

 

هشدارها

پتاسیم باآب بسیار واکنش پذیر است و از این رو باید در زیر روغن‌های معدنی مانند پارافین قرار گیرد.

 

شناخت محیط رشد: پتاسیم

ترکیبات این عنصر در اغلب خاکها به اندازه کافی یافت می شود. با وجود اهمیت زیادی که پتاسیم دارد، هنوز نقش اصلی آن در گیاه کاملاً مشخص نیست و هنوز دقیقاً نمی‌دانیم در فتوسنتز و تهیه قند و فعال ساختن آنزیم‌ها چه نقشی ایفا می‌کند. در گیاه ، این عنصر همانند ازت و فسفر قابل انتقال بوده ، بنابراین کمبود آن ابتدا در برگهای پیر مشاهده می‌شود. از علائم کمبود پتاسیم سوختگی کنار برگها می‌باشد. از کودهای پتاسیم می‌توان کلرورپتاسیم ، سولفات پتاسیم و نیترات پتاسیم را نام برد.

[mani24 29665]

روبیدیوم

 

روبیدیوم ، یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن ، Rb و عدد اتمی آن 37 می‌باشد. روبیدیوم یکی از عناصر فلزی نرم به رنگ سفید مایل به نقره‌ای است که از گروه فلزات قلیایی می‌باشد. ایزوتوپ Rb-87 که به‌صورت طبیعی بوجود می‌آید، کمی رادیواکتیو است. روبیدیوم مانند دیگر عناصر گروه اول بسیار واکنش‌پذیر است؛ مثلا در هوا فورا آتش می‌گیرد.

 

تاریخچه

Rubidium در سال 1861، توسط "Robert Bunsen" و "Gustav ***chhoff" در معدن Lepidolite توسط Spectroscope کشف شد. با این وجود ، این عنصر تا دهه 1920 مصرف صنعتی زیادی نداشت. قبلا مهمترین کاربرد روبیدیوم استفاده آن در مطالعات و تحقیقات بود و امروزه بیشترین کاربرد آن در شیمی و الکترونیک می‌باشد.

 

پیدایش

این عنصر ، شانزدهمین عنصر از نظر فراوانی در سطح پوسته زمین می‌باشد که به‌صورت طبیعی در معادن Leucite ، pollucite و Zinnwaldite بوجود می‌آید که حدوداً یک در صد آن اکسید می‌باشد. Lepidolite ، حدودا 1.5 درصد روبیدیوم دارد و منبع تجاری این عنصر به شمار می‌رود. برخی از کانی‌های پتاسیم و کلریدهای پتاسیم نیز حاوی مقدار زیادی از این عنصر می‌باشند.

 

یکی از منابع قابل توجه این عنصر ذخایر Pollucite در Bernic Lake است. فلز روبیدیوم از طریق کم کردن کلرید روبیدیوم با کلسیم بدست می‌آید. روبیدوم حداقل شش اکسید بوجود می‌آورد. در سال 1997 هزینه این فلز در مقیاس کم هر گرم ، 25 دلار بود.

 

خصوصیات قابل توجه

روبیدیوم ، دومین عنصر از عناصر قلیایی است که الکترون مثبت دارد و در دمای اطاق به‌صورت مایع می‌باشد. مانند دیگر عناصر گروه اول به سرعت در هوا آتش می‌گیرد و با شدت بسیار زیاد در آب واکنش نشان داده ، هیدروژنهای آتشین از خود آزاد می‌کند. مانند دیگر فلزات قلیایی با مس ترکیب شده ، Amalgam بوجود می‌آورد. همچنین با طلا و سزیم و سدیم و پتاسیم ، آلیاژ می‌شود. این عنصر در هنگام مجاورت با آتش ، شعله بنفش رنگی بوجود می‌آورد.

 

کاربردها

روبیدیوم به‌راحتی یونیزه می‌شود و از این رو در موتورهای یونی (در وسایل نقلیه فضایی) استفاده می‌شود. ولی سزیم و گزنون بیشتر در این موارد مورد استفاده قرار می‌گیرند.

به‌عنوان ماده سیال در

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

های بخار.

به‌عنوان دریافت کننده در لوله‌های خلاء

به‌عنوان اجزاء فتوسل

در ساخت شیشه‌های مخصوص

RbAg4I5 خاصیت رسانایی بالایی در کریستالهای یونی دارد. این ویژگی می‌تواند در باتریهای فیلمهای نازک و دیگر موارد استفاده شود.

این عنصر همچنین در Magnetohdrodynamic که در آن ، یونهای روبیدیوم با افزایش دما شکل می‌گیرند و به

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

فرستاده می‌شوند، کاربرد دارد و در ژنراتورهای ترمومتریک استفاده می‌شود. این اتصال الکتریکی که مانند یک آرمیچر عمل می‌کند و می‌تواند جریان الکتریسیته تولید کند.

ایزوتوپها

24 ایزوتوپ روبیدیوم شناخته شده است. روبیدیومی که به‌صورت طبیعی بوجود می‌آید، در دو ایزوتوپ ( Rb-85 ( 72% و ( Rb-87( 27.8% رادیواکتیو وجود دارد. مخلوط معمولی روبیدیوم به قدری رادیو اکتیو است که می‌تواند فیلم عکاسی را در حدودا 30 تا 60 روز ظاهر کند. روبیدیوم 87 ، نیمه عمری معادل 48*109 دارد که به‌راحتی جانشین پتاسیم در کانی‌ها می‌شود و به همین دلیل در همه جا گسترده شده است. Rb در اندازه گیری عمر سنگها موثر است. Rb-87 توسط عمل حذف ذرات بتا به Strontium 87 پایدار تبدیل می‌شود.

 

در طی تبلور ، Fractional در Plagioclase غلیظ شده و روبیدیوم را در مایع آزاد می‌کند. بنابراین میزان Rb/Sr در ماگما در طی زمان افزایش می‌یابد که باعث بوجود آمدن سنگهایی می‌شود که میزان تفکیک‌پذیری و Rb/Sr آنها افزایش می‌یابد.

 

میزان بالاتر آن (بیشتر از 10) در Pegmatites بوجود می‌آید. اگر مقدار اولیه Sr مشخص باشد، عمر آن می‌تواند با اندازه گیری تمرکز Rb و Sr و میزان Sr-87/Sr-86 تعیین شود. تنها زمانی این تاریخها سن واقعی کانی را مشخص نشان می‌دهد که سنگها متعاقبا دگرگون شوند.

 

هشدارها

روبیدیوم به شدت با آب واکنش نشان می‌دهد و می‌تواند تولید آتش کند. برای نگهداری امنیت بالا به‌صورت خالص این عنصر می‌بایست زیر روغن معدنی خشک در خلاء یا هوای بی‌اثر نگهداری شود.

[mani24 29665]

سزیم

 

سزیم(سیزیم) عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Cs و عدد اتمی 55 مشخص می باشد.این عنصرنرم ونقره فام از فلزات قلیائی بوده و یکی از سه فلزی است که در حرارت اطاق به حالت مایع می باشند.قابل توجه ترین کاربرد این عنصر در ساعتهای اتمی است.

سزیم بخصوص در "انگلیسی آمریکایی" گاها به شکل cesium (با تلفظ سیزیم) نوشته می شود ، اما بر اساس نظر IUPAC نام رسمی این عنصر ، caesium (سزیم) است ، گرچه از سال 1993 نوع نوشتاری cesium هم رسمیت یافته است.

 

 

خصوصیات قابل توجه

 

طیف الکترومغناطیس سیزیم دارای دو خط روشن در ناحیه آبی طیف وچندین خط دیگر در نواحی قرمز ، زرد و سبز می باشد.این عنصر به رنگ طلائی مایل به نقره ای بوده ، و هر دو ویژگی نرمی و چکش خواری را دارد. سیزیم الکتروپوزیتیو ترین و قلیایی ترین عنصر شیمیایی است و همچنین دارای کمترین پتانسیل یونیزاسیون در بین عناصر می باشد. فراوانی سیزیم از پنج فلز قلیایی غیر رادیواکتیو دیگر کمتر است.( از نظر فنی ، فرانسیم ، پائینترین فلز قلیایی در جدول می باشد ، اما چون بسیار رادیواکتیو بوده ، و در یک زمان کمتر از یک گرم در کل زمین وجود دارد ، فراوانی این عنصر را می توان عملا"صفر در نظر گرفت.)

سزیم به همراه گالیم و جیوه تنها فلزاتی هستند که در دمای اطاق به حالت مایع می باشند. سیزیم در آب سرد بصورت انفجاری واکنش می کند و در حرارتهای بالای منهای 116درجه سلسیوس با یخ نیز واکنش دارد. هیدروکسید سیزیم (CsOH) قوی ترین قلیای شناخته شده است و شیشه را مورد حمله قرار می دهد.

 

 

کاربردهــــــــــــــا

 

چشمگیر ترین کاربرد سیزیم در ساعتهای اتمی است که دقت آنها 5 ثانیه در 300 سال است.

 

Cs-134 در آب شناسی ، بعنوان معیار سنجش خروجی سیزیم توسط صنعت نیروی اتمی به کار می رود. از این ایزوتوپ به این علت استفاده می گردد که کمتر ازCs-133 یا Cs-137 متداول است ، ایزوتوپ ( Cs-134) را می توان به تنهائی با واکنشهای اتمی تولید کرد . Cs-135 نیز در مورد فوق کاربرد دارد.

سیزیم مانند سایر عناصر گروه 1 میل ترکیبی زیادی با اکسیژن دارد و بعنوان "گیرنده" در لامپهای الکترون به کار می رود.

این عنصر همچنین در باطریهای – نوری کاربرد دارد.

 

علاوه بر اینها سزیم بعنوان کاتالیزوردر هیدروژنه کردن ترکیبات آلی خاصی مورد استفاده قرار می گیرد.

اخیرا" از این عنصر در سیستم رانش یونی استفاده شده است.

 

 

تاریخچـــــــــه

 

سیزیم ( واژه لاتین caesius به معنی آبی آسمانی) در سال 1860 بوسیله Robert Bunsen و Gustav ***chhoff در آب معدنی Durkheim وبصورت طیف نمایی کشف شد.هویت آن بر اساس خط آبی درخشان در طیف آن بود و اولین عنصری است که بوسیله تحلیل طیف کشف گردید.اولین فلز سزیم در سال 1881 تولید شد. از سال 1967 سیستم بین المللی اوزان ومقیاس ( SI ) ، ثانیه را بعنوان چرخه های 770، 631، 9،192 تشعشع تعیین کرد که مطابق با جابجایی بین دو سطح انرژی حالت پایه اتم Caesium-133 است.از نظر تاریخی مهم ترین کاربرد سزیم در تحقیق و توسعه و اساسا" در کاربردهای شیمیایی و الکتریکی بوده است.

 

 

پیدایــــــــــــش

 

فلز قلیایی سیزیم در لپدولیت ، پلوسیت ( هیدرات سیلیکات آلومینیوم و سزیم ) و منابع دیگری یافت می شود. یکی از مهمترین و غنی ترین منابع این فلز در دریاچهBernic واقع در Manitoba می باشد. در این مکان 300000 تن پلوسیت با میانگین 20 % سیزیم برآورد شده است.

 

 

 

 

این عنصر را می توان با الکترولیز سیانید گداخته و چند روش دیگر جدا کرد.بوسیله تجزیه حرارتی آزید سیزیم میتوان بصورت استثنائی سیزیم خالص و بدون گاز تهیه نمود.عمده ترین ترکیبات سیزیم کلرید و نیترات آن است. قیمت هر گرم سیزیم در سال 1997 تقریبا" 30 دلار آمریکا بود.

 

 

ایزوتوپهـــــــــا

 

سیزیم دارای 32 ایزوتوپ شناخته شده است که از تمامی عناصر دیگر بیشتر می باشد.جرم اتمی این ایزوتوپها بین 114 تا 145 می باشد. اگرچه این عنصر بیشترین تعدادایزوتوپها را دارا می باشد ، تنها یک ایزوتوپ پایدار طبیعی ( Cs-133) دارد. ایزوتوپ پرتوزا Cs-137 در مطالعات آب شناسی همانند کاربرد H-3 مورد استفاده است.Cs-137 از انفجار سلاحهای اتمی و برون پاشیهای نیروگاههای اتمی تولید می گردد.سیزیم 137 در سال 1954 با آغاز آزمایشات اتمی وارد اتمسفر شد و سریعا" در آن بصورت محلول در آمد. هرگاه Cs-137 وارد آبهای زیرزمینی شود در سطوح خاک به جا مانده وعمدتا" بوسیله جابجائی ذرات از محوطه خارج می شود.نتیجه اینکه فعالیت درونی این ایزوتوپها را می توان مانند عملکرد زمان برآورد نمود.

[mani24 29665]

فرانسیم

 

 

فرانسیم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Fr و عدد اتمی 87 یافت می‌شود. فرانسیم ، فلزی قلیایی و شدیدا" رادیواکتیو است که در سنگ معدن اورانیم و توریم وجود دارد.

 

خصوصیات قابل توجه

این عنصر که نامش از کشور فرانسه گرفته شده است، در سال 1939 بوسیله "Marguerite Perey" از موسسه کوری در پاریس کشف گردید. فرانسیم سنگین‌ترین فلز قلیایی بوده ، در نتیجه فروپاشی آلفای آکتینیم)بوجود می‌آید و می‌توان آنرا بصورت مصنوعی توسط بمباران توریم با پروتون تهیه کرد. اگرچه این عنصر بطور طبیعی در کانی‌های اورانیم یافت می‌شود، مقدار فرانسیم را در پوسته زمین همیشه کمتر ازتقریبا" 1 اونس تخمین زده‌اند. فرانسیم ناپایدارترین عنصر در بین 101 عنصر اول است و وزن اکی‌والان آن از هر عنصری بیشتر می‌باشد.

 

33 ایزوتوپ برای فرانسیم شناخته شده است. تنها ایزوتوپ فرانسیم که بصورت طبیعی یافت می‌شود و پایدارترین آنها نیز هست (22 دقیقه) Fr-223 است که دختر ایزوتوپ Ac-227 می‌باشد. کلیه ایزوتوپهای شناخته شده فرانسیم بسیار ناپایدار هستند بنابراین آگاهی درباره ویژگی‌های این عنصر فقط براساس فعالیتهای پرتوشیمیایی ( Radiochemical ) بدست آمده است.

 

هیچ گروه تحقیقاتی تاکنون مقدار قابل توزینی از فرانسیم را تولید نکرده و این عنصر هنوز تهیه یا جداسازی نشده است و احتمالا" هرگز هم نخواهد شد. نزدیکترین عنصر به فرانسیم از نظر خصوصیات شیمیایی سزیم است.

نام , علامت اختصاری , شماره Francium, Fr, 87

گروه شیمیایی فلز انتقالی

گروه , تناوب , بلوک 1«IA), 7 , s

جرم حجمی , سختی 1870 kg/m3 , no data

رنگ فلزی

خواص اتمی

وزن اتمی (223) amu

شعاع اتمی نا مشخص

شعاع کووالانسی نا مشخص

شعاع وندروالس نامشخص

ساختار الکترونی Rn]7s1]

-e بازای هر سطح انرژی 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1

درجه اکسیداسیون ( اکسید ) 1 (باز قوی)

ساختار کریستالی مکعبی

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

centered

خواص فیزیکی

حالت ماده جامد

نقطه ذوب 300 K (80.33 °F)

نقطه جوش 950 K (523.4 °F)

حجم مولی no data

گرمای

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

no data

گرمای هم‌جوشی no data

فشار بخار no data

سرعت صوت no data

متفرقه

الکترونگاتیویته 0.7 (درجه پاولینگ)

ظرفیت گرمایی ویژه نا مشخص

رسانائی الکتریکی 3 106/m اهم

رسانائی گرمایی 15 W/m*K

1st پتانسیل یونیزاسیون 380 kJ/mol

[mani24 29665]

بریلیم

 

!اطلاعات اولیه

بریلیم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Be نشان داده شده و دارای عدد اتمی 4 است. بریلیم عنصری است دو ارزشی و سمی ، خاکستری متمایل به آبی ، محکم ، سبک ولی شکننده. این عنصر ، فلز قلیایی خاکی است که عمدتا" بعنوان عامل استحکام در آلیاژها بکار می‌رود.

 

تاریخچـــــــــــــه

کلمه بریلیم از واﮊه یونانی beryllos ، beryl گرفته شده است. زمانی بریلیم را گلوسینیم می‌نامیدند ( از واﮊه یونانی glykys به معنی شیرین ) که علت آن طعم شیرین نمکهای آن بود. در سال 1798 "ونکولین" این عنصر را بصورت اکسید در سنگ زمرد کشف کرد. در سال 1828 "فردریک وهلر" و "آ.آ. بوسی" ( A.A.Bussy ) بطور جداگانه این فلز را از طریق واکنش پتاسیم بر روی کلرید بریلیم بدست آوردند.

پیدایـــــــــش

بریلیم در 30 کانی مختلف یافت می‌شود که مهمترین آنها ، برتراندیت ، زمرد ، بریل زرد و فناکیت هستند. اشکال ارزشمند بریل ،‌ زمرد کبود و زمرد است .

 

 

 

مهمترین منابع تجاری بریلیم و ترکیبات آن ، بریل و برترندیت (Bertrandite) می‌باشد. اخیرا" با روش کاهیدن فلورید بریلیم با فلز منیزیم تولید کلان این فلز انجام می‌شود. فلز بریلیم تا سال 1957 به‌آسانی بدست نمی‌آمد.

 

خصوصیات قابل توجه

بریلیم ، یکی از فلزات سبکی است که نقطه ذوب بسیار بالایی دارد. ضریب کشش این فلز سبک تقریبا 3/1 بزرگتر از فولاد است. دارای خاصیت هدایت گرمایی خوب ، غیر مغناطیسی و مقاوم در برابر اسید نیتریک غلیظ می‌باشد. نسبت به اشعه X بسیار نفوذ پذیر است و نوترونها در اثر برخورد ذرات آلفا ( مثلا" از رادیوم یا پلونیوم ) آزاد می‌شوند. ( تقریبا" 30 نوترون / میلیون ذرات آلفا ).

 

در شرایط فشار و حرارت استاندارد ، بریلیم در معرض هوا در برابر اکسیداسیون مقاومت می‌کند. ( اگرچه توانایی آن در خراشیدن شیشه احتمالا" به‌علت تشکیل لایه نازکی از اکسید است. )

 

کاربـــــــــــردها

بریلیم در تولید بریلیم - مس بعنوان عامل آلیاﮊ ساز بکار می‌رود. این عنصر ، قابلیت جذب حرارت زیادی دارد. آلیاﮊ بریلیم - مس به‌علت خصوصیات هدایت برقی و حرارتی ، استقامت و سختی زیاد ، غیرمغناطیسی بودن ، مقاومت در برابر زنگ خوردگی و فرسایش ، کاربردهای زیادی دارد. از جمله این کاربردها تولید : الکترودهای جوش نقطه‌ای ، فنر ، ابزارهای فاقد جرقه و اتصالهای برقی است.

 

 

آلیاﮊ بریلیم - مس به‌جهت مقاومت چند جانبه ، سبکی و خمش ناپذیری در حرارتهای متغیر ، در صنایع دفاعی و هوافضا مثل سازه‌های بخشهای سبک‌وزن در هواپیماهای با سرعت بالا ، موشکها ، ماشینهای فضائی و ماهواره‌های ارتباطی بکار می‌رود.

 

 

ورقه‌های نازک بریلیم در عکسبرداری با اشعه X ، نورهای مرئی را ***** کرده و باعث آشکار شدن تنها اشعه Xِ می‌شود.

 

 

بریلیم در زمینه پرتو نگاری با اشعه X جهت بازساخت مدارهای یکپارچه میکروسکپی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

 

چون از نظر جذب نوترون حرارتی واکنش سنجی پایینی دارد، در صنعت نیروی هسته‌ای از این عنصر در رآکتورهای اتمی بعنوان بازتابنده و کندساز استفاده می‌شود.

 

 

همچنین بریلیم در ساخت ترازنما ، تجهیزات کامپیوتری مختلف ، فنرهای ساعت و وسایلی که نیازمند مقاومتهای چندجانبه ، سبکی و استحکام است، بکار می‌رود.

 

 

اکسید بریلیم برای مصارف بسیاری که نیازمند هدایت حرارت خوب ، مقاومت زیاد ، استحکام و نقطه ذوب بالا هستند کاربرد دارد و از اکسید بریلیم بعنوان عایق استفاده می‌کنند.

 

 

ترکیبات بریلیم ، زمانی در لامپهای فلورسنت کاربرد داشتند، اما ادامه این کاربرد به‌‌علت بریلوز ( بیماری ناشی از مسمومیت توسط بریلیم ) در بین کارگران سازنده این لامپها متوقف شد.

ایزوتوپها

بریلیم تنها یک ایزوتوپ پایدار دارد: (Be-9). بریلیم کیهانی (Be-10) توسط پراش ذرات اتمی اکسیژن و نیتروﮊن بوسیله اشعه کیهانی در جَو حاصل می‌شود. چون بریلیم تمایل دارد در محلولهایی با PH زیر 5,5 باشد ( بیشتر بارانها PH زیر 5 دارند ). این عنصر می‌تواند از طریق حل شدن در آب باران در زمین جابجا شود. وقتی باران بیشتر قلیایی شود، بریلیم از محلول خارج می‌شود.

 

Be-10 کیهانی با این روش در سطح خاک جمع می‌شود و نیم عمر نسبتا" طولانی آن (1,5 میلیون سال ) امکان می‌دهد تا قبل از فرسایش بصورت B-10 ( بور-10 ) مدت زیادی در سطح خاک باقی بماند. Be-10 و محصولات جانبی آن برای سنجس فرسایش خاک ، شکل‌گیری خاک از سنگپوش ، گسترش خاکهای لاتریک ، همچنین گوناگونیهای فعالیت خورشیدی و عمر Ice core بکار می‌رود.

 

این واقعیت که Be-7 و Be-8 ناپایدارند، پیامدهای اساسی بدنبال دارد، به این معنی که عناصر سنگینتر از بریلیم با همجوشی هسته‌ای در انفجار بزرگ (big Bang ) حاصل نشده‌اند. بعلاوه ، سطوح انرﮊی هسته‌ای بریلیم 8 به گونه ای است که کربن می‌تواند در ستاره‌ها تولید شود. پس وجود حیات را ممکن می‌سازد.

 

هشدارهـــــــــا

بریلیم و نمک آن ، موادی سمی و احتمالا" سرطان‌زا هستند. بریلوز یک بیماری مزمن ریوی است که در اثر تماس بریلیم ایجاد می‌شود. بیماری حاد بریلیم به صورت آماس ریه برای اولین بار در سال 1993 در اروپا و در سال 1943 در آمریکا گزارش شد. موارد بریلوز حاد ، اولین بار در سال 1946در بین کارگران کارخانجات لامپهای فلورسنت در ماساچوست دیده شد.

 

این بیماری از بسیاری جهات شبیه بیماری سارکوئیدز است و تمایز علائم آنها اغلب دشوار است. گرچه سال 1949 استفاده از ترکیبات بریلیم در لامپهای فلورسنت متوقف شد، مواجهه با این عنصر در صنایع هسته‌ای و هوافضا ، تصفیه فلز بریلیم ، ذوب آلیاﮊهای حاوی بریلیم ، تولید محصولات الکترونیکی و پرداختن با سایر مواد حاوی بریلیم همچنان وجود دارد.

 

در گذشته ، محققین ، بریلیم و ترکیبات آنرا می‌چشیدند تا در صورت طعم شیرین ، وجود این عنصر را تایید کنند. امروزه با ایجاد تجهیزات مدرن برای تشخیص این عنصر ، دیگر نیازی به انجام این کار خطرناک نیست و نباید چشیدن این ماده را امتحان کرد. با بریلیم و ترکیبات آن ، باید با کمال احتیاط رفتار شود و هنگام انجام هرگونه فعالیتی که احتمال آزاد شدن گرد بریلیم هست، احتیاط خاصی بکار رود. ( احتمال سرطان ریه در صورت تماس طولانی با بریلیم وجود دارد.)

 

در صورت بکاربردن روشهایی می‌توان از این عنصر بطور ایمن استفاده کرد. قبل از آشنایی با روشهای استفاده صحیح از این عنصر ، نباید به فعالیت با آن بپردازیم.

 

تاثیرات سلامتی

استنشاق بریلیم خطرناک است. تاثیر آن به میزان و زمان مواجهه با این عنصر بستگی دارد. اگر بریلیم موجود در سطح هوا افزایش یابد، ( بیشتر از μg/m 1000 ) وضعیت بحرانی بوجود خواهد آمد. این وضعیت همانند آماس ریه است و بیماری بریلیم حاد نامیده می‌شود. استانداردهای هوای محیط کار و اجتماع در جلوگیری از بیماریهای حاد ریوی موثرند.

 

تعدادی از مردم به بریلیم حساسیت دارند ( 1 تا 15 درصد ). این افراد ممکن است واکنشهای التهابی را در دستگاه تنفسی خود احساس کنند. این حالت بیماری بریلیم حاد (CBD) ، ممکن است سالها پس از مواجهه با سطح بالاتر از استاندارد بریلیم در افراد بوجود آید ( بیشتر از μg/m 2 ). این بیماری باعث احساس ضعف ، خستگی و مشکلات تنفسی می‌شود. همچنین می‌تواند باعث بی‌اشتهایی ، کاهش وزن ، بزرگی بخش راست قلب و در موارد پیشرفته بیماریهای قلبی شود.

 

حساسیت به بریلیم در بعضی افراد ممکن است فاقد علامت باشد. عموم مردم مستعد ابتلا به به بریلیم حاد نیستند، چون میزان بریلیم در سطح هوا بطور طبیعی بسیار پایین است( μg/m 00002/0- 00003/0 ). در بلع بریلیم هیچگونه عارضه ای ثبت نشده است، چون روده و معده انسان مقدار بسیار کمی از این عنصر را جذب می‌کنند. زخم معده در سگهایی که در غذایشان بریلیم بوده ، دیده شده است.

 

بریلیم در صورت تماس با پوستی که دارای بریدگی یا خراش است، ممکن است است ایجاد زخم یا لک نماید. تماس طولانی با بریلیم نیز ممکن است باعث ابتلا به سرطان گردد. سازمان بهداشت و خدمات انسانی آمریکا و آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان این کشور ، سرطان‌زایی بریلیم را تایید کرده‌اند. نمایندگی حفاظت از محیط زیست آمریکا(EPA) برآورد کرده است که تماس با بریلیم در مدت عمر با میزان μg/g 4 می‌تواند یک نفر از هر هزار نفر را به سرطان مبتلا کند.

 

هیچ مطالعه ای درباره تاثیر بریلیم روی بچه‌هایی که در معرض آن هستند، صورت نگرفته است، اما به نظر می‌رسد تاثیرات سلامتی بریلیم روی بچه‌ها همانند بزرگسالان باشد. نمی‌دانیم آیا بچه‌ها در آسیب‌پذیری نسبت به بریلیم با بزرگسالان تفاوت دارند. نمی‌دانیم آیا مواجهه با بریلیم ، تاثیری بر نارسائیِ جنین یا سایر تاثیرات پیشرفته در مردم خواهد داشت. بررسی اثرات پیشرفته در حیوانات قاطع نیستند.

 

میزان بریلیم را می‌توان در ادرار یا خون اندازه گیری کرد. اما میزان بریلیم موجود در خون یا ادرار نشان دهنده میزان یا مدت تماس با این عنصر نیست. میزان بریلیم همچنین می‌توان در نمونه‌های ریه یا پوست اندازه گیری کرد. این آزمایشات را معمولا"در مطب دکتر نمی‌توان انجام داد، اما دکتر می‌تواند نمونه‌ها را به آزمایشگاهی که انجام دهنده اینگونه آزمایشات است، ارسال کند. یکی دیگر از آزمایشات خون ، آزمایش تکثیر لنفوسیت بریلیم خون است که نشان دهنده حساسیت به بریلیم است و دارای ارزش پیش‌بینی برای CBD است.

 

میزان عادی بریلیم که احتمالا" صنایع به هوا می‌فرستند، دارای ترتیب μg/m 1 بطور میانگین دوره 30 روزه یا μg/m 2 در هوای اطاق کار برای 8 ساعت شیفت کاری می‌باشد.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[mani24 29665]

منیزیم

منیزیم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Mg و عدد اتمی 12 می‌باشد. منیزیم ، هشتمین عنصر فراوان است و تقریبا" 2% پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و سومین عنصر فراوان محلول در آب دریا به حساب می‌آید. کاربرد اصلی این فلز قلیایی خاکی ، بعنوان عامل آلیاژ ساز برای ساخت آلیاژ آلومینیم – منیزیم می‌باشد.

 

خصوصیات قابل توجه

منیزیم ، فلزی سبک ، سفید رنگ و نسبتا" محکم است ( یک‌سوم از آلومینیوم سبکتر ) که در معرض هوا به‌آرامی کدر می‌گردد. پودر این فلز ، هنگامیکه در معرض هوا قرار گیرد، گرم شده ، با شعله‌های سفید رنگی می‌سوزد. اگرچه به شکل نوارهای باریک به‌آسانی محترق می‌شود، سوختن مقادیر زیاد آن دشوار است.

 

کاربردهــــــا

ترکیبات منیزیم ، بخصوص اکسید منیزیم ، بیشتر بعنوان مواد دیرگداز در کوره‌های تولید آهن و فولاد ، فلزات غیرآهن ، شیشه و سیمان ، مورد استفاده قرار می‌گیرد. اکسید منیزیم و سایر ترکیبات هم در صنایع عمرانی ، شیمیایی و کشاورزی بکار می‌روند. عمده کاربرد منیزیم بصورت یک افزودنی آلیاژساز به آلومینیوم است که از این آلیاژ ، بیشتر در قوطی‌های مواد آشامیدنی استفاده می‌گردد.

 

همچنین آلیاژهای منیزیم ، اجزای ساختاری اتومبیل‌ها و ماشین‌آلات را تشکیل می‌دهند. کاربرد دیگر این فلز ، کمک به جداسازی گوگرد از آهن و فولاد است.

 

سایر کاربردها

منیزیم ، مانند آلومینیم ، محکم و سبک است، بنابراین اغلب در چرخهای مرغوب که mag wheels نامیده می‌شوند، بکار می‌رود.

 

 

آلیاژ این فلز در ساخت هواپیما و موشک ضروری است.

 

 

منیزیم در صورتیکه بعنوان عامل آلیاژ ساز بکار رود، خصوصیات تولیدی ، مکانیکی و جوش خوردن آلومینیم را ارتقا می‌دهد.

 

 

عامل افزودنی برای پیشرانهای معمولی و مورد استفاده در تولید گلوله‌های کوچک گرافیت در چدن.

 

 

عامل کاهنده برای ساخت اورانیوم خالص و فلزات دیگر از نمکهایشان.

 

 

هیدروکسید آن در شیر منیزی ، کلرید و سولفات آن در سولفات دومنیزی و سیتراتهای آن در پزشکی کاربرد دارند.

 

 

مگنزیت

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

-burned برای مقاصد دیر گداز از قبیل آجر و آسترهای محافظ در کوره‌ها مورد استفاده است.

 

 

 

 

 

منیزیم همچنین در دمای 4000 درجه فارینهایت قابل اشتعال و احتراق است.

 

 

دمای فوق‌العاده زیادی که برای سوزاندن منیزیم نیاز است، این عنصر را تبدیل به ابزاری راحت برای شروع آتشهای ناگهانی هنگام تفریحات سالم در فضای باز می‌کند.

 

 

پودر کربنات منیزیم ( MgCO3) توسط ورزشکاران رشته‌هایی چون ژیمناستیک و وزنه برداری ، برای افزایش میزان چسبیدن دست به وسایل ( دستگاهها و هالتر ) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

 

سایر کاربردها عبارتند از فلاش دوربین عکاسی ، منور بمبهای آتش‌زا.

 

 

شناخت محیط رشد:منیزیم

منیزیم در تولید کلروفیل به کار می رود و در نتیجه عمل فتوسنتز موثر می باشد. در بذرها، منیزیم به مقدار زیاد یافت می شود. علایم کمبود منیزیم در گیاه زردی بین رگبرگهاست. علایم کمبود ابتدا در برگهای پیر مشاهده می شود. و در صورت کمبود شدید، برگ ها شروع به ریزش می کنند. در خاک منیزیم نسبتاً سریع شسته شده و از دسترس گیاه خارج میگردد. برای رفع کمبود منیزیم از کربنات و سولفات منیزیم استفاده می شود.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

نام , علامت اختصاری , شماره Magnesium, Mg, 12

گروه شیمیایی فلز قلیائی خاکی

گروه , تناوب , بلوک 2 «IIA), 3 , s

جرم حجمی , سختی 1738 kg/m3, 2.5

رنگ سفید نقره ای

 

خواص اتمی

وزن اتمی 24.305 amu

شعاع اتمی (calc.) 150 pm (145 pm)

شعاع کووالانسی 130 pm

شعاع وندروالس 173 pm

ساختار الکترونی [Ne]3s2

-e بازای هر سطح انرژی 2, 8, 2

درجه اکسیداسیون (اکسید) 2 ( باز قوی)

ساختار کریستالی شش گوشه

خواص فیزیکی

حالت ماده جامد (پارا مگنتیسم)

نقطه ذوب 923 K (1202 °F)

نقطه جوش 1363 K (1994 °F)

حجم مولی 14.00 ש»10-6 ««متر مکعب بر مول

گرمای

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

127.4 kJ/mol

گرمای هم‌جوشی 8.954 kJ/mol

فشار بخار 361 Pa at 923 K

سرعت صوت 4602 m/s at 293.15 K

متفرقه

الکترونگاتیویته 1.31 (درجه پاولینگ)

ظرفیت گرمایی ویژه 1020 J/kg*K

رسانائی الکتریکی 22.6 106/m اهم

رسانائی الکتریکی 156 W/m*K)

1st پتانسیل یونیزاسیون 737.7 kJ/mol

2nd پتانسیل یونیزاسیون 1450.7 kJ/mol

3rd پتانسیل یونیزاسیون 7732.7 kJ/mol

[mani24 29665]

کلسیم

معرفی

کلسیم ، یکی از عناصر شیمیایی با نشانه Ca، دارای عدد اتمی 20 و در گروه دوم اصلی جدول تناوبی قرار گرفته است. کلسیم از نظر فراوانی ، در میان کلیه عناصر پوسته زمین دارای مقام پنجم و در میان فلزات دارای مقام سوم است ترکیبات کلسیم تشکیل دهنده 64/3 % از پوسته زمین می‌باشد. بلورهای سفید کلسیم ، در دمای C˚810 ذوب می‌شوند و فلز کلسیم در آب و اسید محلول بوده و هیدروکسید و نمک تولید می‌نماید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

منابع

منابع کلسیم در پهنه زمین گسترده بوده و در هر یک از سرزمینها بوفور یافت می‌شود. این عنصر در حیات گیاهی و جانوری دارای نقش حیاتی بوده و در استخوانها و دندانها و پوسته تخم مرغ ، انواع مرجانها و بسیاری از خاکها وجود دارد. همچنین کلرید کلسیم در حدی به گستردگی 15/0% در آب دریا وجود دارد. ذکر این نکته ضروری بنظر می رسد که آهک (اکسید کلسیم) ماده شناخته شده‌ای است که از قدیم الایام در مورد یونان باستان از آن بعنوان ملات در ساختمانها استفاده می شده است. کلسیم در ترکیب پوسته زمین به مقدار 36300 گرم در تن وجود دارد این عنصر به حالت آزاد یافت نمی‌شود، بلکه به شکل ترکیب های مختلف در کانی‌ها و به صورت محلول در ساختمان جانوران و گیاهان شرکت می کند. کانی‌های حائز اهمیت کلسیم عبارتند از: دولومیت ، گیبس و آپاتیت.

 

تهیه واستخراج

در صنعت ، فلز کلسیم را می‌توان از الکترولیز کلسیم کلرید و مخلوط فلوئورید و پتاسیم کلرید تهیه نمود. در این روش ، از صفحه های زغالی به عنوان آند و از میله های آهن به عنوان کاتد استفاده می‌شود. در مقیاسی کوچکتر می توان آهک را با فلز آلومینیوم در خلا احیا نموده و متعاقب آن ، عمل را بوسیله منظور

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

فلز کلسیم ادامه داد. بعلاوه کلسیم کلرید که عبارت از یک ماده اولیه است را می توان یا بوسیله اثر اسیدکلریدریک پر ماده معدنی کربناته و یا بعنوان ضایعات در فرآیند solvay تهیه کرد.

 

تجربه و شناسایی

از نظر کیفی ، وجود کلسیم را می توان یا بوسیله تشکیل کربنات نامحلول آن ، و یا بوسیله مشتعل نمودن آن شعله یک مشعل که ایجاد رنگ قرمز درخشان می‌نماید، تشخیص داد.

از نظر کمی ، کلسیم را بعد از جداکردن از سایر فلزهای قلیایی خاکی ، به روش های کرومات- سولفات و یا اتر- الکل ، از آمونیوم ، اگزالات استفاده می کنند که کلسیم به شکل کلسیم اگزالات رسوب نموده و سپس این رسوب را توزین می‌نمایند. اگزالات مورد نظر را نیز یا می توان بوسیله اشتعال به اکسید و یا با استفاده از محلولهای استاندارد شده پرمنگنات پتاسیم اکسیده نمود.

!خواص شیمیایی

کلسیم عنصری است که نسبت به فلزات قلیایی و سایر فلزات قلیایی خاکی از قدرت فعالیت کمتری برخوردار است. مانند بریلیم و آلومینیوم ، و برخلاف فلزات قلیایی ، این عنصر بر حسب سوختگی در پوست نمی گردد. باید توجه داشت که در هوا لایه نازکی از اکسید و نیترید بر روی کلسیم تشکیل می شود که می تواند آن را از اثرات بعدی هوا مصون نگاه دارد، لکن در درجه حرارت بالا این عنصر در هوا سوخته و تشکیل مقدار زیادی نیترید می دهد. کلسیم تجارتی به آسانی با آب و اسیدها واکنش نموده تولید هیدروژنی می نماید که حاوی مقدار قابل ملاحظه ای از گاز آمونیاک وهیدروکربنها ، بعنوان ناخالصی می‌باشد. از حکیم ، می توان بعنوان یک عامل آلیاژ کننده برای فلزات حاوی آلومینیوم به منظور حذف بیسموت از سرب و بعنوان کنترل کننده کربن گرافیتی ، در چدن استفاده کرد. از طرف دیگر می توان از این فلز بعنوان عاملی برای حذف اکسیژن درکارخانجات فولاد و بعنوان عامل احیا کننده در تهیه فلزاتی مانند کروم ، زیرکونیم و اورانیم و بعنوان یک ماده جداکننده برای مخلوط گازهای نیتروژن و آرگون استفاده نمود. ضمنا زمانیکه کلسیم ، به آلیاژهای منیزیم افزوده شود (25/0%) ، ساختمان آنها را تصفیه وموجب کاهش تمایل آتش گیریهای آنها می شود.

 

ترکیبات کلسیم و کاربرد آنها

عموما می بایست که از ترکیبات سدیم نسبت به ترکیبات کلسیم ، بیشتر استفاده شود، لکن با مقایسه قیمت این دو ترکیب با یکدیگر ، در بسیاری از موارد از ترکیبات کلسیم استفاده می شود. در هر صورت باید توجه داشت که آهک قلیایی ارزان تری ، نسبت به هیدروکسیدسدیم محسوب می شود. از ترکیبات مهم کلسیم می توان به موارد زیر اشاره نمود:

 

 

هیدرید کلسیم: این ترکیب در اثر واکنش مستقیم با هیدروژن در C400˚ حاصل می گردد و با آن می توان بسیاری از اکسیدهای معدنی مانند رویتل و بدلیت را تا حد فلز مربوطه احیا کرد همچنین می توان با استفاده از این ترکیب ، کلریدکلسیم را به سدیم احیا و مونوکسید کربن را به فرم آلدهید تبدیل نمود هر بعنوان یک عامل متراکم کننده درتبدیل استون به اکسید مزیتلین و بعنوان کاتالیزور هیدروژناسیون در تبدیل اتیلن به اتان نفش دارد.

اکسید و هیدروکسید کلسیم: اکسید کلسیم ( آهک) را می‌توان بوسیله تجزیه حرارتی کربنات معدنی این عنصر در کوره های بلند در فرآیندی مداوم تولید نمود. برای تهیه هیدروکسید کلسیم نیز می‌توان از هیدرولیز اکسید آن استفاده نمود. از هیدروکسید کلسیم ، بعنوان قلیا در مواردی که نیاز باشد استفاده می‌گردد.

سیلید کلسیم: برای تهیه سیلید کلسیم می توان در یک کوره الکتریکی از اثر آهک برسیلیکا و یک زغال احیا کننده استفاده نمود. این ماده بعنوان عامل اکسیژن زدایی از فولاد ، بسیار مفید می‌باشد.

کربید کلسیم: برای تهیه این ترکیب می توان مخلوطی از آهک و کربن را در یک کوره الکتریکی تحت درجه حرارت C˚3000 قرار داد. کریبد کلسیم در اثر هیدرولیز استیلن تبدیل می گردد که استیلن یک ماده آغاز برای تهیه تعداد کثیری از مواد شیمیایی مهم در صنعت مواد شیمیایی آلی است.

کربنات کلسیم: در طبیعت ، کربنات کلسیم تحت عناوین مختلف و به وفور یافت می‌شود. سنگ آهک ایسلند و کلسیت اساسا کربنات خالص هستند، در حالیکه ماربل تا اندازه ای دارای ناخالصی می‌باشد. اگر چه کربنات کلسیم کاملا در آب نامحلول می باشد، لکن در آبهای حاوی دی اکسید کربن ، در حد قابل ملاحظه ای محلول است زیرا در اثر ترکیب با دی‌اکسید کربن به صورت بیکربنات درمی‌آید.

هالیدهای کلسیم: از جمله هالیدهای کلسیم ، فلوئورید فسفر سانس ، یکی از ترکیبات گسترده کلسیم می باشد، که با توجه به میزان شفافیت آن ، نسبت به اشعه ماورای بنفش و مادون قرمز از کاربردهای با اهمیتی ، در اسپکتروسکوپی برخوردار است. از دیگر هالیدهای کلسیم ، کلرید کلسیم است که بعنوان عامل خشک کننده و همچنین بدلیل قابلیت انحلال فوق العاده آن در آب سرد ، در سیستمهای خنک کننده استفاده می‌شود. مضافا از کلرید کلسیم و هیپوکلریت کلسیم بعنوان عامل سفید کننده نیز استفاده می‌کنند.

کلسیم در بیوسفر (زیست کره)

کلسیم جزء ساختمانی و ثابت کلیه گیاهان بوده و بصورتهای جزء ساختمانی و یون فیزیولوژیکی توامان یافت می‌شود. مضافا یون کلسیم قادر است اثرات سمی یونهای پتاسیم ، سدیم و منیزیم را بلا اثر نماید. کلسیم بدلیل وجود در خاک قادر است بر قلیائیت آن اثر ومتعاقب آن در رویش گیاهان تاثیر داشته باشد. این عنصر در ساختمان بدن حیوانات (در بافتهای نرم) ، مایعات میان بافتی و اسکت بندی یافت می شود. استخوانهای مهره داران حاوی کلسیم ، بصورت فلوئورید کلسیم ، کربنات کلسیم و فسفات کلسیم می باشد همچنین کلسیم ذاتا در بسیاری از وظائف بیولوژیکی مهره داران ، سهیم است.

 

شناخت محیط رشد:کلسیم

درون گیاه، کلسیم بیشتر به صورت پکتات کلسیم، در دیواره یاخته ها، یافت می شود. و کارش متصل ساختن یاخته ها به هم است. این ماده ، به علت غیر قابل انتقال بودنش درون بافت ها، باید پیوسته دردسترس گیاه قرار گیرد، کمبود کلسیم باعث کمبود رشد و همچنین لوله شدن برگها و قهوه ای رنگ شدن ریشه ها می گردد. در گوجه فرنگی، کمبود کلسیم باعث گندیدگی ته میوه می شود. در سیب، وجود آن مایه سختی بافت های میوه شده، به عمر پس از برداشت آن می افزاید و کمبودش باعث آسیب پوستی می گردد. گرچه میزان کلسیم، اغلب در خاک ها به مراتب از پتاسیم کمتر است ولی بر عکس پتاسیم، قابلیت جذب آن برای گیاه خیلی زیادتر می باشد.

کمبود کلسیم را می توان با اضافه کردن آهک به خاک بر طرف ساخت ، البته باید در نظر داشت که آهک واکنش خاک را نیز بالا می برد. سوپر فسفات نیز حاوی مقدار زیادی کلسیم است. همچنین برای رفع کمبود کلسیم می توان گیاهان را با کلرور کلسیم و یا نیترات کلسیم محلول پاشی کرد.