شناسایی کاتیون ها 

آزمون شعله‌‌‌ ؛ آزمايشی ساده و جذاب

در بين ما انسانها، مسئله ي تعيين و تشخيص هويت افراد كه با انجام روش هاي قديمي و جديد صورت مي گيرد به محققان و كارآگاهان براي يافتن پاسخ سوالاتشان كمك شاياني مي كند . همانطور كه برخي ويژگي هاي انساني مانند اثر انگشت و  DNA  براي هر شخصي منحصر به فرداست و حالت ويژه اي دارد . براي يك عنصر شيميايي نيز ويژگي هاي خاصي وجود دارد كه براي شناسايي آن مي تواند مورد استفاده قرار گيرد.

آزمون شعله يكي از روش هاي شناسايي مواد در علم شيمي است . از اين آزمايش براي تشخيص برخي عنصرها ( معمولاًفلزها ) در مواد مختلف استفاده مي شود .  اساس اين آزمون بر منحصر به فرد بودن طيف نشري عناصر مختلف بناگذاري شده است . براي انجام اين آزمايش به سادگي مي توان مقداري ازيك نمونه ي مجهول را در شعله ي چراغ گاز قرار داد و تغيير رنگ شعله را زير نظر گرفت . در اين مورد روشهاي مختلفي براي قرار دادن نمونه ها در شعله آتش پيشنهاد شده است . مثلاً براي برداشتن نمونه ها مي توان از يك سيم فلزي تميز و بي اثر ( مانند طلا – پلاتين ) يا آلياژ نيكل و كروم ، ( سيم نيكرومي) كه انتهاي آن به شكل حلقه پيچيده  شده است ،‌استفاده كرد . يا اينكه نوك يك چوب باريك ، بلند و تميز را خيس مي كنند و مقدار كمي از نمونه را با كمك آن برداشته در شعله قرار مي دهند .

چون عنصر سديم جزء سازنده ي بسياري از تركيب ها و مخلوط هاست و رنگ شعله ي آن بر ساير رنگها غلبه مي كند و به اصطلاح آنها را مي پوشاند ، بنابراين براي رفع اين مزاحمت و براي ديدن هرچه بهتر رنگ شعله ساير فلزها مي توان از شيشه ي آبي كبالت به عنوان صافي استفاده كرد .

در جدول زيرفهرستي از رنگ شعله ي چند عنصر ارايه شده است . بهتر است هريك از آنها را هم خودتان در آزمايشگاه تجربه كنيد و از يك ازمايش شيمي  ساده ولي جذاب لذت ببريد.

منبع :http://kimiagaran.blogfa.com

معرفي و تقسيم‌بندي پليمرهاي هوشمند

هوشمندي در مواد، خاصيتي است كه مختص به گروه خاصي نبوده و در اغلب گروه­هاي مواد ديده مي­شود. پليمرها نيز از اين قضيه مستنثنا نيستند و در برابر محرك­هاي مختلف مثل دما، ميدان­هاي الكتريكي و ميدانهاي مغناطيسي، عكس‌العمل­هاي متفاوتي از خود نشان مي‌دهند. اين پليمرها به گروه‌هاي مختلفي تقسيم ‌مي‌شوند و داراي خواص و كاربردهاي متفاوتي مي‌باشند. در ذيل به معرفي، تقسيم‌بندي، كاربردها و بازار اين مواد به طور مختصر اشاره شده است:

1) پليمرهاي فعال الكتريكي (EAP)

مكانيزم هوشمندي در اين مواد، عكس‌العمل‌ در برابر تحريكات الكتريكي خارجي است. اين عكس‌العمل، تغيير در ابعاد و هندسه ماده را شامل مي شود.

اين پليمرها كه در سال 1990 شناخته شده­اند، كاربردهاي زيادي در پزشكي، صنعت و مهندسي عمران دارند. اين پليمرها به دو دسته عمده تقسيم مي‌شوند:

الف)پليمرهاي فعال الكتريكي الكترونيكي كه به منظور حفظ تغيير مكان ايجاد شده در اثر اعمال ولتاژ DC مورد استفاده قرار مي‌گيرند و كاربردهاي زيادي در رباتها دارند. اين دسته خود از جنبه كاربردي به دو گروه تقسيم مي‌شود كه عبارتند از: گروهي كه در حسگري خود از رسانايي و هدايت الكتريكي بهره مي‌برند و گروهي كه از فعاليت الكتريكي خود در اثر تحريك خارجي به عنوان محرك استفاده مي‌كنند.

كاربردهاي اين پليمرها در صنايع مختلفي است كه مي‌توان از جمله آنها مواد الكترواستاتيك در لباسهاي ضد الكتريسيته، چسب‌هاي رسانا، حفاظ‌هاي الكتريكي و مغناطيسي، تخته‌هاي مدار چاپي الكترونيكي، رشته‌هاي اعصاب مصنوعي، سازه‌هاي هواپيما و پيزوسراميك­ها را نام برد.

ب)پليمرهايفعالالكتريكييوني هستند كه در غشاهاي مبادله­گر يوني، محرك‌هاي الكترومكانيكي، سنسورهاي حرارتي- شيميايي، الكتروليت­هاي جامد، باطري‌هاي قابل شارژ و سيستم‌هاي رهايش دارو در پزشكي كاربرد دارند.

پليمرهاي فعال الكتريكي به عنوان دي­الكتريك نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرند. به عنوان نمونه پليمرهاي كه داراي سفتي (Stiffness) و ثابت دي­الكتريك بالا مي‌باشند، در محرك­هاي(Actuator) با كرنش بالا مورد استفاده قرار مي‌گيرند كه به طور نمونه در پيزوالكتريك­ها كاربرد دارند.

قابل ذكر است كه الاستومرهاي بلور مايع، الاستومرهاي الكتروويسكوالاستيك، پليمرهاي فروالكتريك، نانولوله‌هاي كربن و پليمرهاي رسانا كه بعنوان شناساگرهاي گازهاي سمي (حسگرهاي يوني) در پالايشگاهها و صنايع نظامي كاربرد دارند، نيز در اين گروه قرار مي‌گيرند.

2) سيالات مغناطيسي و رئولوژيكي (MRF)

در اين نوع از پليمرهاي هوشمند، با تغيير ميدان مغناطيسي، ويسكوزيتة آنها تغيير مي‌كند و عملكرد آنها مشابه سيالات الكتريكي رئولوژيكي مي‌باشد.

3) سيالات الكتريكي رئولوژيكي (ERF)

اين سيالات اساس پليمري دارند و در برابر ميدان الكتريكي از خود تغيير ويسكوزيته نشان مي‌دهند كه مي­توان با اين تغيير ابعاد را تحت تاثير قرار داد. به طور مثال اين مواد در كمك فنرهاي خودرو در خودروهاي جديد كاربرد دارند و با تغيير جريان مي‌توان ارتفاع خودرو را تنظيم نمود.

اين نوع پليمرها در راه‌سازي، پل‌سازي و صنعت ساختمان نيز استفاده مي‌شود و امروزه در تكيه‌گاه خيلي از پل‌ها خصوصاً پل‌هاي معلق از اين مواد استفاه مي‌شود.

سيالات ERF داراي سه نوع مثبت، منفي و مواد نوري الكتريكي هستند. اگر با اعمال ميدان الكتريكي، ويسكوزيته افزايش يابد ERF مثبت است، اگر با افزايش ميدان الكتريكي ويسكوزيته كاهش يابد ERF منفي است و اگر با تاباندن اشعه ماوراء بنفش ويسكوزيته تغيير كند ERF از نوع نوري و الكتريكي مي‌باشد.

4) ژل‌هاي پليمري هوشمند

با تغيير در زنجيره پليمرها مي‌توان ژل­ها را ساخت كه اين كار با تعويض بعضي از مونومرهاي زنجيره با مواد شيميايي صورت مي‌گيرد. تفاوت اصلي ژل­ها با پليمرها سازگاري شيميايي و ترموديناميكي آنها با حلال‌ها مي‌باشد و نيز خاصيت رطوبت‌گيري كه در آنها وجود دارد.

ژل­ها براساس ويژگي‌هايي نظير طبيعت گروه‌هاي تشكيل­دهنده، خواص مكانيكي، ويژگي‌هاي ساختاري و شكل شبكه تقسيم‌بندي مي‌شوند و در برا بر محرك‌هاي مختلف فيزيكي و شيميايي نظير دما، ميدان الكتريكي و مغناطيسي، نور، فشار و PH، از خود عكس‌العمل‌ نشان مي‌دهند و در صنايع دفاعي، زيستي، داروسازي و غيره مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

5) پليمرهاي با حافظه شكلي

مشابه آلياژهاي حافظه‌دار هستند به اين ترتيب كه در اثر تغييرات دمايي از خود تغييرات ابعادي نشان مي‌دهند كه علت آن تغيير در مورفولوژي زنجيره‌ها است. اين پليمرها در مواردي مثل جيگ و فيكسچرهاي ماشينكاري كاربرد دارند.

بررسي بازار

پليمرهاي هوشمند هنوز خيلي تجاري نشده‌اند، بنابراين بازار خيلي بزرگي را به خود اختصاص نمي‌دهند. البته 5 تا 15 سال آينده اين بازار رشد بسيار خوبي خواهد داشت زيرا كاربردهاي آينده اين مواد كه در حوزه‌هاي مختلفي چون پزشكي، كامپيوتر، خودرو، تلويزيون، پول الكترونيكي، كنترل­كننده‌هاي بهداشتي، هوافضا، بيوتكنولوژي، صنايع نظامي، الكترونيك و فناوري نانو خواهد بود، نويددهنده بازار بزرگي براي اين مواد است.

در بين سال­هاي 2010-1992 بر اساس پيش­بيني­هاي انجام شده، در برخي از كاربردهاي اصلي اين مواد مثل غلافها و پوششهاي سيم و كابل، باطري‌هاي ذخيره انرژي با ظرفيت بالا و سپرهاي تجهيزات الكترونيك كه در فضاپيماها و محافظ‌هاي الكترونيك كاربرد دارند، روند مصرف رو به افزايش است و بازار خوبي را به خود اختصاص خواهند داد. مثال­هاي زير به صحت اين ادعاها اشاره دارد:

از سال 2000-1992 مصرف اين مواد رو به افزايش بوده بطوري كه مصرف پليمرهاي هادي استفاده در باطري‌ها در سال 2000 معادل 500 هزار پوند بالغ بر 50 ميليون دلار بوده است.

بازار سپرهاي الكترونيك در سال 1988، 116 ميليون دلار و در سال 1993، 165 ميليون دلار بوده است و امروزه پوشش­هاي هادي و صفحات پليمري 75 درصد بازار مواد مشابه را به خود اختصاص داده­اند.

هزينه پوشش­هاي پلاستيكي نسبت به ساير مواد پايين‌تر است و 1.25 تا 2.5 دلار به ازاي هر فوت مربع ذكر شده است.

البته عمده بازار مواد هوشمند پليمري در كشورهاي پيشرفته است و بايد اين بازار را به كشورهاي در حال توسعه گسترش داد و اين نياز را براي اين كشورها به وجود آورد. پيش‌بيني انجام­شده در مورد بازار اين مواد تا سال 2010 بالغ بر 457 ميليون دلار خواهد بود.

پلاريمتري  ( Polarimetry )

اين روش براي تجزيه كمي و كيفي اجسامي كه فعاليت نوري دارند به كار مي رود. نور سفيد در تمام جهات ارتعاش دارد و اگر از اجسام Polaroid مانند بعضي مواد پلاستيكي يا بلورهاي طبيعي مانند كلسيت كه فرمول آنها CaCO3 است عبور كند به دو اشعه تقسيم مي شود. چون سرعت هر يك از دو اشعه در داخل بلور متفاوت است. در صورتي كه بلور را در امتداد يكي از قطب ها با  يك زاويه مناسب بريد و مجددا آن را با صمغي بنام كانادا بالسام بچسبانيم، جزئي كه اشعه عادي ناميده مي شود منعكس شده و خارج مي شود. در صورتي كه جزئي كه اشعه غيرعادي (پلاريزه) ناميده مي شود بدون شكست خارج مي شود ارتعاش اين نور در يك سطح و عمود بر جهت انتشار آن است اين بلور را كه نور پلاريزه ايجاد مي كند، منشور نيكل ناميده مي شود. اجسامي داراي فعاليت نوری هستند كه در ساختمان مولكولي آنها كربن نا قرينه (يعني اتم كربني كه به چهار گروه مختلف متصل باشد) وجود داشته باشد. اين اتم كربن باعث نامتقارن شدن مولكول مي شود و مولكول نمي تواند بر تصوير آينه اي خود منطبق باشد. اگر اين اجسام در مسير نور پلاريزه قرار بگيرند باعث چرخش نور پلاريزه مي شوند در صورتي كه جسم نور پلاريزه را در جهت عقربه ساعت بچرخاند ، راست گردان  (Dextrorotatory) مي گويند و چنانچه در جهت عكس عقربه ساعت بچرخاند ، آن را چپ گردان  (Levorotatory) مي گويند.
مقدار چرخش (الفا) با غلظت جسم (C) متناسب است. و يا می توان گفت نور پلاريزه وقتی از ترکيبات نامتقارن عبور کند، به علت پخش نامتقارن دانسيته الكتروني در مولكول، الكترونهاي مولكول بطور نامتقارن بر نور پلاريزه اثر مي گذارند و باعث چرخش آن حول محور انتشار مي شوند. مولكولهائي كه فعاليت نوري ندارند چون با پخش الكتروني متقارن مواجه هستند بر نور پلاريزه اثر ندارند.
تركيباتي كه تصوير آينه اي قابل انطباق نداشته باشند داراي ايزومر نوری هستند. دو ايزومر نوري يك زوج انانتيومر را تشكيل مي دهند. كه از نظر خواص فيزيكي و شيميایي يكسان هستند و فقط در جهت چرخش نور پلاريزه اختلاف دارند. مخلوط مساوي دو انانتيومر كه از نظر قدر مطلق يكسان ولي از نظر جهت مخالف هستند كاملا همديگر را خنثي مي كنند. چرخش حاصله صفر است به چنين مخلوطي راسميك مي گويند.

اجزاء و قسمتهاي مختلف دستگاه پلاريمتر

1- منبع نور:
توليد كننده نور تك رنگ است، چون ميدان چرخش با  طول موج تغيير مي كند. لذا بايد به عنوان منبع از يك توليد كننده نور تك رنگ استفاده كرد. معمولا از لامپ بخار سديم (خط زرد D) استفاده مي شود. لامپ جيوه هم ممكن است بكار برده شود. طول موج لامپ سديم 589.3 A° لامپ جيوه °546 A

۲- شکاف( Slite) :
ميزان نور رسيده به نمونه را تنظيم مي كند.

3- عدسي:
نقش موازي كننده نور را دارد.

4- منشور نيكل :
 اولین منشور نیکل كه پلاريزور نام دارد و نور را پلاريزه مي كند.

5- سل نمونه:
استوانه اي شيشه اي است و جهت قرار دادن نمونه مورد آزمايش در داخل آن است طول آن ممکن است 1 ،  2 ، 3 ، 4  سانتیمتر باشد. (اگرحباب هوا داشت در برآمدگي سل بايد قرار گيرد.)

6- منشور نيكل :
دومین منشور نیکل كه آنالايزور(Analyzer) بعنوان تجزيه كننده است كه با چرخاندن آن مي توان نور پلاريزه را به حالت اول برگرداند و مقدارانحراف آن را بر حسب درجه از روي يك سطح دايره اي مدرج خواند.
در اين حالت روشنائي دو نيم دايره اي كه از عدسي چشمي ملاحظه مي شود به يك اندازه خواهد بود.

7- عدسي چشمي و ردياب (دتكتور):
معمولا از چشم انسان بعنوان ردياب استفاده مي شود. در دستگاههای پيشرفته فتوالکتريک هستند و تا 001/0 درجه را تعيين مي كند.

پلاريمتر نيم سايه:
يك پلاريزور كوچك متحرك بنام نيكل نيم سايه بعد از پلاريزور قرار دارد كه مي توان آن را با چرخاندن طوري تنظيم نمود كه مانع عبور نور شود. در اين حالت نيمي از دايره اي كه از عدسي چشمي ملاحظه مي شود سياه به نظر مي رسد، بعد شدت نور هر دو نيم دايره را به وسيله چرخاندن آنالايزور مساوي تنظيم مي كنيم. در اين حالت دستگاه بايد روي صفر باشد. با گذاشتن نمونه در مسير نور، شدت روشنائي دو نيم دايره فرق مي كند كه بايستي با چرخاندن آناليزور به حالت اول برگرداند و مقدار چرخش را كه a نام دارد از روي درجات خواند.

چرخش ويژه (انحراف مخصوص) Specific rotation :

زاويه a به چند عامل بستگي دارد. كه عبارتند از ماهيت تركيب، غلظت يا دانسيته (براي مايعات) طول نمونه اي كه بايد نور از آن عبور كند (طول مسير)، درجه حرارت، حلال، طول موج نور غلظت و طول مسير اهميت زيادي دارند چون تعداد متوسط مولكولهاي فعال نوری تعيين می شوند.

مقدار چرخش مخصوص براي يك جسم تحت شرايط معين ثابت است.
لذا از آن مي توان بعنوان يك ثابت فيزيكي مثل نقطه ذوب و نقطه جوش و غيره استفاده كرد. رابطه انحراف مخصوص با ازدياد درجه حرارت براي مقدار معيني از نمونه تغيير مي كند. براي تجزيه كمي با دانستن انحراف مخصوص يك جسم خالصی  كه در جداولي براي °C 20=t داده شده و اندازه گيري a با استفاده از فرمولهاي فوق مقدار C( غلظت) را مي توان حساب كرد.
يكي از مهمترين كاربردهای  پلاريمتري در صنايع قند است. وقتي محلولي فقط حاوي ساكارز باشد، پس از تعيين زاويه چرخش a بوسيله پلاريمتر مي توان غلظت آن را تعيين كرد. صفر پلاريمتر را بايستي با آب مقطر تنظيم نمود يا مقداري كه دستگاه براي آب مقطر نشان مي دهد را يادداشت كرد. يا مي توان منحني استاندارد براي a برحسب C رسم كرد. منحني ممكن است خطي، سهمي يا هذلولي باشد. چرخش مولكولي يك جسم در درجه حرارت T و طول موج لاندا به صورت   نمايش داده مي شود كه با انحراف مخصوص با رابطه زير  مربوط مي شود که M وزن مولكول جسم است.

تغييرات چرخش مولكولي را طول موج نور پلاريزه ORD مي گويند (Optical rotatory  dispersion)  كه براي تشريح فرمول اجسامي كه ساختمان پيچيده دارند به كار مي رود.

نگاه کلی

اسفنجها مواد متخلخلی هستند که حبابهای گاز در حفره‌های آنها حبس شده است. اسفنجها انواع گوناگونی دارند و با توجه به نرمی یا سختی کاربرهای مختلفی دارند. از اسفنجهای نرم در تهیه بالش و تشک و … استفاده می‌شود و اسفنجهای سخت و با چگالی گوناگون مصارف گوناگونی در تهیه وسایل خانگی و صنعتی دارند. امروزه ، گونه‌های زیادی از اسفنجها شناخته شده و تولید و مصرف می‌شوند. پلی‌اورتانها و پلی‌استایرن از عمده‌ترین و پُرمصرف‌ترین اسفنجها می‌باشند.

انواع اسفنج

اسفنجها با توجه به ساختار سلولی به دو گونه نرم و سخت تقسیم می‌شوند. اسفنجهای سخت ، سیستمهای بسته سلولی و متخلخل هستند و اسفنجهای نرم سیستمهای باز می‌‌باشند. برای اینکه اسفنجی انعطاف‌پذیر باشد، باید دارای سلولهای باز باشد تا هنگام فشردگی هوای داخل آنها خارج شود.

تشکیل اسفنج

رزینهای پلاستیکی را می‌توان با روشهای زیر بصورت اسفنج در آورد:

• فرآورده‌های جنبی گازی‌ که طی واکنش پلیمریزاسیون تشکیل می‌شوند.
  
  
• تبخیر یک مایع که دارای نقطه جوش پایین باشد.
  
  
• واکنش شیمیایی یک عامل پُف‌کننده ثانوی که بوسیله حرارت فعال می‌شود.

رسانایی گرمایی اسفنجها

رسانایی گرمایی در اسفنجهای با چگالی کم ، اندکی بیشتر از رسانایی گاز حبس شده در سلولهای آنهاست. هرچه وزن مولکولی گاز بیشتر باشد، رسانایی گرمایی کمتر می‌گردد. گازهایی که رسانایی گرمایی کمتری دارند، در تهیه اسفنجهای نارسانا بکار می‌روند. ممکن است در اثر مرور زمان ، گاز اسفنج از آن خارج شده و گازهای دیگر مثل هوا یا بخار آب در آن وارد شود.

فرئونها ( گازهای فلوئوروکربن ) معمولا در سلولهای پلی اورتان ماندگارترند، اما هوا و آب هم ممکن است وارد سلولها شوند و رسانایی گرمایی اسفنج را حدود 20 تا 40 درصد افزایش دهند.

جدول : برخی گازهای مورد استفاده در تهیه اسفنجها

گاز	فرمول شیمیایی	جرم مولکولی	نقطه جوش	رسانایی گرمایی
هیدروژن	H2	2	- 253	4.28
نیتروژن	N2	28	-196	0.62
اکسیژن	O2	32	-183	0.62
بخار آب	H2O	18	100	0.43
دی‌اکسید کربن	CO2	44	-78	0.40
پنتان	C5H12	72	36	0.34
فلوئوروکربن12	CCl2F2	121	-30	0.23
فلوئوروکربن11	CCl3F	127	24	0.18

نمونه اسفنجهای کاربردی

جدول نمونه‌ای از اسفنجهایی که امروزه به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند

اسفنج	نوع	سلول	گستره چگالیKg/M3	حداکثر دمای کار بر درجه سانتی‌گراد
گرما سختها
پلی اورتان	سخت	بسته	24 – 640 +	93 – 121
پلی اورتان	انعطاف پذیر	باز	14.5 – 320	66 – 93
پلی ایزو سیانورات	سخت	بسته	24 – 320 +	149+
فنولی	سخت	باز یا بسته	5.1 – 352	149+
اوره فرمالدئید	نیمه سخت	کمی بسته	13 – 19	49
پلی آمید	سخت	باز یا بسته	32 – 640	260
گرمانرم
پلی استیرن	سخت	بسته	16 – 160	79
پلی اتیلن	نیمه سخت	بسته	21 – 800	82
پلی وینیل کلرید	سخت	بسته	32 – 64	93
پلی وینیل کلرید	انعطاف پذیر	باز یا بسته	46 – 960	62 – 107
نایلون	سخت	بسته	640 – 960	149

• اسفنجهای گرماسخت : پلیمرهایی که در اثر گرما به پلیمرهای غیر قابل ذوب و انحلال ناپذیر تبدیل می‌شوند.
  
  
• اسفنجها گرمانرم : پلیمرهایی که در اثر گرما می توانند ذوب یا نرم شوند.

یک کمپلکس مجموعه ای است متشکل از یک اتم مرکزی که توسط چند آنیون یا مولکول احاطه شده و در آن ظرفیت اتم مرکزی که معمولا فلز واسطه است اکثرا از حالت متداول آن بیشتر است. مثلا حل شدن سولفات مس خشک (سفید رنگ ) در آب محلول آبی خوش رنگ سولفات مس (II) تولید می کند که یک یون کمپلکس است. ^- CuSO₄ + nH₂ O ............> [Cu(H₂ O)₆ ]²⁺ + SO₄ ²

یون کمپلکس ایجاد شده عامل آبی شدن رنگ این محلول و در واقع تمام محلول های نمکهای مس (II)در آب می باشد.گروه های متصل به اتم مرکزی را که معمولا انیون یا مولکول دو قطبی خنثی می باشند لیگاند می نامندو در اغلب موارد این لیگاندها یک یا چند جفت الکترون به فلز مرکزی می دهند. از آنجاییکه مولکول آب قادر است مانند یک لیگاند عمل کند قرار گرفتن یک یون فلز واسطه (⁺Mⁿ ) در آب به شرط نبود گروه های کئوردینه ی دیگر سبب تشکیل یون کمپلکس⁺M(H₂ O)₆ ]ⁿمی شود.لذا برای تهیه ی برخی از کمپلکس ها مثل ⁺Cu(NH₃ )₆ ]²واکنش بین فلز و لیگاند را باید در محیط غیر آبی انجام دادتا آب به صورت لیگاند وارد قشر کوئوردیناسیون نشود. هم چنین موقع تهیه ی کمپلکسها در آب لیگاند ها به تدریج جایگزین مولکول های آب کئوردینه شده می شوند مانند واکنش مقابل که در شش مرحله صورت می گیرد:  Ni(H₂ O)₆ ²⁺ + 6NH₃ .............> Ni(NH₃ )₆ ²⁺ علاوه بر کمپلکس های عادی یا کلاسیک نوع دیگری از کمپلکس ها نیز وجود دارند که انها را ترکیبات آلی فلزی می نامند در این کمپلکس ها حالت اکسایش فلز پایین (صفر یا +1 ) است و پیوند کربن فلز هم وجود دارد. هم چنین در کمپلکس های کلاسیک لیگاند ها معمولا دهنده ی جفت الکترون (دهنده ی ơ) و به مقدار جزئی گیرنده ی π هستند اما در ترکیبات آلی فلزی لیگاند ها اغلب علاوه بر دهندگی الکترون گیرنده ی شدید π نیز می باشند. در هر دو مورد این ترکیبات می توانند خنثی کاتیونی یا انیونی باشند.از جمله کمپلکس های آلی فلزی فروسن است که شامل دو حلقه ی سیکلوپنتن در بالا وپایین اتم اهن است. اولین ترکیب آلی فلزی جداسازی شده نمک زایس است که توسط زایس جداسازی شد. پایه گذار شیمی کوئوردیناسیون مدرن آلفرد ورنر است او در سال 1866 در فرانسه متولد شد ورنر اولین مقاله ی خود را درباره ی این موضوع در سال 1891 در سن 25 سالگی عرضه کرد و در سال 1913 جایزه ی نوبل شیمی را برای این کار به وی اهدا شد.

تعداد لیگاند ها و یا در واقع تعداد اتم های دهنده ی الکترون متصل به فلز مرکزی را عدد کئودیناسیون می گویند که یکی از ویژگیهای یک کمپلکس است یعنی اینکه مثلا اغلب کمپلکسهای با عدد کئوردینه یکسان خواص مغناطیسی مشابهی را از خود نشان می دهند.

خواص مغناطیسی کمپلکس های فلزی:

مغناطیس پذیری : اگر جسمی در یک میدان مغناطیسی با قدرت H₀ قرار گیرد القاء مغناطیسی B یا شار مغناطیسی در این جسم از رابطه ی مقابل به دست می آید: B= H₀ + 4πM در این رابطه H₀  قدرت میدان مغناطیسی خارجی و Mشدت مغناطیس شدن در واحد حجم است.

ممان مغناطیسی : خواص مغناطیسی ماده از دو راه توسط الکترونها حاصل می شود : یکی ناشی از  حرکت دورانی الکترون حول محور خود که چون دارای بار منفی است از این طریق می تواند مغناطیس تولید کند (ممان اسپینی الکترون) و دیگری ناشی از  حرکت الکترون در مدار خود حول هسته (ممان اربیتالی الکترون).پس ممان مغناطیسی تولیدی مواد حاصل این دو خاصیت الکترون است.واحد ممان مغناطیسی بور مگنتون است یک بور مگنتونe     ( BM)=eh̸4Πmc    بار الکترون h ثابت پلانکmجرم الکترون و cسرعت نور است.

ترکیب پارامغناطیس ترکیبی است که الکترون جفت نشده دارد سهم پارامغناطیسی در تاثیر پذیری از بر هم کنش ممان های زاویه ای اسپینی و اربیتالی الکترونها با میدان مغناطیسی خارجی ناشی می شود.ممان مغناطیسی موثر برای یک سیستم پارامغناطیس با در نظر گرفتن ممانهای زاویه ای اسپینی و اوربیتالی الکترونها از این رابطه به دست می آید:( µ=√4S(S+1)+L(L+1  در این رابطه Sعدد کوانتومی اسپین کل و L عدد کوانتومی اوربیتالی کل است.همه ی مواد با میدان مغناطیسی بر هم کنش دارند و بر اساس نوع بر هم کنش با میدان به چند دسته ی زیر تقسیم می شوند:

دیا مغناطیس : خاصیت دیا مغناطیسی در همه ی انواع ماده دیده می شود و ناشی از حرکت دورانی الکترونهای جفت شده ی مولکول در اثر القاء میدان مغناطیسی خارجی است. این چرخش منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی کوچک مخالف میدان اعمال شده می شود و به همین دلیل مواد دیامغناطیس از میدان مغناطیسی خارجی رانده می شوند.

پارامغناطیس : خاصیت پارامغناطیسی از برهم کنش ممانهای زاویه ای اسپینی و اوربیتالی الکترونهای منفرد با میدان مغناطیسی خارجی ناشی می شود. این دسته از مواد جذب میدان می شوندوبر خلاف اجسام فرومغناطیس با از بین رفتن میدان خارجی خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند.

فرو مغناطیس : این دسته از مواد به شدت جذب میدان مغناطیسی می شوند در این دسته از مواد ممانهای مغناطیسی ذرات مجاور با کمک میدان مغناطیسی خارجی به طور موازی جهت گیری کرده و یک خاصیت مغناطیسی ماکروسکوپی را نشان می دهند یعنی اینکه در ماده فرومغناطیس حوزه های مغناطیسی وجود دارند که در هر کدام اسپینها به طور موازی جهت گیری کرده اند در صورتی که با اعمال میدان خارجی اسپینهای همه ی حوزه ها با هم موازی می شوندچنانچه دما از مقدار معینی بالاتر رود انرژی گرمایی جهت گیری حوزه ها را به صورت تصادفی تغییر داده و ماده ی فرومغناطیس پارامغناطیس خواهد شد این دما به دمای کوری T_c معروف است.

آنتی فرومغناطیس : اگر در حوزه های مغناطیسی اسپینها به طور غیر موازی جهت گیری کرده باشند ممان مغناطیسی حوزه ها یکدیگر را خنثی نموده و خاصیت آنتی فرومغناطیس مشاهده می شود افزایش دما موجب برهم زدن جهت گیری های غیر موازی در حوزه ها و افزایش خاصیت مغناطیسی می شود و بالاتر از یک دمای معین که به دمای نیل T_N معروف است جسم به صورت پارامغناطیس عمل می کند. یک ماده ی انتی فرومغناطیس در دمای نیل بیشترین خاصیت مغناطیسی را از خود نشان می دهد.

رشد زيركانه ي گرافين

اختراع روشي براي توليد ورقه هاي گرافين با كيفيت بالا روش هاي كنوني منفرد كردن گرافين هر يك مشكلاتي به همراه دارد. معمولترين اين روشها تقسيم مكانيكي است (يعني جدا كردن ورقه ها از يك كريستال بزرگتر)، اما اين روش نميتواند به گونه اي قابل اعتماد نمونه هاي گرافين به اندازه كافي بزرگ براي كاربرد را توليد كند. روش ديگر كه در آن ساختار اتمي يك زير لايه بعنوان بذري براي رشد گرافين مورد استفاده قرار ميگيرد و به رشد همبافته (epitaxial growth) نيز مشهور است، نمونه اي با ضخامت يكنواخت از لايه هاي گرافين توليد نميكند در حالي كه پيوند بين لايه عمقي گرافين و زير لايه ممكن است روي خواص لايه هاي كربن تاثير گذار باشد. گروه آزمايشگاه Brookhaven تكنيك خود را بر اساس اين  روش دوم پايه گذاري كرده اند، با اين تفاوت كه توانستند گرافين را با يك روش لايه به لايه كنترل شده رشد دهند. زير لايه انتخابي آنها يك ماده نادر به اسم روتنيم (ruthenium )است و در حالي كه لايه عمقي گرافين به طور قوي در حال برهمكنش با زير لايه يعني روتنيم است،اما لايه بالاتر اغلب بطور كامل جدا شده است و تنها بصورتي ضعيف از نظر الكتريكي با آن جفت شده و بيشتر شبيه يك گرافين ساده رفتار ميكند. Peter Sutter فيزيكدان آزمايشگاه Brookhaven كه رهبري اينكار به عهده اوست ميگويد : " اين لايه دوم ساختار الكتروني ذاتي گرافين را حفظ ميكند. بنابراين احتمالا يافته هاي ما روشي مطلوب را براي ساخت معقولانه گرافين و خلق با كيفيت آن براي كاربرد تجهيزات الكترونيكي و سنسورها ارائه ميكند. " طرحي كلي از اولين لايه گرافين (G) رشد يافته بر روي زير لايه روتنيم (Ru) گرافين داراي چندين ويژگي است كه آنرا براي كاربرد هاي الكترونيك مطلوب ميسازد. يكي از اين خواص قابليت حركت بسيار بالاي حاملهاي بار در آن است. الكترونها در گرافين نسبتا آزادانه حركت ميكنند. همچنين گرافين به يك تك مولكول گاز ميتواند واكنش نشان بدهد و در نتيجه براي ساخت ماده ردياب در سنسورها از جذابيت زيادي برخوردار است. فرآيند ابتكاري رشد اين گروه در دماي بالا اتفاق مي افتد. براي شروع، محققان اتمهاي كربن را وادار ميكنند تا جذب روتنيم شوند و اين كار را با حرارت دادن كل نمونه تا دماي 1150 درجه سلسيوس انجام ميدهند. سپس نمونه تا حدود 850 درجه سلسيوس سردميشود و اين كار باعث خواهد شد مقادير زيادي از اتمهاي جذب شده درون روتنيم، به سطح آن بازگردند. اين اتمهاي كربن بصورت نقطه نقطه روي سطح تك لايه هاي جزيره اي لنز مانندي با پهناي حدود 100 ميكرومتر (يك ميليونيم متر) تشكيل ميدهند. سر انجام،اين جزاير رشد ميكنند و بصورت يك لايه گرافين اوليه كامل در مي آيند و زماني كه پوشش به حدود 80% رسيد رشد لايه بعد شروع ميشود. Sutter و گروهش اين رشد را مشاهده كردند و به مطالعه خواص گرافين، با استفاده از تجهيزات مختلفي از جمله يك ميكروسكوپ الكتروني پويشي و يك ميكروسكوپ الكتروني انرژي پايين پرداختند.         * منبع مقاله:  http://www.physorg.com/news129980833.html   ** ترجمه و ارسال: " ghazal " - از اعضاي تيم علمي - تخصصي مترجمين هوپا

Powered By
  BLOGFA.COM