م10

سولفوریک اسید

اسید سولفوریک که در گذشته جوهر گوگرد خوانده می‌شد، نوعی اسید معدنی است که از عناصر گوگرد، اکسیژن و هیدروژن تشکیل می‌شود و فرمول شیمیایی آن H₂SO₄ است. این ماده یک مایع بی‌رنگ، بی‌بو، و با گرانروی بالا است که در آب انحلال پذیر بوده و واکنش ترکیب شدن آن با آب بسیار گرمازا است.

چند قطره اسید سولفوریک غلیظ به سرعت می‌تواند پارچه از جنس کتان را توسط فرایند آب زدایی از بین ببرد.

حجم تولید این ماده در جهان به قدری بالاست که معمولاً از آن به عنوان «سلطان مواد شیمیایی» یاد می‌شود. در حقیقت این اسید به قدری با اهمیت است که سرانه مصرف آن به ازای هر فرد، یکی از شاخص‌های تعیین پیشرفت فنی کشورهاست.

اسید سولفوریک با فرایندهای مختلفی تولید می‌شود، از جمله: فرایند تماسی، فرایند اسیدسولفوریک مرطوب، فرایند محفظه سربی.

اسید سولفوریک یکی از مواد اصلی در صنایع شیمیایی است. در صنعت ساخت کودهای شیمیایی به‌طور گسترده‌ای از آن استفاده می‌شود. همچنین کاربرد گسترده‌ای در فراوری سنگ‌ها و مواد معدنی، پالایشگاه نفت، تصفیه فاضلاب و سنتز شیمیایی دارد.

کاربرد های آن

مدرسه من

برای نمایش مطلب باید رمز عبور را وارد کنید

م9

آمونیاک

آمونیاک (به انگلیسی: Ammonia) با فرمول شیمیایی NH₃، ترکیبی از نیتروژن و هیدروژن است. آمونیاک یک هیدرید دوتایی پایدار و ساده‌ترین هیدرید آن، یک گاز بی‌رنگ با بوی تند مشخص است. آمونیاک یک زباله نیتروژنی متداول است، به‌ویژه در میان موجودات آبزی، و با عملکرد به عنوان یک پیش مادهٔ غذایی و در کودها به‌طور قابل توجهی به نیازهای غذایی موجودات زنده در زمین کمک می‌کند. آمونیاک، به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم، همچنین یکی از عناصر سازنده بسیاری از محصولات دارویی است و در بسیاری از محصولات تمیز کنندهٔ تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده عمدتاً با جابجایی هوا و آب به سمت پایین‌تر جمع می‌شود.

هرچند که در طبیعت - چه زمینی و چه در سیاره‌های بیرونی منظومه شمسی - استفادهٔ گسترده از آن متداول است، اما آمونیاک به شکل غلیظ خود بسیار خورنده و خطرناک است. در ایالات متحده این ماده به عنوان ماده‌ای بسیار خطرناک طبقه‌بندی می‌شود و در مراکز تولید، ذخیره یا استفاده در مقادیر قابل توجه نیازمند گزارش و سختگیری است.

تولید جهانی صنعتی آمونیاک در سال ۲۰۱۷ برابر ۱۷۵ میلیون تن بود، آمونیاک صنعتی یا به صورت آمونیوم هیدروکسید (معمولاً ۲۸٪ آمونیاک در آب) یا به صورت آمونیاک مایع فشرده بی‌آب یا یخچال‌دار که در اتومبیل‌های با مخزن ویژه یا در سیلندر حمل و عرضه می‌شود. بازار جهانی آمونیاک در سال ۲۰۱۶ معادل ۶۵٫۴۸ میلیارد دلار ارزیابی شده‌است. پیش‌بینی می‌شود این صنعت تا سال ۲۰۲۵ به ۷۶٫۶۴ میلیارد دلار برسد.

در طبیعت از تجزیهٔ مواد آلی ازت دار همچون اوره ادرار به‌دست می‌آید.

رومی‌های باستان آمونیوم کلرید را به عنوان پول و سپرده استفاده می‌کردند. آن‌ها سنگ آمونیوم را از مکانی به نام پرستشگاه ژوپیتر یا همان لیبی جدید جمع‌آوری می‌کردند. اما آمونیاک به شکل نمک آمونیاک نخستین بار توسط جابر ابن حیان در قرن 7 شناخته شد.

کاربرد

م8

مدل اتمی بور

مدل اتمی بور: (به انگلیسی: Bohr model) یکی از مدل‌هایی است که برای توضیح ساختمان اتم ارائه شد. کاشف بور، نیلز بور فیزیک‌دان دانمارکی در زمینه چگونگی طیف نشری خطی اتم عناصر با پذیرفتن مدل اتمی رادرفورد چنین پیشنهاد داد که الکترون‌ها در اطراف هسته اتم در سطوح انرژی مشخصی قرار دارند و در این سطوح به دور هسته اتم در حال چرخش هستند. انرژی الکترون‌هایی که در سطوح انرژی پایین‌تر به هسته نزدیک‌تر هستند، نسبت به الکترون‌هایی که از هسته دورند، انرژی کمتری دارند. پس برای انتقال الکترون از سطح انرژی پایین به سطح انرژی بالا، باید انرژی معادل اختلاف انرژی بین آن دو سطح را به آن الکترون بدهیم. پس انرژی الکترون‌ها در یک اتم کوانتیده (گسسته) است.

مدل اتمی بور نشان داد که طیف نشر خطی که از اتم عناصر گسیل می‌شود، بر اثر انتقال الکترون‌ها از سطوح انرژی بالا به سطوح انرژی پایین است، که در این انتقال انرژی الکترون کاهش می‌یابد و به صورت نور و گرما آزاد می‌شود. اگر نور آزاد شده را از منشور عبور دهیم طیف نشری آن مشخص می‌شود. بور مدل اتمی خود را بر اساس آزمایش‌هایی که با اتم‌های هیدروژن و هلیم انجام شده بود مطرح می‌ساخت به همین دلیل مدل اتمی او (که به مدل منظومه شمسی معروف است) برای اتم‌های سنگینی مانند اورانیوم، آهن و ... صدق نمی‌کرد. به همین دلیل مدل اتمی کوانتومی (یا ابر الکترونی) با همکاری بسیاری از دانشمندان مانند هایزنبرگ، پلانک و شرودینگر مطرح شد. البته اینشتین با ارائه فرمول‌های خود نیز توانست به این مدل اتمی کمک کند.

م7

پیوند کووالانسی

یوند کووالانسی (به انگلیسی: Covalent bond) یا رابطه اشتراکی یا بند هم‌ارزا یک نوع رابطه شیمیایی در شیمی است. در ترکیب یونی، اتم‌ها با از دست دادن یا گرفتن الکترون، مدار بیرونی خود را پر می‌کنند. اما در رابطه اشتراکی (کووالانسی) اتم‌ها می‌توانند با اشتراک الکترون‌ها مدار خودشان را پر کنند و به آرایش هشتایی پایدار گاز نجیب بعد از خودشان برسند پیوند کووالانسی بین نافلزات مشابه یا غیرمشابه با اشتراک الکترون‌های مدار آخر انجام می‌شود. پیوند کووالانسی را با خط راست نشان می‌دهند و در هر پیوند(۲)الکترون شرکت دارند. پیوند کووالانسی می‌تواند《یک‌گانه، دوگانه یا سه‌گانه》باشد. موادی که پیوند کووالانسی دارند در هیچ شرایطی برق را عبور نمی‌دهند؛ البته گرافیت از این قضیه مستثنی است. موادی که پیوند کووالانسی دارند نقطه جوش و ذوب پایین‌تری نسبت به موادی با پیوند یونی دارند و بین آن‌ها هر کدام که جرم مولکولی بیشتری دارد دارای نقطه جوش و ذوب بالاتری است. به جز هیدروژن در بقیه اتم‌ها مجموع الکترون‌های پیوند و غیر پیوندی در لایه ظرفیت باید هشتایی باشد. تمام گازها، قندها، الکل‌ها، پلیمرها، سوخت‌ها و آب پیوند کووالانسی دارند. پیوند کووالانسی نیروی جاذبه بسیار قوی دارد که اتم‌ها را به شدت کنار هم نگه می‌دارد، به همین خاطر به ترکیب مولکولی معروفند. البته شایان ذکر است که آب فراوان‌ترین ترکیب مولکولی است که به سه حالت جامد مایع وگاز یافت می‌شود. نام دیگر این پیوند اشتراکی نیز است.

م6

ترکیب یونی

ترکیب یونی گونه‌ای ترکیب شیمیایی است که ذره‌های سازندهٔ آن یون‌های مثبت و منفی هستند. شکل متداول ترکیبات یونی از یک فلز به‌عنوان کاتیون و یک نافلز به‌عنوان آنیون تشکیل می‌شود؛ فلزها تمایل به ازدست‌دادن الکترون و تبدیل‌شدن به یون مثبت را دارند، و نافلزها تمایل به گرفتن الکترون و تبدیل‌شدن به یون منفی را دارند. ترکیبات یونی به‌طور طبیعی در سنگ‌های معدنی و به صورت محلول در آب دریاها و اقیانوس‌ها یافت می‌شوند اما در هواکره وجود ندارند. نخستین توضیحات علمی در مورد این ترکیب‌ها به دانشمند انگلیسی مایکل فارادی بر می‌گردد که نام «یون» به معنی «رونده» یا «متحرک» را بر روی اجزای سازنده این ترکیبات قرار داد. نخستین توصیف علمی از ساختار بلوری این ترکیبات توسط ویلیام هنری و ویلیام لورنس براگ در سال ۱۹۱۳ انجام گرفت.

ترکیبات یونی به‌وسیله گونه‌ای پیوند شیمیایی بسیار قوی به نام پیوند یونی تشکیل می‌شوند؛ در نتیجه، این ترکیبات از دمای ذوب و جوش بالایی برخوردارند و عمدتاً در دمای اتاق به صورت جامد هستند. در حالت جامد، ترکیبات یونی می‌توانند شکل بلورین منظم داشته باشند که از قواعد موجود برای توصیف ساختارهای بلوری در علم بلورشناسی پیروی می‌کند. در حالت محلول در حلال‌های قطبی نظیر آب، این ترکیبات به یون‌های مثبت و منفی تفکیک و توسط مولکول حلال، حلال‌پوشیده می‌شوند. این مواد به دلیل این که از یک شبکه بلورین یکپارچه تشکیل شده‌اند، فاقد مولکول‌اند؛ در نتیجه، ساده‌ترین نسبت کاتیون‌ها به آنیون‌ها در ترکیب — که به آن سلول واحد گفته می‌شود — به‌عنوان فرمول شیمیایی ترکیبات یونی ذکر می‌شود. سختی، شکنندگی، نارسانایی الکتریکی در حالت جامد، رسانایی الکتریکی در حال مذاب و محلول، و تنوع رنگی بالا از ویژگی‌های این ترکیبات است. عدهٔ اندکی از ترکیبات یونی در دماهای متعارف مایع هستند که به آن‌ها مایع یونی گفته می‌شود.

ترکیبات یونی از دیرباز برای بشر شناخته شده بودند؛ از جمله نمک طعام که به‌عنوان طعم‌دهنده در غذاها کاربرد دارد. اسامی متعددی بر روی برخی از ترکیبات یونی گذاشته شده‌است اما روش نظام‌مند و یکپارچه در نام گذاری این مواد توسط اتحادیهٔ بین‌المللی شیمی محض و کاربردی (آیوپاک) تعیین شده‌است و امروزه از این روش برای نامگذاری آن‌ها استفاده می‌شود. ترکیبات یونی در بدن جانداران، از جمله انسان، به فراوانی یافت می‌شوند و نقشی حیاتی در فرآیندهای زیستی ایفا می‌کنند؛ همچون یون‌های آهن که در ساختار گلبول‌های قرمز خونی وجود دارند یا یون‌های پتاسیم که در عملکرد عضلات نقشی کلیدی ایفا می‌کنند.

ترکیبیات یونی کاربردهای فراوانی در صنایع دارند؛ همچون مواد رنگزا، مواد اولیه برای تولید محصولات دیگر، فرآوری بسیاری از فلزات، تولید باتری و پیل‌های الکتروشیمیایی. در صنایع غذایی از این ترکیبات به‌عنوان نگه‌دارنده، طعم‌دهنده و عامل ورآورنده استفاده می‌شود و در صنایع دارویی به‌عنوان تأمین‌کننده برخی ریزمغذی‌ها کاربرد دارند. همچنین برخی داروها با روش‌های ویژه به صورت ترکیبات یونی درآورده می‌شوند تا میزان فراهمی زیستی و اثرگذاری آن‌ها افزایش یابد.

ساختار شبکه بلوری ترکیب سدیم کلرید(NaCl) که نمونه ای از یک ترکیب یونی است. در این شکل گوی‌های ارغوانی رنگ نشان دهنده کاتیون‌های سدیم (⁺Na) و گوی‌های سبز نشان دهنده آنیون‌های کلرید (⁻Cl) است.

م5

اصطکاک

اصطکاک نیروی مقاومتی است که در برابر حرکت اجسام از سطح به وجود می‌آید. این نیرو فقط در خلاف جهت لغزش است و با لغزش اجسام مخالفت می‌کند. برای ایجاد لغزش در اجسام باید نیرویی بزرگ‌تر از نیروی اصطکاک در جهت حرکت اعمال کرد. (نیروی اصطکاک همواره بر حرکت مخالفت نمی‌کند.) اگر نیروی اصطکاک نباشد ماشین نمیتواند ترمز کند و راه رفتن روی زمین-حرکت دوچرخه و... غیر ممکن میباشد.

م4

مغناطیس

مغناطیس یا مگناتیسم واژه‌ای است که برای نشان دادن پاسخ میکروسکوپی ماده به میدان مغناطیسی بکار می‌رود؛ و فاز مغناطیسی ماده را نسبت به این پاسخ دسته‌بندی می‌نماید[موادی که خاصیت آهنربایی دارند و میتوانند جذب آهنربا شوند و یا خودشان آهنربا شوند مواد مغناطیسی هستند و خاصیت مغناطیسی دارند] . برای نمونه شناخته‌شده‌ترین فاز مغناطیس فرو مغناطیس است که در آن ماده میدان پایدار مغناطیسی را در خود ایجاد می‌کند[در فرومغناطیس های سخت]. نیکل ، کروم ، آهن ، گادولینیوم و آلیاژ هایشام ازین دسته‌اند. البته همهٔ مواد پاسخی در برابر میدان مغناطیسی ار خود نشان می‌دهند. برخی مانند پارامغناطیس جذب میدان می‌شوند و برخی دیگر مانند دیامغناطیس از میدان رانده می‌شوند. برخی دیگر هم رفتارهای پیچیده‌تری دارند. اثر میدان بر برخی مواد قابل چشم‌پوشی است که آن‌ها را نامغناطیس می‌نامند. آلومینیوم، مس، آب و گاز‌ها ازین دسته‌اند. یک ماده می‌تواند چندین حالت مغناطیسی را دارا باشد زیرا دما، فشار و شدت میدان بر حالت مغناطیسی تأثیرگذار خواهد بود. فرو مغناطیس ها به دو دسته سخت و نرم تقسیم میشوند: [فرومغناطیس های نرم]: موادِ مغناطیسی هستند که با قرار گرفتن در میدان مغناطیسی سریع آهنربا شده و در کنار آن سریع نیز این خاصیت را از دست میدهند. [فرومغناطیس های سخت]:موادِ مغناطیسی هستند که با قرار گرفتن در میدان مغناطیسی دیر آهنربا شده و در کنار آن دیر هم این خاصیت را از دست میدهند.

م3

فسیل

سَنگواره یا فُسیل (از زبان لاتین کلاسیک : Fossilis، یا زبان فرانسوی : Fossile، به معنای «به دست‌آمده از حفاری») به بازمانده‌های جانوران و گیاهان یا بازمانده‌ها و آثار دیگر مثلاً ردپا گفته می‌شود. مثال‌هایی از بقایای جانداران عبارت اند از استخوان، صدف ، اسکلت خارجی ، مو ، روغن ، زغال سنگ ، دی ان ای یا حتی تصویر و ردی از جانداران یا باکتری ها که روی سنگ‌ها نقش بسته‌اند.

فرایند سنگواره‌شدن فرآیندی نادر است زیرا بقایای طبیعی معمولاً تجزیه شده و دوباره وارد چرخۀ مواد می‌گردند. برای اینکه یک سازواره (جاندار)، سنگواره شود می‌بایست روی آن هرچه سریع‌تر با مواد رسوبی پوشیده شود. سنگواره‌ها و روند سنگوارگی انواع گوناگونی دارند. سنگواره‌ها معمولاً از خود مواد بازمانده از سازواره تشکیل شده‌اند، ولی هستند سنگواره‌هایی که تنها شامل اثر و رد یک سازواره مثلاً رد پای یک دایناسور یا خزنده می‌شوند. به اینگونه سنگواره‌ها، سنگواره‌های ردّی می‌گویند. دانش بررسی سنگواره‌ها دیرین شناسی نام دارد.

یکی از مناسب‌ترین مکان‌ها برای تشکیل سنگواره‌ها می‌توان به حاشیهٔ دلتا ها و پیرامون کوه‌های آتشفشانی قدیمی که خاکستر از آن‌ها متصاعد می‌شود و دریاهای کم عمق و یخچال‌ها و باتلاق‌ها نام برد. بیشتر دانشمندان معتقدند که فسیل‌ها در دریاهای قدیمی قرار داشته‌اند و در بین مواد رسوبی قرار گرفته‌اند و در اثر فشار و گرمای زیاد، به شکل کنونی درآمده‌اند.

از آثار سنگواره‌ها برای اثبات نظریه‌های زمین ساخت ورقه‌ای و تکامل تدریجی استفاده شده‌است. در علم زمین‌شناسی مطالعهٔ دانشگاهی فسیل‌ها در دو مبحث گیاهی و جانوری است که هر کدام به دوبخش بزرگ‌سنگواره‌ها ماکرو فسیل و ریزسنگواره‌ها میکرو فسیل -و زیرشاخهٔ نانو فسیل ها  - تقسیم شده و بر این اساس مطالعه می‌شوند. فسیل یا سنگواره را می‌توان از مهم‌ترین منابع اطلاعات دربارهٔ گذشتهٔ موجودات دانست. دانشمندان معتقدند نباید تمام فسیل‌های یک منطقه را جمع‌آوری کرد. جمع‌آوری کامل نمونه‌های تریلوبیت ایران یکی از ناخوشایندترین اتفاقات مطالعاتی این حوزه است. مراغه که به بهشت فسیلی ایران معروف است نمونه‌های فسیلی خشکی را در خود جای داده که در کمتر جایی از دنیا این نمونه‌های حیوانات خشکی باقی مانده‌است.

فسیل برگ درخت راش اروپایی مربوط به ۲٬۵۸۸٬۰۰۰ تا ۳٬۰۰۰٬۰۰۰ سال پیش در موزهٔ تولو

فسیل یا سنگوارهٔ ماهی‌خزنده باراکوداسائورویدس که در دورهٔ تریاس میانه زندگی می‌کرده‌است.

سنگوارهٔ یک ماهی

تصویر 2

تصویر ژنراتور حرارتی