درباره وبلاگ

منوی اصلی

نویسندگان

آرشیو مطالب

پیوندها

  RSS  

 شیمی(کاری از مهندس علی کاهکش)

تهیه محلول بافر (اسیدي)

یک محلول بافر را می‌توان از یک اسید ضعیف یا یک باز ضعیف و نمکی از الکترولیت ضعیف تهیه کرد. مثلا ، می‌توان بافری از اسید استیک و استات سدیم تهیه کرد. اگر از این دو ماده به غلظت یکسان مثلا 1M داشته باشیم. در نتیجه:

HOAC+H2O_____H3O*+OAC     Ka=1.8*10^-5

از آنجا که با غلظت و برابر است، غلظت برابر با می‌شود و PH برابر 4.74 خواهد بود. PK یک الکترولیت ضعیف را می‌توان به طریقی مشابه با PH تعریف کرد:

محلولی از یک اسید ضعیف که در آن غلظت آنیون برابر غلظت اسید تفکیک نشده باشد، PH آن برابر اسید است. در نمونه بافری که شرح داده شد، مقادیر و نسبت به مقدار موجود 50 مرتبه بیشتر است.

اضافه کردن اسید یا باز به محلول بافر

چنانچه مقدار کمی یون اضافه کنیم، منبع فراوان یون استات آن را به سرعت به اسید استیک تبدیل می‌کند. چنانچه به این مقدار بافر مقداری یون اضافه کنیم، یون را خنثی می‌کند. ولی مقدار فروان استیک اسید موجود به وسیله تفکیک مقدار یون حذف شده را جایگزین خواهد کرد و PH محلول در رقمی نسبتا ثابت محفوظ می‌ماند. بافرها نمی‌توانند افزایش مقادیر زیاد اسید یا قلیا را تحمل کنند. افزایش 0.01 مول به ازای یک لیتر از یا در حدود حداکثر مقداری است که انتظار می‌رود بافری توان تحمل آن را داشته باشد.

تهیه بافر قلیایی

بافرهای قلیایی را نیز می‌توان تهیه کرد. چنانچه باز ضعیف و یون مشتق آن با غلظتهای برابر ، وجود داشته باشند، داریم:

محلولی از به مقدار 0.1 مول و به مقدار 0.1 مول مثالی از این نوع بافر است که PH آن برابر 9.26 است.

رابطه هندرسون _ باخ

بافرهایی نیز می‌توان تهیه کرد که در آنها نسبت غلظت الکترولیت ضعیف به غلظت یون مشترک 1 به 1 نباشد. از این روش می‌توان برای بدست آوردن بافری که PH یا POH آن با اسید یا باز ضعیف تفاوت دارد، استفاده کرد. رابطه هندرسون باخ این نوع بافر را توجیه می‌کند:

بطور کلی برای یک بافر موثر ، نسبت غلظت جز مولکولی به غلظت جز یونی باید بین 0.1 و 10 باشد. بنابراین برای تهیه یک بافر موثر می‌توان از استفاده کرد. برای مثال ، می‌توان بافری از اسید استیک و استات تهیه کرد که در آن مقادیر دلخواه PH بین 3.74 و 5.74 را داشته باشد، زیرا مقدار اسید استیک برابر 4.74 است.

استفاده از محلولهای بافر در صنعت و طبیعت

استفاده از بافرها بخش مهمی از بسیاری فرآیندهای صنعتی است. مثالهایی در این مورد ، آبکاری و تهیه چرم و مواد عکاسی و رنگها هستند. در پژوهشهای باکتری شناسی برای حفظ PH لازم جهت رشد باکتریهای مورد مطالعه ، محیطهای کشت معمولا بافری هستند. بافرها بطور وسیعی در شیمی تجزیه و همچنین برای مدرج کردن PH سنج بکار می‌رود. بدن انسان به وسیله بی کربنات ، فسفات و سیستمهای پیچیده پروتئین در بافری است

محلول های بافر متشکل از یک اسید ضعیف و نمک آن و یا یک باز صعیف و نمک آن هستند مانند :

CH₃COOH , CH₃COONa

HF , KF

NH₄OH , NH₄Cl

KH₂PO4 , K₂HPO₄

کاتیون نمک تاثیری در عملکرد بافر ندارد بنابراین بافرها را میتوان به صورت زیر نمایش دارد

^- CH₃COOH , CH₃COO

آنیون هایی که خاصیت آمفوتری دارند نیز میتوانندبا باز مزدوج خود یک محلول بافری بسازند :

H₂PO₄^- ,HPO₄^2-

HCO₃^- , CO₃^2-

عملکرد بافر :

در یک محلول بافر تفکیک اسید به حالت تعادل رسیده ونمک آن نیز به طور کامل یونیده می شود

چنانچه به این مخلوط تعادلی اسید اضافه کنیم یون +H حاصل از تفکیک اسید تعادل را دچار

آشفتگی میکند تعادل طبق اصل لوشاتلیه در جهت مصرف این یون بوتولید HA حرکت میکند

در اینبین نمک اسید ضعیف تامین کننده منبع فراوان یون های ^- Aبرای تبدیل یون ^-A به اسید

است .

وقتی به این بافر باز اضافه کنیم یون ^-OH حاصل از تفکیک باز با یون⁺H به شکل آب خارج

میگردد یعنی وقتی باز اضافه میکنیم از یک طرف یون ^-OH وارد می شود واز طرف دیگر جذب ⁺H

شده وخارج میشود اسید نیز هرچه بیشتر تفکیک میشود تا ⁺H کافی برای خنثی کردن

تمامی باز فراهم کند

 

PH بافر :

بافر ها را می توان مطابق فرمول زیر تعیین کرد به این رابطه رابطه هندرسن – هسل باخ

میگویند

 

PH = PKa + log^A-/HA

 

بر اساس این رابطه مشخص است که هرگاه غلظت نمک یایون ^-A با غلطت اسید HA برابر

باشد PHبرابر PK_a میشود

ظرفیت بافر :

اگرچه بافر ها در مقابل افزایش اسید یا باز مقاومت میکنند ولی هر بافر ظرفیت معینی داشته

و بیشتر از آن یارای مقاومت در مقابل تغییر PH ندارد معمولا بافر هایی که نسبت غلظت

اسید ونمک در ان 1:1 است بیشترین ظرفیت دارند

 

روشهای تهیه بافر :

به 6 روش می توان محلول های بافری را تهیه کرد

1.   اختلاط مستقیم یک اسید ضعیف و نمک آن

2)   اختلاط مستقیم یک باز ضعیف و نمک آن

 

3)اختلاط یک اسید ضعیف با یک باز قوی به طوریکه عده مولهای اسید به کار

رفته زیادتربوده واسید به طور اضافی باقی بماندو با محصول واکنش یعنی نمک

اسید ضعصف بافر بسازد

مثلا اگر CH₃COOH و NaOH رابایکدیگر ترکیب کنیم محصولNaCH₃COO است حال اگر

نسبت هایی از CH₃COOH و NaOH بکار بریم که NaOH به طور کامل مصرف شده و از

CH₃COOH اضافی بماند مقدار اضافی CH₃COOHو NaCH₃COO تولید شده مجموعا بافر

تشکیلمی دهند

 

4)اختلاط یک باز ضعیف با یک اسید قوی به طوریکه عده مولهای باز به کار رفته زیاد تر بودهطور اضافی باقی بماندو با محصول واکنش یعنی نمک باز ضعیف بافر بسازد

به طور مثال در واکنش NH₄OH با     HCl که NH₄CL محصول می دهند اگر پس از پایان از

NH₄OH اصافی بماند با NH₄CL تولید شده مجموعا بافر میسازند

 

5)ترکیب نمک یک اسید ضعیف با یک اسید قوی به طوریکه عده مولهای  نمک زیادتر بودهدرپایان واکنش نمک اضافی بماندو با محصول واکنش بعنی اسید ضعیف بافر بسازد

مثلا اگرNaF را با HCl مخلوط کنیم محصول HFبدست میآید که در صورتی که از NaF

اضافی بماند مجموعا بافر می سازدند

 

6)ترکیب نمک یک باز ضعیف با یک باز قوی به طوریکه عده مولهای نمک زیادتر بوده درپایان واکنش نمک اضافی ماندهوبا محصول واکنش یعنی بازضعیف یک بافر بسازند

مثلادر نتیجه اختلاط NH₄Cl با NaOH محصول NH₄OH بدست می آید که در صورتی که

از NH₄Cl اضافی بماند مجموعا بافر می سازدند

براي مقداربازها از رابطه زير استفاده ميكنيم:

POH=PKb+Log^{اسيدمزدوج/باز}

 

 

نقره:

نقره ، یکی از عناصر شیمیایی، با نشانه Ag ، دارای عدد اتمی 47 ، وزن اتمی 107.8682 و در گروه یک فرعی (IB) جدول تناوبی قرار گرفته است. نقره فلزی سفید مایل به خاکستری و براق است و از نظر شیمیایی یکی از فلزات سنگین و از جمله فلزات نجیب و از نظر تجارتی عنصری گرانبها تلقی می‌گردد. نقره یکی از عناصری است که از گذشته های دور و دورانهای باستان بعنوان یک فلز شناخته شده و مورد استفاده واقع میشده و از آن در کتابهای فراعنه مصری ، که قدمت این کتابها به حدود 3600 سال قبل از میلاد مسیح بالغ می‌گردد، بعنوان فلزی که از نظر ارزش دارای {5}{2}frac\ ارزش طلا است، یاد شده است. از نقره ، 25 ایزوتوپ رادیواکتیو شناخته شده اند که دارای اجرام اتمی 102 الی 117 می‌باشند. نقره معمولی از دو ایزوتوپ با جرمهای 107 و 109 تشکیل شده است.

منابع طبیعی

نقره جزء عناصر نسبتا کمیاب بوده و از نظر فراوانی در قشر جامد زمین ، در مرتبه شصت و سومین عنصر قرار دارد. این عنصر تشکیل دهنده حدود^6-10 ×1% از پوسته زمین است. برخی اوقات نقره بصورت عنصر آزاد یافت می‌شود (نقره خالص) و گاهی نیز به صورت آلیاژ با سایر فلزات ملاحظه می‌شود. در هر صورت باید توجه داشت که در اکثر نقاط، نقره بصورت مواد معدنی حاوی ترکیبات نقره ملاحظه می‌شود. مهمترین کانیهای نقره عبارتند از: آرجنتیت (Ag₂S,argentite) و سرارجیریت (AgCl ,horn silver,Ceragyrite).
از سوی دیگر تعدادی از کانیهایی که در آنها نقره با سولفیدهای سایر فلزات ترکیب شده است نیز وجود دارد که عبارتند از: استفانیت (stephanite) بفرمول(5Ag₂S.Sb₂S₅) ، پلی بازیت (polybasite) بفرمول (Cu_2S, Ag_2S).(Sb_2S_3, As_2S_3)، پروستیت(proustite) بفرمول (3Ag_2S.As_2S_3)و پیرآرجیریت (pyrargyrite) بفرمول (3Ag_2S.Sb_2S_3).
حدود سه چهارم نقره تولیدی ، در حقیقت فراورده جانبی حاصل از استخراج سایر فلزات است. علاوه بر این ، مقدار مهمی از نقره نیز از طریق بازیافت سکه‌های از رده خارج شده که باید با مقداری نقره ممزوج شونده و یا از مقدار نقره آنها کم شود، جمع آوری می‌گردد.همچنین بازیافت نقره از قراضه های صنعتی که ضمنا شامل باقیمانده های عکاسی است، با اهمیت تلقی می‌گردد.

نقره خالص خصوصیات فلز نقره

فلزی براق و نسبتا نرم است که تا اندازه ای سخت تر از طلاست. زمانیکه این فلز پرداخت شود، دارای درخشندگی می‌شود و می‌تواند 95% از نور تابیده به خود را بازتاب نماید. این عنصر در میان کلیه فلزات ، مقام بهترین رسانا در زمینه گرما و الکتریسیته را دارا است و در زمینه قدرت چکش خواری و مفتول شوندگی دارای مرتبه دوم پس از طلا است. چگالی نقره 10.5 برابر آب است، بصورتیکه یک متر مکعب از آن دارای وزن 10500 کیلوگرم می‌باشد. نقره در 961 درجه سانتیگراد ذوب شده و در حدود 2200 درجه سانتیگراد می‌جوشد.
طلا و نقره مانند محلولهای واقعی می‌توانند در هر نسبتی با یکدیگر مخلوط شده و آلیاژ تشکیل دهند. کیفیت نقره و یا بعبارت بهتر عیار آن بر حسب تعداد قسمت نقره خالص در 1000 قسمت مخلوط فلزات بیان می‌گردد و بطور معمول نقره تجاری دارای عیار 999 است.

 

خواص شیمیایی نقره :

اگرچه نقره از نظر شیمیایی در میان فلزات نجیب فلزی بسیار واکنش پذیر تلقی می‌گردد، لکن باید توجه داشت که در مقایسه با سایر عناصر از مرتبه واکنش پذیری قابل ملاحظه‌ای برخوردار نمی‌باشد. این عنصر به آسانی اکسیده شدن آهن اکسید نمی‌شود، لکن با گوگرد و هیدروژن سولفید واکنش داشته و تشکیل همان تیرگی آشنا را می‌دهد که در نقره‌هایتان ملاحظه می‌کنید.
برای رفع این نقیصه می‌توان آبکاری نقره را با کمک رودیم به انجام رسانیده و از وقوع تیرگی مورد نظر پیشگیری نمود همچنین با استفاده از کرم (Cream) یا پولیش نقره می‌توان لایه تیره بسیار نازکی را که نقره در ترکیب با گوگرد بوجود آورده است را زدوده و آن را مجددا براق نمود. از طرف دیگر این تیرگی را می‌توان از نظر شیمیایی بوسیله حرارت دادن ظرف مورد نظر در محلوا رقیقی از کلرید سدیم و کربنات هیدروژن سدیم یا قرار دادن قسمت تیره در تماس با فلزی فعالتر مانند آلومینیوم که می‌تواند با گوگرد ترکیب شود و مجددا فلز را به حالت اولیه برگرداند، از بین برد.
نقره نمی‌تواند با اسیدهای غیر اکسیدکننده مانند اسیدهای کلریدریک و سولفوریک یا بازهای قوی مانند هیدروکسید سدیم واکنش نماید، لکن اسیدهای اکسنده مانند اسید نیتریک یا اسید سولفوریک غلیظ آن را در خود حل کرده و یون یک مثبت نقره (+

Ag) را تشکیل می‌دهند. این یون که در کلیه ترکیبات ساده و محلول نقره وجود دارد، تقریبا بصورت ساده ای با استفاده از عوامل احیا کننده آلی مانند آنچه در آئینه های نقره ای ملاحظه می‌شود، به فلز آزاد احیا می‌گردد. برای آبکاری نقره لازم است یونهای کمپلکس نقره احیا شود. یون (+

Ag)بی‌رنگ است، لکن تعدادی از ترکیبات نقره بدلیل نفوذ سایر اجزای تشکیل دهنده ساختمانی رنگینند. باید توجه داشت که اکسیژن درحد حیرت انگیزی در نقطه ذوب نقره به میزان 20 قسمت حجمی از اکسیژن در یک قسمت حجمی نقره حل می‌شود. پس از سرد کردن مایع مورد نظر نیز اکسیژن به میزان 75% قسمت (از نظر حجمی) در نقره باقی می‌ماند.

تجزیه و شناسایی

محلولهای حاوی یون نقره را می‌توان به آسانی تشکیل رسوب کلرید نقره بوسیله افزایش اسید کلریدریک ، شناسایی کرد. این رسوب را می‌توان از رسوبهای سرب و جیوه یک ظرفیتی ، بوسیله قدرت حل شدن آن درهنگام افزودن هیدروکسید آمونیوم اضافی و ایجاد رسوب مجدد با افزودن اسید نیتریک متمایز نمود. مضافا تجزیه وزنی بوسیله کلرید نقره یا برمید نقره که به آسانی قابل رسوب دادن ، خشک کردن و توزین می‌باشند، میسر می‌باشد. همچنین می‌توان یون نقره را بوسیله عمل الکترولیز به نقره فلزی احیا و بدین روش توزین نمود. از محلول تیوسیانات پتاسیم استاندارد شده نیز می‌توان برای تجزیه حجمی نقره استفاده کرد.

ترکیبات نقره:

نقره در ترکیباتش اکثرا بصورت یک ظرفیتی است. لکن اکسید ، فلوئورید و سولفید دو ظرفیتی نقره نیز ملاحظه شده است. تعدادی از ترکیبات مهم نقره عبارتند از:

• نیترات نقره (AgNO_3): ترکیبی بی‌رنگ ، بسیار محلول ، اساسا سمی و به سادگی به نقره فلزی احیا می‌شود و از آن در تهیه ترکیبات نقره ، آئینه های نقره ، جوهرها استفاده می‌شود.

 

• هیدروکسید دی آمین نقره Ag(NH_3)_2]OH]: ترکیب کوئوردیناسیونی محلول در آب که به وسیله افزودن هیدروکسید آمونیوم به محلولهای املاح نقره ، تشکیل می‌شود. این ترکیب در اثر ماندن تشکیل ترکیب بسیار منفجره نقره فولمینات شده را می‌دهد.

 

• سیانید نقره (AgCN): مورد مصرف بوسیله سیانید سدیم یا پتاسیم اضافی در آبکاری برای تشکیل یونهای کمپلکس-

Ag(CN)_2و --

Ag(CN)_3که به فلز نقره احیا می‌شوند.

 

• کلرید نقره (AgCl): ترکیب سفید نامحلول که در هیدروکسید آمونیوم حل شده تشکیل یونهای کمپلکس +

Ag(NH_3)_2 می‌دهد. در عکاسی و نیز بعنوان آشکار کننده یونیزاسیون برای اشعه های کیهانی، کاربرد دارد.

 

• برمید نقره (ArBr): ترکیب نامحلول زرد روشن که نسبت به AgCl نامحلولتر است و بیشتر در عکاسی به مصرف می‌رسد.

 

• یدید نقره (AgI): ترکیب نامحلول زرد رنگ و نامحلولتر از AgBr است و برای اصلاح وضعیت ابرها به منظور بارندگی (Cloud Seading) و در عکاسی کاربرد دارد.

 

• سولفید نقره (Ag_2S): نامحلولترین نمک نقره ، سیاه رنگ و جزء اصلی تشکیل دهنده تیرگی ظروف نقره می‌باشد.

 

پتاسيم:

 

  

اطلاعات اولیه

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.

شناساگرها:

اطلاعات اولیه

انواع گوناگونی از ترکیبات ، هم سنتزی و هم طبیعی وجود دارند که بر حسب PH محلولی که در آن حل می‌شوند، رنگ متفاوتی به خود می‌گیرند. بعضی از این مواد هزاران سال است که برای نشان دادن خصلت اسیدی یا بازی آب‌ها بکار گرفته شده‌اند. این ترکیبات همچنین برای شیمیدان عصر حاضر که از آنها برای تخمین PH محلول‌ها و تشخیص نقطه پایانی در تیتراسیون‌های اسید – باز سود می‌برند، اهمیت زیادی دارند.

رنگ شناساگر

محلولی که محتوی یک شناساگر باشد، با تغییرات PH ، یک تغییر پیوسته در رنگ از خود ظاهر می‌سازد. لکن ، چشم انسان به این تغییرات حساس نیست. نوعا از یک گونه باید پنج تا ده برابر بطور اضافی موجود باشد تا رنگ آن گونه به چشم بیننده یک رنگ غالب به نظر آید. افزایش بیشتر در این نسبت هیچ تاثیر قابل روئیتی ندارد. فقط در ناحیه‌ای که نسبت از پنج تا ده برابر برای یک شکل به نسبت مشابهی برای یک شکل تغییر کند، بنظر می‌آید که رنگ محلول تغییر کرده است.

پس ، تغییر رنگ صوری شامل یک تغییر عمده در وضعیت تعادل شناساگر است. بعضی از شناساگرها نیاز به تغییر نسبت کمتری دارند و بعضی دیگر ، به تغییر بیشتر. بعلاوه ، تفاوت قابل توجهی نیز در توان افراد مختلف جهت تشخیص رنگ وجود دارد. در حقیقت ، شخص مبتلا به کور رنگی ممکن است قادر به تشخیص هیچ گونه تغییر رنگی نباشد.

دامنه PH برای تغییر رنگ

دامنه‌ای از PH که یک شناساگر معین در آن دامنه تغییر رنگ می‌دهد به ثبات یونش شناساگر بستگی دارد. برای شناساگرهایی که اسیدی ضعیف هستند هر اندازه ثابت یونش کوچکتر باشد، دامنه PH تغیر رنگ آن بالاتر است.

 

انواع شناساگر

معمولا می‌توان برای هر گسترده‌ای از PH ، شناساگری مناسب یافت. تعدادی از شناساگرهای معمولی در جدول زیر آمده‌اند.

شناساگرهای فتالین

اکثر شناساگرهای فتالین (فتالئین) در محلول‌های اسیدی ملایم ، بی‌رنگ‌اند، و در محیط قلیایی رنگهای گوناگونی از خود ظاهر می‌کنند. در محلول‌های قلیایی شدید ، رنگ این شناساگر بتدریج محو می‌شود که در بعضی از کاربردها این امر پدیده نامناسبی است و بصورت یک گروه ، فتالین‌ها در آب بسختی حل می‌شوند و حلال معمولی این گروه از شناساگرها ، اتانول است. معروفترین شناساگر فتالین ، فنل فتالین است.

شناساگرهای سولفون فتالین

بسیاری از سولفون فتالین‌ها ، دو گستره تغییر رنگ مفید دارند. یکی در محلول‌های نسبتا اسیدی و دیگری در محیط‌های خنثی یا بازی ملایم واقع می‌شود. برخلاف فتالین‌ها ، رنگ بازی این گروه در محیط قلیایی پایدار است. بواسطه قدرت اسیدی قابل توجه سولفون فتالین (سولفون فتالئین) ، معمولا از نمکهای سدیم آنها جهت تهیه محلول شناساگرها استفاده می‌شود.

ساده‌ترین شناساگر از گروه سولفون فتالین ، فنل سولفون فتالین است که به نام قرمز فنول معروف است.

 

شناساگرهای آزاد

اکثر شناساگرهای آزاد با افزایش قدرت بازی ، یک تغییر رنگ از قرمز زرد از خودشان می‌دهند. گستره انتقال آنها عموما در قسمت اسیدی است. نمونه‌هایی که بیشترین برخورد را با آنها داریم عبارتند از نارنجی مبیل و قرمز متیل(متیل اورانژ).

متغییرهای موثر بر رفتار شناساگرها

فاصله‌ای از PH که در آن یک شناساگر معین تغییر رنگ می‌دهد با دما ، قدرت یونی محیط ، حضور حلال‌های آلی و حضور ذرات کلوئیدی تغییر می‌کند. بعضی از این عوامل ، بخصوص دو مورد آخر ، می‌توانند موجب جابجایی این فاصله به اندازه یک واحد PH نگاه اجمالی

بهترین شناساگرهای اسید - باز ، اسیدهای آلی ضعیف می‌باشند. شکل اسیدی شناساگر رنگ مشخصی دارد و در صورت از دست دادن پروتون ، به ترکیب بازی که دارای رنگ دیگری می‌باشد، تبدیل می‌شود. یعنی تغییر رنگ اغلب شناساگرها از محلول بستگی به تغییر شکل آنها دارد. با استفاده از شناساگرها می‌توان PH یک محلول را تعین کرد شناساگرهای مختلفی برای تعیین PH شناخته شده‌اند که هر یک در محدوده خاصی از PH تغییر رنگ می‌دهند.

چگونگی تغییر رنگ یک شناساگر

شناساگرها ، اسیدها یا بازهای ضعیفی هستند و چون اکثر آنها شدیدا رنگی هستند، در هر اندازه گیری PH چند قطره از محلول رقیق شناساگر کافی می‌باشد. شناساگرهای اسید - باز را معمولا به صورت HIn نشان می‌دهند.

فرم اسیدی HIn ↔ H⁺ + ^-In فرم بازی

 

(K_a = (H⁺)x(In^-)/(HIn)


اگر محلولی شامل دو جزء رنگی A و B باشد، معمولا رنگ A در مخلوط وقتی توسط چشم انسان تشخیص داده می‌شود که شدت آن ، ده برابر بیشتر از شدت رنگ B باشد، چون شدت آن تابع غلظت است. بنابراین رنگ ترکیب اسیدی شناساگر زمانی قابل رویت است که :

(10In^-) = (HIn)
و رنگ و ترکیب بازی شناساگر زمانی قابل مشاهده است که:

(In^-) = 10(HIn)
انتظار می‌رود وقتی که (In^-) = (HIn) می‌باشد، رنگ شناساگر حد واسط بین دو رنگ باشد. در آن نقطه ویژه :
K_a شناساگر برابر غلظت ⁺H و PK_a = PH است. در نتیجه PH ای که در آن یک شناساگر که PK_a آن نزدیک PH نقطه هم‌ارزی تیتراسیون است، تغییر رنگ شناساگر در نزدیک نقطه تعادل ، امکان‌پذیر می‌باشد.

اهمیت استفاده از شناساگر مناسب در تیتراسیون

با استفاده از انواع شناساگر ، می‌توان PH یک محلول را تعیین کرد. برای این کار لازم است محدوده PH تغییر رنگ شناساگر را بدانیم. در تیتراسیونهای اسید و باز هم لازم است که PK_a شناساگر مورد استفاده به PH محلول مورد نظر نزدیک باشد، در غیر اینصورت آزمایش همراه با خطا خواهد بود. اگر شناساگر قبل از نقطه هم‌ارزی تغییر رنگ دهد، حجم نقطه پایان کمتر از نقطه هم‌ارزی (خنثی شدن اسید یا باز) است و اگر شناساگر بعد از نقطه هم ارزی تغییر رنگ دهد، حجم نقطه پایان بیشتر از نقطه هم ارزی است.

در برخی از موارد مخلوطی از دو یا چند شناساگر در یک تیتراسیون مصرف می‌شود تا تغییر رنگ مشخصی در نقطه پایان رخ دهد. بعنوان مثال می‌توان متیلن آبی را با متیلن قرمز مخلوط کرده و یک شناساگر مخلوط بوجود آورد که در PH حدود 5.4 از بنفش به سبز تغییر رنگ می‌دهد. در این مورد ، متیلن آبی حین تیتراسیون بدون تغییر رنگ می‌ماند. اما متیلن قرمز در PHهای ‌کمتر از حدود 5.4 قرمز و در PHهای بیشتر از حدود 5.4 زرد مي باشد.

در PHهای ‌کمتر ، قرمز و آبی ترکیب شده و رنگ بنفش ایجاد می‌کنند و در PHهای بیشتر ، زرد و آبی ترکیب شده و رنگ سبز ایجاد می‌کنند. دیدن تغییر رنگ بنفش به سبز ، آسانتر از تشخیص تغییر رنگ قرمز به زرد در شناساگر متیلن سرخ تنهاشت.

 

معرفهای معروف PH

 یا بیشتر شوند.

معیاری است که میزان اسیدی یا بازی بودن مواد را مشخص می‌کند. پی اچ یک کمیت لگاریتمی است. بیشتر آبزیان فقط در پی‌اچ بین ۵ تا ۹ زنده می مانند.^[۲]

] شرایط

• ماده باید مایع یا محلول باشد.
• پی اچ فقط در دمای اتاق سنجیده می‌شود.

 

] روش سنجش پی‌اچ

ابتدا آن را محلول در آب می‌کنند بعد از فرمول زیر پی اچ آن را می سنجند.

راه دیگر استفاده از شناساگرهاست

] چند شناساگر معروف

این گونه شناساگرها در اسید یا باز به شکلهای متفاوتی درمی آیند.

• گلبرگ گل سرخ
• کاغذ تورنسل که از درخت لیتموس به دست می‌آید.
• محلول فنل فتالین(که اگر در یک محلول بیاندازیم و محلول باز باشد به سرعت محلول را به رنگ لبو می‌کند)
• محلولو متیل اورانژ
• محلول متیلن بلو
• کاغذ پی اچ که از ترکیب محلولهای بالا به دست می‌آید

|+| نوشته شده توسط کورش اندکایی زاده در یکشنبه دوم خرداد 1389  |