فسفر معمولا به شکل یک ماده جامد و موم مانند سفید رنگ است که بوی
نامطبوعی دارد. فسفر خالص بی رنگ و شفاف است. اگرچه این نافلز در آب قابل
حل نیست ولی در دی سولفید کربن حل میشود. فسفر خالص به سرعت در هوا میسوزد و تبدیل به پنتا اکسید فسفر میشود.
فسفر به چهار پنج شکل مختلف وجود دارد . سفید (یا زرد) قرمز سیاه (یا
بنفش). که متداول ترین آنها فسفر قرمز و سفید میباشند که که هر دوی آنان از
گروه چهار اتمی
های چهار وجهی میباشند. فسفر سفید در تماس با هوا میسوزد و در مجاورت با
گرما یا نور به فسفر قرمز تبدیل میشود که دو حالت آفا و بتا دارد که با
انتقال دمای -3.8 درجه سانتیگراد از هم تفکیک میشوند. در عوض فسفر قرمز
پایدار تر بوده و در فشار بخار 1 اتمسفر در 17 درجه سانتیگراد تصعید می شود
و از تماس و یا گرمای مالشی میسوزد. فسفر سیاه چندشکلی Allotrope هم در ساختاری مشابه گرافیت که در آن اتمها در یک صفحه شش وجهی چیده شده و هادی جریان الکتریسیته هستند وجود دارد.
اربیم ( از Ytterby ، یک شهر در سوئد ) در سال 1843 ، توسط Carl Gustaf Mosander کشف گردید. او ایتریا را از گادولینیت معدنی و به سه صورت ، به نامهای ایتریا ، اربیا و تربیا جدا نمود. او نام این عنصر را از نام شهر Ytterby که مقادیر زیادی ایتریا و اربیم در آن وجود دارد، اقتباس کرد. اما در آن زمان ، اربیا و تربیا را با هم اشتنباه کردند. بعد از 1860 آنچه که تربیا میشناختند، اربیا نامگذاری کرده و بعد از 1877 آنچه که اربیا میدانستند تربیا نامیدند.
سرانجام "George Urban" و "Charles James" در سال 1905 مستقلا" Er2O3 نسبتا" خالص را جدا نمودند. تا قبل از سال 1934 زمانیکه کارگران ، کلرید بدون آب را با بخار پتاسیم کاهش دادند، فلز خالص اربیم بصورت قابل قبول تهیه نشده بود.
نقرهی ناب (نقره استرلینگ) در جواهرات و ظروف نقره که ظاهر در آنها مهمترین عامل است، استفاده می شود. این آلیاژ حاوی 5/92 درصد نقره و باقی مانده مس و یا برخی از فلزات دیگر است. نقره از مهمترین مواد در عکسبرداری است، حدود 30 درصد مصرف صنعتی نقره در آمریکا به این کاربرد مربوط میشود. نقره در آلیاژهای دندانی نیز استفاده میشود. در ساخت لحیم و آلیاژهای لحیمکاری سخت، اتصالات الکتریکی و باتریهای پر ظرفیت نقره-روی و نقره-کادمیم از نقره استفاده میگردد. رنگهای نقره در ساخت مدارهای چاپی به کار میروند.در تولید آیینه از نقره استفاده میشود و میتوان آن را از طریق رسوب شیمیایی، رسوب الکتریکی یا تبخیر بر روی شیشه یا فلز رسوب داد. هنگامی که رسوب تازه است، مهمترین انعکاس دهندهی نور مرئی شناخته میشود. اما به سرعت تیره شدن و بیشتر خاصیت انعکاسی خود را از دست میدهد. نقره انعکاس دهندهی ضعیف اشعهی ماوراء بنفش است. فولمینات نقره مادهی منفجرهی قدرتمندی است که گاهاً در حین فرایند نقره پوشی تشکیل میگردد. یدید نقره در باردار کردن ابرها جهت تولید باران استفاده میشود. کلرید نقره خواص نوری جالبی دارد زیرا میتوان آن را شفاف نمود، همچنین به عنوان چسب شیشه کاربرد دارد. نیترات نقره یا سنگ جهنم، مهمترین ترکیب نقره است و در عکسبرداری کاربرد فراوانی دارد. نقره قرنها بهطور سنتی در ضرب سکه در بسیاری از کشورها استفاده میشده است. البته در سالهای اخیر، مصرف نقره بسیار بیشتر از تولید آن بوده است.
ملاحــظات به کـارگیـری
در حالی که نقرهی سفید سمی محسوب نمیشود اما بیشتر نمکهای آن سمی هستند. تماس با نقره(فلز یا ترکیبهای محلول) در هوا نباید بیش از 01/0 میلی گرم بر متر مکعب (با 8 ساعت کار روزانه و متوسط هفته ای40سال کار) باشد. ترکیبهای نقره را می توان در یک دستگاه چرخشی جذب کرده و نقرهی احیاء شده را در بافتهای مختلف بدن رسوب داد. شرایطی مشهود به آرگیریا با ایجاد رنگ قهوهای کمرنگ پوست و غشای مخاطی همراه است. نقره اثرات گندزدایی دارد و بسیاری از ارگانیسمهای کوچکتر را بدون هیچ صدمهی جدی به حیوانات بزرگتر از بین می برد.
قیـمت
در 1939، قیمت نقره توسط آمریکا تثبیت گردید.................. در 71 سنت بر............ و در سال 1946، 5/90 سنت بر............... در نوامبر 1961...........
.......................
ضرب سکه در 1965............................
.............. . این اولین تغییر در ضرب سکهی آمریکا از زمان وضع سیستم........................ در 1792 بود. .................................................
...............................
ترکیب سکههای یکو پنج سنتی بدون تغییر باقی ماند. سکه های یک سنتی 95درصد مس و5 درصد روی هستند. سکههای پنج سنتی 75 درصد مس و 25 درصد نیکل و دلارهای قدیمی نقره، 90درصد نقره و10 درصد مس دارند. سکههای................... قدیمیتر با 90درصد نقره و 10 درصد مس............................................... : البته در عمل.............................(قانون گریشام)[1]
زیرا ارزش کنونی نقره از ارزش پولی آن بیشتراست. سکههای نقرهی دیگر کشورها با سکههای ساخته شده از سایر فلزات جای گزین شده است. در24 ژانویهی 1968، حکومت آمریکا........................................................................
[1] . Gresham”s Law
آزمایش کشش از معمولترین و ساده ترین آزمایشهاست که به کمک آن نه فقط میتوان درباره رفتار الاستیکی و پلاستیکی مواد مختلف پیشگویی کرد، بلکه میتوان تعداد زیادی از خواص مکانیکی مواد از قبیل انعطاف پذیری ، مقاومت کششی، حد الاستیکی، مدو الاستیکی، حد تسلیم و استحکام شکست که برای کاربرد صنعتی مواد حائز اهمیت هستند را تعیین کرد.
در این آزمایش نمونه تهیه شده از جسم مورد نظر را روی یکی از انواع دستگاههای آزمایش کشش تحت تاثیر نیروی کشش، که با سرعت یکنواختی تا موقع شکست یا پاره شدن نمونه بر ان وارد می شود، قرار می دهیم. (شکل 1)
نمونه های آزمایش کشش به شکلهای استاندارد شده گرد و یا مسطح هستند. (شکلهای 1-2 و 1-3)
نمونه ها باید صاف و عاری از هرگونه شیار و یا زدگی باشند. طراحی نمونه های استاندارد شده باید طوری باشد که نمونه در موقع وارد آمدن نیرو بر آن تحت تاثیر نیروی تک محوری بوده و تنش محوری به صورت همگن و یکنواخت بر روی سطح مقطع توزیع شده و از به وجود آمدن تمرکز تنش در محلهای اتصال نمونه به دستگاه جلوگیری شود.
در هنگام آزمایش مقدار نیرو و تغییر طولهای مربوط به آنها اندازه گیری و بر روی نموداری رسم می شود. (شکل 1-4) در قسمت OA نمونه کاملاَ در حالت الاستیکی خالص است و بین افزایش نیرو و تغییر طول تناسب خطی برقرار است که به کمک مدول الاستیکی و رابطه هوک تعیین می شود. بدین جهت این قسمت از منحنی خط هوک هم نامیده می شود و نقطه A انتهای قسمت الاستیکی و نقطه شروع تغییر شکل پلاستیکی را نشان میدهد.
در قسمت تغییر شکل پلاستیکی مقدار نیرو همواره به طور پیوسته افزایش می یابد و در نقطه B به حداکثر خود می رسد. از نقطه B به بعد در موضعی از نمونه، سطح مقطع شروع به باریک شدن می کند در نتیجه نیرو هم کاهش می یابد، تا نقطه C که در آن نقطه نمونه می شکند. نمودار تنش – تغییر طول نسبی (کرنش) مهندسی از نمودار نیرو – تغییر طول با تقسیم مقدار آن به ترتیب به سطح اولیه (
) و طول اولیه (
) به دست آمده و کاملاَ مشابه آن است. مقدار حداکثر تنش در نمودار تنش – تغییر طول نسبی یا کرنش، یعنی
استحکام یا مقاومت کششی نامیده می شود.
تاریخچه
اصول طیف سنجی جرمی ، جلوتر از هر یک از تکنیکهای دستگاهی دیگر ، بنا نهاده شده است. تاریخ پایه گذاری اصول اساسی آن به سال 1898 بر میگردد. در سال 1911 ، "تامسون" برای تشریح وجود نئون-22 در نمونهای از نئون-20 از طیف جرمی استفاده نمود و ثابت کرد که عناصر میتوانند ایزوتوپ داشته باشند. تا جایی که میدانیم، قدیمیترین طیف سنج جرمی در سال 1918 ساخته شد.
اما روش طیف سنجی جرمی تا همین اواخر که دستگاههای دقیق ارزانی در دسترس قرار گرفتند، هنوز مورد استفاده چندانی نداشت. این تکنیک با پیدایش دستگاههای تجاری که بسادگی تعمیر و نگهداری میشوند و با توجه به مناسب بودن قیمت آنها برای بیشتر آزمایشگاههای صنعتی و آموزشی و نیز بالا بودن قدرت تجزیه و تفکیک ، در مطالعه تعیین ساختمان ترکیبات از اهمیت بسیاری برخوردار گشته است.
این فلز عمدتا" به شکل آزاد و بصورت تکههایی در سنگها و رسوبهای آبرفتی وجود دارد و یکی از فلزات ضرب سکه میباشد. طلا در بسیاری از کشورها بعنوان معیار ارزش پول بکار میرود. همچنین در جواهرات ، دندانپزشکی و الکترونیک مورد استفاده قرار میگیرد.
تاریخچه
طلا ( از واژه سانسکریت Jval ؛ آنگلوساکسون gold ؛ لاتین aurum که همگی به معن طلا هستند ) را از دوران باستان شناخته و به ارزش بالای آن پی بردند. هیروگلیف مصری از 2600 قبل از میلاد این فلز را توصیف کرده و در کتاب عهد عتیق بارها به طلا اشاره شده است. زمان زیادی است که طلا یکی از گرانقیمتترین فلزات به حساب آمده و قیمت آن در تاریخ ، معیار بسیاری از پولهای رایج میباشد ( تحت عنوان پایه طلا شناخته میشود ).
از طلا بعنوان نمادی برای پاکی ، ارزش ، سلطنت و مخصوصا" نقشهایی که ترکیبی از این ویژگیها است استفاده میشود. نخستین هدف کیمیاگران ، تولید طلا از سایر مواد مانند سرب بود، اگرچه کیمیاگران هرگز موفق به این کار نشدند. گیمیاگران نشانه طلا را دایره و نقطهای در وسط میدانند و همچنین نشان ستاره شناسی هم هست.
در بسیاری از مسابقات به نفر اول مدال طلا ، به نفر دوم نقره و به نفر سوم برنز جایزه میدهند. بیشترین مقدار طلا در جهان در بانک مرکزی دولت فدرال آمریکا وجود دارد. در طی قرن نوزدهم هر جا ذخایر بزرگ طلا کشف میشد، هجوم طلا رخ میداد. از جمله هجوم طلای کالیفرنیا ، کلرادو ، اتاگو ، استرالیا ، Black Hills و کلوندایک.
پیدایش
طلا بخاطر سکون شیمیایی نسبی که دارد، بیشتر بصورت فلز محلی و ندرتا" به شکل تکههای بزرگ یافت میشود، اما معمولا" بصورت ذرات بسیار ریزی در برخی مواد معدنی ، رگههای کوارتز ، سنگ لوح ، صخره های دگردیسی و رسوبات آبرفتی که از این منابع سرچشمه گرفتهاند، دیده میشود. طلا بطور گسترده ای پراکنده شده و بیشترهمراه کوارتز یا پیریت است و در کانیهای پتزیت ، کالاوریت و سیلوانیت با تلوریم ترکیب شده است.
این عنصر با روشهای بهره برداری از رسوبات دارای طلا از رسوبات جدا میشود. آفریقای جنوبی منبع تقریبا" 2,3 ذخائر طلای جهان است ( منابع موجود در داکوتای جنوبی و نوادا دو سوم طلای مصرفی آمریکا را تامین میکنند ). طلا را با استفاده از سیانور ، آمالگام و گداختن از کانیها خارج میکنند.
در آغاز قرن بیستم، نفت و گاز طبیعی کمتر از 4 درصد از کل نیاز انرژی جهان غرب را تأمین می کرد؛ حال آن که زغال سنگ تقریباً 90 درصد از این نیاز را برآورده می کرد. اما این وضع به سرعت تغییر کرد و سهم نفت و گاز طبیعی از کل تولید انرژی در سال 1920 به 12 درصد و در نیمة دهة 1930 به 26 درصد و پس از جنگ جهانی دوم در سال 1948 به 36 درصد رسید. از آن زمان به بعد ، اهمیت نفت و فرآورده های نفتی برای اقتصاد جهان همواره رو به افزایش بوده است، چنان که تا سال 1970 ، تقریباً 70 درصد از کل نیاز انرژی غرب را نفت و گاز طبیعی تأمین می کرد.
مصرف کنندگان عمدة نفت و فرآورده های وابستة آن،ملل صنعتی اروپای غربی، آمریکای شمالی و ژاپن هستند که روی هم رفته 70 درصد از کل تولید را در سال 1970 به خود اختصاص می دادند. در عین حال، همین کشورها فقط 26 درصد از نفت و گاز جهان را خود تولید می کنند و بنابراین مجبورند نیازهای خود را با نفت وارداتی تأمین کنند. بنابراین گونه ای رابطة همزیستی متقابل بین کشورهای اصلی تولید کننده و کشورهای مصرف کننده ایجاد شده است.
خاورمیانه، منطقة تولید کنندة نفت[1]
در حال حاضر، خاورمیانه منطقه ای است که در آن تولید نفت در حد قابل ملاحظه ای بیشتر از تقاضاست. طی قرن بیستم، تولید نفت این منطقه برحسب تولید کل جهانی به طور مشخص افزایش یافته است. در دهة 1930 و اوایل دهة 1940 ، میانگین سطح تولید بین دو تا پنج درصد از کل تولید جهان بود، اما در پی احیاء و توسعة صنعت پس از جنگ در منطقة خلیج (فارس)، تولید نفت تا سال 1950 به میزان 15 درصد رسید. از آن تاریخ ، اهمیت نسبی نفت و گاز طبیعی خاورمیانه و آفریقای شمالی در تولید جهانی همواره رو به افزایش بوده است، به گونه ای که در سال 1960 از مرز 25 درصد گذشت و در سال 1971 به میزان 40 درصد رسید، در این سال تولید کل نفت منطقه متجاوز از 1000 میلیون تن می شد.[2]
اگر چه در خاورمیانه تولید نفت اول بار در اوایل قرن بیستم در ایران آغاز شد، اما فقط پس از جنگ جهانی دوم بود که تولید آن به سرعت رو به افزایش گذاشت . طی اوایل دهة 1940، ایران بزرگترین تولید کنندة نفت در خاورمیانه بود و پس از آن عراق و عربستان سعودی در مراتب بعدی قرار می گرفتند. پس از کشف و توسعة منابع نفتی در مقیاسی وسیع، تولید نفت کویت و عربستان سعودی هر دو ، به مقدار زیادی افزایش یافت تا سال 1950 که تولید حوزه های نفتی عربستان تقریباً با تولید حوزه های نفتی ایران برابر شد. در سال 1951، صنعت نفت ایران ملی شد و در نتیجه تولید نفت خام در سال بعد به کمتر از دو میلیون تن کاهش یافت و بدین ترتیب عربستان سعودی و کویت به عنوان دو تولید کندة اصلی خاورمیانه در صدر قرار گرفتند. طی دهة 1955 تا 1965، کویت بزرگترین تولید کنندة نفت شد و پس از آن، عربستان و ایران در رده های بعدی قرار گرفتند. افزایش وسیع تولید نفت در ایران از سال 1954 به بعد، پس از رفع مناقشه بین شرکتهای نفتی و حکومت ایران، آغاز شد. طی سالهای آخر دهة 1960، میزان تولید در کشورهای ایران و عربستان سعودی از میزان تولید نفت کویت فراتر رفت و این دو کشور برای کسب مقام اول در تولید به رقابت برخاستند.
1- همان منبع صفحه 345.
1- همان منبع صفحه 346.
در گذشته، با فاصلة کمی از این مکان، کاشفان در جست و جوی طلا بودند و اکنونشیمیدانان در حال تحقیق بر روی چیزهایی هستند که حتی ممکن است با ارزشتر از طلاباشند. آنها در مورد موجوداتی ذرهبینی تحقیق میکنند که قادر به زندگی و حتی رشد دردماهای بسیار زیاد استخرهای داغ یلواستون و مخازن آب گرم هستند و امیدوارند که ازاین موجودات، پروتئینهای مقاوم نسبت به حرارت به دست آورند. چنین پروتئینهاییقادر به کاتالیز یا تسریع واکنشهای شیمیایی صنعتی در دماهای بسیار بالا هستند؛ وهمچنین امکان اصلاح پودرهای شوینده به وسیلة این پروتئینها وجود دارد. کمک بهتصفیة فاضلاب داغ حاصل از کارخانهها، از دیگر فواید این ماده است. ارزش محصولاتشیمیایی ساخته شده از پروتئینهای گرمادوست را میتوان بیش از 12 میلیارد دلاربرآورد کرد.
شیمیدانان فوق ، در آزمایشگاه خود واقع در شرکت فنآوری زیستی دایورسا درسان دیگو، با راه انداختن بالنها و لولههای آزمایشگاهیشان، به تجزیه و تحلیل گنجشیمیایی خواهند پرداخت. آنها برای انجام چنین کاری، سنت کیمیاگری 1500 سال پیشرا دنبال خواهند کرد.
امام جعفر صادق علیه السلام (148 ـ 82 هـ . ق. / 770 ـ 705 م(
محضر پر فیض حضرت امام صادق (ع) ، مجمع جویندگان علوم بود. با دانش پژوهی که به محفل آن حضرت راه مییافت از خرمن لایزال دانش او بهره مند میشد. در علم کیمیا ایشان نخستین کسی بودند که عقیده به عناصر چهارگانه (عناصر اربعه) آب ، آتش ، خاک و باد را متزلزل کردند. از فرمودههای ایشان است که : «من تعجب میکنم مردی چون ارسطو چگونه متوجه نشده بود که خاک یک عنصر نیست. بلکه عنصرهای متعددی در آن وجود دارد.» ایشان هزار سال پیش از پرسینلی ، لاووازیه و ... دریافته بود که در آب چیزی هست که میسوزد (که امروزه آن را هیدروژن مینامند.
از امام صادق (ع) ، رسالهای در علم کیمیا تحت عنوان «رسالة فی علم الصناعة و الحجر المکرم» باقیمانده که دکتر «روسکا» آن را به زبان آلمانی ترجمه و در سال 1924 آن را تحت عنوان «جعفر صادق امام شیعیان ، کیمیاگر عربی» در «هایدبرگ» به چاپ رسانده است. به عنوان مثال و برای آشنایی با نظرات حضرت صادق (ع) در شیمی ، خلاصهای از بررسی دکتر «محمد یحیی هاشمی» را در ذیل درج میکنیم:
از شرحی که امام صادق (ع) برای اکسید میدهد، چنین معلوم میشود که اکسید جسمی بوده که از آن برای رفع ناخالصی در فلزات استفاده شده است. ایشان تهیه اکسید اصغر (اکسید زرد) را از خود و آهن و خاکستر به کمک حرارت و با وسایل آزمایشگاهی آن دوره ، مفصلا شرح داده و نتیجه عمل را که جسمی زرد رنگ است، اکسید زرد نام نهادهاند. این شرح کاملا با فروسیانید پتاسیم که جسمی است زرد رنگ به فرمول Fe(CN)6] K4] منطبق است و ... . نتیجه عمل بعد از طی مراحلی ایجاد و تهیه طلای خالص است. امروزه نیز از همین خاصیت سیانور مضاعف طلا و پتاس برای آبکاری با طلا استفاده میشود.
جابر بن حیان (200 ـ 107 هـ . ق / 815 ـ 725 میلادی(
جابربین حیان معروف به صوفی یا کوفی ، کیمیاگر ایرانی بوده و در قرن نهم میلادی میزیسته و بنا به نظریه اکثریت قریب به اتفاق کیمیاگران اسلامی ، وی سرآمد کیمیاگران اسلامی قلمداد میشود. شهرت جابر نه تنها به جهان اسلام محدود نمیشود و غربیها او را تحت عنوان «گبر» میشناسند.ابن خلدون درباره جابر گفته است:
جابربن حیان پیشوای تدوین کنندگان فن کیمیاگری است.
جابربن حیان ، کتابی مشتمل بر هزار برگ و متضمن 500 رساله ، تالیف کرده است. «برتلو» شیمیدان فرانسوی که به «پدر شیمی سنتز» مشهور است، سخت تحت تاثیر جابر واقع شده و میگوید: «جابر در علم شیمی همان مقام و پایه را داشت که ارسطو در منطق .» جورج سارتون میگوید: «جابر را باید بزرگترین دانشمند در صحنه علوم در قرون وسطی دانست.» اریک جان هولیمارد ، خاورشناس انگلیسی که تخصص وافری در پژوهشهای تاریخی درباره جابر دارد، چنین مینویسد:
جابر شاگرد و دوست امام صادق (ع) بود و امام را شخصی والا و مهربان یافت؛ بطوری که نمیتوانست از او جدا ولی بی نیاز بماند. جابر میکوشید تا با راهنمایی استادش ، علم شیمی را از بند افسانههای کهن مکاتب اسکندریه برهاند و در این کار تا اندازهای به هدف خود رسید. برخی از کتابهایی که جابر در زمینه شیمی نوشته عبارتند از : الزیبق ، کتاب نارالحجر ، خواص اکسیرالذهب ، الخواص ، الریاض و ... .
وی به آزمایش بسیار علاقمند بود. از این رو ، می توان گفت نخستین دانشمند اسلامی است که علم شیمی را بر پایه آزمایش بنا نهاد. جابر نخستین کسی است که اسید سولفوریک یا گوگرد را از تکلیس زاج سبز و حل گازهای حاصل در آب بدست آورد و آن را زینت الزاح نامید. جابر اسید نیتریک یا جوهر شوره را نیز نخستین بار از تقطیر آمیزهای از زاج سبز ، نیترات پتاسیم و زاج سفید بدست آورد.
علم شیمی با ترکیب و ساختار مواد و نیروهایی که این ساختارها را بر پا نگه داشته است، سروکار دارد. خواص فیزیکی مواد از این رو مورد مطالعه قرار میگیرند که سرنخی از مشخصات ساختاری آنها را بدست میدهند و به عنوان مبنایی برای تعیین هویت و طبقهبندی بکار میروند و کاربردهای ممکن هر ماده بخصوص را مشخص میکنند. اما واکنشهای شیمیایی ، کانون علم شیمی هستند. توجه علم شیمی به هر گوشه قابل تصوری از این تغییر و تبدیلها کشیده میشود و شامل ملاحظاتی است از این قبیل:
شیمی جدید که در اواخر سده هیجدهم ظاهر شده است، طی صدها سال ، توسعه یافته است. داستان توسعه شیمی را تقریبا به پنج دوره میتوان تقسیم کرد:
این فنون تا 600 سال قبل از میلاد مسیح رایج بوده است. تولید فلز از کانهها ، سفالگری ، تخمیر ، پخت و پز ، تهیه رنگ و دارو فنونی باستانی است. شواهد باستان شناسی ثابت میکند که ساکنان مصر باستان و بینالنهرین در این حرفهها مهارت داشتهاند. ولی چگونه و چه وقت این حرفهها برای نخستین بار پیدا شدهاند، معلوم نیست.