التصنيف: العلوم الكيميائية

العلوم الكيميائية

التصنيفات
العلوم الكيميائية

القلويــــــــدات

القلويــــــــدات oOo * تعريفها :
هي تلك المنتجات الطبيعية المنحدرة من أصل نباتي وتحوي عنصر النيتروجين في تركيبها البنائي حيث أن ذرة النيتروجين في معظمها هي ذرة نيتروجين ثالثية .
وفي حالات كثيرة يدخل الأكسجين في تركيبها بالإضافة إلى النيتروجين وكثير ما يحوي في تركيبه حلقة غير متجانسة أو أكثر .
وتسمى تلك المركبات بــ ” أشباه القلويات ” . وهناك ما يزيد على 3000مركب شبه قلوي تم فصله والتعرف على بنيته التركيبية من نباتات مختلفة , بعضها تم فصله على شكل قواعد حرة بينما عزل البعض منها على هيئة أملاح .

* خواصها :
1. معظمها مركبات بلورية عديمة الذوبان في الماء وبعضها سائل يذوب في الماء مثل ( النيكوتين ) .
2. لها طعم مر وشديدة السمية ( سامة ) .
3. لها أهمية فسيولوجية حيث تستخدم عقاقير طبية .
4. بعضها بسيطة التركيب مثل ( الكونين ) C8H17N , وبعضها معقدة التركيب مثل ( المورفين ) .

* إستخلاصها :
يتم إستخلاصها بتحويل أجزاء النبات إلى مسحوق ناعم ثم يستخلص هذا المسحوق بمذيب عضوي مثل الإيثانول أو الكلوروفورم .ويقطر المذيب ويعامل المتبقي بحمض معدني مخفف وتتحول القلويدات إلى أملاح ذائبة ويعامل المحلول المائي بمذيب عضوي مثل الكلوروفورم للتخلص من المواد الطبيعية الأخرى الموجودة بالنبات , أما المحلول المائي فيعامل بقاعدة لتخليص القلويدات في الحالة الحرة التي يتم إستخلاصها بالمذيبات العضوية مثل الكلوروفورم أو الإيثر .

* أقسامها حسب تركيبها البنائي :
1. مجموعة ” فينيل إيثيل أمين ” :
توجد في الطبيعة وتسمى ” عقاقير الضغط ” لما لها من أثر فسيولوجي هام وهو رفع ضغط الدم ومن أهم مركبات هذه المجموعة ( بيتا فينيل إيثيل أمين ) C8H11N , ( الأفيدرين ) C10H15NO , ( الأدرينالين ) C9H13NO3 .
2. مجموعة ” البيريدين ” :
وهي من القلويدات التي تم عزلها من أوراق التبغ مثل ( النيكوتين ) C10H14N2 .
والنيكوتين يحفز الجهاز العصبي المركزي عند تناوله بكميات قليلة , ولكن عند تعاطيه بكميات كبيرة يؤدي إلى شلل عصبي , وهو سائل يغلي عند 247 م ويتأكسد بواسطة البرمنجنات إلى حمض النيكوتينيك C6H5O2N .
3. مجموعة ” الكينولين ” :
ومن أهم مركبات تلك المجموعة ( السينكونين ) و ( الكينين ) .
والكينين مادة صلبة تنصهر عند 177 م ويستعمل في علاج حمى الملاريا وهو العلاج الوحيد حتى عام 1926 م وذلك عندما تم تحضير عقار لعلاج الملاريا يفوق في تأثيره مركب الكينين .
والكينين يحوي 4 ذرات كربون غير متماثلة ويتلون بلون أزرق بنفسجي عند معاملته بحمض الكبريتيك H2SO4 المركز . ويتأكسد بواسطة حمض الكروميك إلى حمض ” الكينينيك ” .
4. مجموعة ” الأيزوكينولين ” :
وبعض مركبات تلك المجموعة بسيطة التركيب مثل ( بابافرين ), وبعضها معقدة التركيب والحلقات وهي الأكثر إنتشاراً في الطبيعة .
وحسب تركيبها فهي تقسم إلى 10 مجموعات بعضها قد يقتصر وجودها في الطبيعة على نباتات فصيلة نباتية واحدة مثل ( قلويدات الإيريثرينا ) , في حين أن أفراد البعض الآخر ينتشر في فصائل مختلفة مثل ( قلويدات الأبروفين ) التي تنتشر في أكثر من 18 فصيلة نباتية على الرغم أن عددها لا يتجاوز 100 مركب !!! .
ويشكل ( بابافرين ) أحد المكونات الرئيسية لمركب ( الأفيون ) الذي يوجد في نبات ” الخشخاش ” وبالذات في عصير الثمار غير الناضجة وهي مواد سامة جداً .
5. مجموعة ” البيبيريدين ” :
ومن أهم مركبات تلك المجموعة ( الكونين ) C8H17N . وهو سائل يغلي عند 166 م زيتي القوام لا لون له وقليل الذوبان في الماء في حين أنه يمتزج بالإيثر والبنزين والكحول بسهولة , وله خاصية قاعدية قوية وهو مادة سامة وقاتلة , وقد تم إستخدامه في تنفيذ حكم الإعدام في أثينا لقتل ( الفيلسوف سقراط ) عام 399 ق . م .
6. مجموعة ” التروبين ” :
ومن أهم مركبات تلك المجموعة ( أتروبين ) الذي يوجد في أوراق البلادونا , و ( كوكين ) الذي يوجد في أوراق نبات الكوكا .
ويستخدم مركب أتروبين في جراحة وطب العيون حيث يعمل على توسعة حدقة العين , أما الكوكين فهو مخدر .
7. ” القلويدات الستيرويدية ” :
وتنتشر بوفرة في العائلة الباذنجانية ومن أهم مركباتها ( سولاسودين ) الذي يوجد على صورة نقية أو على صورة جلايكوزيد .
8. مجموعة ” أندول ” :
وهي من أكبر المجموعات التي تشتمل على عدد أكبر من القلويدات , فهناك ما يزيد على 1000 مركب طبيعي يحوي مجموعة الأندول أو مشتقة من مجموعة الأندول .
ومن الأمثلة على مركبات تلك المجموعة ( هارمان ) الذي يتوفر في أنواع نباتية كثيرة مثل ” أرابيا ” وكذلك مركب ( فندولين ) .مجموعة ” البيبيريدين ”

تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

مجموعة ” البيريدين ”

تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

المورفين

تعليم_الجزائر

مجموعة ” الأيزوكينولين ”

تعليم_الجزائر

مجموعة ” أندول ”

تعليم_الجزائر

الكافئين

تعليم_الجزائر

التصنيفات
العلوم الكيميائية

الضغط – Pressure


الضغط – Pressure
تعليم_الجزائر

يعرف الضغط على أنه تأثير قوة على مساحة حيث يكون تأثير القوة عموديا على المساحة.
ويقاس الضغط بوحدة الباسكال (Pascal) ويرمز لها بالرمز Pa .
ولقد أضيفت هذه الوحدة للوحدات القياسية سنة 1971 حيث كانت تستخدم وحدة نيوتن على المتر المربع N/m 2
حيث أن :-
Pa 1 = 1 N/m 2
ويمثل الضغط رياضيا بالعلاقة التالية
تعليم_الجزائر
حيث :-
P : يمثل الضغط
F : القوة المؤثرة
A : المساحة
ويستخدم الضغط في الكثير من العلاقات الهندسية .
وكثيرا ما نسمع عن الضغط الجوي Atmospheric Pressure وهو رقم ثابت
Atmospheric Pressure = 101325 Pa = 101.325 kPa

التصنيفات
العلوم الكيميائية

السيليكون

يعتبر السيليكون من المواد الكيميائية المصنفة في الجدول الدوري تحت مسمى الموصلات أو أشباه الموصلات. ولعل كثيراً من الأبحاث التقنية قد اعتمدت على هذه الصفة بشكل أساسي، أو بمعنى آخر فإن عنصر السيليكون متوافر بكميات كبيرة، ونظراً لطبيعته تلك فإنه يدخل في كثير من الصناعات التي لها علاقة بالطاقة الكهربائية وتوصيلها أو نقلها من حالة إلى أخرى.
أما الاستفادة من العنصر فهي كبيرة نظراً لطبيعته المرنة، وهذه الاستفادة لم تقتصر فقط على المجالات التقنية، وإنما تتعدد مجالاتها وتتنوع، فقد يسمع البعض عن ارتباط هذه المادة بمجال الطب والعمليات الجراحية والتجميلية منها خاصة، ذلك المجال الذي يمكن أن يتبادر إلى الذهن بمجرد ذكر الكلمة عند الأسماع.
كما أن لمادة السيليكون فوائدها بالنسبة للأغراض المنزلية المختلفة التي منها تثبيت الأجزاء الخشبية ببعضها، ويمكن لمادة السيليكون كذلك التعامل مع جميع أنواع المواد الأخرى والتفاعل معها، ما يعطيها صفتي المرونة والتعددية، ومن ثم فإن الاعتماد عليها يكون كبيراً في جميع المجالات.
علماء التكنولوجيا الحديثة ينظرون إلى مادة السيليكون على أنها العصر التقني القادم، ما حدا بالبعض إلى تسمية الفترة القادمة بعصر السيليكون.
ولا أتصور أن اسم وادي السيليكون الموجود في إحدى الولايات الأمريكية، الذي يجمع كبريات الشركات العاملة بالتكنولوجيا في العالم، إلا لما يتوقعه العالم من فوائد وقدرات لا يزال الكثير منها كامناً لعنصر السيليكون. استخدام الكيمياء في صناعة الإلكترونيات تعد الفائدة الأساسية للسيليكون في مجال صناعة الالكترونيات الدقيقة، وهي السعي لتقليل حجم الأجهزة الإلكترونية التقليدية التي تعتمد على مادة السيليكون لتقديم تكنولوجيا ذات أداء أعلى يمكن وضعها في جهاز أصغر حجماً. ومن هذا المنطلق توالت الأبحاث والاختراعات على يد العلماء المشتغلين على هذه المادة، ويتضح التقدم الناتج عن هذا التصغير في حجم الأجهزة من خلال التقدم السريع في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية، مثل الهواتف الخلوية وأجهزة الكمبيوتر المتنقلة، التي تمت مشاهدته خلال السنوات الأخيرة.
فالآن يمكن للإلكترونيات الجزيئية التي تعتمد على السيليكون – وهي تكنولوجيا مكملة للإلكترونيات التقليدية المصغرة التي يمكن أن تعمل على تقليل حجم الأجهزة الإلكترونية إلى مقياس طول النانومتر – ان تقدم السبق التالي في تكنولوجيا التصغير.
يقول مارك هيرسام، أستاذ مساعد في علوم وهندسة المواد بكلية العلوم الهندسية والتطبيقية في جامعة نورثويسترن: إن الإلكترونيات الجزيئية تقدم إمكانية لاستخدام الجزيئات العضوية الفردية في تطبيقات الأجهزة الإلكترونية، ومن المحتمل أن يمثل جهاز مكون من جزيء واحد قابلية التطور المطلق في تكنولوجيا الإلكترونيات.
وقد قام هيرسام مع طلبة خريجين حديثا بنشر تقرير لهم عن التقدم الذي قاموا بإحرازه في مجال الإلكترونيات الجزيئية التي تعتمد على السيليكون في إصدار 21 يونيو 2022 من مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences.
وفي هذا العمل، تم استخدام ميكروسكوب تم تصنيعه خصيصاً لتصوير واكتشاف الجزيئات العضوية الفردية في السيليكون، وعند درجة حرارة 80 Kelvin ، تجاوزت دقة هذه القياسات الجهود السابقة التي تم تحقيقها عند درجة حرارة الغرفة العادية، وبالحصول على هذه البيانات غير المسبوقة، تم تعديل القيود على تصميم الأجهزة الالكترونية الجزيئية التي تعتمد على السيليكون.
وفي تطور شائق، قدمت هذه الدراسة أيضا دراسة عميقة للتكوين الكيميائي والإلكتروني للجزيئات العضوية المركبة على الطبقات التحتية من السيليكون، وبالرغم من أن دراسة جامعة نورثوسترن كانت تقصد في البداية استخدام كيمياء حديثة لتحسين الإلكترونيات، إلا أن الجهاز الإلكتروني الجزيئي الناتج عن ذلك قدم أيضا فهما للأساسيات الجوهرية للكيمياء السطحية.
وبهذه الطريقة، من المحتمل ان يؤثر العمل على مجالات أخرى مثل الجس والحفز والتشحيم، حيث تلعب الكيمياء السطحية دورا نشطا، وقد قامت مؤسسة العلوم القومية بمكتب أبحاث الجيش وناسا بدعم هذا البحث.
***
موجة قادمة من الإلكترونيات
ومن المحتمل ان تكون الموجة القادمة هي موجة الإلكترونيات المتموجة، فقد قام الباحثون في جامعة الينوي بتطوير نمط قابل للتمدد بالكامل للسيليكون الاحادي الكريستال من خلال تقنيات هندسية بحجم الميكرون وتشبه الموجه يمكن استخدامها لبناء اجهزة الكترونية عالية الاداء على طبقات أساسية مطاطية.
وفي هذا الاطار قال جون روجرز بروفيسور علوم المواد والهندسة: يقدم السيليكون القابل للتمدد قدرات مختلفة عن تلك التي يمكن الحصول عليها من خلال رقائق السيليكون العادية.
ويمكن استخدام الالكترونيات الوظيفية والقابلة للتمدد والثني في تطبيقات مثل المجسات والكترونيات الادارة لكي تتكامل مع العضلات الصناعية و الانسجة البيولوجية، وشاشات المراقبة الهيكلية التي تلتف حول اجنحة الطائرات والجلد الخارجي للمجسات الآلية.
ومما يذكر ان روجرز هو أيضا بروفيسور مؤسس للهندسة وباحث في معهد بيكمان للعلوم والتكنولوجيا المتقدمة وعضو في معمل فريدريك سيتز لأبحاث المواد. وللحصول على السيليكون القابل للتمدد يبدأ الباحثون من خلال تصنيع أجهزة بواسطة هندسة شرائط رقيقة للغاية على رقاقة من السيليكون باستخدام إجراءات تشابه تلك المستخدمة في الإلكترونيات التقليدية، وبعد ذلك يقومون باستخدام تقنيات ثقب متخصصة للتقطيع.
وتكون شرائط السيليكون الناتجة عن ذلك بسمك يبلغ 100 نانومتر – أي حوالي 1000 مرة اقل من قطر شعرة الإنسان.
وفي الخطوة التالية، يتم تمديد طبقة أساسية مسطحة من المطاط ووضعها فوق الشرائط، وعند نزع المطاط، تتم إزالة الشرائط من على الرقاقة وتلتصق بالسطح المطاطي. ويتسبب اعتاق الجهد من المطاط من تشابك شرائط السيليكون والمطاط في سلسلة متتالية من الموجات المحددة بشكل جيد تشابه آلة الاكورديون.
وقال يونج هوانج، بورفويسور في الهندسة الميكانيكية والصناعية: إن النظام الناتج من العناصر المتكاملة المتموجة على المطاط يمثل شكلا جديدا من الإلكترونيات القابلة للتمدد والعالية الأداء، ويتغير اتساع وتكرار الموجات من خلال طريقة فيزيائية تشابه الاكورديون، عند تمديد أو ضغط النظام.
***
السيليكون والصمامات الثنائية
ولإثبات هذه الفكرة، قام الباحثون بتصنيع صمامات ثنائية وترانزيستورات ثم قاموا بمقارنة أدائها مع الاجهزة التقليدية، ولم تتمكن الأجهزة المتموجة فقط من الاداء بنفس درجة الأجهزة الصلبة، ولكنها أثبتت كذلك إمكانية تمديدها وضغطها بشكل متكرر دون الضرر بها، ودون تعديل خصائصها الكهربائية بشكل كبير. وأضاف روجرز أن هذه الصمامات الثنائية والترانزيستورات المصنوعة من السيليكون تمثل فقط فئتين من عدة فئات من الأجهزة الالكترونية المتموجة التي يمكن تشكيلها، فبالإضافة إلى الأجهزة الفردية، يمكن كذلك تكوين رقائق دوائر كاملة بشكل هندسي متموج لتمكينها من قابلية التمدد.
وبجانب الخصائص الميكانيكية الفريدة للأجهزة المتموجة، فإن ربط الجهد مع الخصائص الالكترونية والبصرية قد يتيح الفرص لتصميم هياكل من الأجهزة تستغل التغييرات الميكانيكية والدورية في الجهد لتحقيق استجابات غير عادية.
وبالإضافة إلى روجرز وهوانج، وهما مؤلفا البحث، كان هناك باحث درجة الدكتوراه داهل – يانج خانج وعالم باحث وهو هانجينج جياند، وقد قامت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة ووزارة الطاقة الأمريكية بتمويل هذا العمل.
وقد دخلت الدوائر المدمجة عصر الإلكترونيات متناهية الدقة في عام 2022 بظهور أولى الدوائر التي يبلغ حجمها 90 نانومترا والمركبة على شرائح رقيقة من مقاس 300 ملليمتر وطرحها على نطاق تجاري.
ويتزايد تطلع صناعة الأجهزة الإلكترونية الدقيقة إلى التقنيات التي تؤدي إلى إنتاج أجهزة مدمجة بكثافة أعلى، ذات سرعة أكبر، تستهلك قدرا أقل من الطاقة، مع الالتزام بقانون مور.
يتطلب هذا السعي نحو مزيد من التصغير تجديدات عظمى في عملية طباعة الدوائر على قواعد من مواد مختلفة، سواء في المواد المستخدمة في هذه العملية أو في البنية الهندسية للأجهزة الناتجة.
ويركز العلماء على أحدث المنتجات التكنولوجية وأكثرها تقدما، مثل تقنية EUV، والشعاع الإلكتروني، والطباعة متناهية الدقة، التي لو عمل كل منها بمفرده في مجاله الخاص فلن نتمكن من إنتاج إلا النزر اليسير من النانومترات.
***
شرائح السيليكون للترانزيستورات فائقة الأداء
على صعيد آخر استخدم علماء من جامعة إلينويس شريحة سميكة من السيليكون لنحت نقاط تتكون كل منها من بلورة سيليكون واحدة، ووضعوا هذه النقاط على ألواح مصنوعة من البلاستيك، وبذلك أوضحوا معالم الطريق إلى صنع ترانزيستورات فائقة الأداء مكونة من شرائح رقيقة مرنة.
وستمكن هذه العملية من ظهور تطبيقات جديدة في عالم الإلكترونيات المتاحة للمستهلكين، مثل شاشات العرض التي تمتد بطول وعرض جدار الغرفة، أو الملصقات المعدنية الذكية التي توضع على البضائع لتيسير التعرف عليها والتي تعمل بترددات الراديو وتستخدم مرة واحدة، بل يمكن استخدام هذه العملية في تطبيقات تتطلب طاقة حاسوبية عالية.
يقول جون روجرز، أستاذ علوم وهندسة المواد: إن أجهزة السيليكون التقليدية محدودة بحجم شريحة السيليكون، التي يقل قطرها في الحالات العادية عن 12 بوصة.
وبدلا من تضخيم حجم الشريحة بما يزيد من سعرها، نريد أن نقسم الشريحة الواحدة إلى عدة شرائح ونوزعها بالطريقة التي نحتاجها على قواعد مكونة من أسطح كبيرة وقليلة التكلفة، مثل الأسطح المصنوعة من أنواع البلاستيك المرن.
***
الخواص الكهربائية
ولهذه الطريقة ميزات مهمة مقارنة بالأجهزة المماثلة التي تستخدم جزيئات عضوية في صنع أشباه الموصلات، فالنقطة التي تتكون من بلورة سيليكون واحدة لها خواص كهربائية جيدة (فهي أفضل بحوالي 1000 مرة تقريبا من الجزيئات العضوية المعروفة)، كما أن خواصها من جهة الثبات والمواد المصنوعة منها صارت معروفة جيدا بعد عدة عقود أنفقت في إجراء أبحاث في مجال الإلكترونيات الدقيقة (المايكرو إلكترونيات) المصنوعة من السيليكون.
وقد سعى روجرز وزملاؤه لإيضاح التقنية التي استخدموها بتصنيع أشياء دقيقة الحجم تعمل ببلورة واحدة من السيليكون مصنوعة من شرائح السيليكون باستخدام نماذج تقليدية للحفر على المعادن وعمليات حفر باستخدام الأحماض.
نتج عن هذه المعالجات الصناعية أشياء مختلفة الأشكال ذات أحجام متناهية الدقة، بلغ حجم بعضها 50 نانومترا، ثم استخدم الباحثون طريقتين لنقل هذه الأشياء إلى القواعد لصنع ترانزيستورات فائقة الأداء مكونة من شرائح رقيقة.
يقول رالف نوزو، وهو أستاذ لمادة الكيمياء ومدير معمل فريدريك سيتز لأبحاث المواد بجامعة إلينويس: تستخدم طريقتنا إجراءات تستغل أختاما مطاطية عالية الوضوح لنقل البلورات وطبعها على سطح القاعدة.
وهناك طريقة أخرى، نشرنا فيها الأشياء المصنوعة من بلورة سيليكون واحدة في محلول ثم ركبناها على أسطح القواعد باستخدام تقنيات الطباعة القائمة على استخدام المحاليل.
وقال نوزو انه من الممكن تنفيذ الطريقتين في بيئة التصنيع، وهما تجعلان البلورات تستقر بسلاسة على شكل قشور رقيقة على أسطح واسعة.
كما أن فصل عملية معالجة السيليكون عن عملية تصنيع بقية مكونات الترانزستور يجعل من الممكن دمج الأجهزة بمواد متعددة الأنواع، تشمل أنواع البلاستيك قليلة التكلفة.
***
تقنيات الطباعة المستمرة
وقال روجرز إن تصنيع دوائر الترانزيستور باستخدام تقنيات الطباعة المستمرة ذات السرعة العالية يمكن أن يقدم قدرات مختلفة أكثر مما يمكن تحقيقه بواسطة تقنيات السيليكون الموجودة حاليا، وأضاف قائلا: يمكننا أن نفكر بعبارة الإلكترونيات التقليدية، في وضع الأجهزة على قواعد من البلاستيك التي لا يمكننا وضع شرائح السيليكون المعتادة عليها بسبب ارتفاع تكلفتها أو طبيعة شكلها الهندسي.
هذه الطريقة لا تمكننا فقط من بناء شاشات بعرض الجدار بتكلفة أقل، بل يمكننا أيضا طباعة مكونات تلك الشاشات على السطح الداخلي للنوافذ وغيرها من الأسطح غير المستوية.
تفضل تقنيات التصنيع الحالية الشرائح المستوية، لكن الطرق القائمة على طباعة البلورات على الأسطح تحررها من هذا القيد.
يقول نوزو: من الجوانب الأخرى لطباعة الإلكترونيات بطرق منخفضة التكلفة أنها تمكننا من إدخال تكنولوجيا المعلومات إلى أماكن لم تدخلها من قبل، فعن طريق زراعة الذكاء الإلكتروني في الأشياء التي يستخدمها الناس في حياتهم اليومية، سنتمكن من تبادل المعلومات والتواصل مع بعضنا البعض بطرق جديدة مدهشة.
وقال ان هذه الملصقات منخفضة التكلفة التي تعمل بترددات الراديو والتي يمكن أن تحل محل الملصقات الورقية التي تحتوي على خطوط (الباركود) المستخدمة حاليا لتعريف البضائع، من شأنها أن تخفف تزاحم الناس في صفوف لمراجعة مشترياتهم في المتاجر الكبيرة، وتساعد ربات البيوت المشغولات على التأكد من صحة ما دفعته مقابل مشترياتهن.
يقول نوزو: أطلق لخيالك العنان كما تهوى، فالدائرة الإلكترونية تقدر على أداء وظيفتها دون أن ترتبط سلكيا بشريحة، إذ يمكن دمجها في البنية الهندسية للجهاز نفسه.
وقد اعتاد نوزو وروجرز وكل من شاركهما في إجراء البحث التردد على العالم إتيين مينارد، والأستاذ داهل – يونج خانج الذي يجري أبحاثا بعد حصوله على درجة الدكتوراه، وطالب الدراسات العليا كيون – جي لي.
كما قامت هيئة مشروعات البحوث الدفاعية المتقدمة ووزارة الطاقة الأمريكية بتمويل هذا العمل.
***
صناعة السيليكون.. أمل في طاقة جديدة
طور فريق من الباحثين بقيادة مهندسين من جامعة كاليفورنيا تقنية جديدة لمعالجة العيوب المعدنية في السيليكون منخفض الدرجة، وهي ميزة قد تقلل كثيرا من تكلفة الخلايا التي تعمل بالطاقة الشمسية.
إن ما يقارب 90% من الخلايا التي تعمل بالطاقة الشمسية أو التي تولد منها الطاقة الكهربائية يتم تصنيعها من نوع معين من السيليكون الصافي شديد النقاء، وهي نفس المادة المستخدمة في صنع الدوائر المدمجة.
وقد أدى تنامي صناعات أشباه الموصلات والخلايا الشمسية إلى زيادة الطلب على هذا النوع شديد النقاء من السيليكون، ما زاد الضغط على الكم المحدود المعروض منه، فارتفعت أسعار المواد التي يدخل في صناعتها.
وقد فشلت محاولات استخدام النوع الرخيص الموجود بوفرة من السيليكون، وهو نوع به الكثير من الشوائب والعيوب المعدنية؛ لأن الخلايا الشمسية المصنوعة من هذه المادة لا تؤدي وظيفتها بشكل كفء، كما أن التقنيات الصناعية المستخدمة لإزالة الشوائب باهظة التكلفة، ما ينفي الجدوى الاقتصادية من استخدام المواد الأرخص سعرا في تصنيع هذه الخلايا.
يقول آيك فيبر، أستاذ علوم وهندسة المواد بجامعة كاليفورنيا ببيركلي، والمشرف على الباحثين في مركز المواد المتقدمة بمعمل لورانس بيركلي القومي: لقد اقترحنا طريقة جديدة لاستخدام السيليكون الرديء، فبدلا من تنقيته من الشوائب، يمكننا استخدامه بشوائبه، شريطة أن نعالجها بطريقة تقلل من أثرها الضار على كفاءة الخلايا الشمسية.
***
خفض نفقات الخلايا الشمسية
ويقول الباحثون في هذا المجال ان نتائج بحثهم يمكنها أن تخفض من نفقات الخلايا الشمسية بشكل مدهش إذ تجعل استخدام المواد الرخيصة مجدية اقتصاديا، وأنه غالبا ما يستند الترويج للطاقة الشمسية إلى أنها مصدر مبشر بالنجاح من مصادر الطاقة البديلة، وأنها أكثر هذه البدائل أمنا، ويمكنها أن تقلل من اعتمادنا على الوقود الأجنبي، وفي نفس الوقت تخفض من إطلاق الغازات الخطرة التي تضر بمناخ العالم.
ويحقق معدل النمو العالمي الحالي لعمليات توليد الطاقة من أشعة الشمس زيادة سنوية قدرها 30% إلى 40%، وهو معدل أقل ما يقال عنه أنه مدهش، لكن صناعة الطاقة الشمسية يمكن أن تنمو بمعدل أسرع من هذا إذا تمكن الباحثون والعاملون في الصناعة من تحقيق مزيد من خفض تكلفة الخلايا الشمسية.
وقد حلل فريق العمل كيفية استجابة الشوائب المعدنية التي يحتوي عليها السيليكون لمختلف طرق المعالجة باستخدام مجسات دقيقة شديدة الحساسية من الأشعة السينية المنطلقة بسرعة من أجهزة السينكروتون التي تزيد من سرعة الإلكترونات، وهي مجسات تستطيع اكتشاف الكتل المعدنية متناهية الدقة، التي تصل أحجامها إلى 30 نانومترا.
وقد وجد الباحثون أن العيوب ذات الأحجام متناهية الدقة تتناثر في جميع أنحاء شرائح هذا السيليكون، وأن هذا من شأنه أن يحد من متوسط المسافة التي يمكن أن تقطعها الإلكترونات قبل أن تفقد طاقتها.. وتعرف هذه المسافة باسم أدنى طول حامل للانتشار، وكلما زاد طولها زادت كفاءة المادة على تحويل الطاقة.
وقد قال بوناسيسي: لقد وجدنا أن احدى طرق معالجة هذه العيوب المعدنية ذات الأحجام متناهية الدقة أن نجمعها معا في مجموعات أكبر، وهذا يقلل قدرتها على تشتيت الإلكترونات.
وأضاف: يمكن أن نشبه الجزيئات المعدنية بمئات من الخيول تسير على غير هدى في شوارع بيركلي، لا بد أن هذه الخيول ستشتت وسائل المواصلات، لكن لو جمعنا هذه الخيول في حظيرة واحدة، سيتمكن الناس ووسائل المواصلات من التحرك حولها بمزيد من الحرية.
***
تنويع معدل تبريد السيليكون
وقد وجد الباحثون أنه من الممكن معالجة توزيع الشوائب المعدنية بتنويع معدل تبريد السيليكون، فعند تبريد المادة بسرعة، تحتبس العيوب المعدنية بسرعة وهي متناثرة في جميع أجزائها، لكن مجرد إبطاء معدل عملية التبريد يجعل الشوائب المعدنية تتجمع معا في كتل أكبر حجما.
وقال بوناسيسي أيضا: لقد مكننا استخدام هذه التقنية في التبريد من تحسين المسافة التي يمكن أن تقطعها الإلكترونات بمقدار أربعة أضعاف مقارنة بسرعة انتقالها في السيليكون الذي ترك على حاله بلا معالجة.
ورغم أن هذه السرعة ما زالت أقل كفاءة من سرعة انتقال الإلكترونات في السيليكون فائق النقاء، لكنها تثبت مبدأ أننا يمكن أن نحسن السيليكون منخفض الجودة بسهولة، ونحن الآن نبحث عن تقنيات أخرى يمكن أن تزيد كفاءة السيليكون غير المنقح.
ويوضح الباحثون أن تقنيات مثل تنويع معدل تبريد السيليكون وسيلة سهلة وذات تكلفة مجدية اقتصاديا لتعديل الإجراءات الصناعية الحالية.
يقول فيبر: نحن نستهدف التكنولوجيا العادية الموجودة، والطريقة التي نقترحها يمكن أن تؤدي إلى تقدم هائل في إتاحة الطاقة الشمسية على نطاق أوسع بمجرد تغييرات طفيفة في العملية الصناعية.
ويقول الباحثون انه بحلول عام 2022، ستتجه صناعة توليد الطاقة من أشعة الشمس إلى استخدام المزيد من السيليكون أكثر من صناعة الإلكترونيات الدقيقة، وأن الحفاظ على التكلفة الاقتصادية للطاقة الشمسية قد يعتمد على إيجاد طرق لاستخدام المواد السيليكونية الأرخص سعرا.
ويقول إيستراتوف من جامعة كاليفورنيا ببيركلي: لم يواكب إنتاج السيليكون عالي الجودة تزايد الطلب على توليد الطاقة الكهربائية من أشعة الشمس، وجعلها وسيلة معتادة للحصول على الطاقة.
وأضاف: نتج عن ذلك نقص في المعروض من السيليكون عالي الجودة، ما أدى إلى ارتفاع أسعار المعروض منه في سوق الشراء الفوري بمقدار حوالي 800%، وحيث ان شرائح السيليكون التي تصنع منها الخلايا الشمسية تشكل أكثر من نصف تكلفة الأجهزة التي تحتوي على خلايا شمسية، فقد أدى هذا إلى الارتفاع الحالي في أسعار الخلايا الشمسية.
نحن نعتقد أن فكرتنا الهندسية قادرة على مساعدة صناعة توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية لتظل قادرة على المنافسة مصدرا بديلا للطاقة، وقد تلقى البحث دعما من معمل الطاقة المتجددة بوزارة الطاقة الأمريكية ومشروعها الخاص بإجراء أبحاث جامعية عن السيليكون المتبلور.
***
المستحيل أصبح ممكنا: إضاءة الليزر من السيليكون
يعتبر مجال إنتاج شعاع الليزر باستخدام مادة السيليكون من المجالات الجديدة التي تخضع للدراسة والبحث، وذلك بالرغم من أنه حتى الآن ربما يعتبر مستحيلاً من الناحية الفيزيائية.
وعلى الرغم من ذلك استطاع فريق أبحاث في جامعة (براون) بقيادة جيمي اكسو بوضع التصميم الهندي لأول ليزر ينتج من السيليكون يتم ضخه بطريق مباشر بتغيير بناء كريستالات السيليكون من خلال تقنية حديثة متناهية الصغر يطلق عليها nanoscale.
فمنذ ابتكار أول ليزر – وهو نموذج ياقوتي تم صنعه في عام 1960 – قام العلماء بتصميم مصادر للإضاءة تتراوح من النيون إلى الزفير، ولكن، لم يتم اخذ السيليكون في الاعتبار مادة مرشحة.. فتكوينه لا يسمح بالصف الصحيح للإلكترونات المطلوبة لجعل شبه الموصل يقوم ببث الضوء، وقد قام الآن ثلاثة باحثين في جامعة (براون) بقيادة البروفيسور في علوم الهندسة والفيزياء، جيمي اكسو، بتحويل المستحيل إلى مستطاع.
فقد قام الفريق بابتكار أول ليزر يعمل بضخ السيليكون المباشر، من خلال تغيير التكوين الذري للسيليكون نفسه، وقد تم تحقيق هذا الإنجاز من خلال حفر بلايين الحفر في فجوة صغيرة من السيليكون باستخدام أداة متناهية الصغر، وكانت النتيجة ضوء ضعيف من الليزر ولكنه حقيقي، وقد تم نشر النتائج في إصدار مجلة Nature Materials عبر الإنترنت.
ويعتبر هذا الإنجاز إعجازا بالنسبة للبروفيسور اكسو، الذي يعرف معمله للتكنولوجيات المتطورة بمعمل التكنولوجيات المستحيلة.
وفي هذا الإطار، قال البروفيسور تشارلز تيلينجاست من الجامعة: هناك متعة لتحدي الحكمة التقليدية، وهذا العمل يتحدى قطعا الطبيعة التقليدية، وحتى الآن، لم يتم تحويل هذا الابتكار إلى الشكل العملي.
فحتى يتم تحويل ليزر السيليكون إلى أداة مجدية تجاريا، قال اكسو انه يجب هندسته لكي يكون أكثر قوة ويعمل عند درجة حرارة الغرفة (حيث انه يعمل الآن عند درجة حرارة اقل من 200 مئوية تحت الصفر).
لكن المادة التي تتمتع بالخواص الالكترونية للسيليكون والخواص البصرية لليزر سوف تجد استخدامات لها في مجالي الإلكترونيات والاتصالات، والمساعدة على جعل أجهزة الكمبيوتر أو شبكات الألياف البصرية اكثر قوة وسرعة.
***
تطوير ليزر هجين من السيليكون السريع الزوال
قام باحثون بجامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا، بتطوير ليزر جديد من خلال ربط طبقات التضخيم البصري مباشرة مع فجوة ليزر السيليكون، في خطوة تبشر بان تكون تقدما مهما في هذا المجال.
ويقدم هذا الليزر الهجين بديلا لسيليكون ليزر RAMAN، وهو ذو مجال أقصر، ويتم ضخ الليزر بصريا، ويعمل بطريقة الموجة المستمرة، ويحتاج فقط لقدرة ضخ تعادل 30 Mw.
ويعتبر هذا العرض العملي لليزر السيليكون السريع الزوال أول خطوة نحو ليزر السيليكون الهجين الذي يتم ضخه كهربائيا.. وبشكل متزايد سوف يعتمد أداء أنظمة الإلكترونيات المصغرة على الوصلات بين الرقائق والأجهزة، مقارنة بخصائص الرقائق والأجهزة نفسها.
وسوف تصبح أنظمة أشباه الموصلات اصغر حجما، وسوف تقيد قدرة الربط وتبديد الطاقة من أدائها.
ويمكن للوصلات البصرية ان تخفف من هذه القيود ولكن تمثل التحدي في ابتكار ليزر شبه موصل يمكن تكامله بالكامل مع الإلكترونيات المصغرة من السيليكون، ويقوم الليزر الذي قام جون باورز وتلميذيه الكس فانج وهيونداي بارك باستخدام iInAIGaAs للحصول على التضخيم البصري.
وقال جون باورز وهو بروفيسور الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في UCSB إن القدرة على الجمع بين أفضل ما في العالمين (أي مواد التضخيم -III-V مع فوتون السيليكون) يمكن ان يؤدي إلى طريقة جديدة لتمكين تكامل مصادر الليزر الرفيعة مع الأجهزة البصرية – الإلكترونية الذكية لكي يتم استخدامها في الاتصالات البصرية المستقبلية مقابل تكلفة منخفضة.

التصنيفات
العلوم الكيميائية

أنواع الكيمياء التحليلية

أولا: التحليل النوعي أو الوصفي

هو مجموعة العمليات التي يتم فيها الكشف عن تركيب المواد أو المركبات أو العناصر الداخلة في تركيب مادة معينة أو خليط من المواد سواء أكان في الحالة الصلبة أو محلول في مذيب معين ولايتعرض هذا التحليل إطلاقًا إلى كميات هذه المكونات .
ثانيًا: التحليل الكمي

ويبحث في تقدير كميات المكونات أو العناصر الداخلة في تركيب المركب الكيميائي أو الخليط، ويتبين من هذا أن التحليل النوعي لمادة مجهولة التركيب يسبق عادة التحليل الكمي لها؛ لأنه لا يجوز تقدير مادة معينة تقديرًا كميًا ما لم يتأكد من وجودها وصفيًا. ويشمل التحليل الكمي على :
التحليل الوزني

ويتم التحليل الكمي بالوزن بترسيب المادة وتقديرها كميًا في هيئة عنصر منفرد أو مشتق معين معروف التركيب يفصل عن المحلول بالترسيب أو الطرد المركزي ثم غسله وتجفيفه ووزنه، فيحسب وزن المادة المراد تقديرها من معرفتنا لوزن الراسب وتركيبه بدقة. فمثلا يمكن تعيين نسبة الكلور في ملح الطعام مثلا بإذابة وزن معين من الملح في الماء ثم إضافة محلول نترات الفضة إليه فيترسب على شكل كلوريد الفضة، ثم يرشح الراسب ويغسل ويجفف ثم يوزن لمعرفة كمية الكلور ونسبته في الملح، ويضم التحليل الوزني الطرق التي يتم فيها تقدير أوزان المواد أو بعض مكوناتها بطريقتين هما :

  • الطريقة المباشرة :

وفيها يتم تحديد قياسات الأوزان لنواتج العملية التحليلية المعروفة التركيب .

  • الطريقة غير المباشرة :

إذ تحدد بواسطتها قياسات الأوزان المفقودة أو الناقصة في الوزن بوصفها نتيجة لخاصية التطاير بالعينة

التصنيفات
العلوم الكيميائية

تفاعلات كواشف جرينارد

“:” تفاعلات كواشف جرينارد “:”

1. مع المركبات المحتوية على هيدروجين نشط :

تتفاعل كواشف جرينارد مع الحموض الكربوكسيلية والماء والكحولات والفينولات والأمونيا والأمينات الأولية والثانوية وينتج الهيدروكربون المشتق من المجموعة الألكيلية أو الأريلية لكاشف جرينارد المستعمل بالإضافة إلى تكوين ملح المغنيسيوم الهالوجيني للمادة الحمضية المتفاعلة مع كاشف جرينارد .
RMgX + RCOOH…………….> RH + RCOOMgX
RMgX + ROH ………………..> RH + ROMgX
RMgX + R2NH ……………….> RH + R2NMgX

وحيث أن كاشف جرينارد شديد الفعالية مع المواد الحمضية فإن الوسط الذي تحضر منه تلك الكواشف يجب أن يكون خالياً من تلك المواد الحمضية , فمثلاً الإيثر المستعمل كمذيب يجب أن يكون جافاً تماماً لإزالة
الكميات البسيطة من الماء أو الكحول التي تكون عادة موجودة في الإيثر
والتي من الممكن أن تعيق تكون كاشف جرينارد .

وقد يكون التحلل المائي لكاشف جرينارد في كثير من الأحيان ذا منفعة
خاصة كوسيلة لإختزال الهاليدات العضوية كما يتضح من المثال التالي :

C2H5Br + Mg …………> C2H5MgBr
C2H5MgBr + H2O …………………> C2H6 + Mg(OH) Br

2. مع ثاني أكسيد الكربون :

RMgX + CO2 ………..> RCOOMgX
RCOOMgX + H2O ……………> RCOOH + Mg(OH) X
وينتج من التفاعل ” الحموض الكربوكسيلية ” .

3. مع مركبات الكربونيل :

RMgX + CH2O ……………> RCH2OMgX
RCH2OMgX + H2O …………> RCH2OH + Mg(OH)X
وينتج من التفاعل ” الأغوال ” .

4. مع النيتريلات :
RMgX + RCN ………….> R2CNMgX
R2CNMgX + H + H2O ……………….> R2CNH
R2CNH + H2O ……………..> RCOR + NH3
وينتج من التفاعل ” الكيتونات ” .

5. مع الأكسجين :

RMgX + O2 ………………..> ROMgX
ROMgX + H2O …………….> ROH + Mg(OH)X
وينتج من التفاعل ” الأغوال ” .

6. مع الكبريت :

RMgX + S ……………………..> RSMgX
RSMgX + H2O ……………….> RSH + Mg(OH)X
وينتج من التفاعل ” ثيو كحول ” أو ” ثيو فينول ” .

السلام عليكم و رحمة الله تعالى و بركاته

شكراا و بارك الله فيك

التصنيفات
العلوم الكيميائية

محاكاة الكيمياء.موقع

السلام عليكم و رحمة الله تعالى و بركاته

الموقع يقدم برمجيات -تعمل بالجافا – في الكيمياء و الفيزياء و قابلة للتحميل

هذا ما جاء في الموقع

اقتباس:
Des simulations de sciences physiques
pour vous cultiver
ou
pour illustrer vos cours
Rq : Les animations peuvent être téléchargées
et sont utilisables hors connexion
روابط

زيارة الموقع

تحميل الجافا

السلام عليكم و رحمة الله نعالى و بركاته

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

بــــارك الله فيك على الموقع

شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك … لك مني أجمل تحية .

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك … لك مني أجمل تحية . شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك … لك مني أجمل تحية . شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك … لك مني أجمل تحية .

التصنيفات
العلوم الكيميائية

ثيوكبريتات الصوديوم

ثيوكبريتات الصوديوم (Sodium thiosulfate )
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته:
أعضاء المنتدى المحترمين أقدم لكم هذا الموضوع عن مركب ثيوكبريتات الصوديوم (Sodium thiosulfate)
آمل أن يحوز على رضاكم واستحسانكم.
تعليم_الجزائر
الاسم النظامي : ثيوكبريتات الصوديوم (Sodium thiosulfate)
اسماء أخرى : هيبوكبريتيت الصوديوم (Hyposulphite of soda)& (Hyposulphite of soda)
الصيغة الجزيئية :
Na2S2O3
تعليم_الجزائر
تعليم_الجزائر
تواجده : يتواجد غالباً بالشكل البلوري Na2S2O3.5H2O
الكتلة الجزيئية : 158,09جم / مول
اللون : بلورات بيضاء.
تعليم_الجزائر
تعليم_الجزائر
الكثافة :1,66جم/ سم3
تحضيره :
1) يحضر عن طريق التفاعل المباشر بين كبريتيت الصوديوم والكبريت كما في المعادلة التالية :
Na2SO3 + S → Na2S2O3
2) يحضر عن طريق تمرير غاز ثاني أكسيد الكبريت على محلول من كبريتيد الصوديوم و كربونات الصوديوم كما في المعادلة التالية :
Na2CO3 + 2Na2S + 4SO2 → 3Na2S2O3 + CO2

الاستخدامات :
1) يستخدم كمادة مضادة للـكلور بعد عملية قصر(تبييض) منتجات الـسيليلوز.
2) يستخدم في التصوير الضوئي.
3) يستخدم كمادة حافظة ضد التخمر في الصباغة، كما بدخل في تركيب المواد المثبتة للصباغ. ..

التصنيفات
العلوم الكيميائية

الجـــــزيء

¦¦ஐ¦¦ الجـــــزيء ¦¦ஐ¦¦
الجُزَيْء من الوحدات الأساسية للمادة. والجزيء هو أصغر الجسيمات التي يمكن تقسيم المواد إليها مع الاحتفاظ بالخواص الكيميائية الأساسية للمادة. أما إذا تم تقسيم الجزيء، فإن الناتج يكون في العادة ذرات العناصر الكيميائية التي تكونه. مثال ذلك: قطرة الماء تحتوي على البلايين من جزيئات الماء. وإذا أمكن تقسيم هذه القطرة حتى يتبقى جزيء واحد من الماء، فإن هذه القطرة سوف تتمثل فيها كل الخصائص الكيميائية للماء. أما إذا تم تقسيم جزيء الماء، فستبقى ذرات عنصري الهيدروجين والأكسجين فقط.

وتتكون الجزيئات من ذرات مرتبطة بعضها ببعض بتنظيم معين. وتتكون كل ذرة من الذرات من نواة موجبة الشحنة محاطة بالإلكترونات ذات الشحنة السالبة. وتتساوى الشحنات السالبة والشحنات الموجبة في الجزيء.

يستخدم العلماء الصيغ الكيميائية لتوضيح تركيبة الجزيء، ومثال ذلك أن جزيء الماء يتكون من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين واحدة. والصيغة الكيميائية لجزيء الماء هي h2o. يعتمد حجم الجزيء على حجم وعدد الذرات المكونة له. ويتكون الجزيء من ذرتين اثنتين إلى آلاف الذرات، والجزيء المكون من ذرتين كأكسيد النيتريك no يُعرف بالجزيء ثنائي الذرات، والجزيء المكون من ثلاث ذرات كالماء يسمى الجزيء ثلاثي الذرات.

وكل الغازات تقريبًا وكذلك معظم السوائل المعروفة وكثير من المواد الصلبة، تتكون من جزيئات. وهنالك مواد أخرى تتكون من وحدات مختلفة تسمى بالأيونات أو الشوارد (ذرات أو مجموعة من الذرات لها شحنات موجبة أو شحنات سالبة). وتسمى تلك المواد بالمركبات الأيونية.

والأملاح هي إحدى أمثلة المركبات الأيونية. فكلوريد الصوديوم (ملح الطعام) مثلاً، يتكون من أيون الصوديوم الموجب وأيون الكلوريد السالب. وتترابط بلورات ملح كلوريد الصوديوم نتيجة تجاذب الشحنات الموجبة والشحنات السالبة في شكل هندسي منتظم، بما يعرف بالقوى الكهربائية بين الشحنات، وتختلف الفلزات أيضًا عن المركبات الجزيئية. فهي بالإضافة إلى احتوائها على الأيونات الموجبة تحتوي على عدد كبير من الإلكترونات التي تتحرك بحرية خلال الفلز .

الجزيئات والمادة. ترتبط الجزيئات بعضها ببعض في مجموعات بوساطة قوى تُسمَّى قوى فان در فالس، وهذه القوى أضعف من القوى التي تربط الذرات في الجزيء. وتعتمد قوى التجاذب بين الجزيئات على مدى قرب الجزيئات وبعدها بعضها عن بعض. تتجاذب الجزيئات إذا كان هنالك جزيئان بعيدان ومنفصلان أحدهما عن الآخر، وتتنافر إذا كانا قريبين من بعضهما.

أما في الحالة الصلبة، فإن الجزيئات تنتظم في وضع يجعل قوى التجاذب والتنافر بينهما متساوية. وتهتز الجزيئات حول هذا الوضع كمحور اتزان، ولكنها لا تتحرك من مكانها إلى أماكن أخرى من المادة الصلبة. أما إذا ارتفعت درجة حرارة المادة الصلبة، فإن اهتزاز الجزيئات يزداد بشدة حتى يصل إلى مرحلة تعجز فيها قوى فان در فالس عن جذب الجزيئات بعضها بعضًا. وعندها تذوب المادة الصلبة وتصبح سائلاً.

تتحرك الجزيئات في السائل بسهولة، وعلى الرغم من ذلك توجد قوى تجاذب بين الجزيئات مما يمكنها من تكوين غشاء على سطح المحلول، يحول دون تطاير المحلول. ولذلك فإن لبعض المركبات العضوية، التي تسمى البلورات السائلة خواص السوائل والمواد الصلبة. فعند درجة حرارة معينة تنساب هذه المركبات مثل المحاليل، وفي نفس الوقت فإن جزيئاتها أكثر تنظيمًا. ونجد الجزيئات مصطفة بعضها قرب بعض مكونة مجموعات صغيرة أو عناقيد تنزلق بعضها عبر بعض في اتجاهات معينة .
وفي الغازات، تتحرك الجزيئات بسرعة فائقة، الأمر الذي يجعل أثر قوى التجاذب بينها شبه معدوم. وعندما يصطدم جزيئان في غاز فإن قوة التنافر تبعدهما عن بعضهما مرة أخرى. ولذلك فإن جزيئات الغاز تملأ الإناء الذي يحتويها لأنها تتحرك بحرية في جميع الفراغات المتاحة.

ويمكن تحويل معظم المواد إلى مواد صلبة أو سائلة أو غازية، وذلك برفع أو خفض درجة حرارتها. أما بعض المواد فإنها تظل في حالتها الصلبة حتى ترتفع درجة حرارتها إلى درجات عالية جدًا، في حين أن بعض المواد تظل في حالتها الغازية حتى تبرد إلى درجة حرارة منخفضة جدًا. وتعتمد درجة الحرارة التي تتحول فيها المادة من حالة إلى حالة، وكذلك خواص المادة الأخرى، على حجم الجزيء وشكله ووزنه، وكذلك على مدى قوة قوى فان در فالس بين جزيئاتها .
الجزيئات المفردة. لبعض الذرات في الجزيء الواحد قوى تجاذب قوية تؤدي إلى إنتاج روابط بين هذه الذرات.
كذلك تحدد القوى داخل الجزيء شكله، وتأخذ الجزيئات الأشكال التي تكوّن أقوى تجاذب وأقل تنافر بين الذرات. فجزيء النشادر له شكل رباعي الوجوه، ويتكون من ثلاث ذرات هيدروجين مرتبطة بذرة نيتروجين واحدة. وتتكون جزيئات البيوتان العادي من أربع ذرات كربون منظمة في شكل سلسلة متعرجة مرتبط بها عشر ذرات هيدروجين. ولجزيء البنزين ست ذرات كربون تكوِّن شكلاً حلقيًا به ست ذرات هيدروجين، بينما يكوِّن عدد كبير من جزيئات البروتينات سلسلة لولبية طويلة .
يُعرف وزن الجزيء بوساطة وزنه الجزيئي. ويمكن إيجاد الوزن الجزيئي بجمع الأوزان الذرية لكل الذرات المكونة للجزيء. فمثلاً، الوزن الجزيئي لثاني أكسيد الكربون يمكن إيجاده بإضافة وزن ذرة الكربون وهو 12 إلى وزن ذرتي الأكسجين وهو حوالي 16 لكل ذرة، ويكون الوزن الجزيئي لثاني أكسيد الكربون حوالي 44. كما يمكن قياس وزن الجزيء بوساطة جهاز يعرف باسم مطياف الكتلة.

والشحنات الموجبة والشحنات السالبة في الجزيء بعضها موازن لبعض، بينما نجد هذه الشحنات موزعة بطريقة غير متساوية في الجزيئات القطبية. ففي المركبات القطبية نجد أن الشحنات الأكثر إيجابية تتجمع في إحدى نهايات الجزيء، في حين أن الشحنات الأكثر سالبية تتجمع في النهاية الأخرى. كما توجد بعض الجزيئات الممغنطة، وذلك نتيجة للطريقة التي تتحرك بها الإلكترونات داخل الجزيء.

وعندما يتقارب جزيئان من نوعين مختلفين، التقارب المناسب، يمكن أن ينتج عن ذلك تفاعلهما، ويكون نتاج ذلك التفاعل جزيئًا جديدًا أو أكثر. كما يمكن أن يتقابل جزيئان من النوع نفسه ليتفاعلا وينتج عن ذلك التفاعل جزيء واحد كبير. وتسمى العملية التي تتجمع فيها الجزيئات الصغيرة مكونة جزيئًا واحدًا كبيرًا بعملية البلمرة.
وبنفس القدر يمكن تكسير الجزيئات إلى جزيئات أصغر وذلك بوساطة الأشعة فوق البنفسجية، أو الإلكترونات السريعة، أو الإشعاع النووي .
دراسة الجزيئات. يمكن للعلماء دراسة بعض الجزيئات مباشـرة بوساطـة المجهر الإلكتـروني. وتظـهر هذه الطريقـة صورة الجزيء، لكن هذه الصورة لا تكون في العادة واضحة بحيث تُرى التفاصيل الدقيقة فيها. ويستخدم العلماء طرقًا عدة غير مباشرة لدراسة الجزيئات، وذلك مثلاً، عن طريق دراسة المواد الصلبة باستخدام حيود الأشعة السينية. وتتيح الطريقة التي تحيِّد بها المواد الصلبة الأشعة السينية للعلماء معرفة الحجم والشكل والتركيب البلوري لجزيئات المادة الصلبة. كما يستخدم العلماء أيضًا الحيود النيوتروني والحيود الإلكتروني في دراسة المواد الصلبة، وذلك عن طريق تمرير حزمة من النيوترونات (جسيمات متعادلة)، أو حزمة من الإلكترونات، خلال المادة الصلبة، مع ملاحظة التغيير في حزمة النيوترونات أو الإلكترونات. كما يمكن استخدام الحيود الإلكتروني أيضاً لدراسة الغازات.

وقد عرف العلماء المزيد عن الجزيئات، بوساطة دراسة الطريقة التي بها يمتص الجزيء الضوء أو يبعثه. فلكل جزيء طيفه المميز عندما يمتص الضوء أو يبعثه. وبدراسة طيف الانبعاث أو طيف الامتصاص للمادة، يمكن للعلماء معرفة المزيد عن جزيئات تلك المادة. مثال ذلك، معرفة حجم وشكل الجزيئات، وكذلك معرفة مدى الروابط بين الذرات في الجزيء الواحد، والطريقة التي تتحرك بها الإلكترونات داخل الجزيئات .

التصنيفات
العلوم الكيميائية

طريقة جابر بن حيان لتحضير حمض النتريك

طريقة جابر بن حيان لتحضير حمض النتريك

تعتمد طريقة جابر بن حيان فى تحضير حمض النتريك (ماء الفضة أو الماء الحاد): على مزج رطل من الزاج القبرصى (كبريتات الحديدوز المائية) ورطل من ملح الصخر (ويسمى أيضا: الشورة وملح البارود, وهو نترات البوتاسيوم), مع ربع رطل من الشب اليمنى (الشب ـ معروف بنفس الاسم) ويصعد المزيج على نار شديدة بالقرعة والانبيق. ويتم استقبال ماء الفضة أو الماء الحاد فى القابلة .

شرح الطريقة

أولا/ التصعيد بالقرعة والانبيق يقصد بها التقطير بجهاز التقطير المعروف والمكون من:

1) موقد أو أية وسيلة تسخين مناسبة,
2) وعاء للتسخين, عادة دورق كروى بعنق مناسب لوصل المكثف به (وكان يسمى القرعة),
3) مكثف (وكان يسمى الانبيق),
4) وعاء لاستقبال المادة المقطرة (وكان يسمى القابلة).

تعليم_الجزائر تعليم_الجزائر تعليم_الجزائر

ثانــيا/ التـفـــــــاعلات:
1) تتكسر كبريتات الحديدوز المائية (الزاج الأزرق) بالحرارة فتتصاعد منها أكاسيد الكبريت التى تذوب فى الماء الناتج من تكسر كبريتات الحديدوز المائية والشب فيتكون حمض الكبريتيك,
2) يتفاعل حمض الكبريتيك الناتج مباشرة مع نترات البوتاسيوم (ملح الصخر أو الشورة) مكونا حمض النتريك,
3) يساعد وجود الشب فى اعطاء الماء عند تسخينه وفى خفض درجة انصهار المواد المتفاعلة,
4) يتصاعد حمض النتريك (ماء الفضة أو الماء الحاد) المتكون الى المكثف (الانبيق) حيث يتكثف هناك,
5) يتم استقبال حمض النتريك الناتج فى دورق الاستقبال

التصنيفات
العلوم الكيميائية

الكوليسترول


الكوليسترول

الكوليسترول
مقدمة :
عندما نسمع كلمة كوليسترول يتبادر إلى الأذهان بأنه ضار وغير مفيد بالصحة ولكن هذا المفهوم خاطئ فالكوليسترول عبارة (( مركب دهني من فصيلة الاسترويدات وله أهمية حيوية كبيرة جداً ))

أهمية الكوليسترول الحيوية :
1) تكوين أحماض العصارة الصفراوية والتي تساعد على هضم الدهون .
2) تكوين فيتامين ( د) المهم في بناء الأسنان والعظام .
3) تكوين الهرمونات مثل البروجيسون ، االكورتيزل ، المينيرالواكورتيكويد .
4) تكوين هرمون الذكورة (( الاندروجين ومشتقاته ))
5) تكوين هرمون الأنوثة (( الايستروجين ومشتقاته ))
6) يدخل في تركيب الأغشية البلازمية المغلفة للخلايا .
7) يدخل في تركيب البروتينات الدهنية الموجودة في الدم .

أنواع البروتين الدهني :
1) بروتين دهني منخفض الكثافة (LDL):
يحتوي هذا البروتين على 25% بروتين و45% كوليسترول وينتشر في مناطق مختلفة من الجسم وأحيانا في جدار الشرايين ولذلك يسبب تصلب الشرايين وأمراض القلب
2)بروتين دهني عالي الكثافة (HDL ) :
يحتوي هذا البروتين على 50% بروتين و20% كوليسترول ويساعد على إزالة الكوليسترول الموجود في الجسم .
3) بروتين دهني منخفض الكثافة جدا (VLDL) :
يحتوي هذا البروتين على ثلاثي الجليسريد وكمية قليلة جدا من البروتين والكوليسترول

ملاحظات:
** يجب أن تكون نسبة HDL اكبر من نسبة LDL لكي يساعد على انخفاض فرص الإصابة في الشرايين التاجية .
** يمكن أن تكون نسبة LDL مرتفعة عن المعدل الطبيعي عند بعض الأشخاص بسبب الجينات الوراثية .
** يمكن أن تكون نسبة HDL مرتفعة عن المعدل الطبيعي عند بعض الأشخاص بسبب الجينات الوراثية .

العوامل التي تسبب في زيادة نسبة الكوليسترول في الدم :
1)التدخين يعمل على تدمير جدار الأوعية الدموية وتكوين كتل دهنية .
2) ضغط الدم المرتفع يدمر جدار الشرايين .
3) وجود تاريخ عائلي لحدوث تصلب الشرايين .
4) الزيادة في تناول المواد الدهنية .
5) قصور وظيفة الغدة الدرقية .
6)بعض أمراض الكلى تسبب في زيادة الكوليسترول في الدم .
7) الصفراء الانسدادية .
8) مرض البول السكري الغير معالج .
9) مرض فرط بروتينات الدم الدهنية .
10) قلة النشاط يقلل من نسبة HDL .
11) البدانة يزيد نسبة ثلاثي الجلسريد و LDLويخفض نسبة HDL .

العوامل التي تسبب في انخفاض نسبة الكوليسترول :
1) التهاب الكبد الحاد .
2) مرض فرط وظيفة الغدة الدرقية .
3) الأنيميا .
4) سوء التغذية .

المضاعفات :
قد تودي نسبة الكوليسترول العالية في الدم إلى الإصابة ببعض أمراض القلب وبعض أنواع السرطانات وتحدث هذه الأمراض نتيجة تراكم الدهون على جدار الشرايين وتسبب ضيق أو انسدادها ويعتبر تصلب الشرايين من الأمراض الصامتة وغير المؤلمة ولكنها تسبب ضعف في كمية تدفق الدم وإذا حدث انخفاض في كمية تدفق الدم في الشرايين المحيطة بالقلب فقد يؤدي إلى حدوث الم بالصدر وهو المعروف بالذبحة الصدرية .
عندما تزيد حجم الكتل التي تتراكم على الشرايين يصبح التجويف الداخلي للشرايين أكثر خشونة ويمكن أن يحدث تجلط دموي في المنطقة ويؤدي إلى إعاقة تدفق الدم في الشرايين وكذلك نقص كمية تدفق الدم في المخ قد يسبب حدوث سكته قلبية .

المستوى الطبيعي للكوليسترول في الدم :
العمر ( 1-20سنة )@@ المعدل الطبيعي (120-230ملجم/ 100مل )
العمر ( 21-30سنة )@@ المعدل الطبيعي (120-240ملجم/ 100مل )
العمر ( 31-40سنة )@@ المعدل الطبيعي (140-260ملجم/ 100مل )
العمر ( 41-50سنة )@@ المعدل الطبيعي (150-290ملجم/ 100مل )
العمر ( 51-60سنة )@@ المعدل الطبيعي (160-300ملجم/ 100مل )

العلاج :
1) تغير نظام الحياة :
وذلك بإتباع نظام التغذية السليم والقيام بالتمارين الرياضية وعدم التدخين .

2) العلاج الدوائي :
حيث تساعد الأدوية مثل Resin & Colestipd & Holestramine على خفض مستوى الكوليسترول بشكل غير مباشر وذلك عن طريق الاندماج مع حامض الصفراء في الكبد حيث يقوم الكبد بإفراز حامض الصفراء الذي يحتاجه الجسم للهضم وعندما يتم الاندماج تستطيع هذه التركيبات الدوائية تحفيز الكبد لإفراز كمية اكبر من حامض الصفراء .

3) عقاقير لخض ثلاثي الجليسريد :
تتضمن هذه العلاجات الدوائية وجود ألياف في تركيباتها مثل Lopid & Tricor حيث أن الألياف تعمل على خفض نسبة ثلاثي الجليسريد في الدورة الدموية وتعمل على تقليل إفرازه في الجسم كما أنها تساعد في ارتفاع نسبة HDL والمادة الفعالة هي Statins حيث تعمل هذه التركيبات بشكل مباشر على الكبد وتقوم بسد مادة يحتاجها الكبد لإفراز الكوليسترول في الجسم ويستطيع تقليل نسبة LDL إلى 40% وكما يستطيع أيضا إعادة امتصاص الكوليسترول من الكتل التي تراكمت على جدار الشرايين وهذه العملية تساعد على عدم انسداد الأوعية الدموية بطريقة بطيئة .

الوقاية :
** نظام غذائي سليم :
1) التحكم في كمية الدهون كالدهون المشبعة والغير مشبعة المتعددة والحمضية والغير مشبعة الأحادية من 10% إلى 30% من صافي السعرات الحرارية اليومية .
2) التقليل من الأغذية التي تحتوي على الكوليسترول حيث لا تتعدى 300 ملجم في اليوم الواحد .
3) تناول الأطعمة الغنية بالألياف القابلة بالذوبان حيث تساعد على التقليل من الكوليسترول في الدم .
4) تناول كمية كبيرة من الأسماك حيث تحتوي الأسماك على دهن غير مشبع يسمى أوميجا 3 وهو من الدهون الحمضية الذي يعمل على خفض معدل ثلاثي الجلسريد في الدم .
5) منتجات الصويا حيث تقوم بخفض معدل الكوليسترول .
6) تناول الأطعمة للأكسدة حيث تساعد على منع الكوليسترول من إلحاق الضرر بجدار الشرايين .
7) عدم تناول الكحوليات .

** التمارين الرياضية :
1) اختيار نوع التمرين المناسب ( الجري ، المشي ، ركوب الدراجة … الخ ) .
2) زيادة معدل القيام بالتمارين والفترة الزمنية .
3) المداومة على التمارين اليومية .

** عدم التدخين :
حيث أن التدخين يقوم بتدمير جدار الأوعية الدموية ويجعلها أكثر عرضة لتراكم الدهون عليها وتسبب في انخفاض نسبة HDL عن معدلاتها الطبيعية في الجسم .

الأطعمة التي لا تسمح للمصابين بالكوليسترول :
مجموعة الغذاء ( الحليب ) الأطعمة الغير مسموحة ( اللبن ،حليب كامل الدسم ، الزبدة ، القشدة )
مجموعة الغذاء (البروتينات ) الأطعمة الغير مسموحة ( اللحوم الدهنية ،السجق ، الكبدة ، الكلاوي ،المخ ،القلوب ، اللسان ، البط ، صفار البيض )
مجموعة الغذاء ( النشويات ) الأطعمة الغير مسموحة ( الأرز المطهي بالزبدة أو الزيوت ، الجبنة )
مجموعة الغذاء ( الخضروات ) الأطعمة الغير مسموحة ( الخضار المطهي بالزبدة أو الزيوت الغير مسموحة )
مجموعة الغذاء ( الدهنيات ) الأطعمة الغير مسموحة ( سمن نباتي ،زيت جوز الهند ، زيت النخيل )
مجموعة الغذاء ( السكريات ) الأطعمة الغير مسموحة ( الشكولاتة ،الزلابية ، الفطائر ، البوظة ، الكعكات المصنوعة بالزيت وصفار البيض )