جدول تناوبی periodic table

منیزیم
منیزیم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Mg و عدد اتمی 12 می‌باشد. منیزیم ، هشتمین عنصر فراوان است و تقریبا" 2% پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و سومین عنصر فراوان محلول در آب دریا به حساب می‌آید. کاربرد اصلی این فلز قلیایی خاکی ، بعنوان عامل آلیاژ ساز برای ساخت آلیاژ آلومینیم – منیزیم می‌باشد.

خصوصیات قابل توجه
منیزیم ، فلزی سبک ، سفید رنگ و نسبتا" محکم است ( یک‌سوم از آلومینیوم سبکتر ) که در معرض هوا به‌آرامی کدر می‌گردد. پودر این فلز ، هنگامیکه در معرض هوا قرار گیرد، گرم شده ، با شعله‌های سفید رنگی می‌سوزد. اگرچه به شکل نوارهای باریک به‌آسانی محترق می‌شود، سوختن مقادیر زیاد آن دشوار است.

کاربردهــــــا
ترکیبات منیزیم ، بخصوص اکسید منیزیم ، بیشتر بعنوان مواد دیرگداز در کوره‌های تولید آهن و فولاد ، فلزات غیرآهن ، شیشه و سیمان ، مورد استفاده قرار می‌گیرد. اکسید منیزیم و سایر ترکیبات هم در صنایع عمرانی ، شیمیایی و کشاورزی بکار می‌روند. عمده کاربرد منیزیم بصورت یک افزودنی آلیاژساز به آلومینیوم است که از این آلیاژ ، بیشتر در قوطی‌های مواد آشامیدنی استفاده می‌گردد.

همچنین آلیاژهای منیزیم ، اجزای ساختاری اتومبیل‌ها و ماشین‌آلات را تشکیل می‌دهند. کاربرد دیگر این فلز ، کمک به جداسازی گوگرد از آهن و فولاد است.

سایر کاربردها
منیزیم ، مانند آلومینیم ، محکم و سبک است، بنابراین اغلب در چرخهای مرغوب که mag wheels نامیده می‌شوند، بکار می‌رود.


آلیاژ این فلز در ساخت هواپیما و موشک ضروری است.


منیزیم در صورتیکه بعنوان عامل آلیاژ ساز بکار رود، خصوصیات تولیدی ، مکانیکی و جوش خوردن آلومینیم را ارتقا می‌دهد.


عامل افزودنی برای پیشرانهای معمولی و مورد استفاده در تولید گلوله‌های کوچک گرافیت در چدن.


عامل کاهنده برای ساخت اورانیوم خالص و فلزات دیگر از نمکهایشان.


هیدروکسید آن در شیر منیزی ، کلرید و سولفات آن در سولفات دومنیزی و سیتراتهای آن در پزشکی کاربرد دارند.


مگنزیت Dead-burned برای مقاصد دیر گداز از قبیل آجر و آسترهای محافظ در کوره‌ها مورد استفاده است.





منیزیم همچنین در دمای 4000 درجه فارینهایت قابل اشتعال و احتراق است.


دمای فوق‌العاده زیادی که برای سوزاندن منیزیم نیاز است، این عنصر را تبدیل به ابزاری راحت برای شروع آتشهای ناگهانی هنگام تفریحات سالم در فضای باز می‌کند.


پودر کربنات منیزیم ( MgCO3) توسط ورزشکاران رشته‌هایی چون ژیمناستیک و وزنه برداری ، برای افزایش میزان چسبیدن دست به وسایل ( دستگاهها و هالتر ) مورد استفاده قرار می‌گیرد.


سایر کاربردها عبارتند از فلاش دوربین عکاسی ، منور بمبهای آتش‌زا.


شناخت محیط رشد:منیزیم
منیزیم در تولید کلروفیل به کار می رود و در نتیجه عمل فتوسنتز موثر می باشد. در بذرها، منیزیم به مقدار زیاد یافت می شود. علایم کمبود منیزیم در گیاه زردی بین رگبرگهاست. علایم کمبود ابتدا در برگهای پیر مشاهده می شود. و در صورت کمبود شدید، برگ ها شروع به ریزش می کنند. در خاک منیزیم نسبتاً سریع شسته شده و از دسترس گیاه خارج میگردد. برای رفع کمبود منیزیم از کربنات و سولفات منیزیم استفاده می شود.
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/i...MetalUSGOV.jpg
نام , علامت اختصاری , شماره Magnesium, Mg, 12
گروه شیمیایی فلز قلیائی خاکی
گروه , تناوب , بلوک 2 «IIA), 3 , s
جرم حجمی , سختی 1738 kg/m3, 2.5
رنگ سفید نقره ای

خواص اتمی
وزن اتمی 24.305 amu
شعاع اتمی (calc.) 150 pm (145 pm)
شعاع کووالانسی 130 pm
شعاع وندروالس 173 pm
ساختار الکترونی [Ne]3s2
-e بازای هر سطح انرژی 2, 8, 2
درجه اکسیداسیون (اکسید) 2 ( باز قوی)
ساختار کریستالی شش گوشه
خواص فیزیکی
حالت ماده جامد (پارا مگنتیسم)
نقطه ذوب 923 K (1202 °F)
نقطه جوش 1363 K (1994 °F)
حجم مولی 14.00 ש»10-6 ««متر مکعب بر مول
گرمای تبخیر 127.4 kJ/mol
گرمای هم‌جوشی 8.954 kJ/mol
فشار بخار 361 Pa at 923 K
سرعت صوت 4602 m/s at 293.15 K
متفرقه
الکترونگاتیویته 1.31 (درجه پاولینگ)
ظرفیت گرمایی ویژه 1020 J/kg*K
رسانائی الکتریکی 22.6 106/m اهم
رسانائی الکتریکی 156 W/m*K)
1st پتانسیل یونیزاسیون 737.7 kJ/mol
2nd پتانسیل یونیزاسیون 1450.7 kJ/mol
3rd پتانسیل یونیزاسیون 7732.7 kJ/mol

کلسیم
معرفی
کلسیم ، یکی از عناصر شیمیایی با نشانه Ca، دارای عدد اتمی 20 و در گروه دوم اصلی جدول تناوبی قرار گرفته است. کلسیم از نظر فراوانی ، در میان کلیه عناصر پوسته زمین دارای مقام پنجم و در میان فلزات دارای مقام سوم است ترکیبات کلسیم تشکیل دهنده 64/3 % از پوسته زمین می‌باشد. بلورهای سفید کلسیم ، در دمای C˚810 ذوب می‌شوند و فلز کلسیم در آب و اسید محلول بوده و هیدروکسید و نمک تولید می‌نماید.
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/i...c/calcium2.JPG
منابع
منابع کلسیم در پهنه زمین گسترده بوده و در هر یک از سرزمینها بوفور یافت می‌شود. این عنصر در حیات گیاهی و جانوری دارای نقش حیاتی بوده و در استخوانها و دندانها و پوسته تخم مرغ ، انواع مرجانها و بسیاری از خاکها وجود دارد. همچنین کلرید کلسیم در حدی به گستردگی 15/0% در آب دریا وجود دارد. ذکر این نکته ضروری بنظر می رسد که آهک (اکسید کلسیم) ماده شناخته شده‌ای است که از قدیم الایام در مورد یونان باستان از آن بعنوان ملات در ساختمانها استفاده می شده است. کلسیم در ترکیب پوسته زمین به مقدار 36300 گرم در تن وجود دارد این عنصر به حالت آزاد یافت نمی‌شود، بلکه به شکل ترکیب های مختلف در کانی‌ها و به صورت محلول در ساختمان جانوران و گیاهان شرکت می کند. کانی‌های حائز اهمیت کلسیم عبارتند از: دولومیت ، گیبس و آپاتیت.

تهیه واستخراج
در صنعت ، فلز کلسیم را می‌توان از الکترولیز کلسیم کلرید و مخلوط فلوئورید و پتاسیم کلرید تهیه نمود. در این روش ، از صفحه های زغالی به عنوان آند و از میله های آهن به عنوان کاتد استفاده می‌شود. در مقیاسی کوچکتر می توان آهک را با فلز آلومینیوم در خلا احیا نموده و متعاقب آن ، عمل را بوسیله منظور بازیافت فلز کلسیم ادامه داد. بعلاوه کلسیم کلرید که عبارت از یک ماده اولیه است را می توان یا بوسیله اثر اسیدکلریدریک پر ماده معدنی کربناته و یا بعنوان ضایعات در فرآیند solvay تهیه کرد.

تجربه و شناسایی
از نظر کیفی ، وجود کلسیم را می توان یا بوسیله تشکیل کربنات نامحلول آن ، و یا بوسیله مشتعل نمودن آن شعله یک مشعل که ایجاد رنگ قرمز درخشان می‌نماید، تشخیص داد.
از نظر کمی ، کلسیم را بعد از جداکردن از سایر فلزهای قلیایی خاکی ، به روش های کرومات- سولفات و یا اتر- الکل ، از آمونیوم ، اگزالات استفاده می کنند که کلسیم به شکل کلسیم اگزالات رسوب نموده و سپس این رسوب را توزین می‌نمایند. اگزالات مورد نظر را نیز یا می توان بوسیله اشتعال به اکسید و یا با استفاده از محلولهای استاندارد شده پرمنگنات پتاسیم اکسیده نمود.
!خواص شیمیایی
کلسیم عنصری است که نسبت به فلزات قلیایی و سایر فلزات قلیایی خاکی از قدرت فعالیت کمتری برخوردار است. مانند بریلیم و آلومینیوم ، و برخلاف فلزات قلیایی ، این عنصر بر حسب سوختگی در پوست نمی گردد. باید توجه داشت که در هوا لایه نازکی از اکسید و نیترید بر روی کلسیم تشکیل می شود که می تواند آن را از اثرات بعدی هوا مصون نگاه دارد، لکن در درجه حرارت بالا این عنصر در هوا سوخته و تشکیل مقدار زیادی نیترید می دهد. کلسیم تجارتی به آسانی با آب و اسیدها واکنش نموده تولید هیدروژنی می نماید که حاوی مقدار قابل ملاحظه ای از گاز آمونیاک وهیدروکربنها ، بعنوان ناخالصی می‌باشد. از حکیم ، می توان بعنوان یک عامل آلیاژ کننده برای فلزات حاوی آلومینیوم به منظور حذف بیسموت از سرب و بعنوان کنترل کننده کربن گرافیتی ، در چدن استفاده کرد. از طرف دیگر می توان از این فلز بعنوان عاملی برای حذف اکسیژن درکارخانجات فولاد و بعنوان عامل احیا کننده در تهیه فلزاتی مانند کروم ، زیرکونیم و اورانیم و بعنوان یک ماده جداکننده برای مخلوط گازهای نیتروژن و آرگون استفاده نمود. ضمنا زمانیکه کلسیم ، به آلیاژهای منیزیم افزوده شود (25/0%) ، ساختمان آنها را تصفیه وموجب کاهش تمایل آتش گیریهای آنها می شود.

ترکیبات کلسیم و کاربرد آنها
عموما می بایست که از ترکیبات سدیم نسبت به ترکیبات کلسیم ، بیشتر استفاده شود، لکن با مقایسه قیمت این دو ترکیب با یکدیگر ، در بسیاری از موارد از ترکیبات کلسیم استفاده می شود. در هر صورت باید توجه داشت که آهک قلیایی ارزان تری ، نسبت به هیدروکسیدسدیم محسوب می شود. از ترکیبات مهم کلسیم می توان به موارد زیر اشاره نمود:


هیدرید کلسیم: این ترکیب در اثر واکنش مستقیم با هیدروژن در C400˚ حاصل می گردد و با آن می توان بسیاری از اکسیدهای معدنی مانند رویتل و بدلیت را تا حد فلز مربوطه احیا کرد همچنین می توان با استفاده از این ترکیب ، کلریدکلسیم را به سدیم احیا و مونوکسید کربن را به فرم آلدهید تبدیل نمود هر بعنوان یک عامل متراکم کننده درتبدیل استون به اکسید مزیتلین و بعنوان کاتالیزور هیدروژناسیون در تبدیل اتیلن به اتان نفش دارد.
اکسید و هیدروکسید کلسیم: اکسید کلسیم ( آهک) را می‌توان بوسیله تجزیه حرارتی کربنات معدنی این عنصر در کوره های بلند در فرآیندی مداوم تولید نمود. برای تهیه هیدروکسید کلسیم نیز می‌توان از هیدرولیز اکسید آن استفاده نمود. از هیدروکسید کلسیم ، بعنوان قلیا در مواردی که نیاز باشد استفاده می‌گردد.
سیلید کلسیم: برای تهیه سیلید کلسیم می توان در یک کوره الکتریکی از اثر آهک برسیلیکا و یک زغال احیا کننده استفاده نمود. این ماده بعنوان عامل اکسیژن زدایی از فولاد ، بسیار مفید می‌باشد.
کربید کلسیم: برای تهیه این ترکیب می توان مخلوطی از آهک و کربن را در یک کوره الکتریکی تحت درجه حرارت C˚3000 قرار داد. کریبد کلسیم در اثر هیدرولیز استیلن تبدیل می گردد که استیلن یک ماده آغاز برای تهیه تعداد کثیری از مواد شیمیایی مهم در صنعت مواد شیمیایی آلی است.
کربنات کلسیم: در طبیعت ، کربنات کلسیم تحت عناوین مختلف و به وفور یافت می‌شود. سنگ آهک ایسلند و کلسیت اساسا کربنات خالص هستند، در حالیکه ماربل تا اندازه ای دارای ناخالصی می‌باشد. اگر چه کربنات کلسیم کاملا در آب نامحلول می باشد، لکن در آبهای حاوی دی اکسید کربن ، در حد قابل ملاحظه ای محلول است زیرا در اثر ترکیب با دی‌اکسید کربن به صورت بیکربنات درمی‌آید.
هالیدهای کلسیم: از جمله هالیدهای کلسیم ، فلوئورید فسفر سانس ، یکی از ترکیبات گسترده کلسیم می باشد، که با توجه به میزان شفافیت آن ، نسبت به اشعه ماورای بنفش و مادون قرمز از کاربردهای با اهمیتی ، در اسپکتروسکوپی برخوردار است. از دیگر هالیدهای کلسیم ، کلرید کلسیم است که بعنوان عامل خشک کننده و همچنین بدلیل قابلیت انحلال فوق العاده آن در آب سرد ، در سیستمهای خنک کننده استفاده می‌شود. مضافا از کلرید کلسیم و هیپوکلریت کلسیم بعنوان عامل سفید کننده نیز استفاده می‌کنند.
کلسیم در بیوسفر (زیست کره)
کلسیم جزء ساختمانی و ثابت کلیه گیاهان بوده و بصورتهای جزء ساختمانی و یون فیزیولوژیکی توامان یافت می‌شود. مضافا یون کلسیم قادر است اثرات سمی یونهای پتاسیم ، سدیم و منیزیم را بلا اثر نماید. کلسیم بدلیل وجود در خاک قادر است بر قلیائیت آن اثر ومتعاقب آن در رویش گیاهان تاثیر داشته باشد. این عنصر در ساختمان بدن حیوانات (در بافتهای نرم) ، مایعات میان بافتی و اسکت بندی یافت می شود. استخوانهای مهره داران حاوی کلسیم ، بصورت فلوئورید کلسیم ، کربنات کلسیم و فسفات کلسیم می باشد همچنین کلسیم ذاتا در بسیاری از وظائف بیولوژیکی مهره داران ، سهیم است.

شناخت محیط رشد:کلسیم
درون گیاه، کلسیم بیشتر به صورت پکتات کلسیم، در دیواره یاخته ها، یافت می شود. و کارش متصل ساختن یاخته ها به هم است. این ماده ، به علت غیر قابل انتقال بودنش درون بافت ها، باید پیوسته دردسترس گیاه قرار گیرد، کمبود کلسیم باعث کمبود رشد و همچنین لوله شدن برگها و قهوه ای رنگ شدن ریشه ها می گردد. در گوجه فرنگی، کمبود کلسیم باعث گندیدگی ته میوه می شود. در سیب، وجود آن مایه سختی بافت های میوه شده، به عمر پس از برداشت آن می افزاید و کمبودش باعث آسیب پوستی می گردد. گرچه میزان کلسیم، اغلب در خاک ها به مراتب از پتاسیم کمتر است ولی بر عکس پتاسیم، قابلیت جذب آن برای گیاه خیلی زیادتر می باشد.
کمبود کلسیم را می توان با اضافه کردن آهک به خاک بر طرف ساخت ، البته باید در نظر داشت که آهک واکنش خاک را نیز بالا می برد. سوپر فسفات نیز حاوی مقدار زیادی کلسیم است. همچنین برای رفع کمبود کلسیم می توان گیاهان را با کلرور کلسیم و یا نیترات کلسیم محلول پاشی کرد.

استرانسیوم

اطلاعات اولیه
استرانسیوم ، یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن Sr و عدد اتمی آن 38 می‌باشد. استرانسیوم ، یک فلز قلیایی است که به رنگ سفید مایل به نقره‌ای یا زرد براق است و به‌شدت واکنش پذیر می‌باشد. این فلز هنگام مواجه با هوا به رنگ زرد در می‌آید و در Celestite و Strontianite بوجود می‌آید. Sr-90 به‌صورت ذرات رادیو اکتیو بوده ، نیمه عمری معادل 28 سال دارد.

تاریخچه
در سال 1790، "Adaor Crawfprd" ، کانی Strontianite را که از روی شهر اسکاتلندی Strontian نامگذاری شده بود، یافت که با کانی‌های دیگر باریوم تفاوت داشت. اما بعد "Klaproth" و "Hope" ، استرانسیوم را در سال 1798 کشف کردند. فلز خالص استرانسیوم برای اولین بار توسط "Sir Humphrey Davy" در سال 1808 با عمل الکترولیز جدا شده ، بدست آمد.

پیدایش
استرانتیوم معمولا در طبیعت بوجود می‌آید و %0.034 تمام سنگها و صخره‌های آتشفشانی را به خود اختصاص می‌دهد. این عنصر عمدتا به‌صورت سولفات کانی Celestite SrSO4 و Carbonate Strontiantie SrCO3 یافت می‌شود. Celestite بیشتر به‌صورت رسوبات ته‌نشین شده به مقدار زیاد وجود دارد که سهولت در توسعه استخراج معدن را ساده‌تر و جذاب‌تر می‌کند. با این حال Strontianite کانی مفیدتری می‌باشد، چرا که استرانسیوم بیشتر به‌صورت کربنات استفاده می‌شود. اما ذخایر بسیار کمی کشف شده اند که برای توسعه و استخراج معدن مناسب هستند.

این فلز می‌تواند از طریق عمل الکترولیز کلرید ذوب شده و کلرید پتاسیم بدست آید. همچنین از طریق کاهش اکسید استرانتیوم با آلومینیوم در خلاء و دمای تقطیر استرانسیوم نیز ساخته می‌شود. سه گونه هندسی از این عنصر وجود دارد که نقطه تغییر حالت آنها از 235 تا 540 درجه می‌باشد. قیمت فلز خالص (98%) استرانتیوم در سال 1990 $5/oz بود. بزرگترین دخایر استخراج شده این عنصر در انگلستان وجود دارد.

خصوصیات قابل توجه
از آنجا که این عنصر بسیار با هوا واکنش می‌دهد، در حالت طبیعی به‌صورت ترکیبی با عناصر دیگر در کانی‌های Strontianite ، Celestite و دیگر کانی‌ها وجود دارد. به‌صورت جدا شده ، یک فلز زرد رنگ است که تا حدی نیز چکش‌خوار می‌باشد و عمداتا در ساخت شعله‌های قرمز آتش‌بازی‌ها از آن استفاده می‌شود. استرانتیوم یک فلز نقره‌ای براق است که از کلسیم نرم‌تر بوده ، در آب واکنش پذیرتر می‌باشد.

از استرانسیوم در حالت تجزیه هیدروکسید استرانسیوم و گاز هیدروژن حاصل می‌شود. برای ایجاد ، هر دو اکسید استرانسیوم و نیترید استرانتیوم در هوا می‌سوزد، اما از آنجا که این عنصر با گاز هیدروژن زیر دمای 380 درجه واکنش نشان نمی‌دهد، این عنصر در دمای اطاق فورا اکسید می‌شود. بنابراین باید زیر Kerosene نگهداری شود تا از اکسیداسیون آن جلوگیری به عمل آید.

فلز استرانسیوم خالص به‌سرعت به رنگ زرد در آمده ، اکسید می‌شود. فلز پودر شده این عنصر فورا در هوا آتش می‌گیرد. نمکهای فرار استرانتیوم شعله‌های زیبایی را به رنگ قرمز سیر بوجود می‌آورند و این نمکها در Pyrotechnic ها برای تولید روشنایی استفاده می‌شوند. استرانسیوم طبیعی مخلوطی از چهار ایزوتوپ پایدار می‌باشد.

کاربردها
در حال حاضر استفاده اولیه استرانسیوم در ساخت شیشه تلوزیونهای رنگی و لامپهای کاتدی آنها می‌باشد.
در تولید مگنت‌های هیدروکسید آهن و پالایش روی کاربرد دارد.
Strontium Titanate نمای انکساری بسیار بالایی دارد و پراکندگی نوری آن از الماس نیز بیشتر است که باعث افزایش کاربرد آن در استفاده‌های نوری بصری می‌شود.
Strontium Titanate به‌عنوان سنگ جواهر نیز مورد استفاده قرار گرفته است، اما بسیار نرم بوده ، به‌راحتی خراشیده می‌شود و از این رو در جواهرات کاربرد زیادی ندارد. این سنگها به‌صورت طبیعی بوجود نمی‌آیند.
استرانسیوم برای تولید رنگ در آتش بازی‌ها نیز بکار می‌رود.
ایزوتوپها
استرانسیوم که یک فلز قلیایی می‌باشد، چهار ایزوتوپ طبیعی و پایدار دارد: Sr-84%0.56 , Sr-86%9.86 , Sr-81%7.0 و Sr-88%82.58. تنها ایزوتوپ Sr-87 رادیوژنیک می‌باشد که از تجزیه فلز قلیایی و رادیواکتیو روبیدیوم که نیم عمر 48800000 سال دارد، بوجود آمده است. بنابراین تنها دو منبع برای تولید Sr-87 وجود دارد که یا از ترکیب هسته‌ای عنصری با Sr-84 , Sr-86 و Sr-88 شکل می‌گیرد و یا از تجزیه رادیو اکتیو روبیدیوم 87.

از آنجا که استرانتیوم ، شعاع اتمی مشابه با کلسیم دارد، به‌راحتی در کانی‌ها جایگزین آن می‌شود. میزان Sr-87/Sr-86 در کانی‌ها و سنگها از 0.7 تا 4.0 گسترده شده است. 16 ایزوتوپ ناپایدار نیز برای این عنصر وجود دارند که مهمترین آنها Sr-90 با نیمه عمر 29 سال می‌باشد که از محصولات هسته‌ای)) است که مشکلاتی را برای سلامتی انسان به همراه دارد، چرا که به‌راحتی می‌تواند جانشین کلسیم در استخوان شود و از دفع از بدن جلوگیری کند.

این ایزوتوپ از قوی‌ترین و پویاترین ساتع‌کنندگان اشعه بتا است که تاکنون شناخته شده است و در سیستمهایSNAP (Systems for Nuclear Auxiliary Power) استفاده می‌شود. به نظر می‌رسد که از این سیستمها در ایستگاه‌های هوایی دور دست سفینه‌ها و شناورهای راه‌یاب و کلا مکانهایی که به یک منبع نیروی اتمی با وزن کم و قدرت الکتریکی و هسته‌ای نیاز باشد، بکار رود.

هشدارها
استرانسیوم به‌صورت خالص بسیار با آب واکنش می‌دهد و فورا آتش گرفته ، تولید آتش می‌کند و ممکن است که خطرات آتش‌سوزی را به همراه داشته باشد. بدن انسان نمی‌تواند از نظر شیمیایی فرقی مابین استورنیوم و کلسیم قائل شود و استرانسیوم را نیز همانند کلسیم به‌راحتی جذب می‌کند. استرانسیوم پایدار تهدیدات جدی برای سلامتی به همراه ندارد، اما استرانسیوم رادیواکتیو می‌تواند باعث بیماری‌های استخوانی از جمله سرطان استخوان شود.

رادیوم

رادیوم ، یکی از عناصر شمیایی جدول تناوبی است که نماد آن Ra و عدد اتمی آن 88 می‌باشد. ظاهرش تقریبا کاملا سفید است که در مجاورت با هوا سیاه می‌شود. رادیوم از گروه فلزات قلیایی خاکی بوده و همراه با اورانیوم یافت می‌شود. این عنصر به‌شدت رادیواکتیو بوده و ایزوتوپ پایدار آن 226Ra با نیم عمر 1602 سال است که به گاز کشنده رادون تبدیل می‌شود.

تاریخچه
رادیوم در سال 1898 ، در Bitchblende در شمال Bohemia توسط "Marie Curie" و شوهرش Pierre ، کشف شد. آنها در طی مطالعاتشان بر روی اورانیت با حذف کردن اورانیوم به ماده ای برخوردند که هنوز خاصیت رادیو اکتیوی داشت. آنها با این عمل یک مخلوط رادیو اکتیو جدا کردند که بیشتر آن را باریم که شعله ای قرمز رنگ و درخشان داشت و هرگز قبلا ثبت نشده بود، تشکیل می‌داد. رادیوم خالص در سال 1902 بوسیله عمل الکترولیز محلول کلرید رادیوم با الکترود جیوه و تقطیر گاز هیدروژن توسط "Curie" و "Andre Debierne" بدست آمد.

محصولات تجزیه‌ای رادیوم که به‌صورت رادیوم A، B،C و .. شناخته شده می‌باشند، در واقع ایزوتوپ عناصر دیگر هستند:


Radium emanation - radon-222
Radium A - polonium-228
Radium B - lead-214
Radium C - bismuth-214
Radium C1 - polonium-214
Radium C2 - thallium-210
Radium D - lead-210
Radium E - bismuth-210
Radium F - polonium 210
در چهارم فوریه 1936، رادیوم E به‌عنوان اولین عنصر رادیو اکتیو مصنوعی بدست آمد. در طی دهه 1930 کارگرانی که با شب‌نماها کار می‌کردند و در معرض رادیوم قرار می‌گرفتند، دچار مشکلات جدی مانند زخم کم‌خونی و سرطان استخوان می‌شدند. به همین دلیل استفاده از رادیوم به‌سرعت متوقف شد. کار با رادیوم با عنوان دلیلی برای مرگ زودرس Marie Curie در نظر گرفته شد.

پیدایش
از آنجا که رادیوم یکی از محصولات تجزیه‌ای اورانیوم می‌باشد، در معادن اورانیوم یافت می‌شود. رادیوم ، بیشتر از معدن اورانیت در Joachimsthal Bohemia بدست می‌آید. تقریبا در هر 7 تن اورانیت ، یک گرم رادیوم وجود دارد. خاکهای Carnotite در Colorado ، حاوی مقداری رادیوم هستند، اما معادن عنی تر در جمهوری دموکراتیک کونگو و Greate Lake کانادا قرار دارد. این عنصر را می‌توان از ضایعات اورانیوم نیز بدست آورد. معادن بزرگ اورانیوم در Ontario ، new mexico ، Utah ، Autralia قرار دارند.

خصوصیات قابل توجه
رادیوم که سنگین‌ترین فلزات قلیایی خاکی می‌باشد، بسیار رادیو اکتیو بوده و از نظر شیمیایی به فلز باریم شباهت دارد. این فلز به‌صورت ترکیبی و در مقادیر بسیار کم در معادل اورانیوم یافت می‌شود. آماده سازی رادیوم برای نگهداری آن در دماهای بالاتر از دمای محیط با توجه به تششعات آلفا ، بتا و گامای رادیوم بسیار قابل توجه می‌باشد. همچنین رادیوم اگر در مجاورت برلیوم قرار بگیرد، نوترون تولید می‌کند.

فلز رادیوم به‌صورت خالص به رنگ سفید براق می‌باشد که در مجاورت هوا به رنگ سیاه تغییر می‌یابد. (احتمالا این عمل به‌دلیل وجود ساختارهای نیتریدی آن رخ می‌دهد) رادیوم فلزی درخشان بوده و رنگ آبی کمرنگ از خود ساتع می‌کند. همچنین در آب تجزیه شده و هیدرواکسید رادیوم را می‌سازد که مقداری از باریم فرارتر است.

کاربردها
موارد استفاده عملی از رادیوم به خواص رادیواکتیوی آن برمیگردد. البته برخی از ایزوتوپهای رادیواکتیوی که اخیرا کشف شده‌اند، مانند کبالت 8 و سزیم 137 جایگزین رادیوم شده‌اند، چرا که بیشتر آنها قدرتمندتر بوده و کار کردن با آنها ساده‌تر و ایمن‌تر است.



یک گرم رادیوم ، روزانه به مقدار 0.0001 میلی‌گرم گاز رادون از خود ساطع می‌کند که در درمان سرطان‌ها موثر است.
رادیوم قبلا به‌صورت شب‌نما)) در ساعتها و ابزارهای شماره گیر استفاده می‌شد. البته امروزه این کاربرد به‌دلیل زیاد شدن تاثیرات منفی که به خاصیت رادیواکتیوی آنها برمی‌گردد، منسوخ شده است.
رادیوم به‌عنوان یک منبع نوترونی با انرژی زیاد در مطالعات فیزیکی کاربرد دارد.
رادیوم ( معمولا به‌صورت کلرید رادیوم) برای تولید گاز رادون که در درمان سرطان‌ها موثر است، در پزشکی کاربرد دارد.
کوری که واحد SI برای اندازه گیری خاصیت رادیو اکتیوی می‌باشد، بر اساس رادیوم 226 قرار داده شده است.
رادیوم که از بزرگترین عناصر می‌باشد، همچنین در منابع نوترونی به‌صورت ترکیبی با Francium بکار برده می‌شود.
ترکیبات
ترکیبات آن به رنگ قرمز عمیق ( قرمز پر رنگ crimson carmine با سایه ای از بنفش ) بوده و طیف مشخصی را ایجاد می‌کنند. ترکیبات رادیوم به‌علت نیم عمر کوتاه و رادیواکتیویته شدید ، بسیار کمیاب بوده ، به حالت جدا در سنگ معدن اورانیوم وجود دارد.

فلوریدها
رادیوم «II» فلوراید (RaF2)
کلریدها
رادیوم «II» کلرید (RaCl2)
برومیدها
رادیوم «II» برومید (RaBr2)
یدیدها
رادیوم «II» یدید (RaI2)
هیدریدها ( اطلاعاتی در دست نیست. )
اکسیدها
رادیوم «II» اکسید (RaO)
سولفیدها ( اطلاعاتی در دست نیست. )
سلیندها ( اطلاعاتی در دست نیست. )
تلوریدها ( اطلاعاتی در دست نیست. )
نیتریدها ( اطلاعاتی در دست نیست. )
ایزوتوپها
رادیوم ، 25 ایزوتوپ گوناگون دارد که چهار تا از آنها در طبیعت یافت می‌شوند که رادیوم 226 بیشترین و پایدارترین آنهاست. Ra223 ، Ra224 ، Ra226 و Ra228 همه از تجزیه عنصر U یا Th بوجود می‌آیند. Ra226 محصول تجزیه عنصر U238 بوده که طولانی‌ترین عمر ایزوتوپی رادیوم با نیم عمر 1602 سال را داراست. بعد از آن طولانی‌ترین عمر ایزوتوپی متعلق به Ra228 است که با نیمه عمر 6.7 سال می‌باشد که حاصل تجزیه عنصر Th232 است.

خاصیت رادیواکتیوی
رادیوم حدودا 1 میلیون برابر اورانیوم خاصیت رادیو اکتیوی دارد. تجزیه رادیوم در شش مرحله انجام می‌گیرد. محصولات اصلی و متوالی رادیوم که مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته‌اند، Emanation یا Exradio نام دارند: Radium A ، B ، C و … . (emanation یک گاز سنگین است و محصولات دیگر آن جامد می‌باشند.)

این عناصر که وزن اتمی آنها مقداری کمتر از وزن عناصر دیگر می‌باشد، عناصری ناپایدار هستند. رادیوم در هر 25 سال 1% از فعالیت خود را از دست می‌دهد، چراکه به عناصری با وزن اتمی کمتر تبدیل می‌شود. سرب ، آخرین محصول تجزیه رادیوم می‌باشد. کوری واحد اندازگیری خاصیت رادیو اکتیوی می‌باشد که میزان تجزیه آن برابر با تجزیه یک گرم رادیوم 226 است.

هشدارها
رادیوم ، سمی است. رادیوم به شدت رادیو اکتیو بوده و محصول تجزیه آن ، رادون ، برای شش بسیار کشنده است از آنجا که رادیوم با کلسیم در ارتباط است، می‌تواند صدمات جدی را بدلیل جایگزینی در استخوان بوجود آورد. استنشاق ، تزریق و یا تماس بدنی با رادیوم می‌تواند موجب سرطان شده و مشکلات جسمی دیگری را بوجود آورد. رادیوم ذخیره شده باید به هوا داده شود تا از جمع شدن و انباشتگی رادون جلوگیری به عمل آید.

انرژی ساطع شده از رادیوم ، گازها را به یون تبدیل می‌کند، بر روی صفحات عکاسی تاثیر می‌گذارد، باعث بوجود آمدن زخم بر روی پوست می‌شود و تاثیرات دیگری را نیز بر جای می‌گذارد. میزان این تاثیرات به مقدار رادیوم موجود بستگی دارد، نه ترکیب شیمیایی آن.
نام, علامت اختصاری, شماره Radium, Ra, 88
گروه شیمیایی قلیائی خاکیها
گروه, تناوب, بلوک 2«IIA), 7 , s
جرم حجمی, سختی) 5000 kg/m3, no data
رنگ سفید نقره‌ای براق
خواص اتمی
وزن اتمی (226.0254) amu
شعاع اتمی 215 pm
شعاع کووالانسی no data
شعاع وندروالس no data
ساختار الکترونی [Rn]7s2
-e بازای هر سطح انرژی 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2
درجه اکسیداسیون (اکسید) 2 ( باز قوی)
ساختار کریستالی بدنه مکعب مرکزی
خواص فیزیکی
حالت ماده جامد غیر مغناطیسی
نقطه ذوب 973 K (1292 °F)
نقطه جوش 2010 K (3159 °F)
حجم مولی 41.09 ((scientific notation|ש»10-6 m3/mol
گرمای تبخیر no data
گرمای هم جوشی 37 kJ/mol
فشار بخار 327 Pa at 973 K
سرعت صوت no data
متفرقه
الکترونگاتیویته 0.9 (درجه پاولینگ)
ظرفیت گرمایی ویژه 94 J/kg*K
رسانائی الکتریکی no data
رسانائی گرمایی 18.6 W/m*K
1st پتانسیل یونیزاسیون 509.3 kJ/mol
2nd پتانسیل یونیزاسیون 979.0 kJ/mol
3rd پتانسیل یونیزاسیون no data

برون

بورون ( بور ) ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان B و عدد اتمی 5 می‌باشد. این عنصر ، شبه فلز سه ظرفیتی به مقدار فراوان در سنگ معدن بوره (borax) وجود دارد. این عنصر به دو شکل ایزوتوپ یافت می‌شود: بورون غیر بلورین که بصورت پودر قهوه‌ای رنگ و بورون فلزی که سیاه رنگ است. نوع فلزی آن سخت بوده ( 9,3 در مقیاس Mohs ) که رسانای خوبی در حرارت اطاق نمی‌باشد. بورون هرگز بصورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شود.

خصوصیات قابل توجه
بورون ، کمبود الکترون داشته ، دارای یک اوربیتال p آزاد است. ترکیبات بورون ، رفتاری همانند اسیدهای لوییس دارند و به‌سرعت ، جهت ارضاء میل بورون به جذب الکترون ، به گونه‌های دارای الکترون زیاد می‌چسبند. از ویژگیهای ظاهری این عنصر ، گسیل اشعه مادون قرمز است. در حرارتهای استاندارد ، بورون رسانای الکتریکی ضعیفی است، اما در حرارت بالا خاصیت هدایت الکتریکی خوبی دارد.

خاصیت کشش پذیری بورون از تمامی عناصر شناخته شده بیشتر است. از نیترید بورون می‌توان در ساخت موادی به سختی الماس استفاده نمود. از این نیترید بعنوان عایق استفاده می‌گردد، اما خاصیت هدایت حرارتی شبیه یک فلز دارد. این عنصر همچنین دارای خاصیت روان کننده مثل گرافیت است. بورون مانند کربن دارای توانایی ایجاد شبکه‌های مولکولی با پیوند کووالانسی است.

کاربردها
مهمترین ترکیب بورون از نظر اقتصادی تترابورات سدیم Na2B4O7, 5H2O یا بوراکس است که به میزان بسیار زیادی در ساخت عایقهای فایبر گلاسی و سفید کننده پربورات سدیم بکار می‌رود.
بورون غیر بلورین به‌سبب رنگ سبز مخصوصی که دارد، در فشفشه‌های نورافشان بکار می‌رود.
اسید بوریک ، ترکیب مهمی است که در محصولات پارچه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ترکیبات بورون دردر ترکیبات آلی و تولید شیشه‌های بوروسیلیکات کاربرد وسیعی دارند.
سایر ترکیبات ، بعنوان نگه‌دارنده‌های چوب مورد استفاده قرار می‌گیرند و ویژگی خاصی که در این مورد دیده می‌شود، درجه پایین سمی بودن آنها است.
بورون- 10به‌عنوان سپری در برابر تشعشعات و نوترون یاب در کنترل رآکتورهای اتمی بکار گرفته می‌شود.
مفتولهای بورون ، موادی سبک و بسیار مقاوم هستند و عمدتا" در سازه‌های پیشرفته هوا-فضا کاربرد دارند.
مطالعه بر روی ترکیبات بورون در حال انجام است تا از آنها در موارد گسترده دیگری از جمله غشاهای نفوذ پذیر قند ، دریافتگرهای کربوهیدرات و bioconjugates استفاده شود.
مطالعه بر روی کاربردهای دارویی نیز در حال انجام است، از جمله درمان با جذب نوترون بورون و تولید دارو. سایر ترکیبات بورون نیز نوید بخش معالجه ورم مفاصل (آرتروز) هستند.
تاریخچه
ترکیبات بورون ( از ریشه عربی Buraq و فارسی بوره ) هزاران سال پیش شناخته شده‌اند. در یونان باستان ، وابسته به سنگ معدنی به نام natron بود که علاوه بر سایر نمکهای معمول ، حاوی بورات نیز بود. لعابهای بوراکس درچین ، از 300 بعد از میلاد بکار می‌رفت و در روم باستان نیز از ترکیبات بورون در تولید شِشه استفاده می‌شد.

Sir Humphrt Davy ، Gay-Lussac و L.J.Thenard در سال 1808 این عنصر را با درصد خلوص 50 جدا کردند. آنها این ماده را بعنوان یک عنصر نپذیرفتند. در ســال 1824 "Jٱٱ Jacob Berzelius" بورون را بعنوان یک عنصر شناسایی کرد. "W.Weintraub" شیمیدان آمریکایی اولین کسی بود که سال 1909 موفق به تولید بورون خالص شد.

پیدایش
آمریکا و ترکیه ، بزرگترین تولید کنندگان بورون هستند. این عنصر در طبیعت به‌صورت اصلی خود یافت نمی‌شود، بلکه بصورت ترکیب در بوراکس ، اسید بوریک ، بورات کلسیم ، کربنیت ، ulexite و بوراتس وجود دارد. بوریک اسید گاهی در آب چشمه‌های آتشفشانی یافت می‌شود. Ulexite نوعی کانی است که بطور طبیعی خصوصیات فیبرهای نوری را دارا می‌باشد.

از نظر اقتصادی ، منابع مهم آن ، سنگ معدن راسوریت اوره ( kernite ) و تینکال ( سنگ معدن باروکس ) است که هر دوی آنها در صحرای موهاوی در کالیفرنیا وجود دارند، (در این محل باروکس مهمترین منبع است ).ترکیه محل دیگری است که میزان بسیار زیادی از این عنصر در آن وجود دارد.

بورون خالص به‌آسانی تهیه نمی‌شود. ابتدایی‌ترین روش برای تهیه آن ، کاهش اکسید بور با فلزاتی چون منیزیوم یا آلومینیوم بود.اما این محصول تقریبا" همیشه با بورید فلزات آلوده می‌با‌شد. (با این وجود این واکنش بسیار چشمگیر است ). بورون خالص را می‌توان با کاهش hologenide های بورون ناپایدار بوسیله هیدروژن و در حرارت بالا تهیه نمود. در سال 1997 بورون بلورین ( خلوص 99% ) هر گرم 5 دلار و نوع بی‌شکل آن هر گرم 2 دلار قیمت داشت.

ایزوتوپها
بورون دارای دو ایزوتوپ طبیعی پایدار است:( B-11 ( 1/80% و ( B-10( 9/19%. نتایج بسیار متفاوت در رشته وسیعی از 11 δB-، آنرا در آبهای طبیعی بین 16- تا 59+ برآورد می کند.(؟) شکنش ایزوتوپی بورون بوسیله واکنشهای تبادلی گونه های بورون ( BOH3 و BOH4 ) کنترل می‌شود. همچنین ایزوتوپهای بورون در خلال تبلور معدنی ، در طی تغییرات فازی H2O nv سیستمهای آب گرمایی ( hydrothermal ) و دگرگونی آب گرمائی سنگ شکنش می‌یابند. این تاثیر آخری ( ترجیحا خروج گونه یون 10B(OH)4 ) احتمالا" باعث غلظت بالای 11B در آب دریا به نسبت پوسته های اقیانوسی و قاره‌ای است.

هشدارها
بورون عنصری و بوراتها سمی نیستند، لذا هنگام سروکار با آنها نیاز به ملاحظات خاصی نیست. بعضی از ترکیبات هیدروژن –بورون سمی هستند که هنگام کار با آنها نیاز به توجهات ویژه‌ای می‌باشد.

آلومینیوم


تاریخچه کشف آلومینیوم
"فردریک وهلر" بطور کلی به آلومینیوم خالص اعتقاد داشت .(لاتین :alum alumen). اما این فلز دو سال پیشتر بوسیله "هانس کریستین ارستد" شیمیدان و فیزیکدان دانمارکی بدست آمد. در روم و یونان باستان این فلز را بعنوان ثابت کننده رنگ در رنگرزی و نیز بعنوان بند آورنده خون در زخمها بکار می‌بردند و هنوز هم بعنوان داروی بند آورنده خون مورد استفاده است. در سال 1761 ، "گویتون دموروو" پیشنهاد کرد تا alum را آلومین (alumin) بنامند.

پیدایش و منابع
اگر چه Al ، یک عنصر فراوان در پوسته زمین است(18%) ، این عنصر در حالت آزاد خود بسیار نادر است و زمانی یک فلز گرانبها و ارزشمندتر از طلا به حساب می‌آمد. بنابراین ، بعنوان فلزی صنعتی اخیرأ مورد توجه قرار گرفته و در مقیاسهای تجاری تنها بیش از 100 سال است که مورد استفاده است. در ابتدا که این فلز کشف شد، جدا کردن آن از سنگها بسیار مشکل بود و چون کل آلومینیوم زمین بصورت ترکیب بود، مشکل‌ترین فلز از نظر تهیه به شمار می‌آمد.


آلومینیوم برای مدتی از طلا با ارزش‌تر بود، اما بعد از ابداع یک روش آسان برای استخراج آن در سال 1889 ، قیمت آن رو به کاهش گذاشت و سقوط کرد. تهیه مجدد این فلز از قطعات اسقاط (از طریق بازیافت) تبدیل به بخش مهمی از صنعت آلومینیوم شد. بازیافت آلومینیوم موضوع تازه ای نیست، بلکه از قرن نوزدهم یک روش رایج برای این کار وجود داشت. با اینهمه تا اواخر دهه 60 این یک کار کم منفعتی بود تا زمانیکه بازیافت قوطیهای آلومینیومی آشامیدنیها بالاخره بازیافـت این فلز را مورد توجه قرار داد. منابع بازیافت آلومینیوم عبارتند از: اتومبیلها ، پنجره ها ، درها ، لوازم منزل ، کانتینرها و سایر محصولات ... .

معرفی
آلومینیوم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای علامت Al و عدد اتمی 13 می‌باشد. آلومینیوم که عنصری نقره‌ای و انعطاف‌پذیر است، عمدتأ به صورت سنگ معدن بوکسیت یافت می‌شود و از نظر مقاومتی که در برابر اکسیداسیون دارد، همچنین وزن و قدرت آن ، قابل توجه است. آلومینیوم در صنعت برای تولید میلیونها محصول مختلف بکار می‌رود و در جهان اقتصاد ، عنصر بسیار مهمی است.

اجزای سازه‌هایی که از آلومینیوم ساخته می‌شوند، در صنعت هوانوردی و سایر مراحل حمل و نقل بسیار مهم هستند. همچنین در سازه‌هایی که در آنها وزن پایداری و مقاومت لازم هستند، وجود این عنصر اهمیت زیادی دارد.

ویژگی‌های قابل توجه
آلومینیوم ، فلزی نرم و سبک ، اما قوی است، با ظاهری نقره‌ای - خاکستری مات و لایه نازک اکسیداسیون که در اثر برخورد با هوا در سطح آن تشکیل می‌شود، از زنگ خوردگی بیشتر جلوگیری می‌کند. وزن آلومینیوم تقریبأ یک سوم فولاد یا مس است.ِ چکش خوار ، انعطاف پذیر و به راحتی خم می‌شود. همچنین بسیار بادَوام و مقاوم در برابر زنگ خوردگی است. بعلاوه ، این عنصر غیر مغناطیسی ، بدون جرقه ، دومین فلز چکش خوار و ششمین فلز انعطاف‌پذیر است.

کاربردها
چه از نظر کیفیت و چه از نظر ارزش ، آلومینیوم کاربردی‌ترین فلز بعد از آهن است و تقریبأ در تمامی بخشهای صنعت دارای اهمیت می‌باشد. آلومینیوم خالص ، نرم و ضعیف است، اما می‌تواند آلیاژهایی را با مقادیر کمی از مس ، منیزیوم ، منگنز ، سیلیکون و دیگر عناصر بوجود آورد که این آلیاژها ویژگی‌های مفید گوناگونی دارند. این آلیاژها اجزای مهم هواپیماها و راکتها را می‌سازند.

وقتی آلومینیوم را در خلاء تبخیر کنند، پوششی تشکیل می‌دهد که هم نور مرئی و هم گرمای تابشی را منعکس می‌کند. این پوششها لایه نازک اکسید آلومینیوم محافظ را بوجود می‌آورند که همانند پوششهای نقره خاصیت خود را از دست نمی‌دهند. یکی دیگر از موارد استفاده از این فلز در لایه آینه‌های تلسکوپ‌های نجومی است.

برخی از کاربردهای فراوان آلومینیوم عبارتند از:



حمل و نقل ( اتومبیل‌ها ، هواپیماها ، کامیون‌ها ، کشتی‌ها ، ناوگانهای دریایی ، راه آهن و ... )
بسته‌بندی ( قوطی‌ها ، فویل و... )
ساختمان ( درب ، پنجره ، دیوار پوشها و ... )
کالاهای با دوام مصرف کننده ( وسایل برقی خانگی ، وسایل آشپزخانه ، ... )
خطوط انتقال الکتریکی ( به‌علت وزن سبک اگرچه هدایت الکترِکی آن تنها 60% هدایت الکتریکی مس می‌باشد )
ماشین آلات
اکسید آلومینیوم (آلومینا) بطور طبیعی و بصورت کوراندوم ، سنگ سمباده (emery) ، یاقوت (ruby) و یاقوت کبود (sapphire) یافت می‌شود که در صنعت شیشه‌سازی کاربرد دارد. یاقوت و یاقوت کبود مصنوعی در لیزر برای تولید نور هم‌نوسان بکار می‌روند. آلومینیوم با انرژی زیادی اکسیده می‌شود و در نتیجه در سوخت موشکهای با سوخت و دمازاها مورد استفاده واقع می‌شود.

استخراج آلومینیوم
آلومینیوم یک فلز واکنشگر است و نمی‌تواند از سنگ معدن خود بوکسیت (Al2O ) بوسیله کاهش با کربن جدا شود. در عوض روش جداسازی این فلز از طریق الکترولیز است. (این فلز در محلول اکسیده شده ، سپس بصورت فلز خالص جدا می‌شود.) لذا جهت این کار ، سنگ معدن باید درون یک مایع قرار بگیرد. اما بوکسیت دارای نقطه ذوب بالایی است (2000 درجه سانتی‌گراد) که تامین این مقدار انرﮊی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

برای سالهای زیادی بوکسیت را در فلورید سدیم و آلومینیوم مذاب قرار می‌دادند و نقطه ذوب آن تا 900درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یافت. اما امروزه مخلوط مصنوعی ازآلومینیوم ، سدیم و فلوئورید کلسیم ، جایگزین فلورید سدیم و آلومینیوم شده است. این فرایند هنوز مستلزم انرژی بسیار زیاد است و کارخانجات آلومینیوم دارای ایستگاههای برق مخصوص خود در اطراف این کارخانه‌ها هستند.

الکترودهایی که در الکترولیز بوکسیت بکار می‌روند، هر دو کربن هستند. وقتی سنگ معدن در حالت مذاب است، یونهای آن آزادانه حرکت می‌کنند. واکنش در کاتد منفی اینگونه است:



Al3+ + 3e ----> Al

در اینجا یون آلومینیوم در حالت کاهش است(الکترونها اضافه می‌شوند). سپس فلز آلومینیوم به سمت پایین فرو می‌رود و خارج می‌شود.

آند مثبت ، اکسیژن بوکسیت را اکسیده می‌کند که بعد از آن با الکترود کربنی واکنش کرده تا تولید دی‌اکسید کربن نماید.

این کاتد باید عوض شود، چون اغلب تبدیل به دی‌اکسید کربن می‌شود. بر خلاف هزینه الکترولیز ، آلومینیوم فلزی ، ارزان با کاربرد وسیع است. امروزه آلومینیوم را می‌توان از خاکه معدنی (clay) استخراج کرد، اما این فرایند ، اقتصادی نیست.

ایزوتوپها
آلومینیوم ، دارای 9 ایزوتوپ است که عمده‌ترین آنها بین 23 تا 30 مرتب شده‌اند. تنها Al-27 ( ایزوتوپ پایدار ) و AL-26 (ایزوتوپ رادیو اکتیو) بطور طبیعی وجود دارند. AL-26 از پراشیدن ذرات اتم آرگون در اتمسفر که در نتیجه پروتونهای اشعه کیهانی رخ می‌دهد، تولید می‌شود. ایزوتوپهای آلومینیوم ، کاربردهای عملی در تعیین قدمت رسوبات دریایی ، خاستگاه منگنز ، یخهای دوران یخبندان ، کوارتز در صخره‌ها و شهاب سنگها دارد.

AL-26 اولین بار در مطالعات ماه و شهاب‌سنگها بکار رفت. اجزاء شهاب‌سنگها بعد از جدا شدن از پیکره مادر در مدت سفر خود در فضا در معرض شدید بمباران اشعه کیهانی هستند که باعث تولید آلومینیوم 27 پایدار می‌شود. بعد از سقوط روی زمین ، حفاظ اتمسفر مانع از تولید AL-26 بیشتر از قطعات شهاب‌سنگها می‌شود و واپاشی آن در تعیین عمر زمینی آنها موثر است. تحقیقات روی شهاب‌سنگها ثابت کرده است که AL-26 در زمان شکل‌گیری سیاره ما نسبتا به مقدار فراوان وجود داشته است. احتمالا انرژی آزاد شده در نتیجه واپاشی AL-26 ، ذوب شدن مجدد و جدایی سیارکها بعد از شکل گیری آنها را 2-4 میلیارد سال پیش در پی داشته است.

هشدارها
آلومینیوم یکی از معدود عناصر فراوانی است که ظاهرا هیچ فعالیت موثری در سلولهای زنده ندارد. اما درصد کمی از مردم به آن حساسیت دارند. آنها تجربه کرده‌اند تماس هر نوع از آن موجب التهاب پوستی می‌شود. مصرف داروهای بند آورنده خون و مواد ضد عرق باعث ایجاد جوشهای خارش آور و سوء هاضمه می‌گردد. عدم جذب مواد غذایی مفید از غذاهای پخته شده در ظروف آلومینیومی همچنین تهوع و سایر علائم مسمومیت در نتیجه خوردن اینگونه محصولات مانند Maalox ، Amphojel ، Kaopectate .

در سایر افراد آلومینیوم مانند فلزات سنگین ، سمی نیست، اما در صورت مصرف زیاد علائمی از مسمومیت دیده شده است. اگرچه استفاده از ظروف غذای آلومینیومی به خاطر مقاومت در برابر زنگ‌زدگی و خاصیت هدایت گرمایی بالای آنها بسیار رایج است، در کل ، هیچگونه علامتی در مورد ایجاد مسمومیت آنها دیده نشده است. مصرف زیاد داروهای ضد اسید و مواد ضد عرق که حاوی ترکیبات آلومینیومی هستند، احتمال مسمومیت بیشتری دارند. بعلاوه احتمال ارتباط آلومینیوم با بیماری آلزایمر مطرح شده است، گرچه اخیرا این فرضیه رد شده است.

املا
املاء رسمی این عنصر ، IUPAK) Aluminium) است، گرچه عموما آمریکایی‌ها و کانادایی‌ها آنرا بصورت Aluminum نوشته و تلفظ می‌کنند. "همفری دیوی" در سال1807 Aluminum را برای عنصر کشف شده در آن زمان ارائه کرد، اما بعدا تصمیم گرفت تا این نام را به Aluminium تغییر دهد که با وجود ium در نام بیشتر عناصر تطبیق کند. بعدها املا Aluminium در بریتانیا و آمریکا متداول شد، اما بعد بتدریج آمریکایی‌ها برای اهداف غیرتخصصی این نام را به Aluminum برگرداندند. نام رسمی این عنصر در آمریکا و در رشته شیمی تا سال 1926 بصورت Aluminium بکار رفت. از این تاریخ به بعد انجمن شیمی آمریکا تصمیم به استفاده از املاء Aluminum در نشرِات خود گرفت.

گالیم

گالیم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Ga و عدد اتمی 31 می باشد. گالیم فلز پست نرم، کمیاب و نقره ای رنگ است که در حرارت پایین شکننده بوده اما در بالاتر از دمای اطاق به حالت مایع در می آید و واقعا در کف دست می جوشد .این عنصر در مقادیر بسیار کم در سنگ معدن بوکسیت و روی وجود دارد. آرسنید گالیم بعنوان نیمه هادی و بیشتر در دیودهای نور افشان (LED ها)مورد استفاده می باشد.


خصوصیات قابل توجه

گالیم با درجه خلوص بالا رنگ نقره ای جذابی داشته و فلز جامد آن مانند شیشه می شکند. فلز گالیم در صورت سخت شدن 1/3 درصد انبساط می یابد بنابراین نباید آنرا درظروف شیشه ای یا فلزی نگهداری کرد. همچنین گالیم ، بیشتر فلزات دیگر را با نفوذ در شبکه فلزی آنها فرسوده می کند.

گالیم یکی از چهار فلزی «سزیم ، جیوه و روبیدیم) است که در دمای نزدیک به دمای معمولی اطاق به شکل مایع هستند و بنابراین می توان از آنها در دماسنجهای دمای بالا استفاده نمود.از نکات قابل توجه این عنصر ،دارا بودن یکی از بزرگترین بازه های مایع(منظور فاصله بین دمای ذوب و دمای تبخیر می باشد) برای یک فلز ،و دارا بودن فشار بخار کم در دماهای زیاد است.

این فلز تمایل شدیدی به فوق سرد شدن زیر نقطه ذوب خود دارد لذا برای سخت نمودن آن استفاده از ریزبلورها( ذرات ریزی که برای منجمد کردن بکار می رود) ضروری است.گالیم با درجه خلوص بالا توسط اسیدهای معدنی به آهستگی مورد حمله قرار می گیرند. نقطه ذوب آن بسیار پایین است (T=30°c) و چگالی آن در حالت مایع بیشتر از حالت بلوری آن می باشد.( همانند آب، برای فلزات معمولا" تاثیرات معکوس دیده می شود).

گالیم بصورت هیچ یک از ساختارهای بلوری ساده متبلور نمی شود. حالت پایدار در شرایط عادی به صورت قائم الزاویه با 8 اتم در سلول واحد معمولی می باشد. هر اتم تنها یک همسایه نزدیک ( در مسافت A 44/2 ) و شش همسایه دیگر در A39/0 دارد.بسیاری از حالات پایدار و فراپایدار، تابع دما و فشار هستند.

عامل اتصال اتمهای نزدیکتر، ویژگی کووالانسی است ،بنابراین دوتائی های Ga2 اساسی ترین بخش این ساختار بلوری می باشد. ترکیب آرسنید گالیم قادر است الکتریسیته را مستقیما" به نور هم فاز تبدیل کند( این ویژگی برای دیودهای نورفشان ضروری است).


کاربردها

عمده ترین مورد استفاده گالیم در IC های آنالوگ است ودومین کاربرد نهائی عمده آن در دستگاههای الکترونیک نوری ( بیشتر دیودهای لیزری و دیودهای نور فشان) می باشد.کاربردهای دیگر آن به شرح زیر است :


گالیم چون باعث خیس شدن شیشه یا چینی می شود در ساخت آئینه های بسیار شفاف بکار می رود.
به طور وسیع برای استحکام نیمه هادیها داشته و در ساخت ابزار جامد مثل ترانزیستور مورد استفاده قرار می گیرد.
گالیم به راحتی با بیشتر فلزات آلیاژ تشکیل داده و بعنوان بخشی از آلیاژهای زود ذوب بکار می رود.

استفاده از گالیت منیزیم دارای ناخالصی (مانند Mn+2 )، در ساخت پودر فسفر فعال شده با اشعه ماوراء بنفش آغاز گشته است.


تاریخچه

گالیم را( از واژه لاتین Gallia به معنی "فرانسه" ونیز gallus به معنی خروس) Lecoq de Boisbaudran در سال 1875 با مشخصه طیف نمایی خود ( 2 خط بنفش) و در آزمایش یک مخلوط روی از کوههای پیرنه کشف نمود. قبل از کشف بیشتر ویژگیهای این عنصر توسط Dmitri Mendeleev بر مبنای جایگاهش در جدول تناوبی پیش بینی و توصیف شده بود ( او این عنصر فرضی را eka-aluminum نامید) .بعدها Boisbaudran در سال 1875 با الکترولیز هیدروکسید در محلول KOH این عنصر آزاد را بدست آورد. او نام این عنصر را از نام سرزمین مادری اش فرانسه اقتباس کرد و در یکی از جناسهای چند زبانه مورد علاقه دانشمندان اوایل قرن نوزدهم ،نام این عنصر را از نــام "Lecoq " به معنی خروس گرفتند ،و کلمه لاتین برای خروس ، "gallus" است.





پیدایش

این فلز حقیقی اغلب بصورت اجزاء بسیار کم در بوکسیت ، ذغال سنگ ، دیاسپور ، ژرمانیت واسفالریت یافت می شود. غبار لوله حاصل از سوخت ذغال سنگ دارای مقادیر ب بزرگی 5/1 درصد گالیم می باشد.

ایندیم

ایندیم عنصر شیمیایی است که با نشان In و عدد اتمی 49 در جدول تناوبی وجود دارد.این فلز حقیقی کمیاب که نرم و چکش خوار بوده وبه راحتی ذوب می شود، از نظر شیمیایی مانند آلومینیم و گالیم است اما از نظر ظاهری بیشتر شبیه روی می باشد(همچنین سنگ معدن روی منبع اولیه ایندیم است).در حال حاضر عمده کاربرد آن در ساخت لایه های نازکی است که از آنها بعنوان لایه های روغن کاری شده استفاده می شود.(در جنگ جهانی دوم بعنوان پوشش چرخ دنده هواپیماهایی که در ارتفاع بالا پرواز می کردند کاربرد زیادی داشت).


خصوصیات قابل توجه


ایندیم فلز حقیقی سفید رنگ و بسیار نرمی است که دارای سطح درخشانی می باشد.این فلزاگر خالص باشد هنگام خم شدن تولید صدایی ممتد و زیر می کند.گالیم و ایندیم هر دو توانایی خیس کرده شیشه را دارند.


کاربردهــــــــا


اولین و عمده ترین کاربرد ایندیم درپوشش چرخ دنده های موتورهواپیماهای بلند پرواز در طول جنگ جهانی دوم بود.بعدا" که کاربردهای بیشتری برای آن در آلیاژها، لحیم ها و علم الکترونیک یافت شد تولید آن به تدریج افزایش یافت.در اواسط و اواخر دهه 90 تولید افزایش نیمه هادیهای فسفید ایندیم ولایه های نازک اکسید ایندیم – قلع برای LCD«liquid crystal displays) بیشتر مورد توجه قرار گرفت.تا پایان سال 1992 این لایه های نازک عمده ترین کاربرد این عنصر بود.سایر موارد استفاده از ایندیم :

در ساخت آلیاژهای با نقطه ذوب پایین کاربرد دارد.آلیاژی که حاوی 24% ایندیم و 76% گالیم می باشد در دمای اطاق به حالت مایع است.
برای ساخت نوررسانها، ژرمانیم، ترانزیستور، یکسو کننده ها و دما یابها بکار می رود.
از آن می توان روکش فلزات استفاده کرد و با بخار آن روی شیشه تولید آئینه هایی نمود که به همان خوبی آئینه های ساخته شده با نقره است اما در مقابل فرسایش مقاومت بیشتری دارد.
اکسید آن برای ساخت صفحات کلید( Panels) برق درخشی «electroluminescent) مورد استفاده می باشد.


تاریخچــــــه


Ferdinand Reich و Theodore Richter در سال 1863 هنگامیکه برای یافتن تالیم، با یک طیف نگار مشغول آزمایش سنگ معدن روی بودند ایندیم را( نام آن از خط نیلی در طیف اتمی اش اقتباس شد indigoخط).Richterتا جداسازی این عنصر در سال 1867 به فعالیت ادامه داد.


پیدایــــــش





ایندیم را بیشتر از ته مانده هایی که در طول پردازش سنگ معدن روی بجا مانده تولید می کنند اما در سنگ معدن آهن ، سرب و مس نیز یافت می شود.بیشترین مقدار ایندیم مصرف شده مربوط به تولید جهانی LCD است.افزایش راندمان تولید و بازیافت آن ( بخصوص در ژاپن) بین عرضه و تقاضا تعادل ایجاد کرده است.میامگین قیمت ایندیم در سال 2000 هر کیلوگرم 188 دلار آمریکا بود.
تاسال 1924 مقدار ایندیم جدا شده در زمین تنها حدود یک گرم بود.ایندیم موجود در زمین حدود ppm1/0 برآورد شده که با این حساب فراوانی آن به مقدار نقره است.کانادا با تولید بیش از000 1000 اونس تروی در سال 1997 تولیدکننده عمده این عنصر به حساب می آید.


هشدارهـــــــا


مدارک تایید نشده ای مبنی بر میزان پایین سمی بودن ایندیم وجود دارد.اما در صنایع جوشکاری و نیمه هادیها که در آنها مقدار مواجهه با این عنصر زیاد است هیچ گزارشی درباره اثرات جانبی مسمومیت در دست نیست.

تالیم

اطلاعات اولیه
تالیم ، یک عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Tl و عدد اتمی 81 می‌باشد. این فلز ضعیف نرم و چکش‌خوار و خاکستری رنگ شبیه قلع است، ولی در معرض هوا رنگ خود را از دست می‌دهد. تالیم به‌شدت سمی است و در سم موش و حشرات بکار می‌رود، اما این کاربرد آن به‌علت احتمال سرطان‌زایی در بسیاری از کشورها متوقف شده است. همچنین از این عنصر در یابنده‌های اشعه مادون قرمز بکار می‌رود.

تاریخچـــــــه
تالیم ( واژه یونانی thallos به معنی جوانه یا شاخه کوچک سبز ) در سال 1861 در انگلستان توسط "Sir William Crookes" هنگامیکه مشغول بررسی‌های طیف‌نمایی برای تالیم موجود در باقیمانده‌های اسید سولفوریک گیاه بود، کشف نمود. نام آن از خطوط طیفی درخشان سبز تالیم گرفته شده است. "Crookes" و "Claude-Auguste Lamy" سال 1862 مستقلا" این فلز را جدا کردند.

پیدایــــــــــش
اگرچه این عنصر به مقدار فراوان در پوسته زمین و به میزان تقریبا" ppm7,0% وجود دارد، تالیم بیشتر بصورت ترکیب با مواد معدنی پتاسیم در خاک معدنی ،خاکها و گرانیت دیده می‌شود و بنابراین عموما" بطور تجاری از این موارد بازیافت نمی‌شود. منبع اصلی تالیم تجاری مقادیر کم آن در کانی‌های مس ، سرب ، روی و سایر کانیهای سولفید است.

تالیم در مواد معدنیcrooksite ، hutchinsonite و lorandite یافت می‌شود. این فلز در پیریتها هم وجود دارد و بعنوان یک محصول جانبی تولید اسید سولفوریک هنگام تسویه کانی پیریت جدا می‌گردد. روش دیگر تهیه این فلز از ذوب کانی‌های غنی سرب و روی می‌باشد.

ریز گره‌های کوچک منگنز نیز که در کف اقیانوسها وجود دارند، حاوی تالیم هستند، اما استخراج این ریز گره‌ها بسیار گران و از نظر زیست محیطی مخرب است. علاوه بر اینها مواد معدنی بسیار زیاد دیگری برای تالیم که حاوی 16% تا 60% تالیم هستند، مثل ترکیبات سلنید یا سولفید با آنتیمونی ، آرسنیک ، مس ، سرب و نقره وجود دارند. ولی کمیاب بوده ، بعنوان منابع این عنصر اهمیت تجاری ندارند.

خصوصیات قابل توجه
این عنصر بسیار نرم و چکش‌خوار بوده ، با چاقو بریده می‌شود. تالیم در اولین مواجهه با هوا دارای درخشش فلزی است، اما به‌سرعت با ته‌رنگ خاکستری مایل به آبی همانندسرب کدر می‌شود ( آنرا با نگهداری زیر آب حفظ می‌کنند ). اگر در هوا باقی بماند، لایه ای از اکسید روی تالیم ایجاد شده ، در حضور آب ، هیدرید تالیم تولید می‌گردد.

کاربردهـــــا
در گذشته از سولفات تالیم بی‌بو و بی‌طعم ، بعنوان کشنده موش و مورچه استفاده می‌شد. در ایالات متحده و بسیاری کشورهای دیگر به دلایل سلامتی ، این کاربرد مجاز نیست.
رسانای الکتریکی سولفید تالیم در معرض نور مادون قرمز تغییر می‌کنند، بنابراین از این ترکیب در سلولهای نوری بهره می‌برند.
بلورهای یدید-برمید تالیم ، بعنوان مواد نورشناختی اشعه مادون قرمز بکار می‌روند.
از اکسید تالیم در ساختشیشه هایی که دارای ضریب شکست بالا هستند، استفاده می‌شود.
در مواد نیمه هادی برای یکسو کننده‌های سلنیم کاربرد دارند.
در وسایل ردیابی اشعه گاما کاربرد دارد.
در مایعات با چگالی بالا برای جداسازی به روش شناور - ته نشینی مواد معدنی بکار می‌روند.
برای درمان کچلی موضعی و سایر بیماریهای پوستی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما این کاربرد ، به‌علت اختلاف کوچکی که بین سمیت و منافع درمانی آن وجود دارد، محدود گشته است.
تالیم رادیواکتیو 201 برای اهداف تشخیصی در پزشکی هسته‌ای کاربرد دارد، بخصوص در تستهای تنشی که برای رده بندی خطر در بیماران مبتلا به ناراحتی شریانهای قلبی بکار می‌رود ( CAD).
تالیم در ترکیب با گوگرد ، سلنیم و آرسنیک در ساخت شیشه‌های دارای چگالی زیاد که نقطه ذوب پایین بین 125 تا 150 درجه سانتیگراد دارند، مورد استفاده‌اند. این شیشه‌ها ویژگیهای دمای اطاق را دارند که مشابه شیشه‌های معمولی است و بادوام و نامحلول در آب هستند و ضریبهای شکست منحصر به فردی دارند.
علاوه بر اینها تحقیقاتی بر روی تالیم در حال انجام است تا مواد ابررسانا در دماهای بسیار زیاد برای کاربردهایی چون MRI ، ذخیره انرژی مغناطیسی ، رانشگران مغناطیسی ، تولید نیروی برقی و دستگاه انتقال نیرو ساخته شود.
ایزوتوپهــــــــا
تالیم دارای 25 ایزوتوپ است که دارای جرم اتمی بین 184 تا 210 هستند. Ti-203 و Tl-205 تنها ایزوتوپهای پایدار هستند و Tl-204 پایدار ترین ایزوتوپ رادیواکتیو با نیمه عمر 3,78 سال به حساب می‌آید.

هشدارهــــــــا
تالیم و ترکیبات آن به‌شدت سمی هستند و باید با کمال احتیاط با آنها رفتار شود. مسمومیت زایی این عنصر موجب استفاده از آن به‌عنوان سم موش شده است ( و هنوز در بسیاری از کشورها از آن استفاده می‌شود ). از میان اثرات مختلف مسمومیت‌زایی تالیم می‌توان به ریزش مو و صدمه به اعصاب سطح بدن اشاره کرد. تماس آن با پوست بدن خطرناک و هنگام ذوب این فلز باید تهویه مناسب انجام شود. تماس با ترکیبات قابل حل تالیم نباید از 0,1 میلی گرم در هر متر مکعب پوست بدن در میانگین دوره 8 ساعته (40 ساعت کار هفتگی ) فراتر رود. احتمال سرطان‌زایی تالیم در انسان وجود دارد.

ریزش مو نتیجه استفاده از تالیم در درمان کچلی موضعی است، اما این کاربرد مدت زیادی است که متوقف شده است. داستانی مبنی بر تلاش CIA به‌منظور بی‌آبرویی "Fidel Castro" با استفاده از مسموم کردن او بوسیله تالیم که منجر به ریزش ریش او می‌شد، وجود دارد. اما تشخیص او مانع از به ثمر رسیدن تلاش آنها شد.
br>"آگاتا کریستی" نویسنده داستانهای پلیسی که به‌عنوان یک داروساز کار کرده بود، از تالیم به‌عنوان عامل قتل در داستان خود به نام The pale horse استفاده نموده است ( اولین سرنخ روش قتل از ریزش موی قربانیان به دست آمد )

فیلم The Young Poisoner's Handbook در سال 1996 بر اساس فعالیتهای "Graham Frederick Young" بود که در دهه‌های 60 و 70 حداقل 3 نفر را با تالیم کشته بود.

کربن


معنی جایگزین: کربن « کامپیوتر)
کربن عنصری شیمیائی در جدول تناوبی است ، با نشان C و عدد اتمی 6. کربن عنصری غیر فلزی و فراوان ، چهارظرفیتی ودارای سه صورت مختلف( آلوتروپی ) می باشد:



الماس ( سخت ترین کانی شناخته شده)
گرافیت( یکی از نرم ترین مواد)
Covalend bound sp1 orbitals are of chemical interest only

فولریت ( فولرینز، مولکولهایی در حد بیلیونیوم متر هستند که در شکل ساده آن ، 60 اتم کربن یک لایه گرافیتی با ساختمان 3 بعدی منحنی ، شبیه به روروئک (روروئکی که قسمت جلوی آن مانند چوب اسکی خم شده) ، تشکیل می دهند .
دوده چراغ از سطوح کوچک گرافیت تشکیل شده . این سطوح بصورت تصادفی توزیع شده، به همین دلیل کل ساختمان آن ایزوتروپیک است .

چنین کربنی ایزوتروپیک و مانند شیشه محکم است. لایه های گرافیت آن مانند کتاب مرتب نشده اند ، بلکه مانند کاغذ خرد شده می باشند.

الیاف کربن شبیه کربن شیشه ای می باشند . تحت مراقبتهای خاص ( کشیدن الیاف آلی و کربنی کردن) می توان لایه های صاف کربن را در جهت الیاف مرتب کرد . هیچ لایه کربنی در جهت عمود بر محور الیاف قرار نمی گیرد . نتیجه الیافی با استحکام بیشتر از فولاد می باشد .
کربن در تمامی جانداران وجود داشته و پایه شیمی آلی را تشکیل می دهد.همچنین این غیر فلز ویژگی جالبی دارد که می تواند با خودش و انواع زیادی از عناصر دیگر پیوند برقرار کند( تشکیل دهنده بیش از ده میلیون ترکیب ).در صورت ترکیب با اکسیژن تولید دی اکسید کربن می کند که برای رشد گیاهان ، حیاتی می باشد.در صورت ترکیب با هیدروژن ترکیبات مختلفی بنام هیدرو کربنها را بوجود می آورد که به شکل سوختهای فسیلی، در صنعت بسیار بنیادی هستند. وقتی هم با اکسیژن و هم با هیدروژن ترکیب گردد ،گروه زیادی از ترکیبات را از جمله اسیدهای چرب را می سازند که برای حیات و استر ، که طعم دهنده بسیاری از میوه ها است ، ضروری است.ایزوتوپ C-14 به طور متداول در سن یابی رادیواکتیو کاربرد دارد.


ویژگیهای قابل توجه

کربن به دلایل زیادی قابل توجه است. اشکال مختلف آن شامل یکی از نرم ترین ( گرافیت ) و یکی از سخت ترین ( الماس) موادر شناخته شده توسط انسان می باشد. بعلاوه کربن میل زیادی به پیوند با اتمهای کوچک دیگر از جمله اتمهای دیگر کربن ، داشته و اندازه بسیار کوچک آن امکان پیوندهای متعدد را بوجود می آورد. این خصوصیات باعث شکل گیری ده میلیون ترکیبات کربنی شده است .ترکیبات کربن زیر بنای حیات را در زمین می سازند و چرخه کربن – نیتروژن قسمتی از انرژی تولید شده توسط خورشید و ستارگان دیگر را تامین می کند.

کربن در اثر انفجار بزرگ( Big Bang) حاصل نشده ، چون این عنصر برای تولید نیاز به یک برخورد سه مرحله ای ذرات آلفا ( هسته اتم هلیم) دارد. جهان در ابتدا گسترش یافت و به چنان به سرعت سرد شد که امکان تولید آن غیر ممکن بود. به هر حال ، کربن درون ستارگانی که در رده افقی نمودار H-R قرار دارند ، یعنی جائی که ستارگان هسته هلیم را با فرایند سه گانه آلفا به کربن تبدیل می کنند ، تولید شد.


کاربردهـــــــــا

کربن بخش بسیار مهمی در تمامی موجودات زنده است و تا آنجا که می دانیم بدون این عنصر زندگی وجود نخواهد داشت( به برتر پنداری کربن مراجعه کنید).عمده ترین کاربرد اقتصادی کربن ، فرم هیدروکربنها می باشد که قابل توجه ترین آنها سوختهای فسیلی ، گاز متان و نفت خام است.نفت خام در صنایع پتروشیمی برای تولید محصولات زیادی از جمله مهمترین آنها بنزین ، گازوئیل و نفت سفید بکار می رود که از طریق فرآیند تقطیر در پالایشگاهها بدست می آیند. از نفت خام مواد اولیه بسیاری از مواد مصنوعی ، که بسیاری از آنها در مجموع پلاستیک نامیده می شوند ، شکل می گیرد.

سایر کاربردها :

ایزوتوپ C-14 که در 27 فوریه 1930 کشف شد در سن یابی کربن پرتوزا مورد استفاده است.
گرافیت در ترکیب با خاک رس بعنوان مغز مداد بکار می رود.
الماس جهت تزئین ونیز در مته ها و سایر کاربردهایی که سختی آن مورد استفاده است کاربرد د ارد.
برای تولید فولاد، به آهن کربن اضافه می کنند.
کربن در میله کنترل در رآکتورهای اتمی بکار می رود.

گرافیت به شکل پودر و سفت شده بعنوان ذغال چوب برای پخت غذا ،در آثار هنری و موارد دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.
قرصهای ذغال چوب در پزشکی که به صورت قرص یا پودر وجود دارند برای جذب سم از دستگاه گوارشی مورد استفاده اند.
خصوصیات ساختمانی و شیمیایی فولرن به شکل ریزتیوب کربن ، کاربردهای بالقوه امیدوار کننده ای در رشته در حال شکل گیری نانوتکنولوژی ذارد.


تاریخچـــــه

کربن ( واژه لاتین carbo به معنی ذغال چوب) در دوران ماقبل تاریخ کشف شد و برای مردم باستان که آنرا از سوختن مواد آلی در اکسیژن ضعیف تولید می کردند ، آشنا بود.( تولید ذغال چوب).مدت طولانی است که الماس بعنوان ماده ای زیبا و کمیاب به حساب می آید. فولرن ،آخرین آلوتروپ شناخته شده کربن در دهه 80 بعنوان محصولات جانبی آزمایشات پرتو مولکولی کشف شدند.


اشکال مختلف، ( آلوتروپها)

تاکنون چهار شکل مختلف از کربن شناخته شده است: غیر متبلور(آمورف) ، گرافیت ، الماس و فولرن .

کربن در نوع غیر بلورین آن اساسا گرافیت است اما بصورت ساختارهای بزرگ بلورین وجود ندارد.این شکل کربن ، بیشتر بصورت پودر است که بخش اصلی موادی مثل ذغال چوب و سیاهی چراغ ( دوده ) را تشکیل می دهد.
در فشار معمولی کربن به شکل گرافیت در می آید که در آن هر اتم با سه اتم دیگر بصورت حلقه های شش وجهی- درست مثل هدروکربنهای مطر - به هم متصل شده اند. هردو گونه شناخته شده از گرافیت ، آلفا (شش ضلعی ) و بتا ( منشور شش وجهی که سطوح آن لوزی است) خصوصیات فیزیکی مشابه دارند تنها تفاوت آنها در ساختار بلوری آنها می باشد.گرافیتهای طبیعی شامل بیش از 30% نوع بتا هستند در حالیکه گرافیتهای مصنوعی تنها حاوی نوع آلفا می باشند.نوع آلفا از طریق پردازش مکانیکی می تواند به بتا تبدیل شود و نوع بتا نیز براثر حرارت بالای 1000 درجه سانتیگراد دوباره بصورت آلفا بر می گردد.

گرافیت به سبب پراکندگی ابر pi هادی الکتریسیته است. این ماده نرم بوده و ورقه های آن که اغلب بوسیله اتمهای دیگر تفکیک شده اند ، تنها بوسیله نیروهای وان در والس به هم چسبیده اند به گونه ایکه به راحتی یکدیگر را کنار می زنند.

در فشارهای خیلی بالا آلوتروپ کربن به صورت الماس در می آید که در آن هر اتم با چهار اتم دیگر پیوند دارد.الماس ساختار مکعبی همانند سیلیکن و جرمانیم دارد و ( به سبب نیروی پیوندهای کربن – کربن) با نیترید بورون ایزوالکترونیک(BN) در کنارهم بوده و سخت تریم جسم از نظر مقاومت در برابر خراشیدگی به شمار می رود.تبدیل الماس به گرافیت در حرارت اطاق به قدری کند است که محسوس نمی باشد.در بعضی شرایط کربن به شکل Lonsdaleite متبلور می شود که مشابه الماس ولی شش ضلعی است.
فولرین ساختاری مثل گرافیت دارد اما بجای بخشهای تماما" شش ضلعی ، حاوی پنج ضلعیها ( یا احتمالا" هفت ضلعیهای) اتمهای کربن نیز می باشند که ورقه را به شکل کره ، بیضی یا استوانه بوجود می آوند..خصوصیات فولورین (buckyballs یا buckytubes هم نامیده می شود) هنوز کاملا" تجزیه و تحلیل نشده است. کل اسامی فولرین برگرفته از نام Buckminster Fuller ، توسعه دهنده گنبد میله ای می باشد که از ساختارهــــــای buckyballs تقلید کرد.


پیدایــــــــــش

تقریبا" ده میلیون ترکیبات کربنی که برای علم شناخته شده اند وجود دارد که هزاران نوع آنها در فرآیندهای حیاتی و واکنشهای آلی بسیار مهم اقتصادی ، ضروری می باشند.این عنصر به مقدار فراوان در خورشید ، ستارگان ، ستاره های دنباله دار و نیز در جو بیشتر سیارات یافت می شود.بعضی از شهاب سنگها حاوی الماسهای میکروسکپی هستند که در زمانیکه منظومه شمسی هنوز یک دیسک گازی شکل بود شکل گرفته اند.کربن به صورت ترکیب با سایر عناصر در جو زمین وجود دارد و در همه گونه آب حل می شود.کربن به همراه مقادیر کمتر کلسیم ، منیزیم و آهن ، عنصر اصلی سازنده جرم زیادی از سنگ کربنات ( سنگ آهک ، دولمیت ، سنگ مرمر و ...) می باشد. این عنصر در صورت ترکیب با هیدروژن تولید ذغال سنگ ، نفت خام و گاز طبیعی می کند که آنها را هیدرو کربن می نامند.
گرافیت به مقدار فراوان در نیویورک و تگزاس ، آمریکا ، روسیه ، مکزیک ، گرینلند و هند یافت می شود.
الماس طبیعی در کیمبرلیت معدنی موجود درچینه ها یا ستونهای سنگهای آذرین یافت می شوند.بیشترین الماس در آفریقا بویژه آفریقای جنوبی ، نامیبیا ، بوتسوانا ، جمهوری کنگو و سیرالئون وجود دارد. همچنین کانادا ، قسمتهای قطبی روسیه ، برزیل و بخشهای غربی و شرقی استرالیا دارای الماس می باشد.


ترکیبات غیر آلــــــــی
( به شیمی آلی هم مراجعه کنید)

معروف ترین اکسید کربن ، دی اکسید کربن ( CO2) است که به مقدار کمتری در اتمسفر زمین وجود دارد . این اکسید توسط موجودات زنده ، و برخی موارد دیگر تولید شده و مورد استفاده قرار می گیرد. آب مقدار کمی اسید کربنیک تولید می کند اما دی اکسید کربن مانند بیشتر ترکیباتی که دارای پیوندهای ساده چندگانه با اکسیژنهای روی یک کربن هستند، ناپایدار است . به هر حال ، از طریق این واسطه، یونهای کربنات با تشدید تثبیت شده ، بوجود می آیند. تعدادی از مواد معدنی مهم ، کربناتها هستند که معروف ترین آنها کلسیت است. دی سولفید کربن ، (2 CS) ، هم مانند آن می باشد.

اکسیدهای دیگر آن، مونوکسید کربن (CO) و زیرکسید (suboxide) نادر C3O2 هستند.مونوکسید کربن که گازی بی رنگ و بی بو است بوسیله اکسیده شدن ناقص بوجود می آید.هر یک از این مولکولها دارای یک پیوند سه گانه و نسبتا" قطبی هستند که ناشی از تمایل به یک پیوند دائمی با مولکولهای هموگلوبین می باشد به طوریکه این گاز بسیار سمی است.سیانید (CN-) دارای ساختار و رفتاری بسیار شبیه به یون هالید بوده و نیترید سیانوژن (CN2) نیز به آن مربوط است .

کربن با فلزات قوی ، کاربید C- , و یا استیلید C22- ; بوجود می آورد که با متان و استیلن همراه بوده و هر دوی آنها اسیدهای به طور باور نکردنی پائتیک اسید هستند. در کل ،کربن با الکترو نگاتیوی 5/2 به تشکیل پیوندهای کووالانسی تمایل دارد. تعداد کمی از کاربیدها مثل کربوراندوم و Sic ، که شبیه الماس می باشند ، بصورت شبکه های کوالانسی هستند.



زنجیره کربن

در ساختار اتمی هیدروکربنها ، گروهی از اتمهای کربن ( اشباع شده با اتمهای هیدروژن ) تشکیل یک زنجیره می دهند.روغنهای فرار زتجیره های کوچک تری دارند.چربیها دارای زنجیره های بلندتر و پارافینها زنجیره هایی فوق العاده بلندی دارند .


چرخه کربن

فرآیند مداوم ترکیب و آزادسازی کربن و اکسیژن که در آن انرژی و حرارت ذخیره و دفع می شود را چرخه کربن می گویند.کاتابولیسم + آنابولیسم = متابولیسم. به چرخه کربن مراجعه کنید


ایزوتوپها

اتحادیه بین المللی شیمی کابردی و محض در سال 1961 ایزوتوپ کربن- 12 را برای اوزان اتمی اتخاذ کرد.کربن- 14 رادیوایزوتوپی است با نیمه عمر 5715 سال و برای تاریخ یابی رادیو کربن چوب ، نقاط باستان شناسی و نمونه ها کاربرد بسیار زیادی دارد.
کربن دارای دو ایزوتوپ پایدار طبیعی می باشد: (C-12(%98.89 و C-13(%1.11) .نسبت این ایزوتوپها در ؟ به نسبت الگوی VPDB (Vienna Pee Dee Belemnite from the Peedee Formation of South Carolina).
d)) C-13 در اتمسفر 7 - ؟ است است. هنگام ((فتوسنتز، کربنی که در بافت گیاه تثبیت می شود ، به طور قابل ملاحظه ای به C-13 موجود در جو بستگی دارد.

دو حالت برای توزیع مقادیر dC-13 در گیاهان خشکی وجود دارد که ناشی از تفاوتهایی است که گیاهان در واکنشهای فتوسنتز بکار می برند.بیشتر گیاهان خشکی ، گیاهان مسیر C3 هستند و دارای ارزشهای dC-13 بوده که بین 24- و 34- قرار دارند(؟).دومین گروه از گیاهان ( گیاهان مسیر C4 ) می باشند که ترکیبی از گیاهان آبی ، صحرایی ، شوراب زار و مرغزارهای استوایی هستند ، و دارای ارزشهای dC-13 بین 6- و 19- می باشند. یک گروه واسطه «CAM plants) ، متشکل از جلبک و گلسنگ ، دارای ارزشهای dC-13 می باشد که بین 12- و 23- ؟ هستند. dC-13 گیاهان و موجودات زنده اطلاعات مفیدی درباره مواد مغذی و ارتباطات شبکه غذایی ارائه می کند.


هشدارها

ترکیبات کربن گستره وسیعی از اثرات سمی دارند.مونوکسید کربن ( C O) موجود در اگزوز موتورهای احتراقی و سیانید (CN) که گاهی اوقات در آلودگیهای معدنی وجود دارد برای پستانداران بسیار سمی هستند. بسیاری از ترکیبات دیگر کربن نه تنها سمی نیستند بلکه در واقع برای حیات ضروری می باشند.گازهای آلی مثل اتیلین ( H2C=CH2) و اتان و (HCCH) ، و متان (CH4) در صورت مخلوط شدن با هوا قابلیت انفجار و اشتعال خطرناکی پیدا می کنند.


منبع
Los