گزارش کار شیمی

[Sara12]

عنوان : محلول سازی
هدف آزمایش : تهیه ی محلول با غلظت مشخص توسط نمونه ی جامد و مایع
مقدمه و تئوری :
محلول ؟
محلول ها، مخلوط های همگن اند. محلول ها را اغلب بر اساس حالت فیزیکی آنها طبقه بندی می کنند ؛ محلول های جامد، گازی، و مایع

حلال ؟
معمولاً جزئی از یک محلول را که از لحاظ مقدار بیش از اجزای دیگر است را حلال می نامند. البته کاربرد این واژه اختیاری است و دقت چندانی ندارد. گاهی آسانتر است که جزئی از محلول را با آنکه مقدارش کم است حلال بنامیم. در توصیف محلول های گازی کاربرد واژه های حلال و حل شونده اهمیت چندانی ندارد.

حل شونده ؟
معمولاً جزئی از یک محلول که از لحاظ مقدار کمتر از اجزای دیگر است را حل شونده می نامند.

غلظت ؟
مقدار ماده ی حل شده در مقدار مشخصی حلال یا محلول را گویند.

محلول رقیق: محلولی که غلظت ماده ی حل شده در آن نسبتاً کم باشد.
محلول غلیظ: محلولی که غلظت ماده ی حل شده در آن نسبتاً زیاد باشد.
انحلال پذیری:بیشترین مقدار از یک ماده که در مقدار معینی حلال حل می شود و سیستم پایداری به وجود می آورد.
محلول سیر شده ( اشباع شده ) : محلولی که در آن سرعت حل شدن ماده ی حل شونده ی خالص برابر با سرعت خارج شدن ماده ی حل شده از محلول است. که در نتیجه غلظت ماده ی حل شده، در حال تعادل، ثابت می ماند.

محلول سیر نشده : در این محلول، غلظت ماده ی حل شده، کمتر از غلظت آن در یک محلول سیر شده است.

محلول فوق سیر ( فوق اشباع ) : فقط در صورتی که ماده ی حل شونده جامد باشد، میتوان محلولی تهیه کرد که غلظت ماده ی حل شده در آن بیشتر از غلظت یک محلول سیر شده است. این نوع محلول ها نیم پایدارند و اگر مقدار بسیار کمی از حل شونده به آن افزوده شود، مقدار اضافی رسوب می کند.


○غلظت یک ماده ی حل شده در یک محلول را به شیوه های گوناگون می توان بیان کرد.

انواع غلظت :

- مولاریته (M)
تعداد مول های ماده ی حل شده در یک لیتر از محلول.
مولاریته یکی از پرکاربرد ترین مفاهیم غلظت در شیمی تجزیه می باشد.
این تعریف بر اساس حجم کل محلول استوار است. وقتی غلظت محلول بر حسب مولاریته بیان می‌شود، محاسبه مقدار ماده حل شده موجود در یک نمونه معین از محلول آسان است. تعداد مولهای جسم حل شده از تقسیم کردن وزن آن بر حسب gr به وزن فرمولی آن (وزن مولکولی ، وزن اتمی ، وزن یونی) بدست می‌آید.

- درصد وزنی – حجمی (%W/V)
این غلظت برای بیان ترکیب محلولهای آبی رقیق و واکنشگرهای جامد به کار می رود بنابراین یک محلول آبی 5% از نیترات نقره محلولی می باشد که ازحل کردن 5 گرم نیترات نقره درمقدارکافی آب مقطر برای تولید 100 میلی لیتر محلول استفاده شده است.

وزن ماده ی حل شده به گرم
100× ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــ = W/V %
حجم محلول به میلی لیتر

- نرمالیته (N)
تعداد هم ارز گرم های ( اکی والان های ) ماده ی حل شده در یک لیتر محلول.
نرمالیته ی یک محلول مانند مولاریته با تغییر دما اندکی تغییر میکند.
- گرم بر لیتر (C)
عبارت است از مقدارگرمهای جسم حل شده دریک لیترمحلول.

گرم جسم حل شده
ـــــــــــــــــــــ = C
لیترمحلول
- مولالیته (m)
تعداد مول های ماده ی حل شونده در یک کیلوگرم حلال

تعداد مول های ماده ی حل شونده
ـــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــ = مولالیته ( m)
وزن حلال بر حسب کیلوگرم

مولالیته یک محلول عبارت است از عدد مولهای حل شده در 1000 گرم حلال. مولالیته یک محلول آبی بسیار رقیق همان مولاریته آن محلول است زیرا 1000 گرم آب تقریبا 1000 گرم حجم اشغال می کند.

-کسر مولی (X)
کسر مولی یک جزء از محلول برابر با نسبت عدّه ی مول های آن جزء بر کل مول های تمام موارد موجود در محلول است.
که در آن کسر مولی A و ,... عده ی مول های C , B , A و ... است. مجموع کسر مولی تمام اجزای موجود در محلول باید 1 باشد.

-درصد وزنی (%W)
درصد وزنی یک ماده حل شده دریک محلول عبارتست از:

گرم های جسم حل شده

100× ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــ%W =

گرم های حلال + گرم های جسم حل شده

» روش کار «
وسایل :
بشر 100-ml - هم زن شیشه ای - ظرف توزین – پیپت – دو عدد بالن ژوژه 250-ml – ترازو با دقت 1/0 گرم
مواد : محلول HCl غلیظ ، NaOH جامد

1- بالن حجم سنجی را با آب و مایع ظرف شویی شسته و با آب مقطر آبکشی می کنیم.

2- ظرف توزین را شسته و با آب مقطر آبکشی کرده و برای خشــک کردن آن را در دمای 100 در جه ی سانتیگراد ، به مدت یک ساعت درون اتوکلاو قرار می دهیم.
سپس 30 تا 45 دقیقه آن را درون دسیکاتور می گذاریم تا سرد شود و به دمای اتاق برسد.

3- مقداری از نمونه ی جامد را که برای تهیه محلول با غلظت معین محاسبه کرده ایم را به دقت وزن کرده؛
و سپس با مقدار کمی آب مقطر به داخل بالن ژوژه انتقال می دهیم.

4- درِ بالن ژوژه را می بندیم و آن را تکان می دهیم تا نمونه به طور کامل حل شود. بعد آن را با آب مقطر به حجم می رسانیم ( باید خط نشانه ی ظرف، مماس بر گودترین نقطه ی سطح هلالی محلول باشد ) مجدداً درِ بالن را بسته و آن را تکان می دهیم تا محلول به طور کامل همگن شود.
5- اگر ماده ی اولیه ی محلول مورد نظر مایع است، حجم آن را از روی مشخصات شیشه محاسبه می کنیم و با یک پیپت دقیق، مقدار لازم را در بالن ژوژه میریزیم و آن را به حجم می رسانیم.

» بحث و نتیجه گیری«
محاسبات مربوط به این آزمایش :
در آزمایش محلول سازی توسط نمونه ی جامد (NaOH )
هدف ساختن 100ml محلول سود 0.1 M از سود 98% بود :
در آزمایش محلول سازی توسط نمونه ی مایع ( HCl )
هدف ساختن 100ml محلول HCl ، 0.5 M از اسید غلیظ 37% با چگالی 1/19 است.
نتیجه : درپایان بحث، بهترین نتیجه ای که می شود از این آزمایش گرفت این است که ما میتوانیم از یک نمونه ی مایع یا جامد، با کمک گرفتن از روابط شیمیایی و همچنین کار در محیط آزمایشگاه، محلولی با غلظت مشخص بسازیم.
» پاسخ به مسائل «

1- چرا تعیین غلظت محلولها بر مبنای حجم آنها روش مطلوبی نیست؟
زیرا وقتی دما تغییر کند، محلول منبسط یا منقبض می شود و به این ترتیب غلظت بر مبنای حجم تغییر می کند.
راه حل : باید محلولی تهیه شود که مولاریته ی آن، در دمای استفاده از محلول تعیین شده باشد.
2- محلول غلیظ HF، 48% وزنی HF دارد و چگالی آن g/ml 17/1 است. مولاریته ی این محلول چقدر است؟
3- مولاریته ی محلول های 00/6 نرمال HCl، ، چقدر است؟ فرض کنید که خنثی شدن کامل اسیدها موردنظر است.
منابع : شیمی عمومی 1 ( چارلز مورتیمر )

[Sara12]

وسایل :
پيپت حجم سنجي ، ارلن ، استوانه مدرج ، بشر ، بورت ، قيف ، پايه ، گيره ، پي ست ، كاغذ صافي
مواد :
معرف آمونيوم فريك سولفات ، اسيد نيتريك غليظ ،نقره نيترات ،محلول 0.05 مولار آمونيوم تيو سيانات ،يك نمونه از آب شهر
مقدمه و تئوري:
تیتراسیونهای رسوبی با نقره نیترات
نقره نیترات یک واکنشگر حجم سنجی و پر مصرف است.این واکنشگر برای تعین آنیونهایی که با نقره ایجاد رسوب می کنند به کار می رود.از میان این گونه ها می توان به هالیدها,انواع آنیونهای دوظرفیتی,مرکاپتانها و بعضی از اسیدهای چرب اشاره کرد.روشهای تیترسنجی که با نقره نیترات انجام می شوند گاهی روشهای آرژانتومتری نامیده می شوند.

انواع منحنیهای تیتراسیون
در روشهای تیترسنجی با دو نوع کلی از منحنیهای تیتراسیون بر خورد می کنیم.در نوع نخست,که منحنی s شکل نام دارد,بررسیهای اصلی به ناحیه ی کوچکی در اطراف نقطه ی هم ارزی محدود می شود. یک منحنی s شکل در شکل 1-9 الف نشان داده شده است. در نوع دوم , که منحنی پاره خطی نام دارد اندازه گیریها در هر دو طرف نقطه ی هم ارزی و به اندازه ی کافی دور از آن انجام می شود. از اندازه گیری در نزدیکی نقطه ی هم ارزی پرهیز می شود. یک نمونه از منحنی پاره خطی در شکل 1-9 ب نشان داده شده است. منحنی s شکل سرعت و سهولت را در اختیار استفاده کننده قرار می دهد. در واکنشهایی که تنها در حضور مقدار قابل توجهی از واکنشگر اضافی یا آنالیت کامل می شود استفاده از منحنی پاره خطی سودمند است.
منحنیهای تیتراسیون برای روشهای نقره سنجی
تهیه ی منحنی برای تیتراسیون نقره سنجی به سه نوع محاسبه نیاز دارد که هر یک برای مرحله ای ویژه از تیتراسیون به کار برده می شود:(1) نقاط پیش هم ارزی,(2) نقاط هم ارزی و(3) نقاط پس هم ارزی.
در مرحله ی پیش هم ارزی, غلظت آنالیت از غلظت اولیه ی آن و داده های حجم سنجی محاسبه می شود. در نقطه ی هم ارزی یون نقره و یون آنالیت در نسبتهای استوکیومتری وجود دارند و غلظت یون نقره مستقیم از روی ثابت حاصلضرب انحلال پذیری استخراج می شود. در مرحله ی پس هم ارزی , غلظت تجزیه ای مازاد نقره نیترات محاسبه می شود و فرض می شود که این مقدار با غلظت تعادلی برابر باشد.
نقره
نقره ، یکی از عناصر شیمیایی، با نشانه Ag ، دارای عدد اتمی 47 ، وزن اتمی 107.8682 و در گروه یک فرعی (IB) جدول تناوبی قرار گرفته است. نقره فلزی سفید مایل به خاکستری و براق است و از نظر شیمیایی یکی از فلزات سنگین و از جمله فلزات نجیب و از نظر تجارتی عنصری گرانبها تلقی می‌گردد. نقره یکی از عناصری است که از گذشته های دور و دورانهای باستان بعنوان یک فلز شناخته شده و مورد استفاده واقع میشده و از آن در کتابهای فراعنه مصری ، که قدمت این کتابها به حدود 3600 سال قبل از میلاد مسیح بالغ می‌گردد، بعنوان فلزی که از نظر ارزش دارای {5}{2}frac\ ارزش طلا است، یاد شده است. از نقره ، 25 ایزوتوپ رادیواکتیو شناخته شده اند که دارای اجرام اتمی 102 الی 117 می‌باشند. نقره معمولی از دو ایزوتوپ با جرمهای 107 و 109 تشکیل شده است.
خصوصیات فلز نقره
نقره خالص فلزی براق و نسبتا نرم است که تا اندازه ای سخت تر از طلاست. زمانیکه این فلز پرداخت شود، دارای درخشندگی می‌شود و می‌تواند 95% از نور تابیده به خود را بازتاب نماید. این عنصر در میان کلیه فلزات ، مقام بهترین رسانا در زمینه گرما و الکتریسیته را دارا است و در زمینه قدرت چکش خواری و مفتول شوندگی دارای مرتبه دوم پس از طلا است. چگالی نقره 10.5 برابر آب است، بصورتیکه یک متر مکعب از آن دارای وزن 10500 کیلوگرم می‌باشد. نقره در 961 درجه سانتیگراد ذوب شده و در حدود 2200 درجه سانتیگراد می‌جوشد.
طلا و نقره مانند محلولهای واقعی می‌توانند در هر نسبتی با یکدیگر مخلوط شده و آلیاژ تشکیل دهند. کیفیت نقره و یا بعبارت بهتر عیار آن بر حسب تعداد قسمت نقره خالص در 1000 قسمت مخلوط فلزات بیان می‌گردد و بطور معمول نقره تجاری دارای عیار 999 است.
خواص شیمیایی نقره
اگرچه نقره از نظر شیمیایی در میان فلزات نجیب فلزی بسیار واکنش پذیر تلقی می‌گردد، لکن باید توجه داشت که در مقایسه با سایر عناصر از مرتبه واکنش پذیری قابل ملاحظه‌ای برخوردار نمی‌باشد. این عنصر به آسانی اکسیده شدن آهن اکسید نمی‌شود، لکن با گوگرد و هیدروژن سولفید واکنش داشته و تشکیل همان تیرگی آشنا را می‌دهد که در نقره‌هایتان ملاحظه می‌کنید.
برای رفع این نقیصه می‌توان آبکاری نقره را با کمک رودیم به انجام رسانیده و از وقوع تیرگی مورد نظر پیشگیری نمود همچنین با استفاده از کرم (Cream) یا پولیش نقره می‌توان لایه تیره بسیار نازکی را که نقره در ترکیب با گوگرد بوجود آورده است را زدوده و آن را مجددا براق نمود. از طرف دیگر این تیرگی را می‌توان از نظر شیمیایی بوسیله حرارت دادن ظرف مورد نظر در محلوا رقیقی از کلرید سدیم و کربنات هیدروژن سدیم یا قرار دادن قسمت تیره در تماس با فلزی فعالتر مانند آلومینیوم که می‌تواند با گوگرد ترکیب شود و مجددا فلز را به حالت اولیه برگرداند، از بین برد.
نقره نمی‌تواند با اسیدهای غیر اکسیدکننده مانند اسیدهای کلریدریک و سولفوریک یا بازهای قوی مانند هیدروکسید سدیم واکنش نماید، لکن اسیدهای اکسنده مانند اسید نیتریک یا اسید سولفوریک غلیظ آن را در خود حل کرده و یون یک مثبت نقره (+ Ag) را تشکیل می‌دهند. این یون که در کلیه ترکیبات ساده و محلول نقره وجود دارد، تقریبا بصورت ساده ای با استفاده از عوامل احیا کننده آلی مانند آنچه در آئینه های نقره ای ملاحظه می‌شود، به فلز آزاد احیا می‌گردد. برای آبکاری نقره لازم است یونهای کمپلکس نقره احیا شود. یون (+Ag)بی‌رنگ است، لکن تعدادی از ترکیبات نقره بدلیل نفوذ سایر اجزای تشکیل دهنده ساختمانی رنگینند. باید توجه داشت که اکسیژن درحد حیرت انگیزی در نقطه ذوب نقره به میزان 20 قسمت حجمی از اکسیژن در یک قسمت حجمی نقره حل می‌شود. پس از سرد کردن مایع مورد نظر نیز اکسیژن به میزان 75% قسمت (از نظر حجمی) در نقره باقی می‌ماند.
تجزیه و شناسایی
محلولهای حاوی یون نقره را می‌توان به آسانی تشکیل رسوب کلرید نقره بوسیله افزایش اسید کلریدریک ، شناسایی کرد. این رسوب را می‌توان از رسوبهای سرب و جیوه یک ظرفیتی ، بوسیله قدرت حل شدن آن درهنگام افزودن هیدروکسید آمونیوم اضافی و ایجاد رسوب مجدد با افزودن اسید نیتریک متمایز نمود. مضافا تجزیه وزنی بوسیله کلرید نقره یا برمید نقره که به آسانی قابل رسوب دادن ، خشک کردن و توزین می‌باشند، میسر می‌باشد. همچنین می‌توان یون نقره را بوسیله عمل الکترولیز به نقره فلزی احیا و بدین روش توزین نمود. از محلول تیوسیانات پتاسیم استاندارد شده نیز می‌توان برای تجزیه حجمی نقره استفاده کرد.
کمپلکس های نقره
نقره یک ظرفیتی تعداد زیادی از ترکیبات پایدار کوئوردیناسیونی تشکیل می‌دهد. این ترکیبات اغلب دو کوئوردینانسی بوده، دارای دو گروه یونی یا مولکولی پیوسته به یک یون مرکزیAg مانند Ag(CN)_2 می‌باشند. کمپلکسهای کوئوردیناسی مانند -AgCl_3]
2] نیز شناخته شده‌اند و احتمالا کمپلکسهای چهار کوئوردیناسی مانند-AgCl_4]
3] در محلولها رخ می‌دهد. نقره دو ظرفیتی می‌تواند در برابر تجزیه ، بوسیله تشکیل یون +Ag 2 با استفاده از ترکیبات آلی مانند ارتو_ فنانترولین ، پیریدین و alpha' ،\alpha\ _ دی پیریدیل پایدار شود. یون نقره سه ظرفیتی (+Ag3) نیز با استفاده از کمپلکس شدن به وسیله اتیلن دی بی گوایند پایدار می‌شود. از طرف دیگر کلیه فلزات ضرب سکه ، یعنی مس ، نقره و طلا به آسانی با موادیکه اتمهای نیتروژن ، گوگرد یا هالوژن برای اتصال با آنها تدارک می‌کنند، کمپلکس می‌شوند (در مقایسه با موادیکه تدارک اکسیژن می‌نمایند). بعنوان مثال کمپلکسهای نقره با یون هیدروکسید (در مقایسه با کمپلکسهای هیدروکسیدروی که کوئوردینانس‌شونده خوبی با اکسیژن هستند) خیلی پایدار نیستند، بنابراین اکسید نقره در محلولهای قوی هیدروکسید سدیم فقط به میزان کمی حل می شود، در حالیکه هیدروکسید روی با توجه به کوئوردیناسیون شدنش با هیدروکسید ، در آن حل می‌شود.

نقطه ی آغاز
در ابتدا محلول نسبت به ag+,m 0,000 است و pag نا معین است.پس از افزایش 500ml از واکنشگر غلظت یون برمید به دلیل تشکیل رسوب و رقیق شدن کاهش می یابد. پس غلظت تجزیه ای NaBr عبارت است از:
تعداد میلی مولNaBr پس از افزایش AgNo3 =cNaBr
حجم کل محلول
تعداد میلی مولAgNO3افزوده شده - تعداد میلی مولNaBrاولیه=
حجم کل محلول
M)001000*ML500)-(5000ML*000500M)=
ML+500ML 5000
Mmol-00500)=364*10^-302500)
mL 5500

جمله ی نخست در صورت کسرهای این معادله ها تعداد میلی مولهای NaBr اولیه در نمونه و جمله ی دوم تعداد میلی مولهای AgNo3 افزوده شده را , با تعداد میلی مولهای Br- واکنش داده برابر است. در مخرج کسرهای رقیق شدن محلول در نتیجه ی افزایش واکنشگر در نظر گرفته می شود.
هم NaBr واکنش نداده و هم AgBr کم محلول در غلظت گونه ی یون برمید شرکت می کند. پس, غلظت تعادلی Br- به اندازه ی Br- حاصل از انحلال پذیری مولی رسوب بزرگتر از غلظت تجزیه ای NaBr است:
3-^10*3,64=[-Br]
مشارکت نقره برمید در غلظت تعادلی یون برمید برابر [Ag+] است , زیرا از این ترکیب به ازای هر یون برمید , یک یون نقره ایجاد می شود .از این جمله , بجز در مواردی که غلظت NaBr خیلی کوچک است, می توان چشمپوشی کرد.یعنی , 3-^10*3,64>>[Ag+] , و بنابر این 3-^10*64, cNaBr = 3 =Br-
غلظت یون نقره از رابطه ی زیر نتیجه می شود:
= Ksp[Ag+]
[Br-]
برای بدست آوردن PAg, از دو طرف این معادله لگاریتم منفی می گیریم. پس
([-Br]log-) log Ksp -- =[Ag+]-log
با توجه به تعریف تابع p-, می توان نوشت:
pAg = pKsp – pBr
= -log 5.2*10^-13 – pBr
= 12.28 – (-log3.64*10^-3)
=12.28 – 2.44 = 9.84
این رابطه برای هر محلول حاوی یونهای نقره و برمید که در تماس با نقره برمید جامد باشد به کار می رود . توجه کنید که pAg محاسبه شده با 1.4*10^-10 = [Ag+] مرتبط است و در واقع ,همان گونه که در ابتدا فرض کردیم , 3.64*10^-3 بسیار کوچکتر است.
نقاط دیگر در ناحیه ی پیش از هم ارز شیمیایی را می توان به همین روش بدست آورد. داده ها برای تعدادی از این نقاط در ستون 3 جدول 9_2 یافت می شوند.
نقطه ی هم ارزی
در نقطه ی هم ارزی , NaBr و AgNo3 هیچ کدام به مقدار اضافی وجود ندارد و بنابراین غلظت یون نقره و برمید باید برابر باشد. با جایگزینی این تساوی در عبارت حاصلضرب انحلال پذیری نتیجه می شود:
7 -^10* 7.21 =-13-^10*05.2√ = [Br-] = [Ag+]
pAg = pBr = -log (7.21*10^-7)
بعد از افزایش 25.10 از واکنشگر اکنون محلول حاوی مقدار زیادی از AgNo3 است می توان نوشت:
تعداد میلی مول اولیه NaBr - تعداد کل میلی مولAgNo3 = cAgNo3
حجم کل محلول
= (25.10ML * 00.1000M) – (50.00ML * 0.00500M)
ML (25.10+50.00)

-5^10*1.33=

بنابر این غلظت تعادلی یون نقره عبارت است از:
33 * 10^-5.1 ≈ [Br-] + 5 -^10*1.33 = [Ag+]
در این معادله [Br-] معیاری از غلظت Ag+ حاصل از انحلال پذیری جزئی AgBr است:
که معمولا می توان از آن چشمپوشی کرد.
پس
pAg = -log(1.33*10^-5) = 4.876 = 4.88
سایر نقاط تعیین هویت منحنی تیتراسیون پس از نقطه ی هم ارزی را می توان به روش مشابه به دست آورد که در جدول 9-2 این داده ها یافت می شوند.
واحدهای بکار رفته در گزارش يون كلريدآب
معمولا بر حسب ppm یعنی mg/lit بیان می‌شود. علاوه بر این ، واحدهای آلمانی ، انگلیسی ، فرانسوی ، آمریکایی را نیز در بیان آن بکار می‌برند.
روش کار :
1- بشر را شسته و 50 ميلي ليتر آب شهر را توسط استوانه مدرج در بشر ميريزيم.
2- 20ميلي ليتر محلول نقره نيترات 0.05 مولار توسط پيپت به آن اضافه مي كنيم و حداقل 10 دقيقه آن را به هم بزنيد .
3- بشر محتوي رسوب AgCl در يك ارلن كاملا تميز صاف كنيد و بشر را با پيست آب مقطر بشوريد .
4- يك ميلي ليتر اسيد نيتريك غليظ به آن اضافه كنيد .
5- 3 ميلي ليتر محلول معرف آهن III Fe³̽ ) محلول آمونيوم فريك سولفات FeNH4(SO4)2 ) به ارلن اضافه كنيد .محلول زرد رنگ ميشود .
6- بورت را با محلو ل0.05 مولار آمونيوم تيو سيانات NH4SCN پر نموده هوا گيري كرده و ارلن را تا ظهور رنگ قرمز تيتر كنيد حجم مصرفي را يادداشت كنيد .
7- ־ppm Cl بر حسب خود و كربناتي محاسبه و گزارش نماييد.
واكنش مرحله 2:
Ag Cl → Ag͊ + ־Cl
واكنش مرحله 6:

→ Ag SCN־Ag͊ + SCN
واكنش پايان تيتراسيون :
Fe³ ͊ + SCN → FeSCN² ͊
جدول حاصل از آزمایش:
حجم آمونيوم تيو سيانات مصرفي (ml )
12.8
نمونه محاسبات:
(CM*VSCN)=mEq - CM*VAg))
(0.05*20) - (0.05*12.8)=0.36
Ppm Cl=(mEq /50ml)*(35.5mgr/1mEq)*(1000ml/1Lit)=255.6
360=Ppmcl*(50/E)=ppmCl كربناتي

جدول حاصل از محاسبات:
ppmCl كربناتي ppmCl־ ميلي اكي والان گرم Cl
360 255.6 0.36
نتیجه گیری: در اين آزمايش با استفاده از نقره ، يون هاي كلريد در آب را رسوب داده و سپس با استفاده از آمونيوم تيو سيانات مقدار اضافي نقره را با تيتراسيون محاسبه نموده و از اختلاف آن دو مقدار Cl را محاسبه مي نماييم و ppmCl را بر حسب خود و كربناتي گزارش مي نماييم.

منابع خطا: در اندازه گیری حجم هاي دقيق مصرفي در لحظه و در تشخيص دقيق تغيير رنگ.

[Sara12]

موضوع آزمايش : مبدل حرارتي
هدف آزمايش : آشنايي با مبدلهاي حرارتي (مقايسه ي جريان هم سو و ناهم سو) –محاسبه مقدار حرارت منتقل شده -درجه حرارت لگاريتمي- ضريب انتقال حرارت كلي

ابزار لازم: مبدل حرارتي-بشر بزرگ براي اندازه گيري دبي-كرنومتر
مواد لازم: سيال مورد نياز مبدل (آب)
تئوري:
1- مقدمه:
به طور كلي مبدل حرارتي وسيله اي است كه انرژي حرارتي را از يك سيال به يك يا چند سيال كه داراي درجه حرارت متفاوتي هستند منتقل
مي كند.
در اين تعريف مشخس مي گردد كه در يك مبدل حرارتي حداقل دو سيال وجود دارد كه حرارت ميان آن دو تبادل مي شود.
پستانداران مبدل هاي حرارتي پيچيده اي دارند كه مهمترين آن شش ها هستند كه با اشباع هواي بازدم از بخار آب بدن را خنك مي كند.
رادياتور نيز از انواع مبدل هاي حرارتي است كه در آن آب در گردش داخل موتور به وسيله ي هوا خنك ميشود.
شوفاژها و تهويه هاي متبوع از انواع مبدلها هستند.

2- مبدل هاي حرارتي لوله اي:
از اين مبدل ها بيش از هر نوع مبدل حرارتي ديگر استفاده مي شود. مبدل هاي حرارتي لوله اي خود انواع مختلفي دارند كه از آن جمله مي توان به دو نوع (تك لوله اي) و (دو لوله اي) و (لوله ي مارپيچي) و (لوله-پوسته) اشاره نمود.
مبدل حرارتي دو لوله اي :
اين مبدل از دو لوله ي هم محور تشكيل ميشود. يكي از دو سيال در لوله ي داخلي و ديگري در مجراي حلقوي بين دو لوله يا به عبارتي در لوله ي خارجي جريان دارد.
كاربرد اين گونه مبدل ها زماني است كه سطح تبادل مورد نياز كوچك باشد به ويژه زماني كه يكي از دو سيال گاز يا مايع لزج يا دبي آن كم باشد.
مبدل هاي حرارتي لوله-پوسته :
اين مبدل از انواع متداول مبدل هاي حرارتي چند لوله اي است كه براي انتقال حرارت (مايع-مايع) (مايع با سيال در حال تبخير) و (مايع در حال تقطير) كاربرد دارد. يك نوع از اين مبدل كه شبيه مبدل هاي دو لوله اي است از يك پوسته تشكيل شده است كه تعدادي لوله ي (يو)شكل در داخل آن قرار دارد.
3- انواع جريان در مبدل هاي حرارتي:
جريان سيالات در مبدل هاي حرارتي لوله اي به دو شكل صورت مي گيرد:
الف-جريان هم سو :
دراين مبدل سيال سرد و گرم هر دو در يك جهت حركت كرده تبادل حرارت صورت مي گيرد.
ب-جريان ناهم سو :
سيال سرد و گرم در دو جهت مخالف حركت ميكنند در نتيجه ميزان تبادل ح انتقال حرارت افزايش مي يابد و راندمان كار بيشتر مي شود.

4- اساس كار مبدل هاي حرارتي لوله – پوسته:
بيشتر سيال گرم درون لوله هاي موجمد در لوله هاي موجود در پوسته جريان مي يابد و در محفظه ي مياني لوله ها (درپوسته) سيال سرد پس از عبور از مسير هاي تعيين شده با سطح جانبي لوله برخورد كرده تبادل حرارت صورت مي گيرد و در انتها از مجراي مخصوص خارج مي شود.
5- راه اندازي مبدل حرارتي :
1- ابتدا سيال سرد وارد پوسته ي مبدل مي شود سپس به تدريج سيال گرم در درون لوله ها جريان مي يابد.
2-چنانچه از مشتقات نفتي يا گازي براي سيالات درون مبدل استفاده ميكنيد بايد از يك گاز بي اثر يا بخار آب برلي تخليه ي هواي درون مبدل و جلوگيري از انفجار-استفاده نماييد.
6-از كار انداختن مبدل هاي حرارتي :

1-ابتدا جريان گرم را درون مبدل قطع كنيد تا مبدل به تدريج سرد شود.
2-جريان سرد را قطع نماييد.
3-براي جلوگيري از انفجار در مبدل هاي حرارتي كه مخلوط هاي هيدروكربني در آن نقش سيال را بر عهده دارد بايد پس از خاموش كردن دستگاه مبدل را هوا گيري نماييد.
7-خوردگي در مبدل هاي حرارتي:
با توجه به اين كه در صنايع شيميايي بيشتر مواد خاصيت خورندگي دارند لوله هاي موجود در مبدل هاي حرارتي نيز فرسوده شده بر اثر خوردگي سوراخ مي شوند كه اين امر در عمل تبادل حرارت ايجاد اختلال مي كند.
به همين منظور روش مشخص شدن در لوله ها بيان مي شود :
1-مبدل حرارتي را از دستگاه خارج نماييد.
2-مواد را در پوسته و لوله ي مبدل به طور كامل تخليه كنيد.
3-خروجي مسير پوسته را ببنديد.
4-آب فشار قوي را در درون پوسته ي مبدل وارد كنيد.
توجه : چون خروجي پوسته مسدود است هر لوله اي كه سوراخ باشد آب را از خود عبور مي دهد.

ضريب كلي انتقال حرارت :
در سيستم هاي مسطح ضريب كلي انتقال حرارت را ميتوان معكوس جمع مقاومت ها در نظر گرفت يعني :

(جمع مقاومت ها)1/r

ما براي به دست آوردن ميزان حرارت منتقل شده در مبدل به اختلاف درجه حرارت لگاريتمي احتياج داريم كه در قسمت محاسبات ذكرشده است با معادله مربوطه.
البته اگر از مبدلي به غير از نوع دو لوله اي استفاده شود يك ضريب به معادله ي ميزان حرارت منتقل شده كه ذكر شده اضافه مي شود.

شرح آزمايش:
ابتدا مقداري آب گرم در مخزن آب گرم مي ريزيم تا به گرم شدن آب توسط آب گرمكن سرعت بدهيم.
سپس لوله ي جريان آب سرد را هم به آب شهر وصل كرده و خروجي آن را هم درون سينك قرار مي دهيم.
بعد آب گرم كن را روشن مي كنيم تا درجه حرارت را به حدود 60 درجه سانتي گراد برسد.
پمپ را هم روشن مي كنيم تا آب گرم را از مخزن آب گرم پمپ كند و سيكل آب گرم ما تكميل گردد. (آب گرم پس از عبور از مبدل حرارتي دوباره به مخزن بر مي گردد.)
زماني كه دماها متعادل شد دماهاي آب گرم ورودي و خروجي را هم از روي نشانگر دما كه بر روي مبدل قرار دارد مي خوانيم و يادداشت مي كنيم.
دبي آب گرم و سرد را هم اندازه گيري مي كنيم.(البته بر روي مبدل روتامتر هم هست.)ولي مه به روش پيمهنه اي دبي را اندازه گيري مي كنيم به اين صورت كه مقدار آبي كه در زمان مشخصي خارج شده را اندازه گيري مي كنيم و بعد بر آن زمان تقسيم تا دبي به دست آيد.(دبي را يادداشت مي كنيم.)
اين كارها را براي دو جريان هم سو و ناهم سو انجام مي دهيم. براي تبديل جريان هم سو به ناهم سو جاي شلنگ هاي مبدل را عوض مي كنيم.
موارد خطا :
مقداري خطاي جزئي در اندازه گيري ها مثل اندازه گيري زمان براي به دست آوردن دبي.
نتيجه گيري :
در مبدل ها ميزان حرارت منتقل شده در حالتي كه جريان سيال هاي گرم و سرد مخالف جهت حركت هم هستند (ناهم سو) بيشتر از حالت هم سو مي باشد.و طبق اين آزمايش و محاسبات به روش (ال-ام-تي-دي) و با به دست آوردن اختلاف درجه حرارت متوسط لگاريتمي مي توان ميزان حرارت مبادله شده را به دست آورد.

[Sara12]

خواص فيزيكي و شيميائي آب مانند شفافيت ، رنگ ، بو ، دما ، ‌نمك هاي محلول درآن ، سختي خواص كاهشي و PH ، كيفيت آب را بيان مي كند . دراين ميان نمك هاي محلول در آب يكي از مهمترين عوامل است . تمام نمك هايي كه در آب محلول اند نشان دهنده ناخالصي هاي آب معدني اند . بر حسب آنکه آب در موقع نفوذ در زمین از قشرهای آهکی و منیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد سختی آب کم یا زیاد می‌شود. آبهای نواحی آهکی سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب در عرض سال هم ممکن است تغییر نماید. معمولاً سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می‌شود. و بعضی مواقع هم در فصول پر باران و مرطوب مثل غار ها ایجاد شود.
آب سخت آبی است که حاوی نمك‌هاي معدني از قبيل ترکیبات کربنات‌های هیدروژنی ٬ کلسیم ٬ منیزیم و ... است.
سختی آب بر دو نوع است : دایمی و موقت
سختي موقت :
اين سختي به دليل وجود بي كربناتهاي كلسيم و منيزيم است كه دراثرجوشيدن به كربناتهاي نامحلول تبديل مي شوند و به صورت جامد ته نشين مي گردند .

سختي دائمي :‌
اين سختي شامل آن دسته از نمك هاي كلسيم و منيزيم است كه دراثرجوشيدن آب به صورت محلول باقي مي مانند .
آب سخت برای انسان مضر نیست بلکه مفید است و معمولاً شکستگی استخوانهای آنهایی که آب سخت می‌آشامند زودتر بهبودی حاصل می‌کند و بیماری راشیتیسم کمتر در این اشخاص دیده می‌شود.
علیرغم فواید آب سخت برای بدن سختی بیش از حد آب نیز مضراتی دارد که مهمترین آن تشدید پدیده تولید سنگ کلیه به دلیل رسوب بونهای معلق در کلیه میشود. آب سخت برای رختشویی و مصرف در کارخانجات مناسب نیست. آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه خوب چایی و قهوه می‌شود. پخته نشدن حبوبات با آب سخت ضرر رساندن به جداره دیگهای بخار و ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ خوب کف نکردن صابون و موجب افزایش مصرف صابون مزاحمت در هنگام شستن نسوج و دستها رفع سختی آب در تجارت تعداد زیادی مواد شیمیایی برای رفع سختی آب به فروش می‌رسد که دارای کربنات سدیم هستند. این مواد را قبل از ورود آب در دیگها سختی آنرا می‌گیرند و یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد آهک و گچ را رسوب می‌دهند و دیگر این رسوب محکم به جدار دیگ نمی‌چسبد بطوری که می‌توان آنرا به آسانی پاک نمود.
برای برطرف کردن سختی آب ، با جوشاندن کربنات‌های هیدروژنی محلول به کلسیم نامحلول تبدیل شده و تشکیل رسوب می‌دهند.
یکی از اجسام گیرنده سختی آب تری ناتریم فسفات می‌باشد که با اسم آلبرت‌تری بکار می‌رود. یون کلسیم موجود در آب بر اثر ناتریم فسفات تبدیل به " تری فسفات کلسیم " می‌گردد و رسوب می‌نماید.
اخیرا به مقدار زیاد از صمغ‌های مصنوعی که قادرند تعویض یون کنند برای رفع سختی آب استفاده می‌کنند. صمغ لواتیت در آلمان و آمبرلیت و دووکس در آمریکا استعمال می‌گردد. در صنعت از ستونهای تبادل یونی برای کاهش سختی استفاده می شود. ( ستونهای رزینی - آنیونی - کاتیونی )
در پیشرفته ترین تکنولوژی ار فرآیند اسمز معکوس (Reverse Osmosis)برای کاهش سختی ، EC ( هدایت الکتریکی یا شوری ) و TDS( کل جامدات محلول ) آب استفاده می شود که فواید بسیاری از جمله مطمئن بودن آن و هزینه های جاری بسیار پایین دارد . این فرآیند در ایران به دلیل اینکه اولین بار برای کاهش EC ( شوری ) آب استفاده شد به آب شیرین کن معروف است .
درجه سختی آب
درجه سختی آب را از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین می‌کنند. در آلمان اگر آبی ده میلی گرم CaO در یک لیتر داشته باشد می‌گویند درجه سختی آب یک است. در فرانسه اگر آبی در یک لیتر ده میلی گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم داشته باشد می‌گویند که یک درجه سختی دارد. در انگلستان اگر آبی ده میلی گرم کربنات کلسیم و یا همسنگ آن کربنات منیزیم در ۰.۷ لیتر داشته باشد یک درجه سختی دارد.

[Sara12]

تعیین وزن اتمی منیزیم:
منیزیم عنصری فلزی به رنگ سفید نقره ای است که در گروه 2 جدول تناوبی قرار دارد. این عنصر در سال 1808 توسط humphrey davy دانشمند انگلیسی کشف گردید. از الکترو لیز نمک کلرید منیزیم و همچنین از آب دریا بدست می آید. منیزیم و ترکیبات آن مدت زمان مدیدی است که شناخته شده هستند. منیزیم هشتمین عنصر از نظر فراوانی در پوسته زمین به حساب می آید. این عنصر در نهشته های عظیم در کانیهای مگنزیت، دولومیت ودیگر کانی ها یافت می شود. این عنصر از الکترولیز کلرید منیزیم ناشی از اب های نمک دار، چاه ها و آب دریا ها حاصل می شود. منیزیم عنصری سبک به رنگ سفید نقره ای است این عنصر به راحتی در درجه حرارت بالا می سوزد و شعله سفید رنگ وتابناکی در موقع سوختن نمایان می کند. موارد استفاده این عنصر شامل مواد محترقه و منفجره شامل بمب های آتش زا می باشد. حدود یک سوم ترکیبات الو مینیومی و آلیاژهای ضروری برای هواپیما ها و موشکها از این عنصر استفاده می شود. این عنصر دارای خاصیت جوش خوردگی بهتر از آلومینیوم می باشد که برای عناصر آلیاژی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین برای تولید گرافیتهای حلقه ای چدنی کاربرد دارد. همچنین این عنصر یک عامل کاهنده در تولید اورانیوم خالص و نمکهای فلزی است. هیدروکسید، کلرید، سولفات و سیترات منیزیم در دندانپزشکی استفاده می شود. به علت اشتعال پذیری بالای این عنصر برای سوخت کوره های کارخانه ها استفاده می شود. ترکیبات آلی منیزیم نقش حیاتی در زندگی گیاهی و جانوری دارند. کلرفیل گیاهان دارای منیزیم است. به علت اشتعال پذیری بالای منیزیم موقع استفاده از این عنصر باید دقت لازم را به عمل بیاوریم. در موقع سوختن منیزیم نباید از آب استفاده کرد.
روش کار:
ابتدا درون یک ارلن تمیز، به مقدار کمی آب می ریزیم و سپس در حدود 15ml Hcl غلیظ به آن اضافه میکنیم (هنگام برداشتن Hcl غلیظ از عینک ایمنی استفاده کنید) و سپس به ارلن آب اضافه کرده تا ارلن پر شود (تا وسط گردنه ارلن). سپس یک تکه نوار منیزیم را وزن کرده، (m=0.024 gr ) آن را درون بشر انداخته و درپوش ارلن را که لوله ی شیشه ای از وسط آن می گذرد، می گذاریم. در انتهای لوله شیشه ای یک بشر می گذاریم.
در درون ارلن واکنش زیر اتفاق می افتد: 2HCl + Mg MgCl2 + H2 با پیشرفت واکنش حجم گاز H2 موجود در ارلن بیشتر شده، با بالا رفتن فشار به سطح مایع درون ارلن فشار می آید، از لوله شیشه ای بالا آمده و درون بشر می ریزد. واکنش تا جایی پیش می رود که منیزیم به طور کامل با HCl واکنش دهد. یک دماسنج درون بشر می گذاریم تا دمای مایعی که از ارلن به بشر می ریزد بدست آید. دما را یادداشت می کنیم (T1=297.5k ). مایع موجود درون بشر را به یک استوانه مدرج منتقل کرده تا حجم مایع بدست آید (V1=138ml ). این حجم در واقع همان حجم گاز هیدروژنی است که از واکنش منیزیم با محلول HCl تولید شده است.
محاسبات:
فشار آزمایشگاه را نیز (p1=750 mmHg ) در نظر می گیریم.
شرایط استاندارد را نیز در نظر می گیریم، (T2=273 K وp2=760 mmHg ).
مقادیر فوق را در فرمول زیر جایگزین کرده تا حجم گاز H2 در شرایط استاندارد بدست آید:
P1 V1 / T1 = P2 V2 / T2 750×138/297.5 = 760×V2/273 V2=124.96 ml
با توجه به اینکه 1 mol از هر گازی 22.4L حجم دارد تعداد مول H2 بدست می آید:
mol H2 = 0.12496L .(1mol / 22.4L) = 5.578×10-3 mol H2
از آنجایی که در فرمول واکنش ضرایب H2 وMg برابر هستند، در نتیجه: Mol H2 = mol Mg = 5.578×10-3
با استفاده از فرمول زیر وزن اتمی منیزیم بدست می آید:
M = m / n = 0.24 / 0.005528 = 43.021
محاسبه ی درصد خطا
100 × مقدار واقعی /مقدار تجربی - مقدار واقعی=درصد خطا
24.3050-43.021/24.3050 × 100 = 77% =درصد خطا
دلایل خطای آزمایش:
عواملی که باعث خطا در آزمایش شده عبارتند از:
1. مقداری از محلولی که از ارلن بالا امده در لوله باقی مانده که در اندازه گیری حجم گاز H2 محاسبه نشده. (هوای درون لوله در اندازه گیری حجم H2 لحاظ نشده).
2. بشر بر روی میز کار که از جنس سنگ است قرار داده شده بود که از نظر دما عایق نبود در نتیجه دمای محلول ما دارای خطا شده است.
3. اشکال فنی ترازویی که با آن وزن Mg را اندازه گیری کردیم.

[Sara12]

گرم چای را در یک بشر یک لیتری ریخته با 500 میلی لیتر آب حدود 25 دقیقه بجوشانید. در یک بشر دیگر به وسیله پارچه آنرا صاف کنید و در همان حال ظرف محلول صاف شده باید روی اجاق باشد تا محلول سرد نشود. همراه با به همزدن 150 میلی لیتر محلول 10% بازی استات سرب به آن اضافه کنید. تانین رسوب میکند. محلول گرم را صاف کنید. محلول را با اسید سولفوریک رقیق واکنش دهید تا سولفات سرب رسوب کند. رسوب را صاف کنید. به محلول 5 گرم کربن اکتیو اضافه کنید و حرارت دهید تا حجم آن حدود 200 – 150 میلی لیتر بشود. محلول را صاف کنید و با 25 میلی لیتر کلروفرم تکان دهید. لایه کلروفرم را در قیف جدا کننده جدا کنید. استخراج با 25 میلی لیتر کلروفرم را 3 مرتبه انجام دهید. به وسیله تقطیر، بیشتر کلروفرم را خارج کنید. باقی مانده را در مقدار کمی آب گرم حل کنید و محلول را با تبخیر آهسته فشرده کنید. کافئین مانند رشته های ابریشم جدا میشود. محصول کافئین با یک مولکول آب همراه است که اگر تا 100 درجه سانتیگراد آنرا گرم کنید آبش را از دست میدهد. راندمان و نقطه ذوب آنرا تعیین کنید.

چای یک نوشیدنی است که با دم کردن برگها،جوانه ها یا شاخه های فرآوری شده بوته چای گونه Camellia sinensis به مدت چند دقیقه درآب داغ درست می شود. فرآوری آن می تواند شامل اکسیداسیون (تخمیر)، حرارت دهی، خشکسازی و افزودن گیاهان، گلها، چاشنیها و میوه های دیگر به آن باشد.
چهارنوع چای خالص وجود دارد: چای سیاه، چای اولانگ، چای سبز وچای سفید . اصطلاح چای گیاهی معمولا" به مواد دم کرده میوه ای یا گیاهی همچون چای دانه گل سرخ، چای بابونه و چای سنجد جیلان(Jiaogulan) که شامل برگهای چای نیست، گفته می شود. (موارد دیگر برای چای گیاهی که درآن از کلمه "چای" استفاده نمی شود "جوشیده" و "دم کرده گیاهی" است). این گفتار منحصرا" به تهیه و کاربردهای بوته چای "Camellia sinesis" می پردازد.
چای یک منبع طبیعی از کافئین، تئوفیلین، تیانین و آنتی اکسیدان ها است، اما تقریبا بدون چربی، کربوهیدرات ها، یا پروتئین . آن دارای طعمی مطلوب است که کمی تلخ و گس می باشد.

[Sara12]

برای انتقال حرارت از داخل یك محفظه یا اتاق به خارج , احتیاج به یك واسطه است. در یك سیستم سرد كننده مكانیكی استاندارد , عمل گرفتن حرارت با تبخیر مایعی در دستگاه تبخیر (Evaporator), و پس دادن آن در دستگاه تقطیر (Condenser) صورت می گیرد و این امر باعث تغییر حالت ماده سرمازا از بخار به مایع می گردد .مایعاتی كه بتوانند به سهولت از مایع به بخار و بالعكس تبدیل شوند به عنوان واسطه انتقال حرارت به كار برده می شوند, زیرا این تغییر حالت باعث تغییر حرارت نیز می گردد .برخی از این مواد سرمازا از مواد دیگر مناسب تر هستند .

خصوصیات مواد سرمازا :
سیالی كه به عنوان ماده سرمازا مورد استفاده قرار می گیرد باید دارای كیفیات زیر باشد:
1- سمی نباشد.
2- قابل انفجار نباشد .
3-اكسید كننده نباشد .
4- قابل اشتعال نباشد .
5- در صورت نشت به سهولت قابل تشخیص باشد
6- محل نشت آن قابل تعیین باشد .
7- قادر به عمل كردن در فشار كم باشد (نقطه جوش پایین) .
8- از نوع گازهای پایدار باشد .
9- قسمت هایی كه در داخل مایع حركت می كند به سهولت قابل روغنكاری باشند.
10- تنفس كردن آن مضر نباشد .
11- دارای گرمای نهان متعادلی برای مقدار تبخیر در واحد زمان باشد .
12- جابجایی نسبی آن برای ایجاد مقدار معینی برودت كم باشد .
13- دارای كمترین اختلاف, بین فشار تبخیر و تقطیر باشد .
ماده سرمازا نباید خورنده باشد (ایجاد زنگ زدگی كند) تا ساختن تمام قطعات سیستم از فلزات معمولی با عمر خدمتی طولانی تر عملی گردد.
مبنای مقایسه مواد سرمازای به كار رفته در صنعت سرد كنندگی , بر اساس حرارت تبخیر 5 درجه فارنهایت و حرارت تقطیر 68 درجه فارنهایت است .

شناسایی مواد سرمازا بوسیله شماره گذاری :
روش جدید مشخص كردن مواد سرما زا در صنایع تبرید , شماره گذاری این مواد است . پیش حرف R كه مخفف كلمه REFRIGERANT به معنای سرمازا است نوشته می شود. روش مشخص نمودن شماره ای توسط انجمن مهندسین تهویه ,تبرید و حرارت مركزی آمریكا متداول شده است .

طبقه بندی مواد سرما زا :
این مواد بوسیله دو سازمان ملی آمریكایی به نام های :
The national refrigeration safety code
The national board of fire underwriters طبقه بندی شده اند.

سازمان اول تمام مایعات سرمازا به سه گروه زیر تقسیم بندی می كند:
گروه اول – بی خطر ترین مواد كه شامل R-500,R-14,R-13,R-502,R-744 R-13BL,R-22,R-30,R-12,R-114,R-21,R-11,R-113 می باشد.
گروه دوم _ مواد سمی و تا حدی قابل اشتعال كه شاملR-717,R-40,R-764, R-1130,R-160,R-611 می باشد.
گروه سوم _ مواد قابل اشتعال كه شامل R-50,R-1150,R-170,R-290-
می باشد.
موسسه NBFU نیز مواد سرمازا را نسبت به درجه سمی بودن آن ها طبقه بندی كرده است كه شامل شش گروه است كه بی خطر ترین آن ها گروه یك است.

GROUP 1 CLASS
R-744 Carbon Dioxide 5
R-12 6
R-13B1 Kulene-131 6
R-21 6
R-114 6
R-30 Carrene No. 1 4
R-11 6
R-22 5
R-113 4
R-500 6
R-502 6
R-503 6
R-504 6
R-40 Methylene Chloride 4

GROUP 2
R-717 Ammonia 2
R-1130 Dichloroethylene 4
R-160 Ethyl Chloride 4
R-40 Methyl Chloride 4
R-611 Methyl Formate 3
R-764 Sulphur Dioxide 1

GROUP 3
R-600 Butane 5
R-170 Ethane 5
R-601 Iso Butane 5
R-290 Propane 5

در اینجا به بررسی بعضی از مبردهای متداول می پردازیم

22-R (دی كلرودی فلورو متان ) (CCl2F2) :
ماده ای است بیرنگ تقریبا بی بو و در فشار اتمسفر دارای نقطه جوشی معادل 7/21 درجه فارنهایت است . ماده ای غیر سمی و غیر قابل اشتعال است و خورنده نیست , از نظر شیمیایی در حرارت های عملیاتی بی اثر است و از نظر حرارتی تا 1022 درجه پایدار باقی می ماند .

12- R :
دارای گرمای نهان نسبتا پایین است و برای مصرف در دستگاه های كوچك تر مناسب می باشد , زیرا گردش مقدار زیادی ماده سرما زا امكان استفاده از مكانیزم های عملیاتی و تنظیم دقیق تر و در عین حال با حساسیت كمتر را میسر می كند . از این مبرد در كمپرسور های پیستونی و دورانی و انواع بزرگ گریز از مركزی استفاده می شود .
این ماده در فشار های سر , و معكوس (پس فشار) كم , ولی مثبت با یك بازدهی حجمی خوب كار می كند , 12- R , در 5 درجه فارنهایت , فشاری معادل 5/26 پوند بر اینچ مربع مطلق , و در 86 درجه فارنهایت دارای فشاری مطلق معادل 8/108 پوند بر اینچ مربع است .
گرمای نهان آن در 5 درجه فارنهایت 2/68 بی-تی- یو است و نشت آن به سهولت و با استفاده از نشت یاب الكترونیكی یا مشعل هالاید مشخص می گردد.
در حرارت صفر درجه مقدار كمی آب در 12-R حل می شود كه نسبت آن بر حسب وزن 6 در ملیون است . مایعی كه تولید می شود تا حدودی بر روی اكثر فلزات معمولی كه در ساختمان دستگاه های سرد كننده استفاده می شود , ایجاد زنگ می كند . اضافه كردن روغن های معدنی هیچگونه اثری در ایجاد رنگ بوسیله مایع ندارد ولی احتمالا كم رنگ شدن مایع به وسیله آب را كاهش می دهد . حساسیت ماده 12-R نسبت به آب در مقایسه با 22-R و 502-R بیشتر است . تا 90 درجه قابل حل شدن در روغن است . در این حرارت روغن شروع به جدا شدن می كند و به علت سبك تر بودن وزن در سطح آن جمع می شود .
به كار بردن 30 پوند از این ماده به ازای هر 1000 فوت مكعب فضای تهویه شده كاملا بی خطر است .
این ماده در سیلندر های به اندازه مختلف عرضه می شود و احتمالا در قوطی های سر بسته و محكم نیز یافت می شود . كد رنگی مخصوص 12- R سفید است .

22-R منوكلرودی فلورو متان (CHCLF2) :
22-R یك ماده سرمازای مصنوعی است كه انحصارا برای دستگاه های تبریدی كه درجه تبخیر پایینی دارند ساخته شده است . یكی از موارد استفاده آن در دستگاه های انجماد سریع است كه حرارت آن ها بین 20 تا 40 درجه فارنهایت حفظ می گردد . همچنین در دستگاه های تهویه مطبوع و یخچال های خانگی نیز به طور موفقیت آمیزی مورد استفاده قرار گرفته است . 22-R فقط در كمپرسورهای پیستونی به كار گرفته می شوند و فشار عملیاتی آن به نحوی است كه برای نیل به درجات پایین , نیازی به كار كردن در فشار های كمتر از جو نیست . گرمای نهان آن به ازای هر پوند در 5 درجه فارنهایت 21/93 بی-تی-یو است . فشار عادی سر كمپرسور در 86 درجه 82/172 پوند بر اینچ مربع مطلق است .
22-R ماده ای پایدار ,غیر سمی ,بدون اثر اكسید كنندگی , بی آزار و غیر قابل اشتعال است . فشار اواپراتور در 5 درجه فارنهایت 43 پوند بر اینچ مربع است . حلالیت آن در آب 3 برابر 12-R است . بنابراین رطوبت در این ماده باید حداقل باشد .به همین دلیل استفاده از رطوبت گیر و خشك كن در این مورد بیشتر است .
به علت تمایل شدید تر 22-R به آب تعداد بیشتری رطوبت گیر برای خشك كردن آن لازم است. 22-R تا حرارت16درجه فارنهایت در روغن حل می شود وپس از ان روغن شروع به جدا شدن نموده و چون از مایع سبك تر است در سطح آن جمع می شود. وجود نشت را می توان به وسیله ی نشت یاب الكترونیكی و یا مشعل هالاید تیین كرد.

مواد سرما زای مخلوط :
همانطور كه از نامشان پیداست , این مواد مخلوطی از دو یا چند ماده ی سرما زا هستند, ولی مانند یك ماده سرما زای واحد عمل می كنند. و چهار نوع متداولتر آنها عبارتند از:
1)R-500 كه مخلوطی است از 8/73 درصد R-12 و 2/26 درصد R-152a
2)R-502 كه مخلوطی است از8/ 48 درصد R-22 و 2/ 51درصد R-115
3) كه مخلوطی است از 1/ 41 درصد R-23 و 9/ 59 درصد R-13
4) كه مخلوطی است از 2/ 48 درصد R-32 و 8/ 51 درصد R-115
این مواد سرما زا موادی ثبت شده هستند كه مراحل تركیب آنها پیچیده است و متصدی سرویس نباید با اختلاط مواد مبرد اقدام به ساختن ماده ای مخصوص بنماید.

[Sara12]

محلولها ، مخلوطهایی همگن هستند. محلولها را معمولا بر حسب حالت فیزیکی آنها طبقه بندی می‌کنند محلولهای گازی ، محلولهای مایع و محلولهای جامد. بعضی از آلیاژها محلولهای جامدند؛ سکه‌های نقره‌ای محلولهایی از مس و نقره‌اند و برنج محلولی جامد از روی در مس است. هر آلیاژی محلول جامد نیست، بعضی از آلیاژها مخلوطهایی ناهمگن اند. محلولهای مایع متداولترین محلولها هستند و بیشترین کاربرد را در بررسیهای شیمیایی دارند. هوا هم مثالی برای محلولهای گازی می‌باشد.
● ماهیت محلولها در یک محلول ، معمولا جزئی که از لحاظ کمیت بیشترین مقدار را دارد، حلال و سایر اجزا را مواد حل شده (حل شونده) می‌گوییم. اما گاهی آسانتر آن است که جزئی از محلول را با آنکه مقدارش کم است، حلال بنامیم و گاهی اصولا اطلاق نام حلال و حل شونده به اجزای یک محلول (مثلا محلولهای گازی) چندان اهمیتی ندارد. بعضی از مواد به هر نسبت در یکدیگر حل می‌شوند.امتزاج پذیری کامل از ویژگیهای اجزای تمام محلولهای گازی و بعضی از اجزای محلولهای مایع و جامد است. ولی غالبا، مقدار ماده ای که در حلال معینی حل می شود، محدود است. انحلال پذیری یک ماده در یک حلال مخصوص و در دمای معین، بیشترین مقداری از آن ماده است که در مقدار معینی از آن حلال حل می شود و یک سیستم پایدار به وجود می آورد.
● غلظت محلول برای یک محلول معین ، مقدار ماده حل شده در واحد حجم حلال یا در واحد حجم محلول را غلظت ماده حل شده می‌گوییم. مهمترین نوع غلظتها که در آزمایشگاه بکار می‌رود مولاریته و نرمالیته است. مولاریته عبارت است از تعداد مولهای یک ماده که در یک لیتر محلول وجود دارد. به همین دلیل آن را مول بر لیتر یا M/L می‌گیرند. نرمالیته یک محلول عبارتست از تعداد هم ارز گرمهای (اکی والان گرم های) ماده موجود در یک لیتر محلول. نرمالیته را با N نشان می‌دهند.
● انواع محلولها ▪ محلولهای رقیق ▪ محلولهایی که غلظت ماده حل شده آنها نسبتا کم است. ▪ محلولهای غلیظ محلولهایی که غلظت نسبتا زیاد دارند. ▪ محلول سیر شده اگر مقدار ماده حل شده در یک محلول برابر با انحلال پذیری آن در حلال باشد، آن محلول را محلول سیر شده می‌نامیم. اگر به مقداری از یک حلال مایع ، مقدار زیادی ماده حل شونده (بیشتر از مقدار انحلال پذیری آن) بیفزاییم، بین ماده حل شده و حل شونده باقیمانده تعادل برقرار می‌شود. ماده حل شونده باقیمانده ممکن است جامد ، مایع یا گاز باشد. در تعادل چنین سیستمی ، سرعت انحلال ماده حل شونده برابر با سرعت خارج شدن ماده حل شده از محلول است. بنابراین در حالت تعادل ، غلظت ماده حل شده مقداری ثابت است. ▪ محلول سیر نشده غلظت ماده حل شده در یک محلول سیر نشده کمتر از غلظت آن در یک محلول سیر شده است. ▪ محلول فراسیرشده می‌توان از یک ماده حل شونده جامد ، محلول فراسیر شده تهیه کرد که در آن، غلظت ماده حل شده بیشتر از غلظت آن در محلول سیر شده است. این محلول ، حالتی نیم پایدار دارد و اگر مقدار بسیار کمی از ماده حل شونده خالص بدان افزوده شود، مقداری از ماده حل شده که بیش از مقدار لازم برای سیرشدن محلول در آن وجود دارد، رسوب می‌کند.
● خواص فیزیکی محلولها بعضی از خواص محلولها به دو عامل ، نوع ماده حل شده و غلظت آن در محلول بستگی دارند. این مطلب برای بسیاری خواص فیزیکی محلولها از جمله ، محلولهای آبی درست به نظر می‌رسد. برای مثال، محلول نمک طعام در آب بی رنگ پرمنگنات پتاسیم در آب، بنفش صورتی است (در اینجا نوع ماده حل شده مطرح است). افزون بر این ، می‌دانیم که هر چه بر محلول پرمنگنات آب بریزیم و آن را رقیقتر کنیم، از شدت رنگ آن کاسته می‌شود (اینجا غلظت محلول مطرح است). یکی دیگر از خواص فیزیکی که به این دو عامل بستگی دارد، قابلیت هدایت الکتریکی محلول آبی مواد گوناگون است. چهار خاصه فیزیکی دیگر از محلولها وجود دارد که به نوع و ماهیت ذرات حل شده بستگی ندارد، بلکه فقط به مجموع این ذرات وابسته است. به عبارت دیگر ، تنها عامل موثر بر خواص محلول در اینجا ، غلظت است. چنین خواصی از محلول را معمولا "خواص جمعی محلولها" (خواص کولیگاتیو Colligative properties) می‌نامند و عبارتند از کاهش فشار بخار ، صعود نقطه جوش ، نزول نقطه انجماد و فشار اسمزی.
▪ کاهش فشار بخار وقتی یک حل شونده غیر فرار در یک حلال حل می‌شود، فشار بخار آن کاهش می‌یابد و مقدار کاهش به مقدار حل شونده بستگی دارد. هر چه میزان حل شونده بیشتر باشد، میزان کاهش در فشار بخار بیشتر است. برای مثال اگر دو ظرف را در نظر بگیریم که در آنها مقدار مساوی مایع وجود دارد که یکی محتوی مولکولهای آب خالص و دیگری محتوی محلول قند در آب است، بدیهی است که تعداد مولکولهای آب در واحد حجم از آب قند ، کمتر از آب خالص است. به همین نسبت ، تعداد مولکولهای آب در سطح آب قند ، نیز کمتر می‌باشد. بنابراین، نسبت مولکولهای پرانرژی آب که قادر به تبخیر از سطح آب قند هستند، کمتر می‌باشد و در نتیجه فشار بخار محلول کمتر می‌شود.
▪ افزایش نقطه جوش در اثر حل شدن مقداری حل شونده غیر فرار در یک حلال ، نقطه جوش آن افزایش می‌یابد. مقدار افزایش فقط به مقدار حل شونده بستگی دارد. برای مثال ، آب در شرایط متعارفی (دمای ۲۵ درجه سانتیگراد و فشار بخار یک اتمسفر یا ۷۶۰ میلی متر جیوه) در ۱۰۰ درجه سانتیگراد می جوشد. اما اگر در آب، مقداری قند مثلا به غلظت یک مولال (یک مول در ۱۰۰۰ گرم آب) بریزیم، فشار بخار محلول آب قند به اندازه ۱۴ میلی متر جیوه کاهش می‌یابد و در نتیجه محلول در ۵۲/۱۰۰درجه سانتیگراد می‌جوشد.
▪ کاهش نقطه انجماد وقتی یک حل شونده غیر فرار در یک حلال حل می‌شود، نقطه انجماد آن کاهش می‌یابد. بنابراین دمای انجماد محلولهای آبی همیشه کمتر از دمای انجماد آب خالص است. استفاده از این خاصیت در رادیاتور اتومبیل می‌باشد که برای جلوگیری از یخ زدن آب رادیاتور اتومبیل در زمستان ، به آن مقداری مایع به نام ضد یخ می‌افزایند. همچنین با اضافه کردن نمک (مانند کلرید سدیم) همراه با شن ریز روی آسفالت خیابانهای شهر ، هیدراته شدن یونهای نمکها مستلزم مصرف مقداری آب است که از ذوب شدن برف فراهم می گردد. بنابراین آب نمک غلیظی فراهم می‌شود که حتی در ۲۰ درجه زیر صفر منجمد نمی‌شود.
▪ فشار اسمزی اگر در ظرف U شکلی ، حلال A از مخلوط حلال و حل شونده (B + A) به وسیله یک غشای نیمه تراوا ، جدا شود، چون فقط حلال از غشا عبور می‌کند، بعد از رسیدن به حالت تعادل ، ارتفاع مایع در قسمت (حاوی B + A) که حل شونده وجود دارد بالا می رود. اگر به این ستون فشار وارد شود تا سطح مایع در دو طرف یکسان شود، این فشاراسمزی است که به علت حل شدن حل شونده غیر فرار در حلال ایجاد شده است. به عکس فرآیند اسمز ، اسمز معکوس گویند که برای شیرین کردن آب استفاده می شود. همچنین برای تعیین جرم مولکولی پلیمرها ، پروتئینها و بطور کلی مولکولهای سنگین از فشار اسمزی استفاده می‌شود.

[Sara12]

ا توجه به نفوذ روز افزون سيستم هاي هيدروليکي در صنايع مختلف وجود پمپ هايي با توان و فشار هاي مختلف بيش از پيش مورد نياز است . پمپ به عنوان قلب سيستم هيدروليک انرژي مکانيکي را که توسط موتورهاي الکتريکي، احتراق داخلي و ... تامين مي گردد به انرژي هيدروليکي تبديل مي کند. در واقع پمپ در يک سيکل هيدروليکي يا نيوماتيکي انرژي سيال را افزايش مي دهد تا در مکان مورد نياز اين انرژي افزوده به کار مطلوب تبديل گردد. فشار اتمسفر در اثر خلا نسبي بوجود آمده به خاطر عملکرد اجزاي مکانيکي پمپ ، سيال را مجبور به حرکت به سمت مجراي ورودي آن نموده تا توسط پمپ به ساير قسمت هاي مدار هيدروليک رانده شود.
حجم روغن پر فشار تحويل داده شده به مدار هيدروليکي بستگي به ظرفيت پمپ و در نتيجه به حجم جابه جا شده سيال در هر دور و تعداد دور پمپ دارد. ظرفيت پمپ با واحد گالن در دقيقه يا ليتر بر دقيقه بيان مي شود.
نکته قابل توجه در در مکش سيال ارتفاع عمودي مجاز پمپ نسبت به سطح آزاد سيال مي باشد ، در مورد روغن اين ارتفاع نبايد بيش از 10 متر باشد زيرا بر اثر بوجود آمدن خلا نسبي اگر ارتفاع بيش از 10 متر باشد روغن جوش آمده و بجاي روغن مايع ، بخار روغن وارد پمپ شده و در کار سيکل اختلال بوجود خواهد آورد . اما در مورد ارتفاع خروجي پمپ هيچ محدوديتي وجود ندارد و تنها توان پمپ است که مي تواند آن رامعين کند.
پمپ ها در صنعت هيدروليک به دو دسته کلي تقسيم مي شوند :
1- پمپ ها با جا به جايي غير مثبت ( پمپ های ديناميکي)
2- پمپ های با جابه جايي مثبت
پمپ ها با جا به جايي غير مثبت : توانايي مقاومت در فشار هاي بالا را ندارند و به ندرت در صنعت هيدروليک مورد استفاده قرار مي گيرند و معمولا به عنوان انتقال اوليه سيال از نقطه اي به نقطه ديگر بکار گرفته مي شوند. بطور کلي اين پمپ ها براي سيستم هاي فشار پايين و جريان بالا که حداکثر ظرفيت فشاري آنها به 250psi تا3000si محدود مي گردد مناسب است. پمپ هاي گريز از مرکز (سانتريفوژ) و محوري نمونه کاربردي پمپ هاي با جابجايي غير مثبت مي باشد.

پمپ هاي با جابجايي مثبت : در اين پمپ ها به ازاي هر دور چرخش محور مقدار معيني از سيال به سمت خروجي فرستاده مي شود و توانايي غلبه بر فشار خروجي و اصطکاک را دارد . اين پمپ ها مزيت هاي بسياري نسبت به پمپ هاي با جابه جايي غير مثبت دارند مانند مانند ابعاد کوچکتر ، بازده حجمي بالا ، انعطاف پذيري مناسب و توانايي کار در فشار هاي بالا ( حتي بيشتر از psi)

پمپ ها با جابه جايي مثبت از نظر ساختمان :
1- پمپ های دنده ای
2 - پمپ های پره ای
3- پمپ های پيستونی

پمپ ها با جابه جايي مثبت از نظر ميزان جابه جايي :
1- پمپ ها با جا به جايي ثابت
2- پمپ های با جابه جايي متغيير

در يک پمپ با جابه جايي ثابت (Fixed Displacement) ميزان سيال پمپ شده به ازاي هر يک دور چرخش محور ثابت است در صورتيکه در پمپ هاي با جابه جايي متغير (Variable Displacement) مقدار فوق بواسطه تغيير در ارتباط بين اجزاء پمپ قابل کم يا زياد کردن است. به اين پمپ ها ، پمپ ها ي دبي متغير نيز مي گويند.
بايد بدانيم که پمپ ها ايجاد فشار نمي کنند بلکه توليد جريان مي نمايند. در واقع در يک سيستم هيدروليک فشار بيانگر ميزان مقاومت در مقابل خروجي پمپ است اگر خروجي در فشار يک اتمسفر باشد به هيچ وجه فشار خروجي پمپ بيش از يک اتمسفر نخواهد شد .همچنين اگر خروجي در فشار 100 اتمسفر باشد براي به جريان افتادن سيال فشاري معادل 100 اتمسفر در سيال بوجود مي آيد.

پمپ هاي دنده اي Gear Pump
اين پمپ ها به دليل طراحي آسان ، هزينه ساخت پايين و جثه کوچک و جمع و جور در صنعت کاربرد زيادي پيدا کرده اند . ولي از معايب اين پمپ ها مي توان به کاهش بازده آنها در اثر فرسايش قطعات به دليل اصطکاک و خوردگي و در نتيجه نشت روغن در قسمت هاي داخلي آن اشاره کرد. اين افت فشار بيشتر در نواحي بين دنده ها و پوسته و بين دنده ها قابل مشاهده است.

پمپ ها ي دنده اي :
1- دنده خارجی External Gear Pumps
2– دنده داخلی Internal Gear Pumps
3- گوشواره ای Lobe Pumps
4- پيچی Screw Pumps
5- ژيروتور Gerotor Pumps

1- دنده خارجي External Gear Pumps
در اين پمپ ها يکي از چرخ دنده ها به محرک متصل بوده و چرخ دنده ديگر هرزگرد مي باشد. با چرخش محور محرک و دور شدن دنده هاي چرخ دنده ها از هم با ايجاد خلاء نسبي روغن به فضاي بين چرخ دنده ها و پوسته کشيده شده و به سمت خروجي رانده مي شود.
لقي بين پوسته و دنده ها در اينگونه پمپ ها حدود (0.025 mm ) مي باشد.

افت داخلي جريان به خاطر نشست روغن در فضاي موجود بين پوسته و چرخ دنده است که لغزش پمپ (Volumetric efficiency ) نام دارد.
با توجه به دور هاي بالاي پمپ که تا rpm 2700 مي رسد پمپاژ بسيار سريع انجام مي شود، اين مقدار در پمپ ها ي دنده اي با جابه جايي متغيير مي تواند از 750 rpm تا 1750 rpm متغيير باشد. پمپ ها ي دنده اي براي فشارهاي تا (كيلوگرم بر سانتي متر مربع200 ) 3000 psi طراحي شده اند که البته اندازه متداول آن 1000 psi است.

2– دنده داخلي Internal Gear Pumps
اين پمپ ها بيشتر به منظور روغنکاري و تغذيه در فشار هاي کمتر از 1000 psi استفاده مي شود ولي در انواع چند مرحله اي دسترسي به محدوده ي فشاري در حدود 4000 psi نيز امکان پذير است. کاهش بازدهي در اثر سايش در پمپ هاي دنده اي داخلي بيشتر از پمپ هاي دنده

3- پمپ هاي گوشواره اي Lobe Pumps
اين پمپ ها از خانواده پمپ هاي دنده اي هستند که آرامتر و بي صداتر از ديگر پمپ هاي اين خانواده عمل مي نمايد زيرا هر دو دنده آن داراي محرک خارجي بوده و دنده ها با يکديگر درگير نمي شوند. اما به خاطر داشتن دندانه هاي کمتر خروجي ضربان بيشتري دارد ولي جابه جايي حجمي بيشتري نسبت به ساير پمپ هاي دنده اي خواهد داشت.

4- پمپ هاي پيچي Screw Pumps
پمپ پيچي يک پمپ دنده اي با جابه جايي مثبت و جريان محوري بوده که در اثر درگيري سه پيچ دقيق (سنگ خورده) درون محفظه آب بندي شده جرياني کاملا آرام ، بدون ضربان و با بازده بالا توليد مي کند. دو روتور هرزگرد به عنوان آب بندهاي دوار عمل نموده و باعث رانده شدن سيال در جهت مناسب مي شوند.حرکت آرام بدون صدا و ارتعاش ، قابليت کا با انواع سيال ، حداقل نياز به روغنکاري ، قابليت پمپاژ امولسيون آب ، روغن و عدم ايجاد اغتشاش زياد در خروجي از مزاياي جالب اين پمپ مي باشد.


5- پمپ هاي ژيروتور Gerotor Pumps
عملکرد اين پمپها شبيه پمپ هاي چرخ دنده داخلي است. در اين پمپ ها عضو ژيروتور توسط محرک خارجي به حرکت در مي آيد و موجب چرخيدن روتور چرخ دندهاي درگير با خود مي شود.
در نتيجه اين مکانيزم درگيري ، آب بندي بين نواحي پمپاژ تامين مي گردد. عضو ژيروتور داراي يک چرخ دندانه کمتر از روتور چرخ دنده داخلي مي باشد.
حجم دندانه کاسته شده ضرب در تعداد چرخ دندانه چرخ دنده محرک ، حجم سيال پمپ شده به ازاي هر دور چرخش محور را مشخص مي نمايد.

[Sara12]

عنوان: تعيين سرعت واكنش
هدف آزمایش: اثر غلظت برسرعت واكنش
وسایل مورد نياز:
ارلن ،‌ پی پت ، پي ست ، کرنومتر ، پی ست
مواد مورد نياز:
محلول پتاسیم یدات0.02M ، محلول سولفیت سدیم
تئوري:
سینتیک شیمیایی:
سینتیک شیمیایی یا سینتیک واکنش شاخه‌ای از علم است که به مطالعه‌ی سرعت فرآیندهای شیمیایی و عوامل موثر بر آنها می‌پردازد.
سرعت واکنش :
عبارت از تغییر غلظت هر یک از مواد اولیه یا مواد حاصل نسبت به زمان انجام واکنش است
1- اندازه گیری سرعت واکنش بین ید و استون:
2- بررسی بعضی از عوامل مؤثر بر سرعت واکنشهای شیمیایی: مانند غلظت و کاتالیزور

سرعت واکنش؟
کمیتی مثبت است که میزان تغییر غلظت یکی از واکنش دهنده ها یا محصول واکنش را نسبت به واحد زمان (ثانیه، دقیقه، ساعت و ... ) نشان می دهد.
عوامل مؤثر بر سرعت واکنش:
1- نوع واکنش دهنده
2- غلظت واکنش دهنده ( با افزایش غلظت، سرعت افزایش می یابد )
3- دما (افزایش دما باعث افزایش سرعت می شود ،گاهی با افزایش 10 درجه، سرعت 2 تا 3 برابر می شود ) دما روی k تاثیر دارد ، روی سرعت هم تاثیر می گذارد.
K= ثابت سرعت ؛ A= فاکتور فرکانس؛ = انرژی فعالسازی
R= ثابت جهانی گازها؛ T= دما ( کلوین )
4-کاتالیزور ( در وجود کاتالیزور واکنش با سرعت بیشتری انجام می گیرد )
مثالهایی از واکنش های فوق سریع :
تشکیل رسوب نقره کلرید به هنگام مخلوط شدن محلولهای حاوی یون های کلرید و نقره
تشکیل آب به محض مخلوط شدن محلول های اسید و باز در معادله ی شماره ی(2) و نشانه ی غلظت مولی واکنش دهنده های A و B است.
K ثابت سرعت واکنش (rate constant ) نامیده می شود.
m و n مرتبه ی واکنش نسبت به واکنش دهنده های A و B است.
انرژی فعالسازی واکنش :
حداقل انرژی لازم برای فراهم کردن کمترین تحرک واکنش دهنده ها در شروع واکنش است. رابطه ی بین K ( ثابت سرعت ) ، ( انرژی فعالسازی ) و T ( دما به
درجه ی کلوین ):

(3)اگر R ( ثابت گازها ) را برابر 8.314
J/mol .k در معادله ی (3) قرار دهیم، بر حسب J/mol محاسبه خواهد شد. در عمل با اندازه گیری k یک واکنش در دماهای مختلف می توان آن واکنش را از روی منحنی به دست آورد.
در این آزمایش سرعت واکنش بین ید و استون ( واکنش 1 ) را اندازه گیری می کنیم. سرعت این واکنش علاوه بر غلظت ید و استون به غلظت یون هیدروژن نیز بستگی دارد. بر طبق معادله ی (2) رابطه ی سرعت برای این واکنش عبارت است از :
m و n و p مرتبه ی واکنش نسبت به استون، ید و یون هیدروژن است.
مرتبه ی کل واکنش = m + n + p
سرعت این واکنش از تغییرات غلظت به مدت زمان تغییر غلظت به دست می آید.
اگر t زمان لازم باشد تا رنگ محلول مربوط به غلظت اولیه ناپدید شود، سرعت واکنش با استفاده از معادله ی (5) برابر خواهد شد با :
غلظت اولیه ی ید است.
می توان سرعت واکنش را با تغییر دادن غلظت موارد اولیه تغییر داد.
برای مثال اگر غلظت اولیه ی استون را نسبت به مخلوط شماره ی (I) دو برابر کنیم، اما غلظت ید و را ثابت نگهداریم، معادله ی سرعت برای مخلوط شماره ی (II) تغییر خواهد کرد. معادله ی (7ب ) معادله ی سرعت را برای مخلوط شماره ی (II) نشان می دهد :
تاثیر سرعت روی غلظت با استفاده از روابط ریاضی:
از تقسیم دو رابطه ی (7) بر یکدیگر می توان m ( مرتبه ی واکنش نسبت به استون ) را بدست آورد :
با اندازه گیری سرعت واکنش در مخلوط های (I) و (II) می توان نسبت سرعت ها را که مساوی است پیدا کنیم. سپس معادله را برای محاسبه ی m از طریق لگاریتم حل می کنیم. اگر نسبت عددی را برابر Y فرض کنیم، جواب آن بدین شکل است :

به روش مشابه نیز می توانیم مرتبه ی واکنش را نسبت به غلظت یون و تعیین کنیم. سپس با داشتن مرتبه ی هر واکنش دهنده، غلظت آنها و سرعت واکنش و K را بدست آوریم.
روش کار :
ابتدا درهرمرحله مقدارپتاسیم یدات وآب مقطر رادرارلن بریزید،سپس بااضافه کردن مقدار سولفیت سدیم(نشاسته)کرنومترراآغاز وباکدر شدن محلول(نشانه پایان واکنش)کرنومتررامتوقف وزمان رایادداشت کنید.این کاررابرای مراحل با غتظت های متفاوت پتاسیم یدات انجام دهید ونتایج رایادداشت کنید.
جدول حاصل از آزمایش:

جدول حاصل از محاسبات:

lnCA/CA. CA/CA. K
(1/s)
R
(mol/m3.s) t
( s) CA.=.[KIO3]
(mol/Lit) CA=[KIO3]
(mol/Lit)
2.3- 0.1 0.016 0.013 143 0.02 0.002
1.89- 0.15 0.02 0.032 92 0.02 0.003
1.6- 0.2 0.022 0.057 70 0.02 0.004
0.91- 0.4 0.026 0.235 34 0.02 0.008
نمودار :

منابع و مآخذ:

http://iranchem.blogfa.com/post-136.aspx http://chemistry-dept.talif.sch.ir/
http://edu.tebyan.net/ http://daneshnameh.roshd.ir/
www.iran.eng.com