پولوتونیم

پولوتونیم ( Plutonium ) :

نمايي از عنصر Pu

کشف این عنصر مشترکاً توسط G.T.Seaborg / J.W.Kennedy / E.M.McMillan / A.C.Wohl و در سال 1940 ایالات متحده آمریکا انجام شد و علت نامگذاری آن از سیاره پلوتونیم گرفته شده است .

پولوتونیم دومین عنصر بعد از اورانیم در گروه اکتینیدها است. این عنصر توسط بمباران دوترونی اورانیم در سیکلوترون 60 اینچ تولید شد. پولوتونیم به مقدار کم به صورت طبیعی در کانیهای اورانیم موجود می باشد. فرمهای این عنصر در وضعیت مشابهی با نپتونیم قرار دارد. پرتوافکنی اورانیم طبیعی با نوترونها امکان پذیر است.
مهمترین ایزوتوپ این عنصر 239Pu است که نیمه عمرآن 24100 سال است و برای تولید راکتورهای هسته ای از اورانیم طبیعی کاربرد دارد. حدود 15 ایزوتوپ از پولوتونیم شناخته شده است.
پولوتونیم دارای 4 وضعیت والانس یونی در حالت آبدار است. که شامل Pu+3 به رنگ آبی متمایل به بنفش و Pu+4 به رنگ زرد قهواه ای و PuO+ به رنگ صورتی و PuO+2 به رنگ صورتی – پرتقالی است. ترکیبات پولوتونیم به صورت دو تایی با اکسیژن است که شامل PuO, PuO2 می باشد. ترکیبات این عنصر با هالوژن ها شامل PuF3, PuF4, PuCl3, PuBr3, PuI3 با کربن و نیتروژن و سیلیس به صورت PuC, PuN, PuSi2 است. ترکیبات اکسی هالید این عنصر شامل PuOCl, PuOBr, PuOI است.
از پولوتونیم به عنوان ماده محترقه در سلاحهای هسته ای و به عناوان یک عنصر کلیدی در صنایع هسته ای برای تولید برق نیز استفاده می شود. یک کیلوگرم از این عنصر برابر با 22 میلیون کیلو وات ساعت برای تولید انرژی گرمایی است. انفجار یک کیلوگرم پولوتونیم تولید انرژی برابر با 20000 تن ماده شیمیایی محترقه می کند.
پولوتونیم برای کاربردهای مختلف هسته ای عنصر مفیدی است. از پولوتونیم 238 برای در آپولوهای ماه برای تجهیزات لرزه ای مورد استفاده در سطح ماه مورد استفاده قرار می گیرد. نپتونیم و اورانیم و پولوتونیم می توانند از واکنش تترافلورید با عناصر قلیایی خاکی تولید شود.
این فلز به رنگ نقره ای است که وقتی اکسیده شود به رنگ زرد تیره در می آید. از نظر شیمیایی بسیار واکنش پذیر است . از این عنصر در مقیاس وسیع برای تولید گرما برای به جوش آمدن آب استفاده می شود . این عنصر در اسید کلریدریک و اسید هیدرویدیک و اسید پرکلریک به راحتی قابل حل است. این عنصر دارای 6 ساختار بلوری متفاوت است. دانسیته این عنصر از مقادیر 16 تا 19.68 قابل تغییر است.
این عنصر به علت نشر گسترده اشعه آلفا و جذب توسط استخوان و کبد بسیار خطرناک است.

ساختار بلوري عنصر Pu

اثرات پلوتونیم بر روی سلامتی :
گاهی اوقات در گزارشهای رسانه ها، پلوتونیم به عنوان ماده ای سمی معرفی می شود که برای انسان شناخته شده است اما دانشمندان معتقدند که این گفته نادرست است. از سال 2003، تنها یک نفر در اثر تماس با پلوتونیم مرده است. رادیواکتیویتی و سمیت رادیم طبیعی حدود 200 برابر بیشتر از پلوتونیم است و بعضی از سمهای آلی مانند بوتولیسم، بیلیونها بار سمی تر از پلوتونیم هستند.
تابش آلفا وارد پوست نمی شود اما وقتی پلوتونیم تنفس می شود یا خورده می شود، در اندامهای داخلی پرتوافکنی می کند. اگر ذرات بسیار کوچکی از پلوتونیم از راه هوا وارد ریه شود، در جانداران باعث سرطان ریه می شود. اگر هم مقادیر زیادی پلوتونیم تنفس و یا خورده شود، باعث تابشهای سمی و مرگ می شود. اما تاکنون گزارش نشده که انسانی به خاطرتنفس یا خوردن پلوتونیم مرده باشد و در بدن بسیاری از افراد مقدار قابل توجهی از پلوتونیم وجود دارد. پلوتونیم ماده ای خطرناک است و مدت زمانی طولانی است که به عنوان ماده انفجاری مورد استفاده قرار می گیرد. پلوتونیم با آزمایش سلاحهای اتمی واردهوا می شود. وقتی پلوتونیم وارد هوا شود، به زمین برمی گردد و مقدار آن در خاک زیاد می شود.
معمولا انسان در تماس با پلوتونیم قرار ندارد. اما گاهی اوقات در نتیجه اتفاق یتصادفی که در حین استفاده، انتقال یا انهدام آن رخ می دهد، منتشر می شود.
چون پلوتونیم تابش گاما ندارد، در اثر کار با پلوتونیم عارضه ای برای انسان پدید نمی آید. مگر اینکه از راه هوا تنفس شود یا به نحوی خورده شود.
وقتی پلوتونیم از راه هوا وارد بدن انسان می شود، در ریه ها باقی می ماند یا به استخوانها یا اندامهای دیگر حمل می شود. معمولا پلوتونیم مدت زمانی طولانی در بدن باقی می ماند و در نتیجه بافتهای بدن در معرض تابشهای حاصل از آن قرار می گیرند. بعد از چند سال، این تابشها باعث ایجاد و توسعه سرطان می شوند.
به علاوه پلوتونیم مقاومت در برابر بیماریها را تحت تاثیر قرار می دهد و رادیواکتیویته ناشی از پلوتونیم باعث نازایی می شود.

اثرات زیست محیطی پلوتونیم :
در کانسارهای غنی از اورانیوم، مقدار ناچیزی پلوتونیم وجود دارد. قسمت عمده پلوتونیم موجود در اثر فعالیتهای انسانی و به ویژه توس راکتورهای اتمی ایجاد می شود. با وجود این پلوتونیم به طور طبیعی و به مقدار بسیار اندکی وجود دارد و ممکن است از راه راکتورهای اتمی، سلاحهای اتمی و دستگاههای تحقیقاتی هم در محیط زیست منتشر شود. منشا اصلی انتشار پلوتونیم، آزمایش سلاحهای اتمی است.
پلوتونیم به صورت تصادفی و در اثر انهدام زباله های رادیواکتیو وارد محیط زیست می شود. خاک از طریق ریزش غبارهای اتمی و در طی آزمایش سلاحهای اتیمی آلوده می شود. پلوتونیم به آرامی در خاک به سمت پایین و آب زیرزمینی حرکت می کند.
گیاهان مقدار اندکی از پلوتونیم را جذب می کنند اما این مقدار آنقدر زیاد نیست که باعث ورود پلوتونیم در زنجیره غذایی یا تجمع پلوتونیم در بدن جانوران شود.

عنصر Pu در طبيعت

تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه :
اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ، جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر نشری

خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر پولوتونیم :
عدد اتمی: 94
جرم اتمی: 239.0522
نقطه ذوب : C° 640
نقطه جوش : C° 3228
شعاع اتمی : pm 151
ظرفیت: 3، 4، 5 و 6
رنگ: سفید نقره ای
حالت استاندارد: جامد راديواکتيو
نام گروه: آکتنيد
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 491.9
شکل الکترونی: Rn5f67s2
شعاع یونی : Å 0.887
الکترونگاتیوی: 1.28
حالت اکسیداسیون: 3، 4، 5 و 6
دانسیته: 19.86
گرمای فروپاشی : Kj/mol 2.8
گرمای تبخیر : Kj/mol343.5
دوره تناوبی: 7

شماره سطح انرژی : 7
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 32
پنجمین انرژی : 24
ششمین انرژی : 8
هفتمین انرژی : 2

ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Pu-236 2.87 سال
Pu-237 45.2 روز
Pu-238 87.7 سال
Pu-239 24100.0 سال
Pu-240 6560.0 سال
Pu-241 14.4 سال
Pu-242 375000.0 سال
Pu-243 4.95 ساعت
Pu-244 8.0E7 سال
Pu-245 10.5 ساعت
Pu-246 10.85 روز

اشکال دیگر :
دی هیدرید پلوتونیم PuH2 و تری هیدرید پلوتونیم PuH3
اکسید پلوتونیم PuO ، تری اکسید پلوتونیم Pu2O3 ، دی اکسید پلوتونیم PuO2
دی کلرید پلوتونیم PuCl2 ، تری کلرید پلوتونیم PuCl3

موارد استفاده : بمب ها ، راکتورهای هسته ای ، سوخت جنگ افزارها و دستگاه های تنظیم کننده ضربان قلب
منابع : بدست بشر ساخته شده است و در بعضی سنگ معدن های اورانیم نیز وجود دارد .

Read Full Post »

سنتزو شناسایی پلی استرهای غیر اشباع آلیفانیک خطی

پلی(سیس – 2- بوتنیلن کربور کسیلات)ها،PBM، در شرایط مشابه سنتز و شناسایی شدند. ساختار مولکولی با روشهای طیف بینی FT-IR ،NMR-H ^{1 (} (MHZ400)و NMR-C ¹³ تعیین شد. توزیع وزن مولکولی با تعیین شد. توزیع وزن مولکولی با GPC بررسی و معلوم شد که 2 PB و 8 PB کمترین توزیع را دارند و وزن مولکولی همه پلی استرها، به جز 6PB، در حدود 3000 – 4000 است. درباره خواص گرمایی این ترکیبها با TGA ( در هوا ودر نیتروژن ، گستره C ⁰ 700-50) 

و با DSC(در هوا، گستره C ⁰ 500-25)  مطالعه و معلوم شد که 8 PB از سایر پلی استرها مقاومت گرمایی بیشتری دارد. همچنین مشاهده شد که تغییرات T_m نسبت به m از 2 PB تا 5 PB به صورت زیگزاگ است در حالی که این تغییرات از 5 PB تا 8 PB از عامل زوجیت (evenness factor) انحراف دارد و به صورت خطی است. بلورینگی با WAXS بررسی و معلوم شد که این پلی استرها به شدت بلورین بوده و درجه بلورینگی آنها نسبت به تعداد گروههای متیلن به صورت زیگزاگ تغییر می کند و PB_m های با m زوج، بلورین ترند.

مقدمه

بنا به تعریف، پلی استر غیر اشباع عبارت است از محصول پلی استر شدن یک دی اسید اشباع، یک دی اسید غیر اشباع و یک الکل پلی هیدریک. این محصول، وقتی با یک مونومر وینیلی، نظیر استیرن پخت شود، رزین و گرما سختی با خواص استحکامی مفید ایجاد می کند که کاربردهای آن از دیر باز شناخته شده است چند بررسی پراکنده نشان داده است که وقتی پیوند غیر اشباع c=c به جای جزء اسید، در جزء گلیکول باشد، با وجود کاهش فعالیت در هنگام پخت، محصول خواص جالب توجهی نظیر عدم کاهش حجم از خود نشان می دهد یا مصول پخت آن با استیرن یک سطح غیر چسبناک به دست می دهد.

بررسیهای ما نشان دادند که بر روی پلی استرهای غیر اشباع آلیفاتیک خطی، بر پایه سیس -2- بوتن – 1،4 – دیول (PBm، m تعداد متیلن در جزء اسید)، هیچ مطالعه سیستماتیک گزارش نشده است. از این مجموعه، تنها سنتز و شناسایی مختصر8PB در 1951 توسط سی.اس.مارول (Maruel) گزارش شده است. 2PB به صورت اطلاعات گزارش نشده بررسی گردیده و 4PB فقط به صورت اختراعی ثبت شده گزارش شده است.

کار حاضر، شامل سنتز PBm ها در شرایط یکسان و شناساییهای طیف بینی و وزن مولکولی ومطالعات گرمایی و پرتو ایکس آنها می باشد.

 

 

 

 

تجربی

از مواد سیس – 2- بوتن -4،1 – دیول (آلدریچ، 5/99%) به همان صورت اولیه استفاده شد. پیملیک اسید طبق دستور کار استاندارد، از سالیسیلیک اسید تهیه شد.گلوتاریک اسید (Riedel) پس از تبلور مجدد در بنزن مورد استفاده قرار گرفت.از سوبریک اسید(آلدریچ)، سوکسینیک انیدرید(Riedel) به همان صورت اولیه استفاده شد.اندازه گیریها- اندازه گیریهای گرانروی با یک گرانروی سنج کانن، فنسکه در کلروفرم و دمای C ^{0 5./0+ 30 انجام شدند تجزیه عنصری با دستگاه هرائوس (}5./0 30 انجام شدند تجزیه عنصری با دستگاه هرائوس (Heraeus) انجام شد.طیفهای زیر قرمز – تبدیل فوریه، IR- FT،(Fourier Transformation- Infrared) از فیلم پلی استرها بر روی قرص Nacl و توسط سیستم 88 Bruker ISF تهیه شدند. طیف بینی رزونانس مغناطیسی هسته پروتون، NMR-H ^{1 (} (MHZ400) و رزونانس مغناطیسی هسته کربن 13، NMR- C ^{13 به وسیله سیستم 400} به وسیله سیستم 400 Bruker AM صورت گرفت.اندازه گیریهای کروماتو گرافی ژل تراوا، (Gel Permeation Chromatography)در C ^{0 30 حلال} 30 حلال THF و به وسیله سیستم C 150 Waters با ستونهای Styragel—ù،500، 10³ ، 10⁴ و A⁰10⁵ و منحنی استاندارد و پلی استیرن، انجام شدند.اندازه گیری TGA توسط سیستم 2- Perkin Elmer TGA با سرعت گرما دهی min/c ^{0 40 در هوا و نیتروژن و در گستره} 40 در هوا و نیتروژن و در گستره c 700⁰-50 و DSC با سیستم 3000TA Mettler سلول استاندارد 20- DSC کفه آلومینیومی و سرعت گرما دهی min/c 10⁰در هوا و در گستره c500⁰ – 25 صورت گرفت. الگوهای پراش پرتو x، WAXS (Wide Angle X—ray Scattering) به وسیله سیستم 1840 pw Philips پرتو α مس (A⁰ 1054 = K_a) صافی نیکل و سرعت sec/ ? 22./0 تهیه شدند.

تهیه پلی استر – واکنشهای پلی استر شدن در یک دستگاه متداول واکنشهای تراکمی در حضور آنیزول به عنوان حلال انجام شد.در یک رآکتور مجهز به همزن مکانیکی، ورودی نیتروژن ترموکوپل و تله دین – اشتارک، 200/0 مول دی کربو کسیلیک اسید ( یا انیدرید)، 219/0 مول (gr 27/19، m18) سیس – 2 – بوتن – 1، 4- دیول ، gr4./. هیدروکینون و حدود ml15 آنیزول ریخته و اجازه داده می شود تا آب مخلوط در دمای ثابت c 170⁰و در مدت h 19-16 خارج شود. سپس مخلوط واکنش در فشار mmHg 10-1 و دمای ثابت c 190⁰ به مدت h 7/0-5/0 قرار می گیرد و پس از انحلال در کلروفرم وصاف کردن در مقدار زیادی متانول رسوب داده می شود. رسوب سفید حاصل پس از صاف شدن و شستشو با متانول سرد، در دمای محیط و سپس به مدت یک شب در دسیکاتور خلاء خشک می شود. به جز 3 PB که مایع و گرانرو به رنگ قهوه ای شفاف است. سایر پلی استرها به صورت پودر کم سفید بوده و حالت صابونی دارند. برای تخلیص 3PB پس از صاف کردن محلول کلروفرمی آن کلروفرم را خارج کرده و چندین بار با متانول به شدت به هم خورده و سرریز می شود.پس از آخرین سرزیز کردن متانول به طور کامل در خلاء خارج می شود.اعداد اسیدی از طریق تیتر کردن با پتاس متانولی استاندارد و با استفاده از یک شناساگر ویژه اندازه گیری شد. شرایط تهیه، تجزیه عنصری، گرانروی ذاتی و بازده واکنش در جدول 1 خلاصه شده است

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بحث و نتیجه گیری

انحلال پذیری – پلی استرها در بیشترین حلالها نظیر استون 1، 2 – دی کلرواتان، تتر اهیدروفوران، پیریدن ، بنزن و نیتروبنزن محلول اند، اما درهیدروکربنها و الکلهای آلیفتاتیک، نامحلول می باشند. انحلال پذیری پلی استرها در برخی حلالهای معلول ، در جدول 2 خلاصه شده است

IR- FT –c-o ^u استری در ^1- cm 1743-1722 شدیدترین جذب در طیف IR-FT پلی استرهاست(شکل 1) در c-o u cm^-11178-1165 و cm^-11261-1215 ، CH u اولفینی در cm^-13033-3031، خمش خارج از صفحه C-H اولفینی در cm^-1 727-669 و خمش قیچی وارد متیلن (-CH₂ – o-c-) در Cm^-1 1475-1450 و جذب مربوط به کشش گروههای هیدروکسیل انتهایی در Cm^-13460-3435 ظاهر شده است.محل بعضی از مهمترین جذبها در طیف IR-FT در جدول 3 خلاصه شده است. کشش C-C در هیچ یک از پلی استرها مشاهده نمی شود. از طرف دیگر در هر دو ناحیه مربوط به خمش C-H اولینهای سیس و ترانس، به ترتیب در Cm^-1730-660 و Cm^-1 980-960 پیکهایی مشاهده می شود. بنابراین ، نوع ایزومری پیوند دو گانه از طیف بینی IR قابل استنتاج نیست. وجود پیک پهن و تمیز اما ضعیف مربوط به کشش OH های انتهایی در همه پلی استرها، پیشنهاد می کند که اغلب زنجیرها منتهی به هیدروکسیل می باشند.

NMR- H ^{1 (} (MHz400) – پروتونهای اولفینی پلی استرها در 74/5 یا ppm 75/5 و پروتونهای o ₂CH در4PB تا 8PB در ppm 68/4 ظاهر می شوند. در 3PB و 2PB این پروتونها، به دلیل حفاظت ناشدگی جزئی در اثر نزدیکتر شدن گروه کشنده کربونیل ، به ترتیب در 69/4 و PPM 70/4 جذب می کنند. از پروتونهای متیلنهای جزء اسید α و β – متیلنها حفاظت ناشده ترین و ؟؟؟؟ متیلنها حفاظت شده ترین پروتونها را دارند. نتایج شناسایی طیفیNMR-H ¹ در جدول 4 خلاصه شده است. همچنین، از روی انتگرال مساحت پیکها، درصد مولی جزء دیول و دی اسید طبق روش بادار (Baddar) محاسبه و در جدول 4 آورده شده است. این محاسبه نشان می دهد که با وجود اینکه در واکنش پلی استر شدن 5/9 مول درصد دیول اضافی اختیار شده است. اتلاف دیول جبران نشده، در نتیجه پلی استرها غیر انتهایی نیستند و در ساختار آنها جزء دی اسید اندکی بیشتر است. مقادیر قابل ملاحظه به دست آمده برای عدد اسیدی پلی استرها (7/29 -3/8 ، جدول 1) نتیجه ای را که از NMR به دست می آید تایید می کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NMR- C ¹³ – طیف واجفت شده کامل از پروتونها در MHz 614/100 به صراحت ساختار مورد انتظار را برای پلی استرها تایید می کند، تغییرات جابه جایی شیمیایی برای متیلنهای جزء اسید با تغییرات متناظر در دی کربو کسیلیک اسیدهای مربوط قابل مقایسه است. (جدول 5)

توزیع وزن مولکولی – تجزیه GPC نشان داد که درجه متوسط پلیمر شدن عددی DP_n پلی استرها به جز 6pb بین 11 تا 22 تغییر می کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

وزن مولکولی پلی استرها به جز 2PB و 8PB توزیع نایکنواختی را از خود نشان می دهد. نتایج تجزیه GPC در جدول 6 خلاصه شده اند.منحینهای توزیع وزن مولکولی نشان می دهند که 6PB توزیع پیوسته ای از 4000 تا حدود 10⁵ ×6 دارد و 2PB و 8PB که اندیس ناهماهنگی آنها به ترتیب 10/1 و 00/1 می باشد، توزیع بسیار باریکی دارند. اما در سایر پلی استرها، وزن مولکولی قسمت اعظم زنجیرها حدود 4000-3000 کمتر از 20 درصد زنجیرها حدود 10⁵ و بخش بسیار کمی از زنجیرها (کمتر از 10%) حدود 10⁶ است. این امر باعث شده است که در منحنی توزیع این پلی استرها سه ناحیه کاملاً مجزای توزیع وجود داشته باشد. بنابراین، با هدف به دست

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

آوردن اعداد ناهماهگنی نزدیک به واحد، احتمالاً مناسبترین شرایط تهیه را فقط برای 2PB و 8PB داریم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شناسایی گرمایی پلی استرها – مقاومت گرمایی پلی استرها در هر دو اتمسفر هوا و نیتروژن و در فاصله 50 تا C700⁰ به وسیله تجزیه وزن سنجی گرمایی، TGA(Thermal Gravimetric Analysis) بررسی شد.دمانگاشتهای همه پلی استرها با هم مشابه اند. دمای آغاز تخریب IDT (Initia IDegredation Temperature) و دمای مربوط به 10% کاهش( (T₁₀ در هردو اتمسفر در جدول 7 ثبت شده اند.در هر دو اتمسفر در جدول 7 ثبت شده اند. همچنین دمای تخریب عملی جمعی، IPDT،(Integrat Practical Degredation Temperature) در نیتروژن، از روی دمانگاشتها محاسبه شده است مقایسه این مقادیر نشان میدهد که 8pb بیشترین مقاومت گرمایی را دارد.مقادیر IDT و ₁₀T هر پلی استر در دو اتمسفر نشان می دهد که حضور یا غیاب اکسیژن، بر مقاومت گرمایی پلی استرها اثر زیادی ندارد.

 

 

 

 

 

 

انتقالهای گرمایی پلی استرها در هوا و در فاصله 25 تا C500 به وسیله DSC (Differentialscanningcalorimetry) مطالعه شدند(شکل 2) به طور کلی سه ناحیه در نمودار DSC پلی استرها مشهود است. ناحیه 0/39 1/55 مربوط به انتقال ذوب است و دو ناحیه مربوط به انتقالهای گرماده هستند.که اولی در C275-230 به مشبک شدن و دومی در C475-365 به تخریب اکسایشی مربوط می شود. دمای ذوب به همراه آنتالپی و آنتروپی ذوب درجدول 7 آمده است. برای 2PB،4PB،8PB به ترتیب در 0/39، 6/45، و C9/41 انتقالهای گرماگیر و بسیار ضعیفی مشاهده می شود که آنها را می توان به یک پیش ذوب مربوط دانست و به انتقالهای بلور – بلور یا انتقالهای تعادل – تعادل نسبت داد. دمای ذوب پلی استرها – این یک حقیقت هنوز ثابت نشده است که دمای ذوب پلی استرهای آلیفاتیک خطی در ترکیبهای همرده، که درآنها تعداد گروه متیلن تغییر می کند، تابع زوج بودن یا فرد بودن تعداد گروههای متیلن باشد در پلی استر به فرمول ؟؟؟؟وقتی n عددی زوج باشد، تغییرات T_mبر حسب m به صورت زیگزاگ است، به طوری که پلی استرهای با mزوج دمای ذوب بالاتری نسبت به پلی استرهی با m فرد دارند. اما وقتی n عددی فرد باشد از 5= m به بعد دیگر تغییرات زیگزاگ (عامل زوجیت) رعایت نمی شود و T_m بر حسب m به طور خطی افزایش می یابد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

پلی استرهای PBm نیز رفتاری مشابه با پلی استرهای اخیر نشان می دهند(شکل 3) با آنکه تعداد کربنها در جزء گلیکول پلی استرهای PBm زوج است. اما پیوند دو گانه سیس تنهاعامل انحراف از عامل زوجیت است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بلورینگی پلی استرها – الگوهای پراش پرتو X با زاویه باز، WAXS پلی استرها نشان می دهند که بجز 3PB بقیه به شدت بلورین هستند (شکل 4) الگوی پراش 8PB نسبت به آنچه مارول گزارش کرده است یک پیک تیز و شدید اضافی در زاویه 5/24 = 2؟؟ دارد که می تواند دال بر تشکیل نوع جدیدی از مناطق بلورین در8PB در شرایط تهیه ما باشد. مقایسه الگوهای پراش با یکدیگر نشان می دهد که شدیدترین پراش در پلی استرهای با تعداد زوجی گروه متیلن در یک زاویه تقریباً ثابت (21=؟2)و از آن سایر پلی استرها در زاویه حدود 6/19 =2؟ رخ می دهد (جدول 8) این واقعیت نشان می دهد که ساختار مناطق بلورین در پلی استرهای 2PB،4PB، 6PB و 8PB و 7PB با هم مشابه است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

درجه بلورینگی که با شدت پیکها در الگوی پراش مستقیماً مربوط می شود با یک روش تخمینی محاسبه شده و در جدول 8 آمده است. مقایسه این مقادیر با یکدیگر نشان می دهد که درجه بلورینگی با تغییر تعداد گروههای متیلن در این پلی استرها به طور زیگزاگ تغییر می کند، به طوری که پلی استرهای با تعداد زوجی گروه متیلن نسبت به پلی استرهای با تعداد فردی از این گروه درجه بلورینگی بالاتری دارند(شکل 5) این نظم با نظم مربوط به عامل زوجیت در دمای ذوب ارتباط دارد و می توان هر دو را به این قاعده ساده نسبت داد که ساختارهای با اجزای زوج، به لحاظ برخورداری از تقارن بالاتر از ساختارهای با اجزای فرد پایدارترند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-Boenig H.V Encyclopedia of polymer Science and Technology

Vol.11.John Wiley and Sons Inc New York p 129 1956

2-Doyle E N the Development and Use of polyester products Mc

Graw –Hill Inc New York 1969

3- Gumlich W and Schafer G Ger 1/012/457(1957) Chemical

Abstracts 53 23072 H

4-Malayapier K Mulloth v yoginder s. and Rmankrishnan T

TIndian 107 /439 (1969) Chemical Abstracts 71 /22975 Q

5-Marvel C.S and young C.H Journal of the American Chemical

Society 73 1066 (1951)

6-Sladkov A.M Korshak and Makhsumov A.G Vysokomolekul

Soedin 6(8)1398 (1964)

7-Shokal E.C.U.S 3.284.375(1966) Chemical Abstracts 66

19199f

8-Muller A Organic Synthesis Collection Vol.2 535(1967)

9-Collins E.A .Bares J. and Billmeyer F.W .Jrexperiments in

Polymer Science Wiley –Interscience .New York P .364.1973

10-Baddar F.G .Nosseir M.H Messiha N. N. and IKLADIOUS N.E

European Polymer Journal/12/631(1976)

11-Stother J.B CHARBON-13 NMR Spectroscopy Academic press

New York p 148.295.1972

12-Doyle C.D Analytical Chemistry 33.77(1961)

13-Todoki M International polymer Science and Technology 15

(10)50(1988)

14-Goodman I. Rhys J.A POLYESTERS VOL 1: Saturated polymers

Iliffe Books Ltd London p.84.1965

15-parkyn B Lamp F. and clifton B. v plasticizers Iliff Books

Ltd.London p 129.1967

16-

Rebek J.F Experimental Methods in polymer Chemistry Wiley

Interscience New York p .507.1980

Read Full Post »

پلیمر و الاستومر

پليمرها به سه گروه اصلي تقسيم مي‌شوند:

(1) پلاستيك هاي گرمانرم 
(2) پلاستيك هاي گرما سخت يا ترموست ها
 (3) الاستومرها
 ترموپلاستيك ها با افزايش دما نرم شده و با خنك شدن به سختي اوليه اشان برمي گردند و بيشتر قابل ذوب هستند، به عنوان مثال، نايلون، پلاستيك هاي گرما سخت (ترموست ها) وقتي گرم مي شوند، سخت شده و هنگام سرد شدن به سختي اوليه برمي گردند. اين مواد توسط كاتاليزورها يا گرم شدن تحت فشار به يك شكل دائمي تبديل مي شوند. الاستومرها نظير رابرها مي توانند بدون پاره شدن و گسستن در برابر تغيير شكل مقاومت كنند.

در مطلب حاضر، انواع محدودي از پليمرهاي هر گروه و كاربرد و خواص آنها مورد بررسي قرار مي گيرد.

ترموپلاستيك ها
الف – پلي اولفين يا پليمرهاي اتنيك

همه اين ترموپلاستيك ها بطور مشترك داراي منور اتلين (H2C=CH2) هستند.
پلي اتيلن 6(PE)- پلي اتيلن اولين محصول تجاري در سال 1940 بوده و از نفت خام يا گاز طبيعي تهيه مي شود.
پلي اتيلن يك ماده ترموپلاستيك است كه بسته به ساختار مولكولي از يك نوع به نوع ديگر متفاوت است. در حقيقت، با تغيير وزن مولكولي (يعني طول زنجير)، تبلور (يعني وضعيت زنجير)، و خواص شاخه ( يعني پيوند شيميايي بين زنجيرهاي مجاور) مي‌ توان محصولات متنوعي از آن توليد كرد. پلي‌اتيلن مي تواند در چهار نوع تجاري تهيه شود: (1) دانسيته پايين، (2) دانسيته متوسط، (3) دانسيته بالا و (4) پلي‌اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا.

پلي اتيلن دانسيته پايين (LDPE):
داراي نقطه ذوب OC1050، سختي، مقاومت شكست فشاري، شفافيت، انعطاف پذيري و خاصيت انبساط پذيري است. بنابراين، به دليل روش ساخت و استعمال آسان آن، براي لوله كشي و بسته‌بندي‌ها استفاده مي شود. مقاومت شيميايي آن بسيار برجسته است، گر چه به اندازه پلي‌اتيلن دانسيته و يا پلي پروپيلن نيست، اما اين پليمر در مقابل بسياري اسيدهاي معدني (مانند HCI و HF) و قلياها (نظير NH4OH-KOH-NaoH) مقاوم بوده و براي جابجايي مواد شيميايي معدني مي توان از آن استفاده كرد، ولي بايد از تماس آن با آلكان ها، هيدروكربن هاي آروماتيك، هيدروكربن هاي كلرينه و اكسيد كننده‌هاي قوي (نظير HNo3)) اجتناب كرد. اتصال قسمتهاي مختلف از جنس PE با استفاده از جوش ذوبي انجام مي شود. بدين ترتيب، انجام لوله كشي به اين شكل ارزان بوده و نسبت به ديگر مواد موجود، براي خطوط فاضلاب، خطوط آب، و ديگر سرويسهايي كه در معرض فشارها و يا درجه حرارت هاي بالا قرار نمي گيرند، بسيار مقاوم و بهترين انتخاب است. با وجود اين، محدوديت هايي وجود دارد كه استفاده از آنها را در بسياري كاربردها غيرممكن مي سازد. اين محدوديت ها عبارت از، استحكام پايين، مقاومت حرارتي پايين (بالاترين محدوده دمايي براي اين ماده 0C60 است)، نزول كيفيت تحت پرتو تابي UV (مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشيد) است. با وجود اين، پلي اتيلن مي تواند جهت افزايش استحكام، مقاومت و ديگر خواص مكانيكي مطلوب با مواد ديگر تركيب شود.

پلي اتيلن دانسيته بالا (HDPE)
داراي خواص مكانيكي برجسته و مقاومت مكانيكي نسبتاً بيشتري در مقايسه با نوع دانسيته پايين است. تنها اكسيد كننده هاي قوي بطور محسوس در محدوده دمايي مشخص به اين مواد حمله خواهند كرد. اگر رزين پايه درست انتخاب نشود، شكست فشاري HDPE مي تواند مشكل ساز باشد. خواص مكانيكي اين ماده، استفاده از آنها را در شكل هاي بزرگتر و كاربردهايي نظير مواد ورقه اي در داخل مخازن، بعنوان عايق كاري در ستون‌ها گسترش داده است. در اين ماده نيز از جوش حرارتي مي توان استفاده كرد.

پلي اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا (UHMWPE)
يك پلي اتيلن خطي با محدوده وزن مولكولي متوسط 106×3 تا 106×5 است. زنجيرهاي خطي طولاني، مقاومت ضربه بالا، مقاومت در برابر سايش، سختي، مقاومت در برابر شكست فشاري را، علاوه بر خواص عمومي PE نظير خنثي بودن در مقابل مواد شيميايي و ضريب اصطكاك پايين ايجاد مي‌كنند. بنابراين، اين ترموپلاستيك براي كاربردهايي كه نياز به مقاومت در برابر سايش دارند، نظير اجزاي استفاده شده در ماشين آلات بكار مي رود. در حالت كلي، پلي‌اتيلن‌ها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشيد بسيار حساس هستند. با وجود اين، مي‌توان از حساسيت آن با افزايش تثبيت‌كننده‌هاي مخصوص جلوگيري كرد.

پلي پروپيلن (PP)
با متيل جانشين شده بر روي اتيلن (پروپيلن) بعنوان منومر، خواص مكانيكي بطور قابل ملاحظه اي در مقايسه با پلي اتيلن بهبود مي يابد، در حقيقت اين پليمر داراي دانسيته پايين (kg.m3 915-900)، سخت تر و محكم تر بوده و داراي استحكام بيشتري نسبت به انواع ديگر است. علاوه بر اين نسبت به PE در دماهاي بالاتري مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مقاومت شيميايي آن بيشتر بوده و تنها توسط اكسيد كننده هاي قوي مورد حمله قرار مي گيرد. اگر در انتخاب رزين مناسب دقت نشود، شكست فشاري PP مي‌تواند مشكل ساز باشد.خواص مكانيكي بهتر اين ماده استفاده از آن را در اشكال بزرگتر، به شكل مواد ورقه اي داخل مخازن، بعنوان پوشش گسترش داده است. ضريب انبساط حرارتي براي PP از HDPE كمتر است. دو كاربرد مهم PP ساخت قسمت هاي قالب تزريقي و رشته‌ها و فيبرها است.

پلي بوتيلن (PB)
از پلي ايزوبوتيلن حاصل از تقطير روغن خام تهيه شده است. منومر آن اتيلن با دو گروه متيل جايگزين شده با دو اتم هيدروژن است.

پلي‌وينيل كلرايد (PVC)
اولين ترموپلاستيك استفاده شده در مقادير بالا در كاربردهاي صنعتي است. اين پليمر با واكنش گاز استيلن با اسيد‌هيدروكلريك در حضور كاتاليزور مناسب تهيه مي شود. استفاده از PVC به دليل سادگي ساخت، در طول سالها افزايش يافته است. اين پليمر داراي كاربري آسان است.در مقابل اسيدها و بازهاي معدني قوي مقام بوده و در نتيجه بيش از 40 سال بطور گسترده به عنوان لوله كشي آب سرد و مواد شيميايي استفاده مي شده است. گرچه، در طراحي ساختار لوله، ضريب انبساط حرارتي خطي و ضريب الاستيك ناچيز اين ماده بايد در نظر گرفته شود.

پلي وينيل كلرايد كلرينه شده (CPVC)
پلي وينيل كلرايد مي تواند با كلرينه شدن جهت توليد يك پلاستيك وينيل كلرايد با مقاومت خوردگي اصلاح شده و مقاومت در دماهاي 20 تا 30 درجه بالاتر تغير كند. بنابراين، CPVC كه داراي همان محدوده مقاومت شيميايي PVC است، مي تواند به عنوان لوله، اتصالات، كانال ها، تانكها و پمپها در تماس با مايعات خورنده و آب داغ استفاده مي‌شود. براي مثال، مي‌توان تعيين كرد كه مقاومت شيميايي اين ماده در مقايسه با PVC در محيطهاي حاوي wt%20 استيك اسيد، wt%50-40 كروميك اسيد wt%70-60 نيتريك اسيد در oC300 و wt%80 سولفوريك اسيد، هگزان در oC50 و wt%80 سديم هيدروكسيد تا دماي 80 درجه سانتيگراد، بيشتر است.

پلي وينيل استات (PVA)
از منومري كه در آن يك گروه استات با يك اتم هيدروژن در منومر اتيلن جايگزين شده، تهيه مي شود. اين پليمر به عنوان پليمرهاي ساختاري استفاده نمي شود، زيرا يك ترموپلاستيك نسبتاً نرم است و از اين جهت تنها براي پوشش ها و چسب ها بكار مي رود.

 

پلي استايرن (PS)
از منومر استايرن C6H5CH=CH2 (فنيل بنزن) تشكيل شده است. پلي استايرن يك آمورف و ترموپلاستيك ناهمسان است. حلقه آروماتيك به سختي پلاستيك كمك مي كند و از جابجايي زنجير كه پلاستيك را ترد و شكننده مي كند، جلوگيري مي‌كند. اين پليمر براي كاربردهايي كه مستلزم تماس با مواد شيميايي خورنده هستند، توصيه نمي شود، زيرا مقاومت شيميايي آن در مقايسه با ديگر ترموپلاستيك هاي موجود ناچيز بوده و در محيط هاي خاص شكست فشاري خواهند داشت. پلي استايرن در مقابل تابش اشعه UV (مانند تابش نور خورشيد ) حساس بوده و به رنگ مايل به زرد تبديل مي‌شود و مقاومت حرارتي آن نيز تنها 0C 650 است. اين ماده به عنوان پوشش تجهيزات و در بسياري كاربردهاي الكتريكي استفاده مي شود. اتصالات لوله كشي از اين پلاستيك تهيه شده، و بسياري ظروف هستند كه از پلي‌استايرن اصلاح شده، ساخته مي شوند. نحوه اتصال اين قطعات توسط جوشكاري با استفاده از حلال است، اما استفاده از آنها به آب و محلولهايي كه حاوي مواد آلي و معدني نباشند، محدود مي شود. پلي استايرن سومين ترموپلاستيك پرمصرف پس از PE و PP با بازار 20% است.

پلي متيل پنتن (PMP)
يك دستگاه پلاستيك با شفافيت و خواص الكتريكي خوب است كه مي تواند تا دماي 0C150 نيز مورد استفاده قرار گيرد.

آكريلونيتريل بوتادين استايرن (ABS)
يك سه بسپار با منومر بوتادين است، منومر دوم، آكريلونيتريل، از مولكول اتيلن كه اتم هيدروژن آن با يك گروه نيتريل (CN) جايگزين شده تشكيل شده. منومر سوم از يك مولكول اتيلن با گروه فنيل جايگزين شده با اتم هيدروژن (استايرن) تشكيل شده است.خواص اين پليمر با تغيير نسبت آكريلونيتريل در دو جزء ديگر آن، بطور قابل ملاحظه‌اي متغير است. اين مشتق از رزين هاي استايرن داراي جايگاه مهمي است. در حقيقت، استحكام، سختي، ثبات بعدي و ديگر خواص مكانيكي آنها، با تغيير اين نسبتها قابل اصلاح است. گرچه، اين مواد داراي مقاومت حرارتي پايين OC90 استحكام نسبتاً كم، و مقاومت شيميايي محدود هستند، قيمت پايين، اتصال راحت و راحتي ساخت، اين مواد را براي لوله‌هاي توزيع گاز، آب، فاضلاب و خطوط تخليه، قسمتهاي اتومبيل و خدمات بسيار از تلفن تا قسمتهاي مختلف اتومبيل بسيار مورد توجه كرده است. مقاومت اين ماده توسط مقدار كمي از تركيبات آلي تهديد مي شود، و به آساني توسط عوامل اكسيد كننده و اسيدهاي معدني قوي مورد حمله قرار مي‌گيرد. علاوه بر اين، ممكن است گراكينگ فشاري در حضور بعضي مواد آلي در آنها رخ دهد.

پلي تترافلورواتيلن (PTFE)
از منومر مولكول اتيلن كاملاً فلورينه شده به دست مي آيد كه تحت نام تجاري تفلون 4 شناخته شده است. نظر به ذوب بالا (0C327) داراي پايداري دمايي بسيار بالا با مقاومت حرارتي تا 0C280 است، و از نظر شيميايي يكي از خنثي ترين مواد شناخته شده پس از شيشه، فلزات دير گداز نظير تانتالم1 و فلزات گروه پلاتينيم نظير ايريديم 2 يا پلاتينيم 3 براي استفاده در مواد خورنده حتي در دماي بالا است. يكي از مشكلات عمده اين پليمر خستگي ناشي از سيكل هاي حرارتي به واسطه تكرار انبساط و انقباض در يك دوره زماني در دماهاي بالاتر از مرز بيان شده است. با توجه به تخلخل آنها، يكي از دلايل زوال فلوروكربن‌ها جذب مواد شيميايي و به دنبال آن واكنش با اجزاي ديگر در ترموپلاستيك است. هنگامي كه اين پديده اتفاق مي افتد، منجر به دفرمه شدن سطح، نظير حبابي شدن مي شود. اين مواد داراي محدوده دمايي معيني هستند و از افزايش دما بايد اجتناب شود.

پلي تري فلورو كلرو اتيلن (PTCE)
اين كلرو فلورو پليمر داراي پايداري حرارتي تا 0C175 بوده و مقاومت شيميايي كمتري نسبت به PTFE كاملاً فلورينه شده دارد. اين پليمرتحت نام تجاري Kel-F شناخته شده است. بطور كلي، خواص كاري اين پلاستيك نسبتاً خوب است، بطوري كه مي تواند به وسيله قالبگيري تزريقي شكل گرفته و نتيجتاً بعنوان پوشش و همچنين براي پوشش‌هاي پيش ساخته براي بسياري كاربردهاي شيميايي استفاده شود.

پلي وينيليدن فلورايد (PVDF)
اين ماده داراي مقاومت حرارتي كم تر 0C15 و پايداري شيميايي پايين تري نسبت به ديگر فلوروكربن‌ها است. اين پليمر داراي كاربردهاي بسياري در صنايع فرآيند‌هاي شيميايي و ساخت پمپ ها، شيرها، لوله، مخازن كوچك و ديگر تجهيزات است. اين مواد به عنوان پوشش و آستر نيز بكار مي روند. 000

ب- پلي آميدها (PA)
ترموپلاستيك هاي پلي آميد از طريق چگالش واكنش كربوكسيل اسيد (RCOOH) و يك آمين (RNH2) با حذف آب تهيه مي شود. اين رزين ها تحت نام تجاري نايلون، يكي از اولين محصولات رزيني استفاده شده بعنوان مواد مهندسي شناخته شده است. خواص مكانيكي بسيار خوب بهمراه راحتي ساخت، رشد متداوم آنها را براي كاربردهاي مكانيكي حتمي مي‌كند. استحكام بالا، سختي، مقاومت در برابر سايش و مدول يانگ بالا خواص بسيار با ارزش نايلون ها بوده و موارد استعمال آن‌ را در كاربردهاي مهم در تجهيزات عملياتي مختلف نظير چرخ دنده ها، اتصالات الكتريكي، شيرها، نگهدارنده ها، لوله گذاري و پوشش سيم‌ها توجيه مي‌كند. مقاومت حرارتي نايلون مي‌تواند متغير باشد، اما در محدوده دمايي 0C100، بايد در نظر گرفته شود. اين پليمر به عنوان يك ترموپلاستيك، به استثناي مقاومت ناچيز آن در تماس با اسيدهاي معدني قوي داراي مقاومت شيميايي خوبي است. نظر به گوناگوني مشتقات يا كوپليمرهاي آغازگر، انواع تجاري متنوعي از رزين هاي نايلون، با خواص متفاوت موجود است. انواع اصلي آن، نايلون و نايلون 66 است كه داراي استحكام بالايي هستند. اخيراً ، انواع تجاري جديدي از نايلون عرضه شده كه بر انواع سابق از نظر غلبه بر محدوديت‌هاي موجود، برتري دارد. اين مواد شامل پلي آميدهايي است كه داراي يك گروه آروماتيك در منومر آنها بوده، و به همين دليل آراميد رزين (آرومانتيك آميدها) كه تحت نام تجاري Kelvar و Nomex شناخته شده، ناميده مي شود.

ج ) پلي استاليز
پلي استالزها تحت نام تجاري Delrin و عموماً با پليمر اوليه فرمالدئيد است. ثبات بعدي عالي و استحكام رزين استال، استفاده از آنها در چرخ دنده ها، پره‌هاي پمپ، انواع اتصالات رزوه اي نظير درپوش‌ها و قسمتهاي مكانيكي را امكان پذير مي‌كند. اين مواد مختلف آلي و معدني در محدوده وسيعي است. همانند بسياري پليمرهاي ديگر اين پليمر فرمالدئيد در مقابل اسيدهاي قوي، بازهاي قوي يا مواد اكسيد كننده مقاوم نخواهد بود.

د ) سلولزها
مهمترين مشتقات سلولزي در پليمرها، ترموپلاستيك هاي استات، بوتيرات و پروپيونات هستند. اين پليمرها در موارد مهم استفاده نمي شوند اما در قطعات كوچك نظير پلاك هاي شناسايي، پوشش هاي تجهيزات الكتريكي و ديگر كاربردهايي كه نياز به يك پلاستيك شفاف با خواص مقاومت ضربه بالا دارند، استفاده مي شود. خواص فرسايشي اين مواد، مخصوصاً در مورد پروپيونات خوب است، اما مقاومت مكانيكي آنها در مقايسه با ديگر ترموپلاستيك ها قابل رقابت نيست. آب و محلولهاي نمكي اثري بر اين مواد ندارند، اما مقادير ناچيز از اسيد، قليا يا ديگر حلال ها بر روي آن اثر نامطلوبي دارد. بالاترين دماي مفيد 0C60 است.

ه – پلي‌كربناتها (PC)
پلي كربناتها توسط واكنش پلي فنل با دي كلرومتان و فسژن تهيه مي شود. منومر اوليه اين ماده OC6H4C(CH3)2C6 H4COO است. پلي كربنات يك ترموپلاستيك خطي، با خاصيت كريستاليزاسيون پايين، شفاف و با جرم مولكولي بالا بوده وعموماً تحت نام تجاري Lexan شناخته مي‌شود. اين پليمر داراي مقاومت شيميايي بالا در گريس كاري و روغن كاري بوده ولي داراي مقاومت پايين در برابر حلالهاي آلي است. مقاومت فوق العاده بالاي اين ترموپلاستيك (30 برابر شيشه ضربه گير) به همراه مقاومت الكتريكي بالا راحتي ساخت، مقاومت در برابر آتش، و عبور نور بالا (90%) استفاده از اين پليمر را در بسياري كاربردهاي صنعتي توسعه داده است. وقتي يك پوشش ترانسپارنت، با دوام و بسيار ضربه گير مورد نياز باشد، پلي كربنات انتخابي مناسبي است. مقاومت فوق العاده بالاي اين ترموپلاستيك (30 برابر شيشه ضربه گير) بهمراه مقاومت الكتريكي بالا، راحتي ساخت، مقاومت در برابر آتش ، وعبور نور بالا (90%) استفاده از اين پليمر را در بسياري كاربردهاي صنعتي توسعه داده است.وقتي يك پوشش ترانسپارنت با دوام و بسيار ضربه گير مورد نياز باشد، پلي كربنات انتخاب مناسبي است. در مجموع ، جهت ساخت قطعات بسيار كوچك ماشين آلات – مخصوصاً ماشين آلاتي كه داراي تجهيزات قالبگيري پيچيده هستند، پره هاي پمپ ها، كلاه هاي ايمني و ديگر كاربردهايي كه نياز به وزن سبك و مقاومت ضربه گيري بالا دارد، استفاده از ترموپلاستيك‌هاي پلي كربنات رضايت بخش است. اين مواد مي‌توانند در دماهاي بين 0C170 تا 0C121 مورد استفاده قرار گيرند.

Read Full Post »

تولید آب سنگین، مراحل و كاربردها

«هارولد یوری» ،( ۱۸۹۳-۱۹۸۱)شیمیدان و از پیشتازان فعالیت روی ایزوتوپها كه در سال ۱۹۳۴جایزه نوبل در شیمی گرفت،در سال ۱۹۳۱ میلادی «ایزوتوپ هیدروژن سنگین»را كه بعدها به منظور افزایش غلظت آب مورد استفاده قرار گرفت، كشف كرد.
همچنین در سال «۱۹۳۳گیلبرت نیوتن لوئیس» شیمیدان و فیزیكدان مشهور آمریكایی و استاد هارولد یوری،توانست برای اولین بار نمونه آب سنگین خالص را بوسیله عمل الكترولیز بوجود آورد.
اولین كاربرد علمی از آب سنگین در سال در سال ۱۹۳۴توسط دو بیولوژیست بنامهای هوسی و هافر صورت گرفت. آنها از آب سنگین برای آزمایش ردیابی بیولوژیكی، به منظور تخمین میزان بازدهی آب در بدن انسان، استفاده قرار دادند.

● مفهوم و مراحل تولید
آب سنگین (D۲۰) نوع خاصی از مولكولهای آب است كه در آن ایزوتوپهای هیدروژن حضور دارند. این نوع از آب كلید اصلی تهیه پلوتونیوم از اورانیوم طبیعی است و به همین دلیل تولید و تجارت آن تحت نظر قوانین بین المللی صورت گرفته و بشدت كنترل می شود.
با كمك این نوع از آب می توان پلوتونیوم لازم بری سلاح های اتمی را بدون نیاز به غنی سازی بالی اورانیوم تهیه كرد. از كاربردهای دیگر این آب می توان به استفاده از آن در رآكتورهای هسته ای با سوخت اورانیوم، متعادل كننده به جای گرافیت و نیز عامل انتقال گرمای رآكتور نام برد. آب سنگین واژه ای است كه معمولا به اكسید هیدروژن سنگین، D۲Oیا ۲H۲Oاطلاق می شود.
هیدروژن سنگین یا دوتریوم ایزوتوپی پایدار از هیدروژن است كه به نسبت یك به ۶۴۰۰از اتمهای هیدروژن درطبیعت وجود دارد. خواص فیزیكی و شیمیایی آن به نوعی مشابه با آب سبك H۲Oاست. اتم های دوتریوم ایزوتوپ های سنگینی هستند كه بر خلاف هیدروژن معمولی، هسته آنها شامل نوترون نیز هست.
جایگزینی هیدروژن با دوتریوم در مولكولهای آب سطح انرژی پیوندهای مولكولی را تغییر داده و طبیعتا» خواص متفاوت فیزیكی، شیمیایی و بیولوژیكی را موجب می شود، بطوری كه این خواص را در كمتر اكسید ایزوتوپی می توان مشاهده كرد.
بعنوان مثال ویسكوزیته یا به زبان ساده تر چسبندگی آب سنگین به مراتب بیشتر از آب معمولی است. آب سنگین آبی است كه در مقایسه با آب معمولی دیرتر می جوشد و زودتر یخ می زند و همانطور كه ذكر شد «گیلبرت نیوتن لوییس» نخستین بار نمونه آن را از آب سنگین خالص در سال ۱۹۳۳به دست آورد.
هیدروژن طبیعی دارای دو ایزوتوپ است:ایزوتوپ هیدروژن سبك كه تقریبا ۹۹‎/۹۸درصد هیدروژن موجود را تشكیل می دهد و ایزوتوپ هیدروژن سنگین یا دوتریوم كه مقدار آن ۱۵درصد است.
ایزوتوپ دوتریوم برخلاف هیدروژن معمولی دارای یك نوترون است.آب معمولی از یك اتم اكسیژن و دو اتم هیدروژن تشكیل شده است،در حالی كه آب سنگین، از یك اتم اكسیژن و دو اتم دوتریوم (D)تشكیل شده است.
برای تولید آب سنگین باید مولكول های آب حاوی هیدروژن سنگین (دوتریوم) را از مولكول های آب معمولی جدا كنند یا از داخل هیدروژن ،اتم های هیدروژن سنگین یا دوتریوم را جدا و خالص كنند.
جرم مولكولی آب معمولی ۱۸و جرم مولكولی آب سنگین ۲۰است. از لحاظ خواص شیمیایی تفاوت چندانی با خواص آب معمولی نداشته و اختلافات جزئی وجود دارد اما از لحاظ هسته ای هیدروژن معمولی می تواند نوترون را جذب كند ،اما احتمال جذب نوترون توسط هیدروژن سنگین بسیار كم است.
به دلیل تفاوت مشخصات هسته ای دوتریوم با هیدروژن ازلحاظ «تكانه زاویه ای و گشتاور مغناطیسی »از آب سنگین و دوتریوم در زمینه های مختلف تحقیقاتی نیز استفاده می شود.
به عنوان مثال رفتار آب سنگین در دستگاه های MRIبا رفتار هیدروژن معمولی متفاوت است.
در فعالیت های تحقیقاتی به منظور بررسی برخی خواص از موادی استفاده می كنند كه هیدروژن طبیعی را در آن با هیدروژن سنگین (دوتریوم) جایگزین كرده اند. یكی از كاربردهای دوتریوم استفاده در تولید نوترون در شتاب دهنده ها و تولید انرژی در «راكتورهای گداخت» است.

● آب نیمه سنگین
چنانچه دراكسید هیدروژن تنها یكی از اتمهای هیدروژن به ایزوتوپ دوتریوم تبدیل شود نتیجه حاصله (HDO)را آب نیمه سنگین می گویند.
در مواردی كه تركیب مساوی از هیدروژن و دوتریوم در تشكیل مولكوهای آب حضور داشته باشند، آب نیمه سنگین تهیه می شود.
دلیل این امر تبدیل سریع اتم هی هیدروژن و دوتریوم بین مولكولهای آب است، مولكول آبی كه از ۵۰درصد هیدروژن معمولی (H)و ۵۰درصد هیدروژن سنگین (D)تشكیل شده است،در موازنه شیمیایی در حدود ۵۰درصد HDOو ۲۵ درصد آب (H۲O)و ۲۵درصد D۲Oخواهد داشت.
نكته قابل توجه آن است كه آب سنگین را نباید با با آب سخت كه اغلب شامل املاح زیاد است و یا یا آب تریتیومor (T۲O ۳H۲O)كه از ایزوتوپ دیگر هیدروژن تشكیل شده است، اشتباه گرفت.
تریتیوم ایزوتوپ دیگری از هیدروژن است كه خاصیت رادیواكتیو دارد و بیشتر برای ساخت موادی كه از خود نور منتشر می كنند، بكار برده می شود.

● آب با اكسیژن سنگین
آب با اكسیژن سنگین،در حالت معمول H۲۱۸Oاست كه به صورت تجارتی در دسترس است بیشتر برای ردیابی بكار برده می شود. بعنوان مثال با جایگزین كردن این آب (از طریق نوشیدن یا تزریق) در یكی از عضوهای بدن می توان در طول زمان میزان تغییر در مقدار آب این عضو را بررسی كرد. این نوع از آب به ندرت حاوی دوتریوم است و به همین علت خواص شیمیایی و بیولوژیكی خاصی ندارد ،برای همین به آن آب سنگین گفته نمی شود. ممكن است اكسیژن در آنها بصورت ایزوتوپهای O۱۷نیز موجود باشد، در هر صورت تفاوت فیزیكی ین آب با آب معمولی تنها چگالی بیشتر آن است.

Read Full Post »

تکنولوژی centrino

در این مقاله تمام اطلاعات فنی در مورد Napa را به شما خواهیم گفت. ما به شما خواهیم گفت که چگونه اینتل موفق به ساخت پردازنده Core Duo به گونه‌ای که سریعتر باشد و با این حال در مصرف برق نیز صرفه‌جویی شود.

به جز این، اطلاعاتی نیز در مورد چیپ‌‌ست‌های جدید گروه ۹۴۵ و همچنین شبکه بی‌سیم مدل ۳۹۴۵ ABG از Napa به شما خواهیم داد.

 

Core Duo: پردازنده جدید

نسل جدید سنترینو مانند مدل‌های قبلی دارای یک چیپ‌ست، پردازنده و مدل شبکه بی‌سیم می‌باشد. تمام قطعات تشکیل دهنده آن محصول اینتل می‌باشند. اصلی‌ترین بخش در این مجموعه که به نام Yonah معروف است یک پردازشگر توسعه یافته با دو هسته پردازشی می‌باشد که در اصل به نام Core Duo خوانده می‌شود.

بدینوسیله دوران Dual-Core در نوت‌بوک‌ها نیز شروع شد. نام این سیستم‌های قابل حمل که دارای دو هسته پردازشی می‌باشند، معروف به Centrino Duo Mobile Technology می‌باشد.

 

آیا دو هسته بودن مساوی با دوبرابر شدن قدرت اجرا می‌باشد؟

این کار را حتی اینتل هم نمی‌توان عملی کند. اما جا دارد گفته شود که نوت‌بوک‌هایی که دارای Yonah می‌باشند در سرعت تفاوت قابل توجهی نسبت به کامپیوترهای دیگر پیدا کرده‌اند. کسانی که خواهان قیمت‌های ارزانتری می‌باشند، باید به طرف پردازشگرهای یک هسته‌ای Yonah بروند. این نوت‌بوک‌ها نام معمول Centrino Mobile Technology را دارا می‌باشند. اینتل به پردازشگر جدید نام جدیدی را داده است. پردازشگر دو هسته‌ای نام Core Duo Processor و مدل Yonah و با یک هسته به نام Core Solo Processor معروف شده‌اند.

پس باید با اسم پنتیوم خداحافظی کرد چرا که در دنیای جدید دو هسته‌ای این اسم دیگر قادر به خدمت نیست. Yonah در اوایل کار با فرکانس ساعت ۱.۶۶ گیگاهرتز تا ۱/۱۶ گیگاهرتز وجود خواهد داشت اما در مدل‌های رسمی پردازشگر‌های Core-Duo/Solo مانند پنتیوم M که نوع مدلش توسط کد سه عددی با بقیه تفاوت داشت، دیگر فرکانس ساعتی وجود نخواهد داشت.

بدینوسیله اینتل خبر می‌دهد که قدرت و کارایی یک پردازشگر تنها بوسیله فرکانس ساعتی آن نمی‌باشد. با کمک این تیوری اینتل از سوال و صحبت در مورد اینکه چرا مدل جدید Yonah که دارای ۲.۱۶ گیگاهرتز می‌باشد از پنتیوم M۷۸۰ که دارای ۲.۲۶ گیگاهرتز است و مدت زیادتریست که به بازار مصرف ارایه شده است، کندتر کار می‌کند، جلوگیری کرد.

شماره مدل پردازشگرهای Core-Duo/Solo از یک حرف الفبا و چهار عدد تشکیل شده است. حرف موجود نشان دهنده میزان مصرف برق پردازشگر می‌باشد، T به منزله مدل استاندارد، L برای Low-Voltage (LV)i و U برای Ultra-Low-Voltage(ULV)i که بیشتر قابل دید در نوت‌بوک‌ها می‌باشد، به کاربرده می‌شوند.

ULV-Yonahs و همچنین نسخه سلرون مدت بیشتری را صرف خواهند کرد تا به بازار مصرف ارایه شوند. عدد چهاررقمی قدرت کارآیی پردازنده را نشان می‌دهد. هر چه بیشتر، بهتر. تمام شماره مدل‌های پردازنده‌های Yonah را در لیست زیر می‌بینید:

لیست ۱:

Processor name	Clock rate (GHz)
Core Duo T۲۶۰۰	۲,۱۶
Core Duo T۲۵۰۰	۲,۰۰
Core Duo T۲۴۰۰	۱,۸۳
Core Duo T۲۳۰۰	۱,۶۶
Core Solo T۱۳۰۰	۱,۶۶
Core Duo Low Voltage L۲۴۰۰	۱,۶۶
Core Duo Low Voltage L۲۳۰۰	۱,۵۰

در ابتدا نوت‌بوک‌های ارزان قیمت که برای مبتدیان کاربردی‌تر می‌باشند و متعلق به نسل جدید سنترینو هستند با مارک Core Solo T۱۳۰۰ و دستگاه‌هایی که برای افراد نیمه پیشرفته می‌باشند با مارک Core Duo T۲۳۰۰ یا T۲۴۰۰ علامتگذاری شده‌اند. همانند پنتیوم M، اینتل مدل‌های بهتر Core Duo را با افزایش قیمت به فروش می‌رساند.

به همین علت نیز Core Duo T۲۵۰۰ و T۲۶۰۰ را تنها می‌توان در بخش نوت‌بوک‌های گرانقیمت پیدا کرد.

 

دو هسته- سرعت بیشتر:

دو هسته موجود در پردازنده Core Duo Yonah مهمترین بخش جدید شده در Napa می‌باشند. با کمک Dual Core پردازنده دارای دو واحد عملیاتی می‌باشد که به موازات هم دستورات نرم‌افزارها را عملی‌ می‌کنند.

بیشترین سود از این سرعت را نرم‌افزارهایی خواهند برد که به گونه‌ای برنامه ریزی شده‌اند که پردازنده با دو قسمت از برنامه همزمان کار کند.

مثلا نسخه جدید Adobe Photoshop و Adobe Premiere و همچنین برنامه‌های Encoding مانند Nero Recode می‌توانند از این سود استفاده کند. هم اکنون بیشتر سازندگان نرم‌افزارها سعی دارند تا برنامه‌های خود را با عملکرد پردازنده‌های Dual -Core تنظیم و تهیه کنند به خصوص که پردازشگرهای Dual-Core که متعلق به اینتل می‌باشند وهمچنین AMD برای کامپیوترهای دسک تاپ حدود بیش از شش ماه است که به بازار ارایه شده‌اند.

حتی اگر نرم‌افزار مورد نظر از Hyper-Threading حمایت کند، یک پردازنده دو هسته‌ای می‌تواند راه را کاملا باز کند:

به جای استفاده از دو پردازشگر همزاد (منطقی) مانند: Hyper-Threading ، دستورات برنامه‌ها اکنون از دو واحد پردازشگر فیزیکی استفاده می‌کنند. حتی اگر از برنامه‌هایی استفاده می‌کنید که برای Dual-Core ساخته نشده‌ باشند، پردازشگر دو هسته‌ای دارای سودهایی برای آن می‌باشد: می‌تواند به جای کار کردن برای دو قسمت از یک نرم‌افزار، برای دو نرم‌افزار مختلف در آن واحد کار کند که به نام Multi-Tasking معروف است. برای مثال هنگامی که شما در حال بازی کردن با کامپیوتر می‌باشید، در کنار آن ویروس‌یاب نیز فعال باشد.

خود پردازنده Core Duo علاوه بر اینکه دارای شکلی دو هسته‌ای با اندازه ۹۰,۳qmm می باشد تنها کمی از پنتیوم M جدید با اندازه ۸۷,۶۹mm بزرگتر می‌باشد. Yonah می‌تواند با توجه به طرح ساخت ۶۵ نانو متری خود ۱۵۱ میلیون ترانزیستور را بر روی این صفحه جای دهد.

در پنتیوم Dothan)M) که تکنولوژیی در ۹۰ نانومتر بود میزان ترانزیستورها ۱۴۰ میلیون بودند. اطلاعات لازمه را در جدول زیر می یابید:

Processor	Core Duo/Core Solo	Pentium M
Code name	Yonah	Dothan
Clock rate	۱,۶۶ – ۲,۱۶ GHz	۱,۶ – ۲,۲۶ GHz
FSB	۶۶۷ MHz	۵۳۳ MHz
L۲-Cache	۲ MB	۲ MB
Production Technique	۶۵ Nanometer	۹۰ Nanometer
Size	۹۰,۳ qmm	۸۷,۶ qmm
Transistors	۱۵۱ Millionen	۱۴۰ Millionen

 

تکنیک کاشه ارزشمند:

اینتل به Yonah موارد اضافه‌ای بخشیده که او را علاوه بر اینکه دارای فرکانس ساعتی کمی می‌باشد، قابل مقایسه با بردارانش به نام Dual-Core در کامپیوترهای دسک تاپ می‌سازد.

برای مثال Core Duo دارای یک کاشه L۲ کلی با دو مگابایت برای هر دو پردازشگر می‌باشد. در پنتیوم D هر هسته دارای یک کاشه L۲ یک مگابایتی می‌باشد. کاشه کلی Yonah بسیار سودمندتر است به خصوص در زمانی که به هر دو هسته پردازشگر به طور کامل فشاری وارد نمی‌شود چراکه در این صورت آن هسته‌ای که بیشتر تحت بار و کار قرار دارد میزان کاشه مورد نیاز خود را بر می‌دارد در حالیکه هسته دیگر به میزان کمی‌از کاشه نیاز دارد چون کار کمتری دارد و یا ممکن است اصلا کاری به او محول نشده باشد.

در پنتیوم D به یک هسته بیش از یک مگابایت کاشه تعلق نمی‌گیرد حتی اگر هسته کناری به کاشه خود اصلا احتیاج نداشته باشد.

علاوه بر این اگر یک هسته در پنتیوم D نیاز به اطلاعاتی داشته باشد که در کاشه هسته کناری قابل یافتن باشد، باید این اطلاعات توسط BUS در پردازشگر انتقال یابند که این کار از کیفیت کاسته و مصرف برق را بالا می‌برد. در کاشه کلی Core Duo چنین عملی لازم نمی‌باشد.

Yonah تنها به نوت‌بوک‌ها اختصاص ندارد بلکه در کامپیوترهای Mini نیز دست به کار برای راحتی خانه و خانواده شده است. برای اینکه بتوانید از موسیقی و تلویزیون و تصاویر لذت ببرید، باید قدرت پردازش مولتی‌مدیا که در پردازشگر قرار دارد، به اندازه باشد.

اینتل می‌گوید که Yonah به خصوص در زمینه گفته شده در بالا از پنتیوم M بهتر است و از لغتی به نام Digital Media Boost در Core Duo صحبت می‌کند. این اسم نشانگر آن است که برای مثال در Yonah ده دستور جدید SSE۳ Multimedia اضافه شده است.

پنتیوم ۴ و همچنین پردازشگر نوت بوک‌های AMD از نوع Turion ۶۴ زمان طولانی‌تری است که با SSE۳ آشنایی دارند. به جز این Yonah می‌تواند دستورات مولتی‌مدیا را سریعتر باز کند و در هنگام کار با آنها، با کیفیت بالاتری آنها را ارایه دهد.

اینتل اینگونه گفته است که برای نرم‌افزارهای مولتی‌مدیا، قدرت کارایی floating point را در Core Duo بالا برده است. بالا رفتن سرعت در Yonah همچنین از سرعت FSB یا Front-Side-Bus می‌باشد.

ارتباط بین پردازشگر و سری چیپ در پنتیوم M تنها با ۵۳۳ مگاهرتز بود در صورتی که در Yonah سرعت FSB‌ هم اکنون با ۶۶۷ مگاهرتز می‌باشد.

 

صرفه جویی Core Duo در مصرف برق

هنگامی که پردازشگر یک نوت بوک سریع می‌باشد، برای ما بسیار لذت‌بخش است. اما مورد مهم در این میان صرفه‌جو بودن پردازشگر در مصرف برق است چرا که هنگامی که باطری خالی شود دیگر قدرت پردازشگر هیچ نقش اساسی را نخواهد داشت. Yonah با توجه به اینکه دارای دو هسته می‌باشد، در مقایسه با پنتیوم M برق زیادی را مصرف نمی‌کند:

قدرت طرح گرمایی Thermal Design Power: Yonah یا TDP سی‌و یک وات می‌باشد، بدینوسیله اینتل توضیح داده که بالاترین سطح قدرت گرمایی پردازشگر که فن نوت بوک از چهارچوب باید آن را دور کند چقدر می‌باشد.

در پنتیوم M با FSB ۵۳۳ MHz میزان TDP، بیست و هفت وات و در پنتیوم M با FSB ۴۰MHz این میزان ۲۱ وات است.

TDP تنها بازگو کننده بدترین شرایط یعنی هنگامی که پردازشگر زیر فشار باشد، است و گرنه برای کار روزانه میانگین مصرف برق پردازشگر قابل توجه‌تر می‌باشد. اینتل بنا به ادعای خود، با کمک‌ ترفندهایی این میانگین را در Core Duo پایین نگهداشته است.

در Yonah یک مکانیزم منطقی باعث می‌شود که هر دو هسته در مصرف برق، صرفه‌جویی کنند. اینتل به این مکانیزم Dynamic Power Coordination می‌گوید.

Core Duo دارای تکنیک Speed-Step نیز می‌باشد که توسط آن فرکانس ساعتی و ولتاژ پردازشگر بنا به میزان فشار وارد بر آن تنظیم می‌شود. درجه تنظیم فرکانس ساعتی و ولتاژ که به نام P-State معروف می‌باشند، در Yonah برای هر دو هسته پردازشگر می‌باشند. پس یک هسته نمی‌تواند با فرکانس ساعتی و ولتاژ کامل کار کند در صورتی که هسته دیگر با درجه‌ای متفاوت در فرکانس ساعتی و ولتاژ مشغول کار است.

توجه داشته باشید که اگر هسته‌های پردازشگر کار کمی انجام دهد و یا اصلا کاری برای انجام نداشته باشند (Idle-State) می‌تواند با حالت‌های مختلفی از صرفه‌جویی روی آورند (C-Ststes)

برای مثال زمانی که یک هسته پردازشگر تنها کمی در برق صرفه‌جویی می‌کند یعنی به این صورت که گاهی یک دستور C۱-State)HALT) را اجرا می‌کند و البته بنا به احتیاج بسیار سریع دوباره فعال می‌شود، هسته دیگر در حالت C۳-State) Deep-Sleep) قرار داشته و کمترین مصرف برق را دارد.

با Deep-Sleep و Deep-Sleep به توسعه یافته Yonah حالت‌های Sleep دیگری را هم که باعث صرفه‌جویی در برق می‌شوند را شناسایی کرده است. این حالات را هر دو هسته می‌توانند تنها در آن واحد قبول کرده و به خود بگیرند.

کاشه L۲ در Core Duo نیز قسمتی از کار را برای صرفه‌جویی در برق انجام می‌دهد. اگر پردازنده تنها کمی و یا حتی هیچگونه داده و اطلاعاتی از کاشه L۲ نخواهد، می‌تواند آن را در حافظه نگهداری کرده و بخش‌های مربوطه به کاشه L۲ را خاموش کند. در این صورت Yonah در برق کمی صرفه‌جویی کرده است.

اگر Core Duo تمام کاشه L۲ کلی را خالی کند، می‌تواند خود را به حالت توسعه یافته Deeper Sleep تبدیل کند.

 

Core Duo فاقد یک مورد است:

در مقایسه با پنتیوم Core Duo، M از لحاظ فنی با وجود کارایی بهتر در مولتی‌مدیا و تکنیک ظریفتری در صرفه‌جویی در برق قدم بزرگی را به جلو گذاشته است.

اما باز هم در Yonah بعضی از مشخصه‌ها که در مدل‌های دسک‌تاپ و یا پرتابل با پردازشگر AMD وجود دارند، دیده نمی‌شود.

پنتیوم Extreme Edition برای مثال دارای Hyper-Threading-Technique علاوه بر دو هسته خود می‌باشد. اگر این پردازشگر را در کامپیوتر داشته باشید در سیستم عامل کلا چهار پردازشگر دیده می‌شود.

تکنیک مجازی کردن (Vanderpool(VT در گروه پنتیوم‌های D-۹۰۰ و پنتیوم چهار ۶۷۲ و ۶۶۲ قابل دید است اما در Yonah نه. در هر حال Yonah توانایی ۶۴ بیت را نیز که در پردازشگرهای دسک‌تاپ دو هسته‌ای پنتیوم D و همچنین پردازشگر نوت بوک Turion ۶۴ از AMD وجود دارد، ندارد.

تمام این عملگرها را به احتمال زیاد اینتل برای جانشین Yonah به نام Merom نگه داشته است.

این پردازشگر در پاییز ۲۰۰۶ به بازار عرضه می‌شود و طرح پردازشگر آن نیز کاملا جدید بوده به گونه‌ای که اینتل آن را «Next Generation Power-Optimized Architecture» می‌نامد.

این متد می‌خواهد بهترین خصوصیات پنتوم ۴ و پنتیوم M را در سیستمی قدرتمند و در عین حال صرفه‌جو در برق به کار برد.

 

چیپ ست ۹۴۵

از متعلقات نسل جدید سنترینو با ۹۴۵PM و ۹۴۵GM ست‌های چیپ جدید نیز می‌باشد که اینتل آنها را با اسم Calistoga تولید کرده است. این چیپ‌ست‌ها از حافظه DDR۲ که با FSB با سرعت ۶۶۷ مگاهرتز کار می‌کند، پشتیبانی می‌نماید.

همانند مدل‌های قبلی، ۹۴۵PM/GM نیز با حافظه مناسب از Dual-Channel-Modus استفاده می‌کنند. به جز این، حداکثر تا چهار گیگابایت حافظه را نیز پشتیبانی می‌کند.

نوت‌بوک‌های Nap که به عنوان جانشین‌ و یا مکملی‌برای دسک‌تاپ‌ها عمل می‌کنند، عموما با ۴۵PM تکمیل شده‌اند و دارای کارت گرافیک مخصوصی از ATI یا NVidia که از نوع PCI-Express می‌باشند، هستند.

برای مشتریان تاجر و یا بعضی از کاربران دیگر که ساعت باطری برایشان مهمتر از کارایی ۳D می‌باشد، سیستم عامل‌های قابل حمل با ۹۴۵GM پیشنهاد می‌شود.

این چیپ‌ست دارای یک عملکرد گرافیک نصب شده می‌باشد که اینتل به آن نام Graphics Media Accelerator(GMA)۹۵۰ را داده است. GMA۹۵۰ با ۴۰۰ مگاهرتز کار می‌کند و نسبت به مدل قبلی خود به نام GMA۹۰۰ کمی سریعتر می‌باشد.

به جز آن، این چیپ‌ست از کیفیت تصویر HDTV نیز پشتیبانی می‌کند، اما قابل توجه است که نمی‌تواند پردازشگر را در هنگام رمزگشایی فیلم‌های HD که با کد H۲۶۴ فشرده شده‌اند کمک کند.

هنگام اجرا کردن فیلم‌های گفته شده از Blu-Ray یا HD-DVD باید پردازشگر همه فشار را به تنهایی تحمل کند. در نوت‌بوک‌های Napa با این چیپ‌ست، حافظه و پردازشگر اجزا دیگر تشکیل دهنده نوت‌بوک را Southbridge ICH۷M به هم مرتبط می‌کند.

ICH۷M دو انشعاب را برای دیسک درایوهای Serial-ATA و یک پورت را برای دستگاه‌های ATA به موازات آن قرار می‌دهد. در کنار توسط او ۶ انشعاب PCI-Express قابل استفاده قرار داده می‌شوند که برای مثال اجزا تشکیل دهنده Gigabit-Ethernet و WLAN یا Express card می‌توانند از آنها استفاده کنند. به هر حال حداکثر هشت پورت USB-۲.۰ توسط ICH۷M می‌توانند وارد عمل شوند.

نسخه‌های خاصی از ICH۷M می‌خواهند در آینده در کنار تکنولوژی Matrix-Raid که در خود اینتل وجود دارد. از ۱ و RID۰ نیز حمایت کنند.

 

شبکه بی‌سیم Napa: شبکه بی‌سیم مدل ۳۹۴۵ABG

پلاتفرم سنترینو جدید با شبکه بی‌سیم مدل ۳۹۴۵ABG که در کد شرکتی آن به نام «Golan» معروف است تکمیل می‌شود. این پلاتفرم مانند مدل‌های قبل از خودش شبکه‌های بی‌سیم استاندارد ۸۰۲.۱۱a و ۸۰۲.۱۱g و ۸۰۲.۱۱b را حمایت می‌کند.

فایده بزرگ:

این مدل شبکه بی‌سیم تنها نصف بزرگی مدل‌های شبکه بی‌سیم هم نوع خود را دارا می‌باشد زیرا دارای فرمت PCI-Express-Mini-Card می‌باشد.

علاوه بر این مدل ۳۹۴۵ABG انتقال اطلاعات را به جای انتقال از طریق PCI-Bus مانند مدل‌های شبکه بی‌سیم موجود در فرمت‌های Mini-PCI از طریق ارتباط سریع PCI-Express انجام می‌دهد.

به گفته اینتل مدل جدید شبکه‌های بی‌سیم بیشتر اختصاص به ارتباطات از طریق Voice-over-IP دارد تا در هنگام تلفن زدن از طریق نوت بوک کیفیت صدا بالا برده شود.

گفته شده که مدل ۳۹۴۵ABG زیاد حساس نیست تا اختلالات میان شبکه‌ای، خللی در دریافت سیگنال بوجود آورد و همچنین مدل‌های شبکه بی‌سیم دیگری که مشکل دارند و بر روی شبکه قرار دارند و درهم مرزی شبکه مدل جدید، انتقال اطلاعات را انجام می‌دهند و مشکلی برای او ایجاد نمی‌کنند.

 

چکیده مطالب:

نسل جدید Centrino قدم بزرگی را از لحاظ فنی به جلو بر می‌دارد. توسط پردازشگر Dual-Core، اینتل قول سرعت بیشتر و در عین دو هسته‌ای بودن پردازشگر مصرف برق کمتر بخصوص در نوت‌بوک‌ها را می‌دهد.

یک نوت بوک استاندارد که بتواند ظرفیت باطری ۸ ساعته‌ای را داشته باشد، هنوز در قدرت و توانایی پلاتفرم‌های Centrino نمی‌باشد، البته این عدم توانایی به خاطر اجزا تشکیل دهنده اینتل در پرداشگرها، چیپ‌ست و مدل شبکه بی‌سیم نمی‌باشد بلکه بیشتر به تکنیک روز باطری و صفحه نمایش بستگی دارد.

ابتدا پس از تولید صفحه نمایش‌های صرفه‌جو و باطری‌های پرتوان، ظرفیت باطری نوت‌بوک‌ها می‌تواند قدمی به جلو بردارد. اینتل می‌خواهد با Yonah مرز کارایی بین کامپیوترهای دسک‌تاپ و نوت بوک را نزدیک‌تر کند بخصوص در بخش مولتی مدیا. «بدینوسیله Yonah نه تنها برای تولید کنندگان نوت بوک بلکه برای تولید کنندگان کامپیوترهای خانگی هم جالب خواهد شد». اینتل نیز می‌تواند بازار آینده را پر بار کرده و از آن بهره‌برداری کند.

Mini-PCها که در خانه قابل استفاده هستند، می‌توانند جلوه خوبی را در مقابل پردازشگرهایی که قدرتمند بوده در عین حال میزان کمی برق مصرف می‌کنند، از خود نشان داده و جایگزین عالی در مقابل پرداشگرهای دسک‌تاپ باشند.

موردی ناخوشایند برای خریداران نوت بوک:

خریداران نوت‌بوک باید عادت استفاده از نام پنتیوم را ترک کنند و به Core Duo و Core Solo به عنوان اسم پردازشگر عادت نمایند. قابل ذکر است که اینتل درصدد آوردن نام‌هایی می‌باشد که توسط آنها دیگر تفاوت بین پردازشگرهای مختلف و نسل‌های سنترینو قابل دید نخواهد بود.

Read Full Post »

معماری سازمانی

به دنبال ظهور و گستـــرش كاربري برنامه‎هاي رايانه‎اي در دهه 1950 و 60 به تدريج با گسترش و پيچيده شدن برنامه‎هاي مبتني بــر رايانه سازمانها دريافتند كه براي بهره گيري بهتر و دوختن قبايي مناسب از سيستم هاي اطلاعاتي به قواره اندامشان نيازمند برنامه‏ريزي و استفاده از روشهاي مدون و استاندارد توسعه آنهاست؛ بنابر اين, بحث متدولوژي‏هاي توسعه برنامه‎هاي اطلاعاتي مطرح شدند.
 به مــرور زمان با گسترش و پيچيده‏تر شدن برنامه‎هاي اطلاعاتي در سازمان‎ها به رويكرد جامع‎نگري در طراحي آنها احساس نياز شد؛ از اين رو, متدولوژي‎هاي سازمان‎نگر پا به عرصه وجود نهادند. متدولوژي‎هايي را كه براي توسعه اين روش‎ها وراي نيازمنديهاي بخشي از اهداف و نيازمندي‏هاي سطح بالاي سازمان يعني اهداف و استراتژي‎هاي كلان سازماني را نيز در نظر مي‏گرفتند.
به طور تقريبي در اوايل دهه 1990 ميلادي, با گسترش و رشد كاربري فناوري اطلاعات, بويژه با فراگير شدن اينترنت سازمانهاي خصوصي و دولتي در كشورهاي پيشرفته, بويژه در امريكا به ناگاه خود را با طیف وسيعي از كاربردهاي فناوري اطلاعات و پارادايم‏هاي جديدي از فعاليت‏هاي مبتني بر فناوري اطلاعات مواجه ديدند؛ ظهور و متداول شدن واژگاني جديد همچون دولت الكترونيك, خدمات الكترونيك, كسب و كار الكترونيك و … همگي فشارها و فرصت‏هاي فناوري (تكنولوژيك) اقتصادي و اجتماعي شديدي بر سازمانها و نهادها وارد مي آورد تا به سوي به كار گرفتن اين فناوري‎هاي نوين بشتابند.
از طرفي به كار گرفتن اين فناوري‎ها مستلزم سرمايه‎گذاري هنگفتي در اين زمينه بود كه انجام دادن آن, توجيه اقتصادي و فناوري اقتصادي كافي و برنامه هاي راهبردي را مي‎طلبيد. ضمن اينكه مسائلي نيز از قبيل نظام‎ها و تجهيزات موروثي, يكسان نبودن منابع موجود فناوري اطلاعات سازمانها, تفاوت و ناسازگاري ميان بستـــرهاي فناوري نظام‏هاي متعدد سازمان‎ها و دهها مشكل ديگر گريبانگير اين سازمان‎هاي مي‎شود. اين امر, بويژه براي نهادهاي دولتي كه براي تأمين مالي خويش به منابع دولتي متكي بودند, اهميت خاصي دارد. همچنين, در سال 1996 قانوني در كنگره امريكا به تصويب رسيد كه به قانون كلينگر – كوهن معروف شد و به موجب آن سازمان‎ها و نهادهاي دولتي ملزم شدند معماري فناوري اطلاعات سازمان خود را تدوين كنند. مجموع اين عوامل, اقدام براي تنظيم و تدوين شكل (شاكله) سازماني در زمينه فناوري اطلاعات را براي سازمانها بويژه دولتي در كشور ايالت متحده ايجاب مي‎كرد.

Read Full Post »

روشهای حفاظت از داده

به اعتقاد بسياری از كارشناسان، مهمترين يا بهتر بگویيم باارزش ترين چيز روی رایانه «داده» كاربر است و شايد وجود همين اطلاعات است كه ضرورت استفاده از رایانه يا شبكه را توجيه می کند . سيستم های عامل و نرم افزارها را در بسياری از موارد و همزمان با بروز مشكل در سامانه می توان مجدد نصب کرد؛ ولی داده كاربر در نوع خود بیمانند است؛ و در صورت از دست دادن آن، امكان استفاده مجدد از آنها با مشكل اساسی مواجه و در برخی موارد عملا» غير ممكن خواهد بود.
برخی از داده های ذخيره شده روی رایانه ممكن است نسبت به ساير اطلاعات اهميت بيشتری داشته باشد؛ ضمن اينكه هرگز علاقه مند به از دست دادن آنها نیستیم، نبايد امكان استفاده از آنها برای كاربران غير مجاز نيز وجود داشته باشد. دستيابی به برخی از داده های مهم – نظير شماره كارت اعتباری و يا حساب بانكی – ممکن است در نهايت به سرقت هويت كاربران منجر گردد. مسائل اشاره شده صرفا» به كاربران شخصی محدود نیست و سازمانها و مؤسسات را نيز شامل می شود. هر سازمان دارای داده های مهم و حساسی است كه از دست دادن آنها ممکن است خسارات جبران ناپذيری را برای سازمان در پی داشته باشد.
برای حفاظت از اطلاعات، باید از راهکاری خاص تبعيت کرد كه – ضمن كاهش احتمال از دست دادن داده ها -‌ امكان استفاده از آنها در افراد غير مجاز نيز وجود نداشته باشد.
در ادامه، به برخی از روشهای متداول برای حفاظت از اطلاعات اشاره می کنیم:
*تهيه نسخه پشتیبان در اولين فرصت و به صورت مرتب: تهيه نسخه پشتیبان به طور مرتب و بر اساس راهکاری خاص ، يكی از اقدامات اساسی برای حفاظت از اطلاعات است. اطلاعاتی كه ممكن است به هر دليلی با مشكل مواجه و امكان استفاده از آنان وجود نداشته باشد. برای تهيه نسخه پشتیبان، می توان از امكانات موجود در ويندوز نظير برنامه nt نسخه پشتیبان استفاده کرد. با استفاده از ويزارد عرضه شده در این برنامه می توان بسرعت و بسادگی عمليات لازم به منظور تهيه نسخه پشتیبان يا برگرداندن اطلاعات نسخه پشتیبان گرفته شده را انجام داد. در صورت ضرورت، می توان تهيه نسخه پشتیبان از داده های مهم موجود روی سامانه را به صورت وظیفه تعريف و برای آن برنامه زمانبندی خاصی را در نظر گرفت .
برای تهيه نسخه پشتیبان ، می توان از نرم افزارهای متعدد ديگری نيز استفاده کرد كه امكانات بمراتب بيشتری را در مقايسه با برنامه عرضه شده در ويندوز در اختيار كاربران قرار می دهد. صرف نظر از اينكه از چه برنامه ای برای تهيه نسخه پشتیبان استفاده می گردد، بايد از اطلاعات نسخه پشتیبان گرفته شده بدقت حفاظت و آنها را در مكانهایی با ضريب ايمنی و حفاظتی بالا نگهداری كرد .
استفاده از مجوزهای امنيتی file-level و share-level :
 به منظور حفاظت از داده در مقابل دستيابی افراد غير مجاز ، اولين مرحله تنظيم مجوزها روی فايلها و پوشههای حاوی داده است. در صورتی كه بايد از داده به صورت مشترك در شبكه استفاده کرد، با تنظيم share permissions، می توان نحوه استفاده از آنها را قانونمند کرد. بدين منظور، می توان در ويندوز 2000 يا XP پس از انتخاب فايل و يا پوشه ، از طريق صفحه Properties، گزينه Sharing و در نهايت دكمه permission را انتخاب کرد . تنظيمات امنيتی اشاره شده در مورد كاربرانی كه به صورت محلی از سامانه حاوی اطلاعات حساس استفاده می کنند اعمال نخواهد شد.
در صورتی كه رایانه با كاربر ديگری به اشتراك گذاشته شده است، بايد از مجوزهای file-level استفاده کرد . به اين نوع از مجوزها مجوزهای NTFS نيز گفته می شود؛ زیرا استفاده از آنها صرفا» برای فايلها و پوشه های ذخيره شده روی پارتيشن هایی كه با سامانه فايل NTFS فرمت شده اند ممکن است. برای استفاده از مجوزهای یادشده، پس از انتخاب فايل و يا پوشه مورد نظر، می توان از طريق صفحه properties، گزينه Security tab را انتخاب و مجوزها را بر اساس سياست مورد نظر تنظيم کرد .
در هر دو مورد (مجوزهای file-level و share-level )، می توان مجوزها را برای user account و groups تعريف کرد . مجوزها را می توان از «فقط خواندنی» (read only) تا «كنترل كامل» در نظر گرفت.
حفاظت از فايلها و ساير مستندات با رمز عبور:
 تعداد زيادی از نرم افزارها (نظير نرم افزارهای آفيس و اداب آکروبات) امكان تعريف رمز عبور برای استفاده از مستندات را در اختيار كاربران قرار می دهد. پس از در نظر گرفتن رمز عبور، در صورت فعال كردن (بازکردن) هر مستند، در ابتدا از كاربر درخواست رمز عبور خواهد شد. به منظور انجام دادن اين كار در برنامه ای نظير «Microsoft word 2003»، از طريق منوی «Tools» گزينه «options» و در ادامه «Security tab» را انتخاب می کنيم . با استفاده از امكانات، می توان رمز عبور و نحوه رمزنگاری را مشخص کرد.
متأسفانه، سامانه رمز استفاده شده در محصولات مايكروسافت بسادگی شكسته می شود و كاربران غير مجاز می توانند از برنامه های متعددی به منظور رمزگشایی مستندات استفاده کنند. برنامه AOPR (برگرفته از Advanced Office Password Recovery) نمونه ای در اين زمينه است.

Read Full Post »

الکتریسته و مغناطیس

اثرهای ساده الکتریکی و مغناطیسی را از زمانهای قدیم می‌شناختند. حدود 600 سال قبل از میلاد، یونانیان می‌دانستند که آهنربا آهن را جذب می‌کند و کهربای مالیده به لباس چیزهای سبک مانند کاه را به سوی خود می‌کشد. با این حال، اختلاف بین جذبهای الکتریکی و مغناطیسی تعیین نشده بود و این پدیده‌ها را از یک نوع در نظر می‌گرفتند.
خط فاصل روشن بین این دو پدیده را «گیلبرت» (W. Gilbert)، فیزیکدان و طبیعت شناس انگلیسی، پیدا کرد؛ و نیز در سال 1600 کتابی درباره آهنربا و «اجسام آهنربایی» و «زمین به عنوان آهنربای بزرگ» منتشر کرد. کار وی شروع بررسی در پدیده‌های الکتریکی را نشان می‌دهد. در این کتاب، گیلبرت همه خواص آهنرباهای شناخته شده تا آن زمان را تشریح کرده و نتایج آزمایشهای خیلی مهم خودش را نیز آورده است. همچنین، وی شماری از تفاوتهای اساسی بین جذبهای الکتریکی و مغناطیسی را مشخص و اصطلاح «الکتریسیته» را وضع کرده است.
سیر تحولی و رشد:
بعد از انتشار کارهای گیلبرت، تمایز بین پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی مسلم شد؛ اما به رغم این اختلافها، شماری از واقعیتها ارتباط ناگسستنی بین این پدیده‌ها را پدیدار ساخت. برجسته‌ترین این واقعیتها مغناطیس اشیای آهنی و وارونی عقربه قطب نما بر اثر آذرخش بودند.
«آراگو» (D. F. Arago)، فیزیکدان فرانسوی، در کتاب خود به نام «تندر و آذرخش» شرح می‌دهد که چگونه در ژوئیه سال 1681، در کشتی «راین» (reine) – واقع در دریای آزاد – حدود صدها مایل از ساحل بر اثر آذرخش دکلها و بادبانها و … به طور جدی صدمه دیدند. وقتی که شب فرا رسید، از روی وضع ستارگان دریافت که از سه قطبنمای در دسترس دو تا به جای شمال به سمت جنوب ایستاده بودند؛ در حالی که یکی از آنها به سمت شمال بود، آراگو همچنین شرح می‌دهد که هرگاه آذرخش به خانه بخورد، کارد و چنگال و سایر اشیای آهنی را بشدت آهنربا می‌کند.
در آغاز قرن هجدهم، ثابت شد که آذرخش در واقع جریان الکتریکی شدیدی است که از هوا می‌گذرد. بنابر این، به این نتیجه می‌رسیم که جریان الکتریکی خواص مغناطیسی دارد؛ اما این خواص جریان را فقط در سال 1820 «اورستد» (H. Oersted)، فیزیکدان دانمارکی، با آزمایش مشاهده و بررسی کرد.
 همان طوری که نیروهای مؤثر در بارهای الکتریکی نیروهای الکتریکی نام دارد، نیروهای مؤثر در آهنرباهای طبیعی یا مصنوعی را «نیروهای مغناطیسی» می‌گویند.
منشأ میدان مغناطیسی:
اگر در فضا نیروهای الکتریکی حاکم باشد و بر ذرات باردار نیروی الکتریکی وارد کند، می‌گوییم در این فضا میدان الکتریکی وجود دارد. از این رو، آزمایش نشان می‌دهد که در فضای اطراف جریان الکتریکی نیروهای مغناطیسی ظاهر می‌شود؛ یعنی میدان مغناطیسی به وجود می‌آید. 
 اولین سؤال اورستد:
آیا ماده سیم روی میدان مغناطیسی به وجود آمده از جریان اثر دارد یا نه؟ اورستد دریافت که سیمهای اتصال را می‌توان از چند سیم یا نوار باریک مختلف درست کرد و جنس فلز در نتیجه اثر نمی‌گذارد (باحتمال، اگر بزرگ باشد، اثر می‌گذارد)؛ چون فلزات مختلف مقاومتهای الکتریکی متفاوتی دارند. اگر به باتری وصل شود، ممکن است جریانهای متفاوت داشته باشد و در نتیجه اثر مغناطیسی این جریانها متفاوت خواهد بود؛ اما باید به یاد داشت که آزمایش اورستد پیش از وضع قانون اهم و دستیابی به مفهوم بستگی مقاومت رساناها به جنس ماده تشکیل دهنده آنها انجام گرفته است. اگر آزمایش اورستد با سیمهای پلاتین و طلا و نقره و برنج و آهن یا نوارهای روی و قلع یا جیوه انجام گیرد، همین نتیجه اخیر به دست می‌آید. اورستد آزمایشهایش را با فلز، یعنی رساناهایی با رسانش الکترونی، انجام داد.
اثر مغناطیسی جریان الکترولیتی:
اگر در آزمایش اورستد فلز رسانا با لوله دارای الکترولیت یا لوله‌ای استفاده شود که داخل آن تخلیه الکتریکی صورت می‌گیرد، هرچند در این حالتها جریان الکتریکی از حرکت یونهای مثبت و منفی ناشی می‌شود، اثر آنها روی عقربه مغناطیسی با اثر رسانای فلزی یکسان است. بدون توجه به رسانای حامل جریان، در فضای اطراف آن میدان مغناطیسی به وجود می‌آید. از این رو، می‌توان گفت که در اطراف هر جریانی میدان مغناطیسی ظاهر می‌شود. این خاصیت اصلی جریان الکتریکی در تأثیرات حرارتی و شیمیایی جریان الکتریکی نقش دارد.
اثر مغناطیسی جریان و خواص الکتریکی رسانا
ایجاد میدان مغناطیسی معمولترین خاصیت از سه خاصیت جریان الکتریکی است. جریان الکتریکی فقط در یک نوع رسانا (الکترولیتها) اثر شیمیایی به وجود می‌آورد، نه در دیگران (فلزات). مقدار جریان آزاد شده از جریان، بسته به مقاومت رسانا، ممکن است بیشتر یا کمتر باشد. در ابر رساناها، ممکن است همراه جریان گرما آزاد شود. از طرفی دیگر، میدان مغناطیسی با جریان الکتریکی پیوندی جدایی ناپذیر دارد. این میدان به خواص مشخصی از رسانا بستگی ندارد و فقط شدت و جهت جریان آن را تعیین می‌کند. بیشترین کاربردهای صنعتی الکتریسیته نیز به وجود میدان مغناطیسی جریان وابسته است

Read Full Post »

عدد آووگادرو

«آووگادرو» با استفاده از قانون فاراده که مقدار الکتريسيته لازم را براي آزاد کردن يک يون گرم +H 96487 کولن به دست آورده بود و با استفاده از بار الکترون، اين عدد حاصل شد؛ زيرا 96487 کولن الکتريسيته براي آزاد کردن يک مول الکترون مصرف مي شود.

نکاتی درباره اين عدد

شيميدان ها هميشه  از عدد آووگادرو استفاده مي كنند؛ زيرا هر شيميدان بر اهميت اين عدد واقف است و مي داند كه به چه كار مي آيد. آيا تا به حال به اين فكر كرده ايد كه:

_ اين عدد از كجا آمده است؟

_ آيا آووگادرو خودش همه محاسبات را انجام داد؟

_ ممكن است اين عدد، قرار دادي باشد؟

_ چگونه آن را اندازه گيري كردند؟

براي پاسخ به این پرسش ها، این مقاله را بخوانید:

«آماده ئوآووگادرو» (Amadeo Avogadro) (1856-1776) صاحب فرضيه آووگادرو در سال 1811 فردی است كه به همراه «استانيس لائو»  (Stanislao Cannizaro) [صاحب قانون «گاي لوساك» (Gay-Lussac’s)] همه شبهات مربوط به مقياس وزن اتمي را در كنفرانس «كارلسروهه» (Karlsruhe) به ظرافت تمام از ميان برداشت.

بله عدد آووگادرو نامی است كه به افتخار محاسبه تعداد اتم ها، ملكول ها و … موجود  در هر گرم مول از هر ماده شيميايي به او داده شد؛ البته گفتنی است چنانچه واحد جرم را عوض کنید (برای نمونه، پوند مول بگيريد) مقدار عدد آووگادرو ديگر 6.022 ضرب در 10 به توان 23 نخواهد بود.

نخستین كسي كه تعداد مولكول هاي جرمي مواد را محاسبه کرد، «جوزف لاشميت» (Loschmidt Joser) (1895-1821)، دبير يكي از دبيرستان هاي استراليا بود.

وي در سال 1865 با استفاده از نظریه جديد جنبش مولكولي (KMT) تعداد مولكول هاي موجود در هر سانتي مترمكعب از ماده گازي شكل را با شرايط متعارفي دما و فشار محاسبه کرد و مقدار آن را  6.022 ضرب در 10 به توان 23 به دست آورد. به طور  معمول، اين عدد را «ثابت لاشميتز» مي نامند.

براي نخستین بار چه وقت عدد آووگادرو به كار رفت؟

به نظر مي رسد كه نخستین بار در سال 1909 و  در مقاله اي به نام «حركت برآوني و واقعيت مولكولي» (Movement and Molecular Reality) كه به قلم «جين باپتيس جين پرين» نوشته شد، به کار رفت. اين مقاله را «فردیک سودی» (Fredric Soddy) از فرانسه به انگليسي ترجمه کرد و اكنون نيز در دسترس است.

«پرين» همان كسي است كه در سال 1926 جايزه نوبل فيزيك را به واسطه كار بر روي عدم پيوستگي ساختار ماده و بخصوص كشف «تعادل ته نشيني» (sedimentation equilibrium)، از آن خود کرد.

نام پرين براي بسياري از كساني كه با محاسبات ديناميك مولكولي سر و كار دارند، آشناست؛ زيرا بسياري از اين روش ها را وي توسعه داد.

در مقاله پرين، وی گفت كه: اين عدد ثابت N، ثابتي جهاني است كه بهتر است آن را ثابت آووگادرو در نظر بگيريم.

در مراسم اهدای جايزه نوبل در سال 1926 درباره كار پرين گفته شد: شايد بتوان گفت كه در اين كار – كه آن را خلاصه کرده ايم – پرين به طور غيرمستقيم به وجود مولكول ها اشاره کرده است؛ همان طوری كه از مشاهده مستقيم درك مي كنيم، ذرات ميكروسكوپي موجود در مايع، هيچ گاه در حال استراحت نيستند. آنها پیوسته در حال حركت اند؛ حتي در شرايط كامل تعادل بيروني، دماي ثابت و …

تنها توضيح انكارناپذير براي اين پديده، انتساب حركت ذرات به شوك هاي توليدي مولكول آن مايع است.

«انیشتين» نظریه رياضي اين پديده را در گذشته بیان کرده بود؛ نخستین دليل تجربي اين نظریه را فيزيكدان آلماني «سديگ» (Seddig) بيان کرد.

پس از وي، دو دانشمند دیگر، همزمان بر روي اين مسئله كار كردند: «پرين» و «ودبرگ» (Svedberg) که ما تنها پرين را معرفی می کنیم.

اندازه گيري هاي او بر روي حركت برآوني نشان داد كه نظریه انیشتين صحیح است؛ اگر چه اين اندازه گيري ها مقدار جديدي را براي عدد آووگادرو مطرح کرد.

توليد  ضربه هاي مولكولي هم سبب حركت رو به جلو ذرات در مايع مي شود و هم سبب چرخش آنها می شود.

نظریه اين چرخش را انيشتين بيان کرده بود، ولي اندازه گيري اين چرخش را پرين انجام داد. وی در حال اندازه گيري بود كه به عدد جديدي براي آووگادرو دست يافت. نتايج اين تحقيقات چيست؟ در دو گرم هيدروژن چند مولكول وجود دارد؟

كارهاي انیشتين و پرين گام هاي اوليه در راه شناخت ماهيت مولكول هايي است كه حتي تا پيش از سال 1900 ناشناخته بود و عدد آووگادرو مقداري داشت كه بايد به طور تجربي اندازه گيري مي شد.

در ادامه كار «لاشميتز» و «پرين»، بسياري از دانشمندان با استفاده از روش هاي گوناگون براي رسيدن به مقدار دقيقی از تعداد مولكولهاي موجود در هر مول ماده بسیار تلاش کردند، ولي تا سال 1933  به قطعيت مناسبي دست نيافتند.

در مقاله «ويرگو» – فيزيكداني در دانشگاه شفيلد انگلستان – به نام «Loschmidt’s Number» که در سال 1933 چاپ شد، آمده است: اين عدد كه پیوسته از آن  به نام عدد آووگادرو ياد مي شود، بيان ديگري از عدد لاشميتز است كه همان تعداد مولكولهاي موجود در هر سانتي مترمكعب را از گاز در شرايط استاندارد دارد.

متأسفانه اين تعابير بیشتر ناپايدارند. فرضيه مهم آووگادرو در شناسايي تعداد مولكول هاي گازهاي گوناگون در حجم معين (با فشار و دماي يكسان) در سال 1811 فرموله شد؛ بنابر این، با نام وي درآميخت؛ اما آووگادرو تخمين كمي از آنها را بیان نکرد.

نخستین تخمين واقعي از تعداد مولكول هاي موجود در هر سانتي مترمكعب از گاز، با شرايط استاندارد، در سال 1865 و به دست لاشميتز زده شد و از اين زمان بود كه تعداد مولكول ها (اتم ها) در هر گرم مولكول (اتم) ارزيابي شد؛ البته بر اساس بیشتر متون علمي آلماني، از نظر كميتي چنان برمي آيد كه به جاي عدد لاشميتز بر سانتي مترمكعب بايد گفت: عدد لاشميتز بر مولكول (اتم) گرم.

بنابر این، تا سال 1933 نظريه روشني درباره نام این عدد نبود. «ويرجو» ادامه مي دهد كه: در آن سال 8 نام براي كشف مقدار واقعي اين عدد ساخته شده بود؛ زيرا اين عدد پايه ثابت اتمي است كه باحتمال مقدار آن مهمترين مطلب در فيزيك اتمي است.

جديدترين مقدار براي آنچه ما امروزه آن را عدد آووگادرو مي ناميم، پراش پرتو ايكسي است كه در فاصله شبكه اي فلزات و نمك ها سنجيده مي شود.

در مقاله ويرجو، كوشش هايي را كه وي پيش از اين در استفاده با اين روش انجام داد، بیان کرده است.

در كتاب هاي نوين شيمي عمومي نتايج متأثر از اين روش ها بیان شده است. برای نمون، از داده هاي حاصل از اشعه ايكس، فرد مي تواند معين كند كه تيتانيوم (TI) ساختماني با هسته مركزي مكعب شكل – يعني دو اتم تيتان براي هر سلول – دارد و طول هر گوشه آن 330.6 پيكومتر است.

همچنين، مي توان دريافت كه چگالي فلز تيتان 4.401 گرم بر سانتي مترمكعب است. تعداد مولكول هاي تيتان در هر مول از آن 47.88 گرم است.

امروزه بهترين مقدار كه همانا  6.022 141 99 x 1023 mol-1  اتم بر مول (منبع = پایگاه اینترنتی NIST) است.

Read Full Post »