جستجو در تک بوک با گوگل!

بازدید
بازدید
بازدید
شیمی کاربردی
بازدید
بازدید
بازدید
۱-۱- بیان مسأله:
فلزات سنگین به عنوان یک مسئله خطر ساز از ابعاد مختلف و به طور جدی میتوانند زیست انسان و سایر موجودات زنده را به خطر بیاندازند. یکی از عمدهترین منابع تولید کننده این عوامل سنگهای معادن و غبارهای آتشفشانی میباشند ولی در کنار اینها انسان خود به اشکال مختلف مانند صنایع رنگرزی، آبکاری فلزات و باطری سازی در انتشار فلزات سنگین نقش دارد(۸). حضور این عوامل در محیط زیست در دراز مدت منجر به کاهش توان تولید مثلی آبزیان ، مشکلات تنفسی و عصبی و غیره شده و در ضمن با توجه به تجمع آن در بدن (تجمع زیستی) و انتقال آنها به مصرف کنندگان بعدی از جمله انسان میتواند عوارض غیر قابل جبرانی را ایجاد نماید. یکی از منابع مهم انتقال فلزات سنگین خوراک مصرفی ماهیان پرورشی است که با اندازه گیری دو فلز سرب و آهن میتوان به میزان حضور این عوامل در غذا و احیاناً بالا بودن آنها بیش از حد استاندارد پی برد. همچنین بررسی میزان این فلزات در آب و ماهیان مزارع پرورشی از نظر مقایسهای میتواند راه کار مناسبی در نحوه استفاده از این منابع آبی و یا حتی ماهیان مورد پرورش در این آبها به ما بدهد.
۱-۲- اهداف، فرضیات و سؤالات تحقیق:
۱-۲-۱- اهداف تحقیق:
۱- بررسی و اندازه گیری دو فلز سنگین سرب و آهن در چهار نوع خوراک مصرفی، آب و عضله ماهی قزل آلای رنگین کمان استان چهار محال و بختیاری.
۲- مقایسه بین میزان فلزات سنگین سرب و آهن در انواع غذا، آب ورودی مزارع و عضله ماهیان مزارع مختلف قزل آلای رنگین کمان .
۱-۲-۲- فرضیات تحقیق:
۱- میزان فلزات سنگین سرب و آهن در خوراک مصرفی، آب و ماهیان قزل آلای رنگین کمان بالاتر از حد استاندارد است.
۲- میزان فلزات سنگین سرب و آهن در خوراک مصرفی، آب و ماهیان قزل آلای رنگین کمان کمتر از حد استاندارد است.
۱-۲-۳- سؤالات تحقیق:
۱- میزان فلزات سنگین سرب وآهن در خوراک ، آب و عضله ماهی قزل آلا چقدر میباشد؟
۲- آیا میزان فلزات سنگین در آبهای مختلف مزارع پرورشی با هم تفاوت دارد ؟
۳- آیا میزان فلزات سنگین بین ماهیان مختلف مزارع پرورشی با هم تفاوت دارد ؟
۴- آیا میزان فلزات سنگین غذای کارخانه های مختلف با هم تفاوت دارد ؟
۱-۳- روش تحقیق و پژوهش:
در این مطالعه از منابع غذا، ماهی و آب مزارع پرورشی قزل آلای رنگین کمان به منظور اندازه گیری میزان دو فلز سرب و آهن نمونه گیری صورت می گیرد. به ترتیب از چهار نوع خوراک پر مصرف استان چهار محال و بختیاری، در هر کدام از مزارعی که از غذای مورد نظر استفاده میکنند نمونه گیری صورت گرفته و از آب و ماهیان همان مزرعه نیز نمونه گیری انجام می گیرد بطوریکه از هر مزرعه یک نمونه آب ورودی ، یک نمونه غذای GFT و دو قطعه ماهی ۲۰۰ گرمی برداشت شد و سه ماه دیگر نیز همین روال تکرار می شد. بطوریکه با احتساب دو فلز سرب و آهن در هر نمونه ، مجموعاً ۱۶ فلز در غذا، ۱۶ فلز در آب و ۳۲ فلز در ماهیان ۴ مزرعهاندازه گیری خواهد شد(مجموعاً ۶۴ فلز) برای سرب اسپکترومتری جذب اتمیبا کوره و برای آهن اسپکترومتری جذب اتمیبا شعله انجام میشود. دادههای بدست آمده با تست آماری آنالیز واریانس تجزیه و تحلیل و مقایسه میانگین دادهها با آزمون آماری دانکن صورت خواهد گرفت.
GFT: به غذای سایز ماهیان دوره رشد گفته می شود.
۲-۱-فلزات سنگین
علاوه بر کربوهیدراتها، لیپیدها، اسیدهای آمینه و ویتامینها برخی از فلزات سنگین برای فعالیت بیولوژیکی سلولها ضروری میباشند. برخی از فلزات مانند آهن برای زندگی جنبه حیاتی داشته و گروهی دیگر مانند مس و روی و سرب به مقدار جزئی برای فعالیت آنزیمها ضروری هستند(۷). این فلزات به علت داشتن وزن اتمیبالا فلزات سنگین نامیده میشوند. چنانچه میزان ورود این فلزات ضروری به بدن بیش از حد مورد نیاز باشد باعث ایجاد مسمومیت میشوند. فلزات سنگین غیر ضروری و یا فلزات سمینیز در بدن آثار سمیتولید مینمایند، به طور کلی فلزات سنگین موجود در محیط زیست یک خطر بالقوه برای موجودات زنده به شمار میآیند. انسان و حیوانات همیشه در معرض آلودگی با فلزات سنگین میباشند اینگونه فلزات با ترکیبات ضروری بدن از قبیل اکسیژن، گوگرد و ازت به صورت گروههایی از قبیلS-S ، SH ، OH ، COO و COOH پیوند برقرار مینمایند. بیشتر ترکیبات ضروری بدن از جمله آنزیمها و پروتئینها دارای چنین گروههایی میباشند در نتیجه فلزات سنگین موجب وقفه فعالیت آنزیمها و اختلال در سنتز ترکیبات ضروری بدن میشوند(۶).
۲-۱-۱- منشأ فلزات سنگین:
این فلزات جزء عوامل متشکله طبیعی آب دریاها میباشند و مقادیر فراوانی از آنها به صورت طبیعی از طرق متنوعی مانند فرسایش سنگهای معادن، باد، ذرات غبار، فعالیتهای آتشفشانی، رودخانهها و آبهای زیرزمینی وارد دریا میشوند. ولی آنچه مسئله ساز است افزایش منطقهای این فلزات به واسطه فعالیتهای صنعتی انسانی مانند افزایش پسابها و ضایعات صنعتی کارخانجات ،آلودگیهای نفتی، سموم ، دفع آفات و … میباشد(۸). این آلایندهها از یک طرف باعث کاهش اکسیژن محلول در آب شده و از طرف دیگر دارا بودن سموم اثر مستقیمیبر روی ماهیها داشته و باعث تلفات آنها میشود.
آبی که از مناطق آبخیز یا بستر رودخانهها عبور میکند، سنگهای معدنی یا مواد محلول را با خود انتقال داده و باعث مسمومیت ماهیان قسمتهای پائین رودخانه میشوند این روند سبب شده است که قسمتهای مشخصی از نهرها، دریاچهها یا سایر آبها از ماهی تخلیه شوند. از موارد دیگری که سبب آلودگی آبها میشوند میتوان از صنایع استخراج سنگ فلزات نام برد که طی بهره برداری از معادن، آب زهکشی آنها دارای مقادیر زیادی فلزات سمیاست. PH بعضی از این آبها به مقدار کمیاسیدی است و سبب افزایش حلالیت فلزات میشود به عنوان مثال آب زهکشی معدن زغال سنگ به دلیل اسیدیته زیاد فلزات موجود در بستر معدن را در خود حل میکند(۷)
۲-۲- سابقه تحقیقات در مورد سرب
۲-۲-۱- سابقه تحقیقات در مورد مسمومیت با سرب و اثر آلوده کنندگی آن در انسان
سرب فلزی سنگین خاکستری مایل به آبی رنگ، عدد اتمی ۸۲ و نقطه ذوب ۳۲۷ درجه سانتیگراد است .این عنصر در گیاهان و خاک به مقدار بسیار کم یافت میشود. در خاکهای اسیدی حلالیت آن زیاد شده و برای گیاهان سمیخواهد شد(۹و۱۱). لذا بارانهای اسیدی به طور غیر مستقیم در افزایش مسمومیت گیاهان و جانوران نقش دارند. از بین تمام ترکیبات سرب تنها تترااتیل سرب که در بنزین به عنوان ماده بالا برنده درجه اکتان مصرف میشود در حرارت معمولی اتاق قابل تصعید است لذا از سمیترین ترکیبات سرب محسوب میشود. سرب از طریق پوست، دستگاه گوارش و تنفس جذب میشود(۱). مهمترین راههای ورود سرب به بدن تنفس و پس از آن گوارش میباشد. جذب شدن از طریق پوست بستگی به نوع ترکیب آن دارد. ترکیبات معدنی سرب به کندی، در حالی که ترکیبات آلی سرب چون استات و اولئات سرب به خوبی از راه پوست جذب میشوند، تتراتیل سرب نیز به صورت مایع یا بخار از راه پوست جذب بدن میگردد(۴و۱۲).
شایع ترین علت مسمومیت با سرب جذب ذرات سرب موجود در هوا از طریق مجاری تنفسی است به خصوص در صنایعی که گرد و غبار و بخارات و دود سرب تولید میشود. جذب سرب از طریق استنشاق در افراد بالغ حدود ۱۰ درصد و در اطفال حدود ۴۰ درصد میباشد که حدود ۹۵ درصد آن جذب خون میشود و مابقی به دنبال هوای بازدم خارج شده یا در قسمت فوقانی دستگاه تنفسی تجمع مییابد و مجدداً بلع میگردد. به طور اولیه مسمومیت سرب در بزرگسالان از راه تنفس است(۴و۱۲).
تا قبل از سال ۱۹۴۲ تجمع و ذخیره شدن سرب در استخوانها مورد توجه نبوده و وجود آن را در استخوانها در مقایسه با عضلات و نسوج بی اهمیت میدانستند. بعدها معلوم شد که ترکیبات معدنی سرب ابتـدا در بافتهای نرم شامل مغز ، کبــد و ماهیچــهها توزیع و ته نشین شده و به زودی در طول زمان مقدار آن کمتر میشود و سپس در بافتهای استخوانی دندان و مو ذخیره میگردد. ذخیره سرب در استخوان شباهت زیاد به ذخیره کلسیم دارد و به صورت فسفات سرب ذخیره میشود. چنانچه غلظت فسفات خون کم باشد سرب در بافتهای غیر استخوانی ذخیره میشود، ویتامین D باعث ذخیره سرب در استخوان شده و هورمون پاراتیروئید موجب کاهش ذخیره در بافت استخوان و افزایش آن در خون میشود. سرب اساساً از طریق ادرار و به مقدار ناچیز از طریق مدفوع، عرق و شیر دفع میشود. دفع سرب در حیوانات آزمایشگاهی بیشتر از طریق صفرا است(۴). آبها به واسطه عبور در مسیر معادن سرب و نیز راه یابی فاضلاب کارخانجاتی چون صنایع باطری سازی، کریستال سازی، رنگ سازی و … آلوده میشوند. این آبها موجب تجمع سرب در ماهی و آبزیان میگردد. مطالعات بیانگر ارتباط مستقیم بین غلظت سرب موجود در آبها و لجن و غلظت آن در بافتهای آبزیان است و از طرف دیگر آبیاری مزارع و مراتع به وسیله این آبها منجر به افزایش میزان سرب در بافتهای گیاهی و به دنبال آن افزایش میزان سرب در شیر، گوشت و تخم مرغ دامها میشود(۳).
سرب با بسیاری از ترکیبات ضروری بدن مانند آنزیمها وپروتئینها اتصال برقرار نموده و موجب وقفه در فعالیت آنزیم و اختلال در سنتز پروتئین و غیره میگردد. این فلز موجب وقفه فعالیت آنزیم سدیم- پتاسیم- آدنوزین تری فسفات(Na-k-Atpase) گشته و میزان آنزیم ترانس آمیناز افزایش مییابد در حالی که این فلز موجب کاهش فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز و متیل استراز میشود(۲۰).
اولیــن عـــلائم مسمومیت ســرب غالباً غیر اختصاصی است به صـورت خستــگی، تهوع، بی اشتهایی، تغییر وضعیت خواب، اسهال، یبوست، افسردگی بروز میکند و با افزایش آن در فرد عوارض دیگری چون افزایش فشار خون، تغییر خلق و خو و اختلالات حرکتی،کم خونی ، عوارض عصبی ، آنسفالپاتی و نوریت بروز می کند(۱و۴). حداکثر میزان سرب برحسب استانداردهای موجود در کشورهای مختلف و بر اساس قوانین غذایی ۱۹۷۹ در آب آشامیدنی ۵۰ میکروگرم در دسی لیتر و در عضله ماهی به میزان ۲ میلی گرم در کیلوگرم میباشد(۱۱).
۲-۲-۲- اثر آلوده کنندگی سرب در آب دریا و ماهیان:
سرب در محیط آب بیشتر در رسوبات بستر تجمع یافته و میزان آن ۴ برابر بیشتر از سرب موجود در آب است. این ماده به طور عمده در کلیه، آبشش، عضلات و استخوانها تجمع پیدا میکند. طبق گزارش FAO سالانه حدود ۲ هزار تن سرب به دریا ریخته میشود که به پلانکتونها به ویژه فیتوپلانکتونها که حدود ۷% اکسیژن را تأمین میکنند صدمه زده و سبب مرگ و میر آنها میشود. سرب در هوا، آب و خاک وجود داشته از طریق گردش خون در بافتها رسوب نموده و ایجاد مسمومیت مینماید.
سمیت سرب برای ماهی و سایر موجودات آبزی تحت تأثیر کیفیت آب بوده و به قابلیت انحلال ترکیبات سرب و به غلظتهای کلسیم و منیزیم در آب بستگی دارد به عنوان مثال مشخص شده است که سمیت سرب با افزایش غلظت کلسیم و منیزیم در آب کاهش مییابد. مسمومیت حاد سرب ابتدا باعث آسیب به اپیتلیوم آبشش شده و ماهی مبتلا به علت خفگی تلف میشود. علائم مشخص مسمومیت مزمن سرب شامل تغییرات تابلوی خونی با آسیب شدید گلبولهای قرمز و سفید، تغییرات تحلیل رونده بافتهای پارانشیماتوز و آسیب سیستم عصبی است(۷و۵). حضور بیش از حد سرب در آب ممکن است باعث محدودیت آنزیمیموجود در بافتهای مختلف بدن شود اما اثر زیادی در تنظیم پتاسیم توسط آبشش ندارد چنین وضعیتی ممکن است بدین علت باشد که ماهیان اغلب در آبهای تقریباً ایزوتونیک با خونشان زیست میکنند بنابراین شیب یا تغییرات زیادی در داخل یا خارج بدن ماهی برای سدیم وجود ندارد(۷).
۲-۳- سابقه تحقیقات در مورد آهن
۲-۳-۱- سابقه تحقیقات راجع به مسمومیت با آهن و اثر آلوده کنندگی آن بر انسان:
شایع ترین شکل مسمومیت به صورت خوراکی است. به طور طبیعی بدن به ۴ تا۵ گرم آهن نیاز دارد که در نسوج مختلف توزیع شده است. حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد از آهن خورده شده از سلولهای مخاطی دئودنوم و ژئوژنوم به صورت آهن دو ظرفیتی جذب می شود. دفع طبیعی آهن از بدن محدود به ۱ تا ۲ میلی گرم در روز از طریق خون قاعدگی و پوسته ریزی مخاط دستگاه گوارش است. بدن توانایی دفع آهن را بیشتر از ۲ میلی گرم در روز ندارد و از این رو مصرف بیش از حد آهن موجب تجمع آهن در اعضای هدف میگردد
و اصولاً خوردن بیش از ۳۰ میلی گرم بر کیلوگرم آهن موجب مسمومیت و بیش از ۲۵۰ تا ۳۰۰ میلی گرم بر کیلوگرم آن موجب مرگ میشود(۱).
مکانیسم اثر آهن در ایجاد مسمومیت به ۴ فرم است:
۱- گشاد شدن پس شریانچهای
۲- افزایش نفوذپذیری مویرگها به علت اثر مستقیم آهن
۳- اسیدوز به دلیل آزاد شدن یونهای هیدروژن
۴- آسیب میتوکندری به خصوص در سلولهای کبد.
اثر آهن بر دستگاه گوارش:
آهن سبب نکروز هموراژیک قسمتهای ابتدایی دستگاه گوارش و همین طور موجب انفارکتوس قسمت انتهای روده کوچک میشود البته تنگی پیلور و انسداد روده از دیگر عوارض دیررس و نادر میباشد.
اثر آهن بر کبد:
تأُثیر آهن روی کبد از حالت عدم تغییر تا نکروز هموراژیک اطراف پورت و تغییر وضعیت سلولهای کوپفر و سلولهای پارانشیمال متغیر است. آسیب کبدی مذکور میتواند موجب هیپوکلسمی، هیپوپروتئینمی و اختلالهای انعقادی و در نهایت نارسایی کبد بشود(۳۳).
اثر آهن بر قلب و عروق:
تأثیر آن به صورت گشاد شدن انتهای مویرگ و افزایش نفوذپذیری آنها میباشد که موجب پر شدن وریدها، کاهش حجم خون و کم شدن برون ده قلب میشود. فرآورده آهن ممکن است شامل یکی از ۳ نمک فرو(سولفات، فومارات و گلوکونات) باشد مسمومیت براساس مقدار عنصر آهن موجود در نمک(۲۰ درصد در نمک سولفات، ۳۳ درصد در فومارات و ۲ درصد در گلوکونات) میباشد خوردن بیش از ۲۰ میلی گرم در دسی لیتر عنصر آهن سبب ایجاد مسمومیت گوارشی و خوردن بیش از ۶۰ میلی گرم در دسی لیتر باعث مسمومیت سیستمیک میگردد. تظاهرات اولیه مسمومیت ناشی از آهن شامل استفراغ و اسهال خونی و تب و هیپرگلیسمیو لکوسیتوز میباشد(۱و۴).
۲-۳-۲-اثر آلوده کنندگی آهن در آب دریا و ماهیان:
این عنصر در آبهای سطحی به اشکال اکسید ۲ ظرفیتی یا ۳ ظرفیتی وجود دارد و در آبهای کم دما و واجد آهن، باکتریهای ته نشین کننده آهن به میزان زیادی روی آبششها تکثیر یافته و به اکسیداسیون آهن ۲ ظرفیتی کمک کرده و کلونیهای رشتهای آنها آبششها را میپوشاند ابتدا آبششها بی رنگ میشوند ولی بعداً آهن ته نشین شده و باعث قهوهای شدن کلونیهای رشتهای میشود ترکیبات رسوب یافته آهن و رشتههای باکتریهای ترسیم کننده آن سطح مفید تنفسی آبششها را کاهش داده باعث آسیب به اپیتلیوم تنفسی و شوک در ماهیان میشود(۷). حد مجاز آهن برای کپور معمولی کمتر از ۲/۰ و برای قزلآلا کمتر از ۱/۰ میلی گرم در لیتر آب است(۲۴). گرچه اثرات سمی آهن و نمکهای آن به ندرت رخ میدهد اما اثرات کشنده حضور این مواد در مجاورت طولانی با ماهی در آبهایی که به مقدار ضعیفی بافر بوده و PH آنها پایین است قابل توجه است همانطور که ذکر شده تأثیرات غیر مستقیم سمیآهن به طور عمده محدود به رسوب هیدروکسید فریک و یا اکسید فریک در روی آبشش ماهی میباشد. رسوب هیدروکسید فریک بر روی تخمهای دارای جنین در حال رشد نیز ممکن است باعث خفگی و مرگ و میر جنین شود دلیل عمده تلفات ناشی از رسوب هیدروکسید فریک بر روی آبشش ماهی به دلیل ممانعت از جابهجایی اکسیژن و یا در تخمهای چشم زده به دلیل ممانعت از ورود اکسیژن از طریق پرده کوریون جنین به داخل تخم است(۳۴).
شاپر کلوز(۱۹۹۲) عامل اصلی صدمات ناشی از آهن را رسوب ترکیبات این عنصر بر روی آبشش میداند و معتقد است که این رسوب باعث ایجاد مناطق نکروتیک بر روی آبشش ماهی قزل آلای جوان میشود. به طور کلی میتوان ابراز نمود آبهایی که واجد ترکیبات آهن قابل رسوب هستند معمولاً دارای اکسیژن محلول کم ، مقدار زیادی دی اکسید کربن و PH کمتر از ۷ میباشند هوادهی این آبها باعث کاهش دی اکسید کربن و افزایش اکسیژن محلول میگردد و اجازه میدهد که آهن به طرف بستر استخر رسوب نماید(۳۲).
طی تحقیقی که توسط کوگی و همکاران (۲۰۰۶) روی ماهی کفال و ماهی خاردار در شمال شرقی دریای مدیترانه در ترکیه انجام شد میزان کادمیوم، مس، آهن، روی و سرب توسط جذب اتمی با شعله در کبد ، آبشش و عضله اندازه گیری و نتایج زیر حاصل شد .
۱- به جز سرب بیشترین میزان از هر فلز ابتدا در کبد، سپس در آبشش و بعد در عضله بوده است.
۲- آهن ، روی و مس بیشترین فراوانی و کادمیوم و سرب کمترین فراوانی را در بافتهای مختلف داشتند.
۳- تغییرات فصلی نیز در میزان فلزات مشخص شد ولی به طور کلی بیشترین میزان برای تمام فلزات در بافتهای مختلف هر دو گونه ماهی در تابستان مشاهده شد(۱۸).
در تحقیقی که توسط اشرف و همکاران (۲۰۰۶) روی میزان هفت فلز سنگین(سرب ، کادمیوم ، نیکل ، مس ، روی ، کروم و آهن ) در ماهیهای کنسرو شده ساردین، آزاد و تن که در کشور عربستان مورد استفاده قرار میگیرد انجام شد سرب و کادمیوم از طریق اسپکتروسکوپی جذب اتمی تیوپ گرافیتی و نیکل، مس، کروم و آهن با استفاده از اسپکتروسکوپی جذب اتمیبا شعله تعیین شد.
– میزان سرب در ماهی آزاد برابر با ۲/۱-۰۳/۰ میکروگرم در گرم با میانگین ۳۱۳/۰ میکروگرم در گرم میباشد .
– میزان سرب در ماهی تن برابر با ۵۱/۰-۰۳/۰ میکروگرم در گرم با میانگین ۲۳۳/۰ میکروگرم در گرم میباشد .
– میزان سرب در ماهی ساردین برابر با ۹۷/۱-۱۳/۰ میکروگرم در گرم با میانگین ۸۳۵/۰ میکروگرم در گرم میباشد .
بازدید
اتم هیدروژن :
معروفترین نوع هیدروژن گاهی بنام پروتیوم خوانده می شود . و دارای هسته ای شامل یک پروتون است و یک الکترون دور این هسته در گردش است . این الکترون در داخلی ترین لایه , یا کمترین سطح انرژی که یک الکترون می تواند داشته باشد , حرکت می کند . این لایه یا سطح انرژی , لایه K یا اولین سطح انرژی نام دارد . برای آنکه اندازه ها و فاصله های بین اجزاء اتم پروتیم بهتر فهمیده شود . هسته ( یک پروتون ) را باندازه ته یک سنجاق ۲۵/۰ سانتیمتر نشان می دهیم . باین مقیاس الکترون که کمی از آن پروتون بزرگتر است , باید دور هسته و بفاصله ای که بطور متوسط حدود ۱۲ متر باشد , یعنی در کره ای باین شعاع حرکت کند . این الکترون با سرعت دور هسته می چرخد و عملا چنین فضائی را اشغال می کند .
عدد اتمی یک اتم , برابر عده پروتونهای هسته آنست . یک عنصر شامل اتمهایی است که همه آنها دارای یک عده مساوی پروتون در هسته شان می باشند . بنابراین همه شان دارای همان عدد اتمی هستند ( تمام اتمهای طبیعی که برانگیخته نشده و خنثی هستند , دارای یک آرایش الکترونی مساوی دور هشته شان هستند . ) عنصر هیدروژن شامل اتمهائی است که در هسته شان یک پروتون دارند . بنابراین عدد اتمی آنها برابر ۱ است . هر اتمی که دارای عدد اتمی ۱ باشد دارای یک پروتون در هسته اش خواهد بود و اتم هیدروژن است .
علاوه بر پروتیوم که ۹۸۵/۹۹ درصد در هیدروژن طبیعی وجود دارد و نوع دیگر از هیدروژن می شناسیم که یکی ازآنها دوتریوم است که به نسبت %۱۵ ۰/۰ در هیدروژن طبیعی موجود است و هسته آن دارای یک پروتون و یک نوترون است و یک الکترون در خارج از هسته آن حرکت می کند . نوع سوم هیدروژن , تری تیم است که خاصیت رادیواکتیوی دارد و مقدار آن در طبیعت بسیار کم است .
ولی مصنوعا باواکنش های هسته ای ساخته می شود . هسته تری تیم دارای یک پروتون و دو نوترون است و یک الکترون دور آن در گردش است .
این سه قسم اتم همه اتم هیدروژن هستند زیرا هسته آنها یک پروتون دارد و عدد اتمی آنها در هر حال برابر ۱ است . با وجود این چون عده نوترونهای هسته آنها مختلف است , جرم این اتمها متفاوت است .
اتمهای یک عنصر که دارای جرمهای مختلف هستند ایــزوتوپ یعنی همخانه نامیده
می شوند .
بیشتر عناصسر داری دو یا چند شکل ایزوتوپ هستند که ممکن است طبیعی باشند یا بطور مصنوعی تهیه شوند . با وجود آنکه ایزوتوپهای عناصر داری جرم مختلف هستند در خواص شیمیائی تفاوت زیادی ندارند .
هر یک از اقسام مختلف اتم که بوسیله ترکیب هسته هایش مشخص می شود نو کلید می نامند .
و نو کلیدهائی که دارای عدد اتمی مساوی باشند ایزوتوپ نامیده می شوند سه نوع ایزوتوپ هیدرژن نو کلیدهای پروتیم و دوتریم و تریتیم هستند .
علاوه برنامهائی که به نو کلیدهای هیدرژن داده شده است می توان آنها را بوسیله عدد جرمی شان مشخص ساخت و عدد جرمی یک اتم برابر حاصل جمع پروتونها و نوترونهای هسته آن است .
عدد جرمی پروتیم ۱ است ( ۱ پروتون + ۰ نوترون ) در صورتیکه در هسته دو تریم برابر۲ است ( 1 پروتون + ۱ نوترون ) و در تریتیم ۳ است ( ۱ پروتون + ۲ نوترون ) . گاهی این ایزوتوپها را با اسم هیدرژن ی۱ و هیدرژن ۲ و هیدرژن ۳ مشخص می کنند .
قـانـون تنـاوبی بودن خواص عنـاصـر
۱_ جدول تناوبی مندلیف :
اگر قرار شود , خواص ۱۰۴ عنصر شیمیائی را برای کسب معلومات مختصری هم که باشد , در دانش شیمی بررسی کنیم , کار و تکلیف مشکلی در پیش خواهیم داشت , اما اگر بعضی از عناصر خواص شبیه هم داشته باشند و بتوانیم آنها را با هم طبقه بندی کنیم , بخاطر سپردن خواص مشخص کننده هر طبقه زیاد مشکل نخواهد بود , حتی ممکن است بعضی تغییر ها را در خواص افراد هر طبقه بخاطر بسپاریم . مخصوصا اگر این تغییرات بطور منظمی صورت گیرد . در طول اواخر قرن هیجدهم و اوایل قرن نوزدهم , شیمی دانان بعضی اجسام را بعنوان عنصر شیمیائی مشخص کردند بعلاوه نشان داند که شباهتهائی بین خواص بعضی عناصر موجود است . از جمله کشف کردند که سدیم و پتاسیم فلزهای نقره فام نرمی هستند و دریافتند که کلسیم و باریم و استرونسیم فلزی را براههای شیمیائی مشابهی همانندی تشکیل می دهند ؛ و کلروبرم و ید عناصر غیر فلزی رنگین هستند . اما این قبیل کشفیات
پراکنده برای طبقه بندی تمام عناصر معلوم در یک دستگاه واحد , زیاد مفید و امید بخش نبود .
۲_ اولین کوششها برای طبقه بندی عناصر :
در حدود سال ۱۸۰۰ شیمی دانان تعیین وزن اتمی دقیق بعضی عناصر را شروع کردند و بزودی کوششهائی برای طبقه بندی عناصر براین مبنی بعمل آمد . در سال ۱۸۱۷ یوهان ولفگانگ دوبرینر
( 1849 _ 1780 ) ملاحظه کرد که وزن اتمی استرونسیم تقریبا برابر نصف مجموع وزن اتمی ها ی کلسیم و باریم است . و نیز بعدها مشاهده رد که وزن اتمی برم میانگین وزن اتمی های کلروید است .همنیطور وزن اتمی سلنیم با متوسط وطن اتمی های گوگرد و تلوریم تفاوت چندانی نداشت . دوبرینر این دسته ها را ۳ تائی یا تریاد نامید .
در سال ۱۸۶۴ جهن نیولاند ( ۱۸۹۸ _ ۱۸۳۸ ) تمام عناصر معلوم آنزمان را بترتیب وزن اتمی شان مرتب کرد و بعد آنها را بدسته هائی که هر یک دارای هفت عنصر بود تقسیم کرد نیولانداین تقسیم را باین مناسبت انجام داد که عنصر هشتم بنظر او دارای خواص شیمیائی نظیر عنصر اول دسته قبل بود . آنوقت این عنصر را اول دسته دوم قرار داد و سعی کرد که بهمکارانش بقبولاند که قانون هشت تائی او مقید است ولی آنان در کمال ساده دلی باین فکر خندیدند .
لتارمیر ( ۱۸۹۵ _ ۱۸۳۰ ) نیز جدولی برای طبقه بندی عناصر مطابق وزن اتمی آنها تنظیم کرد .
موزلی عدد اتمی عناصر را تعیین کرد : در حدود ۴۵ سال بعد از کار مندلیف درباره جدول تناوبی عناصر , کشف مهم دیگری بعمل آمد که به حل مسئله طبقه بندی عناصر کومک کرد . در بخش سوم بیان کردیم که عدد اتمی یک عنصر , عده و پروتونهای هسته را تعیین می کند هنری گوین جفری موزلی ( ۱۹۱۵ _ ۱۷۸۷ ) دانشمند برگزیده جوان انگلیسی از اشعه X برای تعیین عدد اتمی عناصر استفاده کرد .
شعاعهای x تشعشعات الکترو مغناطیسی با تواتر زیاد و طول موج کوتاه هستند . اشعه x در این لوله ها با جنس فلزی که هدف قرار گرفته بستگی دارد . بنابراین فلزهای مختلف از آلومینیم تا طلا را که جرم اتمی آنها بترتیب زیاد می شود هدف قرار داد و مشاهده کرد که : هر چه پروتونهای هسته اتم فلز بیشتر باشد طول موج شعاع x هدف قرار گیرد , کمتر خواهد بود .
موزلی دریافت که در بعضی موارد یک تغییر غیر عادی در طول موج اشعه بین دو عنصر متوالی پیش می آید . این تغییر دو برابر مقدار محاسبه شده بود . موزلی نتیجه گرفت که د راین موارد یک عنصر از جدول تناوبی کم است . بعدها چندین عنصر کشف شد و خانه های خالی که موزلی تعیین کرده بود پرشد .
قانون تناوب : وقتی عناصر را در یک جدول تناوبی بجای ترتیب جرم اتمی صعودی , بترتیب عدد اتمی آنها مرتب کنیم , مسائلی که در تنظیم جدول پیش آمده بود خود _ بخود برطرف می شود . وقتی جدول را بترتیب جرم اتمی صعودی مرتب کنیم پتاسیم قبل از آرگن قرار می گیرد . در صورتیکه اگر مطابق خواص شیمیائی شان در جدول مرتب کنیم پتاسیم بعد از آرگن واقع می شود و اینمطلب با عدد اتمی ۱۸ برای آرگن و ۱۹ برای پتاسیم مطابقت دارد . همین طور است در مورد تلوریم ۵۲ وید ۵۳ .
همنطور که در ( ۱ § ) دیدیم مندلیف اینطور نتیجه گرفت که خواص فیزیکی و شیمیائی عناصر تابع تناوبی وزن اتمی آنها است . امروزه کاملا واضح است که عدد اتمی بهتر ترتیب تنظیم جدول تناوبی را می دهد و نتیجه تحقیقات مندلیف امروزه بشرح زیر ولی بنام قانـون تنــاوبی بیان
می شود : خواص فیزیکی و شیمیائی عنصرها تابع تناوبی عدد اتمی آنها هستند . بعبارت دیگر وقتی عناصر را به ترتیب عدد اتمیشان مرتب کنیم خواص آنها در فواصل معینی تکرار می شود .
تنظیم جدول تناوبی مدرن : مراجعه مکرر باین جدول وقتی این درس را می خوانید به شما در فهمیدن و یادگرفتن جدول کمک خواهد کرد . هر عنصر در این جدول جای مخصوص و معینی دارد . در میان هر خانه علامت اختصاری یک عنصر نوشته شده و بالای علامت اختصاری جرم اتمی و پائین آن عدد اتمی دیده می شود . طرف راست هر علامت اختصاری اعدادی می بینید که عده الکترونهای هر لایه را نشان می دهد . عناصری که در یک خط قرار دارند , عناصر یک نوبت یا سری و عناصر یک خط عمودی را گروه یا ستون یا خانواد ه می نامند .
عدد اتمی هیدرژن ۱ است و این عنصر بتنهائی بالا و بیرون جدول قرار دارد . زیرا دارای چند خاصیت منحصر بخود او است , د رحقیقت , هیدروژن در ستون اول سمت چپ جای دارد . زیرا مدار خارجی آن مانند دیگر عناصر این ستون دارای یک الکترون است .
هلیم با عدد اتمی ۲ بالای ستون آخر سمت راست قرار دارد و ساده ترین عنصر این ستون است که به گازهای نجیب اختصاص دارد . دقت کنید که هلیم دوالکترون در لایه k دارد و این لایه با ۲ الکترون کامل می شود . هیدروژن و هلیم نوبت اول عناصر را تشکیل می دهند .
نوبت دوم شامل هشت عنصر است . لیتیم یک فلز نرم و نقره فام است . فلز تند اثری است که اتم آن دارای یک الکترون در مدار خارجی L است . بریلیم فلزی است نقره فام ولی کم اثر از لیتیم , که اتم آن دارای ۲ الکترون در لایه L است . برون یا بر یک جسم جامد سیاه زنگ با کمی خاصیت فلزی است و اتمهای آن دارای ۳ الکترون در لایه L هستند . کربن عنصر جامدی است با خواص شیمیائی جالب و مخصوص که بین خواص فلزها و غیر فلزها است و چها ر الکترون در لایه L دارد . نیتروژن گازیست بی رنگ با خواص غیر فلزی که ۵ الکترون در لایه دارد . اکسیژن گازیست بی رنگ با خواص غیر فلزی که ۵ اکترون در لایه L دارد . فلوئور گاریست زرد کمرنگ با خاصیت غیر فلزی بسیار شدید و ۷ الکترون در لایه L و نئون گازی بیرنگ و کم اثر با ۸ الکترون در لایه خارجی L دارد .
در این شرح مختصر از خواص این عناصر , باید دفت شود که تبرتیب از یک فلز تند اثر شروع شده و بیک غیر فلز تند اثرر و یک عنصر بی اثر خاتمه می یابد . این تغییر خاصیت فلز تند اثر بغیر فلز با تغییر عده اکترونهای لایه L از ۱ تا ۷ همراه است و نئون عنصر بی اثر دارای ۱۸ الکترون یک اکته در لایه L است .
نوبت سوم هم شامل هفت عنصر است : سدیم فلزی است نفره فام و نرم , مانند لیتیم با یک الکترون در لایه M و منیزیم فلز نقره فام و خواص شبیه بریلیم بادو الکترون در لایه M است آلومینیم فلز خاکستری رنگ با کمی خاصیت غیر فلزی و ۳ الکترون در لایه M . سیلیسیم غیر فلز تیره رنگ با خواصی شبیه کربن و ۴ الکترون در لایه M است . فسفر غیر فلز جامد که ترکیباتی شبیه ترکیبات نیتروژن و ۵ الکترون در لایه M دارد . گوگرد غیر فلزی است جامد برنگ زرد با ۶ الکترون در لایه M و کلر عنصر گازی شکل برنگ سبز مایل بزرد با خاصیت غیر فلزی شدید شبیه خواص فلوئورو ۷ الکترون در لایه M . واپسین آنها آرگن گاز بیرنگ کم اثر با ۸ الکترون در لایه M است .
بازدید
بازدید
بازدید