عناصر و منابع آنها

[حامدیا]

عناصر طبیعی در جهان پیرامون ما از مواد گوناگونی ساخته شده است. این مواد دارای حالتهای فیزیکی مختلف می‌باشند، سنگها و کوهها جامدند، رودها و دریاها از آب مایع تشکیل شده‌اند و هوای اطراف به صورت گاز می‌باشد. پوسته زمین از ترکیبات مختلفی تشکیل شده است.

از کانیهای مختلفی که با تجزیه آنها عناصر سازنده آنها بدست می‌آید و انسان با یافتن شیوه‌های مختلف عناصر فراوانی را از پوسته زمین استخراج کرده و برای رفع نیازهای خود از آنها استفاده می‌کند. عناصر مختلف از لحاظ خواص فیزیکی و شیمیایی با یکدیگر متفاوت می‌باشند، اما در یک خاصیت مهم باهم مشترک هستند و آن عدم تجزیه آنها به مواد ساده‌تر می‌باشد.
منابع عناصر
از 90 عنصری که در طبیعت وجود دارد شش تای آنها ( N2 و O2 و چهار گاز نجیب Ye ، kr ، Ar ، Ne) به صورت عنصر در اتمسفر یافت می‌شوند. این شش عنصر را می‌توان با تقطیر جز به جز هوای مایع از یکدیگر جدا کرد. چهار عنصر دیگر (Na ، Mg ، Cl2 ، Br2) را می‌توان از آب اقیانوسها که در آنجا بصورت یونهای تک اتمی وجود دارند، استخراج کرد و سپس با واکنشهای الکتروشیمیایی در سلولهای الکتریکی به عناصر مربوطه تبدیل کرد.

تقریبا تمام عناصر دیگر را می‌توان از ذخایر معدنی روی زمین یا زیر زمین بدست آورد. اما اکثر این معادن را نمی‌توان به عنوان منابع تهیه عنصر در نظر گرفت زیرا بسیاری ناخالص هستند. مواد معدنی نسبتا کمی وجود دارد که استخراج عناصر از آنها مقرون به صرفه است و اصطلاحا آنها را کانه می‌نامند.

فلزاتی مانند طلا و پلاتین را که به حالت عنصر وجود دارند، می‌توان با روشهای جداسازی فیزیکی ساده بصورت خالص بدست آورد. معمولا طلا را از طریق انحلال در جیوه جدا می‌کنند. گوگرد تنها جامد غیر فلزی است که بصورت ذخایر عظیم زیرزمینی با خلوص 99% یافت می‌شود.
جدول تناوبی عناصر
در سال 1864 جی نیولندز و درسال 1867 دیمتر مندلیف تدوین عناصر را در قالب جدولی شروع کردند. جدول نیولندز تا عنصر کلسیم کارایی داشت و بعد از آن اشکالات عمده‌ای داشت که در جدول مندلیف این اشکالات تا حدی بر طرف شده بود. مندلیف عناصر را برحسب افزایش وزن اتمی مرتب می‌کرد. شکل جدید این جدول امروزه برحسب افزایش عدد اتمی عناصر مرتب شده است و هر عنصر با نشانه اتمی که شامل یک یا دو حرف بوده و از اسم عنصر یا اسم لاتین آن عنصر و یا از اتم یکی از ترکیبات آن مشتق شده است، نمایش داده می‌شود.

عناصر با خواص شیمیایی مشابه در زیر یکدیگر در یک گروه قرار می‌گیرند و هر دوره تناوب با یک فلز قلیایی آغاز و به یک گاز نجیب ختم می‌شود. به جز گروه یک که با هیدروژن آغاز می‌شود. جدول تناوبی ، وسیله با ارزشی است که از روی آن می‌توان خواص عناصر مختلف را پیش بینی کرد.



طبقه‌بندی عناصر
فلزات
از 106 عنصر شناخته شده تقریبا 81 عنصر را می‌توان جزء فلزات طبقه بندی کرد. همه فلزات کم و بیش دارای خوص فیزیکی زیر هستند. رسانایی الکتریکی زیاد - رسانایی گرمایی زیاد - جلاپذیری - قابلیت مفتول شدن و چکش خواری و بارزترین خاصیت فلزات که آنها را از سایر عناصر متمایز می‌سازد، تمایل به از دست دادن الکترون می‌باشد. خصلت فلزی در جدول تناوبی از چپ به راست کاهش و از بالا به پایین افزایش می‌یابد.

عناصری که معمولا فلز نامیده می‌شوند، شامل گروههای زیر هستند : تمام عناصر گروههای A1 و A2 ، عناصر سنگین در گروههای A3 )Tl و In و Ga و Al ) A4 ، ( Sn و Pb و A5 ، ( Bi ، تمام عناصر واسطه از زیر گروههای B ، تمام آکتنیدها و لانتانیدها.
نافلزات
در گوشه راست بالای جدول تناوبی مجموعه 17، عنصری وجود دارد که معمولا غیرفلزات نام دارند. به جز سلنیوم و شکل گرافیت کربن بقیه آنها نارسانای الکتریکی می‌باشند. بلورهای غیرفلزات به جز چند استثناء از جمله الماس از نظر ظاهری کدر هستند و تمام جامدات غیرفلزی با چکش خوردن یا کشیده شدن ، خرد می‌شوند.

از دیدگاه شیمیایی مهمترین خاصیت غیرفلزات تمایل آنها در بدست آوردن الکترون در واکنشهای شیمیایی است. به جز گازهای نجیب که برعکس سایر غیرفلزات تمایل کمتری به ترکیب با سایر عناصر نشان می‌دهند و برعکس سایر غیرفلزات که در حالت گازی مولکولهای چند اتمی تشکیل می‌دهند (مثل N2 و O2 و S8 و …) این گازها تک اتمی هستند.
شبه فلزات
عناصری مانند بور ، سیلیسیم ، ژرمانیوم ، آرسنیک ، آنتیموان و تلوریوم که خواص آنها حد واسط فلزات و غیرفلزات می‌باشد، شبه فلز نامیده می‌شوند. همه آنها جلای فلزی دارند ولی هیچ‌یک در واکنشهای شیمیایی یون مثبت تشکیل نمی‌دهند. شبه فلزات نیم رسانا هستند.

اگرچه رسانایی الکتریکی آنتیموان و آرسنیک به فلزات نزدیک است. سیلیسیم و ژرمانیوم در ساخت ترانزیستورها کاربرد دارند. خاصیت بارز شبه فلزات این است که برعکس فلزات ، رسانایی الکتریکی آنها به دما بستگی دارد و با بالا رفتن دما رسانایی الکتریکی آنها بهتر می‌شود. دو عنصر بسیار سنگین پولونیوم و استاتین که هیچ یک در طبیعت وجود ندارند بطور قراردادی در گروه شبه فلزات طبقه‌بندی می‌شوند.
منبع:سایت رشد
​

 

[termah]

اطلاعات در مورد کلر

اطلاعات در مورد کلر

معرفي :

کلر عنصر شیمیایی با عدد اتمی ۱۷ و نشان Cl می‌باشد. کلر هالوژن است و در جدول تناوبی در گروه ۱۷ قرار دارد. گاز کلر زرد مایل به سبز است، دو و نیم مرتبه از هوا سنگین تر، دارای بوی بسیار بد و خفه کننده و بسیار سمی است. این عنصر عاملی اکسید کننده، سفیدکننده و گندزدا می‌باشد. کلر به‌عنوان بخشی از نمکهای طعام و ترکیبات دیگر به مقدار زیادی در طبیعت و لزوماً در بیشتر جانداران وجود دارد.




ویژگی‌های درخور نگرش :

نوع خالص این عنصر شیمیایی به شکل گازی دو اتمی و سبز رنگ می‌باشد. نام کلر برگرفته از واژه chloros به معنی سبز مایل به زرد است ،که اشاره به رنگ این گاز دارد. این عنصر جزئی از گروه هالوژنهای نمک ساز می‌باشد و به‌وسیله اكسايش کلریدها یا به روش رایج الکترولیز تهیه می‌گردد. کلر گازی است به رنگ زرد مایل به سبز که تقریباً با تمامی عناصر به سرعت ترکیب می‌شود. در ۱ لیتر آب ۱۰ درجه، ۳٫۱۰ لیتر ودر آب ۳۰ درجه تنها ۷۷/۱ لیتر کلر حل می‌شود.


کاربردها:

کلر عنصر شیمیایی مهمی در تصفیه آب، مواد گندزدا در سفید کننده و نیز در گاز خردل به شمار می‌رود. همچنین کلر در ساخت طیف وسیعی از اقلام روزمره کاربرد دارد.
برای از بین بردن باكتري و سایر میکروبهای موجود در ذخائر آب آشامیدنی بکار می‌رود. امروزه حتی به ذخائر کوچک آب همواره کلر افزوده می‌گردد. در تولید محصولات کاغذی، مواد ضد عفونی کننده، رنگدانه‌ها، مواد غذائی، حشره کشها، رنگها، فرآورده‌های نفتی، پلاستیک، دارو، منسوجات، حلالها و محصولات مصرفی بسیار زیاد دیگری کاربرد دارد. درترکیبات آلی درصورتیکه کلر جایگزین هیدروژن شود«لاستیک مصنوعی) اغلب باعث ایجاد خصوصیات مورد نیاز در این ترکیبات می‌گرددلذا در ترکیب آلی از این عنصر به‌عنوان عامل اکسید کننده و جانشین، به طور گسترده استفاده می‌گردد.
سایر موارد کاربرد کلر در تولید کلراتها، کلروفرم، تتراکلراید کربن ودر استخراج برم می‌باشد.



تاریخچه :

کلر (از واژه یونانی χλωρος به معنی زرد مایل به سبز) را Carl Wilhelm Scheele در سال ۱۷۷۴ کشف نمود و اشتباهاً تصور کرد این عنصر حاوی اکسیژن است. Humphry Davy در سال ۱۸۱۰ نام کلر را برای این ماده انتخاب کرد و اصرار داشت که این ماده در واقع یک عنصر است.


پیدایش :

به‌وسیله الکترولیز محلول آبداری از کلرید سدیم، کلر تولید می‌شود. این عنصر در طبیعت فقط بصورت ترکیب با سایر عناصر و عمدتاً سدیم به شکل نمک طعام (NaCl)، و همچنین در کارنالیت و سیلویت، یافت می‌شود.

ترکیبات :

کلریدها، کلریتها، کلراتها، پرکلراتها و کلرامینها




ایزوتوپها :

دو ایزوتوپ پایدار اصلی برای کلر با جرم ۳۵ و۳۷ وجود دارد که به نسبتهای به ترتیب ۳:۱ یافت شده و وزن اتمی مقادیر عمده و مشهود ۵/۳۵ را در اتمهای کلر ایجاد می‌کنند.کلر دارای ۹ ایزوتوپ با Mass number(خردیزه جرم) بین ۳۲ و ۴۰ می‌باشد که تنها سه عدد از این ایزوتوپها بصورت طبیعی یافت می‌شوند.کلر پایدار ۳۵ (۷۷/۷۵٪)، کلر ۳۷(۲۳/۲۴٪) و کلر رادیواکتیو ۳۶. نسبت کلر ۳۶ به کلر پایدار در محیط زیست تقریباًE -۱۵: ۱ ۷۰۰ است.Cl-۳۶ درجو به‌وسیله پراشیدن Ar-۳۶ براثر فعل و انفعالات پروتونهای اشعه کیهانی حاصل می‌گردد. در زیرسطح زمین Cl-۳۶ عمدتاً در نتیجه جذب نوترون توسط Cl-۳۵ یا جذب موآن به‌وسیله Ca-۴۰ تولید می‌گردد.Cl-۳۶ به صورت S-۳۶ و Ar-۳۶ با نیمه عمر درهم ۳۰۸۰۰۰ سال متلاشی می‌شود. نیمه عمر این ایزوتوپ آبدوست و غیر واکنشی، آن را مناسب تاریخ گذاری زمین‌شناسی با دامنه‌ای از ۶۰۰۰۰ تا ۱ میلیون سال می‌نماید. بعلاوه مقادیر زیادی Cl-۳۶ به‌وسیله پرتوافشانی بر آب دریا، در خلال انفجارات جوی سلاحهای اتمی بین سالهای ۱۹۵۸ و ۱۹۵۲تولید شد. مدت زمان حضور Cl-۳۶ در جو تقریباً یک هفته‌است. بنابراین Cl-۳۶ به‌عنوان رویداد شمار آبهای داخل خاک و زیرزمینی دهه ۵۰ برای تاریخ گذاری آبهای کمتر از ۵۰ سال پیش نیز سودمند است. Cl-۳۶ در مراحل دیگری از علم زمین‌شناسی از جمله تاریخ گذاری یخها و رسوبات بکار می‌رود.


هشدارها :

کلر موجب تحریک دستگاه تنفسی بخصوص در کودکان و کهنسالان می‌شود.کلر در حالت گازی باعث تورم غشای مخاطی شده و درحالت مایع موجب سوختگی پوست می‌شود. مقدار ۳٫۵ppm آن لازم است تا به‌عنوان بویی متمایز شناخته شود و مقدار ppm۱۰۰۰ آن کشنده‌است. به همین علت در طول وضعیت زندگی استاد درجنگ جهانی اول کلر یکی از گازهایی بود که به‌عنوان گاز جنگی مورد استفاده قرار گرفت. مواجهه با این گاز نباید از ۰٫۵ppm فراتر رود(با میانگین وزنی زمان ۸ ساعت –۴۰ ساعت در هفته).
مواجهه شدید با مقدار زیاد کلر غلیظ (اما نه مقدار کشنده) می‌تواند باعث ادم ریه یا آب آوردن آن که وضعیتی بسیار ناگوار است، گردد.تماس دائم با مقادیر کم آن ریه‌ها را ضعیف کرده وآسیب پذیری ریه‌ها را در برابر بیماریهای دیگر افزایش می‌دهد. در صورت مخلوط شدن مواد سفید کننده با آمونیاک، اوره و سایر محصولات شوینده، احتمال تولید گازهای سمی وجود دارد. این گازها حاوی مخلوطی از گاز کلر و تری کلرید نیتروژن هستند؛ بنابراین باید از چنین ترکیبی اجتناب کرد.




روند شیمیائی تولید گاز کلر :

کلر را می‌توان از الکترولیز محلول سدیم کلراید، مانند برین، به دست آورد.


الکترولیز سلول جیوه

الکترولیز سلول جيوه اولین روش تولید کلر در مقیاس صنعتی بود. اندهاي تيتانيوم بالای یک كاتد جیوه مایع قرار می‌گیرد، محلولی از کلرید سدیم بین دو الکترود قرار قرار داده می‌شود. وقتی جریان الکتریکی برقرار می‌شود، کلراید در سمت آندهای تیتانیوم آزاد شده ،و در همین حال سدیم بصورت ملغمه‌ای در جیوه رسوب می‌کند.
ملغمه را می‌شود، با فعال کردن مجددش، توسط آب به جیوه تبدیل کرد؛ که ایجاد هیدروژن و هیدروکسید سدیم می‌کند. اینها خود ،محصولات جنبی مفیدی هستند. این روش مقادیر زیاد انرژی را مصرف می‌کند و در عین حال نگرانیهائی در باره خروج جیوه به محیط نیز وجود دارد.

الکترولیز سلول دیافراگم :

یک صفحه آزبست روی شبکه آهنی کاتد قرار می‌گیرد تا از اختلاط مجدد کلر تشکیل شده در آند و هيدروكسيد سديم تشکیل شده در کاتد جلوگیری نماید. این روش ،از روش سلول جیوه کمتر انرژی مصرف می‌کند ،اما هیدروکسید سدیم را به سختی می‌توان جمع آوری و به ماده‌ای مفید تبدیل کرد.

الکترولیز یاخته پوسته :

یاخته الکترولیز توسط یک پوسته ،که به عنوان یک تبادل کننده یون عمل می‌کند ،به دو قسمت تقسیم می‌شود. محلول کلرید سدیم خیس در سمت آند قرار گرفته و آب مقطر در سمت کاتد قرار داده می‌شود. این روش تقریباً به اندازه یاخته دیافراگم به صرفه بوده و باز هم تولید هیدروکسید سدیم بسیار خالص می‌کند.


منبع: سایت پیام نور