نگاهی گذرا به علم شیمی

 کمپلکس هم

  هم کمپلکس پورفیرین با آهن است که باعث قرمز رنگ بودن رنگ خون می شود،هم در سلول های قرمز خون با پروتئینی موسوم به گلوبین، کمپلکس تشکیل می دهد که به نام هموگلوبین معروف است .

 این کمپلکس مسئول انتقال اکسیژن مولکولی، به محل مورد نیاز می باشد. اتم آهن با 4نیتروژن پورفیرین کمپلکس ایجاد می کند اما هنوز دو موضع کئوردینه شدن اضافی در بالا وپایین صفحه حلقه پور فیرین وجود دارد.

هیدرو کربن های آرو ماتیک

برخی از هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای سرطان زا هستند این مواد هنگامی که بر روی پوست موش قرار داده شوند می توانند در مدت کوتاهی تومور ایجاد کنند.

این هیدرو کربن های سرطان زا نه تنها در قطران ذغال سنگ وجود دارند بلکه در دود توتون وتنباکو نیز وجود دارند اثر نامطلوب بیولوژیکی دودهاز سال 1775مشخص بود بسیاری از پاک کننده های دود کش ها به سرطان بیضه مبتلا می شوند. ابتلا به بیماری سرطان لب وشش در معتادان به سیگار بیش از افراد عادی است. چگونگی عملکرد این ترکیبات در ایجاد سرطان کاما مشخص نیست بدن برای حذف  هیدروکربن ها معمولا آنها را به مواد محلول در آب اکسایش می دهد.

بدین ترتیب مواد قابل دفع می شوند. به نظر می رسد محصولات متابولیتی این اکسایش عامل واقعی ایجاد سرطان باشد برای مثال، از قوی تری مواد سرطان زا  بین این نوع ترکیبات بنزو[a] پیرن است که در اکسایش آنزیمی این ماده به دیول اپوکسید تبدیل می شود.

این دیل اپوکسید با DNAسلولی وارد واکنش شده جهش سلولی رخ می دهد.

در نتیجه از تولید مثل عادی سلول جلوگیری به عمل می آید. بنزن نیز ترکیبی بسیار سمی است و می تواند به کبد خساراتی جدی وارد کند  اما تولوئن سمیت بسیار کمتری برای انسان دارد.

ساختار ککوله برای بنزن

در سال 1868 ککوله از بین ایزومرهای مختلف C₆H₆ ساختار 6 ضلعی منتظم را برای بنزن پیشنهاد نمود که در هر کربن حلقه یک هیدروژن قرار دارد .

برای چهار ظرفیتی شدن کربن او پیشنهاد کرد که سه پیوند دوگانه به صورت متناوب نسبت به یکدیگر قرار گرفته اند ککوله پیشنهاد کرد که پیوندهای ساده و دوگانه در حلقه آنقدر سریع مواضع خود را تعویض می کنند که زمانی برای انجام واکنش های مربوط به پیوند دوگانه باقی نمی ماند . دو ساختمان ککوله برای بنزن تنها دو آرایش الکترون ها با هم تفاوت دارند . همه اتم ها مواضع یکسانی را در دوساختمان اشغال می کنند .

ترکیبات آروماتیک

مطالعه ی ترکیبات آروماتیک با کشف هیدروکربن جدیدی از بقای روغن شیمیست انگلیسی مایکل فارادی در سال 1825 شروع شد . فارادی این هیدروکربن جدید را بی کربورات هیدروژن نامید که اکنون به بنزن معروف است .  در سال 1834 شیمیست آلمانی ایلهارد ( دانشگاه برلین )  بنزن را از حرارت دادن بنزوئیک اسید با اکسید کلسیم سنتز نمود وفرمول C₆H₆  را برای آن پیشنهاد کرد .

نام فنو قبلا توسط فارادی برای C₆H₆  پیشنهاد گردیده بود. فنو یک لغت یونانی به معنی روشنایی است. لفظ فنو امروز به فنیل تبدیل شده و به گروه C₆H₅-  نسبت داده می شود .

نام بنزن با توجه به سنتز آن از اسید بنزوئیک انتخاب گردیده است . ترکیبات دارای حلقه بنزنی بوی دلپذیر دارند و به همین دلیل آنها را آروماتیک می گویند . لازم به توضیح است که تعداد زیادی از مواد خوشبو ، آروماتیک نیستند .   

آلکین ها

آلکین ها ئیدرو کربن هایی با پیوند سه گانه ی کربن - کربن هستند. این ترکیبات دارای فرمول عمومی    C_nH_2n-2 می باشند. ساده ترین آلکین مولکول اتین یا استیلن با فرمول عمومی  C₂H₂  است، به همین لحاظ آلکین ها را غالبا استیلن ها می نامند. ترکیبات استیلنی به طور طبیعی وبه مقدار زیاد در گیاهان یافت می شوند. برای مثال ترین که در گلرنگ موجود است، فعالیت قابل ملاحظه ای دربرابر نماتود داردودر قسمتی از گیاهان برای مقابله ودفاع شیمیایی گیاه تشکیل می شود. آلکان ها وآلکین ها ترکیبات غیر اشباع هستند.

هیدروکربن های سیر نشده یا غیر اشباع

این دسته از هیدرو کربن ها شامل تمام ترکیبات حلقوی و غیر حلقوی بایک یا چند پیوند دوگانه یا سه گانه می باشند.

آلکان ها

هیدروکربن های اشباع نشده با یک پیوند دوگانه  به فرمول کلی C_nH_2n می باشند، این ترکیبات

با سیکلوآلکان ها نیز ایزومر ساختمانی هستند . آلکان های ساده در مقیاس صنعتی از نفت به دست می آیند  اتیلن ساده ترین آلکن زنجیری با فرمول C₂H₄ است که بیش ترین کاربرد را در صنایع شیمیایی از قبیل تهیه ی اتانول، پلیمر های افزایشی و... دارد. از اتیلن به عنوان گاز هورمونی در رسیدن میوه ها نیز استفاده می شود. نام آیوپاک اتیلن اتن است.که فرمول گسترده ی آن در زیر نشان داده شد.

منشا آلکان ها : نفت

منشا اولیه آلکان ها نفت است . نفت مخلوط پیچیده ای از ترکیبات آلی می باشد ، که بیشترشان آلکان ها و هیدروکربن های آروماتیک هستند . نفت همچنین دارای مقدار کمی از ترکیبات  اکسیژن دار ، نیتروژن دار و گوگرد دار است .

پالایش نفت

مرحله اول پالایش نفت تقطیر است ؛ تقطیر عبارت است از جدا کردن اجزای نفت بر اساس فراریت آنها . جداسازی کامل نفت به اجزای تشکیل دهنده اش و خالص سازی تک تک مواد موجود در آن به طور کامل ، کار غیراقتصادی است و واقعاً از نظر تکنیکی ممکن نیست . بیش از 500  ترکیب مختلف در نفتی که در زیر 20 درجه تقطیر می شود ، وجود دارند . بنابراین برش های نفتی به دست آمده حاوی مخلوطی از آلکان ها با نقطه جوش مشابه اند .(جدول زیر) این مخلوط آلکان ها برای استفاده به عناوین مختلف مانند : سوخت ، حلال آلی ، روان کنننده و ... مناسب می باشند .

-       اجزای معمول بدست امده از تقطیر نفت 

   چطور بود؟

 آلکان ها و سیکلوآلکان ها 

هیدرو کربن هایی که پیوند ساده کربن – کربن دارند آلکان نامیده می شوند .

 هیدروکربن هایی که پیوند دوگانه کربن – کربن دارند ، آلکن و آن هایی که دارای پیوند های سه گانه کربن – کربن هستند آلکین نامیده می شوند .

سیکلو آلکان ها دارای فرمول عمومی C_nH_2n+2 می باشند . سیکلو آلکان های حاوی یک حلقه ، دو اتم هیدروژن نسبت به آلکان ها کمتر دارند و فرمول عمومی آنها C_nH_2n  می باشد .

آلکان ها و سیکلو آلکان ها از نظر بسیاری خواص مشابه اند و در کنار همدیگر بررسی می شوند . بعضی تفاوت های باقیمانده و همچنین بعضی تفاوت های ساختمانی ناشی از حلقه های سیکلو آلکان ها به صورت جداگانه مورد بررسی قرار می گیرند .

                                                       یا لطیف

تركيبات كربن وپيوند های شیمیایی

شیمی آلی مطالعه ترکیبات کربن می باشد. ترکیبات کربن در همه ی موجودات زنده وجود دارند ، به عنوان مثال در دی اکسی ریبونو کلییک اسید (DNA) که مولکولهای حجیمی دارای اطلاعات ژنتیکی هستند ، کربن وجود دارد. کربن سازنده ی پروتیین های خون ، ماهیچه وپوست می باشد. آنزیم ها که کاتالیزور واکنش های حیاتی در بدن ما هستند، نیز دارای ساختار کربنی می باشند . میلیارد ها سال پیش کربن در سیاره ما به صورت گاز CH₄ (متان)  وجود داشت . این ترکیبات الی همراه با آب ، آمونیاک و هیدروژن تشکیل دهنده جو اولیه بودند . به طور تجربی نشان داده شده که وقتی تخلیه الکتریکی یا تشعشعات مختلف از داخل چنین اتمسفری عبور می کند ، بسیاری از این ترکیبات ساده تجزیه شده و ب اجزای فعال تبدیل می شوند . این اجزا خود می توانند به ترکیبات پیچیده تبدیل شوند . ترکیباتی مانند آمینواسید ها ، فرم آلئید ، سیانید هیدروژن ، پورین و پیریمیدین از این طریق می توانند تشکیل شوند . این ترکیبات و بسیاری از ترکیبات دیگر که در اتمسفر اولیه تشکیل شده اند به صورت باران به داخل دریاها منتقل گردیدند و محیطی برای تشکیل مواد اولیه برای زندگی به وجود آوردند . آمینواسید ها با هم دیگر ترکیب شده و پروتئین های اولیه را به وجود می آورند .

مولکول فرم آلدئید با این ترکیبات قند ها را تشکیل داده اند. از ترکیبات قند ها وفسفات های معدنی و پورتین یا پیریمیدین ، ریبونوکلئیک اسید (RNA) ،(DNA) به وجود آمدند . بدین ترتیب با روش های نامعلوم وطی فرایند های طولانی همه موجودات زنده در کره زمین به وجود آمدند . نه تنها ما از مواد آلی به وجود آمده ایم ، بلکه در محیطی آکنده از مواد آلی نیز زندگی می کنیم . لباسی که می پوشیم ، مواد طبیعی مثل کتان و پشم یا مواد سنتزی مانند نایلون و پلی استرها  همه از ترکیبات کربن ساخته شده اند . بنزینی که به عنوان سوخت اتومبیل مورد استفاده قرار می گیرد ، لاستیک ها و مواد پلاستیکی اطراف ما همه مواد آلی هستند . اکثر داروهایی که به سلامتی ما کمک می کنند از مواد آلی ساخته شده اند . به هر حال شیمی آلی با زندگانی ما عجین شده است و باید آن را درک کنیم .

امیدوارم براتون مفید باشه

بسیاری از فروشگاه ها درهایی دارند که به طور خود کار با وبسته می شوند. بعضی از این درها دستگاه ها به کار می افتند که عملکرد آن بستگی به نور دارد .در یک طرف جلوی در                       منبعی از نور است .مقبل این منبع یک آشکارساز نور است.وقتی باریکه ای از نور روی آشکارساز می افتد سبب می شود که از ماده ی درون آشکارساز الکترون هایی خارج شوند          و جریان الکتریکی در مدار برقرار گردد.گسیل الکترون ها بر اثر نور را اثر فوتوالکتریک می نامند. وقتی شما به طرف در می روید و بین منبع نور وآشکارساز قرار می گیرید ، باریکه ی نور قطع می شود و گسیل الکترون از آشکار ساز متوقف شده ، جریان الکتریکی قطع می گردد . باقطع جریان الکتریکی  مکانیسمی به کار می افتد که در راباز می کند .

اینشتین در سال 1921 برای توضیح اثر فوتوالکتریک جایزه نوبل دریافت کرد . مدت ها قبل معلوم شده بود که وقتی نور به سطح بعضی از مواد برخوردمی کند ، الکترون از آن ماده گسیل می یابد . اما واقعیتی معمّا گونه درباره این تغییر وجود داشت . معما این بود که وقتی شدت نور (تعداد فوتون ها در واحد زمان ) کاهش می یافت ، انرژی الکترون های گسیل یافته تغییر نمی کرد بلکه تعداد الکترون ها کمتر می شد .

اینشتین نشان داد که فرضیه پلانک این مشاهده را توضیح می دهد . مقدار معینی انرژی لازم است تا یک الکترون از سطح ماده ای جدا شود اگر فوتونی با انرژی بیشتر به الکترون برخورد کند الکترون را از سطح دور خواهد کرد . چون الکترون در حال حرکت است ، مقداری انرژی جنبشی دارد . دراین صورت مقداری از انرژی فوتون برای آزاد کردن الکترون از سطح و بقیه آن صرف انرژی جنبشی الکترون می شود . هرگاه نور با یک فرکانس معین به کار رود در این صورت الکترون هایی که از سطح ماده می گریزند همگی انرژی یکسان خواهند داشت . اگر شدت نور افزایش یابد و فرکانس ثابت بماند عده ی الکترون های گسیل یافته افزایش خواهد یافت . اما اگر فرکانس نور افزایش یابد ، انرژی فوتون زیاد می شود . چون مقدار انرژی لازم برای آزاد شدن الکترون از اتم یک عنصر معین ثابت است ، الکترون هایی که با فرکانس زیاد تر سطح ماده را ترک می کنند انرزی جنبشی بیشتری خواهند داشت .فرضیه ی پلانک همراه با توضیح اینشتین ماهیت ذره ای بودن نور را تایید کرد .  

    تفکر تحلیلی :

چگونه اثر فوتو الکتریک در یک نورسنج عکاسی بکار می رود ؟