اهمیت کالیبراسیون در صنایع

کالیبراسیون مقایسه‌ای است میان دو ابزار اندازه‌گیری و مستند ساخت این مقایسه. ابزاری که باید کالیبره شود در برابر یک استاندارد مرجع صحیح تر و قابل ردیابی مورد مقایسه قرار می‌گیرد که از آن به عنوان کالیبراتور یاد می‌شود. درباره میزان صحت مورد نیاز برای ابزار مرجع نظرات متعددی وجود دارد ولی بر این نکته که استاندارد مرجع باید از ابزار تحت کالیبره شدن صحت بیشتری داشته باشد توفق عمومی وجود دارد. مهم تر اینکه استاندارد مرجع باید قابلیت ردیابی معتبر به استانداردهای ملی داشته باشد. ضروری است که عدم قطعیت استاندارد مرجع و کل فرایند کالیبراسیون ارزیابی شود، در غیر اینصورت کل کالیبراسیون پرسش برانگیز خواهد بود.

دلایل اصلی کالیبراسیون – تمامی ابزارها در طول زمان دچار رانش می‌شوند.

واقعیت این است که تمامی ابزارها در طول زمان دچار رانش می‌شوند. معمولا ابزارهای مدرن کمتر از مدلهای قدیمی‌تر دچار رانش (drift) می‌شوند (منظور از رانش تغییر خطای ابزار در طول زمان و تحت شرایط کاری عادی است). سازندگان معتبر ابزار بهترین اجزا را انتخاب کرده و فرایند پیرسازی (aging) آنها را بخوبی به انجام می‌رسانند (پیرسازی به مفهوم عمیات حرارتی روی فلزات و آلیاژها برای ایجاد سریعتر تغییرات در خواس آنهاست). بطور معمول تلاش برای حذف رانش از نظر تجاری ناممکن است.

شرایط محیطی و استفاده از ابزار نیز می‌تواند بر رانش تاثیر بگذارد. دماهای بسیار بالا یا پایین، تغییر فصول و رطوبت می‌توانند بر ابزار تنش وارد سازند. ابزارهای پراستفاده در شرایط بحرانی بیشتر از سایر ابزارها دچار فرسایش می‌شوند. کالیبراسیون متوالی در بازه‌های مناسب می‌تواند میزان رانش را مشخص ساخته و امکان تنظیمات مناسب برای کاهش خطای ابزار را فراهم سازد. بنابراین رانش یکی از عوامل مهمی است که کالیراسیون دوره‌ای را ضروری می‌سازد.

مسئولیت زیست محیطی، انطباق با مقررات، استانداردها و نظامهای کیفی

دلایل دیگر برای کالیبراسیون دوره‌ای ابزارها عبارت است از مقررات، استانداردها و نظامهای کیفی شرکت که این امر را اجباری می‌سازند. حتی اگر یک شرکت دارای نظام کیفی نباشد اغلب مشتریانش دارای چنین نظامی هستند.

در سالهای اخیر، کارخانجات فرآوری کننده باید در تطابق با قوانین زیست محیطی میزان انتشار گازهای آلاینده خود را بطور مداوم پایش کنند. برای نیل به این منظور تجهیزات باید تحت کالیبراسیون منظم قرار داشته باشند. در بدترین حالت اگر این مقررات رعایت نشوند کارخانه ممکن است مجوز کاری خود را ز دست داده و طبق قوانین زیست محیطی بسته شود.

لیکن بیشتر شرکتها دارای یک نظام کیفی هستند که اغلب تایید صلاحیت شده است. متداول ترین استاندارد برای تایید صلاحیت یک نظام کیفی، خانواده ISO 9000 استانداردها است. گرچه استاندارد زیست محیطی ISO 14000 نیز بسیار متداول است.

دلایل ایمنی

دلایل ایمنی برای کالیبراسیون تجهیزات را می‌توان به دو دسته تفکیک کرد: ایمنی کارکنان/کارخانه و ایمنی مشتری/مصرف کننده.

کالیبراسیون سیستم‌های ایمنی در شرکتها تحت قوانین اکیدی قرار دارد و این قوانین تعیین کننده الزامات معینی هستند. در برخی صنایع مانند نفت و گاز و صنایع شیمیایی که خطر انفجار به علت استفاده از مواد فرار بالاست، ایمنی کارخانه و کارکنان از بالاترین اولویت برقرار است. در برخی صنایع مانند آب و نوشیدنی‌ها به علت توجه بالایی که به ایمنی مشتری می‌شود، کالیبراسیون تجهیزات اهمیتی بالا می‌یابد.

کیفیت محصول

در برخی وضعیت‌ها، کیفیت محصول نهایی تنها با اندازه‌گیری محصول نهایی امکان پذیر نیست. بلکه باید در حین فرایند ساخت اندازه‌گیری‌های متعددی صورت پذیرد. این اندازه‌گیری‌ها باید توسط تجهیزات کالیبره شده انجام شوند. کیفیت محصول نهایی را می توان با این اندازه‌گیری‌های حین فرایندی و درون تلرانسهای تعریف شد در حین فرایند برقرار نمود. برای مثال یک فرایند عملیات حرارتی ممکن است متضمن عملیات روی فلز در دماهای مختلف برای نیل به مشخصات معینی در محصول باشد و اندازه گیری این مشخصات تنها در محصول نهایی بسیار دشوار یا غیرممکن خواهد بود. بنابراین ثبت شواهد اندازه گیری در حین فرایند به صورت دقیق و کالیبره شده برای ارزیابی کیفیت محصول نهایی بسیار مهم خواهد بود.

منبع:

Calibration White Paper, www.beamex.com

رابطه بین شعاع اتمی عناصر و جایگاه آنها در جدول تناوبی

جدول تناوبی عناصر را به گونه ای آرایش می دهد که ویژگی های شیمیایی و فیزیکی آنها به صورت روندهای مکرر ظاهر می شوند. این روندها را تنها با بررسی سریع جدول تناوبی می توان دریافت و توضیح آنها به توسط پیکربندی الکترونی عناصر صورت می گیرد. تمامی عناصر تمایل دارند با بدست اوردن یا از دست دادن الکترونهای ظرفیت، آرایش هشت تایی پایدار در لایه الکترونی آخر خود کسب کنند. دو روند مهم دیگر در جدول تناوبی قابل مشاهده است. نخست این که با حرکت از سمت چپ به راست جدول در طول یک دوره (سطر جدول)، الکترونها یکی یکی به اتم اضافه می شوند. بدین ترتیب با افزایش بار مثبت هسته و تعداد الکترونها، گیوند میان لایه های الکترونی و هسته اتم قوی تر می شود. دوم اینکه با حرکت به پایین در طول یک ستون در جدول تناوبی، پیوند میان لایه هیا بیرونی و هسته ضعیف تر می شود. این دو روند توضیح دهنده خواص مهمی مانند شعاع اتمی، انرژی یونیزاسیون، الکترونخواهی و الکترونگاتیویته هستند.

شعاع اتمی

 شعاع اتمی یک عنصر به صورت نصف فاصله میات مراکز دو اتم یک عنصر که با هم تماس دارند، تعریف می شود. بطور کلی از چپ به راست در طول یک دوره شعاع اتمی کاهش افته و در طول یک گروه از بالا به پایین افزایش می یابد. عناصری با بزرگترین شعاع اتمی در گروه نخست و پایین جدول تناوبی جای دارند.

 از چپ به راست در یک دوره، الکترونها یکی یکی به آخرین لایه انرژی اضافه می شوند. این الکترونها درون یک لایه هستند و نمی توانند اثر جاذبه هسته را بپوشانند. از انجایی که تعداد پروتونها نیز افزایش می یابد جاذبه هسته بر این لایه الکترونی افزایش یافته و شعاع اتمی کاهش می یابد.

 با حرکت از بالا به پایین در طول یک گروه، تعداد الکترونها و لایه های الکترونی کامل شده افزایش می یابد لیکن تعداد الکترونهای ظرفیت (آخرین لایه) ثابت است. بدین ترتیب بر تعداد لایه های الکترونی افزوده شده و شعاع اتم فزونی می گیرد.

منبع:

https://www.thoughtco.com/periodic-properties-of-the-elements-608817

آلوتروپ چیست؟

معرفی مفاهیم و چند مثال

عبارت آلوتروپ به اشکال مختلف یک عنصر شیمیایی اشاره دارد که حالت فیزیکی متفاوتی دارند. اختلاف در شکل فیزیکی به روش مختلف پیوستن اتمها به هم در شبکه بلوری آلوتروپها مربوط می شود. جونز ژاکوب برزیلیوس دانشمند بزرگ سوئدی در 1841 برای اولین بار مفهوم الوتروپ را عرضه کرد.

آلوتروپها با وجود فرمول شیمیایی یکسان می‌توانند خواص شیمیایی و فیزیکی بسیار متفاوتی داشته باشند. برای مثال گرافیت و الماس دو آلوتروپ معروف کربن هستند که به حالت جامد وجود دارند. گرافیت نرم و مشکی رنگ است در حالی که الماس بسیار سخت و شفاف است. آلوتروپهای فسفر رنگهای متفاوتی همچون قرمز، زرد و سفید دارند. با قرار دادن یک عنصر در معرض فشار، دما یا نور شدید ممکن است نوع آلوتروپ تغییر کند، برای مثال گرافیت در دما و فشار بالا به الماس تبدیل می‌شود.

در الماس اتمهای کربن در یک شبکه بلوری چهار وجهی به سختی به هم پیوسته اند در حالی که در گرافیت یک شبکه مسطح شش ضلعی لایه ای دارند و این لایه ها با نیوی ضعیف واندروالس به هم پیوسته اند. برا یشکستن مقاومت اتمهای کربن در شبکه چهار وجهی الماس نیروی بسیار زیادی لازم است در حالی که با مختصر نیرویی، لایه های مسطح گرافیت از هم جدا شده و بر سطح ماده (مانند کاغذ) اثری بجای می‌گذارند.

گاز اکسیژن O₂ و ازن O₃ آلوتروپهای عنصر اکسیژن هستند. در حالی که گاز اکسیژن ماده اصلی تنفس و حیات است ازن فعالیت شیمیایی شدیدی دارد و قابل تنفس نیست.

آلوتروپیسم را نباید با پلی مورفیسم اشتباه گرفت. آلوتروپیسم به معنای وجود ساختارهای مختلف اتمی یک عنصر خالص است در حالی که پلی مورفیسم به اشکال مختلف بلوری مواد مرکب گفته می‌شود.

منبع:

https://www.thoughtco.com/allotrope-definition-in-chemistry-606370

اصول و مبانی عصاره گیری(قسمت اول)

عصاره گیری

وقتی مواد موجود در سلول های گیاهی با حلال ها از جمله آب یا حلال های آلی از گیاهان استخراج شود به آن عصاره می گویند.

در صورتی که عصاره با اتانول یا متانول استخراج شود با توجه به پلاریته های آنها حاوی کلیه مواد موجود در گیاه بوده و به عصاره بدست آمده عصاره تام می گویند در صورتی که عصاره گیری با حلال های دیگر انجام شود ممکن است قسمتی از مواد موجود در گیاه خارج گردد. اکثر داروهای گیاهی امروز با آب و اتانول از گیاهان استخراج می شوند.

در واقع عصاره گیری عمل خارج ساختن برخی مواد از یک ساختار متشکل یا توده غیر متشکل است که طی فرآیندهایی نظیر کشش، مکش، فشار، تقطیر، به کار بردن یک حلال و یا به طریق شیمیایی و فیزیکی انجام می شود. عصاره گیری عمل خارج ساختن برخی مواد از یک ساختار متشکل یا توده غیر متشکل است که طی فرآیندهایی نظیر کشش، مکش، فشار، تقطیر، به کار بردن یک حلال و یا به طریق شیمیایی و فیزیکی انجام می شود. در داروسازی عصاره گیری منحصرا به معنی خارج نمودن مواد متشکله قابل حل از داروهای خام یا داروهای نسبتا تصفیه شده، به وسیله حلال های مناسب است و برای جداسازی مواد متشکله از مایعات محلول، حلال های اختلاط ناپذیر یا روش های مکانیکی استفاده می شود. عصاره مواد حل شده ای که ضمن حل شدن قسمت های قابل حل گیاه دارویی در حلال به دست می آید، صرف نظر از اینکه کدام یک از دو فرآیند عصاره گیری به کار برده شود.

اصطلاحات عصاره گیری

تفاله: آنچه که پس از عصاره گیری (پرکولاسیون) از گیاه دارویی برجا می ماند.

خیساندن: غوطه ور نمودن گیاه دارویی درون حلال یا (حلال های) مناسب، برای مدت زمان معین از چند ساعت الی سه هفته تا وقتی که قسمت های قابل حل گیا ه در حلال حل شود.

فشردن: فرآیند جداسازی مایعات از جامدات به وسیله فشار دادن.

پرکولاسیون: نوعی خارج نمودن است که در آن قسمت های پودر شده یا بریده شده گیاهان دارویی را درون ظرف مناسبی که در ته آن دریچه خروج تعبیه شده قرار می دهند، در این فرآیند ضمن پایین رفتن حلال، ترکیبات حل شونده گیاه خارج می شود. به عنوان مثال پرکولاسیون آب از حلال خاکستر چوب. در این عمل پتاس و سایر مواد در آب حل می شوند، محلول را معمولا آب قلیایی می نامند.

جوشانده ها: معمولا جوشانده ها، از راه جوشاندن ماده گیاهی یا موادی که دارای محتویات محلول در آب و پایدار در برابر حرارت اند، طی مدت زمان معین تهیه می شوند. 

توجه: جوشانده ها تنها چند روز دوام می آورند، مگر اینکه حفاظت شوند یا در یخچال نگه داری گردند. دم کرده ها: معمولا دم کرده ها از مواد گیاهی که دارای محتویات محلول در آب اند تهیه می شوند. استاندارد کردن این مواد بسیار مهم است. دم کرده ها ناپایدارند و به ویژه مستعد حمله انواع قارچ ها و باکتری ها می باشند. لذا پس از تهیه هر دم کردنی، باید آن را در یخچال نگه داری کرد.

عصاره های سیال: عصاره های سیال از طریق خیساندن، پرکولاسیون و تبخیر به دست می آیند. الکل، آب یا گلیسیرین گیاهی و ترکیبات وابسته آن ها از متداولترین حلال هایی اند که در این زمینه استفاده می شوند. تنتور: بیشتر تنتورها حاوی 10 تا 20 گرم مواد متشکله فعال گیاه دارویی (بدون آب) در 100 میلی لیتر آب اند. از این رو قدرت آن ها 0.1 الی 0.2 عصاره سیال است. تنتور را می توان از همان روشی که برای تهیه عصاره سیال استفاده می شود تهیه کرد. خیساندن نیز راه دیگری برای تهیه تنتور است.

روش عصاره گیری

عصاره گیری با استفاده از حرارت و بدون دخالت حرارت انجام  پذیر می باشد. در صورتی که اجسام موجود در گیاهان به حرارت حساس باشند بهتر است از روش دوم استفاده کنیم. عصاره گیری با دخالت حرارت با وسیله ای به نام سوکسله و عصاره گیری بدون دخالت حرارت با وسیله ای به نام پرکوله صورت می گیرد.

وقتی برای عصاره گیری از حرارت  استفاده شود در نتیجه عمل عصاره گیری سریع تر و ارزان تر صورت می گیرد و برعکس وقتی برای عصاره گیری از روش دوم  که با حرارت است  استفاده شود عمل عصاره گیری به زمان  بیشتری نیاز دارد و میزان حلال مصرفی  نیز بیشتر و گران تر می باشد.

مزیت

عصاره گیری بدون دخالت حرارت سالم ماندن اجسام در عصاره است در این صورت اثر عصاره شبیه گیاه مربوطه می باشد. بعد از استخراج مواد حلال به کار رفته با کمک تقطیر و یا تقطیر در خلا جدا می شود. در صورتی که عصاره با آب یا اتانول استخراج شود می تواند بدون خارج کردن حلال آن را در داروهای خوراکی مصرف نمود ولی در صورتی که عصاره با حلال های دیگر استخراج شود خوراکی نبوده و حتما باید حلال های دیگر را خارج نمود.

شیمی در دنیای واقعی

کتاب “World of Chemistry” که توسط سه تن از استادان دانشگاه ایلینویز نگاشته شده، کتاب جامعی برای مطالعه شیمی توسط دانش‌آموزان دبیرستان است. این کتاب علاوه بر جامعیت و پوشش دادن کلیه سرفصل‌های مورد نیاز شیمی مقدماتی، دارای تصاویر بسیار زیبا و روشن از مفاهیم و پدیده‌های شیمی است. مطالب فرعی با عنوان “Chemistry in Your World” در بردارنده مثال‌هایی از کاربرد شیمی در دنیای واقعی است که علاقه هر دانش‌آموز مشتاقی را به دانستن بیشتر درباره علم شیمی برخواهد انگیخت. در این مقاله بخش‌هایی از مطالب نامبرده ذکر می‌گردد.

مین یابهای وزوزو!

تقریبا 100 میلیون مین پلاستیکی در سراسر زمین در میدانهای جنگی سابق پراکنده شده اند. هر روز این مین‌های پنهان حدود 60 نفر را کشته یا دچار نقص عضو می‌کنند. یافتن این مینها بسیار دشووار است، زیرا طوری طراحی شده‌اند که در برابر آشکارسازی مقاومت می‌کنند. دانشمندان امروزه بسیار مشتاقند که روشی برای آشکارسازی مینها با استفاده از زنبورهای عسل بیابند. سابقا معلوم شده است که زنبورهای عسلی که در زمین‌های آلوده پی غذا می گردند با خود مواد آلوده را به داخل کندوها می برند. دانشمندان بر این امیدند که زنبورهای عسل پراکنده در میادین مین بتوانند آثاری از مواد انفجاری نشت کرده از مینها را با خود حمل کرده و انسانها را از مخاطرات نزدیک آگاه سازند. دانشمندان همچنین برنامه‌ای برای آموزش زنبورهای متخصص در یافتن مینها دارند و این کار را با آغشته ساختن مواد غذایی با آثار اندکی از مواد منفجره انجام می‌دهند. با نصب برچسبهای آشکارساز الکترونیکی که کوچکتر از یک دانه برنج هستند به پشت زنبورها می توان مسیر حرکت آنها را ردیابی کرد. اگر این روش جواب دهد، روشی ارزان و بی‌خطر برای یافتن مینها خواهد بود که بسیار از روشهای مکانیکی فعلی بی خطرتر است.

سنج های کیمیاگری

شیمی دانشی کهن است که قدمت آن به دست کم هزارسال پیش از میلاد بازمی گردد، یعنی زمانی که نخستین شیمیدانها دریافتند چگونه فلزات را از سنگ معدن آنها جدا کرده یا بدن مردگان را با روغنهای مومیایی پوسانده و حفظ کنند. تا قرن شانزدهم میلادی تاریخ این علم تحت تسلط شبه دانشی به نام کیمیاگری بود که هدف نادرست تبدیل مس به طلا را دنبال می کرد. با این وجود برخی کیمیاگران خدمات بزرگی به علم شیمی کردند.

حدود 377 سال پیش در قسطنطنیه کیمیاگری به نام آودیس آلیاژی کشف کرد که با استفاده از آن می‌توان سنج‌هایی با صدای بلندتر تولید کرد. آن زمان از سنج برای ترساندن دشمن در میدان جنگ استفاده می‌شد لیکن امروزه یکی از آلات مهم موسیقی گروههای راک است. هم اکنون بازماندگان آن کیمیاگر شرکتی به نام آودیس زیلدجیان در ماساچیوست تاسیس کرده‌اند که سنج‌های با کیفیت بالا تولید می‌کند.