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

غشای هدایت کننده آب امکان تبدیل دی اکسید کربن به سوخت را با کارایی بالاتر فراهم می کند

6 فوریه 2020 - Rensselaer Polytechnic Institute

متانول یک ماده شیمیایی موثر و پراستفاده است که به عنوان سوخت در تولید فرآورده های بیشماری بکار می رود. از سوی دیگر دی اکسید کربن یک گاز گلخانه ای است که فرآورده ناخواسته بسیاری از فرایندهای شیمیایی است.

تبدیل دی اکسید کربن به متانول یکی از راههای استفاده خوب از CO2 است. مهندسین شیمی موسسه پلی تکنیک رنسلائر نحوه تبدیل CO2  به متانول را با استفاده از یک غشای جداسازی بسیار کارامد نشان داده اند. این کشف خیره کننده می تواند با عث بهبود برخی فرایندهای شیمیایی شود که در آنها آب یک فرآورده جنبی است.

برای مثال واکنش شیمیایی مسئول تبدیل CO2 به متانول نیز تولید آب می کند که تداوم واکنش را بسیار محدود می سازد. تیم مهندسین این موسسه روشی برای جداسازی آب در حین واکنش یافته اند بدون اینکه سایر مولکولهای گازی ضروری از دست برود.

آنها یک غشای ساخته شده از یونهای سدیوم و بلورهای زئولیت را مونتاژ کرده و توانسته اند آب را از طریق سوراخهای کوچک بدون از دست رفتن مولکولهای گاز جذب کنند. این سوراخها به نام کانالهای نانویی هدایت آب معروفند. یونهای گاز تنها به مولکولهای آب اجازه عبور داده و راه مولکولهای گاز را مسدود می سازند.

متن کامل خبر را در آدرس زیر ببینید:

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200206144820.htm

حقایقی شگفت انگیز از دنیای پیرامون ما

1. تعداد حرکات مختلف در یک بازی شطرنج، بیش از تعداد کل اتمهای سازنده دنیای شناخته شده ماست.

تعداد حرکات مختلفی که در بازی شطرنج با تمام مهره ها می توان انجام داد 64 فاکتوریل است که تقریبا برابر است با

64! = 1.2688693 x 10⁸⁶

تخمین زده می شود که در دنیا بین 10⁷⁸ تا 10⁸² عدد اتم وجود داشته باشد.

2. حدود 40000 سال طول می کشد تا یک فوتون پس از تولید شدن در هسته خورشید به سطح آن برسد. اما مسافرا این فوتون از سطح خورشید تا زمین تنها 8 دقیقه طول می کشد.

فوتون پس از تولید شدن در فرایند همجوشی هسته ای بارها توسط اتمهای موجود در خورشید جذب و بازتولید می شود تا به سطح آن برسد. اما پس از آن فضای تقریبا خالی از ماده را بدون هیچ مزاحمتی با سرعت نور طی می کند تا به زمین برسد.

3. تقریبا از هر ماده ای می توان شیشه ساخت. تنها لازم است ماده مذاب را قبل از اینکه اتمها فرصت آرایش به شکل پیش از ذوب شدن را داشته باشند، با سرعت مناسبی سرد کرد تا آرایش مختص شیشه را بخود بگیرند.

شیشه یک جامد بی شکل و شفاف است که معمولا از اکسید سیلیس ساخته می شود ولی موادی مانند اکسید سرب، اکسید بور، اکسید منیزیوم و اکسید باریوم نیز قابل تبدیل به شیشه هستند. هر کدام از این شیشه ها خواص ویژه خود را دارد.

4. بخش کوچکی از برفک دیده شده در ایستگاههیا تلویزیونی، تشعشعات باقیمانده از مهبانگ (Big Bang) در 13.4 میلیارد سال قبل است که به پیدایش جهان کنونی انجامید. در حقیقت ما شاهد آثار باقیمانده از مهبانگ هستیم که امواج آن به هر سو در جهان پراکنده اند.

5. اگر کل فضای خالی داخل اتمهای سازنده بدن انسانهای کره زمین حذف شود ، کل جمعیت کره زمین را می توان در فضایی به اندازه یک سیب جالی داد.

آزمایش ارنست رادرفورد در ابتدای قرن بیستم نشان داد که بیشتر فضای داخل اتم، فضای خالی است و قطر اتم 10 هزار برابر بزرگتر از قطر هسته است که بیشتر جرم اتم را بصورت پروتونها و نوترونها در خود جای می دهد.

6. عسل طبیعی اساسا فاسد نمی شود. شما می توانید بدون مشکلی عسل مربوط به 3000 سال قبل را بخورید.

منبع:

https://www.businessinsider.com/14-of-the-most-interesting-facts-ever-2013-7

اولین کشف عمده درباره هیدروفورمیلاسیون در 50 سال اخیر

1 فوریه 2020

کاتالیست‌ها تقریبا نقشی معادل سنگ فلاسفه در دنیای شیمی دارند. آنها نمی‌توانند عنصری را به عنصر دیگر تبدیل کنند ولی توانایی تبدیل مواد شیمیایی را دارند در حالیکه خود بدون تغییر می مانند. کبالت که یک ماده معدنی متداول است در پذیرش اتمها از مولکولهای دیگر و تشکیل مولکولهای پیچیده بخوبی عمل می کند.

بیشتر صنایع (در حدود 75 درصد آنها) از کاتالیست های مبتنی بر رودیوم استفاده می کنند زیرا نیاز به فناوری فشار پایین و ارزان دارد لیکن به عقیده پژوهشگران دانشگاه ایالتی لوییزیانا کاتالیست های کبالتی نه تنها بهتر عمل می‌کنند، بلکه ارزانتر نیز هستند.

یک کاتالیست کاتیونی کبالت بیسفوسفین تنها 20 بار آهسته تر از بهترین کاتالیست های رودیومی عمل می کند در حالی که 10 هزار بار ارزانتر است. حدود 25 درصد از فرآورده های تولید شده توسط هیدروفورمیلاسیون نیاز به فناوری فشار بالای کبالت یا رودیوم دارند در حالی که فناوری نوین کبالت بیسفوسفین کاتیونیک می تواند در فشارهای متوسط عمل کرده و کارایی بیشتری از نظر انرژی داشته باشد.

هیدروفورمیلاسیون یک واکنش کاتالیستی است که آلکن ها، مونواکسید کربن و هیدروژن را به فرآورده های آلی پیچیده تر تبدیل می کند. از این ماده برای تولید پلاستیک سازها استفاده می شود.

منبع:

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200201111302.htm

جستجوی مواد واسطه ای موثر در فرایند فتوسنتز

29 ژانویه 2020 – آزمایشگاه ملی بروک هیون

گیاهان از نور خورشید انرژی می گیرند تا دی اکسید کربن اتمسفر را به گلوکز و سایر مواد لازم برای رشد و سوخت و ساز تبدیل کنند. تقلید از این واکنش شیمی – نور و تبدیل دی اکسید کربن به سوخت می‌تواند آینده سوختهای تجدیدپذیر را در دنیا متحول سازد.

برای تحقق بخشیدن به این فوتوسنتز (نورساخت) مصنوعی، دانشمندان سیستم های کاتالیستی متشکل از اجزای متعدد را مطالعه کرده اند که با همکاری یکدیگر، انتقال الکترونهای تحریک شده توسط نور را که برای تبدیل دی اکسید کربن به فرآورده های پر انرژی لازم است، به پیش می‌رانند. یکی از این فرآورده ها فرمیت (HCOO-) است که شکل نمکی اسید فرمیک بوده و از مولکولهای هیدروژن و دی اکسید کربن ساخته می‌شود.

سیستم تبدیل دی اکسید کربن نوعا شامل یک عامل نورساخت، یک کاتالیزور و یک دهنده الکترون در حالت محلول است. در طی جذب نور، عامل نورساخت به یک وضعیت تحریک شده می جهد و از دهنده، الکترون می گیرد. کاتالیزور سطح انرژی لازم برای فعال سازی دی اکسید کربن را کاهش می دهد و سپس از این الکترونهای پرانرژی برای تکمیل یک توالی از واکنشها استفاده می کند.

هم اکنون دانشمندان روشی برای بررسی ردپای عناصر واسطه تولید شده در فرایند فتوسنتز یافته اند که به آنها امکان می دهد درک صحیح تری از این واکنش یافته و به امکان تبدیل دی اکسید کربن هوا به سوخت های مفید دست یابند. این امر می تواند آینده منابع انرژی تجدیدپذیر را متحول سازد.

منبع:

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200129174521.htm