گالیم

موضوع: آشنایی با عناصر گروه سوم چهارشنبه پانزدهم اسفند 1386 19:45

گالیم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Ga و عدد اتمی 31 می باشد. گالیم فلز پست نرم، کمیاب و نقره ای رنگ است که در حرارت پایین شکننده بوده اما در بالاتر از دمای اطاق به حالت مایع در می آید و واقعا در کف دست می جوشد .این عنصر در مقادیر بسیار کم در سنگ معدن بوکسیت و روی وجود دارد. آرسنید گالیم بعنوان نیمه هادی و بیشتر در دیودهای نور افشان (LED ها)مورد استفاده می باشد.

خصوصیات قابل توجه

گالیم با درجه خلوص بالا رنگ نقره ای جذابی داشته و فلز جامد آن مانند شیشه می شکند. فلز گالیم در صورت سخت شدن 1/3 درصد انبساط می یابد بنابراین نباید آنرا درظروف شیشه ای یا فلزی نگهداری کرد. همچنین گالیم ، بیشتر فلزات دیگر را با نفوذ در شبکه فلزی آنها فرسوده می کند.

گالیم یکی از چهار فلزی «سزیم ، جیوه و روبیدیم) است که در دمای نزدیک به دمای معمولی اطاق به شکل مایع هستند و بنابراین می توان از آنها در دماسنجهای دمای بالا استفاده نمود.از نکات قابل توجه این عنصر ،دارا بودن یکی از بزرگترین بازه های مایع(منظور فاصله بین دمای ذوب و دمای تبخیر می باشد) برای یک فلز ،و دارا بودن فشار بخار کم در دماهای زیاد است.

این فلز تمایل شدیدی به فوق سرد شدن زیر نقطه ذوب خود دارد لذا برای سخت نمودن آن استفاده از ریزبلورها( ذرات ریزی که برای منجمد کردن بکار می رود) ضروری است.گالیم با درجه خلوص بالا توسط اسیدهای معدنی به آهستگی مورد حمله قرار می گیرند. نقطه ذوب آن بسیار پایین است (T=30°c) و چگالی آن در حالت مایع بیشتر از حالت بلوری آن می باشد.( همانند آب، برای فلزات معمولا" تاثیرات معکوس دیده می شود).

گالیم بصورت هیچ یک از ساختارهای بلوری ساده متبلور نمی شود. حالت پایدار در شرایط عادی به صورت قائم الزاویه با 8 اتم در سلول واحد معمولی می باشد. هر اتم تنها یک همسایه نزدیک ( در مسافت A 44/2 ) و شش همسایه دیگر در A39/0 دارد.بسیاری از حالات پایدار و فراپایدار، تابع دما و فشار هستند.

عامل اتصال اتمهای نزدیکتر، ویژگی کووالانسی است ،بنابراین دوتائی های Ga2 اساسی ترین بخش این ساختار بلوری می باشد. ترکیب آرسنید گالیم قادر است الکتریسیته را مستقیما" به نور هم فاز تبدیل کند( این ویژگی برای دیودهای نورفشان ضروری است).

کاربردها

عمده ترین مورد استفاده گالیم در IC های آنالوگ است ودومین کاربرد نهائی عمده آن در دستگاههای الکترونیک نوری ( بیشتر دیودهای لیزری و دیودهای نور فشان) می باشد.کاربردهای دیگر آن به شرح زیر است :

گالیم چون باعث خیس شدن شیشه یا چینی می شود در ساخت آئینه های بسیار شفاف بکار می رود.
به طور وسیع برای استحکام نیمه هادیها داشته و در ساخت ابزار جامد مثل ترانزیستور مورد استفاده قرار می گیرد.
گالیم به راحتی با بیشتر فلزات آلیاژ تشکیل داده و بعنوان بخشی از آلیاژهای زود ذوب بکار می رود.

استفاده از گالیت منیزیم دارای ناخالصی (مانند Mn⁺² )، در ساخت پودر فسفر فعال شده با اشعه ماوراء بنفش آغاز گشته است.

تاریخچه

گالیم را( از واژه لاتین Gallia به معنی "فرانسه" ونیز gallus به معنی خروس) Lecoq de Boisbaudran در سال 1875 با مشخصه طیف نمایی خود ( 2 خط بنفش) و در آزمایش یک مخلوط روی از کوههای پیرنه کشف نمود. قبل از کشف بیشتر ویژگیهای این عنصر توسط Dmitri Mendeleev بر مبنای جایگاهش در جدول تناوبی پیش بینی و توصیف شده بود ( او این عنصر فرضی را eka-aluminum نامید) .بعدها Boisbaudran در سال 1875 با الکترولیز هیدروکسید در محلول KOH این عنصر آزاد را بدست آورد. او نام این عنصر را از نام سرزمین مادری اش فرانسه اقتباس کرد و در یکی از جناسهای چند زبانه مورد علاقه دانشمندان اوایل قرن نوزدهم ،نام این عنصر را از نــام "Lecoq " به معنی خروس گرفتند ،و کلمه لاتین برای خروس ، "gallus" است.

پیدایش

این فلز حقیقی اغلب بصورت اجزاء بسیار کم در بوکسیت ، ذغال سنگ ، دیاسپور ، ژرمانیت واسفالریت یافت می شود. غبار لوله حاصل از سوخت ذغال سنگ دارای مقادیر ب بزرگی 5/1 درصد گالیم می باشد.

اثرات گاليم در سلامتي انسان
گاليم يکي از عناصري است که در بدن انسان يافت ميشود، اما مقدار آن بسيار اندک است. به عنوان مثال، در بدن انساني که به طور متوسط 70 کيلوگرم وزن دارد، حدود 0.7 ميلي گرم از بدن او داراي گاليم است. در طبيعت تنها مقدار اندکي از گاليم يافت ميشود. گاليم در آب، سبزيجات و ميوه وجود دارد. برخي از ويتامينها و آبهاي مختلف مقدار اندکي از گاليم دارند. اين مقدار يک قسمت در ميليون است. گاليم خالص براي انسان ضرر ندارد. بر اثر حرارت دست انسان گاليم ذوب ميشود. به طور کلي، بر اثر ذوب گاليم در دست انسان فقط لکه اي بر روي پوست باقي مي ماند. حتي ترکيب راديواکتيو گاليم يعني سيترات گاليم به راحتي به بدن انسان براي اسکن گاليم تزريق ميشود و اثرات جانبي و خطرناک ندارد. اگرچه مقدار اندک گاليم خطرناک نميباشد، ليکن گاليم نبايد به مقدار زياد مصرف شود. برخي از ترکيبات گاليم بسيار خطرناک هستند. به عنوان مثال، رايج ترين شکل گاليم، کلريد گاليم ميباشد که سبب مشکلاتي در گلو، مشکلات تنفسي و درد سينه ميشود و بخار آن مشکلات جدي از قبيل ورم ريه و فلج جزيي را ايجاد ميکند.

نوشته شده توسط هادی کسائی | لینک ثابت |

ایندیم

موضوع: آشنایی با عناصر گروه سوم چهارشنبه پانزدهم اسفند 1386 19:43

ایندیم عنصر شیمیایی است که با نشان In و عدد اتمی 49 در جدول تناوبی وجود دارد.این فلز حقیقی کمیاب که نرم و چکش خوار بوده وبه راحتی ذوب می شود، از نظر شیمیایی مانند آلومینیم و گالیم است اما از نظر ظاهری بیشتر شبیه روی می باشد(همچنین سنگ معدن روی منبع اولیه ایندیم است).در حال حاضر عمده کاربرد آن در ساخت لایه های نازکی است که از آنها بعنوان لایه های روغن کاری شده استفاده می شود.(در جنگ جهانی دوم بعنوان پوشش چرخ دنده هواپیماهایی که در ارتفاع بالا پرواز می کردند کاربرد زیادی داشت).

خصوصیات قابل توجه

ایندیم فلز حقیقی سفید رنگ و بسیار نرمی است که دارای سطح درخشانی می باشد.این فلزاگر خالص باشد هنگام خم شدن تولید صدایی ممتد و زیر می کند.گالیم و ایندیم هر دو توانایی خیس کرده شیشه را دارند.

کاربردهــــــــا

اولین و عمده ترین کاربرد ایندیم درپوشش چرخ دنده های موتورهواپیماهای بلند پرواز در طول جنگ جهانی دوم بود.بعدا" که کاربردهای بیشتری برای آن در آلیاژها، لحیم ها و علم الکترونیک یافت شد تولید آن به تدریج افزایش یافت.در اواسط و اواخر دهه 90 تولید افزایش نیمه هادیهای فسفید ایندیم ولایه های نازک اکسید ایندیم – قلع برای LCD«liquid crystal displays) بیشتر مورد توجه قرار گرفت.تا پایان سال 1992 این لایه های نازک عمده ترین کاربرد این عنصر بود.سایر موارد استفاده از ایندیم :

در ساخت آلیاژهای با نقطه ذوب پایین کاربرد دارد.آلیاژی که حاوی 24% ایندیم و 76% گالیم می باشد در دمای اطاق به حالت مایع است.
برای ساخت نوررسانها، ژرمانیم، ترانزیستور، یکسو کننده ها و دما یابها بکار می رود.
از آن می توان روکش فلزات استفاده کرد و با بخار آن روی شیشه تولید آئینه هایی نمود که به همان خوبی آئینه های ساخته شده با نقره است اما در مقابل فرسایش مقاومت بیشتری دارد.
اکسید آن برای ساخت صفحات کلید( Panels) برق درخشی «electroluminescent) مورد استفاده می باشد.

تاریخچــــــه

Ferdinand Reich و Theodore Richter در سال 1863 هنگامیکه برای یافتن تالیم، با یک طیف نگار مشغول آزمایش سنگ معدن روی بودند ایندیم را( نام آن از خط نیلی در طیف اتمی اش اقتباس شد indigoخط).Richterتا جداسازی این عنصر در سال 1867 به فعالیت ادامه داد.

پیدایــــــش

ایندیم را بیشتر از ته مانده هایی که در طول پردازش سنگ معدن روی بجا مانده تولید می کنند اما در سنگ معدن آهن ، سرب و مس نیز یافت می شود.بیشترین مقدار ایندیم مصرف شده مربوط به تولید جهانی LCD است.افزایش راندمان تولید و بازیافت آن ( بخصوص در ژاپن) بین عرضه و تقاضا تعادل ایجاد کرده است.میامگین قیمت ایندیم در سال 2000 هر کیلوگرم 188 دلار آمریکا بود.
تاسال 1924 مقدار ایندیم جدا شده در زمین تنها حدود یک گرم بود.ایندیم موجود در زمین حدود ppm1/0 برآورد شده که با این حساب فراوانی آن به مقدار نقره است.کانادا با تولید بیش از000 1000 اونس تروی در سال 1997 تولیدکننده عمده این عنصر به حساب می آید.

اثرات ایندیم بر روی سلامتی
ایندیم هیچ نقش بیولوژیکی ندارد. گفته می شود که دوز پایین آن متابولیسم را افزایش می دهد. معمولا مردم به ندرت با ترکیبات ایندیم مواجه می شوند. کلیه ترکیبات ایندیم سمیت بالایی دارند. ترکیبات ایندیم به قلب، کلیه و کبد آسیب می رسانند و احتمالا تراتوژنیک هستند. در مورد اثرات این ماده بر روی سلامتی انسان، اطلاعات اندکی موجود است بنابراین باید مراقب بود.

نوشته شده توسط هادی کسائی | لینک ثابت |

موضوع: آشنایی با عناصر گروه سوم دوشنبه ششم اسفند 1386 19:28

تالیم یک عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Tl و عدد اتمی81 می باشد.این فلزضعیف نرم و چکش خوار و خاکستری رنگ شبیه قلع می باشد ولی در معرض هوا رنگ خود را از دست می دهد. تالیم به شدت سمی است و در سم موش و حشرات بکار می رود اما این کاربرد آن به علت احتمال سرطان زایی در بسیاری از کشورها متوقف شده است. همچنین از این عنصر در یابنده های اشعه مادون قرمز بکار می رود.

خصوصیات قابل توجه

این عنصر بسیار نرم و چکش خوار بوده و با چاقو بریده می شود. تالیم در اولین مواجهه با هوا دارای درخشش فلزی است اما به سرعت با ته رنگ خاکستری مایل به آبی همانند سرب کدر می شود( آنرا با نگهداری زیر آب حفظ می کنند). اگر در هوا باقی بماند لایه ای از اکسید روی تالیم ایجاد شده و در حضور آب هیدرید تالیم تولید می گردد.

کاربردهـــــا

در گذشته ازسولفات تالیم بی بو و بی طعم بعنوان کشنده موش و مورچه استفاده می شد. درایالات متحده و بسیاری کشورهای دیگر به دلایل سلامتی این کاربرد مجاز نیست .سایر کاربردها:

رسانای الکتریکی سولفید تالیم در معرض نور مادون قرمز تغییر می کنند بنابراین از این ترکیب در سلولهای نوری بهره می برند.
بلورهای یدید- برمید تالیم بعنوان مواد نورشناختی اشعه مادون قرمز بکار می روند.
ازاکسید تالیم در ساخت شیشه هایی که دارای ضریب شکست بالا هستند استفاده می شود.
در مواد نیمه هادی برای یکسو کننده های سلنیم کاربرد دارند.
در وسایل ردیابی اشعه گاما کاربرد دارد.
در مایعات با چگالی بالا که برای جداسازی به روش شناور- ته نشین مواد معدنی بکار می روند.
برای درمان کچلی موضعی و سایر بیماریهای پوستی مورد استفاده قرار می گیرد. اما این کاربرد به علت اختلاف کوچکی که بین سمیت و منافع درمانی آن وجود دارد محدود گشته است.
تالیم رادیواکتیو 201 برای اهداف تشخیصی در پزشکی هسته ای کاربرد دارد بخصوص در تستهای تنشی که برای رده بندی خطر در بیماران مبتلا به ناراحتی شریانهای قلبی بکار می رود«CAD).
تالیم در ترکیب با گوگرد ، سلنیم و آرسنیک در ساخت شیشه های دارای چگالی زیاد که نقطه ذوب پایین بین 125 تا 150 درجه سانتیگراد دارند مورد استفاده اند.این شیشه ها ویژگیهای دمای اطاق را دارند که مشابه شیشه های معمولی است و بادوام و نا محلول در آب هستند و ضریبهای شکست منحصر به فردی دارند.

علاوه بر اینها تحقیقاتی بر روی تالیم در حال انجام است تا مواد ابررسانا در دماهای بسیار زیاد برای کاربردهایی چونMRI، ذخیره انرژی مغناطیسی ، رانشگران مغناطیسی ، تولید نیروی برقی و دستگاه انتقال نیروساخته شود.

تاریخچـــــــه

تالیم ( واژه یونانی thallos به معنی جوانه یا شاخه کوچک سبز) در سال 1861 در انگلستان توسط Sir William Crookes هنگامیکه مشغول بررسیهای طیف نمایی برای تالیم موجود در باقی مانده های اسید سولفوریک گیاه بود کشف نمود.نام آن از خطوط طیفی درخشان سبز تالیم گرفته شده است. Crookes و Claude-Auguste Lamy سال 1862 مستقلا" این فلز را جدا کردند.

پیدایــــــــــش

اگرچه این عنصر به مقدار فراوان در پوسته زمین و به میزان تقریبا" ppm7/0% وجود دارد، تالیم بیشتر بصورت ترکیب با مواد معدنی پتاسیم در خاک معدنی ، خاکها و گرانیت دیده می شود و بنابراین عموما" بطور تجاری از این موارد بازیافت نمی شود.منبع اصلی تالیم تجاری مقادیر کم آن درکانیهای مس ، سرب،روی و سایر کانیهای سولفید است.

تالیم در مواد معدنیcrooksitehutchinsonite وlorandite یافت می شود.این فلز در پیریتها هم وجود دارد و بعنوان یک محصول جانبی تولید اسید سولفوریک هنگام تشویه کانی پیریت جدا می گردد.روش دیگر تهیه این فلزاز ذوب کانیهای غنی سرب و روی می باشد. ریز گره های کوچک منگنز که در کف اقیانوسها وجود دارند نیز حاوی تالیم هستند اما استخراج این ریز گره ها بسیار گران و از نظر زیست محیطی مخرب است.علاوه بر اینها مواد معدنی بسیار زیاد دیگری برای تالیم که حاوی 16% تا 60% تالیم هستند در طبیعت مثل ترکیبات سلنید یا سولفید با آنتیمونی ، آرسنیک،مس،سرب و نقره وجود دارد ولی کمیاب بوده و بعنوان منابع این عنصر اهمیت تجاری ندارند.

ایزوتوپهــــــــا

تالیم دارای 25 ایزوتوپ است که دارای جرم اتمی بین 184 تا 210 هستند.Ti-203 و Tl-205 تنها ایزوتوپهای پایدار هستند و Tl-204 پایدار ترین ایزوتوپ رادیواکتیو با نیمه عمر 78/3 سال به حساب می آید.
اثرات تالیم بر روی سلامتی
تالیم به صورت طبیعی و به مقدارکم در محیط زیست وجود دارد. اما انسان فقط در مرگ موش و صنعت الکتروتکنیک و شیمی از آن استفاده می کند. این مصارف باعث می شوند که انسان در معرض تالیم قرار گیرد. بدن انسان، از راه پوست ،اندامهای تنفسی و مجاری گوارشی تالیم را جذب می کند.
سم تالیم عمدتا از طریق خوردن مرگ موش وارد بدن می شود که حاوی مقدار زیادی سولفات تالیم است. در نتیجه فرد دچار شکم درد شده و سیستم عصبی صدمه می بیند. در بعضی موارد آسیب به حدی شدید است که باعث مرگ می شود. اگر فرد نجات یابد، سم تالیم باعث اختلال سیستم عصبی مانند لرزش، فلج و تغییر رفتا رمی شود که این اثرات باقی می مانند. سم تالیم در جنین باعث ناهنجاریهای مادرزای می شود.
به علت تجمع تالیم در بدن انسان، اثرات مزمنی مانند خستگی، سردرد، افسردگی، بی اشتهایی، پادرد، ریزش مو و اختلال بینایی پیش می آید. اثرات دیگری که در اثر سم تالیم ایجاد می شود شامل دردهای عصبی و مفصلی می باشند. این عوارض در اثر جذب تالیم از راه غذا حاصل می شوند.

نوشته شده توسط هادی کسائی | لینک ثابت |

آلومینیوم

موضوع: آشنایی با عناصر گروه سوم یکشنبه پنجم اسفند 1386 18:34

تاریخچه کشف آلومینیوم

"فردریک وهلر" بطور کلی به آلومینیوم خالص اعتقاد داشت .(لاتین :alum alumen). اما این فلز دو سال پیشتر بوسیله "هانس کریستین ارستد" شیمیدان و فیزیکدان دانمارکی بدست آمد. در روم و یونان باستان این فلز را بعنوان ثابت کننده رنگ در رنگرزی و نیز بعنوان بند آورنده خون در زخمها بکار می‌بردند و هنوز هم بعنوان داروی بند آورنده خون مورد استفاده است. در سال 1761 ، "گویتون دموروو" پیشنهاد کرد تا alum را آلومین (alumin) بنامند.

پیدایش و منابع

اگر چه Al ، یک عنصر فراوان در پوسته زمین است(18%) ، این عنصر در حالت آزاد خود بسیار نادر است و زمانی یک فلز گرانبها و ارزشمندتر از طلا به حساب می‌آمد. بنابراین ، بعنوان فلزی صنعتی اخیرأ مورد توجه قرار گرفته و در مقیاسهای تجاری تنها بیش از 100 سال است که مورد استفاده است. در ابتدا که این فلز کشف شد، جدا کردن آن از سنگها بسیار مشکل بود و چون کل آلومینیوم زمین بصورت ترکیب بود، مشکل‌ترین فلز از نظر تهیه به شمار می‌آمد

آلومینیوم برای مدتی از طلا با ارزش‌تر بود، اما بعد از ابداع یک روش آسان برای استخراج آن در سال 1889 ، قیمت آن رو به کاهش گذاشت و سقوط کرد. تهیه مجدد این فلز از قطعات اسقاط (از طریق بازیافت) تبدیل به بخش مهمی از صنعت آلومینیوم شد. بازیافت آلومینیوم موضوع تازه ای نیست، بلکه از قرن نوزدهم یک روش رایج برای این کار وجود داشت. با اینهمه تا اواخر دهه 60 این یک کار کم منفعتی بود تا زمانیکه بازیافت قوطیهای آلومینیومی آشامیدنیها بالاخره بازیافـت این فلز را مورد توجه قرار داد. منابع بازیافت آلومینیوم عبارتند از: اتومبیلها ، پنجره ها ، درها ، لوازم منزل ، کانتینرها و سایر محصولات ... .

معرفی

آلومینیوم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای علامت Al و عدد اتمی 13 می‌باشد. آلومینیوم که عنصری نقره‌ای و انعطاف‌پذیر است، عمدتأ به صورت سنگ معدن بوکسیت یافت می‌شود و از نظر مقاومتی که در برابر اکسیداسیون دارد، همچنین وزن و قدرت آن ، قابل توجه است. آلومینیوم در صنعت برای تولید میلیونها محصول مختلف بکار می‌رود و در جهان اقتصاد ، عنصر بسیار مهمی است.

اجزای سازه‌هایی که از آلومینیوم ساخته می‌شوند، در صنعت هوانوردی و سایر مراحل حمل و نقل بسیار مهم هستند. همچنین در سازه‌هایی که در آنها وزن پایداری و مقاومت لازم هستند، وجود این عنصر اهمیت زیادی دارد.

ویژگی‌های قابل توجه

آلومینیوم ، فلزی نرم و سبک ، اما قوی است، با ظاهری نقره‌ای - خاکستری مات و لایه نازک اکسیداسیون که در اثر برخورد با هوا در سطح آن تشکیل می‌شود، از زنگ خوردگی بیشتر جلوگیری می‌کند. وزن آلومینیوم تقریبأ یک سوم فولاد یا مس است.ِ چکش خوار ، انعطاف پذیر و به راحتی خم می‌شود. همچنین بسیار بادَوام و مقاوم در برابر زنگ خوردگی است. بعلاوه ، این عنصر غیر مغناطیسی ، بدون جرقه ، دومین فلز چکش خوار و ششمین فلز انعطاف‌پذیر است.

کاربردها

چه از نظر کیفیت و چه از نظر ارزش ، آلومینیوم کاربردی‌ترین فلز بعد از آهن است و تقریبأ در تمامی بخشهای صنعت دارای اهمیت می‌باشد. آلومینیوم خالص ، نرم و ضعیف است، اما می‌تواند آلیاژهایی را با مقادیر کمی از مس ، منیزیوم ، منگنز ، سیلیکون و دیگر عناصر بوجود آورد که این آلیاژها ویژگی‌های مفید گوناگونی دارند. این آلیاژها اجزای مهم هواپیماها و راکتها را می‌سازند.

وقتی آلومینیوم را در خلاء تبخیر کنند، پوششی تشکیل می‌دهد که هم نور مرئی و هم گرمای تابشی را منعکس می‌کند. این پوششها لایه نازک اکسید آلومینیوم محافظ را بوجود می‌آورند که همانند پوششهای نقره خاصیت خود را از دست نمی‌دهند. یکی دیگر از موارد استفاده از این فلز در لایه آینه‌های تلسکوپ‌های نجومی است.

برخی از کاربردهای فراوان آلومینیوم عبارتند از:

حمل و نقل ( اتومبیل‌ها ، هواپیماها ، کامیون‌ها ، کشتی‌ها ، ناوگانهای دریایی ، راه آهن و ... )
بسته‌بندی ( قوطی‌ها ، فویل و... )
ساختمان ( درب ، پنجره ، دیوار پوشها و ... )
کالاهای با دوام مصرف کننده ( وسایل برقی خانگی ، وسایل آشپزخانه ، ... )
خطوط انتقال الکتریکی ( به‌علت وزن سبک اگرچه هدایت الکترِکی آن تنها 60% هدایت الکتریکی مس می‌باشد )
ماشین آلات

اکسید آلومینیوم (آلومینا) بطور طبیعی و بصورت کوراندوم ، سنگ سمباده (emery) ، یاقوت (ruby) و یاقوت کبود (sapphir