تبلیغات
وب اطلاعات شیمی برای جوانان و نوجوانان - مطالب عناصر گروه چهارم

توریم

شنبه 2 مرداد 1389  10:48 ب.ظ

نوع مطلب :عناصر گروه چهارم ،

کشف این عنصر توسط Jons Jacob Berzeliuls و در سال 1828 در سوئد انجام گرفته است و نام گذاری آن برگرفته از اسم خدای طوفان آن منطقه می باشد .

این عنصر در سال 1828 توسط Berzeliusکشف شد. بیشتر گرمای داخلی زمین به علت توریم و اورانیم موجود در هسته زمین است. این گرما به علت وزن اتمی و ظرفیت این عناصر است. این عنصر دومین عضو از گروه اکتینیدها است.
توریم در کانیهای توریت و توریانیت وجود دارد. نهشته های بزرگ کانیهای توریم در ایالتهای شمال خاور اتازونى گزارش شده است. فراروانی توریم حدود سه برابر اورانیم است و تقریباً برابر با فراوانی سرب و مولیبدن است. توریم برای مصارف تجاری از کانی مونایت که حدود 3 تا 9 درصد اکسید توریم دارد تولید می شود.
این فلز یکی از منابع قدرتمند هسته ای است. انرژی تولید شده از توریم برای تولید سوختهای فسیلی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی دیگر از موارد استفاده بزرگ توریم در سوختهای هسته ای است. همچنین از سیکل توریم برای مبدل سیستم راکتورها مورد استفاده قرار می گیرد. راکتورهای HTGR بسیار موثر برای مصارف تجاری برای کاربردهای متفاوت می باشد.
چندین روش برای تولید و آماده سازی این عنصر وجود دارد. این عنصرمی تواند از واکنش اکسید توریم با کلسیم توسط الکترولیز کلرید توریم بی آب در مخلوط کلرید پتاسیم و سدیم تولید شود. همچنین این عنصر از واکنش کلسیم با تتراکلرید توریم و ترکیب بی آب کلرید روی حاصل شود . سومین روش تولید این عنصر واکنش تتراکلرید توریم با فلزات آلکالی حاصل می شود. توریم جز گروه 5 از جدول تناوبی است.
این فلز در صورت خلوص به رنگ سفید نقره ای است. این عنصر در هوا پایدار است و درخشندگی خود را حفظ می کند.
توریم خالص نرم و مفتول پذیر و در سرما نورد و کشیده می شود. توریم دو شکلی است کوبیک و باتغییر درجه حرارت به صورت کوبیک توپر در می آید. نقطه ذوب اکسید توریم 3300 درجه سانتیگراد استکه بالاترین نقطه ذوب در بین همه اکسیدها است. توریم با آب به اهستگی واکنش می دهد. توریم پودری شکل بسیار آتش گیر است و در موقع استفاده از آن باید بسیار دقت کرد. وقتی در هوا باشد برافروخته می شود. تراشه های توریم بسیار درخشان و سفید براق هستند.
توریم یکی از آلیاژهای مهم منیزیم است و این آلیاژ دارای استحکام بالا و مقاومت در برابر خزش در درجه حرارتهای بالا است.
توریم دارای انرژی خروج پایین و نشر الکترونی بالا است که در سیمهای تنگستنی و تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد. اکسید توریم برای کنترل تنگستن در لامپهای الکترونی مورد استفاده قرار می گیرد. از این عنصر برای تجهیزات آزمایشگاهی درجه حرارت بالا مورد استفاده قرار می گیرد. شیشه های اکسید توریم دارای خصوصیت ضریب شکست نور بالا و تجزیه نور پایین می باشد. از این شیشه ها برای لنزهای کیفیت بالا برای دوربینها و تجهیزات علمی استفاده می شود. از اکسید توریم به عنوان کاتالیست در تبدیل آمونیاک با اسیدنیتریک در فرایند کراکینگ نفت و تولید اسیدسولفوریک استفاده می شود.
این عنصر دارای 25 ایزوتوپ است که رنج وزن اتمی آن از 212 تا 236 گرم است. همه ایزوتوپهای این عنصر ناپایدارند. توریم 232 به صورت طبیعی وجود دارد و نیمه عمر آن 1.4 x 1010 سال است. این عنصر اشعه آلفا ازخود ساتع می کند. توریم 232 دارای خصوصیات رادیواکتیو است و در صنایع عکاسی مورد استفاده قرار می گیرد.
قیمت این فلز با خلوص 99.9 درصد حدود 150 دلار در اونس است.




ساختار بلوری عنصر Th




اثرات توریم بر روی سلامتی
توریم تقریبا در همه جای از زمین وجود دارد از این رو انسان همیشه از طریق هوا، غذا و آب، در معرض مقدار اندکی توریم قرار دارد.
همه انسانها از طریق غذا یا آب آشامیدنی مقداری توریم جذب می کنند و مقدار توریم موجود درهوا به قدری کم است که می توان جذب آن از راه هوا را در نظر نگرفت.
در نزدیکی محل دفع زباله، مقدار زیای توریم وجود دارد. افرادی که در نزدیکی این محل ها زندگی می کنند نسبت به افراد عادی، در تماس با توریم بیشتری هستند زیرا از گرد و غباری که توسط باد آورده شده تنفس می کنند و در نتیجه مقدار توریم در غذایی که در نزدیکی این محل رشد می کند، زیاد می شود.
افرادی که در معدن، صنایع یا آزمایشگاههای توریم کارمی کنند، بیشتر از حالت عادی در تماس با توریم هستند.
مقدار توریم موجود در محیط زیست، به علت انتشار توریم از طریق دستگاههای فرآوری افزایش یافته است.
تنفس توریم در محیط کاری، طی سالیان متمادی، احتمال بروز بیماریهای ریوی و سرطان ریه و لوزالامعده را افزایش می دهد. توریم می تواند ماده ژنتکی را تغییر دهد. افرادی که در تماس با توریم و به ویژه اشعه X هستند، بیماریهای کبدی را افزایش می دهند.
توریم رادیواکتیو است و در استخوانها ذخیره می شود. به همین علت تماس طولانی با آن باعث سرطان استخوان می شود. تنفس مقدار زیادی از توریم کشنده است. وقتی میزان تنفس زیاد باشد، انسان در اثر سم فلز می میرد.

اثرات زیست محیطی توریم
پایداری زیست محیطی: توریم به آرامی با آب، اکسیژن و ترکیبات دیگر واکنش داده و انواع ترکیبات تنگستن را به وجود می آورد.
اثرات ماده روی گیاهان و جانوران: به علت اندازه و شکل کوچک توریم، هیچ اثر منفی بر روی محیط زیست ندارد. اما انتشار مقدار زیادی از آن برای گیاهان و جانوران مضر است.
اثرات شیمیایی روی جانداران آبزی: به علت اندازه و شکل کوچک توریم، این ماده بر روی جاندارن آبزی اثر منفی ندارد. اما انتشار مقدار زیادی از آن در آب، برای گیاهان و جانوران آبزی مضر است. دفع زباله های آن باید مطابق قوانین دولتی، ایالتی و محلی باشد.



عنصر Th در طبیعت



تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه
اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ، جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر نشری



خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر توریم :
عدد اتمی : 90
جرم اتمی : 232.0381
نقطه ذوب : C° 1750
نقطه جوش : C° 4788
شعاع اتمی : pm 179
ظرفیت : 4
رنگ : سفید نقره ای
حالت استاندارد : جامد
نام گروه : آکتنیدها
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 670.4
شکل الکترونی :Rn6d27s2
شعاع یونی : pm 94
الکترونگاتیوی : 1.3
حالت اکسیداسیون : 4
دانسیته : 11.72
گرمای فروپاشی : Kj/mol 16.11
گرمای تبخیر : Kj/mol 513.7
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.0653×106
گرمای ویژه: J/g Ko 0.113
دوره تناوبی : 7

شماره سطح انرژی : 7
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 32
پنجمین انرژی : 18
ششمین انرژی : 10
هفتمین انرژی : 2
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Th-226 30.6 دقیقه
Th-227 18.72 روز
Th-228 1.91 سال
Th-229 7340.0 سال
Th-230 75400.0 سال
Th-231 1.06 روز
Th-232 1.4E10 سال
Th-233 22.3 دقیقه
Th-234 24.1 روز

اشکال دیگر :
دی هیدرید توریم ThH2 ، Th4H15
اکسید توریم ThO2
تترا کلرید توریم ThCl4

موارد استفاده : آلیاژهای قوی ، پیل های فتوالکتریک فرابنفش و پوسته گازی
منابع : کانی های مونازیت و توریت


نوشته شده توسط: | آخرین ویرایش:- | نظرات() 

سریم

شنبه 2 مرداد 1389  10:47 ب.ظ

نوع مطلب :عناصر گروه چهارم ،

سریم عنصری فلزی به رنگ خاکستری است که با ساختار کوبیک متبلور می شود در دمای اتاق مخصوصاً در هوای مرطوب اکسید می شود این عنصر بعد از اروپیم عناصر خاکی نادر است . این عنصر همچنین در آب سرد به آرامی و در آب گرم به سرعت تجزیه می شود . فلز خالص وقتی با چاقو خراشیده می شود مشتعل می شود . سریم در سال 1803 توسط W. von Hisinger, J. Berzelius, M. Klaproth دانشمندان سوئدی و آلمانی کشف گردید . سریم فراوانترین عنصر خاکی نادر است که در بسیاری از کانیهای شامل مونازیت ، آلانیت ، سریت و نظیرو باستانزیت یافت می شود .

فلز سریم در سال 1875 توسط Hillebrand و Norton تهیه شد . مونازیت و باستنازیت در حال حاضر مهمترین منبع سریم هستند .
فلز سریم از واکنش فلز گرمایی مانند واکنش فلورید سریوس با کلسیم و یا الکترولیز کلرید سریوس گداخته ، بدست می آید . واکنش های فلز گرمایی سریم با درجه خلوص بالا تهیه می کند . سریم به علت خاصیت الکترونیکی متغیری که دارد بسیار قابل توجه است .
انرژی داخلی تراز 4f مربوط به الکترون های خارجی است و تنها مقدار کمی از انرژی برای اشغال ترازهای الکترونی لازم است . ظرفیت سریم هنگامی که سرد و یا متراکم است بین 3 و 4 تغییر می کند . رفتار سریم در دمای پایین پیچیده است . محلول های قلیایی و اسیدهای رقیق و غلیظ به سرعت به فلز حمله می کنند . تکه باریکی از سریوس معمولاً به رنگ سفید است .
سریم یک قطعه از فلز misch است که به طور وسیع در تولید آلیاژهای آتشگیر برای فندک استفاده می شود.
وقتی سریم رادیواکتیو نباشد ، حاوی مقداری ناخالصی توریم است . اکسید سریم یک ماده مهم برای پوشش گازی گداخته است و برای پالایش کوره ها به عنوان کاتالیزور هیدروکربن بکار می رود .
همچنین سولفات سریک به عنوان عامل اکسید حجمی در آنالیز کمی به طور گسترده استفاده می شود . ترکیبات سریم همچنین برای تولید شیشه نیز کاربرد دارد . اکسید این ماده برای صیقل شیشه ها به جای زنگ آهن مورد استفاده است زیرا سریعتر از زنگ آهن عمل می کند . از سریم و عناصر کمیاب دیگر برای نورپردازی قوس های کربنی به خصوص در صنعت تصویر متحرک استفاده می شود . همچنین به عنوان کاتالیزور در پالایش نفت و در متالورژیکی کاربرد دارد
قیمت این عنصر با خلوص 9/99 % در حدود 125 دلار در کیلوگرم می باشد .




عنصر Ce در طبیعت


اثرات سریم بر روی سلامتی
سریم یکی از عناصر شیمیایی کمیاب است که در وسایل خانه مانند تلویزیون رنگی، لامپهای فلورسنت، لامپهای ذخیره انرژِی و شیشه به کار می رود. کلیه عناصر شیمیایی نادر ویژگیهای نسبتا مشابهی دارند.
سریم به ندرت و به مقدار کم در طبیعت یافت می شود. سریم تنها در دو نوع کانسار یافت می شود. با توجه به این که سریم برای تولید کاتالیزورها و صیقل دادن شیشه مناسب است، کاربردهای آن در حال افزایش است.
وجود سریم در محیط کار خطرناک است زیرا گاز آن با هوا استنشاق می شود و باعث انسداد ریه می شود به ویژه اگر برای مدتی طولانی مورد استنشاق شود. به علاوه سریم باعث ایجاد سرطان در انسان می شود و استنشاق آن احتمال بروز سرطان را افزایش می دهد. در نهایت وقتی در بدن انسان تجمع یابد، برای کبد خطرناک است.

اثرات زیست محیطی سریم
سریم به طرق مختلف و عمدتا در اثر صنایع تولید کننده نفت، در محیط پراکنده می شود. به علاوه وقتی لوازم منزل دور ریخته می شوند، سریم وارد محیط زیست می شود. سریم به تدریج در خاک تجمع می یابد و در نهایت غلظت آن در بدن انسان، جانوران و ذرات خاک افزایش می یابد.
در جانوران آبزی سریم باعث آسیب غشای سلولی می شود که روی تولید مثل و عملکرد سیستم عصبی اثر منفی دارد.



خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر سریم :
عدد اتمی: 58
جرم اتمی: 140.115
نقطه ذوب :C° 798
نقطه جوش: C° 3426
شعاع اتمی: Å 2.7
ظرفیت: 3و4
رنگ: خاکستری
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: lanthanide
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 5.17
شکل الکترونی: 6s24f15d1
شعاع یونی : Å 1.034
الکترونگاتیوی: 1.12
حالت اکسیداسیون: 3و4
دانسیته: 6.77
گرمای فروپاشی : Kj/mol 5.46
گرمای تبخیر : Kj/mol 414
گرمای ویژه: J/g Ko 0.19
دوره تناوبی:6

شماره سطح انرژی : 6
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 20
پنجمین انرژی : 8
ششمین انرژی : 2
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Ce-134 3016.0 روز
Ce-136 پایدار
Ce-138 پایدار
Ce-139 137.6 روز
Ce-140 پایدار
Ce-141 32.5 روز
Ce-142 پایدار
Ce-143 1.4 روز
Ce-144 284.6 روز

اشکال دیگر :
دی هیدرید سریم CeH2 و تری هیدرید سریم CeH3
دی اکسید سریم CeO2 وتری اکسید دی سریم Ce2O3
کلرید سریم CeCl3


منابع : کانی های مونازیت و باستنازیت
کاربرد : در آلیاژها برای بالا بردن مقاومت الکتریکی آنها بکار می رود .

نوشته شده توسط: | آخرین ویرایش:- | نظرات() 

رادرفوردیم

شنبه 2 مرداد 1389  10:46 ب.ظ

نوع مطلب :عناصر گروه چهارم ،


این عنصر توسط Etal / A.Ghiorso و در سال 1969 در آمریکا کشف شد و به افتخار ارنست رادرفورد ( Ernest Rutherford ) نامگذاری شد .
این عنصر دارای سینتیک رادیواکتیو عنصری بالایی دارد و ایزوتوپ های پایداری را نیز دارد که نیمه عمر آن کمتر از 70 ثانیه است . این عنصر مشخصاتی مشابه عنصر هافنیم دارد . برای مثال به شکل یک ترکیب نسبتاً فرار با کلر است . گروهی از دانشمندان آزمایشاتی برای احراز هویت این عنصر انجام دادند و این کوشش های انجام گرفته نشان داد که در 3/0 ثانیه فعالیت در شکل فرار نشان داده است .

در سال 1964، دانشمندان موسسه تحقیقات هسته ای جوینتدر دوبنا (روسیه) پلوتونیم را با یونهای شتابدار شده 113 تا 115 MeV نئون بمباران کردند. با اندازه گیری باریکه های شکافتی در شیشه با میکروسکوپ، ایزوتوپی را ردیابی کردند که با شکافت خود به خود تجزیه شد. آنها بیان کردند که این ایزوتوپ با نیمه عمر 0.3 +/- 0.1 ثانیه، 260-104 است که در اثر واکنش زیر تولید شده است:
242Pu + 22Ne --> 260Rf +4n.
عنصر 104، نخستین عنصر ترانس آکتینید است و احتمالا ویژگیهای شیمیایی آن مشابه هافنیم است. مثلا با کلرین ترکیب نسبتا فراری را تشکیل می دهد (تتراکلرید).
دانشمندان روسی به منظور شناسایی شیمیایی این عنصر، آزمایشهایی را انجام دادند و تلاش کردند نشان دهند که فعالیت 0.3 ثانیه ای آن فعالتر از تری کلریدهای آکتینید غیر فراراست. دراین آزمایش، آزمایش جدایش شیمیایی عنصر جدید از بقیه عناصرکامل نشد اما شواهد مهمی به دست نیامد. داده های منتشر شده توسط دانشمندان روسی نیمه عمر ایزوتوپی را که آنها با آن کار می کردند، از 0.3 ثانیه به 0.15 ثانیه کاهش داد.
در سال 1969، گیورسو، نورمیا، هریس، اسکولا و اسکولا از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، گزارش کرد که آنها دو یا سه ایزوتوپ عنصر 104 را کشف کرده اند. این گروه نشان داد که بعد از تلاشهای گزارش شده آنها ایزوتوپ 260104 را که در سال 1964 توسط گروه دابنا گزارش شده را تولید کرده اند.
این اکتشاف برکلی، با بمباران عنصرکالیفرنیم 249 با هسته های کربن 12 و 71 MeV و هسته های کربن 13 و 69 MeV انجام شد. با ترکیب کربن 12 با کالیفرنیم 249، تابش آنی چهار نوترون، عنصر257104 را تولید کرد. این ایزوتوپ نیمه عمر 4 تا 5 ثانیه را داشت که با ساطع کردن ذرات آلفا به نوبلیم 253 تبدیل شد که نیمه عمر 105 ثانیه داشت.
احتمالا با تابش سه نوترون واکنش مشابهی رخ می دهد و 258104 را با نیمه عمر 100/1 ثانیه تولید کرد.
عنصر 259104، از ترکیب هسته های کربن 13 با کالیفرنیم 249، و با تابش سه نوترون تشکیل شد. این ایزوتوپ نیمه عمر 3 تا 4 ثانیه داشت و با تابش ذرات آلفا به نوبلیم 255 تبدیل تجزیه شد که نیمه عمر 185 ثانیه داشت.
هزاران اتم 257104 و 259104 آشکارسازی شده است. گروه برکلی معتقدند که شناسایی 258-104 توسط آنها صحیح است اما در این مورد نسبت به کاری که روی 257104 و 259104 انجام شد، اطمینان کمتری وجود دارد.




عنصر Rf در طبیعت


اثرات رادرفوردیم بر روی سلامتی
رادرفوردیم آن قدر ناپایدار است که هر مقداری از آن تشکیل شود، به سرعت به عناصر دیگر تبدیل می شود. بنابراین لزومی ندارد که اثرات و خطرات آن را بر روی سلامتی بررسی کنیم.

اثرات زیست محیطی رادرفوردیم
به علت نیمه عمرکوتاه رادرفوردیم (حدود 10 دقیقه)، لزومی ندارد که اثرات آن را بر روی محیط زیست بررسی کنیم.


خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر رادرفوردیم :
عدد اتمی:104
جرم اتمی:261
حالت استاندارد: جامد
رنگ: سفید نقره ای
نام گروه:فلز واسطه 4
دوره تناوبی :7
شکل الکترونی: [Rn]7s25f146d 2

شماره سطح انرژی : 7
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 32
پنجمین انرژی : 32
ششمین انرژی : 10
هفتمین انرژی : 2
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Rf-257 4.7 ثانیه

منابع : بدست بشر ساخته شده است .

نوشته شده توسط: | آخرین ویرایش:- | نظرات() 

هافنیم

شنبه 2 مرداد 1389  10:45 ب.ظ

نوع مطلب :عناصر گروه چهارم ،


هافنیم عنصری فلزی به رنگ خاکستری تیره نقره ای درخشان با ساختار هگزاگونال می باشد . این عنصر 1923 توسط Dirk Coster, Georg von Hevesy دانشمند ان دانمارکی کشف گردید .اکثر کانیهای زیرکونیم 1 تا 30% هافنیم دارند .
سالها قبل از کشف این عنصر در سال 1932 هافنیم در گونه های مختلف کانی ها و کنسانتره آنها وجود داشته است . در تئوری بوهر پیش بینی می شد که عنصر همراه با زیرکونیم می باشد . نهایتاً به وسیله تجزیه اسپکتروسکوپی x-ray در نروژ بدست آمد . بیشتر کانی های زیرکونیم دربرگیرنده 1 تا 5 درصد هافنیم می باشند .
این عنصر از طریق تبلور مجدد فلورید آمونیم یا پتاسیم از زیرکونیم توسط von Hevesey و Jantzen جداسازی شد . تقریباً همه گونه های فلزهافنیم که تهیه شده از واکنش تتراکلرید با منیزیم و یا سدیم ساخته می شوند . میزان ناخالصی موجود در زیرکونیم خواص آن را تحت تأثیر خود قرار می دهد .
از تمام عناصر زیرکونیم و هافنیم از سخترین عناصر برای جداسازی هستند . اگرچه از لحاظ خواص شیمیایی تقریباً مشابهند ، ولی چگالی زیرکونیم نصف چگالی هافنیم می باشد .
هافنیم بسیار خالص از زیرکونیم با ناخالصی زیاد بدست می آید. هافنیم همراه با آهن ، تیتانیم، نیوبیم و تانتالیم و سایر فلزات آلیاژ می شود.
در دمای 700 درجه سانتی گراد هافنیم به سرعت هیدروژن جذب می کند تا ترکیب HfH1.86. را بوجود آورد. هافنیم در مقابل قلیاهای غلیظ مقاوم است اما در دماهای بالا با اکسیژن ، نیتروژن، کربن ، بور ، سولفور و سیلیسیم واکنش می دهد. اکسیژن ، نیتروژن، کربن ، بور ، سولفور و سیلیسیم واکنش می دهد.
اگرچه این عنصر برای جذب عرضی نوترون های گرمایی مناسب نیست اما ویژگی های فیزیکی خوبی دارد و در مقابل خوردگی مقاوم است . هافنیم در محیط های گازی و لامپ های گداخته بکار می رود . همچنین یک گاز زدای خوب برای دستیابی به اکسیژن و نیتروژن می باشد .
این عنصر آتشگیر است و در هوا به طور خود به خودی محترق می شود . هنگام براده برداری فلز و یا حمل اسفنج هافنیم باید توجه بسیار داشت .
قیمت این فلز در مقدار زیاد بسته به میزان خلوص و کمیت آن بین 100 تا 500 دلار بر پوند می باشد.



ساختار بلوری عنصر Hf


اثرات هافنیم بر روی سلامتی
فلز هافنیم به طور طبیعی باعث ایجاد عارضه و ناراحتی نمی شود اما کلیه ترکیبات هافنیم سمی هستند اما شواهد اولیه نشان می دهد که خطر آنها محدود است. گرد و غبار این فلز خطر آتش سوزی و انفجار دارد.
سمیت فلز هافنیم به طور دقیق مشخص نشده است. هافنیم در آب، محلولهای نمکی یا ترکیبات شیمیایی بدن، نامحلول است. هافنیم از طریق تنفس، خوردن و چشم یا تماس پوستی وارد بدن می شود.
قرار گرفتن طولانی مدت در معرض هافنیم و ترکیبات آن باعث حساسیت خفیف چشم، پوست و غشای مخاطی می شود.
قرار گرفتن در معرض هافنیم هیچ علامت و نشانه ای را در انسان ایجاد نمی کند.


اثرات زیست محیطی هافنیم
اثرات هافنیم بر روی جانوران: در مورد سمیت فلز هافنیم یا گرد و غبار آن اطلاعات اندکی موجود است. مطالعاتی که بر روی جانوران انجام شده نشان می دهد که ترکیبات هافنیم باعث سوزش چشم، پوست و غشای مخاطی و نیز آسیب کبد می شوند. LD50 تتراکلرید هافنیم در موشهای صحرایی 2,362 mg/kg است و LD 50 اکسی کلرید هافنیم در موشها 112 mg/kg است.
LD50= دوز مهلک 50= دوزی از ماده که قرار گرفتن در معرض آن به هر روشی غیر از استنشاق، باعث مرگ 50% از جمعیت جانوری می شود. LD50 معمولا بر حسب میلی گرم یا گرم ماده در کیلوگرم وزن جانور نشان داده می شود (mg/kg یا g/kg).





عنصر Hf در طبیعت



تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه
اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ، جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر نشری


خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر هافنیم :
عدد اتمی : 72
جرم اتمی : 178.49
نقطه ذوب : C° 2227
نقطه جوش : C° 4603
شعاع اتمی : Å 2.16
ظرفیت : 4
رنگ : خاکستری تیره
حالت استاندارد : جامد
نام گروه : 4
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 658.5
شکل الکترونی : [Xe]4f145d26s2
شعاع یونی: Å 0.71
الکترونگاتیوی : 1.3
حالت اکسیداسیون : 4
دانسیته : 13.31
گرمای فروپاشی : Kj/mol 24.06
گرمای تبخیر : Kj/mol 575
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.00000032
گرمای ویژه: J/g Ko 0.14
دوره تناوبی : 6

درجه اشتعال : در حالت پودری قابل اشتعال
شماره سطح انرژی : 6
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 32
پنجمین انرژی : 10
ششمین انرژی : 2
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Hf-172 1.9 سال
Hf-174 2.0E15 سال
Hf-175 70.0 روز
Hf-176 پایدار
Hf-177 پایدار
Hf-178 پایدار
Hf-179 پایدار
Hf-180 پایدار
Hf-182 پایدار
Hf-182 پایدار

اشکال دیگر :
هیدرید هافنیم HfH2
اکسید هافنیم HfO2
تری کلرید هافنیم HfCl3 و تترا کلرید هافنیم HfCl4

منابع : کانی زیرکن
کاربرد : به دلیل توانایی جذب نوترون در میله های کنترل راکتور به کار میرود همچنین برای تخلیه هوا در تیوپها به کار می رود . نیترید هافنیم مقاومترین نیترید فلزی است . کاربید هافنیم مقاومترن ترکیب دوتایی شناخته شده می باشد .


نوشته شده توسط: | آخرین ویرایش:- | نظرات() 

زیرکونیم

شنبه 2 مرداد 1389  10:44 ب.ظ

نوع مطلب :عناصر گروه چهارم ،

زیرکونیم فلزی با درخشندگی سفید مایل به سبز که به طور خود به خود در هوا مخصوصأ در درجه حرارتهای بالا مشتعل می شود . ترکیبات زیرکونیم خاصیت سمی پایینی دارد . هافنیم به همراه زیرکونیم دیده می شود و هافنیم از زیرکونیم در نیروگاههای اتمی بازیافت می شود .

زیرکون سنگ جواهر اولیه زیرکونیم است که همچنین به نامهای جارگون، hyacinth jacinth , ligure نامیده می شود اسم این کانی در کتاب مقدس نیز آورده شده است. این عنصر در سال 1789 توسط Klaproth کشف شد و توسط Werner تحت نام زیرکون شناخته شد. این فلز به صورت ناخالص اولین بار توسط Berzelius در سال 1824 با روش گرمایش مخلوط پتاسیم و فلورید زیرکون پتاسیم در یک فرایند تجزیه به دست آمد.
این عنصر در تیپ S ستاره ها پیدا شد ه و در خورشید و شهابسنگها شناسایی شده است. آنالیزهای نمونه های سنگی ماه توسط آپولوهای مختلف به طور شگفت آوری بالا دیده شده است که در ماه میزان ترکیب اکسید زیرکونیم در مقایسه با زمین خیلی زیاد برآورد شده است.
زیرکونیم طبیعی شامل 5 ایزوتوپ می باشد. 15 ایزوتوپ دیگر نیز از این عنصر شناخته شده است. زیرکون با ترکیب ZrSiO4 در سنگ معدن عامل اصلی می باشد. اکسید زیرکونیم به صورت خالص به فرم کریستاله حدود یک درصد حاوی هافنیم است. زیرکون همچنین در بیش از 30 کانی دیگر وجود دارد.
زیرکونیم تجاری توسط واکنش کلرید زیرکونیم با منیزیم تولید می شود. این عنصر فلزی به رنگ خاکستری سفید و با درخشندگی فراوان است. فلزات جامد در اکثر مواقع دیر آتش می گیرند و اشتعال پذیری آنها پایین است ولی در مورد این عنصر فرق می کند. هافنیم به طور ثابت در سنگها و نهشته های حاوی زیرکونیم وجود دارد و به روشهای مختلفی جداسازی می شود.
زیرکونیم با هدف تجاری حاوی 1 تا 3 درصد هافنیم است. زیرکونیم با خاصیت مقطع جذب پایین برای نوترونها است و برای انرژی هسته ای مثل پوششهای سوختی عناصر کاربرد دارد. تولید انرژی هسته ای امروزه به بیش از 90 درصد زیرکونیم نیاز است.
زیرکونیم که در راکتورها استفاده می شود دارای هافنیم به صورت آزاد است. Zircaloy یکی از ترکیبات مهم زیرکون است که برای کاربردهای هسته ای نیز کاربرد دارد. زیرکونیم مقاومت استثنایی در برابر خوردگی اسیدها و بازها توسط آب دریا و عوامل دیگر دارد. ترکیب زیرکونیم و روی دارای خاصیت مغناطیسی قوی برای درجه حرارت پایینتر از 35 درجه کلوین است.
این عنصر به علت خاصیت مقاومت در برابر خوردگی در صنایع مختلف کاربرد دارد. زیرکونیم در لوله های خلا دریافت کننده گاز، به عنوان یک عامل مهم در آلیاژ فولاد، در آلات وابسته به جراحی های پزشکی، در لامپهای فتوفلاش، استرهای قابل انفجار، در رشته سازی ریونها، لامپهای فیلامنت و غیره کاربرد دارد. این عنصر در محصولات ضدعفونی کننده کربناتها به عنوان یک ماده سمی کاربرد دارد. از ترکیب زیرکونیم و نیوبیم یک ترکیب تولید می شود که در درجه حرارت پایین فوق رسانا است. و در آهنرباهای سوپر رسانا کاربرد دارد که در تولید بالا خاصیت الکتریکی قوی نیز دارد. اکسید زیرکونیم در جواهر سازی مورد استفاده قرار می گیرد و دارای خاصیت درخشندگی و انکسار نور بالا است. ترکیب ناخالص اکسید زیرکونیم در بوته های آزمایشگاهی به عنوان یک عامل مقاوم در برابر شوک حرارتی و در کوره های متالوژیکی و همچنین در صنایع شیشه و سرامیک به عنوان مادهدیرگداز کاربرد دارد.
قیمت عنصر زیرکونیم با خلوص 99.6 درصد حدود 150 دلار در یک کیلوگرم است.




ساختار بلوری عنصر زیرکنیوم


اثرات زیرکونیم بر روی سلامتی
زیرکونیم و نمکهای آن سمیت کمی دارند. زیرکونیم 95 یکی از رادیو نوکلیدهایی است که در آزمایش سلاحهای اتمی به کار می رود. زیرکونیم از رادیو نوکلیدهای دارای دوام طولانی است که تولید و ادامه تولید آن ، طی دهه ها و قرنها خطر سرطان را افزایش داده است.

اثرات زیست محیطی زیرکونیوم
زیرکونیم بر روی محیط زیست اثر منفی ندارد.




عنصر زیرکنیوم در طبیعت



خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر زیرکونیم :
عدد اتمی: 40
جرم اتمی:91.224
نقطه ذوب : C° 1857
نقطه جوشC° 4200
شعاع اتمی : Å 2.16
ظرفیت: 4
رنگ: سفید نقره ای
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: 4
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 640
شکل الکترونی: [Kr]4d25s2
شعاع یونی : Å 0.72
الکترونگاتیوی: 1.33
حالت اکسیداسیون: 4
دانسیته: 6.51
گرمای فروپاشی : Kj/mol 19.2
گرمای تبخیر : Kj/mol 567
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.000000424
گرمای ویژه: J/g Ko 0.27
دوره تناوبی:5

شماره سطح انرژی : 5
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 10
پنجمین انرژی : 2
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Zr-86 16.5 ساعت
Zr-88 83.4 روز
Zr-89 3.27 روز
Zr-90 پایدار
Zr-91 پایدار
Zr-92 پایدار
Zr-93 1530000.0 سال
Zr-94 پایدار
Zr-95 64.02 روز
Zr-96 پایدار
Zr-97 16.9 روز

اشکال دیگر :
هیدرید زیرکونیم ZrH2
اکسید زیرکونیم ZrO2
تری کلرید زیرکونیم ZrCl3 و تترا کلرید زیرکونیم ZrCl4

منابع : زیرکون و کانی بدلیت
کاربرد : در آلیاژکاری ، کاربردهای هسته ای ، تهیه آجرهای حرارتی و پوشش طبل به کار می رود .

نوشته شده توسط: | آخرین ویرایش:- | نظرات() 

تیتانیم

شنبه 2 مرداد 1389  10:43 ب.ظ

نوع مطلب :عناصر گروه چهارم ،

تیتانیم عنصری فلزی است که رنگ سفید- نقره ای براق دارد . این عنصر در سال 1791 توسط William Gregor دانشمند انگلیسی کشف گردید . در زیرC°880 ساختار بلورین هگزا گونال دارد و بالای این دما تبدیل به ساختار مکعبی می شود. این فلز بسیار سخت است و دانسیته پایینی دارد.این فلز خاصیت چکش خواری دارد.ترکیبات تیتانیم به صورت وسیعی در طبیعت توزیع شده است.روتیل، دی اکسید طبیعی تیتانیم و ایلمینیت که علاوه بر تیتانیم شامل آهن واکسیژن نیز می باشد دو منبع اصلی تیتانیم هستند.یک روش تهیه این فلز شامل عبور کلر از روی ایلمنیت یا روتیلی است که باکربن تا نقطه قرمز شدن حرارت دیده. تیتانیم تترا کلریدی که تشکیل می شود با تقطیر جزء به جزء خالص می شود وسپس با منیزیم مذاب در دمای C°800 در اتمسفری از آرگن احیاء می شود.

تیتانیم ناخالص در سال 1887 توسط نیلسون و پترسون به دست آمد. و فلز خالص آن در سال 1910 توسط گرما دادن به ترکیب تترا کلرید تیتانیم با سدیم در بمبهای فولادی به دست آمد.
تیتانیم در شهابسنگها و خورشید وجود دارد. سنگهای بدست آمده از ماموریت آپولو 17 در ماه حدود 12.1 درصد اکسید تیتانیم داشته است. باندهای اکسید تیتانیم در طیف سنجی از مدل M ستاره ها میزان بالایی را نشان داده است. این عنصر از نظر فراوانی نهمین عنصر در پوسته زمین به حساب می آید. تیتانیم معمولاً از سنگهای آتشفشانی و رسوبات حاصل از آنها به دست می آید.
این عنصر در کانیهای روتیل، ایلمینیت و اسفن و تیتانس و در نهشته های آهنی نیز وجود دارد. تیتانیم در خاکسترهای زغالسنگ ، در گیاهان و در بدن انسان وجود دارد. این عنصر در آزمایشگاه توسط واکنش تتراکلرید تیتانیم با منیزیم به دست می آید. این روش برای تولیدات بشتر فلز تیتانیم نیز استفاده می شود. تیتانیم می تواند توسط تجزیه یدی تصفیه شود.
تیتانیم خالص فلزی درخشنده و به رنگ سفید است. دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی می باشد. این عنصر که در هوا می سوزد تنها عنصری است که در نیتروژن هم می سوزد. تیتانیم در برابر اسید هیپوکلریک و اسید سولفوریک رقیق و بیشتر اسیدهای آلی و گاز کلرو محلولهای کلری مقاوم است.
تیتانیم طبیعی از بمباران مواد رادیواکتیو با دوترونها حاصل می شود. این تشعشعات رادیو اکتیوی بیشتر پوزیترونها و اشعه های گاما با قدرت بالا هستند. فلز تیتانیم از نظر فیزیولوژی بی اثر است. تیتانیم می تواند در دمای برافروختگی با اکسیژن و در دمای 550 درجه سانتیگراد با کلر ترکیب شود. زمانی که دی اکسید تیتانیم خالص است سطح آن بسیار براق می شود و حتی میتواند بیشتر از الماس خاصیت انعکاس نور دارد.
تیتانیم طبیعی شامل 5 ایزوتوپ است که جرم اتمی آن از 46 تا 50 در تغییر است. همه این عناصر پایدار هستند. هشت ایوتوپ دیگر این عنصر ناپایدار هستند.
مهمترین آلیاژهای عنصر تیتانیم با آلومینیم ، مولیبدن، منگنز، آهن و دیگر فلزات است.
ترکیبات تیتانیم به علت سبکی وزن و مقاومت بالا در برابر تغییردما ، بیشتر برای ساخت هواپیماها و گلوله ها به کار می رود. تیتانیم فلزی است که مثل فولاد سخت و محکم است اما 45 % از فولاد سبکتر است.
این عنصر دارای مقاومت بالا است به همین دلیل برای استفاده درآب دریا و برای پروانه هواپیما و کشتی، بادبانها و قطعات یدکی کشتیها استفاده می شود. این عنصر به صورت مصنوعی ساخته می شود و زمانی که مصنوعی باشد برای استفاده جواهرات مورد استفاده قرار می گیرد. درخشش یاقوت کبود و یاقوت سرخ به علت وجود اکسید تیتانیم در ترکیب آنها می باشد.
دی اکسید تیتانیم به طور وسیعی برای استفاده رنگهای ساختمانی و رنگهای هنری کاربرد دارد و این استفاده به علت خاصیت پوشش قوی است که دارد. دی اکسید تیتانیم یک ماده رنگی است که در این مورد استفاده وسیعی دارد. تیتانیم رنگی منعکس کننده خوبی برای اشعه مادون قرمز می باشد و برای رصد خورشید در زمانی که در اثرگرما دید ضعیف باشد، نیز استفاده می شود. تترا کلرید تیتانیم در صنعت شیشه نیز کاربرد دارد.
قیمت فلز تیتانیم خالص 99.95% میزان 100 دلار در پوند است.



ساختار بلوری عنصر تیتانیم


اثرات تیتانیم بر سلامتی انسان
میزان سمی بودن تیتانیم به صورت عنصری و اکسید تیتانیم اندک است. موشهای آزمایشگاهی که خاکسترهای تیره رنگی را طی تنفس وارد بدن خود کرده اند، معمولاً در بدن خود مقداری اکسید تیتانیم دارند. تاثیر اکسید تیتانیم تاثیر اندکی بر ششهای انسان دارد.
تاثیر مقدار زیاد پودر تیتانیم: تنفس غبار تیتانیم باعث گرفتگی و درد سینه، سرفه و مشکلات تنفسی میشود. اگر اکسید تیتانیم با پوست و چشم تماس پیدا کند، باعث تحریک میگردد. تنفس، تماس پوستی و چشمی راههای ورود اکسید تیتانیم به بدن انسان است.
سرطانزایی: آژانس بین المللی تحقیقات سرطان (IARC)، اکسید تیتانیم را در گروه سوم طبقه بندی کرده است.

تاثیرات زیست محیطی تیتانیم
تیتانیم عنصری است که اثرات سمی آن اندک میباشد.
تاثیرات زیست محیطی خاصی از تیتانیم گزارش نشده است.



عنصر تیتانیم در طبیعت


تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه
اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ، جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر نشری


خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر تیتانیم :
عدد اتمی: 22
جرم اتمی: 47.867
نقطه ذوب : C°1660
نقطه جوش : C°3287
شعاع اتمی : Å 2.0
ظرفیت: 2
رنگ: سفید نقره ای
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: 4
انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 6.82
شکل الکترونی: 1s22s2p63s23 p63d24s2
شعاع یونی : Å 0.605
الکترونگاتیوی: 1.54
حالت اکسیداسیون: 4
دانسیته: 1.55
گرمای فروپاشی: Kj/mol 15.45
گرمای تبخیر : Kj/mol421
مقاومت الکتریکی: Ohm m: 0.00000042
گرمای ویژه: J/g Ko 0.52
دوره تناوبی:4

شماره سطح انرژی : 4
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 10
چهارمین انرژی : 2
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Ti-44 52.0 سال
Ti-45 3.07 ساعت
Ti-46 پایدار
Ti-47 پایدار
Ti-48 پایدار
Ti-49 پایدار
Ti-50 پایدار
Ti-51 5.76 دقیقه

اشکال دیگر :
دی اکسید تیتانیم TiO2 ، تری اکسید دی تیتانیم Ti2O3 و اکسید تیتانیم TiO
هیدرید تیتانیم TiH2
تری کلرید تیتانیم TiCl3 ، دی کلرید تیتانیم TiCl2 و تترا کلرید تیتانیم TiCl4


منابع : کانی های ایلمنیت و روتیل
کاربرد : به عنوان اسیدی پایدار و قوی در بسیاری از آلیاژکاری ها به کار می رود . دی اکسید تیتانیم دارای رنگ سفیدی است که برای پوشش دیوار به کار می رود . در موتور هواپیما و در وسایلی که فلز سبک لازم دارد استفاده می شود . همچنین در درصنایع رنگ سازی ، لاستیک سازی ، فولاد سازی نیز استفاده می شود .

روش شناسایی:

ICP:Inductively Coupled Plasma Spectrography
XRF:X-Ray Fluorescence Spectrometry
ES :Emission Spectrography
NA:Neutron Activation Analysis
COL: Colorimetry



نوشته شده توسط: | آخرین ویرایش:- | نظرات()