تعریف مواد شیمیایی + صفر تا صد مواد شیمیایی
تعریف مواد شیمیایی
تعریف مواد شیمیایی + صفر تا صد مواد شیمیایی :تعریف مواد شیمیایی
مواد شیمیایی، موادی هستند که ترکیب شیمیایی و ویژگی های معین و ثابتی دارند. اجزای تشکیل دهنده مواد شیمیایی را نمی توان با استفاده از روش های جداسازی فیزیکی و بدون تجزیه عناصر و تعیین ترکیب درصد آنها، شناسایی نمود. مواد شیمیایی به صورت ترکیبات شیمیایی، عناصر شیمیایی، یون ها و یا آلیاژ می باشند. شیمیدان فرانسوی جوزف پراست اولین بار در قرن 18 میلادی پس از آزمایش و کار بر روی مواد شیمیایی از جمله کربنات مس توانست مفهومی برای ماده شیمیایی ارائه دهد.
عناصر شیمیایی می‌توانند در هنگام واکنش شیمیایی با یکدیگر ترکیب شده و تعداد بیشماری ماده شیمیایی بوجود آورند. مثلاً آب نتیجه واکنش عنصرهای هیدروژن و اکسیژن است. در این حالت، دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن به هم متصل می‌شوند و مولکولی با فرمول شیمیایی H2O می‌سازند. همین دو عنصر در شرایط متفاوت می‌توانند ماده دیگری را به نام هیدروژن پراکسید (آب اکسیژنه) بسازند که دارای مولکول‌های H2O2 است.
به همین شکل، همه ترکیب‌های شیمیایی می‌توانند به عناصر سازنده خود تجزیه شوند. به عنوان مثال می‌توان آب را به کمک برقکافت به عناصر هیدروژن و اکسیژن تبدیل کرد.
در طبیعت مواد شیمیایی که بتوان به صورت خالص یافت، بسیار نادر هستند. برخی از این نوع مواد شیمیایی عبارتند از: الماس، طلا، سدیم کلرید و شکر (ساکارز). مواد شیمیایی به طور کلی در ۴ حالت جامد، مایع، گاز و یا پلاسما وجود دارند. که ممکن است یک ماده شیمیایی تحت تاثیر تغییرات فشار و دما در هر یک از این حالات یافت شود. مواد شیمیایی از نظر نوع کاربرد به مواد شیمیایی صنعتی و آزمایشگاهی دسته بندی می شوند. همچنین مواد شیمیایی به طور کلی به دو گروه بزرگ مواد معدنی و مواد آلی تقسیم بندی می‌شوند.
انواع مواد شیمیایی
تعریف مواد آلی
در گذشته، ماده آلی به ماده‌ای گفته می شد که توسط بدن موجودات زنده ساخته شود. تا اینکه در سال 1828 وهلر (wohler) دانشمند آلمانی، توانست برای اولین بار در آزمایشگاه ترکیب آلی اوره (CO(NH2)2) را از یک ترکیب معدنی به نام ایزوسیانات تهیه نماید. و از آن پس معلوم شد که می‌توان مواد آلی را نیز در آزمایشگاه ساخت.
به طور کلی ترکیبات آلی را ترکیبات کربن می نامند، زیرا در تمامی مواد شیمیایی آلی کربن وجود دارد.
تعریف مواد معدنی
شیمی معدنی را می‌توان به طور کلی به عنوان شیمی عناصر دیگر در نظر گرفت که شامل همه عناصر باقیمانده در جدول تناوبی و همچنین کربن، که نقش عمده‌ای در بیشتر ترکیبات معدنی دارد، معرفی نمود.
تفاوت مواد آلی و غیر آلی (مواد معدنی)
* در تمام ترکیبات آلی حتماً کربن وجود دارد، در صورتی که مواد معدنی بدون کربن بسیاری وجود دارد. همچنین در ترکیبات آلی، اتم های کربن می‌توانند با یکدیگر ترکیب شوند و زنجیرهای طویل تشکیل دهند، در حالی که این خاصیت در عناصر دیگر خیلی کمتر دیده می‌شود.
* مقاومت مواد آلی در برابر حرارت از مواد معدنی کمتر است.
* اغلب واکنش‌های میان مواد آلی کند و دو طرفه یا تعادلی بوده، در حالی که اغلب واکنش‌های معدنی سریع میباشند.
خواص فیزیکی و شیمیایی چیست؟
ماده به عنوان چیزی که جرم دارد و فضا اشغال می‌کند، تعریف می‌گردد. درست همان طور که یک فرد با ویژگیهایی منحصر به فرد خود نظیر قد، رنگ پوست، فرم بدن و غیره توصیف می‌شود؛ ماده نیز با خواص فیزیکی و شیمیایی خود مشخص می‌گردد. در شیمی، خواص شیمیایی ماده به عنوان ویژگیهایی تعریف می‌شود که از طریق آن ویژگی‌ها، ماده تغییر می‌کند و با توجه به نسبت اجزای تشکیل دهندهاش به شکلهای دیگری تبدیل می‌گردد. در تغییرات فیزیکی فقط حالت فیزیکی ماده تغییر می‌یابد نه ساختار ذره‌های تشکیل دهنده آن. بنابراین تغییرات همه حالت های ماده مانند ذوب، انجماد، تبخیر، میعان، تصعید و چگالش و همچنین انحلال نمک ها و بازها در آب، تغییر فیزیکی هستند. در تغییرات شیمیایی اتصال اتم ها به یکدیگر و آرایش الکترونی آنها در واکنش دهنده‌ها تغییر می‌یابد. البته در یک واکنش شیمیایی، اتم‌ها نه بوجود می‌آیند و نه از بین می‌روند و تنها ترکیب، تجزیه یا نوآرایی صورت می پذیرد. خواص شیمیایی ماده قابل مشاهده نمیباشند اما می‌توان آنها را از طریق حواس پنج‌گانه شناخت. در مقایسه با خواص شیمیایی، برخی از خواص فیزیکی ماده قابل مشاهده میباشند. یک تغییر شیمیایی ممکن است با آزاد شدن انرژی به صورت گرما، نور یا صوت همراه باشد و تولید گاز، تشکیل رسوب یا تغییر رنگ را در پی داشته باشند.
به عنوان مثال طلا را یک فلز جامد به رنگ زرد روشن میشناسیم که می‌توان آن را به یک صفحه مسطح تبدیل نمود یا می‌توان آن را مفتول نموده و به شکل یک سیم درآورد. با این وجود، نقطه ذوب، نقطه جوش، گرمای ویژه، گرمای تبخیر، چگالی و سایر خواص فیزیکی طلا، قابل مشاهده نمیباشند اما می‌توان این ویژگی‌ها را پس از انجام آزمایش‌هایی در آزمایشگاه تعیین نمود.
خطرات مواد شیمیایی
مواد قابل اشتعال
مواد قابل اشتعال اغلب به صورت آئروسل (ذرات ريز مايع پخش شده در هوا)، گاز، مايع و يا جامد می باشند. در بيشتر آزمايشگاه ها، گازها، مايعات و جامدات از اهميت بيشتری برخورداند.
تعریف OSHA از مواد قابل اشتعال الف- گازهایی كه در دما و فشار محيط، با غلظت 13 درصد (حجمی) يا كمتر از آن در حضور هوا توليد مخلوط قابل اشتعال می كند. ب- گازهایی كه در دما و فشار محيط، با غلظت بالاتر از 12 درصد حجمی آن در حضور هوا توليد مخلوط قابل اشتعال می كند. پ- مايعات قابل اشتعال به مايعاتی گفته می شود كه دمای احتراق آنها پائين تر از8/37 درجه سانتی گراد (100 درجه فارنهایت) باشد. ت- جامدات قابل اشتعال موادی هستند که در اثر عوامل قابل انفجار و تركيدن ناشی از اثر اصطكاک، جذب رطوبت و تغيير خودبخودی ماهيت شيميايی، به شدت آتش می گيرند و باعث ايجاد مخاطرات جدی می شوند. استفاده از اطلاعات موجود در برگه اطلاعات ايمنی مواد شيميايی يک ماده شيميايی بهترين مرجع برای تعيين قابل اشتعال بودن آن ها می باشد. علاوه بر اين، بر روی برچسب این گونه مواد، قابل اشتعال بودن آنها قيد شده است.
مواردی كه هنگام كار كردن با مواد قابل اشتعال بايد رعايت شود عبارتند از:
الف- مواد قابل احتراق را از مكان های ذيل خارج كنيد:
1- محيطی كه در آن از شعله مستقيم و سطوح بسيار داغ (Hot Plate) استفاده می شود. 2- محيطی كه در آن دستگاه های مكانيكی و الكتريكی نامطمئن در حال كار كردن است. (بدليل احتمال جرقه زدن)
ب- مواد قابل اشتعال بايد در كابينت های مخصوص نگهداری آن ها قرار داشته باشند. اين كابينت ها بايد از منابع ایجاد شعله و حرارت دور باشند و يا در مكانی مخصوص كه به همين منظور درنظر گرفته شده نگهداری شوند.
پ- کف آزمایشگاه ها به منظور پيشگيری از ايجاد الكتريسيته، می بایست از موادی که تولید الکتریسیته ساکن نمی کنند پوشیده شود. همچنین در آزمايشگاه هايی كه با مواد شيميايی قابل اشتعال سروكار دارند، در صورتی كه يخچال يا فريزر وجود دارد بايد توسط متخصصين ذيربط تأييد شود كه خطر ايجاد جرقه و آتش سوزی توسط آنها وجود ندارد.
ت- سيگار كشيدن در آزمایشگاه ممنوع می باشد.
مواد خورنده
به موادی گفته می شود که در صورت تماس با نسوج و بافت های زنده به طريق شيميايی باعث تخريب يا تغيير غيرقابل بازگشت در آنها می شود.
نمونه های زيادی از اين مواد در آزمايشگاه ها وجود دارند، از جمله اسيدهای قوی و بازهای قوی هستند. اكسيدكننده های قوی نيز می توانند سبب سوختگی و صدمه به چشم ها و پوست شوند. شيشه هايی كه مواد خورنده در آن نگهداری می شوند بايد در يک ظرف ديگر قرار داده شده و در مكانی نگهداری شود كه هوای آن تهويه می شود. ظرف دوم می تواند از جنس پلاستيک يا مشابه آن باشد. ظرف دوم نه تنها از نشست كردن و ريختن مواد خورنده جلوگيری می كند، بلکه سبب پيشگيری از خوردگی وسايل فلزی ديگر نيز می شود.
مواد اکسید کننده
اكسيدكننده ها عواملی هستند كه سبب آتش سوزی می شوند و يا به گسترش آن به ساير مواد كمک می كنند، در نتيجه يا آتش می گيرند و يا سبب آزاد شدن اكسيژن و يا گازهای ديگر می شوند.
برخی از مواد اكسيدكننده عبارتند از : نمک های پرمنگنات (پرمنگنات پتاسيم – KMnO4) اسيد نيتريک غليظ (HNO3) نيترات آمونيوم (NH4NO3) تركيبات هيپوكلريت و هيپوهاليد (سدیم هیپوکلریت – آب ژاول – وایتکس) يد و هالوژن های دیگر كلريت ها و كلرات ها و پركلرات ها (كلرات سديم NaClO4) تركيبات كروم (VI) و ساير كرومات ها و دی كرومات ها پيريدينيوم كلروكرومات پراكسيدها سولفوكسيدها اوزون اسميوم تتراكسايد نیتروژن اکسید(N2O) مواد اكسيد كننده در صورت تركيب شدن با مواد قابل اشتعال تشكيل مواد قابل انفجار می دهند. در نتيجه مواد اكسيدكننده بايد دور از حلال ها در مكانی سرد و به دور از رطوبت نگهداری شوند.
مواد واکنش پذیر با آب
مواد شیمیایی واکنش پذیر با آب دسته ای از موادی هستند كه شديداً با آب واكنش داده و ضمن ايجاد گرما، توليد گازهای قابل اشتعال يا سمی می كنند.
بيشترين مواد واكنش پذير با آب در آزمايشگاه های شيمی وجود دارد، اما تعدادی از هيدريدها و فلزات قليايی مانند سديم ممكن است در ساير آزمايشگاه های مراكز تحقيقات هم وجود داشته باشد. * كلسيم هيدريد، ليتيم آلومينيوم هيدريد، فلزات سديم، پتاسيم و ليتيم. * اين گونه مواد بايد در مكانی سرد و خشک نگهداری شوند و هرگز آنها را در زير دستشويی نگهداری نكنيد. * به منظور پيشگيری از واكنش فلزات قليايی با بخار آب موجود در هوا، اين فلزات بايد در روغن های معدنی (يا نفت) نگهداری شود. برخی از مواد واکنش پذیر با آب عبارتند از: *فلزات قليايی *هيدريدهای فلزات قليايی *آميدهای فلزات قليايی *آلكيل هاي فلزی مانند ليتيم آلكيل و آلومينيوم آلكيل *واكنشگرهای گرينيارد *هاليدهای غيرفلزی مانند BF3، PCl3، PCl5، SiCl2، SiCl4، BCl3 *اسيد هاليدهای غيرآلی مانندPOCl3، SOCl2 و SO2Cl2 *پنتا اكسيد فسفر *كلسيم كاربيد *اسيد هاليدهای آلی *انيدريدهايی كه وزن مولكولی كمی دارند.
مواد آتش گیر
مواد شیمیایی آتش گير به موادی گفته می شود كه به طور خودبخود در هوا (دماي پائين تر از 40 درجه سانتی گراد) مشتعل می شوند. مواد آتش گير عموماً با آب واكنش پذير هستند و در صورت تماس با آب يا هوای مرطوب آتش خواهند گرفت. نگهداری و جابجا كردن مواد آتش گير بايد در ظرفی كه فضای آن از گاز آرگون يا نيتروژن (به استتثناء چند مورد) پرشده است، انجام گیرد.
نگهداری مواد آتش گير
الف- محلول های آتش گیر
مقادير كم محلول های آتش گير را در شيشه هايی كه درپوش آن از جنس PTFE (Polytertrafluoroethylene) می باشد نگهداری می كنند. مقادير زيادتر آن در سيلندرهای فلزی (مانند سيلندر گاز) نگهداری می شود كه يک سوزن مخصوص به دريچه خروجی آن وصل شده و بوسيله يک سرنگ كاملاً خشک، هوای داخل سيلندر با يک گاز بی اثر (آرگون يا نيتروژن) جايگزين می شود.
ب- مواد جامد آتش گیر
جامدهای آتش گير در جعبه های مخصوصی كه بوسيله گاز بی اثر پر شده اند، نگهداری می شوند. اين جعبه ها فوق العاده گران قيمت بوده و لذا بعضی از اين مواد به شكل محلول فروخته می شوند و بعضی ديگر در ظروف حاوی روغن معدنی (مانند پارافين و ..) يا حلال های هيدروكربنی سبک نگهداری می شوند. جامدهای آتش گير ضعیف مانند ليتيم آلومينيوم هيدريد يا سديم هيدريد را می توان برای مدت زمان كوتاه در هوای معمولی جابجا كرد، اما برای نگهداری طولانی مدت بايد در ظروفی كه فضای آن با يک گاز خنثی (آرگون يا نيتروژن) پر شده است، نگهداری شود. برخی از مواد آتش گیر عبارتند از: 1- ذرات ريز فلزات از جمله منيزيم، كلسيم، زيركونيم، اورانيوم 2- فلزات قليايی 3- هيدريدهای فلزی يا غيرفلزی مانند سديم هيدريد، ليتيم آلومينيوم هيدريد 4- تركيبات ارگانومتاليک 5- مشتقات آلكيله شده هيدريدهای فلزی و غيرفلزی مانند دی اتيل آلومينوم هيدريد، بوتيل ليتيم و تری متيل آلومينيوم 6- كربونيل های فلزی 7- كاتاليزورهای هيدروژناسيون مانند نيكل رانی 8- فسفر سفيد يا زرد 9- پلوتونيوم 10- متان تلورول 11- آرسين 12- دی بوران 13- فسفين 14- سيلان 15- هيدرازين
موادی که تولید پراکسید می کنند:
مواد شيميايی هستند كه به مرور زمان يا در اثر تماس با هوا توليد كريستال های پراكسيد می كنند این پراکسیدها به ضربه حساس می باشند. عمومی ترين مواد شيميايی كه توليد پراكسيد می كنند عبارتند از دی اتيل اتر و تتراهيدروفوران (THF)، وقتی كه درب اين مواد باز شد نمی توان از توليد پراكسيد در آنها جلوگيری كرد مگر اينكه در ظرفی نگهداری شوند كه هوای داخل آن گاز بی اثر باشد. لذا توصيه می شود تمام موادی كه توليد پراكسيد می كنند در هنگام کار کردن به شكل دوره ای ميزان پراكسيد توليد شده در آنها با استفاده از آزمایش های مخصوص ارزيابی شود. به عنوان يک اقدام احتياطی، توصیه می شود فقط مقاديری از اين مواد كه در آزمايش در حال اجرا استفاده می شود را در آزمايشگاه نگهداری كنيد.
دسته بندی مواد شيميايی كه با گذشت زمان توليد پراكسيد می كنند:
گروه اول: تركيبات غيراشباع، خصوصاً آنهايی كه جرم مولكولی كمی دارند و ممكن است شديداً پليمريزه شده و به طور اتفاقی شروع به توليد پراكسيد كنند. اين تركيبات را بيشتر از 12 ماه نگهداری نكنيد. برخی از ترکیبات شیمیایی گروه اول عبارتند از: آكريليک اسيد، آكريلو نيتريل، بوتا دل ان، متيل متا آكريلات، استایرن، وينيل كلرايد، وینیل استات و … گروه دوم: اين گروه شامل تركيباتی است كه در هنگام تلغيظ شدن (به وسیله تقطیر و یا تبخیر) خطر توليد پراكسيد دارند. مقدار پراكسيد در اين تركيبات بايد در صورت تلغيظ شدن يا رسيدن به يک غلظت مشخص اندازه گيری شود. اين تركيبات را نیز بيشتر از 12 ماه نگهداری نكنيد. برخی از ترکیبات شیمیایی گروه دوم عبارتند از: استال، كومن (ايزو پروپيل بنزن)، سیکلو هگزن، دی استیلن، دی سیکلوپنتادی ان، دی اتیل اتر، دی اکسان، فوران، تتراهیدروفوران (THF)، وینیل اتر و … گروه سوم: پراكسيد توليد شده توسط اين تركيبات حتی بدون تغليظ شدن ممكن است منفجر شود. اين تركيبات را بيشتر از سه ماه نگهداری نكنيد. برخی از ترکیبات شیمیایی گروه سوم عبارتند از: دی وینیل اتر، ایزو پروپیل اتر، دی مینیل استیلن، وینیلیدین کلرید، پتاسیم آمید، سدیم آمید و …
ترکیبات سرمازا
به گازهايی گفته می شود كه در دماهای پائين به مايع يا جامد تبديل شده اند. برخی از ترکیبات سرمازا عبارتند از: هليوم مايع، نيتروژن مايع، اكسيژن مايع و يخ خشک (دی اكسيد كربن جامد)
خطراتی كه به دليل استفاده از این تركيبات سرمازا ممكن است رخ دهد عبارتند از: صدمات بافتی ( به شكل يخ زدن بافت به علت سرما)، ايجاد خفگی به دليل جانشين شدن اين تركيبات با اكسيژن موجود در هوا و همچنین احتمال انفجار به دليل نوسانات فشار در ظرف نگهداری آنها
نكاتی که به هنگام کار کردن با ترکیبات سرمازا باید رعایت شوند به شرح ذیل می باشد:
1- نگهداری و كار كردن با مواد سرمازا بايد در مكانی كه هوای آن به خوبی تهويه می شود انجام گیرد. 2- به عنوان يک اقدام پيشگيرانه هميشه موقع جابجاكردن يا كار كردن با مواد سرمازا از دستكش مخصوص استفاده كنيد. 3- موقع تخليه ماده سرمازا يا بازكردن درب ظرف آن بايد ماسک محافظ صورت پوشيده شود. 4- حمل و نقل مواد سرمازا بايد به شيوه صحيح و تأييد شده انجام گيرد (به عنوان مثال بهره گیری از ظروف دو جداره مخصوص). 5- در صورت استفاده از بالابرهای برقی برای انتقال مواد سرمازا بايد درب ظروف مورد استفاده كاملاً سفت و محكم بوده و حداكثر ظرفيت آن يک ليتر (برای مواد مايع) يا يک كيلوگرم (برای مواد جامد) باشد.
مواد منفجره شونده
ترکیبی قابل انفجار است که در صورت قرار گرفتن در معرض ضربه ناگهانی، فشار يا دمای بالا، سبب آزاد شدن مقادير بسیار زيادی حرارت و گاز با فشار زياد به محيط شود.
برخی از موادی كه در اثر تركيب شدن با يكديگر توانايی توليد ماده منفجرشونده را دارند عبارتند از: (اين واكنشگرها به شكل عمومی در آزمايشگاه ها موجود است) * استون + كلروفرم در حضور يک باز * استون + مس، نقره، جيوه يا نمک های آنها * آمونياک + I2 ،Br2 و یا Cl2 * كربن دی سولفيد + سديم آزيد * کلر + يک الكل * كلروفرم يا تتراكلريدكربن + پودر آلومينيوم يا منيزيم * دی اتيل اتر + كلر * دی متيل سولفوكسيد + يك آسيل هاليد، SOCl2 و یا POCl3 * دی متيل سولفوكسيد + CrO3 * اتانول + كلسيم هيپوكلريت * اتانول + نيترات نقره * اسيد نيتريک + استيک اسيد يا استيک انيدريد * پيكريک اسيد + نمک يک فلز سنگين مانند سرب، جيوه يا نقره * اكسيد نقره + آمونياک + اتانول * سديم + هيدروكربن كلردار * سديم هيپوكلريت + آمين
سفیر آزما کیان، شرکت فروش مواد شیمیایی آزمایشگاهی از برترین برند های دنیا
با تشکر مجله دانش شیمی و تیم پایان نامه من
با ما در تماس باشید : 09357007743
