واکنش

شیمی و فناوری

واکنش

شیمی و فناوری

دانشجویان شیمی فناوری

پیوندهای روزانه

شیمی معدنی

چهارشنبه, ۱۵ بهمن ۱۳۹۳، ۰۱:۵۱ ق.ظ
معرفی شیمی معدنی

شیمی معدنی شاخه‌ای از دانش شیمی است که با کانی‌ها ، مواد معدنی و خواص آنها سروکار دارد.شیمی معدنی شاخه بزرگی از علم شیمی است که بطور کلی شامل بررسی، تحلیل و تفسیر نظریه‌های خواص و واکنشهای تمام عناصر و ترکیبات آنها به جز هیدروکربنها و اغلب مشتقات آنهاست.در شیمی معدنی در مورد گستره وسیعی از موضوعات از جمله :ساختمان اتمی، بلورنگاری, کریستالوگرافی، انواع پیوندهای شیمیایی اعم از پیوندهای کووالانسی، یونی، هیدروژنی و …، ترکیبات کوئوردیناسیون و نظریه‌های مربوطه از جمله نظریه میدان بلور و نظریه اوربیتال مولکولی، واکنشهای اسید و باز، سرامیکها، تقارن مولکولی و انواع بخش‌های زیرطبقه الکتروشیمی، برقکافت،باطری، خوردگی، نیمه رسانایی و غیره بحث می‌شود.

گرایش معدنی دارای شاخه های متفاوتی می باشند که به برخی از آن ها در زیر اشاره شده است

کریستالوگرافی (Crystallography)، زیر مجموعه ای از علم کانی شناسی یا مینرالوژی است و علم آرایش اتم ها در جامدات است.  این علم در یک نکته مهم، از علوم فیزیک و شیمی که رابطه نزدیکی با آن دارند متمایز می شود. در حالی که موضوع این علوم بررسی حالات و تغییرات جسم است، هدف اصلی بلورشناسی در وهله اول بررسی خود جسم است و این جسم بلور یا کریستال نامیده می شود.

 در مباحث کریستالوگرافی به همگن بودن ساختار توجه شده است، ولی لزوما بلورها در جهات مختلف کریستالی، رفتار مشابهی را نشان نمی دهند. علت این تفاوت، به نحوه قرارگیری اتم ها، صفحات تشکیل دهنده بلورها، میزان تراکم اتمی و پیوندهای اتمی و یونی وابسته است. فاصله اتم ها در ساختار به نیروهای بین اتمی، دما، فشار و نیروهای مکانیکی وابسته است.

نانو ذرات معدنی: نانوذرات رایج‌ترین عناصر در علم و فناوری نانو بوده و خواص جالب‌توجه آنها باعث گردیده است کاربردهای بسیار متنوعی در صنایع شیمیایی، پزشکی و دارویی ، الکترونیک و کشاورزی داشته باشند. با توجه به ترکیب شیمیایی، این ذرات به انواع فلزی، سرامیکی، پلیمری و نیمه‌هادی تقسیم می‌شوند. سنتز شیمیایی و فرآیندهای حالت جامد نظیر آسیاب کردن و چگالش بخار روش‌های معمول برای ساخت نانوذرات هستند. کنترل فرایند تولید در سطح نانو برای رسیدن به نانوذرات با خواص مناسب اهمیت بالایی دارد. گوناگونی مواد نانوذره‌ای به اندازه تنوع کاربرد‌های آنها است، زمینه‌هایی که نانوذرات کاربرد دارند، عبارتند از: مواد کامپوزیت ، کامپوزیت‌های ساختاری ،کاتالیزور ،بسته‌بندی ،روکش‌ها ،افزودنی‌های سوخت و مواد ،منفجره ،ساینده‌ها   ، باتری‌ها وپیل‌های سوختی،روان‌کننده‌ها ،پزشکی و داروسازی ،دارو رسانی ،محافظت‌کننده‌ها ،آنالیز زیستی و تشخیص پزشکی ،لوازم آرایشی

کاتالیست های معدنی: کاتالیست ها به دو دسته ی متفاوت زیر تقسیم می شوند:

کاتالیست های همگن که اگر کاتالیست در فاز مشابه با فاز واکنش  دهنده ها قرار داشته باشد، کاتالیست همگن نامیده می شود، کاتالیست های غیرهمگن، اگر کاتالیست در فازی متفاوت با فاز  واکنش دهنده ها باشد، کاتالیست غیرهمگن نامیده می شود.

یک کاتالیست خوب باید مولکول های واکنش دهنده را با قدرت کافی، جذب سطح خود کند اما نه آن قدر قوی که مولکول های  محصول به طور دائم به سطح آن بچسبند. مثال: نقره کاتالیست خوبی نیست چون اتصال های مناسب و قوی با مولکول های واکنش دهنده ها  تشکیل نمی دهد فلزاتی مانند پلاتین، طلا، آهن و نیکل کاتالیست های خوبی اند زیرا به اندازه ی کافی در جذب سطحی، قوی هستند تا واکنش دهنده ها را در خود نگه دارند و آن ها را فعال کنند، اما این اتصال آن قدر قوی نیست که محصولات واکنش نتوانند جدا شوند. در گرایش معدنی کمپلکس های معدنی سنتز می شوند که فعالیت های کاتالیستی آن ها بررسی می شود.

آلی فلزی: شیمی آلی فلزی به ترکیباتی گفته می‌شود که حداقل یک پیوند کربن _ فلز داشته باشد  و شامل فلزات واقعی و شبه فلزات از قبیل Si ، As ، B  می‌باشد. بنابراین این پیوند می‌تواند یک پیوند کووالانسی ساده باشد.  از نظر خصوصیات شیمیایی ، تفاوت قابل ملاحظه‌ای بین ترکیبات آلی فلزی وجود دارد و مثلا ، پایداری حرارتی آنها بطور قابل ملاحظه‌ای به ترکیب شیمیایی آنها بستگی دارد.

 طبقه بندی ترکیبات آلی فلزی را می توان به صورت زیر انجام داد
مشتقات عناصر گروه اصلی
عناصر اصلی در گروهها (که فقط با الکترونهای s و p پیوند تشکیل می‌دهند.) عموما پیوندهای کووالانسی سیگما با کربن تشکیل می‌دهند، باستثنای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی با کربن عمدتا یونی است. ساختمان هایی که کمبود الکترون دارند، بوسیله عناصری از قبیل Al ، Mg ، Be ،Li تشکیل می‌شوند و ترکیبات خوشه‌ای را تولید می‌کنند.
مشتقات عناصر واسطه
در مورد فلزات واسطه (که برای تشکیل پیوند از اوربیتالها و الکترونهای d و در صورت لزوم f استفاده می‌کنند) معمولا کمپلکسهای π دارنده پیوندهای داتیو تشکیل می‌شود. به عبارت دیگر ، عناصر واسطه d اغلب نه تنها دارای پیوندهای سیگما بوده، بلکه پیوندهایی از نوع π نیز دارند. به عبارت ساده‌تر ، پیوند بین اتمهای واسطه و مولکولهای آلی اشباع نشده بوسیله تبادل الکترون در دو جهت مخالف تشکیل می‌شود.

بیوشیمی معدنی: بیوشیمی علمی است که درباره ترکیبات و واکنشهای شیمیایی در موجودات زنده بحث می‌کند.جزئیات سنتزپروتئین از ژنها ، مشخص شدن ساختمان سه بعدی و مکانیسم فعالیت بسیاری از مولکولهای پروتئینی ، روشن شدن چرخه‌های مرکزی متابولیسم وابسته بهم و مکانیسمهای تبدیل انرژی و گسترش تکنولوژی Recombinant DNA از دستاوردهای برجسته بیوشیمی هستند. عناصر معدنی در تمام این سیستم ها نقش اساسی و کلیدی دارند که مطالعه روی آن ها بسیار گسترده می باشد.

شیمیدان معدنی با مسئله تعیین ساختار ، خواص و واکنش پذیری گستره فوق‌العاده وسیعی از مواد، که دارای خواص بسیار متفاوت و الگوهای فوق‌العاده پیچیده ساختاری و واکنش پذیری‌اند، مواجه است. 

 

فارغ التحصیلان رشته شیمی معدنی در  مراکز  علمی و پژوهشی می توانند به  بررسی

– کاتالیزورها

– شیمی آلی – فلزی

– صنایع معدنی

– مطالعات الکتروشیمیایی کمپلکس های معدنی

– نانو ذرات بپردازند و نیز در صنایع مختلفی مانند استخراج مواد شیمیایی از منابع معدنی تولید انواع مواد شوینده ضدعفونی کننده پاک کننده و… مشغول به کار شوند.

هم چنین مانند دیگر گرایش های شیمی می توانند در –  طرح، نظارت و اجرای طرح‌های تحقیقاتی کوچک و بزرگ شیمیایی، ارائه خدمات در آزمایشگاه‌های کنترل کیفی، ارائه خدمات آموزشی در سطح دانشگاهها وعهده‌دار شدن مسوولیت هدایت آزمایشگاه‌ها،  ارائه خدمات در کارخانجات پتروشیمی، پلاستیک، لاستیک، رنگ و رزین، الیاف، صنایع غذایی، صنایع دارویی، بهداشتی و شوینده‌ها باشند.

دروس پایه شیمی معدنی عبارتند از

inorganic chemistry, miessler & tarr

Shriver & Atkins inorganic chemistry,

Inorganic structural chemistry 2ed 2006 – Muller

inorganic chemistry huheey

دروسی که در گرایش معدنی در مقطع کارشناسی ارشد دارای اهمیت بالایی هستند و یک شیمی دان معدنی باید آن ها را فرا گیرد، علاوه بر شیمی معدنی پیشرفته کاتن، دروس سنتیک و ترمودینامیک ترکیبات معدنی از Wilkins ، طیف سنجی ترکیبات معدنی ازDrago و شیمی فیزیک معدنی  Figgis و Drago می باشند این دروس به جز شیمی فیزیک معدنی در کنکور مقطع دکتری هم دارای اهمیت زیادی هستند.

Cotton & Wilkinson basic inorganic chem.

Cotton & Wilkinson advanced inorganic chem..1972

Purcell & kots

Kinetics and mechanism of reaction of transition metal complex. Wilkins

Physical methods in chem. Drago    Chap.4 to 15

Introduction to ligand field. Figgis

منبع: +

نظرات  (۰)

هیچ نظری هنوز ثبت نشده است

ارسال نظر

کاربران بیان میتوانند بدون نیاز به تأیید، نظرات خود را ارسال کنند.
اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید لطفا ابتدا وارد شوید، در غیر این صورت می توانید ثبت نام کنید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">
تجدید کد امنیتی