دانلود مقاله بازگردانی

به فرایند جمع آوری، اصلاح و به جریان در آوردن دوباره ی زباله به همان شکل یا شکلهای دیگر بازگردانی می گویند.

چه موادی را می توان بازگردانی کرد؟
از زباله های شهری اجزای زیر قابل بازگردانی هستند:
1- کاغذ و مقوا (برای تهیه کاغذهای بسته بندی)
2- بطری های پلاستیکی (برای تهیه نیمکت پارک ها، میز صندلی لوله و سطل و برآمدگی یا سرعت گیر خیابان ها
3- شیشه (تهیه بطری جدید از بطری شیشه ای قدیمی
4- همه فلزها بویژه آلومینیوم (قوطی آلومینیومی را که برای نگهداری نوشابه ها بکار می رود مسیر از جمع آوری و ضد عفونی کردن دوباره استفاده می کنند)
علت بازگردانی این زباله ها عبارتند از:
1- مناسب بودن خواص آن ها برای بازگردانی
2- در اختیار بودن فناوری لازم برای بازگردانی آن ها
3- به صرفه بودن از نظر اقتصادی ها
4- افزایش طول عمر منابع شیمیایی
نکته: امروزه برای کاهش هزینه بازگردانی از خانواده ها خواسته می شود که به هنگام دور ریختن زباله های مواد مختلف قابل بازگردانی را به طور جداگانه در ظرف های ویژه ای ریخته تا جداسازی زباله ها کم هزینه تر و بازگردانی آن ها آسان تر و به صرفه تر خواهد شد.
مزایای بازگردانی
1- منابع طبیعی برای نسلهای بعد حفظ می شود
2- از ورود مقدار زیادی گازهای گلخانه ای و مواد آلوده کننده ی آب جلوگیری می شود
3- نیاز به مکانهای دفن زباله و دستگاههای زباله سوز کم تر می شود
4- در مصرف انرژی صرفه جویی می شود
5- برای صنعت مواد خام ارزشمندی تامین می شود
6- موجب ایجاد شغل و اشتغال زایی می شود
7- فناوری سبز گسترش می یابد
زباله های جامد
عمده زباله های جامد در یک کشور پیشرفته را کاغذ و مقوا ولی در ایران بیشتر پسماندهای غذایی بیشترین زباله های جامد را تشکیل می دهند به دلایل زیر:
1- فرهنگ کتاب خوانی در کشورهای پیشرفته گسترش دادر و چاپ کتاب و روزنامه زیاد است
2- بیشتر بسته بندی در کشورهای پیشرفته با کاغذ صورت می گیرد
3- فرهنگ استفاده درست از مواد غذایی در کشورهای پیشرفته
4- نوع بسته بندی در کشورهای پیشرفته به گونه ای است که موجب می شود مواد غذایی دیرتر فاسد شوند
در زباله های جامد بهترین نوع زباله کاغذ و مقوا است زیرا: هم قابل بازگردانی است و هم از منبع تجدید پذیر است بطور کلی: کاغذ و مقوا: تجدید پذیر- زیست تخریب ناپذیر و قابل بازگردانی است، فلزها (آلومینیوم) تجدید ناپذیر- زیست تخریب ناپذیر و قابل بازگردانی است، شیشه تجدید پذیر- زیست تخریب پذیر و قابل بازگردانی است.
کاغذ و مقوا
دو کاربرد اصلی دارد: 1- یکی انتقال اطلاعات (کتاب مجله روزنامه)
2- بسته بندی و محافظت از کالا در جریان حمل و نقل آن ها
نکته: میزان مصرف کاغذ و مقوا را اغلب بعنوان نشانه ای از پیشرفت اجتماعی یک کشور تلقی می کنند
بازگردانی کاغذ
بیشتر کاغذهای باطله را پس از جمع آوری به کاغذ بسته بندی و مقوای کاترین تبدیل می کنند.

می دانیم که کاغذ از چوب تهیه می شود و چوب منبعی تجدید پذیر است اما 25 سال طول می کشد تا یک نهال رشد کند و به درخت بزرگی تبدیل شود در ضمن برای تولید 1 تن کاغذ دست کم 17 درخت بزرگ لازم است.

همچنین ساخت کاغذ از درخت نیاز به انرژی زیادی دارد و موجب آلودگی محیط زیست می شود پس به صرفه است که کاغذ و مقوا را بازگردانی کنیم اما در حال حاضر در کشورهای پیشرفته فقط حدود 20% از کاغذهای باطله بازگردانی می شود.

در یک کارخانه بازگردانی کاغذ بعد از انبار کردن کاغذهای باطله آن ها را خرد می کنند سپس کاغذهای خرد شده را با آب گرم بصورت خمیر در می آورند خمیر حاصل پس از سفید کردن آب گیری و پرس خشک و اطو می شود و سرانجام در اندازه های دلخواه برش داده و وارد بازار می نمایند.
بازگردانی پلاستیک
دارای اهمیت فراوانی است: 1- موجب حفظ محیط زیست می شود
2- موجب افزایش طول عمر ذخایر نفتی می شوند (پلاستیکها از نفت خام که تجدید ناپذیرند تهیه می شوند)
روشهای بازگردانی پلاستیک ها
1- در یک روش کیسه های پلاستیکی از جنس های مختلف را به طور مکانیکی رشته رشته و سپس شسته و خشک می کنند ماده پلاستیکی بدست آمده را با مواد ویژه ای مخلوط و از آن برای تهیه درزهای پلاستیکی استفاده می شود این ورقه ها در صنعت ساختمان سازی و در بسته بندی صنعتی بکار می روند
2- بطری هیا پلاستیکی نوشابه را پس از رشته رشته کردن شسته تا چسب، کاغذ و مواد اضافی دیگر آن جدا شود سپس آن را خشک و با قیمت کمتری به تولید کنندگان ظروف پلاستیکی می فروشند
کاربرد پلاستیک های بازگردانی شده
1- در صورتی که ماده پلاستیکی بازگردانی شده تنها از 1 نوع ماده تشکیل شده باشد از طریق بازگردانی همان نوع پلاستیک را از تولید می نمایند اما به دلایل بهداشتی استفاده از این گونه برای تهیه ظروف ویژه ی مواد غذایی و بطری نوشابه در برخی کشورها ممنوع است.
2- در صورتی ماده ی پلاستیکی بازگردانی شده شامل چند نوع ماده باشد پس از رشته رشته کردن، از آن برای ساخت نیمکت پارک ها، میز صندلی گلدان لوله و سطل و برآمدگی یا سرعت گیر خیابان ها استفاده می شود
راه های دیگر افزایش عمر منابع شیمیایی: جایگزینی
با افزایش رشد جمعیت جهان و افزایش مصرف منابع شیمیایی بازگردانی نمی تواند اثر چندانی به افزایش طول عمر منابع معدنی کره ی زمین داشته باشد راه دیگر جایگزینی است یعنی به جای مواد پر مصرف، مواد دیگری مورد استفاده قرار می گیرد مواد جایگزین شده به جای مواد مصرف باید دارای شرط باشند:
1- خواص مشابه مواد پر مصرف داشته باشد
2- از منابع تجدید پذیر بدست آیند
برای مثال مس یکی از پر مصرف ترین فلزها می باشد که بعد از نقره بالاترین رسانایی الکتریکی را دارد و به علت رسانایی بالا مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت منقول شدن کاربردهای زیادی دارد و در سیم پیچ ها، سیم کشی خانه ساختن آلیاژها مثل برنج و برنز و کارهای هنری استفاده یم شود ولی بعلت ذخایر مس در جهان دانشمندان به دنبال جایگزینی مناسب برای این فلز هستند یکی از این جایگزینها رشته های نوری هستند که از شیشه ساخته می شوند و در شبکه ارتباطات از آن استفاده می شود.

یک جفت رشته نوری به ضخامت موی سر انسان 50000 مکالمه تلفنی را به طور هم زمان منتقل می کند.

بخش 4
اهمیت نفت
این مایع از دو جهت دارای اهمیت است: 1) تولید انرژی: بخش بزرگی از نیازهای ما به انرژی، با سوزاندن نفت تامین می شود و خانه و کلاس ما به طور مستقیم یا غیر با نفت گرم یا با آن روشن می شود.

نفت صنعت حمل و نقل را رونق می بخشد
2) تولید مواد شیمیایی: نفت یک منبع غنی از مواد شیمیایی است.

از نفت مواد زیادی می توان ساخت.

موادی چون رنگ، دارو، پارچه پلاستیکی، ویتامین ها و ...
شکل- صفحه- کتاب درسی نشان می دهد که بطور میانگین از هر شبکه نفت 87% برای سوختن و تنها 13% برای ساختن بکار می رود.

مندلیف شیمیدان روسی ده ها سال پیش هشدار داد که سوزاندن نفت برای تولید انرژی مانند آن است که اجاق آشپزخانه را با سوزاندن اسکناس روشن نگاه داریم.

برخی از مزیت های نفت که موجب شده است به توصیه مندلیف توجه نکنیم عبارت اند از:
1- نفت نسبتا فراوان است پس از آب، نفت فراوان ترین مایع در بخش بالا یی پوسته زمین است
2- حمل و نقل و انبار کردن نفت بسیار آسان است
3- بهای نفت نسبتا ارزان و به راحتی قابل تهیه است
نکته: در کنار مزیت های نفت مغرب رویه آن میتواند مشکلات زیست محیط بسیاری چون آلودگی هوا، افزایش دمای کره ی زمین، باران اسیدی و...

را داشته باشد.
تشکیل نفت اجساد
صدها میلیون سال پیش اجساد جانوران و گیاهان پس از مرگ زیر رسوب دریایی مدفون شده توسط باکتریها تا حدودی تخریب شده است سرانجام در فشار و دمای بالای موجود در اعماق زمین طی یک سری واکنش های پیچیده شیمیایی به مواد خام ارزشمندی تبدیل شده است.
به نفت، زغال سنگ و گاز طبیعی سوخت فسیلی می گویند زیرا این مواد از فسیل شدن اجساد بقایای جانوران و گیاهان بسیار قدیمی بوجود آمده اند.

نکته:‌ سوخت های فسیلی جزو منابع تجدید ناپذیر هستند زیرا سرانجام روزی به پایان خواهند رسید و فرایندهای طبیعی نمی توانند جای خالی آن را پر کنند
پراکندگی منابع نفتی در جهان
در بخش 3 گفتیم بسیاری از منابع شیمیایی به طور یک نواخت در سراسر جهان توزیع شده اند و هیچ رابطه ای میان این منابع و وسعت یا جمعیت یک سرزمین وجود ندارد در نفت نیز همین طور می باشد برای مثال 7/65% اندوخته نفت جهان در منطقه خاورمیانه یافت شده که این منطقه تنها یک درصد از سطح کره ی زمین را تشکیل میدهد.
نفت چیست؟
نفت آن قدر با ارزش است که به آن طلای سیاه می گویند.

اما چرا نفت این قدر با ارزش است؟

نفت مخلوطی از صدها ترکیب است.

گاز متان، گاز بوتان، نفت سفید، بنزین، گازوییل، قیر و ...

برخی از اجزای نفت خام هستند.

ترکیب های موجود در نفت خام دو خصلت شیمیایی سودمند دارند.

1) سرشار از انرژی هستند یعنی به هنگام سوزاندن مقدار زیادی انرژی آزاد می کنند 2) قابل تبدیل به یکدیگر و مواد سودمند دیگری هستند یعنی مولکولهای موجود در نفت خام را می توان به روش های شیمیایی به یکدیگر تبدیل کرد و مواد شیمیایی گوناگون و سودمندی بدست آورد.
ترکیب هایی مانند انواع پلاستیک، الیاف سوختنی، رونیک عطرها، مواد منفجره و ...
پالایش نفت خام
نفتی که از چاه بیرون آورده می شود نفت خام نام دارد.

مایعی قهوه ای و بد بو است که ممکن است مانند آب روان یا مانند قیر غلیظ باشد این مایع را بوسیله لوله، قطار یا کشتی به پالایشگاه منتقل می کنند.

پالایشگاه مکانی است که در آن نفت را به اجزای ساده تر تفکیک می کنند.

در پالایشگاه ابتدا نمک و اسیدهای موجود در نفت خام گرفته می شود آنچه باقی می ماند مخلوطی از چندین ترکیب شیمیایی است که به آن هیدرو کربن می گویند.

هیدروکربن، ترکیبی است که تنها از هیدروژن وکربن ساخته شده است برای مثال متان یک هیدروکربن است، زیرا تنها از دو عنصر هیدروژن (H) و کربن (C) تشکیل شده است.

نفت را در پالایشگاه طی فرایند تقطیر جزء‌ به جزء به فرآورده های با ارزش تر تبدیل می کنند.

در تقطیر جزء به جزء مخلوط چند مایع را گرم می کنند و بر اثر گرم کردن مایعی که نقطه جوش کم تری دارد زودتر بخار و از مخلوط جدا میشود بخار تولید شده بر اثر سرد شده به شکل مایع در می آید.

در تقطیر جزء‌ به جزء‌ ابتدا نفت خام را در کوره تا گرم می کنندتا بسیاری از اجزای آن به جوش آیند و به صورت بخار وارد برج تقطیر شوند.

در طی گرم کردن نفت خام، نخست مولکولهای کوچک تر بخار می شوند و به سوی بالای ستون تقطیر می روند به تدریج که این مولکول ها بالاتر می روند سرد می شوند و بصورت مایع در می آیند این مایع ها در سینی هایی که در فاصله های متفاوت برج قرار گرفته اند.

می ریزند به هر کدام از این مایع ها یک برش نفتی می گویند.

در پایین برج تقطیر نیز موادی که نقطه جوش آن ها بیش از 370 درجه سانتی گراد است به گاز تبدیل شده به این مایع غلیظ ته مانده گفته می شود، ته مانده را از پایین برج تقطیر بیرون می کشند این ته مانده بیش تر قیر، موم و پارافین است.
نفتی که از چاه بیرون آورده می شود نفت خام نام دارد.

در پایین برج تقطیر نیز موادی که نقطه جوش آن ها بیش از 370 درجه سانتی گراد است به گاز تبدیل شده به این مایع غلیظ ته مانده گفته می شود، ته مانده را از پایین برج تقطیر بیرون می کشند این ته مانده بیش تر قیر، موم و پارافین است.

تصویر را برج تقطیر و برش های مختلف آن با ویژه های مختلف در شکل- صفحه- کتاب درسی آمده است.

نگاهی به مولکول های نفت برش های به دست آمده از برج تقطیر را می توان به سه دسته تقسیم کرد: 1- برش گازی نفت: این رش شامل ترکیب هایی با نقطه ی جوش پایین است و بصورت گاز از بالای برج تقطیر خارج می شود.

مولکولهای این برش یک تا چهار اتم کربن دارند و چون سبک هستند، نیروی جاذبه ی بین مولکولی در آن ها بسیار ناچیز است.

به همین علت این مولکولها به آسانی از نفت خام جدا می شوند و به صورت گاز در بالای برج تقطیر قرار می گیرند گاز شهری، LPG (گاز مایع) از این برش بدست می آید.

2- برش مایع نفت: این برش تقریبا در قسمت میانی برج تقطیر قرار دارد که شامل بنزین، نفت چراغ (نفت سفید) و روغن های سنگین تر است.

مولکول های این برش 5 تا 20 اتم کربن دارند.

نقطه جوش مایع های این برش بیشتر از برش گازی نفت است.

3- برش جامد نفت: این برش جامد و روغنی شکل می باشد و شامل موادی مانند روغن های روان کننده، سوخت کشتی، قیر و کک نف است.

چون این برش نفت خام، شامل مولکول هایی با اتم کربن زیاد است (بیش از 16 اتم کربن) دماهای تبخیر بالایی دارند (بیش از نیروهای جاذبه بین مولکولی در این برش آن قدر زیاد است که در برج تقطیر به حالت بخار در نمی آیند و به صورت جامد باقی می مانند.

به طور کلی می توان گفت: هر چه تعداد اتم های کربن یک هیدروکربن بیش تر باشد، نیروی جاذبه بین مولکولی در آن ها قوی تر و دمای جوش آن ها بالاتر است.

نکته: لازم به ذکر است که اگر نقطه ی جوش ماده ای کم تر از باشد، آن ماده در دمای اتاق به حالت گاز یافت خواهد شد، از سوی دیگر، اگر نقطه جوش ماده ای بیش از باشد، آن ماده در دمای اتاق به حالت مایع خواهد بود.

در ضمن ماده ای بالاتر از باشد آن ماده در دمای اتاق به حالت جامد یافت خواهد شد.

شیمی ترکیب های کربن را شیمی آلی می گویند زیرا در ساختار همه ترکیب های آلی اتم های کربن یافت می شود.

به این ترتیب هیدروکربن ها نیز که تنها از کربن و هیدروژن ساخته شده اند جزو ترکیب های آلی به شمار می آیند.

کربن چه ویژگی های مهمی دارد؟

اتم کربن تنها اتمی است که می تواند به تعداد زیاد با خودش پیوند تشکیل دهد و زنجیرهای کوتاه و بلند مولکولی را بوجود آورد؟

طبقه بندی هیدروکربن ها هیدروکربن ها، ساده ترین ترکیبات آلی به شمار می آیند اما هیدروکربن ها، خود به چند نوع تقسیم می شوند کربن میتواند چهار پیوند کووالانسی تشکیل دهد.

در ضمن کربن می تواندبه چند روش این چهار پیوند کووالانسی را تشکیل دهد.

در متان کربن از طریق چهار پیوند کووالانسی به چهار اتم دیگر متصل است.

این بیشترین تعداد اتمی است که میتواند به یک اتم کربن پیوند شود.

هیدروکربن هایی که چنین ویژگی دارد آلکان نام دارد.

از متان که یک آلکان است اتم کربن با چهار اتم هیدروژن پیوند به قار می نماید.

در دسته ای دیگر از هیدروکربن بنام آلکین ها یکی از پیوندها دوگانه است و با وجودی اتم کربن با سه اتم دیگر پیوند داده اما ظرفیت کربن هم چنان چهار است ساده ترین آلکن اتین یا اتیلن است با فرمول مولکولی دسته ای دیگر از هیدروکربن ها که در آن ها 1 پیوند سه گانه است آلکین نام دارد.

اتین یا استیلن ساده ترین آلکین با فرمول مولکول می باشد.

آلکان ها ساده ترین دسته از هیدروکربن ها هستند که در آنها هر اتم کربن با چهار پیوند کووالانسی به چهار اتم دیگر متصل است.

این تعداد، بیش ترین تعداد اتمی است که میتواند به یک اتم کربن متصل شود به این علت به آلکان ها هیدروکربن های سیر شده نیز می گویند متان اتان پروپان چهار آلکان نخست هستند.

روش های نمایش آلکان ها 1- فرمول عمومی هر دسته از ترکیب های آلی دارای یک فرمول عمومی هستند که رد آن تنها نوع اتم و رابطه میان تعداد آن ها نشان داده می شود فرمول عمومی آلکانها 1تب (n تعداد کربن می باشد) آلکانها تنها از 2 عنصر کربن و هیدروژن تشکیل شده اند برای مثال آگر آلکان دارای 4 کربن باشد پس فرمول آن است.

2- فرمول مولکولی هر ترکیب شیمیایی را با یک فرمول شیمیایی نمایش می دهند در فرمول شیمیایی تنها نوع و تعداد اتمهای هر عنصر نمایش داده می شود تعداد اتمهای هر عنصر را بصورت عددهایی در سمت راست پایین از نماد شیمیای عنصر مشخص می کنند برای مثال فرمول مولکولی آلکانی با 4 کربن خواهد بود 3- فرمول ساختاری در فرمول ساختاری علاوه بر نوع و تعداد اتم ها، شیوه ی اتصال اتم ها به یکدیگر نیز نشان داده می شود برای مثال در بخش نخست قرقی آب را بصورت نمایش دادیم در واقع فرمول ساختاری آن ها را نمایش داده ایم در این بخش نیز برای نمایش آلکانها از فرمول ساختاری استفاده می کنیم.

متان آلکان با فرمول مولکول دارای فرمول ساختاری به شکل روبرو است، دومین آلکان (n=2) و اتان نام دارد که فرمول مولکولی آن است برای رسم فرمول ساختاری آن ابتدا اتمهای کربن را پیوند ساده بهم متصل می نماییم.

یعنی سپس با توجه به ظرفیت کربن که 4 است به هر کربن سه اتم هیدروژن متصل می کنیم بصورت روبه رو یه اتم هیدروژن لازم دارد 1، در (n=3) پروپان دو اتم هیدروژن نیاز دارد تمرین: فرمول ساختاری آلکانی با 4 اتم کربن را رسم نموده و با توجه به فرمول ساختاری آن فرمول مولکولی آن را بنویسید.

4- فرمول ساختاری کوتاه شده این روش نمایش آلکانی ها شبیه فرمول ساختاری است با این تفاوت که دیگر پیوندهای کووالانسی میان اتم های کربن و هیدروژن نمایش داده نمی شود و تنها تعداد اتمهای هیدروژن متصل شده به هر اتم کربن مشخص می شود.

برای مثال: نکته: در برخی مواد و حتی پیوندهای میان اتمهای کربن نیز نمایش داده نمی شود برای مثال، فرمول ساختاری کوتاه شده را می توان بصورت نشان داد سؤال:‌ آلکانی دارای 5 اتم کربن است.

آ) فرمول مولکولی آنرا بنویسید.

ب) فرمول ساختاری آن را رسم کنید.

ج) با توجه به فرمول ساختاری رسم شده ی این آلکان فرمول ساختاری کوتاه شده ی آن را بنویسید.

نام گذاری آلکان ها اصولا نام هر آلکان از دو بخش تشکیل شده است بخش اول تعداد اتم های کربن را مشخص می کند و بخش دوم لفظ ان (ane) است که نشان خانوادگی آلکان است.

و در انتهای نام همه آلکان ها می آید البته باید توجه داشت که در نامگذار یآلکانها تعداد اتمهای کربن با حروف یرقانی مشخص می شود برای مثال در زبان بومی عدد شش، هگزا می گویند که آلکانی با شش کربن هگزان نام دارد جدول- صفحه- کتاب درسی ده عنصر نخست آلکانی معرفی شده است.

یادآوری:‌ نام چهار آلکان نخست از این قاعده پیروی نمی کند نکته: میان فرمول مولکولی آلکان ها برای مثال اتان و پروپان (یک واحد ( است سؤال: پنتان را که یک آلکان است را در نظر بگیرید آ) فرمول مولکولی ترکیب هایی را بنویسید که تفاوت آن ها با پنتان در یک واحد باشد ب) این در ترکیب نوشته شده جزء کدام دسته از هیدروکربن هستند؟

از این موضوع چه نتیجه ای می گیرید آلکان های راست زنجیر و شاخه دار به آلکان هایی که در آن ها هر اتم کربن به یک یا دو اتم کربن دیگر متصل شده باشد آلکان های راست زنجیر می گویند مثل به یک اتم کربن متصل است سؤال: شکل زیر فرمول ساختاری یک آلکان را نشان می دهد.

آیا این آلکان راست زنجیر است؟

به چه دلیل؟

نکته: برای فرمول ساختاری بوتان دو آرایش امکان پذیر است: در فرمول ب اتم کربن دارد که به سه اتم کربن دیگر متصل است به طور کلی: به آلکان هایی که در آن ها دست کم یک اتم کربن به سه یا چهار اتم کربن دیگر پیوند داشته باشد آلکان های شاخه دار می گویند مثال: فرمول ساختاری آلکانی به صورت است.

با توجه به این ساختار، به پرسش های مطرح شده پاسخ دهید.

آ) آیا آلکان راست زنجیری است یا شاخه دار؟

ب) فرمول ساختاری کوتاه شده آن را بنویسید پ) فرمول مولکولی این آلکان چیست؟

ایزومر (هم پار) در قسمت قبل دیدیم که می توان بوتان دو فرمول ساختاری متفاوت: یکی است زنجیر و دیگری شاخه دار رسم کرد: اگر چه فرمول ساختای این دو ترکیب متفاوت است اما فرمول مولکولی آن ها یکسان می باشد بطور کلی به مولکولهایی که فرمول مولکولی یکسان دارند، اما آرایش اتم ها در آن ها متفاوت است (فرمول ساختاری متفاوت) هم پار- ایزومر می گویند.

توجه به نکات زیر ضروری است: 1- متان- اتان- پروپان (سه آلکان اول) ایزومر ندارند زیرا تنها یک آرایش برای اتم های آن متصور است به بیان دیگر تنها 1 فرمول ساختاری دارند 2- ترکیب هایی با فرمول ساختاری کوتاه شده ی و با هم تفاوتی ندارند و ایزومر یکدیگر محسوب نمی شوند 3- بوتان دارای 2 و پنتان دارای 3 ایزومر است.

تذکر:‌ با زیاد شده تعداد کربن، تعداد ایزومرها افزایش می یابد.

و چنانچه از قبیل بیان شه در آلکان ها با افزایش تعداد کربن، نیروی جاذبهخ بین مولکولی افزایش می یابد که پیامد آن بالا رفتن نقطه جوش آلکان است اما در ایزومرهای یک ترکیب با شاخه دار شدن نیروی جاذبه بین مولکولی کاهش و در نتیجه، نقطه جوش ترکیب پایین می آید.

توجه به این نکته ضروری است که با افزایش تعدا شاخه ها، نقطه جوش ترکیب کم تر می شود.

سؤال: بوتان دو ایزومر با نقاط جوش و دارد آن فرمول ساختاری ایزومرهای بوتان را رسم کنید.

ب) مشخص کنید که کدام ایزومر دارای نقطه جوش و کدام دارای نقطه جوش است علت انتخاب خود را توضیح دهید برخی ویژگی های فیزیکی آلکان ها 1- حالت فیزیکی آلکان ها:‌ حالت فیزیکی (جامد- مایع یا گاز بودن) آلکانها به نقطه ذوب و جوش آنها بستگی دارد.

حالت فیزیک آلکان در دمای معمولی بررسی میشود اگر نقطه ی جوش آلکانی کمتر از باشد آن آلکان در دمای معمولی به حالت گاز است و اگر دمای جوش آن بیشتر از باشد در دمای معمولی مایع و اگر دمای ذوب بیشتر از باشد آن آلکان در دمای اتاق به حالت جامد وجود دارد.

2- نقطه ذوب و جوش آلکان ها:‌ بطور کلی با افزایش تعداد اتم های کربن (افزایش جرم مولی) نیروی جاذبه بین مولکولی در آلکان ها افزایش می یابد و در نتیجه نقطه ذوب و جوش آن ها نیز بالا می رود توجه داشته باشید که جرم مولی آلکان ها همان جرم 1 مول مولکول از آن ها است و با داشتن اتم گرمهای کربن و هیدروژن و فرمو ل مولکولی آلکان مربوط به آسانی محاسبه می شود برای مثال:‌ سؤال کردم یک از آلکان هایراست زنجیر زودتر ذوب می شود؟

یا 3- گرانروی آلکان ها اگر 1 لیوان آب و یک لیوان عسل را همزمان واژگون کنیم، محتویات داخل کدام سریعتر بیرون می ریزد؟

می دانیم که عسل به آرامی از داخل لیوان خارج می شود گرانروی معیاری از مقاومت یک مایع در برابر جاری شدن است.

هر چه مایعی دیرتر از ظرف خود خارج شود گرانروی آن بیش تر خواهد شد سؤال:‌به نظر شما در دمای معمولی در مقایسه ی میان روغن مایع و آب، کدام یک گرانروی بیش تر دراد؟

چگونه این موضوع را ثابت می کنید.

نکته: بطور کلی،گرانروی آلکان های مایع با افزایش تعداد اتم های کربن (افزایش جرم مولی) بیش تر می شود سؤال: کدام آلکان سریعتر از لیوان بیرون می ریزد؟

آ) ب) برخی ویژگیهای شیمیایی آلکان ها می دانیم که در آلکان ها هر اتم کربن از طریق چهار پیوند به چهار اتم دیگر متصل شده است.

این بیشترین تعداد اتمی است که می تواند به 1 اتم کربن متصل شود.

به این علت به آلکان ها هیدروکربن های سیر شده می گویند.

به بیان دیگر آلکان ها تمایلی برای شرکت در واکنش های شیمیایی ندارند برای مثال، آلکان ها با اسیدها بازها و یا آب واکنش نمی دهند واکنش انجام نمی شود با آب یا ؟

اسید + آلکان در مقابل: آلکان ها به آسانی در واکنش سوختن دارد می شوند.

همه آلکان ها، بویژه آلکانهای با مولکولهای کوچک تر درهوا با شعله آبی – زرد تمیزی می سوزند.

سوختن آلکان ها بطور معمول انرژی لازم برای گرم کردن منزل، پختن غذا و حمل و نقل از سوزندان سوخت های فسیلی تامین می شوند گاز طبیعی که بطور عمده از متان تشکیل دشه است یک سوخت فسیلی می باشد گاز طبیعی با اکسیژن کافی قباق شعله آلی و بدون دودی می سوزند.

از قبل می دانیم سوختن، یک واکنش اکسایش است که بسیار سریع روی می دهد و با ایجاد شعله و آزاد کردن مقدار زیادی گرما، صورت و نور همراه است.

فراورده های واکنش سوختن آلکان ها به مقدار اکسیژن محیط بستگی دارد: 1- چنانچه مقدار اکسیژن کافی برای سوختن در دسترس باشد، از سوختن آلکان ها، آب کربن دی اکسید و مقدار قابل توجهی انرژی آزاد می شود.

به این واکنش سوختن کامل می گویند: انرژی + بخار آب + گاز کربن دی اکسید اکسیژن + هیدروکربن به عنوان مثال: 2- چنانچه مقدار اکسیژن برای سوختن کافی نباشد سوختن ناقص است.

در این نوع سوختن علاوه بر کربن دی اکسید و آب مقداری کربن مونوکسید نیز تشکیل می شود 3- چنانچه مقدار اکسیژنی که در دسترس یک هیدروکربن قرار می گیرد بسیار کم می شود باز بصورت ناقص انجام و مقداری دوده نیز بعنوان فراورده فرعی تولید می شود (کاربرد در تولید رنگ، جوهر خودکار و لاستیک سازی) گرمای سوختن یکی از فرآورده های سوختن آلکان انرژی است.

انرژی + آب + کربن دی اکسید اکسیژن+ هیدروکربن به گرمای حاصل از سوختن مقدار معینی از یک آلکان گرمای سوختن آن آلکانی می گویند.

گرمای سوختن را به درصد یک می توان بیان کرد: 1- گرمای سوختن یک گرم آلکان که واحد آن کیلوژول به گرم است برای ؟

گرمای سوختن متان 6/55 کیلوژول بر گرم است.

جدول- صفحه- کتاب درسی ناشن می دهد که با افزایش تعداد اتمهای کربن در آلکان ها گرمای حاصل از سوختن یک گرم از آن ها اندکی کاهش می یابد.

نکته مهم:‌ از این داده ها میتوان برای محاسبه انرژی گرمایی آزاد شده هنگام سوختن هر مقدار از آلکان استفاده کرد.

2- گرمای سوختن مولی آلکانها: به گرمای آزاد شده هنگام سوختن یک مول آلکان، گرمای سوختن مولی می گویند که بر حسب گیلوژول به مول بیان می شود فرمول زیر رابطه گرمای سوختن را با گرمای سوختن مولی را نشان می دهد.

جرم مولی گرمای سوختن یک گرم= گرمای سوختن مولی برای مثال، گرمای سوختن یک گرم پروپان برابر 50 کیلوژول بر گرم و جرم مولی آن 44 گرم به مولی است از این رو گرمای سوختن مولی برابر است با سؤال گرمای آزاد شده از سوختن یک گرم اتان برابر 52 کیلوژول بر گرم است آ) جرم مولی اتان را حساب نمایید (2=16 و 15=1) ب) بر اثر سوختن 1 مول اتان، چه مقدار گرما آزاد می شود؟

فرایند کراکینگ ابتدا لازم است بدانید بنزین پر کار بردترین فراورده و مواد پتروشیمیایی و پلاستیکها کم کاربرد ترین فراورده ی نفت خام می باشد.

اما درصد کمی یک بشکه شبکه نفت خام (18%) را بنزین که شامل هیدرو کربنهایی بالا تا 16 کربن بوده و بعنوان سوخت خود رو و حلال های صنعتی کاربرد دارد تشکیل میدهد.

نفت چرا ؟

که بین 12 تا 16 اتم کربن دارند بیشترین برش نفتی به بنزین است دانشمندان با شکستن مولکولهای نفت چراغ که خریدار کمتری دارد آن را به بنزین که خریدار بیشتری دارد تبدیل می کنند- به طور کلی: به فرایند شکستن مولکولهای بزرگ به مولکولهای کوچک کراکینگ می گویند.

دو نوع کراکینگ وجود دارد: 1- در این فرایند نفت چراغ را تا حدود 700 درجه سانتی گراد گرم می نمایند برای نمونه بطور کلی مولکولهایی که 1 تا 14 کربن دارند از کراکینگ مولکول بزرگ تر بدست آورد در پالایشگاه مقداری از مولکولهای کوچک (1تا 4 کربن) را که در فرایند کراکینگ تشکیل و کاربرد کمتری دارند بی درنگ می سوزانند و انرژی لازم برای فرایند کراکینگ تامین می شود.

2- بیش تر از یک سوم نفت کراکینگ می شد اما پایین بودن بازده این فرایند باعث می شود که قیمت بنزین تولید شده از روش گران باشد دانشمندان برای بالا بردن بازده ی آن از مواد کاتالیزگر استفاده می نمایند (موادی که در واکنش های شیمیایی شرکت، مصرف نشده و تنها سرعت واکنتشها را افزایش می دهند) کاتالیزگر این فرایند آلومینیوم اکسید است.

به این کراکینگ، کراکینگ کاتالیزی می گویند که از نظر انرژی کارآیی بهتری دارد زیرا دمایی پایین از کراکینگ حرارتی دارد.

بنزین می دانیم بنزین برشی از نفت خام است که 5 تا 12 کربن دارد از این در بنزین، مولکولهای متفاوتی وجود دارد برای مثال هگزان ، هپتان و اوکتان هر کدام می توانند به مقدار متفاوتی در بنزین وجود داشته باشند اما نکته مهم این است که چگونه سوختن این مولکولها در موتور خودرو با هم متفاوت است.

اصولا بنزین نامرغوب به سرعت در موتور خودرو می سوزد این نوع بنزین با سوختن سریع موجب کوبش (تق تق کردن) موتور می شود و ممکن است آسیب جدی به خودرو وارد کند.

در مقابل بنزین مرغوب به آرامی می سوزد و در نتیجه موجب کوبش موتور نمی شود آلکانهای راست زنجیر در موتور خودرو و بسیار سریع می سوزد و موجب کوبش می شوند پس بدترین نوع بنزین هستند برای مثال میزان بهسوزی هپتان راست زنجیر بسیار پایین است در مقابل آلکانهای شاخه دار بهتر از راست زنجیر می سوزند.

ای نوع آلکانها آرام و بدون تولید انفجار سوخته در نتیجه بنزین مرغوبی به حساب می آیند.

یکی از ایزومرهای ساختاری اوکتان به نام ایزو اکتان بسیار خوش سوز است (شکل ص- کتاب درسی) عدد اکتان برای اندازه گیری و مقایسه میزان بهسوزی انواع بنزین از مقیاسی به نام عدد اکتان استفاده می شود طبق قرار داد کیفیت سوخت (میزان بهسوزی) از ؟

را با عدد اکتان 100 و کیفیت هپتان راست زنجیر را با عدد اوکتان صفر مشخص می کنند مثلا هنگامی که گفته می شود عدد اکتان بنزینی90 است کیفیت سوختن این بنزین با بنزینی که 90% آن ایزواکتان و 10% آن هپتان است برابری می کنددر ضمن هرچه عدد اکتان بنزین بزرگ تر باشد خواص ضد کوبشی آن بیشتر و میزان بهسوزی آن، بالاتر است.

نکته: عدد اکتان به بنزین معمولی 80 تا 90 در حالی که عدد اکتان بنزین های سوپر بالای 90 است.

اصولا دو راه برای افزایش عدد اکتان بنزین وجود دارد: 1- شاخه دار کردن: یک راه برای بالا بردن میز ان بهسوزی بنزین شاخه دار کردن است.

مثلا اگر بتوان هپتان راست زنجیر را طی 1 واکنش شیمیایی به ایزواکتان تبدیل کرد صد عدد به عدد اکتان افزوده ایم.

اما این شیوه بسیار گران است و موحب می شود قیمت بنزین بسیار بالا رود.

2- افزودن تترااتیل سرب به بنزین: یک راه نسبتا ارزان برای بالا بردن عدد اکتان بنزین افزودن مقداری تترااتیل سرب به آن است.

این، ماده می تواند سرعت سوختن آلکانهای راست زنجیر بنزین را کاهش می دهد موجب افزایش میزان بهسوزی بنزین می شود.