مفهوم نیم عمر

مفهوم نیم عمر

 

یکی از مهمترین کمیتهای مشخصه مواد رادیو اکتیو ، نیم عمر آنها می ‌باشد. یعنی مدت ‏زمانی که در طی آن نصف ماده اولیه تجزیه می‌شوند.

یکی از مهمترین کمیتهای مشخصه مواد رادیو اکتیو ، نیم عمر آنها می‌باشد. یعنی مدت ‏زمانی که در طی آن نصف ماده اولیه تجزیه می‌شوند. تحقیقات انجام شده نشان ‏می‌دهد که از ۱۰۰۰۰۰۰ اتم پلوتونیوم ۲۱۸ ، موجود در یک نمونه تازه تهیه شده ماده ‏رادیواکتیو ، پس از ۲۰ دقیقه فقط حدود ۱۰۰۰۰ اتم پلوتونیوم باقی می‌ماند و بقیه به ‏اتم‌های سرب ۲۱۴ و محصولات نوزاد آن مبدل می‌شوند.
پس از تهیه نمونه خالصی از ‏Po‏۲۱۸ ، برای آنکه ۵۰% اتمهای موجود در آن تباهی پیدا ‏کنند، فقط ۳ دقیقه زمان لازم است. در مورد رادیوم ( ‏‎Ra ۲۲۶‏ ) ، ۱۶۲۰ سال طول ‏می‌کشد. که نیمی از اتمهای رادیوم در یک نمونه تازه تهیه شده آن به اتمهای ‏رادن تبدیل ‌شوند.
 ‏
● سرعت تباهی:‏
دو مثال بالا نمایانگر این واقعیت تجربی است که نمونه‌های عناصر رادیو اکتیو از لحاظ ‏سرعت تباهی باهم تفاوت بسیار دارند. اگر سرعتهای متفاوت حاصل از میانگینهای ‏رادیواکتیوی را در نظر بگیریم، هرگز نمی‌توانیم بگوییم که چه وقت دچار تباهی خواهند ‏شد. بعضی از آنها ممکن است به محض تولید شدن دچار تباهی شوند و بعضی ‏دیگر ممکن است هرگز تباهیده نشوند.

●  تجزیه رادیواکتیو:‏
به طور تجربی معلوم شده است که برای گروه بزرگی از اتمهای یک نوع ماده ‏رادیواکتیوی کسری از این اتمها که در هر ثانیه دچار تباهی می‌شوند، تعییرناپذیر است و ‏همیشه برای گروه بزرگی از اتمهای آن نوع ماده رادیواکتیو ، یکسان است. این کسر ‏تقریبا به طور کمی مستقل از تمام شرایط فیزیکی و شیمیایی ، مثلا دما ، فشار و ‏شکل ترکیب شیمیایی است.
این خواص برجسته رادیواکتیویته شایان توجه خاصی است. زیرا پایه‌ای برای فهم ‏رادیواکتیویته است. مثلا فرض کنید که ۱۰۰۰/۱ اتمهای یک نمونه خالص تازه تهیه شده ‏در طول یک ثانیه تباهیده شوند. در این صورت انتظار خواهیم داشت که ۱۰۰۰/۱ اتمهای ‏باقیمانده در یک ثانیه بعد دچار تباهی شوند. به این ترتیب ۱۰۰۰/۱ اتمهای باقیمانده ‏پس از ده ثانیه نیز در طول ثانیه یازدهم تباهیده می‌شوند و همین طور تا آخر.

●  نیم عمر چیست؟
واقع امر این است که در طول هر ثانیه متوالی از زمان ۱۰۰۰/۱ اتمهای باقیمانده در آغاز ‏آن ثانیه دچار تباهی می‌شود. این عمل دست کم تا آنجا ادامه دارد که تعداد اتمهای ‏باقیمانده به قدری کوچک شوند که پیشگویی های ما بسیار نامطمئن باشد. چون کسری از ‏اتمها که در هر ثانیه نابود می‌شود، برای هر عنصر ثابت است.
عده اتمهایی که در واحد زمان دچار تباهی می‌شوند به نسبت کاهش عده اتمهایی ‏که هنوز تغییر نیافته‌اند، تقلیل می‌یابد.
برای اورانیوم ۲۳۸ که مادر سری اورانیوم است، ‏‏نیم عمر ، ۴.۵ بیلیون سال است. این بدان معنی است که پس از ‏‎ ‎‎۴.۵x۱۰۹ ‎سال ، نصف اتمهای اورانیوم ۲۳۸ دچار تباهی می‌شوند.
برای ‏پلونیوم ۲۱۴ ، نیم عمر از مرتبه ‏‎۱۰-۴‎‏ ثانیه است. یعنی فقط در ۱۰۰۰۰/۱ ‏ثانیه ، نصف یک نمونه اصلی از اتمها ‏‎۲۱۴Po‏ می‌شوند.
هرگاه نمونه‌های خالصی شامل عده اتمهای برابر ، از هر یک از آنها موجود باشد، ‏فعالیت اولیه (اتمهایی که در ثانیه دچار تباهی می‌شوند) پولونیم ۲۱۴ بسیار قوی و ‏فعالیت اولیه اورانیوم ۲۳۸ بسیار ضعیف خواهد بود. لیکن اگر حتی یک دقیقه بگذرد ‏پولونیم کلا نابود می‌شود و بنابراین ، عده اتمهای باقیمانده آن به قدری کم می‌شود ‏که در این حالت فعالیت پولونیم کمتر از فعالیت اورانیوم خواهد بود.
 ‏
●  محاسبه نیم عمر:
شاید مدتها پیش عناصر رادیواکتیو به مقدار زیاد وجود داشته و چنان به سرعت نابود شده‌اند که امروز هیچ اثر قابل اندازه‌گیری از آن به جا نمانده است. از طرف دیگر ‏بسیاری عناصر رادیو اکتیو چنان به کندی نابود می‌شوند که در حین هر بار آزمایش ‏عادی ، سرعتهای شمارش که تباهی را نشان می‌دهد، به نظر ثابت می‌ماند.‏
برای هر عنصر با نیم عمر ‏T½‎‏ ، صرف نظر از کهنگی نمونه ، پس از گذشت فاصله ‏زمانی ‏T½‎‏ بازهم نصف اتمهای آن باقی خواهد ماند. بنابراین ، نیم عمر را نباید به عنوان ‏علامت اختصاری برای "نصف یک عمر" تصور کرد. اگر نصف اتمهای اصلی پس از زمان ‏T½‎‏ بدون تغییر باقی بماند، پس از دو فاصله زمانی نیم عمر متوالی ‏T½‎‏ ، یک چهارم ‏‏(‏‎½‎‏×‏‎ ½‎‏) ، و پس از ‏T ½‎‏۳ ، یک هشتم اتمها و همچنین تا آخر باقی خواهد ماند.

هیدروکربن های اروماتیک

هیدروکربن های اروماتیک

مشتقات بنزن با فشار بالا و نقطه جوش پایین هستند که با افزایش وزن مولکولی افزایش می یابد . این حلال دارای دانسیته بخار بالا هستند . بیشتر این ترکیبات به عنوان مواد شمیایی اولیه یا واسطه در ترکیبات دیگر بکار می روند. حلالهای الی همچنین در هزاران صنعت وشغل مثل :تولید رنگ ،رزین ومواد دارویی ،چاپ ، سریش و چسبها و ساخت لاستیک و… بکار می رود.

ترکیبات اروماتیک معمول استفاده شده شامل تولوئن ،بنزن ،زایلن ،استیرن ،اتیل بنزن ،مونوکلروبنزن (MCB ) وتری متیل بنزن می باشد.

بیشتر حلالهای اروماتیک تجاری نقطه جوشی دارند که خیلی کمتر از صفر درجه و بشتر از 200 درجه سانتیگراد نمی باشد .اگر نقطه جوش یک حلال خیلی بالاوفشار بخار آن خیلی کم باشد جداسازی حلال از موادی که برای حل کردن استفاده می شود بسیار دشوار خواهد بود.بنابراین بسیاری از حلالهای الی در دمای اتاق مایع هستند . حلالهای الی بوسیله خصوصیت غیر قطبی وحلالیت بالا در چربی توصیف می شوند . این  حلالها به فراوانی در مخلوطهایی در محیطهای شغلی مثل ترکیبات تولوئن ، بنزن ، استیرن ،اتیل بنزن ، تری متیل بنزن و زایلن استفاده شده است . نفتالن ، اگر چه یک ترکیب اروماتیک است حلال نیست ، جامدی کریستالی ، سفید رنگ دافع بید و با فراریت بالا می باشد . حلالهای اروماتیک به اسانی از تصفیه نفت خام و زغال مشتق می شود وقتی زغال در فقدان هوا گرم می شود به ترکیبات فراری شامل گاز زغال وقطران زغال شکسته می شود . باقیمانده این پروسه کک نامیده می شود . تقطیر قطران زغال منجر به تولید ترکیباتی مثل تولوئن ،بنزن ،زایلن ، فنول ها ، کروزول ، نفتالن می شود.ترکیبات اروماتیک همچنین می تواند توسط فرایند های کاتالیکی که در ان هیدروکربن های الیفاتیک در دماهای بالا وفشار بالا برای دهیدروژنه کردن ترکیبات وشکل گیری ساختارهای حلقوی هیدروکربن های اروماتیک بکار می رود ایجاد می شوند .

 

فاکتورهای دخیل در سمیت حلالها

 

تماس با حلالهای اروماتیک ار طریق تماس با بخار یا مایع انها رخ می دهد راههای اصلی جذب راه تنفسی وپوستی است . سمیت حلالها به ترکیب فیزیوشمیایی انها ، سمیت ذاتی ، متابولیت ها و داروهای کلینیکی بستگی دارد. برای حلالهایی مثل بنزن و استیرن متابولیت ها سموم اصلی هستند .

فاکتورهای سمیت می تواند بصورت زیر خلاصه شود:

           1.      ماهیت سمی ترکیب اصلی

           2.      طبیعت سمی متابولیت ها

           3.      بافت ها وارگان های هدف

           4.      مداخله با دیگر داروها یا حلالها

           5.      اثر بیماریهای قلبی

           6.      تماس (دوز ،مدت ، شدت )

           7.      خاصیت فیزیکو شمیایی حلال (فشار بخار ، دانسیته بخار ، واکنش پذیری )

           8.      راههای تماس (تنفسی ، پوستی ، GI  )

 

دوز ، تماس ، ارگان هدف

 

عمده ترین ارگان های هدف برای حلالهای اروماتیک سیستم عصبی ، کبد ، کلیه ها ، پوست ، شش ها ، و غشا مخاطی راههای هوایی ، چشم ها هستند . ارگان هدف اصلی بنزن سیستم خونی می باشد.

به سبب خطرات بخارهای حلالهای اروماتیک تنفس مهمترین راه مواجهه است . اما جذب از طریق تماس با بخارات یا مایع می تواند به سمیت کمک کند . مواد شمیایی که پتانسیل جذب پوستی دارند توسط برچسب های Skin  توسط ACGIH  مشخص شده اند .

حلالهای اروماتیک از نظر نفوذپذیری پوستی متفاوت هستند فاکتورهایی که پوستی را افزایش می دهد صدمه ، محتوای رطوبت بالا ،سطح تماس ،اجزای اناتومیک و مدت تماس است . دیگر فاکتورهای مهم که مستقیما به افزایش دوز جذب مرتبط است فعالیتهای فیزیکی و اهنگ تنفس است .

خوردن همزمان متانول متابولیسم بعضی حلالها را مهار می کند و منجر به ترازهای خونی بالاتر می شود . مواجهه همزمان با چند حلال منجر به رقابت برای محلهای انزیمی می شود ومتابولیسم حلالها را کاهش می دهد این فاکتورها بر نتایج پایش بیولوژیکی و سمیت اثر می گذارند .

حلالهای ممکن است تغییرات حاد ،برگشت پذیر و دائمی عصبی بسته به نوع حلال ، دوز ، مدت تماس و متابولیسم ایجاد کند .

مواجهه حاد تنفسی با غلظت های بالای هوابرد می تواند سرگیجه ، سنکوپ ، تشنج ، سر خوشی ، تحریکات تنفس و در بعضی موارد کما ایجاد کند . مواجهه حاد و مزمن با غلظتهای سمی از حلالهای تنفسی ممکن است باعث اشفتگی رفتاری اتروفی مغزی ، عملکرد بد مغزی ، دیوانگی و… شود مثل موارد تماس با تولوئن .

حلالهای الی چربی دوست هستند بنابراین علاقه به بافتهای با محتوی چربی بالا مثل مغز و کبد دارند بطور کلی حلالهای چربی دوست به متابولیت هایی با قطبیت بیشتر متابولیزه می شوند که توانایی نفوذ از طریق غشاهای بیولوژیکی کاهش می یابد روی هم رفته متابولیسم حلالها شامل دو فاز است که توسط سیستم مونواکسیژنایز وابسته سیتوکروم p450 می باشد :فاز شامل ایجاد گروه قطبی یا نمایان کردن گروه قطبی بوسیله واکنشهای هیدرولیک –اکسید اتیو واحیا می باشد وفاز دوم شامل کنژوگه کردن با  اسید گلوکورونیک وسولفات وگلوتاتیون می باشد (گلوتاتین :ترکیبی است که در بافتهای حیوانات وگیاهان به عنوان اکسیژن شناخته می شود .)

کبد اصلی ترین ارگان متابولیک است . اما  محلهای دیگر متابولیسم p-450  کلیه ها ، ریه ، پوست ،اپیتلیوم بینی می باشد .دفع حلال بدون تغییر بطور کلی از ریه ها رخ می دهد .دفع متا بولیت ها عمدتاا از ادرار است

در بعضی موارد متا بولیتهای فرار باز دم دفع می شوند .بیشتر حلالهای چربی دوست فاز چند جانبه ای از حذف را نشان میدهند :یک حذف سریع از خون تا قسمتهای چربی و سپس یک حذف اهسته از محلهای ذخیره چربی .

تحریک تنفس و اثرات التهابی حلالهای اروماتیک :

سمیت حلالها بر روی منطقه تنفسی بستگی به طبیعت شیمیایی وفیزیکی حلال ، غلظت حلال استنشاق شده و اثرات فزاینده حلاها در در حالت مخلوط دارد .سمیت تنفسی بیشتر در تماس با تراز بالا مشاهده می شود ولیکن مطالعاتی نشان داده اند که اسیب ریوی  محدود به تماس با دوز بالا نیست ومی تواند در غلظتهای حلالهایی مخلوط در زیر استاندارد  OSHA PEL  رخ دهد. بیشتر حلالها شامل حلالهای اروماتیک محرک غشا مخاطی هستند و بنابراین محرک ناحیه فوقانی وتحتانی تنفسی هستند. اگر چه به طور کلی پذیرفته شده که مواجهه با تراز بالای حلالهای الی باعث اثر بر روی CNS  و ایجاد اثرات سمی در ریه می شود مطالعاتی نشان می دهند که مواجهه ترازهای کم همچنین می تواند منجر به علائم تنفسی مثل کوتاهی تنفس ،سرفه و فشار روی سینه شوند و هر مواجهه با غلظتهای بالا و کم با حلالهای اروماتیک می تواند باعث ایجاد پاسخ بالای برونشیولها شوند که با علائم خس خس سینه ، سرفه، کوتاه شدن تنفس در فعالیتها و یا تنفس هوای سرد و محرکها مشخص می شود.

زایلن ها مثالی برای مواد شمیایی الی محرک فرار هستند که همچنین باعث اثرات روی CNS  واثرات محرک موضعی روی چشم و بینی   وگلو می شود.

 

 

جذب پوستی و سمیت

 

جذب پوستی حلال به متغیرهایی مثل غلظت حلال ،مدت تماس ،ضخامت ،شرایط ،میزان عروق پوستی و سطح در معرض مرتبط است . سوختگی ،اسیب ها و دانه های پوستی و افزایش دمای پوست بدلیل افزایش جریان خون به پوست جذب حلال را افزایش می دهد . متغیر دیگری که جذب را افزایش می دهد وضعیت هیدراسیون پوست است .

هرچه که پوست بیشتر هیدراته شود مثل فرو بردن در اب ویا عرق کردن ،جذب مواد شیمیایی از بین سد پوست راحتر می شود .تغییرات جذب همچنین به محلهای اناتومیک هم بستگی دارد .برای مثال در کف دسته وکف پاها در مقاسه با دیگر قسمتهای بدن مثل پوست سر ،گردن وشکم یک سد پوستی نسبت به جذب وجود دارد .

مطالعات نشان داده اند که ترکیب حلالهایا حلالهای چند تایی در ماده واسط اب احتمال بیشتری دارند (شانس بیشتری دارند )که نسبت به حلالهای خلص به اسانی جذب می شوند .

جذب پوستی می تواند نماینده یک راه تماس مهم برای بعضی حلالهای الی باشند وممکن است نماینده 30تا 90درصد جذب روزنه کلی حلالهای الی از واسطه های الی باشند .جذب تولوئن از پوست اهسته است مثلا در یک مطالعه میزان جذب تولوئن 14تا23 mg/cm²/h  درافراد مورد مطالعه بود .

ثابت شده است که اتیل بنزن جذب پوستی مشابه ای دارد که این مقدار بستگی به غلظت که در تماس با پوست قرار می گیرد داردجذب پوستی استیرن مایع 9تا15 mg/cm²/h   بود وبصورت خطی با غلظت استیرن تغییر می کند .میزان جذب زایلن مایع از 4تا10 mg/cm²/h  بود.

 

شاخصهای تماس بیولوژیکی

 

شاخصهای تماس بیولوژیکی (BEI ) ها به عنوان رفرنسی برای ارزیابی پتانسیل خطرات سلامتی مواد شیمیایی می باشند .انهاترازهای متابولیتهای احتملی یافت شده در خون وادرار را در کارگر سالم ماجهه با مواد شیمیایی را نشان می دهند .BEIها نماینده مرزها مرز اشکاری بین مواجهه خطرناک وبی خطر نمی باشد.

انها توسط تغییرات بیولژیکی افراد تاثیر می پذیرند .  BEI ها مواجه 8ساعته ،6روز در هفته را نشان می دهد و نباید برای تعین وجود اثرات بد یا تشخیص بیماریهای شغلی بکار روند.

دربعضی موارد مواجه حلالهای الی اروماتیک می توانند توسط تشخیص محصولات متابولیکی در خون و ادرار تعیین شوند .

تماس همزمان اتانول و دیگر حلالها می تواند دفع متابولیت ادراری را کاهش دهد وسبب افزایش تراز حلالهای خون شود .بنابراین این عوامل باید در تغییر پایش بیولوژیکی مد نظر قرار گیرند .فعالیتهای فیزیکی همچنین دفع متابولیتها را توسط افزایش جذب بخار تحت تاثیر قرار می دهد .

در هیدروکربنهای اروماتیک با افزایش شمار حلقه های بنزنی (حلقه  اروماتیک )  حلالیت انها ،موجود بودن زیستی انها وتبدیل انها به یک ماده شیمیایی ساده تر کاهش می یابد .

 

به عنوان مثال چند نمونه از مهمترین هیدروکربنهای اروماتیک را همراه مصارف ،منشا تولید ،سم شناسی انها ذکر می کنیم

تاریخچه کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا

History of HPLC

Prior to the 1970's, few reliable chromatographic methods were commercially available to the laboratory scientist. During 1970's, most chemical separations were carried out using a variety of techniques including open-column chromatography, paper chromatography, and thin-layer chromatography. However, these chromatographic techniques were inadequate for quantification of compounds and resolution between similar compounds. During this time, pressure liquid chromatography began to be used to decrease flow through time, thus reducing purification times of compounds being isolated by column chromatography. However, flow rates were inconsistent, and the question of whether it was better to have constant flow rate or constant pressure was debated. (Analytical Chem. vol 62, no. 19, oct 1 1990).

High pressure liquid chromatography was developed in the mid-1970's and quickly improved with the development of column packing materials and the additional convenience of on-line detectors. In the late 1970's, new methods including reverse phase liquid chromatography allowed for improved separation between very similar compounds.

By the 1980's HPLC was commonly used for the separation of chemical compounds. New techniques improved separation, identification, purification and quantification far above the previous techniques. Computers and automation added to the convenience of HPLC. Improvements in type of columns and thus reproducibility were made as such terms as micro-column, affinity columns, and Fast HPLC began to immerge.

The past decade has seen a vast undertaking in the development of the micro-columns, and other specialized columns. The dimensions of the typical HPLC column are: XXX mm in length with an internal diameter between 3-5 mm. The usual diameter of micro-columns, or capillary columns, ranges from 3 µm to 200 µm. Fast HPLC utilizes a column that is shorter than the typical column, with a length of about 3 mm long, and they are packed with smaller particles.

Currently, one has the option of considering over x# types of columns for the separation of compounds, as well as a variety of detectors to interface with the HPLC in order to get optimal analysis of the compound. We hope this review will provide a reference which all levels of HPLC users will be able to find quick answers to their HPLC problems.

Although HPLC is widely considered to be a technique mainly for biotechnological, biomedical, and biochemical research as well as for the pharmaceutical industry, these fields currently comprise only about 50% of HPLC users.(Analytical Chem. vol 62, no. 19, oct 1 1990). Currently HPLC is used by a variety of fields including cosmetics, energy, food, and environmental industries.

 

روشهای فیزیکی و شیمیایی جداسازی : استخراج

استخراج روشی است برای جداسازی که مستلزم انتقال جسمی از یک فاز به فاز دیگر میباشد. در بعضی مواقع لازم است برای بازیابی یک جسم آلی از محلول آبی از راههایی غیر از تقطیر استفاده شود. یکی از این راهها تماس دادن محلول آبی با یک حلال غیر قابل امتزاج با آب است. اگر حلال خاصیت جداسازی را داشته باشد بیشتر مواد آلی از لایه آبی به حلال آلی (حلال غیر قابل امتزاج با آب) انتقال پیدا میکند.  

 روش استخراج مایع – مایع در جدا کردن ترکیبهای آلی از مخلوط مصرف بسیار زیادی دارد. یکی از خواص حلال که برای استخراج به کار برده میشود این است که قابلیت حل شدن آن در آب و یا هرماده دیگری که جسم آلی را در خود حل کرده کم باشد و یا بهتر از آن اینکه اصلا حل نشود. همچنین باید فرار باشد تا براحتی بتوان آنرا از ترکیب یا ترکیبات آلی استخراج شده، تقطیر نمود. با توجه به مطالب فوق جسم استخراج شونده باید در حلال استخراج کننده به خوبی حل شود و قابلیت انحلال در این حلال خیلی بیشتر از آب باشد. ضمنا حلال استخراج کننده هیچ نوع واکنشی با آب یا مواد قابل استخراج نباید بدهد. مهمترین حلالی که در استخراج به کار گرفته میشود دی اتیل اتر است که توانائی حل کردن تعداد زیادی از ترکیبات را در خود دارد. دی اتیل اتر نسبت به اکثر ترکیبات بی اثر بوده و به راحتی به وسیله یک تقطیر ساده از مخلوط بازیابی میشود. اما اشکال مهم آن این است که آتشگیر بوده و خیلی زود در هوا محترق میشود.
از نظر کمی پخش یک جسم بین دو حلال غیر قابل امتزاج را بر حسب ضریب پخش (ضریب تفکیک) K بیان میکنند.

 

بدیهی است برای این که A در یکی از دو مایع غیر قابل اختلاط کاملا حل شود، باید مقدار K بینهایت یا صفر باشد. عملا هیچ یک از این دومقدار به دست نمی آید با این حال تا زمانی که مقدار K بزرگتر از 1 و حجم حلال S برابر یا بزرگتر از حلال S' باشد مقدارجسم در حلال S بیشتر خواهد بود.
یکی دیگر از نتایج قانون پخش (معادله بالا) این است که چنانچه برای جدا کردن جسم از محلول آن در S' باید جمعا حجم معینی از حلال S به کار رود، میتوان نشان داد که انجام چند استخراج متوالی با قسمتهایی از آن حجم بهتر از یک استخراج با تمام آن حجم است. مثلا در استخراج محلول آبی بوتیریک اسید، مقدار اسیدی که به کمک دو استخراج متوالی با قسمتهای 50 میلی لیتری اتر به دست می آید، بیشتر از اسیدی است که به کمک یک استخراج با 100 میلی لیتر اتر خارج میشود. با این حال سه استخراج متوالی با قسمتهای 33 میلی لیتری بهتر خواهد بود. با این حال حدی وجود دارد که بعد از آن دیگر استخراج اضافی بازده قابل ملاحظه ای نداد. ضمنا واضح است هرچه ضریب پخش بزرگتر باشد تعداد استخراج مکرری که برای جدا کردن کامل جسم لازم است کمتر میشود.
هنگام انتخاب حلال جهت استخراج یک جزء از محلول باید چند اصل کلی را به خاطر سپرد. (1) حلال استخراج با حلال محلول اصلی باید غیر قابل اختلاط باشند. (2) حلال انتخابی باید برای جزء مورد نظر مناسبترین ضریب پخش و برای ناخالصیها یا اجزای دیگر ضرایب نامناسبی داشته باشد. (3) حلال انتخابی باید مانند تبلور مجدد از نظر شیمیایی با اجزای مخلوط، واکنش نامناسبی ندهد. (4) پس از استخراج باید بتوان حلال را به آسانی از جسم حل شده جدا کرد. معمولا حلال را با تقطیر جدا میکنند.
هنگامی که یکی از حلالها آب باشد، ضرایب پخش اسیدها و بازهای آلی به مقدار زیادی تحت تاثیر pH قرار میگیرد. اسید آلی که در pH برابر با ۷ در آب نامحلول باشد ممکن است در محلول آبی رقیق سدیم هیدروکسید یا سدیم بی کربنات کاملا حل شود. در چنین حالی خروج پروتون از اسید، باز مزدوج مربوط را ایجاد میکند و این باز به علت خاصیت یونی خود در آب که حلالی قطبی است بیشتر حل میشود.

                               باز مزدوج                                                                                    اسید آلی

قیف و محتویات آنرا به شدت تکان میدهند تا دو مایع غیر قابل اختلاط تا حد ممکن با هم تماس پیدا کنند. منظور از این تکان آن است که سطح تماس دو حلال افزایش بیشتری یابد تا جسم در زمان نسبتا کمتری در بین آنها پخش شود و به حالت تعادل برسد. باید هر چند ثانیه قیف را برگرداند (شیر به طرف بالا) و با احتیاط شیر آنرا باز کرد تا گاز قیف خارج شود و فشاری که در آن ایجاد شده از بین برود. این عمل مخصوصا وقتی حلالی با نقطه جوش کم به کار میرود و یا یک محلول اسیدی با سدیم بی کربنات استخراج میشود (گاز CO2 آزاد میشود) اهمیت پیدا میکند. در صورتی که این کار انجام نشود ممکن است در قیف و محتویات آن به شدت به بیرون بپرد. پس از تکان دادن کافی (حدود 2 دقیقه تکان شدید) برای آخرین بار گاز قیف را خارج میکنند و آنرا در روی حلقه ای قرار میدهند و میگذارند تا لایه ها از هم جدا شوند. پس از آن لایه پایینی را به دقت از راه شیر به داخل ظرفی ریخته و دو لایه مایع را از هم جدا میکنند.

قاعدتا لایه ها طوری جدا میشوند که حلال سنگینتر در قسمت پایین قرار میگیرد. بنابراین، آگاهی از دانسیته حلالهای مصرفی برای تشخیص لایه ها مفید است. با وجود این، این تشخیص بدون خطا نیست زیرا ممکن است ماهیت و غلظت جسم حل شده طوری باشد که دانسیته نسبی دو حلال را معکوس کند 
 


بخش عملی
جداسازی اسید و باز آلی
مخلوطی شامل بنزوئیک اسید و پارا نیترو آنیلین به وزن 2 گرم را در حدود 100 میلی لیتر دی کلرو متان حل کنید. محلول حاصل را 2 بار و هر بار با 30 میلی لیتر اسید کلریدریک M6 استخراج کنید. فازهای آبی استخراج شده را در یک ظرف جمع آوری کنید. این فاز شامل کدام یک از ترکیبات فوق است؟ لایه آلی را 2 بار و هر بار با 30 میلی لیتر محلول سود M3 استخراج کنید و فازهای آبی را در یک ظرف جداگانه جمع آوری کنید. محلولهای آبی جدا شده را بسته به ماهیت آنها با اسید کلریدریک M6 و سود M3 خنثی کنید. رسوبات جمع آوری شده را پس از سرد کردن صاف کنید و با حد اقل آب مقطر سرد بشوئید.

 

 

روشهای فیزیکی و شیمیایی جداسازی : کروماتوگرافی ، روشی برای شناسایی

 کروماتوگرافی ، روشی برای شناسایی 

کروماتوگرافی را به علت اینکه دربرگیرندهٔ سیستم‌ها و تکنیک‌های مختلفی است نمی‌توان به طور مشخص تعریف کرد. اغلب جداسازی‌ها بر مبنای کروماتوگرافی و بر روی مخلوط‌هایی از مواد بی‌رنگ از جمله گازها صورت می‌گیرد.

 

کروماتوگرافی راهی است برای تشخیص اجزا در ابعاد نانومتری، با دقتی در حد و اندازهٔ مولکولی و مدتها پیش از شکلگیری فناوری نانو، برای شناسایی مواد به کار میرفت. اگر چند مولکول با هم داشته باشیم، کروماتوگرافی تشخیص میدهد غلظت آنها چقدر است. 

کروماتوگرافی را به علت اینکه دربرگیرندهٔ سیستم‌ها و تکنیک‌های مختلفی است نمی‌توان به طور مشخص تعریف کرد. اغلب جداسازی‌ها بر مبنای کروماتوگرافی و بر روی مخلوط‌هایی از مواد بی‌رنگ از جمله گازها صورت می‌گیرد.

 

کروماتوگرافی راهی است برای تشخیص اجزا در ابعاد نانومتری، با دقتی در حد و اندازهٔ مولکولی و مدتها پیش از شکلگیری فناوری نانو، برای شناسایی مواد به کار میرفت. اگر چند مولکول با هم داشته باشیم، کروماتوگرافی تشخیص میدهد غلظت آنها چقدر است.
اساس کار کروماتوگرافی جداسازی اجزای مخلوط با استفاده از سرعت متفاوت حرکت مولکولهای مختلف در محیط یکسان و با انرژی اولیهٔ مشابه است.
دستگاههای کروماتوگرافی پیشرفته، میلیونها مولکول مختلف را در یک میلیمتر مخلوط بهراحتی شناسایی می‌کنند و پژوهشگران فناوری نانو می‌توانند به کمک این روشها قسمت عمده‌ای از مشکلات خود را در شناسایی مواد مورد استفاده رفع کنند.
کروماتوگرافی به عنوان یکی از روشهای آزمایشیِ کارآمد در نانو فناوری، شامل چند روش است: کروماتوگرافی کاغذی، کروماتوگرافی ژلی و کروماتوگرافی گازی از جمله روشهایی هستندکه در اینجا با آنها آشنا می‌شویم. دقت کنید که زمان، عامل کنترل ما بر انتخاب ذراتی است که با سرعتهای مختلف در محیط کروماتوگرافی توزیع مکانی می‌‌یابند.

 ● ریشهٔ لغویِ کروماتوگرافی

در زبان یونانی chroma به معنی رنگ و grophein به معنی نوشتن است.

 ● اطلاعات اولیه

کروماتوگرافی پُرکاربردترین شیوهٔ جداسازی تجزیه‌ای است که در تمام شاخه‌های علوم به کار میرود. کروماتوگرافی گروه گوناگون ومهمی از روش‌های جداسازی را شامل می‌شود و امکان می‌دهد تا اجزای سازندهٔ نزدیک به همِ مخلوط‌های کمپلکس را جدا، منزوی و شناسایی کند. بسیاری از این جداسازی‌ها به روش‌های دیگر نا‌ممکن اس سیر تحولی رشد
اولین روش‌های کروماتوگرافی درسال ۱۹۰۳ توسط میخائیل سوئت ابداع و نام‌گذاری شد. او از این روش برای جداسازی موادرنگی استفاده کرد.ریچارد لارنس و جان آرچر در سال ۱۹۵۲ به پاس اکتشافاتشان درزمینهٔ کروماتوگرافی جایزهٔ نوبل گرفتند.

 ● توصیف کروماتوگرافی

کروماتوگرافی را به علت اینکه دربرگیرندهٔ سیستم‌ها و تکنیک‌های مختلفی است نمی‌توان به طور مشخص تعریف کرد. اغلب جداسازی‌ها بر مبنای کروماتوگرافی و بر روی مخلوط‌هایی از مواد بی‌رنگ از جمله گازها صورت می‌گیرد.
کروماتوگرافی متکی برحرکت نسبی دو فاز است. یکی از این فازها بدون حرکت است و فاز ساکن نامیده می‌شود ودیگری را فاز متحرک می‌نامند. اجزای یک مخلوط به وسیلهٔ جریانی از یک فاز متحرک ازداخل فاز ساکن عبور داده می‌شوند و جداسازی بر اختلاف در سرعت مهاجرت اجزای مختلف نمونه استواراست.

 ▪ مثال
اگر به طور ساده بخواهیم عمل کروماتوگرافی راانجام دهیم، یک لیوان حاوی آب را برمیداریم و یک قطره جوهر در آن میچکانیم. سپس تکهکاغذی را برمیداریم و قسمتی از آن را در لیوان آب قرار میدهیم. پس از مدتی مشاهده میشود که جوهر از کاغذ بالا میرود و پخش میشود.

 ● روش‌های کروماتوگرافی

روش‌های کروماتوگرافی، بر حسب ماهیت فاز متحرک و سپس بر حسب ماهیتفاز ساکن، ممکن است جامد، مایع و گاز باشند. بدین ترتیب، فرآیند کروماتوگرافی به چهار بخش اصلی تقسیم می‌شود. باید گفت که اگر فاز ساکن، مایع باشد کروماتوگرافی را تقسیمی می‌نامند.

 ● انواع کروماتوگرافی

هر یک از ۴ نوع اصلی کروماتوگرافی انواع مختلفی دارد:

▪ کروماتوگرافی مایع ـ جامد
▪ کروماتوگرافی جذب سطحی
▪ کروماتوگرافی لایهٔ نازک
▪ کروماتوگرافی تبادل یونی
▪ کروماتوگرافی ژلی
▪ کروماتوگرافی گاز ـ جامد
▪ کروماتوگرافی مایع ـ مایع
▪ کروماتوگرافی تقسیمی
▪ کروماتوگرافی کاغذی
▪ کروماتوگرافی گاز ـ مایع
▪ کروماتوگرافی ستون موئین

 

● مزیت روشهای کروماتوگرافی

 
روشهای کروماتوگرافی می‌توانند جداسازی‌هایی را که به روشهای دیگر خیلی مشکلاند، به انجام برسانند. زیرا اختلاف جزئی موجود در رفتار جزئی اجسام، در جریان عبور آنها از یک سیستمِ کروماتوگرافی چند برابر می‌شود.
هر چه این اختلاف بیشتر شود، قدرت جداسازیبیشتر و برای انجام جداسازی نیاز کمتری به وجود اختلافات دیگر خواهد بود.
مزیت کروماتوگرافی نسبت به ستون تقطیر این است که بهآسانی می‌توان به آن دست یافت. باوجود اینکه ممکن است چندین روز طول بکشد تا یک ستون تقطیر به حداکثر بازده خودبرسد، ولی یک جداسازی کروماتوگرافی می‌تواند در عرض چند دقیقه یا چند ساعت انجامگیرد.
یکی از مزایای برجستهٔ روشهای کروماتوگرافی این است که آنها آرام هستند. به این معنی که احتمال تجزیهٔ مواد جداشونده به وسیلهٔ این روش‌ها در مقایسه باسایر روش‌ها کمتر است.
مزیت دیگر روش‌های کروماتوگرافی این است که تنها مقداربسیار کمی از مخلوط برای تجزیه لازم است. به این علت، روشهای تجزیه‌ای مربوط به جداسازی کروماتوگرافی می‌توانند در مقیاس میکرو و نیمه میکرو انجام گیرند.
روش‌های کروماتوگرافی ساده، سریع و وسایل مورد لزوم آنها ارزان هستند. اجزای مخلوطهای پیچیده را به کمک این روشها میتوان از یکدیگر جدا کرد.

 ● انتخاب بهترین روش کروماتوگرافی

انتخاب نوع روش کروماتوگرافی بجز در موارد واضح (مانندکروماتوگرافی گازی در جداسازی گازها) عموماً تجربی است. زیرا هنوز هیچ راهی برای پیش‌بینی بهترین روش برای جداسازی اجسام، مگر در چند مورد ساده وجود ندارد.
درابتدا روش‌های ساده ‌تری مانند کروماتوگرافی کاغذی و لایه نازک امتحان می‌شوند. درصورتی که با این روشها مستقیماً قادر به جداسازی باشند، جداسازی را باید به وسیلهٔ آنها صورت داد. در غیر این صورت، از روش‌های پیچیده ‌تر استفاده می‌شود.
کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)، وقتی که روش‌های ساده فاقد کارایی لازم هستند، می‌تواند جوابگو باشد.