تیتانیوم عنصر ۲۲ با معادل انگلیسی Titanium نماد: Ti

خواص

تیتانیوم عنصری است فلزی با عدد اتمی ۲۲، در گروه IVB که در دورهٔ چهارم جدول تناوبی جای دارد. جِرم اتمی ۴۷٫۹۰، ظرفیت‌ها ۲٬۳٬۴. دارای پنج ایزُتوپ است. بسیار کمیاب است، به‌طوری‌که فقط ۰٫۶ درصد قشر زمین را تشکیل می‌دهد. ترکیب‌های آن پراکنده و استخراج آن دشوار است.

خواص فیزیکی

تیتانیم فلزی است که با نسبت قدرت به وزن بالا شناخته شده است. تیتانیوم فلزی قوی با چگالی کم و کاملا انعطاف پذیر (به خصوص درحضور اکسیژن محیط) است. از لحاظ مغناطیسی پارامگنتیک بوده و رسانایی الکتریکی و حرارتی نسبتا کمی دارد.

این فلز سبک (دارای وزن مخصوص ۴/۵۱ گرم بر سانتی متر مکعب که مقداری بین چگالی آلومینیوم و آهن است) ، مقاوم (البته نه به سختی برخی ازفولادهای حرارت دیده) و دارای جلای براق- نقره ای ، عدد اتمی ۲۲ ، وزن اتمی ۴۷/۸۸، سختی در مقیاس موس ۶، دارای نقطه جوش ۳۲۸۷ درجه سانتی گراد و نقطه ذوب ۱۶۶۵درجه سانتی گراد می باشد. نقطه ذوب نسبتا بالا، آن را به عنوان فلز دیر گداز مفید می سازد. در دمای ۱۲۰۰ درجه خود به خود آتش می گیرد و به شدت اشتعال زا است[۳] . از لحاظ زمین شناسی ترکیب‌های تیتانیوم، پراکنده و استخراج آن دشوار است. نوع تجاری تیتانیوم(دارای خلوص ۹۹/۲ درصد) دارای مقاومت کششی نهایی ۶۳۰۰۰پوند بر اینچ مربع (۴۳۴مگاپاسکال) که تقریبا برابر مقاومت کششی آلیاژهای دارای عیار پایین فولاد می باشد اما به میزان ۴۵ درصد سبکتر از آن است. همچنین برخی از آلیاژهای تیتانیم (به عنوان مثال، نوع بتا C) دارای استحکام کششی بیش از۲۰۰ هزار پوند بر اینچ مربع(۱۴۰۰ مگاپاسکال) می باشند. البته، وقتی حرارت داده می شود، در دماهای بالاتر از (۸۰۶ ° F) ۴۳۰ ° C استحکام کششی خود را از دست می دهد.

کاربرد

هواپیماها، موشک‌ها، جت‌ها، ماشین‌های نساجی، وسایل شیمیایی، وسایل جراحی، وسایل نمک‌زدایی، وسایل ارتوپدی، وسایل غذاسازی، هدف‌های لوله‌های اشعه ایکس، وسایل ساینده، لوله‌های راکتورها، قاب یا فریم عینک و...

پزشکی

غیر سمی بودن و شرایط پذیر بودن تیتانیم باعث شده است تا این ماده در پزشکی و در درون بدن انسان مورد استفاده قرار گیرد. ایمپلنت ها، ابزارهای نگه دارنده شکستگی که در بدن بیمار کار گذاشته می شوند و ... معمولا از تیتانیم تشکیل شده اند. در اینگونه موارد تیتانیم با حدود ۴ تا ۶ درصد آلومینیم تشکیل آلیاژ می دهد.

جواهرسازی

به دلیل دوام و ماندگاری بالا، تیتانیم به یکی از فلزات محبوب جواهرسازان بدل گشته است. همچنین به علت عدم تحریک آلرژیک، جواهرات تیتانیم گزینه بسیار مناسب برای افرادی است که به فلزات زینتی آلرژی دارند. تیتانیم همچنین با طلای ۲۴ عیار تشکیل آلیاژ می دهد.

موارد احتیاطی

تیتانیم ماده ای غیر سمی است و حتی در مقادیر زیاد، سمی محسوب نمی شود. همچنین این ماده هیچ نقشی در سیستم طبیعی بدن انسان ایفا نمی کند. ^[۲]بطور تخمینی روزانه ۸/۰ میلی گرم تیتانیم وارد بدن انسان می شود . اگرچه تقریبا بدون جذب شدن، از بدن دفع می شود.

اسکاندیم → تیتانیم ← وانادیم - ↑ Ti ↓ Zr 22Ti جدول تناوبی
ظاهر
نقرهy grey-white metallic
ویژگی‌های کلی
نام, نماد, عدد	تیتانیم, Ti, 22
تلفظ به انگلیسی	/taɪˈteɪniəm/ tye-TAY-nee-əm
نام گروهی برای عناصر مشابه	فلزات واسطه
گروه، تناوب، بلوک	۴, ۴, d
جرم اتمی استاندارد	47.867 g·mol−۱
آرایش الکترونی	[Ar] 3d2 4s2
الکترون به لایه	2, 8, 10, 2 (تصویر)
ویژگی‌های فیزیکی
حالت	جامد
چگالی (نزدیک به r.t.)	4.506 g·cm−۳
چگالی مایع در m.p.	4.11 g·cm−۳
نقطه ذوب	1941 K, 1668 °C, 3034 °F
نقطه جوش	3560 K, 3287 °C, 5949 °F
گرمای هم‌جوشی	14.15 kJ·mol−1
گرمای تبخیر	425 kJ·mol−1
ظرفیت گرمایی	25.060 J·mol−۱·K−۱
فشار بخار
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k دما (کلوین) 1982 2171 (2403) 2692 3064 3558
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن	4, 3, 2, 1[۱] (آمفوتر oxide)
الکترونگاتیوی	1.54 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونیزه شدن (more)	1st: 658.8 kJ·mol−1
	2nd: 1309.8 kJ·mol−1
	3rd: 2652.5 kJ·mol−1
شعاع اتمی	147 pm
شعاع کووالانسی	160±8 pm
متفرقه
ساختار کریستالی	hexagonal
مغناطیس	پارامغناطیس
مقاومت الکتریکی	(20 °C) 420 nΩ·m
رسانایی گرمایی	(300 K) 21.9 W·m−1·K−1
انبساط گرمایی	(25 °C) 8.6 µm·m−1·K−1
سرعت صوت (سیم نازک)	(r.t.) 5,090 m·s−1
مدول یانگ	116 GPa
مدول شیر	44 GPa
مدول باک	110 GPa
نسبت پواسون	0.32
سختی موس	6.0
سختی ویکر	970 MPa
سختی برینل	716 MPa
عدد کاس	7440-32-6
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های تیتانیم
iso NA نیمه عمر DM DE (MeV) DP 44Ti syn 63 y ε - 44Sc γ 0.07D, 0.08D - 46Ti 8.0% 46Ti ایزوتوپ پایدار است که 24 نوترون داردs 47Ti 7.3% 47Ti ایزوتوپ پایدار است که 25 نوترون داردs 48Ti 73.8% 48Ti ایزوتوپ پایدار است که 26 نوترون داردs 49Ti 5.5% 49Ti ایزوتوپ پایدار است که 27 نوترون داردs 50Ti 5.4% 50Ti ایزوتوپ پایدار است که 28 نوترون داردs
ن • ب • و

آب یکی از مواد مایع و فراوان‌ترین مادهٔ مرکب بر روی سطح کره زمین و بستر اولیه حیات به شکلی که امروزه می‌شناسیم، است. بیش از ۷۵٪ وزن یک انسان از آب تشکیل شده‌است و نیز بیش از ۷۰٪ سطح کره زمین را آب پوشانده است (نزدیک به ۳۶۰ میلیون از ۵۱۰ میلیون کیلومتر مربع) با وجود این حجم عظیم آب تنها ۲ درصد از آبهای کره زمین شیرین و قابل شرب است و باقی آن به علت محلول بودن انواع نمک‌ها خصوصاً نمک طعام غیر قابل استفاده است. از همین دو درصد آب شیرین بیش از ۹۰ درصد به صورت منجمد در دو قطب زمین و دور از دسترس بشر واقع شده‌است.

بیشترین چگالی آب خالص در دمای ۳٫۹۸ درجه سلسیوس (۳۹٫۱۶ درجه فارنهایت) حاصل می‌شود که برابر ۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب^[۱] یا ۱۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است.^[۲]

نام‌گذاری آب

آب در گویش‌های محلی به نامهای مختلف یاد می‌شود.^[۳][۴]

برای مثال در زبان خراسان جنوبی به آن ِأو (به ضم همزه)(ow)می‌گویند. ؛ در فیزیک بر اساس حالت ماده آب معمولاً به این نام‌ها خوانده می‌شود:

• جامد؛ یخ
• مایع؛ آب
• گاز؛ بخار آب
• پلاسما:بخار آب گرم تر

در علم هواشناسی حالت‌های مختلف آب بر اساس نوع بارش یا معلق بودن آن در جو طبقه بندی می‌شود:

• باران
• تگرگ
• برف
• رگبار
• مه
• ابر
• شبنم
• بخار

در علم محیط زیست:

• آب آشامیدنی
• فاضلاب یا پساب
• رواناب
• آب جاری
• مردآب
• گندآب
• تالاب
• دالاناب

بر اساس منبعی که آب در آن قرار دارد و یا از آن به دست می‌آید:

• آب زیرزمینی
• آب معدنی
• آب سطحی
• آب دریا
• آب چشمه
• آب قنات
• آب چاه

بر اساس نوع مصرف:

• آب آشامیدنی (یا آب شیر یا آب شرب)
• آب معدنی
• آب خالص
• آب یونیزه قلیایی سبک

بر اساس کیفیت فیزیکی:

• آب تلخ
• آب شیرین

بر اساس مشخصات شیمیایی:

• آب سنگین
• آب مقطر

بر اساس مسائل مذهبی:

• آب جاری - اسلام
• آب کر - اسلام
• آب قلیل - اسلام
• آب مضاف - اسلام
• آب مطلق - اسلام
• آب مقدس - مسیحیت

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی

مولکول‌های آب و پیوند هیدروژنی

مولکول

فرمول شیمیایی آب، H_۲O است؛ مولکول آب از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده‌است که با پیوندهای کووالانس به هم متصل شده‌اند. اتم‌های هیدروژن دارای بار مثبت هستند و با زاویه نزدیک به ۱۰۵ درجه در اطراف اتم اکسیژن قرار گرفته‌اند که این موضوع باعث قطبی شدن پیوندهای مولکول آب شده‌است.^[۵] جرم مولی آب برابر ۱۸ گرم بر مول می‌باشد.^[۶]

خاصیت مویینگی آب و جیوه به صورت کاو و کوژ

وزن مولکولی آب ۱۸ است. با این وزن مولکولی در شرایط کره زمین ( از نظر فشار و دما ) آب می‌بایستی به‌حالت گاز باشد.

امونیاک با وزن مولکولی ۱۷ در ۳۳ درجه سانتیگراد زیر صفر به حالت بخار است. سولفید هیدروژن Hydrogen sulfide (گاز فاضلاب) که وزن مولکولی آن ۳۴ است در پایین‌تر از ۵۹ درجه سانتیگراد زیر صفر هنوز بخار است.

توجه کنیم که آب تقریبا سه چهارم مساحت زمین را پوشانیده و تاثیر مهمی روی حرارت هوا و شرایط جوی دارد. اگر آب این حالت استثنایی را نداشت تغییرات جوی٬ شکل بلای آسمانی به‌خود می‌گرفت. و حیات در آن پایدار نمی‌ماند.

خواص فیزیکی آب (مقطر)

بی‌بو، بی‌رنگ و بی‌طعم. آب خواص ویژه‌ای دارد که آن را از دیگر مایعات متمایز کرده‌است. از این خواص ویژه می‌توان به ظرفیت گرمایی بالا، افزایش غیرعادی حجم به هنگام انجماد، کشش سطحی بالا، گرانروی بسیار پایین و بالا بودن گرمای نهان تغییر فاز اشاره نمود. دلیل بسیاری از این خاصیت‌ها وجود پیوند هیدروژنی در میان مولکولهای آب است.^[۷] چگالی آب در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد و فشار ۱ آتمسفر برابر ۰٫۹۹۸ گرم بر سانتمیتر مکعب است. آب در فشار ۱ آتمسفر در دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌جوشد و در دمای صفر درجه سانتی‌گراد منجمد می‌شود.^[۵]

همچنین آب در ۴ درجه سانتی گراد بیشترین چگالی یعنی ۱ گرم بر سانتیمتر مکعب را دارد، که این مسئله از لحاظ علمی بسیار جالب است و یک استثنا به شمار می‌آید.

منابع آب در کره زمین

اگر کسی از فضا به زمین نگاه کند، آن را یک سیاره آبی رنگ و پر از آب خواهد دید. حجم کل آب‌های موجود در کره زمین، رقمی در حدود ۱٬۳۶۰ میلیون کیلومتر مکعب تخمین زده شده‌است. این حجم با توجه به چرخهٔ آب به طور دائم در بین منابع مختلف در حال جابه‌جایی‌است.^[۸]

مهمترین منابع آب در کره زمین عبارتند از:^[۹]

• آب‌های زیرزمینی (چاه، چشمه و قنات)
• آب‌های جوی (باران و برف)
• آب‌های سطحی (رودخانه، دریاچه، دریا و اقیانوس)

همچنین بخشی از آب موجود در کره زمین به‌صورت بخار در آتمسفر و بخش دیگری نیز به‌صورت جامد در یخچال‌های طبیعی وجود دارد.

حجم تقریبی میزان آب ذخیره شده در این منابع به این شرح است^[۸]:

• اقیانوس‌ها: حدود ۱٬۳۲۰ میلیون کیلومتر مکعب (۹۷٫۲٪)
• یخچال‌های طبیعی: حدود ۲۵ میلیون کیلومتر مکعب (۱٫۷٪)
• سفره‌های زیرزمینی: ۱۳ میلیون کیلومتر مکعب (۰٫۹٪)
• آب‌های شیرین موجود در در دریاها، دریاچه‌ها و رودها: ۲۵۰ هزار کیلومتر مکعب (۰٫۰۲٪)
• بخار آب در هواکره حدود ۱۳ هزار کیلومتر مکعب (۰٫۱۰٪)

استفاده از آب

میانگین جهانی توزیع میزان استفادهٔ آب در بخش‌های مختلف در سال ۲۰۰۳ به صورت زیر بود:^[۱۰]

• کشاورزی: حدود ۶۹٪
• صنعت: حدود ۲۳٪
• مصارف خانگی: حدود ۸٪

بخش کشاورزی به دلیل آبیاری محصولات میزان زیادی آب مورد استفاده قرار می‌دهد. از سال ۱۹۶۰ میانگین جهانی میزان برداشت آب از منابع به منظور آبیاری زمین‌ها ۶۰٪ افزایش یافته‌است و این در حالی‌است که بین ۲۰٪ تا ۳۰٪^[۱۱] آن تبخیر یا جاری می‌شود و به هدر می‌رود . میزان برداشت آب در کشورهای درحال توسعه به علت نداشتن ابزار مناسب دوبرابر کشورهای توسعه‌یافته برای هر هکتار است، درحالی که میزان محصولات کشاورزی آن‌ها یک‌سوم می‌باشد. به‌علاوه، در اکثر نقاط خشک و نیمه‌خشک، به علت کمبود بارش‌های جوی، ۹۰٪ آب مورد نیاز برای آبیاری زمین‌ها از آب شیرین تأمین می‌گردد، درحالی که کشورهای توسعه‌یافته این رقم را به ۴۰٪ رسانده‌اند.^{[۱۲] [طبق کدام آمار و در چه سالی]}

توزیع میزان استفادهٔ آب به‌منظور مصارف خانگی نیز در نواحی گوناگون مختلف می‌باشد. به طور مثال و طبق آمار منتشر شده توسط برنامه عمران سازمان ملل متحد در سال ۲۰۰۶، میانگین میزان آب مصرفی در ایالات متحده حدود ۵۷۵ لیتر و در اروپا بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ لیتر در روز برای هر شخص می‌باشد، درحالی که در کشور موزامبیک این رقم حدود ۱۰ لیتر می‌باشد.^[۱۳]

کمبود آب

وضعیت کنونی بحران آب در جهان

اگرچه حجم کلی آب‌های موجود برروی زمین نسبتاً زیاد می‌نماید اما متجاوز از ۹۷٪ این آب‌ها در دریاها و اقیانوسها متمرکز هستند و حدود ۲٪ نیز به صورت یخ و یخچال‌ها در مناطق قطبی تجمع یافته‌است. از یک درصد آب باقی‌مانده نیز بخش زیادی در اعماق زمین بوده که استخراج آن مشکل و از دسترس انسان به دور است.^[۱۴]

به‌علاوه، منابع آب شیرین در سطح زمین به طور یک‌نواخت توزیع نشده‌اند. درحال حاضر، ۹ کشور ۶۰٪ کل منابع آب شیرین را به خود اختصاص می‌دهند: کانادا، چین، کلمبیا، پرو، برزیل، روسیه، ایالات متحده آمریکا، اندونزی و هند.

در مقابل حدود ۸۰ کشور با کمبود آب مواجه‌اند که برخی از آن‌ها تقریباً به هیچ منبع آب شیرین قابل توجهی دسترسی ندارند: کویت، بحرین، مالت، امارات متحده عربی، سنگاپور، اردن و لیبی.

با توجه به افزایش روزافزون جمعیت، توسعهٔ صنایع و افزایش آلودگی منابع آب شیرین، دسترسی به آب کافی و مناسب در برخی از کشورها به یک بحران جدی تبدیل شده‌است.^[۱۲]

آلودگی آب‌های رودخانهٔ تیته در برزیل. در بسیاری از کشورها، علارغم وجود منابع کافی آب شیرین، تأمین آب آشامیدنی سالم با مشکل روبه‌رو است.

طبق آمار برنامه عمران سازمان ملل متحد در سال ۲۰۰۶:

• ۱٫۱ میلیارد نفر به آب آشامیدنی دسترسی ندارند.^[۱۵]
• ۲٫۶ میلیارد نفر به آب کافی برای بهداشت دسترسی ندارند.^[۱۵]
• ۷۰۰ میلیون نفر در ۴۳ کشور با مشکل کمبود پیوستهٔ آب مواجه هستند.^[۱۶]
• ۱٫۸ میلیون کودک زیر ۵ سال هر روز از ابتلا به اسهال به علت آشامیدن آب ناسالم می‌میرند.^[۱۷]

آلودگی آب شرب و اهمیت تصفیه آب

آب بیش از دوسوم سطح کره زمین را پوشانده‌است. ۹۷٫۶۳ درصد از آب‌های موجود در این سیاره در اقیانوس‌ها و دریاها انباشته شده‌اند، لیکن تنها حدود ۸/۲ درصد از آب‌های موجود قابل شرب می‌باشد. مقدار قابل توجهی از کل آب‌های سطح کره زمین به‌صورت مناطق قطبی، یخچال‌های طبیعی، رطوبت هوا و خاک می‌باشد که عملاً غیرقابل دسترسی‌است و تنها ۰٫۶۲ درصد از آن در رودخانه‌ها جاری بوده و یا به‌صورت دریاچه‌های آب شیرین و منابع زیرزمینی قرار گرفته‌اند و انسان‌ها آب آشامیدنی خود را از این منابع تأمین می‌نمایند.

امروزه این منابع محدود آب شیرین قابل دسترس در معرض انواع آلودگی‌های میکروبی و شیمیائی قرار گرفته، و آلاینده‌های فراوانی از طریق فاضلاب‌های صنعتی و کودهای شیمیائی منابع حیاتی انسان‌ها را به طور جدی تهدید می‌نماید.

۱) متأسفانه با توسعه تمدن جدید و صنعتی شدن جوامع، فاضلاب‌های صنعتی، مواد سمی، فلزات سنگین و آلودگی‌های مضر که برای سلامتی موجود تهدید به شمار می‌آید، از قبیل اسیدیته آزاد، مواد قلیائی، گازهای سمی، مواد رادیواکتیو، میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا، چربی و روغن و... را وارد آب‌های شیرین قابل دسترس می‌نمایند.

۲) مواد شوینده که در عصر ما بسیار توسعه یافته و حجم وسیعی را تشکیل می‌دهد، هر روز و هر ساعت از طریق چاه‌های فاضلاب وارد آب‌های زیرزمینی گردیده و مولکول‌های کربن‌دار حلقوی (هیدروکربورها) موجود در آنکه به آسانی قابل استحاله و تغییر نیستند، را وارد آب‌های زیرزمینی می‌گردانند و آلودگی شیمیائی ایجاد می‌نمایند. متأسفانه با تمام تلاشی که به عمل آمده در حال حاضر فقط ۲۵ درصد از پاک کننده‌ها (دترجنت‌ها) در شرایط معمولی تجزیه می‌گردند (جزء انواع تجزیه شونده می‌باشند) و ۷۵ درصد آن‌ها استحاله نمی‌گردد و مولکول‌های حلقوی کربن‌دار آن‌ها شکسته نمی‌شوند.

۳) تصفیه‌خانه‌های آب شرب جهت مبارزه با آلودگی‌ها با اضافه کردن مقداری کلر که ارزان‌ترین و قابل دسترس‌ترین آنتی‌اکسیدان است، میکروب‌ها و ویروس‌ها را در شرایطی خاص (نه به طور کامل) از بین می‌برند. هنگامی که کلر به عنوان گندزدائی کننده در تصفیه آب به کار می‌رود، در اثر ترکیب کلر با مواد آلی مثل اسید هیومیک تولید تری‌هالومتان‌ها THMs یا هالوفرم‌ها را می‌نماید، تری‌هالومتان‌های اصلی عبارتند از: کلروفرم (CHCL3)، برمودی کلرومتان (CHBrCL2)، دی‌برموکلرومتان (CHBr2CL) و برموفرم (CHBr3). شواهدی در دست است که این ترکیبات خاصیت سرطان‌زائی دارند، که برای سلامتی انسان‌ها جداً زیان‌بخش تشخیص داده شده‌اند. در شکل تصفیه آب به‌صورت رایج این‌گونه مواد همچنان در آب باقی می‌مانند و کلر اضافی باقی‌مانده نیز اثر زیان‌آور خود را بر سلامتی انسان‌ها وارد می‌سازد. در هر حال تصفیه‌های اولیه تأثیر زیادی در رابطه با مقابله با آلودگی شیمیائی و عناصر محلول در آب نمی‌توانند انجام دهند. فلزات مضر و نمک‌های زیان‌آور همچنان از طریق آب آشامیدنی وارد بدن انسان‌ها می‌گردند و اثرات تخریبی خود را به‌جای خواهند گذاشت.

۴) آب حاوی محلول نمک‌ها و فلزات زیان‌آور، که میزان آن با: رسانایی الکتریکی و مجموع جامدات محلول،^[۱۸] مشخص می‌گردد، متابولیسم سلولی و سوخت و ساز سلول‌های بدن انسان را تحت تأثیر قرار می‌دهد و دررسیدن غذا و اکسیژن کافی به نسوج و بافت‌های بدن اختلال ایجاد می‌نماید. این اختلال به‌صورت خستگی مفرط، ناراحتی‌های پوستی، ضعف در عضلات بدن، سردرد و... ظاهر می‌گردد. مواد زائد آب در سیستم گردش خون به‌صورت رسوباتی در جداره رگ‌ها باقی می‌مانند و موجب تصلب شرائین، فشار خون، کاهش کارائی کلیه‌ها و کاهش ترشحات مفید غدد بدن و نهایتاً سکته‌های قلبی، مغزی و سایر عوارض خطرناک می‌گردند.

۵) میزان آب موجود در بدن انسان ۶۶ درصد تا ۸۵ درصد است که مقدار آن در خون ۷۹ درصد می‌باشد. آب سالم و بهداشتی آبی‌است که قادر به انجام مأموریت‌های ضروری برای حیات پرنشاط و سالم باشد. سوخت و ساز سلولی عمدتاً توسط آب صورت می‌پذیرد و آب به طور دائم سلول‌ها و بافت‌ها را با حمل مواد غذائی تغذیه کرده و سپس مواد زائد آن‌ها را به خارج از بدن حمل می‌کند، که در صورت اشباع بودن مولکول‌های آب از عناصر زائد این توانائی کاهش می‌یابد و عوارض آن به‌صورت‌های گوناگون در زندگی ما ظاهر می‌گردد.

۶) توجه به امر بهداشت آب آشامیدنی و مضرات ناشی از آلودگی‌های مختلف آب در سال ۷۸ توجه همراهان گروه تصفیه آب را به خود جلب نمود. آنان جهت پرهیز دادن از امراض و ناراحتی‌های ناشی از این آلودگی‌ها، و توسعه آگاهی عمومی نسبت به آن‌ها تلاش‌های خود را آغاز کردند. استفاده گسترده از سیستم‌های تصفیه اسمز معکوس از نتایج این فعالیت‌هاست. اسمز معکوس سیستمی‌است که با بهره‌گیری از قانون اسمز در طبیعت می‌تواند آب‌های آلوده و ناسالم با عبور دادن از فیلتری مخصوص به نام غشاء به آب سالم بهداشتی تبدیل نماید، که نزدیک به مختصات استاندارد سازمان بهداشت جهانی می‌باشد. این سیستم مولکول‌های آب را غربال کرده و مولکول‌های اشباع نشده و سالم را از مولکول‌های اشباع شده جدا می‌نماید. انواع میکروب‌ها و ویروس‌ها که در اندازه‌های فیزیکی ۰۳/۰ تا ۳ میکرون مشخص می‌گردد و همچنین انواع فلزات سنگین و نمک‌های زیان‌آور را به‌صورت پساب خارج می‌نماید و تنها به آب سالم و بهداشتی اجازه عبور و خروج از سامانه را می‌دهد که قابل شرب و اطمینان‌آور است.

جنبه دینی

آب که از دیرباز به سبب حیاتی بودن مقدس شمرده می‌شود در یک آیین معنوی کاربردی تقدسبخش پیدا می‌کند. تقدس آن بهگونه‌ای است که از یک سوی نماد زیست و زندگی و از سوی دیگر نماد پالایش و طهارت می‌باشد. آب در ترکیب با یک آیین‌های پاکیزگی و طهارت تبدیل به رکن اساسی در آیینهای مذهبی می‌شود.^[۱۹] بر اساس باورهای اسلامی آب تنها مایع پاک کننده است. البته پاکی تنها به تمیزی اشاره نمی‌کند و مفهومی گسترده تر را فرا می‌گیرد. بر اساس دستور اسلام، هر مسلمان در روز باید ۵ بار با آب وضو بگیرد. وضو گرفتن قبل از خواندن نماز واجب است. همچنین در موارد بسیاری مسلمانان باید بدن خود را بطور کامل با آب شست و شو دهند که به آن غسل می‌گویند. البته غسل‌های مستحبی نیز در برخی روزهای عید و مناسبت‌های خاص از سوی رهبران اسلامی توصیه شده که موجب پاکی و طهارت جسم و در نتیجه ارامش روحی نیز می‌شود. این متن برداشتی است که منبع آن راهنمای فتاوای آیت الله خامنه‌ای است.^[۲۰]

برخی باورهای دینی برای این عنصر مادی به خاطر پالایندگی جسم مرتبه پالایندگی روح نیز قائل شده‌اند. در بیان اسطوره ایزیس از ایزدان مصری آمده‌است که پیکر مرده ایزیس در آبهای نیل شناور بود و به زندگی برگشت به این خاطر که در آبهای نیل غسل داده شد. ایزدبانوی ماه، در اساطیر قبایل مائوری نیوزیلند، به نام مارما پس از اینکه به طور کامل از بین می‌رود، هرگاه در آبهای زندگانی خود را شستوشو می‌دهد دوباره شکوه گذشته خود را بازمی‌یابد.^[۱۹]

نام وایورا،^[۲۱] ایزدبانوی تندرستی در جزایر پلی‌نزی مرکزی، به معنای «آب زندگانی» است. در داستان حماسی گیلگمش، وقتی گیلگمش خسته و درمانده به دنبال زندگی جاودان رهسپار می‌شود، با سیدوری برخورد می‌کند. او در پاسخ گیلگمش که زندگی جاودان را خواستار است، نخست به او گوشزد می‌کند که زندگی جاودان ویژه ایزدان است و در این میان سهم انسان، لذت بردن از مواهب زندگی است. او خطاب به گیلگمش می‌گوید پوشاک نو به تن کن، تن را در آب بشوی و...^[۱۹]

در این اسطوره شستن تن در آب، جزیی از سهم و قسمت انسان از زندگی، و از مواهب ارزشمندی که خدایان به انسانها بخشیدهاند، محسوب می‌شود.^[۱۹]

آهن یک فلز نقره ای-سفید یا مایل به خاکستری است که با علامت اختصاری Fe در گروه هشتم عناصر واسطه قرار دارد. فلزی داکتیل و چکش خوار است. داکتیل یعنی قابلیت تبدیل شدن به سیم های نازک را دارد و چکش خوار یعنی قابلیت چکش خواری برای تبدیل شدن به ورق های نازک را دارد. آهن یکی از سه عنصری است که بطور طبیعی مغناطیسی می شود. عناصر دیگر که این خاصیت را دارند نیکل و کبالت هستند. آهن دارای استحکام کششی بسیار بالایی است یعنی بدون اینکه پاره شود، می­ تواند تحت کشش قرار گیرد. آهن همچنین کارپذیر است یعنی قابلیت خم شدن، نورد شدن، برشکاری، شکل پذیری و سایر فرایندهایی که فلزات را به شکل و ضخامت دلخواه تبدیل می­ کند را دارد.
آهن چهارمین عنصر فراوان در پوسته زمین است. فراوانی آن در حدود 5%، قابل تخمین می باشد. بیشتر دانشمندان معتقدند که معادن زمین شامل مقادیر زیادی آهن است. آهن همچنین در خورشید، سیاره ها و ستاره های

 خارج سیاره شمسی موجود می باشد.

متداول ترین کانی های آهن هماتیت یا اکسید آهن (Fe₂O₃)، لیمونیت یا اکسید آهن (Fe₂O₃)، مگنتیت یا اکسید آهن (Fe₃O₄) و سیدریت یا کربنات آهن (FeCO_3­) می باشند. یکی از منابع مهم فزاینده آهن تکونیت است که ترکیبی از هماتیت و سیلیس (ماسه) میباشد. این کانی تنها شامل 25% آهن است.

بزرگترین منابع آهن در جهان در کشورهای چین، برزیل، کانادا، استرالیا و هندستان و بیشترین تولیدات آهن از سنگ معدن آن نیز در کشورهای چین، ژاپن، آمریکا، روسیه، آلمان و برزیل می باشد.

آهن فلز بسیار فعالی می­ باشد و به سرعت با اکسیژن موجود در هوای مرطوب ترکیب می شود. محصول این واکنش اکسید آهن (Fe₂O₃) می باشد. آهن همچنین با آب های خیلی داغ و بخار برای تولید گاز هیدروژن واکنش می دهد. همچنین در بیشتر اسیدها حل شده و با سایر عناصر واکنش می­ دهد.

خواص حرارتی و الکتریکی آهن

ویرایش

 

 

خواص کریستالی آهن

ویرایش

 

 

پلی مورفی، یک پدیده فیزیکی است که یک ماده ممکن است دارای بیش از یک ساختار کریستالی باشد. ماده ای که پلی موفی نشان می دهد در بیش از یک نوع شبکه فضایی در حالت جامد وجود دارد. اگر تغییر در ساختار برگشت پذیر باشد، تغییر پلی مورفی بعنوان آلوتروپی شناخته می شود. ساختار کریستالی، معمولا وابسته به دما و فشار خارجی می باشد. آهن نیز دارای خاصیت آلوتروپی می باشد. هنگامی که آهن در دمای 2800 درجه فارنهایت متبلور می شود ساختار BCC (آهن δ) دارد. در دمای 2554 درجه فارنهایت تغییرات ساختاری به FCC (آهن γ یا آستنیت) می دهد و در دمای 1670 درجه فارنهایت دوباره به BCC (آهن ∝ یا فریت) تبدیل می شود.

شکل زیر نمودار سرمایش آهن خالص (رفتار آلوتروپی آهن خالص) را نشان می دهد.

آهن ∝:

نام دیگر آهن ∝ ، فریت است که دارای ساختار کریستالی مکعبی مرکز دار می باشد. سلول واحد و میکروگراف این کریستال در زیر نشان داده شده است.

آهن γ:

نام دیگر آهن γ آستنیت است که دارای ساختار بلوری FCC است. سلول واحد و میکروگراف آن در شکل زیر نشان داده شده است.

 

 

آلیاژهای آهن

ویرایش

 

 

استخراج آهن

ویرایش

 

 

کاربردهای آهن

ویرایش

 

 

اطلاعات کلی

آمونیاک ، مهمترین ترکیب هیدروژنه ازت بوده ، در طبیعت از تجزیه مواد آلی ازت دار حاصل می‌گردد. این ماده ، گازیست بی‌رنگ با مزه فوق‌العاده تند و زننده که اشک‌آور و خفه‌کننده نیز می‌باشد. گاز آمونیاک از هوا سبک‌تر بوده ، به‌سهولت به مایع تبدیل می‌شود. آمونیاک در آب بسیار محلول است و در منهای 77,7 درجه سانتی‌گراد منجمد و در منهای 33,5 درجه سانتی‌گراد به جوش می‌آید.

وزن مخصوص محلول اشباع آمونیاک 0,88 گرم بر سانتی‌متر مکعب است.

موارد استفاده

در کارخانجات یخ سازی ، در ساخت کودهایی از قبیل نیترات ، سولفات و فسفات آمونیوم ، تهیه اسید نیتریک ، دارو و مواد منفجره بکار می‌رود.

آمونیاک تجارتی

محلول آمونیاکی که معمولا در تجارت ، خرید و فروش می‌شود، 20 تا 22 درجه سوم (20.7 درصد و تکاتف نسبی آن d=0,92) و یا 28 تا 29 درجه (32.7 درصد آمونیاک) می‌باشد.

روشهای تهیه آمونیاک

آمونیاک را می‌توان اصولا از سه منبع زیر تهیه کرد:

1. تقطیر زغال سنگ که از آبهای آمونیاکی آن ، ابتدا آمونیاک و سپس سولفات آمونیاک تهیه می‌کنند.
2. سنتز مستقیم
3. تهیه سینامالدئید و سیانوزها

تقطیر زغال سنگ برای تهیه آمونیاک

منظور از تقطیر زغال سنگ استفاده از گازهای سوختنی و یا کک برای صنایع فلزسازی است که بحث مفصلی را تشکیل می‌دهد و مربوط به این برنامه نیست. لیکن در این جا آن قسمت از عملیات تقطیر که مربوطه به تهیه آمونیاک و سولفات آن است، از نظر تکمیل این مبحث بررسی می‌شود.

زغال سنگ ، دارای 1 تا 1,5 درصد نیتروژن آلی است و در موقعی‌که آب را تقطیر کنیم، قسمتی از این نیتروژن ، بصورت آزاد و قسمت دیگری به حالت آمونیاک و ترکیبات آمونیاکی فرار و غیر فرار از دستگاههای تقطیر خارج می‌شود و در خنک کننده هایی که به همین منظور بعد از قرنهای تقطیر قرار داده‌اند، مخلوط با قطرانهای زغال سنگی جمع آوری می‌گردد.

نمکهای آمونیاکی

نمکهای آمونیاکی که از تقطیر زغال سنگ بدست می‌آیند، بر دو نوعند: نمکهای فرار مانند کربنات آمونیوم CO₃(NH₄)₂ و سولفیدرات SHNH₄ و S(NH₄)₂ که به‌آسانی بوسیله بخار آب برده می‌شوند، نمکهای ثابت و غیر فرار مانند کلرید آمونیوم NH₄Cl و هیپوسولفیت S₂O₃(NH₄)₂ و غیره که بوسیله باز غیر فراری مانند آهک تجزیه می‌گردند.

ضمنا باید متذکر شد، آمونیاکی که از تقطیر یک تن زغال سنگ حاصل می‌شود، طبعا با مقدار ازت موجود در زغال متغیر است و این مقدار بین 1,4 کیلوگرم تا 4,6 کیلوگرم نوسان دارد و به‌ندرت در بعضی از انواع زغال سنگها این مقدار به 7,2 کیلوگرم می‌رسد.

معمولا هرگاه عمل تقطیر زغال سنگ را در مجاورت 2,5 درصد آهک انجام دهند، بهره آمونیاک تا 20 درصد افزایش نشان می‌دهد و به هر صورت ، آمونیاک و کلیه ترکیبات آمونیاکی را که در بالا نام بردیم، می‌توان در دستگاههای خنک کننده از قطرانهایی که همراه آنها می‌باشند، جدا کرد و اصطلاح صنعتی این قبیل محلولهای آمونیاکی را آبهای آمونیاکی می‌نامند که آنها را ابتدا در ستونی تقطیری وارد می‌کنند. سپس تحت تاثیر شیر آهک قرار می‌دهند و در آنجا آمونیاک و املاح فرار آنها بوسیله بخار آب برده می‌شوند، در حالیکه املاح غیر فرار تحت تاثیر شیر آهک ، تجزیه و به آمونیاک تبدیل می‌گردند.

خطرات آتش سوزی و انفجار

آمونیاک ، گازیست قابل اشتعال و حدود اشتعالش 16 تا 25 درصد حجمی گاز آمونیاک در هوا می‌باشد. حضور مواد نفتی و دیگر مواد قابل اشتعال ، خطر حریق را افزایش می‌دهند. محلول غلیظ اکسید نقره از محلول آمونیاک حل شده و تولید فولمینات نقره به فرمول CNOAg می‌نماید که ماده ای شدیداً قابل انفجار است. همچنین گاز آمونیاک در اثر حرارت از 400 درجه به بالا تجزیه شده ، تولید هیدروژن می‌نماید.

خطرات بهداشتی

سبب تحریکات سیستم تنفسی ، ‌پوست و چشم شده و با آسیب رساندن به ریه‌ها در اثر مواجهه با حجم زیاد این گاز می‌تواند سبب مرگ شود. در صورت تماس با آمونیاک مایع ، سوختگی شدید در محل تماس ایجاد می‌گردد. آستانه مجاز مواجهه با آن ، ppm 50 است و جهت کمکهای اولیه ، قسمتهای آلوده سطح بدن را با آب و صابون شسته و چشمها را نیز با آب فراوانی شستشو داد و به پزشک مراجعه نمود.

طریقه اطفاء حریق

در صورتی‌که سیلندر گاز آمونیاک مشتعل شد، نباید شعله آن را خاموش نمود، مگر اینکه قبلاً بتوان جریان گاز را قطع کرد. در حین عملیات اطفاء ، باید سیلندرهای حاوی گاز آمونیاک را با آب خنک نمود. از پودر شیمیایی خشک یا گاز کربنیک یا آب به‌صورت اسپری جهت اطفاء می‌توان استفاده نمود. به هنگام عملیات باید از لباس کاملاً ایمن و سیستم حفاظتی دستگاه تنفس استفاده کرد.

طریقه نگهداری و حمل ونقل

آمونیاک باید در سیلندرهای استیل نگهداری و توسط تانکرهای مخصوص آن حمل گردد. باید سعی نمود از رسیدن تنشهای فیزیکی و حرارت زیاد به ظروف محتوی آمونیاک جلوگیری شود. انبار و محل نگهداری آن باید مقاوم در برابر حریق بوده و دارای سیستم اعلام و اطفاء اتوماتیک باشد. آمونیاک باید جدا از موادی چون گازهای اکسید کننده ، کلر ، برم ، ید و اسیدها نگهداری شود.

برای ادامه ی مطلب به ...