گزارش کار کاملِ تهیه ی زاج ها

گزارش کار کاملِ تهیه ی زاج ها

زاجها نوعی نمکهای مضاعف هستند. نمکهای مضاعف در اثر تبلور همزمان دو نمک با هم به نسبت مولی ساده بوجود می آيند. شکل و سيستم بلوری نمک مضاعف با شکل بلوری دو نمک سازنده يکی است..

واحد های بلوری زاجها لزومی به شباهت با نمکهای سازنده ندارند. در ساختمان زاج دو کمپلکس و نمکهای مضاعف يک کمپلکس با يک نمک ساده وجود دارند.

تفاوت دیگر زاجها با نمک های مضاعف این است که در ساختمان آن دو کمپلکس شرکت دارند در صورتیکه در نمک های مضاعف یک کمپلکس با یک نمک ساده ترکیب میشوند.

ساختمان حلال و ماهیت حوزه های حلال پوشی گونه های حل شده موجود و واکنشهای بین گونه ها و تعادلهای ناشی از آن همگی بر پایداری کمپلکس ها اثر میگذارند. پايداری کمپلکس ها وابسته به نوع فلز مرکزی (عدد اکسايش، شعاع) و ليگند(قدرت نوکلئوفيلی، ممانعت فضايی والکتروستاتيکی و کی ليت سازی)می باشد.

زاج ها دارای فرمول عمومی MIMIII(SO4)2,12H2O هستند. فلز يک ظرفيتی می تواند پتاسيم، روبيديم، سزيم و آمونيوم، و فلز سه ظرفيتی کبالت(III)، آهن (III)، کروم(III)، آلومينيوم(III)، تيتانيم(III) و اسکانديم (III)است.

پايداری زاج ها وابسته به اندازه يونهای فلزی است. يونهای يک ظرفيتی می توانند زاجهای پايداری را تشکيل دهند، ولی هر قدر يون سه ظرفيتی بزرگتر باشد، از پايداری زاج کاسته می شود. دو کمپلکس تشکيل دهنده زاج از طريق يونهای سولفات به هم متصل می شوند(هيبريد فلزات) sp3d2 و يا d2sp3 می باشد

کاربرد زاج ها

اضافه کردن زاج برای سفید کردن سطح نان. درطب سنتي براي درمان زخم هاي دهاني و دباغی مورد استفاده قرار مي گیرد.

همانطور که میدانیم نان سفید در پاره‌ای از مناطق دارای طرفداران بیشتری است بنابراین عده‌ای از فروشندگان ناآگاه مقداری زاج به آردهای تیره اضافه می‌کنند. همچنین در رنگرزی به عنوان دندانه مخصوصا در پشم ها سبب پذیرش رنگ. در صنایع غذایی براي تهيه مربا و شربت کاربرد دارد و درزمینه پزشکی وتهیه ی لوازم آرایشی وبهداشتیو زيبايي براي پوستهاي چرب استفاده میشود.

تهيه زاجهای بلورين

محلولی هم اکی والان سولفات فلز سه ظرفيتی و يک ظرفيتی را در دمای معمولی تبخير کنيد. بلورهای هشت وجهی زاج به دست می آيد. (قرار دادن يک تکه بلور در محلول سير شده وهمگن بودن محلول از عوامل موثر در رشد بلور خواهد بود.

شرح انجام آزمایش:

تهیه ی پتاسیم1،کروم 3سولفات12آبه

اين ترکيب به نام زاج کروم معروف است.

مقدار2.5گرم دی کرومات پتاسیم را در 25 میلی لیتر آب مقطر حل میکنیم. مقدارآب نباید زیادباشد.تا محلول سریعتر به نقطه ی اشباع برسد.بشر را در کاسه ی پلاستیکی آب و یخ قرار میدهیم.2.8میلی لیتراسیدسولفوریک غلیظ را به آن اضافه کرده.محلول را خنک میکنیم و سپس با اتانول 96%از بورت احیا میکنیم.محلول نباید دمای بالایی داشته باشد(زیر40) و کروم+6را به کروم3+ احیا میکنیم.با تغییر رنگ از نارنجی به سبز تیره افزودن اتانول را قطع میکنیم.محلول حاصل را در زیر هود نگهداری میکنیم.پس از چند روز بلور هشت وجهی زاج کروم مشاهده خواهد شد.

محاسبات:

2.5 gr k2Cr2O7* * * 98.08 gr H2SO4/1mol=3.334 gr

وزن اسید سولفوریک خالص

3.334*1.5=5.001grH2SO4

1766.4gr 1000ml

5.001 X

x=2.8ml

Mol H2SO4=5.001gr* =0.05 mol

Mol K2Cr2O7=2.5grK2Cr2O7* =

محدودکننده0.0084 mol

?gr kCr(SO4) =0.0084 mol k2Cr2O7 * 2molKCr(SO4)2 /1mol * 500.4 gr kCr(SO4)2.12H2O/1MOL=8.4gr بازده نظری

؟grkCr(SO4)2=8.4 gr نظری

راندمان=عملی/نظریX100

3.52=grوزن بلور

Ra=3.52/8.4 * 100=72.87 %

منابع ایجاد خطا:

-افزودن اتانول به مقدار زیاد

-افزودن آب به میزان زیاد

-اشتباه در تعیین نقطه ی پایانی بعلت خطا در رویت رنگ سبز

پاسخ به سوالات:

1.نحوه ی محاسبه ی مقدار اسید سولفوریکی که 1.5برابرمقدارتئوری میباشد را شرح دهید؟

ابتدابر اساس روابط استوکیومتری مقدار گرم تئوری اسید سولفوریک را بدست می اوریم.سپس 1.5 برابر آن را محاسبه کرده،وحجم آن را با داشتن غلظت مولی آن در 1000میلی لیتر بدست می آوریم.

2.5gr k2Cr2O7* * * = 3.334 gr

وزن اسید سولفوریک خالص

3.334*1.5=5.001grH2SO4

1766.4gr 1000ml

5.001 X

x=2.8ml

2.راندمان عمل را محاسبه کنید؟

در قسمت محاسبات انجام داده شد.

3.در یاقوتهای طبیعی ویا سنتزی نیز فرایندهای مشابهی اتفاق می افتد،در این مورد با رجوع به مراجع توضیحات لازمه را بیان نمائید.
4.درارتباط با کاربرد یاقوت در لیزر یاقوت توضیح دهید.

3. لیزرهای شبیه یاقوت

بلور- با یون نیز آلائیده می‌شود و فرایند رشد آن شبیه یاقوت است. لیزر یکی از سیستمهای لیزری حالت جامدی است که ناحیه قابل تنظیم طول موجی آن خیلی وسیع و در حدود 300 نانومتر می‌باشد.

جایگزین لیزرهای یاقوت

لیزرهای یاقوت که زمانی بسیار مورد توجه بوده‌اند، امروزه کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. چه رقبایشان لیزرهای NYAG یا نئودیمیم _ شیشه (Nglass) جانشین آنها شده‌اند. در واقع از آنجا که لیزر یاقوت با طرح سه ترازی کار می‌کند، انرژی آستانه دمش مورد نیاز در حدود یک مرتبه بزرگی از انرژی آستانه دمش برای لیزر NYAG به همان ابعاد بزرگتر است. ولی لیزرهای یاقوت هنوز هم برای برخی از کاربردهای علمی نظیر تمام نگاری تپی و آزمایشهای فاصله یابی (مثال فاصله یابهای نظامی) استفاده می‌شوند.

مکانیزم لیزر یاقوت:ماده فعال این لیزر با حدود 0.05% وزنی کروم به عنوان ناخالصی در آن بدست می‌آید. یونهای فعال هستند که با یونهای آلومینیوم در شبکه جایگزین می‌شوند. ترازهای مهمی در انجام ، عمل لیزر را نشان می‌دهد.گذار لیزری(در694میلیمتر)بین ترازهای اخیر و تراز های حالت پایه واقع میشوند ولذا یاقوت یک دستگاه لیزری 3ترازیست.به همین دلیل لازم است بیش از نصف حالت یونها به حالت – دمش شوندتا جمعیت معکوس شود.

عمل دمش از طریق دو باند پهن 4T1 و 4T2 انجام می‌گیرد. (مانند لیزر NYAG ) با استفاده از لامپ فلاش می‌توانیم لیزر ضربانی بدست آوریم. ایجاد لیزر با پرتو مداوم به دلیل نیاز به پمپاژ بیشتر بسیار مشکل است. برای این منظور لامپ جیوه با فشار بالا که خروجی آن با باندهای جذبی یاقوت مطابقت دارد، کاملا مناسب است.

نور لیزر:وقتی که نور در دستگاه لیزر توسط کوانتومها تولید شد، با رفت و برگشت بین آینه‌ متمرکزتر می‌شود

بلور یاقوت و اکثر بلورهای لیزری ، به روش رشد بلور چکرالسکی قابل تولید هستند.

ساختار بلوری یاقوت :تک بلورهای میزبان ، تک محور و دارای ساختاری شش گوش می‌باشند. بلور دارای یک محور تقارن است. در فرایند آلایش به جای یکی از یونهای آلومینیم یون ناخالصی (مانند کروم3+ ) می‌نشیند. به روش چکرالسکی میله‌های لیزری به طول 15 سانتیمتر و قطر 3.5 سانتیمتر قابل رشد می‌باشد. در فرایند رشد ، بلور بر روی نطفه اولیه با خلوص بالا رشد داده شده و به آهستگی از داخل ماده مذاب مایع بیرون کشیده می‌شود. مقدار آلایش ، 0.05 درصد وزنی الومینیم اکسید واکسید کروم است.

5-چرا دمای واکنش نباید از 40 درجه ی سانتیگراد بیشتر باشد؟

زیرا در دمای زیاد آلدئیدهای حاصله به علّت نقطه ی جوش کمی که دارند تبخیر شده و محیط آزمایشگاه را سمّی می کنند و دمای زیاد باعث تبخیر آب شده که این عمل باعث کاهش راندمان می شود.