كاربرد علم شيمي در علوم

 

تجزيه شيميائي

مقصود از تجزيه شيميائي تعيين عهاصر و يا ترکيباتي که يک ماده را تشکيل مي دهند مي باشد خواه اين ماده بصورت جامد و يا مايع و يا گازي شکل و خواه در طبيعت و يا در آزمايشگاه مصنوعا تهيه شده باشد . اين تجزيه شامل دو قسمت مي شود :

1_ تجزيه کيفي يا چوني که بتعيين نوع و طبيعت اجسام ساده و يا ترکيباتي که ماده مورد امتحان را تشکيل مي دهند مي پردازد .

2 _ تجزيه کمي يا چندي که مقادير هر يک از اجزاء تشکيل دهنده را در واحد وزن و يا در واحد حجم معلوم مي سازد .

چون بمنظور تجزيه بيشتر اوقات هر ماده معدني را بصورت املاح محلول در آب در مي آورند و هر محلول معدني هميشه شامل دو يون مثبت و منفي يعني کاتيون و آنيون مي باشد و هر کدام از اين دو دسته هم بين خود تشابه خواص دارند که موجب طبقه بندي آنها مي گردد بنابراين اساس تجزيه چوني و چندي بر رويس همين خواص مشترک برپا گشته است .

اين تجسس شامل سخ مرحله مي شود :

1 _ تعيين دسته فلز

2 _ تشخيص فلزاتيکه در يک دسته وجود دارند .

3 _ از نو بوجود آوردن محلول خالص نمک فلز از انحلال رسوبي که در مطحله 1 و2 بدست آمده است و انجام واکنشهاي مشخص و ويژه هر کاتيون و يا هر آنيون مرحله اخير همان اهميت و ضرورت دو مرحله ديگر را دارا مي باشد .

براي سهولت امر و بمنظور اينکه دانشجويان مبتدي بتوانند بخوبي از عهده تجزيه چوني برآيند ماده مودر امتحان را بصورت يکي از نمکهاي حل شدني معمولا کلرور , سولفات و يا نيترات در دسترس آنان قرار مي دهند بنا براين هر وفت از محلول بدوي يا اصلي ذکري مي شود مقصود محلولي است که براي آزمايش داده شده است .

ولي نبايد محلول اصلي را با ((مادر آب ))اشتباه کرد . هنگاميکه محلول اصلي تحت تاثير معرفي قرار گيرد ممکن است گازي از آن برخيزد و يا رسوبي نمايان شود اگر با جوشاندن تمامي گاز را بيرون آوريد و يا با عمل صافي رسوب را جدا سازيد محلولي بدست مي آوريد که صفات و خصائص اصلي خود را از دست داده و داراي مشخصات ديگري گشته است بچنين محلولي که بعد از جدا نمودن گاز و يا رسوب آن آبهاي شست و شو و معرفات اضافه شده است ((مادر آب )) گفته مي شود .

 

تجسس دسته فلزات يا دسته کاتيونها :

چون منظور از نگارش اين کتاب تجسسس فلزات و آزمايش خواص آنالي تيکي نمکهاي آنها ميباشد لازمست که دانشجو قبلا تئوري آرنيوس Arrhenius و تجزيه شدن محلول املاح را بدو يون مثبت يا کاتيون و منفي يا آنيون بداند و پي برد که در کليه واکنشهائي که در مباحث مختلف اين کتاب از آن گفتگو مي شود فقط يونهاي مثبت و منفي يعني کاتيونها و آنيونها داخل در فعل انفعالات مي شوند و بالنتيجه هر وفت لفظ کاتيون و آنيون از نظر افتاد و بجاي آن کلمه فلز بکار برده شد منظور اينست که فلز مزبور بصورت نمک محلول براي آزمايش در اختياز دانشجو قرار داده شده است و از عنوان تجسس دسته فلزات نبايد معناي ديگري جز تعيين کاتيون استنباط کرد .

طبق آنچه که گفتيم فلزات و املاح آنها بين خود خواص آنالي تيکي مشترک دارند و ممکنست هر چند تاي آنها را جزء يکدسته قرار دهيم مثلا اگر معرف بخصوصي برروي چند تاي آنها رسوبي ظاهر ساخت مي گوئيم که اين چند فلز جزء يکدسته بايد قرار داده شوند .

ظهور رسوب و يا تغيير رنگ با استعمال معرفي موجب شده که فلزات معمولي را بشش دسته تقسيم کنند .

1 _ دسته ايکه اگر اسيدکلريدريک و يا کي کلرور قابل حل بر روي محلول آنها بريزيم رسوب غير فابل حل کلرور آنها توليد مي گردد که در آب سرد و اسيدهاي معدني رقيق غير قابل حل است .

فلزات ايندسته عبارتند از :                                  Ag  وPb  و Hg ⁺

        معرف مشترک                                                              HGl

2 _ دست ايکه کلرور آنها قابل حل در آب ولي سولفور آنها غير قابل حل در آب و اسيدهاي معدني رقيق است . يعني بايد بر روي محلول آنها گاز سولفورئيدرژن H₂S در محيط اسيد عبور داد تا فلز بصورت سولفور رسوب کند .

فلزات اين دسته نيز بدو طبقه تقسيم مي شوند :

الف _ کاتيونهائيکه سولفور آنها قابل حل در سولفورآمونيم S( NH₄) ₂ است و عبارتند از :

                                                                      Sb, Sn , As  

ب _ کاتيونهائيکه سولفور آنها غير قابل حل در سولفور آمونيم مي باشد و شامل فلزات زير مي شوند :

                                                    Hg ^{+ +} , Bi, Cu , Cb  

و همچين Pb که چون کلرورش کمي قابل حل مي باشد بدسته دوم آمده است .

معرف مشترک                                                             H₂S

3 _ دسته و يا کاتيونهائيکه کلرور آنها قابل حل است و سولفور آنها در محيط آب توليد نمي شود ولي ئيدرات آنها در مجاورت املاح آمونياکي غير قابل حل است .

فلزات ايندسته عبارتند از :                                           Fe^{+ + +} , Al , Cr

           معرف مشترک                                          ( NH₄Cl + NH₄OH)  

4 _ دسته ايکه کلرور آنها قابل حل در آب ولي سولفور آنها که قابل حل در اسيدهاي معدني رقيق است در آب و در سولفورآمونيم غير قابل حل است .

 فلزات ايندسته عبارتند از :                                    Zn , Mn ,Co , Ni  

              معرف مشترک                                             Sn( NH₄)₂

5 _ دسته ايکه کلرور و سلوفور آنها قابل حل ولي کربنات آنها غير قابل حل در آب و شامل فلزات زير است :                                                         Ba , Sr , Ca , Mg  

معرف مشترک                                                        CO₃(NH₄)₂

در ايندسته کربنات فلزات قليائي خاکي (Ba , Sr , Ca) در مجاورت مقدار کافي املاح آمونياکي غير قابل حل ولي کربنات منيزيم در اين محيط قابل حل است .

6 _ دسته ايکه کلرور و سولفور و ئيدرات و کربنات آن در آب حل مي شود و معرف مشترک ندارد مثل فلزات قليائي ( Na ,K , Li )  و راديکال NH₄ .

نکته اول _ از ذکر بار مثبت کاتيون که بايد با علامت + در بالاي فرمول بصورت قوه نمايش داده شود خود داري و فقط در موارد ضروري علامت گذاري شده است .

نکته دوم _ در هر جا نامي S ( NH₄)₂ ويا پلي سولفور آمونيوم Sn( NH₄)₂   و سولفيدرات آمونيم Sn( NH₄)₂H ₂  برده مي شود مقصود همان سولفورآمونيوم S ( NH₄)₂ است که برحسب زمان و مکان در آن کم و بيش مقداري s و يا SH₂ حل گشته و باسامي مختلف فوق الذکر نامبرده

 مي شود .

 

جيــوه

جيوه تنها فلزي است که در حرارت معمولي و فشار جوي مايع مي باشد . نقطه ذوب دو فلز سن يوم Cs و گاليوم Ga که به ترتيب 5 و 28 و 75 و 29 مي باشد کمترين نقطه ذوبي است که بين فلزات تا حال ديده شده است معهذا از نقطه ذوب جيوه که 87 , 38 درجه است بمراتب بالاتر مي باشد اين فلز بچگالي 546 , 13 است و در 95 ,‌356 درجه ميجوشد و در طبيعت بصورت سولفور HgS که نام معدن شناسي آن سينابر است وجود دارد . وقتي يک سنگ معدن را کباب مي کنيم و بصورت اکسيد در مي آوريم اکسيد حاصله در نحرارت بيشتر تجزيه مي شود و جيوه مي دهد . جيوه حاصله چندان خالص نيست و بايد آنرا در مجاورت هوا تقطير کرد تا تمام مواد ناخالص و فلزاتي مثل کادميم که بيش از جيوه فعال مي باشند اکسيد شوند و تنها جيوه فرازش حاصل کند و بخارات آن در اطاق ديگر جمع و بعد متراکم گردند . چنين جيوه اي لازمست مجددا با اسيد نيتريک رقيق شسته شود و بعد در خلاء تقطير تا اينکه صددرصد خالصشود . بعلت اينکه در اثر حرارت منحني انبساط آن تقريبا خطي است آنرا براي ترمومتر بکار مي برند ضمنا در مواردي که بخواهند قالب گيري دقيق انجام دهند مصرف مي گردد .

در حالت مايع قابليت هدايت الکتريکي آن نسبتا خوبست و در بعضي موارد آنرا براي سويچ يعني قطع و وصل الکتريسيته بکار مي برند , بحالت بخار که منواتمييک است قابليت هدايت الکتريکي آن زياد و از همين لحاظ بخار آنرا در چراغها براي توليد رنگ آبي روشن زنننده بکار ميبرند . بغير از پلاتين Pt  و کبالت Co و نيکل Ni  و آهن Fe بسياري از فلزات در جيوه حل مي بشوند و با آن ملقمه تشکيل مي دهد بعضي از اين ملقمه ها گشوده هاي واقعي و برخي ديگر گشوده هاي تعليقي مي بشاد يعني ذرات فلزات بحالت پاکنده و تعليق در مايع جيوه وجود دارند . از اين دو خاصيت در صنعت براي استخراج طلا و نقره و در دندانسازي براي پر کردن دندان استفاده مي شود .

ترکيبات جيوه مورد استعمال فراوان ندارند . تمام آنهائيکه قابل حل هستند سمي مي باشند فقط کلرومر کورويا کالومل براي طبابت کبد و فولمينات مرکوريک بعنوان چاشني براي انفجار ديناميت ها بکار مي رود .

اين فلز با دو حالت اکسيد اسيون وارد ترکيبات مي شود در يکي جيوه يک ظرفيتي و نمکهاي آن به مرکورو و ديگري جيوه دو ظرفيتي و نکهاي آن بمرکوريک موسومند . املاح مرکورو  هميشه بصورت جامد غير قابل حل و املاح مرکويک قابل حل در آب مي باشند . معتقدند که يون Hg ⁺  وجود ندارد بلکه اين يون هميشه بصورت Hg ⁺   : Hg ⁺   تشکيل مي شود يعني ساختمان الکتروني جيوه با قشر پنجم تکميل مي گردد و در قشر ششمي هنوز دو الکترن دارا مي باشد که با از دست دادن يکي از الکترنهاي اين قشر خارجي بصورت يون در مي آيد و چون هنوز در اين قشر يک الکترن باقي ميماند دو اتم با پيوند اشتراکي کوئووالانسي با يکديگر متحد مي شوند و ساختمان يون مرکورو را بصورت Hg ⁺   : Hg ⁺     تشکيل مي دهند .

طرق مختلفه براي اثبات چنين يوني وجود دارد يکي بوسيله تعيين و سنجش مقدار ثابت تعادل و ديگري بوسيله قابليت هدايت الکتريکي و مقايسه آن با ساير املاح فلزات سنگيني که مي توانند دو نوع نمک بفرمول MX₂  و MX بدهند و بالاخره با مطالعه اشعه ايکس بر روي بلورهاي کلرور مرکورو يا کالومل اخيرا مشاهده کرده اند که آرايش مولکولي بصورت ( - Cl-Hg-Hg-Cl-) ^x مي باشد و حال آنکه آرايش مولوکولي AgCl بصورت (-Cl-Ag-Cl-Ag-)^x مي باشد .

بيشتر واکنشهاي املاح جيوه مرکورو Hg₂ ^{+ +} واکنشهاي کاهش يعني تبديل آنهامرکوريک Hg ⁺ مي باشد .

از سنجش تنش پلاريزاسيون که در زير بيان مي شود نتيجه مي گيريم که کاهش املاح جيوه مرکوريک بجيوه مرکورو و بالاخره بفلز جيوه خيلي آسان مي بشاد و همين نکته موجب سهولت تشخيص اين عنصر مي گردد .

منظور از Hg₂ ^{+ +} همان يون مرکورو مي باشد که با استدلالي که در فوق نموديم و بعلت عدم وجود بايد بصورت فوق الذکر ارائه شود .

املاح جيوه مرکورو بآساني تفکيک ميشوند و تشکيل کمپلکسهائي مي دهند مهمترين آنها کالومل Hg₂Cl₂ مي باشد که قابليت حل ان از برمور و يدورد و سولفور بيشتر مي باشد نمکهاي استات , نيرتات و سولفات بآسانس در آب حل مي شوند ولي بتدريج هيدروليز حاصل مي کنند و رسوب املاح بازيک بوجود مي آورند .

املاح جيوه مرکويک شباهت باملاح سرب و کادميوم دارند بدين معني فقط عده محدودي از آنها در رقت هاي متوسط تفکيک حاصل مي کنند و درجه تفکيک هم منوط بنوع آنيوني است که با آنها ترکيب شده است .

اين املاح در آب بآساني هيدروليز مي شوند زيرا Hg(OH)₂ باز ضعيفي است و املاح باريک بوجود مي آورد . با آمونياک نيز آمونوليز مي شوند و املاح آميدور که خاصيت بازي دارند بوجود مي آورند . منظور از آمونوليز دخالت يونهاي حاصله از NH₄OH در  واکنش مي باشد همانطور که يونهاي H و OH دخالت مي کنند و واکنش هيدوليز انجام مي دهند . چنانکه کمپلکس تترامين که فقط در محيط آمونياک پايدار است در محيط آب هيدروليز حاصل مي کند و تبديل به فرمول زير :

HO-Hg-NH-Hg-I مي گردد انجسم همان يد و آميدورمر کوريک مي باشد که در تحت معرف نسلر شرح آنرا داريم .

سولفور جيوه نامحلول ترين ترکيبات جيوه است ولي محسوسا در سولفورهاي قليائي و در پلي سولفورها حل مي گردد و توليد HgS₂ مي کند .

جيوه دو ظرفيتي در بسياري کمپلکسهاي قالبل حل با انديس کوئورديناسيون چهار وارد مي شود .

چون معرفات املاح جيوه مرکورو و املاح جيوه مرکويک از نظر اثر متفاوت هستند ما در بدو امر املاح جيوه مرکورو  Hg₂ ^{+ +} و بعد املاح جيوه مرکويک  Hg ^{+ +}   را ذکر مي کنيم . بايد توجه داشت که جيوه مرکوريک دو نوع اکسيد مي دهد يکي برنگ زرد و ديگري برنگ قرمز . چنانچه بر روي ملح مرکوريک سود يا پباس بريزيم اکسيد زرد بدست مي آيد و حال آنکه اگر همين اکسيد را مدتي در شيشه سربسته قرار و يا کمي از آن را در کپسولي حرارت دهيد برنگ قرمز تبديل مي گردد و تا حدي خاصيت اکسيد کنندگي خود را از دست مي دهد .

املاح جيوه يک طرفيتي يا املاح مرکورو معمولا بي رنگ مي باشند و بغير HgCl و HgBr در حرارت قرمز تجزيه مي شوند و محلول آنها رنگ تورنسل قرمز مي سازد . بايد در نظر داشت که املاح جيوه يک ظرفيتي :

1 _ کم و بيش زود تجزيه باملاح جيوه دو ظرفيتي مي گردند و جيوه آزاد مي سازند .

2 _ قابليت حل آنها در محيط اسيد زياد است ولي در محيط خنثي تحت اثر آب ئيدروليز مي گردند و نمک بازي مايل بزرد غير قابل حل مي دهند .

3 _ در حال محلول و دهوا بکندي تبديل باملاح جيوه دو ظرفيتيمي کردند يعني کاهنده هستند .

اسيد کلريدريک _ HCl و کلر ورهاي قابل حل

رسوب سفيد گرد مانند Hg₂Cl₂ يا کلمل مي دهند .

   اين رسوب اگر خوب شسته شده باشد تحت تاثير HCl و NO₃H قرار نمي گيرد و فقط موقعيکه با HCl غليظ آنرا مدت طولاني بجوشانيم بکندي حل مي شود .

رســوب Hg₂Cl₂ در تيـــزاب سلطاني و يا آب کلر در گرمي قابل حل مي باشد و توليد  HgCl₂  

مي کند .

رسوب Hg₂Cl₂ تحت اثر NO₄OH سياه و برسوب خاکستري کلرواميدور مرکورو بفرمول NH₂-Hg-Hg-Cl مبدل مي گردد .

رسوب Hg₂Cl₂  تحت اثر پتاس نيز سياه مي شود و اکسيد مرکورو Hg₂O  بوجود مي آيد .

سولفورئيدرژن -  H₂S

رسوب سياه Hg₂S  مي دهد که فورا تبديل به HgS  و Hg مي شود .

اين رسوب غير قابل حل در S (NH₄)₂ ولي قابل حل در تيزاب است .

سولفيدرات آمونيوم Sn(NH₄)₂H₂

مانند H₂S رسوب HgS وHg  ميدهد .

کربنات سديم – CO₃Na₂

رسوب زرد کثيف يا مات CO₃Hg₂ ميدهد که اگر آنرا گرم کنيم در درون محلول اول به Hg₂O و CO₂ تبديل مي شود .

کربنات آمونيوم - CO₃(NH₄)₂

رسوب خاکستري سياه ميد هد ( رجوع باثر آمونياک شود . )

سود – NaOH و يا پتاس – KOH

رسوب سياه Hg₂O غير قابل حل در زيادتي اين معرف مي دهد که بعدا تبديل به HgO مي شود .

آمونياک NH₄OH

رسوب سياه مي دهد که فرمول حقيقي آن تا کنون معين نشده است و قديم بمنزله کلرواميدورمر کورو مي گرفتند .

يدور پاتسيم – KI

رسوب زرد مايل بسبز Hg₂I₂ بوجود مي آورد که در مجاورت مقدار زياد تري KI در بدو امر زرد رنگ و سپس حل مي گردد و فقط Hg باقي مي ماند .

کرومات پتاسيم – CrO₄K₂

رسوب قرمز براق CrO₄Hg₂ مي دهد .

کلرور قلع يا کروراستانو – SnCl₂

رسوب سفيد Hg₂Cl₂ مي دهد اين رسوب بعدا تحت زيادتي SnCl₂  کاملا کاهيده مي شود و Hg سياه باقي مي گذارد .

تبصره 1 _ در تشخيص املاح مرکورو Hg₂++ و مرکوريک (Hg₂++  ) دقت نمائيد .

تبصره 2 _ يک تيغه روي , آهن و يا مس در توي محلول املاح مرکورو از يک ورقه خاکستري رنگ جيوه مستور مي شود .

 

اثر آب بر روي رسوب کلرور

رسوب را بعد از شيت و وي کامل در بالن ته گردي قرار دهيد و بر روي آن آب بيفزائيد و جوش آوريد . اگر رسوبي باقي ماند در همان حال جوش آنرا از صافي رد کنيد . بدين نحو محلول نمره (I) بدست مي آيد .

اگر در لوله امتحاني و تحت اثر IK چند قطره اين محلول رسوب زرد داد که فقط در آب جوش حل ودر آب سرد بصورت پولک زرد در مي آيد معلوم مي شود که محلول(I) شامل Pb مي باشد و بايد بر روي آن معرفات خصوصي و ساير واکنش ها را بکار برد ولي اگر محلول نمره (I)  با  IK رسوبي ظاهر نساخت معلوم ميشود که آب جوش بر روي رسوب کلرور بي تاثير بوده و در محللو اوليه Pb وجود ندارد .

اثر NH₄OH بر روي محلول باقيمانده

اگر بعد از جوشاندن با آب رسوبي باقي ماند آنرا در لوله امتحاني قرار دهيد و برروي آن با احتياط آمونياک ( تا حد امکان کمتر ) بريزيد و بشدت تکان دهيد و بعد صاف کنيد تا محلول نمره (II) بدست آيد . اگر رسوبي باقي ماند بايد حتما سياه رنگ باشد و اگر سفيد است اشتباه خود را با توجه بنکات زيرين برطرف سازيد :

چند قطره محلول آمونياکي نمره (II) را تحت اثر ايسد معدني رقيق قرار دهيد تا اگر مانند شير بريده رسوب لخته لخته AgCl توليد شد پي ببريد که در محلول نمره (II)Ag وجود دارد پس از آن طبق آنچه که در مبحث معرفات ويژه Ag گفتيم رسوب AgCl را به محلول ملح قابل حل Ag تبديل کنيد و در مورد آن واکنشهاي ويژزه را انجام دهيد .

علل اشتباه _ اگر رسوب بعد ازتاثير آمونياک رنگ سفيد دارد دو علت براي آن مي توان قائل شد :

1 _ در طرز عمل تغييري داده شده است و بجاي اينکه رسوب را کاملا با آب بشوئيد و با آب مقطر بجوشانيد و بعد تحت اثر آمونياک قرار دهيد عمل عکس انجام داده ايد . در اينصورت رسوبي که داراي PbCl₂  بوده تحت اثر آمونياک قرار گرفته و بالنتيجه برسوب 3Pb(OH)₂ , PbCl₂  تبديل شده که در آبجوش غير قابل حل است . رفع اين نقيصه ميسر نيست مگر اينکه تجربه را از نو شروع کنيد و نظم گفته شده را در مد نظر گيريد .

2 _ وگرنه محللو اصلي داراي نمک Bi بوده که در اثر آب ئيدروليز حاصل کرده واکسي کلروربيسموت يا کلرور بيسموتيل داده است .

در اينصورت لازم است که رسوب را با آب اسيد دار مثلا آبي که بآن اسيد کلريدريک N/2 اضافه کردهايد بشوئيد تا اين رسوب در ان حل گردد و بعد آنچه که باقي ماند تحت اثر آب جوش قرار دهيد .

تهيه محلول آزمايش :

با روشي که بيان شد سه فلز دسته اول از هم جدا شدند . حال بايد هر يک را بصورت نمک مناسبي در آورد تا معرفات ويژه نيز در مورد آنها بکار برده شود .

1 _ در محلول نمره (I) رسوب PbCl₂  را که در آب جوش حل است با عبور گاز H₂S بصورت PbS رسوب دهيد . رسوب سولفور را که بحال خود واگذارده ايد و ته نشين شده است با کج کردن ظرف جدا سازيد و بعد از شيت و شو تحت اثر NO₃H قرار دهيد تا تبديل بمحلول (NO₃)₂Pb شود

2 _ در محلول نمره (II) نقره بصورت کلرور نقره آمونياک دار است که با H₂S رسوب Ag₂S ميد هد انحلال اين سولفور در NO₃H نقره را بصورت NO₃Ag  در مي آورد که بر روي آن معرفاب ويژه ريخته مي شود .

3 _ بالاخره بعد از تاثير آمونياک يون Hg⁺  بصورت رسوب سياه رنگي باقي مي ماند که بايد تبديل به سوبليمه HgCl₂ گردد براي اين منظور رسوب را کاملا بشوئيد و تحت اثر تيزات قرار دهيد . بعد در کپسولي آب آنرا تا نزديک بخشگي تبخير کنيد آنجه که باقي مي ماند HgCl₂ است که اگر آب بر روي آن بريزيد بصورت محلول در مي آيد .

 

 

 

 

آب _ HOH

ملح باز يک سفيد رنگ اکسي کلرورياکلرو آنتي مونيل توليد مي کند بشرطيکه SbCl₃ بحال محلول باشد .

اين فعل و انفعال برگشتني نشان مي دهد که اکسي کلرور در HCI حل مي شود اسيد تارتريک مانع ئيدروليز املاح Sb بواسطه آب مي شود ( اختلاف آن با Bi ) زيرا توليد ملحي بصورت درهم و برهم Complexe مي شود .

اسيد کلريدريک HCI

هيچ اثري ندارد .

سولفور هيدرژن H₂S

در محلولي که خيلي اسيد نباشد رسوب قرمز نارنجي Sb₂S₃ بوجود مي آورد . اگر محلول خيلي اسيدي باشد سولفور در آن حل مي شود .

اگز مقدار اسيد محللو اصلي از 6H₂O , HCI کمتر باشد واکنش در جهت (2) والا در جهت (I) انجام مي گيرد .

Sb₂S₃ قابل حل در HCI غليظ است و توليد SbCl₃ مي کند و اگر خوب شسته شده باشد در Sn(NH₄)₂ بخوبي حل مي شود مخصوصا موقعيکه درجه حرارت بين 60-70 درجه باشد . علت شستن رسوب اينستکهIICI موجود در رسوب را برطرف سازيم والا سولفور آمونيم را تجزيه مي کنيم و گوگرد توليد مي شود .  Sb₂S₃ قابل حل در KOH است و بهمين مناسبت در محيط قليا گاز H₂S با آن رسوبي بوجود نمي آورد . Sb₂S₃  غير قابل حل در آمونياک و CO₃(NH₄)₂ است ( اختلاف با As ). اسيد اکساليک مانع رسوب شدن Sb₂S₃ بوسيله H₂S نمي شود ( اختلاف آن با Sn ) .

اگر رسوب  Sb₂S₃   خوب شسته شود و مقداري از آنرا بدون آب با کمي KCN ذوب کنيم توليد ساچمه هاي فلز Sb مي شود .

رسـوب سولفور Sb₂S₃    در سـود و يا پتــــاس هم حل مي شود و توليد سولفور آنتي مونيت سديم

مي کند .

اين محلول تحت اثر محلول HCI مجددا  رسوب قرمز نارنجي ظاهر مي سازد .

 

 

قلـع

قلع بسه صورت آلوترپي وجود دارد : فرم a يا سفيد آن فرم عادي است که در درجه حرارت معملوي پايدار مي باشد وزن مخصوص آن 31 و 7 و نقطه ذوب آن 8 و 231 درجه است .

چنانچه درجه حرارت را بالا ببريم اين شکل برنک خاکستري که شکل ß است در مي آيد شکل خاکستري ß شکننده و بآساني تبديل به پودر مي شود و حال آنکه شکل سفيد قابليت مفتول شدن و صفحه شدن دارد . چنانچه فرم a را بدرجه حرارت بالاتر از 232 ببريم تبديل بفرم r مي شود که آنهم مانند شکل خاکستري ß شکننده مي باشد .

اين عنصر بصورت اکسيد کاسي تريت SnO₂  در طبيعت يافت مي شود و بآساني تحت اثر زغال کاهيده مي شود و بفلز ناخالص بتديل مي گردد کافي است که بعدا براي تخليص آن عمل الکتروليز انجام داده شود .

قلع موارد استعمال صنعتي زياد دارد آب قلع دادن , بسته بندي سيگار و دواجات و شکلات و غيره و همچنين آلياژهاي نرم مثل برنز , بابيت , حروف چاپ و غيره از آن جمله اند .

براي قلع سه حالت اکسيداسيون 2 و 3 و 4 قائل مي شوند و بعلت اينکه يکجسم آمفوتر مي باشد چهار ترکيب مهم مختلف مي دهد .

1 _ ترکيبات استانو که در آن Sn دو ظرفيتي است مثل SnCl₂ .

2 _ املاح استانيک که در آن Sn چهار ظرفيتي مي باشد مثل SnCl₄ .

3 _ استانيت ها که از اکسيد SnO يعني از يون SnO₂^—مشتق مي شوند مثل استانيت سديم .

4 _ اتانات ها , که مشتق از اييد ارتواسانيک Sn(OH)₄ مي شوند .

قلع بآساني رد اسيد کلريدرک حل مي شود و علاوه بر تصاعد هيدرژن توليد کمپلکس کلرو استاتيک SnCl₄H₂ ميکند ولي در اسيد نيتريک توليد اسيد متااستانيک SnO₃H₂ مي شود . بطور کلي املاح قلع بعلت کوئووالانسي خيلي کم يونيزاسيون حاصل مي کنند ولي بآساني هيدروليز مي شوند از همين لحاظ است که محلول آنها را بيشتر در مجاورت کمي اسيد نگاهداري مي کنند .

سولفور آن در اسيد و باز و سولفورهاي قليائي و در پلي سولفورها حل مي شود و در مورد معرف اخير توليد تيواستانات بفرمول SnS₂  مي کند خواه سولفور قهوه اي SnS و خواه سولفور زرد SnS₂  بکار رفته باشد .

معرف آلي اين جسم دي متيل گلي اکسيم و کاکوتلين و سبز دي آزين و بالاخره متيل 4 دي مرکاپتو 1-2 بنزن يادي تيول مي باشد که مفصلا در مبحث ميکروآناليز شرح آزمايش هر يک داده شده است .

ترکيبات استانو معمولا بيرنگ و فقط اکسيد استانو SnO سبز زيتوني يا سياه و سولفوراستانو SnS قهوه اي است .

بطور کلي ترکيبات استانو مانند H₂O و SnCl₂ بآساني هيدوليز و با ملاح بازيک  غير قابل حل در آب تبديل مي شوند بعلاوه آنها خاصيت اکسيد شوندگي آنها خواه بصورت نمک عادي و خواه بصورت نمک بازيک خيلي زياد مي باشد بنحوي که حتي در معرض هوا هم تبديل باملاح استانيک مي شوند از اينرو استعمال اين جسم بعنوان کاهنده مدلل مي گردد .

املاح استانيک هم بيرنگ مي باشند فقط سولفوراستانيک SnS₂  زرد رنگ است کلروراستانيک SnCl₄مايعي است که در هوا دود مي کند و با آب چندين هيدرات متبلور مي دهد چنانکه پانتاهيدرات آن بنام اکسي موريات قلع در رنگ رزي بعنوان دندانه بکار ميرود اگر مقدار بيشتر آب اضافه کنيم اين هيدراتها حل مي شوند تا اينکه واکنش هيدروليز مخصوصا با محلول رقيق تازه تهيه شده جوش بروز مي کند .

املاح قلع دو ظرفيتي با املاح اتانو بيرنگ مي باشند و محلول آنها تورنسل را قرمز مي کند . تحت اثر اکسيد کنندگان بآساني تبديل باملاح استانيک مي گردند بنابراين کليه املاح قلع دو ظرفيتي احيا شونده يا کاهنده مي باشند

پس مطابق واکنش بالا محلولهاي اتانو در محيط اسيد و بمرور زمان تحت اثر اکسژن هوا تبديل باملاح اتانيک مي شوند و اگر درجه اسيدي محلول کمتر باشد اين اکسيد اسيون ناقص انجام مي گيرد و املاح استانوي بازيک هم بوجود مي آيند .

تحت اثر آب واکنش ئيدروليز بوقوع مي پيوندد و رسوب ملح استانو بازيک توليد مي شود .

اسيد کلريدريک – HCI

اثر ندارد .

سولفورئيدرژن - H₂O

در محلولي که کمي اسيدي باشد رسوب قهوه شوکلاتي رنگ مانند سولفوراستانو SnS توليد مي کند 

SnS شسته شده در پلي سولفور آمونيم Sn(NH₄)₂ حل استن بخصوص موقعيکه درجه حرارت را به 70-60 درجه برسانيم ولي جوش نياوريم زيرا پلي سولفور تجزيه مي گردد . زيادتي S پلي سولفور SnS ترکيب و SnS₂ تشکيل مي شود که با سولفور آمونيم باقيمانده توليد محلول سولفواستانات آمونيم مي نمايد يعني عمل شبيه بهمان عمل Sb₂S₃ است .

Sn-₂ يا گوگرد باقيمانده نيز در پلي سولفور زيادي حل مي گردد پس نتيجه واکنش بالا من حيث المجموع يک محلول است .

اگر بچنين محلول HCI بيافزائيم توليد رسوب زرد سولفور استانيک SnS₂ مي شود .

زنگ قهوه شوکلاتي SnS را با رنگ زرد SnS₂ اشتباه نکنيد .

SnS₂ قابلب حل در HCIغليظ است پس اگر  محلول اصلي خيلي اسيد باشد عبور H₂S هيچگونه رسوبي نمي دهد .

SnS قابل حل در KOH ولي غير قابل حل در NH₄OH و کربنات آمونيم است ( اختلاف آن با As₂S₃ ) .

SnS تحت اثر يک اکسيد کننده مثلا اسيد نيتريک تبديل باسيد متااستانيک ( SnO₃H₂)₅ مي شود .

 

آرسنيک As

آرسنيک در طبيعت :

آرسنيک بمقدار زياد بصورت ترکيبات مختلف در طبيعت يافت مي شود در حقيقت مقدار خيلي ناچيز آنرا مي توان درهمه جا يافت . دو سنگ معدن مهم آن عبارتند از ميسپسکل آهن FeSAs يا سولفورآرسنيور و سولفورهاي ارسنيک کاه رئالگار و ارپيمان نيز ناميده مي شوند . اين سنگ معدنها اغلب با سنگهاي معدن سولفوردار ساير فلزات همراه مي باشند . وقتي چنين سولفورهائي را با عمل کباب کردن باکسيد تبديل مي سازند ارسنيک نيز بصورت اکسيد As₂O₃ که خيلي فرار است در مي آيد . وقتي گازهاي متصاعده As₂O₃را وارد اطاقهاي سرد کننده اي مي کنند گرد سفيد اين اکسيد بدست مي آيد که در تجارت آنرا ارسنيک سفيد مي نامند با تصفيه مجدد اين گرد اکسيد ارسنيک خالص حاصل مي شود که از آن ساير ترکيبات را مي سازند .

آرسنيک و آلوترپي :

فلز ارسنيک که ار کاهش اين اکسيد بدست مي آيد بسه و حتي چهار فرم آلوترپي وجود دارد ولي فقط شکل خاکستري آن که تا حدي نماي فلزي دارد پايدار مي باشد اين شکل که آنرا ارسنيک a مي گويند جامد متبلور شکننده ايست که قابليت هدايت الکتريکي و حرارتي آن در حدود 25/1 مس است و وقتي آنرا تا 450 درجه حرارت مي دهيم بخارات زرد رنگ تترا اتمي As₄ متصاعد ميشود که در 800 درجه بملکولهاي دي اتمي مبدل مي گردد اين شکل در هواي خشک اکسيد نمي شود ولي در 400 درجه در هوا مي سوزد و شعله سفيدي مي دهد و تبديل به As₂O₃ مي گردد . نوع ديگر ارسنيک زرد يا ß ارسنيک مي باشد که از تبريد سريع بخارات ارسنيک بدست مي آيد مانند فسفر سفيد اين نوع ارسينک بصورت بلورهاي زرد روشن مي باشد و ملکولهاي تترا اتميک آن در سولفور کربن حل مي گردد .   

وقتي آنرا در درجه حرارت معمولي در معرض هوا قرار مي دهيد بتندي اکسيد مي گردد و نور درخشاني از خود بيرون مي دهد .

در حقيقت شيمي اين عنصر شبيه به شيمي فسفر مي باشد و پنج شباهت کلي زير ذکر مي شود :

1 _ بحالت بخار و يا بحال محلول در بعضي حلالها ملکولهاي اين دو عنصر چهار اتمي مي باشد .

2 _ اين دو عنصر بصورت بلورهاي شفاف زرد روشن وجود دارند که تحت اثر اکسيد اسيون از خود نور بيرون مي دهند و با کسيدي بفرمول X₂O₃ تبديل مي شوند .

3 _ اين دو عنصر توليد هيدرور غير قابل حل XH₃ مي کنندکه بر خلاف NH₃ خاصيت قليائي نشان نمي دهد .

4 _ اين دو عنصر توليد اکسيدهاي درهم و برهمي بفرمول X₄O₆ و X₄O₁₀ مي کنند .

5 _ هر دو عنصر اسيدهائي بفرمول XO₃ H₃ و XO₄ H₃ مي دهند و ارسنياتها و فسفاتهاي حاصله از آنها با يکديگر ايزومرف مي باشند .

برعکس سه اختلاف مهم نيز بين اين دو عنصر وجود دارد :

1 _ اگر ارسنيک در حالت و شکل عادي خود نماي فلزي دارد فسفر کاملا نافلز است .

2 _ فسفر ترکيباتي بنام ترکيبات فسفونيوم مانند ترکيبات آمونيوم ميدهد که بهترين نمونه آن يدور فسفونيوم PH₄I مي باشد و حال آنکه ارسنيک چنين ترکيباتي بوجود نمي آورد .

3 _ پانتوکسيد ارسنيک As₂O₅ تحت اثر حرارت تجزيه مي گردد و ارسنياتها کسيد کننده مي باشند و حال آنکه  P₂ O₅ خيلي پايدار و فسفات ها خاصيت اکسيد کنندگي نشان نمي دهند .

موارد استعمال :

ارسنيک موارد استعمال خيلي محدود دارد و بعلت سمي بودن ترکيبات آن را براي کشتن حشرات و ميکربهاي نباتات بکار مي برند . براي اينکه چوب نپوسد آنرا آغشته بمحلول ارسنيت يا ارسنيات مي کنند .

بعضي ترکيبات آنرا بصورت گاز جنگي بکار مي برند .

ارسنيک مي تواند چهار ظرفيت مختلف دارا گردد :

1 _ بصورت ظرفيت منفي مثل AsH₃

2 _ ظرفيت سه مثبت مانند AsCl₃

3 _ بصورت چهار ظرفيتي در ترکيبات (As₄O₈)ⁿ

4 _ در ترکيبات پنج ظرفيتي بصورت (As₂O₅)ⁿ

در دو حالت اخير معتقدند که حالت پليمري وجود دارد زيرا وزن مولکولي بطور دقيق بدست نيامده است در حالت چهار ظرفيتي مي توان قائل شد که اکسيد چهار ظرفيتي شامل ارنيک سه ظرفيتي و پنج ظرفيتي مي باشد زيرا وقتي اين اکسيد را در محلول قليائي حل مي کنيم مخلوط ارسنيت و ارسنيات بدست مي آيد همانطور که بي اکسيد ازت NO₂ در محيط قليا توليد نيتريت و نيترات مي کند .

وقتي اين فلز را در اسيدي غليظ و گرم حل مي کنيم توليد اسيد ارسنيک AsO₄ H₃ مي شود يعني مانند فلزات ملحي بوجود نمي آيد و هيدرژن هم متصاعد نمي شود .

برعکس وقتي آنرا با اکسيژن , گوگرد و يا هالوژنها حرارت مي دهيم توليد ترکيبات سه ظرفيتي مثل AsCl₃ مي شود .

سولفور ارسنيک As₂S₃ در محلولهاي قليائي و سولفورهاي قليائي حل مي گردد و از اين لحاظ تشابه اين عنصر با قلع و انتيموان و صفات آمفوتري آن تاييد مي گردد و از همين روست که اين عنصر در طبقه اول دسته دوم کاتيونها قرار داده مي شود .

همانطور که گفتيم برا يان عنصر چهار نوع ترکيب مختلف وجود دارد : يکي ترکيبات ارسنيو و ديگري ترکيبات ارسنيک و بالاخره ارسنيت و ارسنياتها , ضمنا بايد توجه داشت که از نظر تئوري ازانيدريد ارسنيو As₂O₃ چهار نوع اسيد مشتق مي شود :

اسيد متاارسنيو

اسيد ييروارسنيو

اسيد ارتوارسنيو

اسيد پلي ارسنيو

بهمين نحو با نيدريدارسنيک سه اسيد تعلق مي گيرد که هر سه بدست آمده اند .

اسيد متاارسنيک

اسيد پيروارسنيک

اسيد ارتوارسنيک

چون ترکيبات ارسنيت و ارسنياتها از همه مهمتر هستند معرفات اين ترکيبات در زير بيان مي شود :

ازنظر ميکروآناليز و براي تشخيص مقدار خيلي کم آن بيشتر استفاده از موليبدات آمونيم مي شود که در زير بيان گشته است :

اين فلز در شمي تجزيه زماني بصورت ارسنيت ها که اسيد آنها اسيد ارسنيو AsO₃ H₃مي باشد و تا کنون بحالت آزاد جدا نشده است وجود دارد ارسنيت ها کاهنده يا اکسيد شونده مي باشند . زماني ديگر بصورت ارسنياتها که اسيد آنها اسيد ارسنيک AsO₄ H₃است وجود دارد . ما مشخصات هر يک از ايندودست را جداگانه شرح مي دهيم و بالاخره بعضي اوقات هم بصورت نمک مثلا تري کلرورارسنيک AsCl₃و يا پانتاکلرورارسنيک AsCl₅مورد آزمايش قرار مي گيرد .

ساختمان اتم :

مدت ¾ قرن دانشمندان مشغول جمع آوري اطلاعات درباره ساختمان اتم بودند . مقداري از اين معلومات از بررسي خواص اجسام راديو اکتيو مانند اوارنيم حاصل شده بود . دستگاههاي پرشتاب کننده ذره ها , در طيف نگار جرمي و دستگاههاي اشعه ‌X و طيف نماها و مقدار زيادي دستگاههاي الکتروني ديگر , اطلاعات بيشتري به دانشمندان دادند , و با مجموعه آنها تئوري قابل فهم ساختمان اتمي عناصر را , بسط دادند .

همانطور که در 3§ از بخش يکم ديديم اين تئوري شامل توضيح مطلب مهم و قابل ملاحظه اي است که بوسيله يک مدل مطابق خواص معلوم عناصر بيان مي شود .

اين مدل ساختملن اتمي , در درس بعد از اين بخش و نيز در بخش چهارم بيان خواهد شد . شما همينطور که مي خوانيد متوجه باشيد که اين توضيحات بر مبناي بهترين توجيه حاصل از آزمايشهائي است که درباره ساختمان اتم بعمل آمده است . ممکن است در صورت لزوم آزمايشهاي بيشتري درباره تحقيق مدل اتمي عناصر بعمل آيد .

در زمان حاضر دانشمندان مشخص کرده اند که اتمها , ذره هاي ساده غير قابل تقسيم نيستند بلکه از چند جزء خيلي کوچکتر که بطور مفصلتري مرتب شده اند تشکيل شده اند .

يک اتم از دو قسمت اصلي تشکيل شده است . قسمت مرکزي که داراي بار الکتريکي مثبت است و به هسته مــوسـوم است . هسته بسيار کوچک و نسبتا سنگين است قطر هسته در حدود

^{13 –} 10 سانتيمتر است . واحد مناسب تر براي بيان قطر اتم , آنگسترم ^oA است و يک آنگسترم برابر ^{8 –} 10 سانتيمتر است . يعني ^oA 1 بهمان نسبت از cm 1 کوچکتر است که cm1 از 1000 کيلومتر کوچکتر مي باشد . پس قطر هسته در حدود ^oA ^{5 –} 10 مي شود و در حدود يک صد هزارم قطر اتم است . سعني اتم در حدود 1 تا 5 آنگسترم قطر دارد . ريزه هاي بسيار کوچک با بارالکتريسيته منقيس و بنام اکترون دور هسته در نواحي بنام لايه ها يا سطحهاي انرژي حرکت مي کنند در حدود سال 1913 نيل بهر دانشمند دانمارکي ( 1855 تا 1962 ) حرکت الکترونها بدوهسته را با حرکت سيارات منظومه شمسي بدور خورشيد مقايسه کرد . هر چند امروزه بعقيده دانشمندان فيزيک و شيمي , مسير حرکت الکترونها بدور هسته, مانند مدار سيارات مشخص و معلوم نيست  و بايد حرکت الکترونها را با حرکت نامنظم زنبوران عسل بدور کندويشان تشبيه کنيم . زيرا الکترونها گاهي به هسته نزديک و گاهي از آن دور مي شوند . پس بايد فضاي خالي نسبتا بزرگي را دور هسته اشغال کنند . بنابراين مي گوئيم يک ابر الکتروني دور هسته , تشکيل مي دهند که به اتم حجم مي دهد و اتمهاي ديکر را طرد مي کنند .

هر اتمي از نظر الکتريکي خنثي است زيرا بارالکتريکي مثبت هسته برابر بار الکتريکي منفي الکترونهاي لايه ها يا سطوح انرژي است .

 

اتم هيدروژن :

معروفترين نوع هيدروژن گاهي بنام پروتيوم خوانده مي شود . و داراي هسته اي شامل يک پروتون است و يک الکترون دور اين هسته در گردش است . اين الکترون در داخلي ترين لايه , يا کمترين سطح انرژي که يک الکترون مي تواند داشته باشد , حرکت مي کند . اين لايه يا سطح انرژي , لايه K يا اولين سطح انرژي نام دارد . براي آنکه اندازه ها و فاصله هاي بين اجزاء اتم پروتيم بهتر فهميده شود . هسته ( يک پروتون ) را باندازه ته يک سنجاق 25/0 سانتيمتر نشان مي دهيم . باين مقياس الکترون که کمي از آن پروتون بزرگتر است , بايد دور هسته و بفاصله اي که بطور متوسط حدود 12 متر باشد , يعني در کره اي باين شعاع حرکت کند . اين الکترون با سرعت دور هسته مي چرخد و عملا چنين فضائي را اشغال مي کند .

عدد اتمي يک اتم , برابر عده پروتونهاي هسته آنست .  يک عنصر شامل اتمهايي است نآن

 

 

 

که همه آنها داراي يک عده مساوي پروتون در هسته شان مي باشند . بنابراين همه شان داراي همان عدد اتمي هستند ( تمام اتمهاي طبيعي که برانگيخته نشده و خنثي هستند , داراي يک آرايش الکتروني مساوي دور هشته شان هستند . ) عنصر هيدروژن شامل اتمهائي است که در هسته شان يک پروتون دارند . بنابراين عدد اتمي آنها برابر 1 است . هر اتمي که داراي عدد اتمي 1 باشد داراي يک پروتون در هسته اش خواهد بود و اتم هيدروژن است .

علاوه بر پروتيوم که 985/99 درصد در هيدروژن طبيعي وجود دارد و نوع ديگر از هيدروژن مي شناسيم که يکي ازآنها دوتريوم است که به نسبت %15 0/0 در هيدروژن طبيعي موجود است و هسته آن داراي يک پروتون و يک نوترون است و يک الکترون در خارج از هسته آن حرکت مي کند . نوع سوم هيدروژن , تري تيم است که خاصيت راديواکتيوي دارد و مقدار آن در طبيعت بسيار کم است .

ولي مصنوعا باواکنش هاي هسته اي ساخته مي شود . هسته تري تيم داراي يک پروتون و دو نوترون است و يک الکترون دور آن در گردش است .

اين سه قسم اتم همه اتم هيدروژن هستند زيرا هسته آنها يک پروتون دارد و عدد اتمي آنها در هر حال برابر 1 است . با وجود اين چون عده نوترونهاي هسته آنها مختلف است , جرم اين اتمها متفاوت است .

اتمهاي يک عنصر که داراي جرمهاي مختلف هستند ايــزوتوپ يعني همخانه ناميده

 مي شوند .

بيشتر عناصسر داري دو يا چند شکل ايزوتوپ هستند که ممکن است طبيعي باشند يا بطور مصنوعي تهيه شوند . با وجود آنکه ايزوتوپهاي عناصر داري جرم مختلف هستند در خواص شيميائي تفاوت زيادي ندارند . 

هر يک از اقسام مختلف اتم که بوسيله ترکيب هسته هايش مشخص مي شود نو کليد مي نامند .

و نو کليدهائي که داراي عدد اتمي مساوي باشند ايزوتوپ ناميده مي شوند سه نوع ايزوتوپ هيدرژن نو کليدهاي پروتيم و دوتريم و تريتيم هستند .

علاوه برنامهائي که به نو کليدهاي هيدرژن داده شده است مي توان آنها را بوسيله عدد جرمي شان مشخص ساخت و عدد جرمي يک اتم برابر حاصل جمع پروتونها و نوترونهاي هسته آن است .

عدد جرمي پروتيم 1 است ( 1 پروتون + 0 نوترون ) در صورتيکه در هسته دو تريم برابر2 است  ( 1 پروتون + 1 نوترون ) و در تريتيم 3 است ( 1 پروتون + 2 نوترون ) . گاهي اين ايزوتوپها را با اسم هيدرژن ي1 و هيدرژن 2 و هيدرژن 3 مشخص مي کنند .

قـانـون تنـاوبي بودن خواص عنـاصـر

 

1_ جدول تناوبي مندليف :

اگر قرار شود , خواص 104 عنصر شيميائي را براي کسب معلومات مختصري هم که باشد , در دانش شيمي بررسي کنيم , کار و تکليف مشکلي در پيش خواهيم داشت , اما اگر بعضي از عناصر خواص شبيه هم داشته باشند و بتوانيم آنها را با هم طبقه بندي کنيم , بخاطر سپردن خواص مشخص کننده هر طبقه زياد مشکل نخواهد بود , حتي ممکن است بعضي تغيير ها را در خواص افراد هر طبقه بخاطر بسپاريم . مخصوصا اگر اين تغييرات بطور منظمي صورت گيرد . در طول اواخر قرن هيجدهم و اوايل قرن نوزدهم , شيمي دانان بعضي اجسام را بعنوان عنصر شيميائي مشخص کردند بعلاوه نشان داند که شباهتهائي بين خواص بعضي عناصر موجود است . از جمله کشف کردند که سديم  و پتاسيم فلزهاي نقره فام نرمي هستند و دريافتند که کلسيم و باريم و استرونسيم فلزي را براههاي شيميائي مشابهي همانندي تشکيل مي دهند ؛ و کلروبرم و يد عناصر غير فلزي رنگين هستند . اما اين قبيل کشفيات

پراکنده براي طبقه بندي تمام عناصر معلوم در يک دستگاه واحد , زياد مفيد و اميد بخش نبود .

 

2_ اولين کوششها براي طبقه بندي عناصر :

در حدود سال 1800 شيمي دانان تعيين وزن اتمي دقيق بعضي عناصر را شروع کردند و بزودي کوششهائي براي طبقه بندي عناصر براين مبني بعمل آمد . در سال 1817 يوهان ولفگانگ دوبرينر

 ( 1849 _ 1780 )   ملاحظه کرد که وزن اتمي استرونسيم تقريبا برابر نصف مجموع وزن اتمي ها ي کلسيم و باريم است . و نيز بعدها مشاهده رد که وزن اتمي برم ميانگين وزن اتمي هاي کلرويد است .همنيطور وزن اتمي سلنيم با متوسط وطن اتمي هاي گوگرد و تلوريم تفاوت چنداني نداشت . دوبرينر اين دسته ها را 3 تائي يا ترياد ناميد .

در سال 1864 جهن نيولاند ( 1898 _ 1838 ) تمام عناصر معلوم آنزمان را بترتيب وزن اتمي شان مرتب کرد و بعد آنها را بدسته هائي که هر يک داراي   هفت عنصر بود تقسيم کرد نيولانداين تقسيم را باين مناسبت انجام داد که عنصر هشتم بنظر او داراي خواص شيميائي نظير عنصر اول دسته قبل بود . آنوقت اين عنصر را اول دسته دوم قرار داد و سعي کرد که بهمکارانش بقبولاند که قانون هشت تائي او مقيد است ولي آنان در کمال ساده دلي باين فکر خنديدند .

لتارمير ( 1895 _ 1830 ) نيز جدولي براي طبقه بندي عناصر مطابق وزن اتمي آنها تنظيم کرد .

 

موزلي عدد اتمي عناصر را تعيين کرد : در حدود 45 سال بعد از کار مندليف درباره جدول تناوبي عناصر , کشف مهم ديگري بعمل آمد که به حل مسئله طبقه بندي عناصر                                                                             کومک کرد . در بخش سوم بيان کرديم که عدد اتمي يک عنصر , عده و پروتونهاي هسته را تعيين مي کند هنري گوين جفري موزلي ( 1915 _ 1787 ) دانشمند برگزيده جوان انگليسي از اشعه X براي تعيين عدد اتمي عناصر استفاده کرد .

شعاعهاي x تشعشعات الکترو مغناطيسي با تواتر زياد و طول موج کوتاه هستند . اشعه x در اين لوله ها با جنس فلزي که هدف قرار گرفته بستگي دارد . بنابراين فلزهاي مختلف از آلومينيم تا طلا را که جرم اتمي آنها بترتيب زياد مي شود هدف قرار داد و مشاهده کرد که : هر چه پروتونهاي هسته اتم فلز بيشتر باشد طول موج شعاع x هدف قرار گيرد , کمتر خواهد بود .

موزلي دريافت که در بعضي موارد يک تغيير غير عادي در طول موج اشعه بين دو عنصر متوالي پيش مي آيد . اين تغيير دو برابر مقدار محاسبه شده بود . موزلي نتيجه گرفت که د راين موارد يک عنصر از جدول تناوبي کم است . بعدها چندين عنصر کشف شد و خانه هاي خالي که موزلي تعيين کرده بود پرشد .

قانون تناوب : وقتي عناصر را در يک جدول تناوبي بجاي ترتيب جرم اتمي صعودي , بترتيب عدد اتمي آنها مرتب کنيم , مسائلي که در تنظيم جدول پيش آمده بود خود _ بخود برطرف مي شود . وقتي جدول را بترتيب جرم اتمي صعودي مرتب کنيم پتاسيم قبل از آرگن قرار مي گيرد . در صورتيکه اگر مطابق خواص شيميائي شان در جدول مرتب کنيم پتاسيم بعد از آرگن واقع مي شود و اينمطلب با عدد اتمي 18 براي آرگن و 19 براي پتاسيم مطابقت دارد . همين طور است در مورد تلوريم 52 ويد 53 .

همنطور که در ( 1 § ) ديديم مندليف اينطور نتيجه گرفت که خواص فيزيکي و شيميائي عناصر تابع تناوبي وزن اتمي آنها است . امروزه کاملا واضح است که عدد اتمي بهتر ترتيب تنظيم جدول تناوبي را مي دهد و نتيجه تحقيقات مندليف امروزه بشرح زير ولي بنام قانـون تنــاوبي بيان

مي شود : خواص فيزيکي و شيميائي عنصرها تابع تناوبي عدد اتمي آنها هستند . بعبارت ديگر وقتي عناصر را به ترتيب عدد اتميشان مرتب کنيم خواص آنها در فواصل معيني تکرار مي شود .

 

تنظيم جدول تناوبي مدرن : مراجعه مکرر باين جدول وقتي اين درس را مي خوانيد به شما در فهميدن و يادگرفتن جدول کمک خواهد کرد . هر عنصر در اين جدول جاي مخصوص و معيني دارد . در ميان هر خانه علامت اختصاري يک عنصر نوشته شده و بالاي علامت اختصاري جرم اتمي و پائين آن عدد اتمي ديده مي شود . طرف راست هر علامت اختصاري اعدادي مي بينيد که عده الکترونهاي هر لايه را نشان مي دهد . عناصري که در يک خط قرار دارند , عناصر يک نوبت يا سري و عناصر يک خط عمودي را گروه يا ستون يا خانواد ه مي نامند .

عدد اتمي هيدرژن 1 است و اين عنصر بتنهائي بالا و بيرون جدول قرار دارد . زيرا داراي چند خاصيت منحصر بخود او است , د رحقيقت , هيدروژن در ستون اول سمت چپ جاي دارد . زيرا مدار خارجي آن مانند ديگر عناصر اين ستون داراي يک الکترون است .

هليم با عدد اتمي 2 بالاي ستون آخر سمت راست قرار دارد و ساده ترين عنصر اين ستون است که به گازهاي نجيب اختصاص دارد . دقت کنيد که هليم دوالکترون در لايه k دارد و اين لايه با 2 الکترون کامل مي شود . هيدروژن و هليم نوبت اول عناصر را تشکيل مي دهند .

نوبت دوم شامل هشت عنصر است . ليتيم يک فلز نرم و نقره فام است . فلز تند اثري است که اتم آن داراي يک الکترون در مدار خارجي L است . بريليم فلزي است نقره فام ولي کم اثر از ليتيم , که اتم آن داراي 2 الکترون در لايه L است . برون يا بر يک جسم جامد سياه زنگ با کمي خاصيت فلزي است و اتمهاي آن داراي 3 الکترون در لايه L هستند . کربن عنصر جامدي است با خواص شيميائي جالب و مخصوص که بين خواص فلزها و غير فلزها است و چها ر الکترون در لايه L دارد . نيتروژن گازيست بي رنگ با خواص غير فلزي که 5 الکترون در لايه دارد . اکسيژن گازيست بي رنگ با خواص غير فلزي که 5 اکترون در لايه L دارد . فلوئور گاريست زرد کمرنگ با خاصيت غير فلزي بسيار شديد و 7 الکترون در لايه L و نئون گازي بيرنگ و کم اثر با 8 الکترون در لايه خارجي L دارد .

در اين شرح مختصر از خواص  اين عناصر , بايد دفت شود که تبرتيب از يک فلز تند اثر شروع شده و بيک غير فلز تند اثرر و يک عنصر بي اثر خاتمه مي يابد . اين تغيير خاصيت فلز تند اثر بغير فلز با تغيير عده اکترونهاي لايه L از 1 تا 7 همراه است و نئون عنصر بي اثر داراي 18 الکترون يک اکته در لايه L است .

نوبت سوم هم شامل هفت عنصر است : سديم فلزي است نفره فام و نرم , مانند ليتيم با يک الکترون در لايه M و منيزيم فلز نقره فام و خواص شبيه بريليم بادو الکترون در لايه M است آلومينيم فلز خاکستري رنگ با کمي خاصيت غير فلزي و 3 الکترون در لايه M . سيليسيم غير فلز تيره رنگ با خواصي شبيه کربن و 4 الکترون در لايه M است . فسفر غير فلز جامد که ترکيباتي شبيه ترکيبات نيتروژن و 5 الکترون در لايه M دارد . گوگرد غير فلزي است جامد برنگ زرد با 6 الکترون در لايه M و کلر عنصر گازي شکل برنگ سبز مايل بزرد با خاصيت غير فلزي شديد شبيه خواص فلوئورو 7 الکترون در لايه M . واپسين آنها آرگن گاز بيرنگ کم اثر با 8 الکترون در لايه M است .

دوباره عناصر با خواص فلز تند اثر تا غير فز تند اثر مرتب مي شوند و عده اکترونها از 1 تا 7 مرتبا زياد مي شود و عنصر گازي شکل کم اثر با 8 اکترون که تشکيل اکته مي دهد يک گاز نجيب است .

دقت کنيد عناصري که داراي خواص مشابه هستند ساختمان الکتروني مدار خارجي شان کاملا يکسان است و در يک ستون يا گروه از جدول تناوبي قرار دارند .

در گروه I جدول تناوبي , خانواده سديم , با 6 عنصر فلزي بسيار تند اثر و. شبيه بهم با خواص فلزي شديد شونده , جاي دارد . اتمهاي آنها همه داراي يک الکترون در لايه خارجي هستند . فرانسيم مفصل ترين اتم گروه سديم است و محل آن در جدول تناوبي نشان مي دهد که بايد تند اثر ترين اين عناصر راديم است .

گروه II شامل 6 فلز تند اثر است که از نظر خواص  شيميائي خيلي شبيه هم هستند و اتم هر يک از آنها داراي 2 الکترون در لايه خارجي است و بخانواده کلسيم موسومند . از نظر شيميائي تند اثر ترين اين عناصر راديم است .

خواص عناصر گروه III ( گروه بر ) هر چه اتمها مفصل تر مي شود , از غير فلزي به فلزي تغيير مي کند . اتمهاي اين گروه داراي 3 الکترون در لايه خارجي هستند .

عناصر گروه IV ( گروه کربن ) بهمين طريق تغيير مي کنند و اتمهاي آنها داراي 4 الکترون در لايه خارجي است . اتمهاي هر دو گروه داراي لايه هاي داخلي بسيار با ثبات هستند .

گروه V ( گروه نيتروژن ) است . نيتروژن و فسفر عناصر بالاي اين گروه غير فلزي هستند . عنصر بيسموت در انتهاي ستون , فلزي  است . ارسنيک و انتيمون خواص فلزي و غير فلزي هردورانشان مي دهند . هر يک از اين اتمها داراي 5 الکتروه در لايه خارجي است و لايه هاي داخلي آنها خيلي باثبات است .

گروه VI گروه اکسيژن است و هر چه ساختمان اتمي آنها مفصل تر مي شود خواصشان از غير فلز تند اثر تافلز تغيير مي کند . هر عنصر داراي 6 الکترون در لايه خارجي است و لايه هاي داخلي آنها خيلي باثبات هستند .

عناصر گروه VII هالوژن نام دارند و غير فلزي هاي تند اثري هستند که اتم هر يک از آنها داراي هفت الکترون در لايه خارجي است . و لايه هاي داخلي آنها خيلي باثبات هستند تند اثرترين هالوژنها ساده ترين آنها , فلوئور است . بنابراين مي بينيم که فعاليت عناصر مرتبا از فعالترين فلزها در پائين و گوشه چپ جدول تناوبي عناصر تا فعالترين غير فلزها در بالا و گوشه راست تغيير مي کند .

گروه VIII گارهاي نجيب هستند که باستثناي هليم که 2 الکترون در لايه خارجي دارد همه اتمهاي اين عناصر داراي 8 الکترون يعني يک اکته در لايه خارجي هستند و اين بزرگترين مقدار الکترونها در يک لايه خارجي است . اين عناصر معمولا کم اثر هستند و تا چندسال قبل آنها را بي اثر مي دانستند . حالا چند ترکيب شيميائي از آنها يعني از کريپتن و گرنن و رادون تهيه شده است .

نوبت چهارم عناصر , اولين نوبت طويل را تشکيل مي دهد و علاوه بر هشت عنصر , در گروههاي I تا VIII , داراي 10 عنصر واسطه هستند . اين عناصر همه فلزي و داراي يک يا دو الکترون در لايه خارجي هستند و الکترونهاي متوالي معمولا در گروه 5 اربي تال فضائي لايه هاي فرعي d 3 وارد مي شوند .

نوبت پنجم عناصر هم , شامل هيجده عنصر است و داراي ده عنصر انتقالي است که در آنها الکترونهاي متوالي در گروه 5 اربي تال فضائي لايه هاي فرعي d 4 وارد مي شوند و تمام اين عناصر انتقالي هم فلزي هستند .

نوبت ششم شامل سي و دو عنصر است . يعني علاوه بر عناصر I تا VIII و 10 عنصر انتقالي داراي گروه 14 تائي عناصر خاکي کمياب مي باشد . خواص شيميائي اين عناصر با هم شباهت زياد دارند و آنها را سري لانتان مانندها مي خوانند . دو لايه خارجي اتمهاي اين عناصر همه يکسان هستند .

الکترونهاي متوالي در گروه 7 اربي تال فضائي لايه هاي فرعي f 4 وارد مي شوند و باينطريق عده الکترونهاي در چهارمين سطح انرژي از 18 به 32 مي رسد .

نوبت هفتم عناصر تا بحال ناقص است ولي کاملا  با نوبت ششم شباهت دارد . عناصر خاکهاي کمياب اين نوبت سري آکتينيم مانندها ناميده مي شوند . تا بحال 18 عنصر از نوبت هفتم جدول تناوبي شناخته شده و خواص آنها از طرف مجمع بين المللي دانشمندان شيمي گزارش شده است .

در جدول تناوبي , عناصر را بدسته هاي فلز و غيرفلز و گازهاي نجيب تقسيم کرده اند . خطي که فلزها را از غير لفزها جدا مي کند بشکل خط شکسته ( زيک زاک ) است که بشکل قطر از بالا بپائين و بطرف راست کشيده شده است عناصري که نزديک اين خط شکسته قررا دارند به شبه فلز موسومند است و خواص فلزي و غيرفلزي هر دورا در شرايط مختلف نشان مي دهند .

اندازه اتمها _ يک خاصيت تناوبي _ در بخش سوم نشان داديم که يک اتم شامل يک هسته مرکزي و يک مقدار الکترون است که دور هسته مي چرخند . چون قطر هسته در حدود يک , يکصد هزارم قطر تمام اتم است مي توان بيشتر حجم اتم را مربوط بحرکت مفصل الکترونها دانست . الکترونها در اثر حرکتشان و نيز در اثر بارالکتريسيته منفي که دارند , عملا فضاي پيرامون هسته اشغال مي کنند و تشکيل ابر الکتروني کروي شکل مي دهند که باتم حجم مي دهند و اتمهاي ديگر را دور نگاه مي دارد . حجم يک اتم مقدار کاملا معيني نيست , زيرا اطراف يک ابر الکتروني سطوح مشخصي ندارد و بنوعي غير مشخص و نامعين است . يک اتم ممکن است در ترکيب با يک اتم ديگر باساني تغيير شکل بدهد اما نيروي بسيار زيادي لازم است , تا بتوانيم آنها را بمقدار قابل ملاحظه اي فشرده و متراکم کنيم . باوجود اين دانشمندان توانسته اند فاصله بين هسته هاي دو اتم متصل بهم را در بلورهاي عناصر و در مولکولهاي عناصر گازي شکل اندازه بگيرند . نصف اين فاصله ها را با تصحيح مختصري برابر شعاع يک اتم مي گيرند . شعاع يک اتم و بنابراين حجم آن , آنطور که ممکن است ما بمناسبت زياد شدن مرتب عده الکترونها در عناصر متوالي , انتظار داشته باشيم ؛ با عدد اتمي مرتبا زياد نمي شود . در جدول تناوبي شعاع اتمها که يک جدول تناوبي کوچک است , در هر ستون از بالا بپائين زياد مي شود و در هر نوبت از چپ براست کاسته مي گردد . در اين جدول عدد اتمي عناصر زير علامت اختصاري ثبت شده است و شعاع اتمي بحسب انگسترم A^o بالاي علامت اختصاري قرار دارد . از اين جدول و منحني زير دو نتيجه درباره رابطه بين شعاع اتمي عناصر و محل آنها در جدول تناوبي عايد مي گردد :

1 _ در گروهها يا ستونهاي جدول تناوبي , بطور کلي شعاع اتمي عناصر با عدد اتمي مرتبا زياد مي شود . هر عنصر در يک ستون از جدول تناوبي از عنصر بالاترش يک سطح انرژي بيشتر دارد . گرچه هر قدر بار هسته زياد مي شود , مي کوشد شعاع لايه هاي الکتروني را کمتر کند و آنها راکتراکم تر سازد , بازهم زياد شدن يک لايه بيشتر از اين مقدار تراکم اثر دارد .

2_ در هر نوبت يا سري شعاع اتمي عموما از گروه I تاگروه  VII مرتبا کم مي شود . اين کم شده عمومي شعاع اتمي در طول يک نوبت , مربوط به زياد شدن نيروي جاذبه هسته ها براي الکترونهاي همان سطح انرژي است , که در نتيجه آنها را  بطرف هسته جذب مي کند . دليل نامنظم بودن اين تغيير هم ممکن است اثر بزرگ شدن سطح انرژي ها و زياد شدن اثر نيروي دافعه الکترونها هنگامي که در يک لايه فرعي وارد مي شوند , باشد .

 

پيوند يوني ( الکترووالانس ) :

در تشکيل يک جسم مرکب بطريقه پيوند يوني , الکترون از مدار خارجي يک اتم بمدار خارجي اتم دوم منتقل مي شود . و در اين را معمولا هر دو اتم به مدار خارجي با هشت الکترون مي رسند . مثلا وقتي سديم و کلر بهر هم اثر مي کنند و تشکيل کلريد سديم مي دهند , الکترون منفرد s 3 از اتم سديم به اربي تال منفرد p3 از اتم کلر منتقل مي شود . اکنون اتم سديم يک الکترون کم دارد و بشکل آرايش اکتروني باثبات نئون در مي آيد و نيز اتم کلر با يک الکترون اضافي بوضع آرايش الکتروني باثبات آرگن مي رسد . چون تنها يک اتم از هر عنصر با انتقال الکترون بوضع الکتروني باثبات  تر در آمده است فرمول جسم حاصل NaCl است . يک فرمول شيميائي يک نوع تندنويسي با علامت اختصاري عناصر است که نسبت ترکيب جسم حاصل را نشان مي دهد . اجزائي که در اين عمل از انتقال يک الکترون حاصل مي شوند , ديگر مانند اتمهاي سديم و کلر از نظر بارالکتريکي خنثي نيستند , بلکه يک يون سديم با يک بارالکتريکي مثبت و يک يون کلر با يک بارالکتريسيته ساکن منفي بيشتر هستند . اين يونها بصورت قرينه در بلورهاي کلريدسديم نسبت يک يون کلر سديم و يک يون کلر مرتب شده اند .

فرمول NaCl که ترکيب کلريدسديم را نشان مي دهد , يک فرمول تجربي است زيرا تنها نوع اتمهاي تشکيل جسم مرکب و ساده ترين عدد کامل آنها را تعيين مي کند . عده پروتنها و الکترونها را د راتم و يون سديم و کلر نشان مي دهد و بارالکتروستاتيک و شعاع آنها را بحسب  A^o   معلوم مي کند

تنها با بکاربردن سومين سطح انرژي الکتروني  , علامت اختصاري سديم بشکل الکترون نقطه , بصورت Na و براي کلر بصورت Cl نوشته مي شود . بعد از انجام عمل ترکيب , فرمول کلريد سديم را مي توان بشکل Na + . Cl ^-  و يا ساده تر بصورت فرمول يوني Na +  Cl ^– نوشت و o علامت اختصاري الکترون در فرمولاهاي اين فصل کتاب هستند و تنها براي نشان دادن محل اصلي الکترونها بکار مي روند و چگونگي کامل شدن لايه هاي خارجي را نشان مي دهند و تفاوت شکل آنها بدين معني نيست که الکترونهاي اتم عناصر مختلف تفاوت دارند . تمام الکترونها صرف نظر از اتمي که آنها را داده است يک شکل و يکسان هستند .

 

دستور نوشتن فرمولهاي شيميائي :

نوشتن فرمول بيشتر ترکيبات بيشتر ترکيبات يوني با استفاده از جدول يونها , بسيار آسان است و نيازي بساختمان اتمي و پيوند شيميائي آنها ندارد . از فرمول کلريدسديم شروع مي کنيم که داراي يون هاي Na⁺ و^- Cl است . است وقتي فرمول يوني يک جسم مرکب نوشته مي شود , بايد مجموع بارهاي طرف اول ( مثبت ) جسم مرکب با حاصل جمع بارهاي طرف دوم ( منفي ) مساوي و مختلف العلامه باشد . مجموع بارهاي هريون برابر حاصل ضرب باريون , در عده اين يونها است . چون بارالکتريکي يک يون سديم , بار بارالکتريکي يون کلريد مساوي و مختلف العلامه است . NaCl شامل يک يون از هر کدام آنها خواهد بود .

حالا به کلريدکلسيم مي پردازيم , يون کلسيم Ca⁺⁺  و يون کلر  Cl ^–است . براي مساوي بودن بارهاي مثبت و منفي بايد دو تا   Cl ^– و يک Ca⁺⁺ بگيريم تا 2- و 2+ برابر باشند پس فرمول CaCl₂ مي شود و زير نويس 2 عده يونهاي کلر را معلوم مي کند حالا ببينيم فرمول برميد آلومينيم چه خواهد بود . يون آلومينيم Al⁺⁺⁺ و يون برميد Br ^– است . براي مساوي بودن بارها که بايد 3- و 3+ شود فرمول را AlBr³ مي نوسيسم . البته اين فرمولها تجربي است . و ساده ترين نسبت عددهاي کامل را  در جسم مرکب نشان مي دهد .

 

دستور نوشتن فرمول اجسام مرکب ديگر :

درباره سولفات سرب (II) کار خيلي آسان است زيرا يون سرب Pb ^{+ +}  و يون سولفات SO₄- است يعني داراي بارمساوي و مختلف العلامه هستند . پس از هريون , يکي لازم و کافي است و فرمول PbSO₄ مي شود .

در فرمول هيدروکسيد منيزيم Mg ^{+ +}  و هيدروکسيد OH^- است پس بايد از اين يون بيش از يکي يعني دو يون بکار ببريم و در پرانتز بگذاريم Mg(OH) بديهي است اگر پرانتز نباشدMgOH ₂ درست نيست . زيرا اينطور معني مي دهد که بجاي دو يون هيدروکسيد [ يک اتم اکسيژن و دو اتم هيـــدروژن در فرمول موجود است . شيمي دانـــان زير نويس را بيرون پـرانتــز قرار مي دهند , تا عده

مرتبه هائي که بايد فرمول تکرار شود معلوم باشد , و الته براي يک بار , راديکال در فرمول پرانتز لازم نيست و K(OH) نمي نويسيم .

اجازه بدهيد , يک فرمول ديگر يعني ترکيبي بنام استــات ســرب (II) را بررسي کنيم . يــون سرب

 Pb ^{+ +} (II) و يون استات C₂H₃O₂^- است . پس براي يک يون سرب C₂H₃O₂^- لازم خواهد بود و مطابق انچه درباره هيدروکسيد منيزيم ديديم , بايد يون استات را در پرانتز بگداريم و فرمول را بصورت Pb(C₂H₃O₂^-)₂ و با زير نويس 2 بنويسيم و نشان بدهيم که دو بنيان استــات با يک يون

 Pb ^{+ +} (II) ترکيب شده است .

سولفات آمونيم هم داراي 2 راديکال NH₄⁺  و SO₄^- است . براي انکه بارهاي آنها مساوي و مختلف العلامه باشند NH₄ را در پرانتز قرار مي دهيم و براي پرانتز زير نويس 2 مي نويسيم .

بالاخره براي نوشتن فرمول کربنات آهن III مي گوئيم يون آهن (III)Fe ^{+ + +}  و يون کربنات CO₃^- است . پس براي آنکه داراي بار مساوي و مختلف العلامه شوند , بايد يون آهن را بازيرنويس 2 و يون کربنات را در پرانتز با زيرنويس 3 بنويسيم Fe₂(CO₃)₃

اگر شما در آموختن شيمي تازه کار باشيد , بايد شکار ا از موارد استثناي زياد که در طريفه بار يوني براي نوشتن فرمولها موجود است آگاه کنيم . از يک فرمول بيش از آنچه براي نوشتن آن لازم است اطلاعي بدست نمي آيد . ممکن است شما فرمول بسياري از اجسام مرکب را بنويسيد و بعد بدانيد که چنين ترکيبي اصلا وجود ندارد . در مقابل عده زيادي از اجسام مرکب مي شناسيم که نمي توان فرمول آنها را بطريفه يوني نوشت .

 

نامگذاري اجسام مرکب از روي فرمول آنها :

براي نامگذاري عده زيادي از اجسام مرکب بايد نخست نام قسمت راست فرمول جسم و بعد نام قسمت چپ را بگوئيم BaSO₄ را سولفات باريم بخوانيم ( Ba ^{+ +}  يون باريم و SO₄^- راديکال سولفات است )FeCl₃ را کلريد آهن (III) مي ناميم . بايد دانست که آهن دو درجه اکسيد اسيون (II) و (III) دارد . يعني FeCl₃ از يک يون Fe^{+ + +} با بار 3 + و سه يون ^- Cl با بار 1- ترکيب شده و کلريد آهن(III) خوانده مي شود و نيز FeCl₂ را که يک يون Fe ^{+ +} با بار 2+ و دو يون ^– Cl با بار 1- دارد , کلريد آهن (II) مي ناميم .

بکار بردن عددهاي رومي براي بيان عدد اکسيداسيون , در نامگذاري تمام ترکيبات شيميائي , هميشه مفيد و ممکن و آسان نيست . راه ديگر براي نامگذاري ترکيبهاي کووالاني دوتائي , بکار بردن پيشوندهاي عددي يوناني است . و ميدانيم ترکيبهاي دو تائي تنها از دو عنصر تشکيل يافته اند و نام آنها بشرح زير داراي دو قسمت است :

1 _ کلمه اول جسم شيميائي دوتائي ع شامل سه قسمت است : الف _ يک پسشوند که عده اتمهاي عنصر دوم را تعيين مي کند . ب _ ريشه نام عنصر دوم . ج _ پسوند , ايد که مخصوصا نشان مي دهد که جسم دو عنصري است .

2 _ کلمه دوم نام جسم شيميادي دوتائي داراي دو قسمت است : الف _ يک پيشوند که عده اتمهاي عنصر اول فرمول را تعيين مي کند . ب _ نام عنصر اول فرمول جسم بنابراين CO را مونواکسيدکربن مي ناميم . و چون تنها يک اتم کربن در فرمول وجود دارد براي نام کربن که عنصر اول فرمول است , به پيشوند احتياجي نيست و پيشوند مونو در کلمه اول نام , براي اين است که معلوم شود تنها يک اتم اکسيژن است و پس از آن دنباله ايد ide گفته مي شود .

بهمين طريق CO2 را دي الکسيد کريتن مي خوانيم . پيشوند تري براي سه و تترا براي چهار و پنتا براي پنج بکار مي رود . اين پيشوندهغ با کلمه اول و دوم نام اجسام بکار مي روند براي مثال SLCl3 را تري کلريد آنتيمون و CCl4 را تتراکلريد کربن و As2S5 را پنتاسولفيد دي ارسنيک مي نامند .

 

معناي فرمول شيميائي :

نوشتن فرمولهاي شيميائي را براي بسياري از اجسام شيميائي ياد گرفتيم و براي اينکار از آنچه درباره بارالکتريکي يونهاي تشکيل دهنده آنها آموخته ايم بهره گرفتيم  . وقتي مي دانيم که اجسام بصورت مولکول ساده هستند , فرمول آنها يک مولکول جسم را نشان مي دهد و بفرمول مولکولي معروف است . براي مثال وقتي فرمول ساختماني جسم معلوم نباشد يا بدانيم که اين جسم نمي تواند فرمول ساده تري داشت باشد , مي گوئيم : فرمول ساده ترين نسبت عدد ي اتمهاي عناصر مرکب کننده را نشان مي دهد . در اينصورت فرمول را ساده ترين فرمول يا فرمول تجربي مي خوانيم .

بگذاريد چند فرمول شيميائي را امتحان کنيم تا معناي اين مطلب را کاملا بدانيم . فرمول آب يک جسم مــرکب , H₂O است . اين فرمول مولکولي , يک مـولکـول آب را معرفي مي کند و نشان مي دهد که هر مولکول آب از دو اتم هيدروژن و يک اتم آب ساخته شده است .

چون وزن اتمي هيدورژن 0/1 و وزن اتمي اکسيژن 0/16 است معناي اين فرمول مولکولي آنست که : وزن فرمولي آب 18 است [ 18= 16+ 2 * 1 ] . وزن فرمولي هر جسم مرکب برابر حاضل جمع وزن اتمي هاي تمام اتمهاي موجود در فرمول است .

فرمول تجربي کلريدسديم نمک طعام NaCl است . اين جسم , جسم جامد بلوريني است که فرمول مولکولي ساده تري ندارد و يونهاي سديم و کلر بترتيب بسيار منظمي در آن قرار گرفته اند و اين فرمول تجربي عده نسبي اتمهاي هر يک از عناصر موجود در ترکيب سديم وکلر را بيان مي کند و نشان مي دهد که براي هر اتم سديم يک اتم کلر يا براي هر 23 گرم سديم , 5/35 گرم کلر موجود است . يعني وزن فرمولي کلريدسديم برابر 5/58 = 5/35 + 23 است .

 

وزن مولکولي :

ديديم که فرمول مولکولي بر يک مولکول از جسم دلالت دارد چون H₂O يک فرمول مولکولي است و يک مولکول آب را معين مي کند وزن فرمولي آب 18 , وزن نسبي يک مولکول آب است و وزن فرمولي يک جسم شيميائي مولکولي وزن مولکولي آن است .

بمعناي دقيق تر , درست نيست که از وزن مولکولي بر يک جسم غير مولکولي مانند کلريدسديم که بيک فرمول تجربي نشان داد ه شده است صحبت کنيم . عبارت وزن فرمولي کلي تر از اصطلاح وزن مولکولي بکار مي رود و شيمي دانان وزن فرمولي را ترجيح مي دهند . هر چند هردو را بجاي يکديگر بکار مي برند , و در محاسبات تجزيه شيميائي عنصري فرق گذاشتن بين آنها معني ندارد .

وزن فرمولي يک جسم مرکب :

اگر بخواهيد وزن مجموع کلاس شيمي تان را بدانيد , بايد وزن تمام اجزاء و افراد کلاس را باهم جمع کنيد . همين طور براي محاسبه وزن فرمولي هر جسمي که فرمول آن بشما داده شده است , بايد وزن اتمي هاي تمام عناصر موجود در مولکول را در عده خودشان ضرب کرده و حاصل ضربها را جمع کنيم .

براي مثال فرمول قند نيشکر C₁₂H₂₂O₁₁ را حساب مي کنيم :

                عده اتمها                      وزن اتمي                وزن مجموع

                    C12                          0/12                  0/144 = 2*12

                    H 22                          0/1                   0/22 = 1*22

                   O 11                          0/16                  0/176 = 16*11

وزن فرمولي ( وزن مولکولي )                                      0/342

 

فرمول هيدروکسيد کلسيم Ca(OH)₂ است وزير نويس 2 که زير پرانتز نوشته مي شود نشان مي دهد که دو بنيان OH که در فرمول هست Ca ترکيب شده است .

                عده اتمها                      وزن اتمي                وزن مجموع   

                 Ca 1                           1/40                   1/40 = 1/40*1

                  O 2                           0/16                   0/32 = 16*2

                  H 2                           0/1                      0/2 = 0/1*2

 وزن فرمولي                                                              1/74

 

گاهي آسانتر است که در تعيين وزن فرمولي اين قبيل اجسام , بجاي آنکه مثلا H,O را جداگانه حساب کنيم عده بنيانهائي مانند OH را باهم به حساب بياوريم .

              Ca 1 با جرم اتمي                    1/40                      1/40 = 1/40*1

              OH 2 با وزن                            17                        0/34 = 0/17*2

وزن فرمولي                                                                          1/74

 

وزن اتمي هاي عناصر وزن هاي نسبي بر مبناي 12- C است که براي آن 12 بطور کامل و دقيق پذيرفته شده است . در بررسي مقداري واکنشهاي شيميائي , وزن اتمي ها و وزنهاي فرمولي کاملا قابل استفاده هستند و استعمال اين اعداد نسبت وزني عناصر يا اجسام مرکبي را که بر هم اثر مي کنند يا ترکيب مي شوند بما مي گويند . و ما مي توانيم اين وزنهاي نسبي را بهر واحدي که بخواهيم تبديل کنيم . بنابراين فرمولها در محاسبات شيميائي نهايت اهميت را دارند .

منبع:

     كتاب شيمي عمومي

نگارش :

                                  دکتر فضل الله شيرواني

 

                                   انتشارات دانشگاه تهران

 

          كتاب شيمي مدرن

 تــرجمه :        احمد رضا قلي زاده

 

    نـوسينـدگان :

                              کــلارک متـکالف

                              جــان اي . ويليامز

                              جوزف اف . کاستکا

            

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: شنبه 09 اسفند 1393 ساعت: 23:55 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره كاربرد علم شيمي در علوم,كاربرد علم شيمي در علوم,تجزيه شيميائي,

 

سيستم تصفيه پساب و فرآوري لجن پالايشگاه
در ادامه روند باز سازي، بهسازي و نوسازي پالايشگاه نفت پارس كه متضمن اجراي دهها پروژه بزرگ و كوچك است، تاكنون تعداد زيادي از اين پروژه ها به پايان رسيده و برخي ديگر مراحل اجرايي خود را طي مي كند.

    يكي از پروژه هاي مهم و مورد نظر مديريت كلان شركت نفت پارس ايجاد شبكه جمع آوري و تصفيه بهداشتي فاضلاب پالايشگاه است كه با عنوان سيستم تصفيه پساب و فرآوري لجن، به منظور كاهش اثرات زيست محيطي، مراحل اجرايي و تكميلي خود را با موفقيت طي مي كند. در اين پروژه ضمن بهيه سازي حذف روغن از فاضلاب، از سيستم پيشرفته MBR براي تصفيه تكميلي، بهره گيري شده كه در نوع خود پيشرفته است و آلودگي را به حداقل ممكن مي رساند. در گزارش زير ضمن مطالعه فرايندهاي فيزيكي و شيميايي موجود در پالايشگاه به فشرده اي از وضعيت پساب هاي صنعتي پالايشگاه و روند فعاليت هاي اجرايي اشاره مي شود.
    
    
    پالايشگاه نفت پارس، مجموعه اي از فرآيندهاي فيزيكي و شيميايي را به منظور توليد محصولاتي چون روغن روانكاري، ضد يخ، گريس و مايع ترمز بكار مي گيرد. نوع فرآيندهاي مورد استفاده در چنين كارخانه هايي كه پالايشگاه هاي ويژه روغن روانكاري هستند، اثرات و تبعات زيست محيطي خاصي را بخصوص در بخش پساب به همراه دارد. دليل عمده اين معضلات، وجود مواد سمي در پساب پالايشگاه است.
    مهمترين مواد سمي موجود فورفورال، متيل اتيل كتون(MEK) و تولوئن است. علاوه بر اين، پالايشگاه نفت پارس ساخت و رنگ زني بشكه هاي محصولات را در داخل پالايشگاه انجام مي دهد كه عليرغم تدابير و ملاحظات لازم چنين فرآيندي، باعث ورود مقاديري از مواد شوينده بشكه و رنگ به داخل پساب مي شود.
    بديهي است، وجود مواد رنگي و دترجنتها پيچيدگي تصفيه پساب توليدي را افزون مي سازد. از طرف ديگر مواد افزودني و رنگهاي مورد استفاده در پالايشگاه موجب ورود فلزات سنگين به پساب مي شود و حذف فلزات سنگين از پساب، نيازمند بكار گيري فرآيندهايي خاص و پرهزينه است.
    تا پيش از طراحي و اجراي سيستم جديد جمع آوري و تصفيه پساب پالايشگاه، يك واحد جدا كننده ثقلي(API) و يك سيستم شناور سازي با هواي محلول (DAF) فرايند تصفيه را برعهده داشتند. همچنين براي تصفيه فاضلاب بهداشتي پالايشگاه نيز سيستم مشخصي پيش بيني نشده بود و اين پسابها از طريق چاه جذبي دفع مي شد. در طرح پيش بيني شده، شبكه جمع آوري فاضلاب تكميل و اصلاح شده و ضمن بهينه سازي سيستم موجود حذف روغن، از سيستم پيشرفته اي به نام MBR براي تصفيه تكميلي بهره گيري شده است.
    
    شبكه موجود جمع آوري پساب صنعتي
    شبكه موجود جمع آوري پساب صنعتي پالايشگاه در سه مسير مجزا طراحي و اجرا شده و جمع آوري جداگانه پسابها به منظور فرايندهاي تصفيه مختلف روي آنها انجام گرفته است. اين سه شبكه عبارتند از :
    شبكه جمع آوري پسابهاي روغني:اين شبكه پساب واحدهاي مختلف پالايشگاه و همچنين پسابهاي حاصل از شستشو، پساب رستوران و در مواردي پساب حمام ها را جمع آوري كرده و به تصفيه خانه انتقال مي دهد. به بيان ديگر، تمامي پسابهاي پالايشگاه بجز مواردي كه در بندهاي2 و3 مستثني شده اند، توسط اين شبكه جمع آوري مي شود.
    شبكه جمع آوري پساب حلالها: اين شبكه حاوي پسابهاي آلوده به حلالها شامل فورفورال، متيل اتيل كتون و تولوئن است. طراحي اين شبكه به نحوي بوده كه پساب خروجي از برجهاي دفع در واحد فورفورال و تفكيك وارد آن شده و حتي الامكان پساب ناشي از شستشو را شامل نمي شود. در حال حاضر، بخشي از پساب حاصل از شستشوي واحد تفكيك نيز وارد اين شبكه مي شود.
    شبكه جمع آوري زير آب برجهاي خنك كننده و بويلر: اين شبكه زير آب برجهاي خنك كننده و بويلرها را جمع آوري مي كند. با توجه به اينكه اين پساب آلودگي خاصي ندارد، مصون نگه داشتن آن از اختلاط با ساير پسابها اهميت قابل توجهي دارد.
    نقشه وضعيت شبكه جمع آوري پسابهاي صنعتي پالايشگاه نفت پارس در مورد شبكه جمع آوري پسابهاي پالايشگاه نشان مي دهد كه شبكه خاصي براي جمع آوري روان آبهاي ناشي از بارندگي وجود ندارد و در نتيجه
    روان آبها نيز به ناچار وارد شبكه هاي سه گانه شده و به تصفيه خانه انتقال
    مي يابند. با توجه به اينكه آدم روها در شبكه جمع آوري پسابهاي روغني روباز هستند، انتظار مي رود بيشترين مقدار روان آب به اين شبكه وارد شود.هم چنين آدم روهاي شبكه جمع آوري پساب حلالها نيز در مواردي روباز بوده و روان آب به اين شبكه نيز وارد مي شود.
    
    منابع توليد پساب
    به منظور اجراي هر چه بهتر پروژه تصفيه پساب هاي پالايشگاه، ابتدا كارشناسان به شناسايي منابع توليد پساب ها در واحدهاي مختلف پرداختند كه در مجموع يازده منبع به شرح زير شناسايي شد. اين منابع عبارتند از:
    واحدهاي فورفورال، واحد تفكيك، واحد مخازن، واحد Blending ، واحدقوطي سازي، واحد بشكه سازي و رنگ زني، قسمت تخليه بار و بارگيري، واحد ضد يخ، واحد گريس سازي، واحد ديگهاي بخار و واحدهاي توليد فاضلاب بهداشتي.
    در همين راستا فرايند مورد استفاده در هر يك از واحدها و پساب هاي توليدي آنها شناسايي شد كه شرح مختصري از فرايندهاي مورد استفاده در هر يك از واحدها و كميت و كيفيت پساب توليدي آنها به شرح زير مورد مطالعه قرار گرفت:
    در پالايشگاه نفت پارس دو واحد فورفورال(فورفورال1 و2) وجود دارد. در اين واحدها از فورفورال به عنوان حلال براي استخراج محصول مورد نظر از لوبكات استفاده مي شود.
    كانالهاي پساب واحدهاي فورفورال: در واحد فورفورال1 و2 سه كانال قابل مشاهده است: كانال پساب روغني، كانال پساب حلالها و كانال پساب زير آب برجهاي خنك كن و بويلرها.
    كانال پساب روغني: اين كانال به صورت گسترده در واحد فورفورال موجود است. پساب ناشي از شستشوي محوطه وارد اين كانال مي شود. اين پساب شامل انواع روغنها (Raffinate، Extract، Lubecut) و در برخي موارد فورفورال است.
    كانال پساب حلالها: اين كانال تنها به برجهاي دفع C-1305 و C-305 مرتبط است و به دليل بسته بودن آدم روها، پساب حاصل از شستشو به آنها وارد نمي شود.
    برجهاي C-1305 و C-305 مخصوص باز يافت فورفورال در واحدهاست. برجهاي دفع، مقادير زيادي آب به همراه فورفورال و مقدار بسيار ناچيزي روغن وارد كانال پساب فورفورال مي كنند.
    كانال پساب زير آب برجهاي خنك كن و بويلرها: اين كانال پساب خروجي برجهاي خنك كن و بويلرهاي پالايشگاه را جمع آوري مي كند. در محل دور ريز بلودان از كولينگ تاورها، اولين آدم رو به صورت روباز اجرا شده است. بنابراين احتمال آلوده شدن آن به پساب روغني حاصل از شستشو وجود دارد. نتايج آزمايشها نيز در برخي موارد وجود روغن در اين كانال را نشان مي دهد. با توجه به افزودني هاي كولينگ تاور (جوهر نمك، آب ژاول و N-73400)، اين پساب داراي TDS بسيار بالايي است.
    توالي شستشو در واحد فورفورال: اين واحد3 شيفت كار مي كند و معمولاً درپايان ساعت كاري هر شيفت شستشوي محل انجام مي گيرد، شستشوي تجهيزات در اين واحد روند مشخصي ندارد و تنها در صورت لزوم انجام مي پذيرد، بديهي است كه شستشوي تجهيزات تخليه حجم بالايي از پساب و بار آلودگي را به همراه دارد.
    
    واحد تفكيك
    در اين واحد از حلال هاي تولوئن و متيل اتيل كتون (MEK) براي توليد محصولاتي مانند وكس (WAX) و Base Oil از ماده اوليه Reffinate استفاده
    مي شود.از واحد تفكيك دو كانال پساب خارج مي شود.
    كانال پساب روغني: اين كانال تقريباً در تماس سطح واحد گسترده است و علاوه بر پساب حاصل از شستشوي واحد، پساب خروجي از برج C-115 كه حاوي روغن و تولوئن و MEK است به طور مستقيم وارد كانال
    مي شود.
    كانال بلودان كولينگ تاور: اين كانال در محل دور ريز بلودان كولينگ تاور روباز بوده و احتمال آلوده شدن آن به روغن وجود دارد.
    
    توالي شستشو در واحد MEK : مشابه ساير واحدها اين واحد نيز3 شيفت كاري دارد و تقريباً در هر شيفت به طور پيوسته شستشوي سطح انجام مي شود و بديهي است كه عمليات شستشوي ناپيوسته تجهيزات قابل
    پيش بيني نيست و بسته به ضرورت انجام مي پذيرد.
    واحد مخازن ( تانكفارم) : در اين واحد مواد متنوعي اعم از مواد اوليه، محصولات و افزودنيها ذخيره مي شود.
    كانالهاي پساب در واحد مخازن: در اين واحد كانال پساب روغني به صورت روزميني در كل واحد گسترده است و به كانال اصلي پساب روغني مي ريزد.
    توالي شستشو در واحد مخازن: اين واحد3 شيفت دارد و در اين واحد تقريباً هر روز صبح، مخازن لوبكات آبگيري مي شوند. سپس با آب فشار قوي محل ورودي پساب را شستشو داده و پساب حاصل را به كانال اصلي پساب روغني هدايت مي كنند. آبگيري مخازن ديگر، تقريباً هر2 يا3 روز يكبار صورت مي گيرد.
    از طرفي در مواردي كه ممكن است لازم باشد يك تانك، تخليه و شستشو مي شود. بديهي است در اين مواقع به تصفيه خانه شوك وارد شده كه با بهره جستن از متعادل ساز اين مساله كنترل مي شود.
    قسمت هاي جانبي واحد تانكفارم: به جز مخازن موجود در اين واحد، در محل هاي ديگر از جمله در محل بارگيري لوبكات، مواد اوليه روغني به سيستم وارد مي شود.
    
    
    

    واحد Blending
    در اين واحد براساس فرآيند مشخص، روغن پايه Base Oil با مواد افزودني (Additive) مخلوط شده و توليد روغن با كيفيت هاي مختلف را انجام مي شود. اين واحد11 مخزن حاوي مواد افزودني دارد.
    كانال پساب واحدBlending : از اين واحد تنها كانال پساب روغني عبور مي كند كه آلودگي هاي آن شامل مواد روغني با بعضي از افزودني هاي سمي و خطرناك حاصل از نشتي تجهيزات و شستشوي سطح است.
    شيفت هاي واحد Blending : اين واحد نيز بصورت3 شيفت كار مي كند و تقريباً2 روز يكبار محوطه بيرون ساختمان با آب داغ فشار قوي، شستشو داده مي شود. به دليل وجود مواد روغني، محوطه جلوي ساختمان هر
    پنج شنبه به وسيله گازوئيل شستشو داده مي شود و پساب ناشي از آن وارد كانال پساب روغني مي شود، محوطه داخل ساختمان نيز تقريباً هفته اي يكبار شستشو داده مي شود.
    آلودگي هاي واحدBlending : اين واحد منشأ فلزات سنگين و بعضي از فلزات خطرناك مانند سلنيوم است. اين فلزات در تركيب ادتيوها وجود دارد و برخي انواع آن سمي هستند. علاوه برآلودگي مربوط به ادتيوها، روغن پايه نيز در صورت ورود به محل ورودي پساب براي سيستم تصفيه، آلودگي به حساب مي آيد.
    
    واحد قوطي سازي
    در اين واحد روغن هاي توليدي در سطح پالايشگاه (محصولات)
    بسته بندي مي شوند. در خط توليد اين واحد بجز محل تخليه روغن داخل قوطي ها ضايعاتي به چشم نمي خورد. زير محل پر كردن قوطي يك سيني تعبيه شده و روغن را به داخل سطل منتقل كرده و دوباره باز يافت مي شود. در اين واحد شستشوي سطح انجام نمي شود و اگر احياناً سطح زمين آلوده باشد آن را با نخ پنبه تميز مي كنند. در سطح اين واحد يك كانال وجود دارد كه پساب روي سقف (ناشي از باران) به داخل آن هدايت و سپس به كانال اصلي پساب روغني مي رود.
    
    
    واحد بشكه سازي و رنگ زني
    در اين واحد بشكه ها ساخته و رنگ آميزي مي شوند. اين بشكه ها در يك محفظه4 قسمتي ابتدا توسط تركيب هاي آمين دار، سپس آب، اسيد فسفريك و مجدداً آب شستشو داده مي شوند. كنار هر يك از اين قسمت ها يك مخزن قرار دارد كه هر ماه يكبار به كانال پساب روغني تخليه مي شوند.
    پس از شستشو، اين بشكه ها به اتاقك رنگ زني هدايت مي شوند، پايين اسپري رنگ پاش يك Drain پر از آب قرار دارد كه ضايعات رنگ، وارد آن شده و بسته به زمان اشباع شدن آن به كانال پساب روغني مي ريزد. آلودگي هاي اين واحد عبارتند از: اسيد فسفريك، سود، جوهر نمك و رنگ.
    
    
    قسمت تخليه بار و بار گيري
    اين قسمت در محوطه ميان Bleanding Unit و Tank Farm واقع شده است. در اين ناحيه يك مخزن به ظرفيت دو هزار ليتر در زمين قرار دارد كه چاه ته كشي ناميده شده و توسط گاري ته كشي شارژ مي شود. بعد از هر Batch اين گاري نوع متفاوتي از روغن را به كانال پساب روغني وارد مي كند. كانال پساب روغني در اين ناحيه سرباز است. به دليل آلودگي بالا، اين محوطه هر پنج شنبه با گازوئيل شستشو داده مي شود.
    
    
    واحد ضد يخ
    توليد اين واحد بصورت ناپيوسته در سال صورت مي گيرد. زمان توليد از مرداد تا مهرماه است. ماده اوليه اين واحد MEG (مونو اتيلن گلايكول) بوده و مقداري از رنگهاي حاوي براكس به آن افزوده مي شود
    (اين رنگ اسيدي است.) در اين واحد شستشوي سطح و تجهيزات انجام نشده و در صورت آلوده شدن زمين آن را با نخ پنبه تميز مي كنند.
    
    
    واحد گريس سازي
    از داخل اين واحد اين واحد كانال پساب روغني عبور مي كند، سطح اين واحد معمولاً با نخ پنبه تميز مي شود و در صورت آلودگي روغني زياد، با گازوئيل شستشو مي شود.
    آلودگي هاي اين واحد عبارتنداز : اسيد پالمتيك، اسيد اولئيك، اسيد استئاريك، آهك، سود سوزآور، هيدروكسيدليتيم، روغن پايه و گازوئيل.
    
    واحد ديگهاي بخار
    در اين واحد، بخار مورد نياز پالايشگاه تأمين مي شود. مواد مصرفي در اين واحد عبارتند از فسفات سديم، آمين، سولفات سديم، سولفات سديم كاتاليست.
    
    كانال هاي پساب موجود در واحد بويلر
    كانال پساب روغني: دور ريز قسمت هاي مختلف تجهيزات و بقيه دورريزها از جمله شستشو كه ميزان املاح آن كم است، به اين كانال مي ريزد.
    كانال بلودان بويلر: دور ريز حاوي آهك به اين كانال وارد مي شود اين دور ريز شامل بلودان بويلر، دور ريز رزين ها و تانك ته نشيني است. اين كانال به يك حوضچه ته نشيني در تصفيه خانه هدايت مي شود.
    واحد اداري و رستوران
     پساب ها از سرويسهاي بهداشتي و رستوران توسط شبكه اي مجزا جمع آوري شده و به يك مخزن جمع آوري كه در قسمت شمال تصفيه خانه قرار گرفته است، منتقل مي شود.
    
    واحد اداري و رستوران
     پساب ها از سرويسهاي بهداشتي و رستوران توسط شبكه اي مجزا جمع آوري شده و به يك مخزن جمع آوري كه در قسمت شمال تصفيه خانه قرار گرفته است، منتقل مي شود

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: شنبه 09 اسفند 1393 ساعت: 23:52 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره سيستم تصفيه پساب و فرآوري لجن پالايشگاه,سيستم تصفيه پساب و فرآوري لجن پالايشگاه,شبكه موجود جمع آوري پساب صنعتي,

 

معدن:معدن محدوده اي است که از آن يک يا چند مادهمعدني استخراج شده يا مي گردد. در اين بانک اطلاعات مربوط به 3132 معدن کشور ارائهشده است، که هر معدن داراي اطلاعات عمومي نظير مشخصات معدن، موقعيت جغرافيايي،راه‌هاي دسترسي، اطلاعات مربوط به ژنز، ابعاد، ذخيره، وضعيت فعلي معدن، روشاستخراجي، نام بهره بردار و غيره با امکان انتخاب يک استان، محدوده برگه هاي 1:100000، محدوده برگه هاي 1:250000و نوع ماده معدني مي باشد. اطلاعات فوق از اواخرسال 1379 شمسي با همکاري سازمان صنايع و معادن هر استان گردآوري و مرتبا بروزرسانيمي شود.

کانسار:کانسار به يك محدوده که درآنبراي استخراج يک يا چند ماده معدني مطالعات تکميلي صورت مي گيرد گفته مي شود. دراين بانک کليه اطلاعات 1752 کانسار کشور شامل اطلاعات عمومي نظير مشخصات كانسار،موقعيت جغرافيايي، ژنز كانسار، ابعاد ماده معدني، ذخيره كانسار، اكتشافات صورتگرفته ، فواصل آن تا مكانهاي مشخص نظير شهر ، روستا و غيره را با امکان انتخاب يکاستان، محدوده برگه هاي 1:100000، محدوده برگه هاي 1:250000و نوع ماده معدني ارائهمي گردد. اطلاعات فوق با همکاري سازمان صنايع و معادن هر استان و استفاده از منابعمختلف از اواخر سال 1379 شمسي گردآوري ، و مرتبا بروزرساني مي شود.

نشانه معدني ( انديس ):انديس به معني محدوده اي است که درآن آثار يک يا چند ماده معدني صرف نظر از اقتصادي بودن آن، مشاهده شده باشد. در اينبانک کليه اطلاعات مربوط به 3083 انديس کشور شامل اطلاعات عمومي نظير نام انديس،نوع انديس، نوع ماده معدني، نام زون اكتشافي، موقعيت جغرافيايي و غيره را با امکانانتخاب يک استان، محدوده برگه هاي 1:100000، محدوده برگه هاي 1:250000و نوع مادهمعدني ارائه مي شود. اطلاعات مذكور از اواخر سال 1379 شمسي با همکاري سازمان صنايعو معادن هر استان و منابع موجود در پايگاه گردآوري و مرتبا بروزرساني ميشود.

بانك اطلاعاتي طلا:بانك اطلاعات طلا دارايکليه اطلاعات تخصصي 2 معدن، 36 كانسار و 450 انديس معدني طلا همراه با تصاويرمربوطه و نقشه‌ پراكندگي نقاط معدني طلا شامل مشخصات معدن، موقعيت جغرافيايي، راههاي دسترسي، اطلاعات مربوط به ژنز، ابعاد، ذخيره، اكتشافات صورت گرفته ، فواصل تامكانهاي مشخص نظير شهر ، روستا و غيره را با امکان انتخاب يک استان، محدوده برگههاي 1:100000، محدوده برگه هاي 1:250000و نوع ماده معدني در اين بانك قابل دسترسيمي‌باشد. در ضمن اطلاعات عمومي نظير تاريخچه‌ي طلا در ايران و جهان، اخبار طلا،فرهنگ واژه‌ها، پرسش و پاسخ و سايت‌هاي مرتبط با طلا نيز در اين قسمت ارائه ميشود.

بانك اطلاعاتي مس:اطلاعات تکميلي ارائه شدهمس شامل کليه اطلاعات تخصصي 145 معدن، 140 كانسار و 640 انديس معدني مس همراه باتصاوير مربوطه و نقشه‌ي پراكندگي نقاط معدني مس شامل مشخصات معدن، موقعيتجغرافيايي، راه هاي دسترسي، اطلاعات مربوط به ژنز، ابعاد، ذخيره، اكتشافات صورتگرفته، فواصل تا مكانهاي مشخص نظير شهر، روستا و غيره را با امکان انتخاب يک استان،محدوده برگه هاي 1:100000، محدوده برگه هاي 1:250000و نوع ماده معدني در اين بانكقابل دسترسي مي‌باشد. در ضمن اطلاعات عمومي نظير تاريخچه‌ي مس در ايران و جهان،اخبار مس، فرهنگ واژه‌ها، پرسش و پاسخ و سايت‌هاي مرتبط با مس نيز ارائه ميشود.

بانك اطلاعاتي آهن:بانك اطلاعات آهن شاملکليه اطلاعات تخصصي 55 معدن، 28 كانسار و 70 انديس معدني آهن همراه با تصاويرمربوطه و نقشه‌ي پراكندگي نقاط معدني آهن شامل مشخصات معدن، موقعيت جغرافيايي، راههاي دسترسي، اطلاعات مربوط به ژنز، ابعاد، ذخيره، اكتشافات صورت گرفته، فواصل تامكانهاي مشخص نظير شهر، روستا و غيره را با امکان انتخاب يک استان، محدوده برگه هاي 1:100000، محدوده برگه هاي 1:250000و نوع ماده معدني، در اين بانك قابل دسترسيمي‌باشند. در ضمن اطلاعات عمومي نظير تاريخچه‌ي آهن در ايران و جهان، اخبار مس،فرهنگ واژه‌ها، پرسش و پاسخ و سايت‌هاي مرتبط با آهن نيز در اين بانك ارائه ميشود.

بانک اطلاعات معادن غير فعال:بانک اطلاعاتمعادن غير فعال کشور در برگيرنده اطلاعات جغرافيائي، زمين شناسي، توپوگرافي،اكتشافي، استخراجي، فرآوري وغيره آن دسته از معادن کشور مي باشد که به هر دليلفعاليت معدني در آنها متوقف گرديده است. اطلاعات عمومي براي کليه معادن غير فعالکشور در قالب يک شناسنامه تک برگ تهيه شده و براي معادني که قابل مدلسازي باشندفايلهاي زير به کاربران ارائه مي شود: 1- مختصات تونل‌ها، ترانشه ها، آناليز نمونهها، مطالعات ميكروسكوپي و غيره به صورت xls 2- مدل سه بعدي معدن با توجيه مقياس كهشامل توپوگرافي، محل حفر تونل، ترانشه، گمانه و غيره به صورت يك فايل dwg 3- فايلرقومي مربوط به زمين شناسي معدن به صورت dwg 4- يك فايل Gemcom كه شامل كليهاطلاعات موجود و مربوط به معادن مدل شده مي باشد. ارائه كليه اطلاعات موجود و مربوطبه معادن از قبيل بهره برداري‌هاي صورت گرفته در معادن، ميزان بهره برداري، ميزانذخيره محاسبه شده و غيره به صورت يك فايل doc.

بانكداده هاي محيط زيست:اطلاعات محيط زيست معدني در اين بانك شامل دو بخش است كهدر بخش نخست، اثرات محيط زيستي قسمتهاي شاخه معدني شامل اكتشاف، استخراج، فرآوري ومعادن متروكه معرفي گرديده است. با توجه به اينكه باطله هاي معدني و فرآوري يكي ازمنابع اصلي مشكلات زيست محيطي صنعت معدن است، لذا در اين بخش از بانك اطلاعاتي،قسمتي تحت عنوان باطله ها منظور شده است كه معرفي انواع باطله، روش‌هاي انباشت،روش‌هاي دورريزي، سد باطله و مطالعات موردي در اين زمينه را در بر مي گيرد.

دربخش دوم، مسائل مرتبط با محيط زيست معدني مورد بررسي قرار گرفته است. اين بخش شاملمشكلات اصلي زيست محيطي فعاليت‌هاي معدني(زهاب اسيدي، آلوده كننده هاي هوا، سيانورو باطله)، مديريت محيط زيستي صنايع معدني، استانداردها و مقادير اندازه گيري شده،بيماري‌هاي مرتبط با هر عنصر و شدت آلودگي انواع مواد معدني و تأثيرات محيط زيستيآنها مي باشد.
بانك داده هاي فرآوري مواد معدنيايران:مجموعه اي از اطلاعات گردآوري شده از كارخانه هاي فرآوري مواد معدنيكشور به صورت عكس، فيلم از كليه بخش هاي كارخانه، مشخصات عمومي، مشخصات خوراك ومحصول، آزمايشگاه، مدار فرآوري و كليه مشخصات دستگاه ها و... براي هر کارخانه بهصورت مجزا مي باشد. اين اطلاعات در دو بخش كارخانه هاي فرآوري مواد فلزي و غير فلزيگرد آوري شده است.

وزير صنايع و معادن: دولت به بخش اكتشافات و توليد مواد معدني توجه ويژه دارد
رييس سازمان زمين شناسي و اكتشافات معدني: سياست سازمان تبديل منابع معدني به ذخاير آستانه است

    رشد امسال بخش معدن 15 تا 17 درصد است

    گروه صنعت و معدن: وزير صنايع و معادن گفت: ماشين آلات معدني و راهسازي از بلاروس وارد خواهند شد.

    دكتر علي رضا طهماسبي كه در نشست تشكل هاي معدني و معدنكاري، كارآفرينان و دانشگاهيان اين حوزه سخن مي گفت، تصريح كرد: بلاروس 20درصد بازار ماشين آلات معدني جهان را در اختيار دارد از اين رو نمي توان گفت كه تكنولوژي آنها قديمي است.وي ادامه داد براي تامين ماشين آلات اين بخش با چند شركت خارجي ديگر نيز مذاكره كرده ايم.
    طهماسبي در پاسخ به سوال درباره بودجه بخش معدن گفت: بودجه اكتشاف در سال 86 افزايش يافته است. وي اما اشاره اي به رقم افزايش يافته نكرد. وي در بخش ديگري از سخنانش به شاخص هاي رقابت پذيري اشاره كرد و اظهار داشت: اكنون ما بحث ارزاني انرژي را داريم اما ممكن است در سال هاي آينده ديگر انرژي ارزان در اختيار نداشته باشيم. طهماسبي، كاهش نرخ سود بانكي، كاهش نرخ حمل و نقل ، اصلاح قوانين كار، اعطاي جوايز صادراتي و كاهش تورم را شاخص هاي اصلي پايين آوردن هزينه توليد دانست.

    وزير صنايع و معادن گفت، در 9ماهه اول امسال شاهد رشد 15 تا 17درصدي در بخش معدن بوده ايم كه اين دستاورد بزرگي محسوب مي شود.وي درباره انتقادهايي كه راجع به تاخير در تدوين استراتژي توسعه معدن مي شود، اظهار داشت: بخش اصلي و چارچوب استراتژي معدن، در استراتژي توسعه صنعتي ذكر شده است، اما جزييات را با دانشگاه تربيت مدرس در دست تدوين داريم.
    پيش از وزير صنايع و معادن، محمدرضا سجاديان رييس كميته معدن مجلس اظهار داشت: در اين كميسيون، نگراني هاي معدنكاران در رابطه با منابع طبيعي را برطرف كرده است . از سوي ديگر زمينه اي فراهم كرده ايم كه هر گونه تعرض و مزاحمت در فعاليت هاي معدنكاري از بين مي رود.

    وي در ادامه از افزايش بودجه شركت هاي دولتي در بخش صنعت و معدن خبر داد و در عين حال گفت: بودجه عمومي و تملك دارايي ها كاهش يافته است. چرا كه رقم آن از 335ميليارد تومان سال 85 به 317ميليارد تومان سال 86 كاهش پيدا كرده است.سجاديان ادامه داد، بودجه پيشنهادي سازمان نظام مهندسي نيز 900ميليارد تومان بود كه تنها 300ميليارد تومان مورد موافقت دولت قرار گرفته است.

    گروه صنعت و معدن: بيست و پنجمين گردهمايي علوم زمين روز گذشته با حضور وزير صنايع و معادن، پژوهشگران، متخصصان و كارشناسان علوم زمين در محل سازمان زمين شناسي و اكتشافات معدني برگزار شد.

    دكتر عليرضا طهماسبي، وزير صنايع و معادن كشورمان در اين همايش با بيان اينكه متخصصان علوم زمين تا الان با وجود محدوديت ها بسيار خوب عمل كرده اند گفت: بنيادي بودن بررسي هاي علوم زمين مي تواند تاثيرات شگرفي در تعيين مزيت هاي نسبي كشور و در جهت گيري هاي كلي اقتصادي و صنعتي داشته باشد.

    طهماسبي تصريح كرد: بخش اساسي كه دولت بيشترين توجه و نگاه اول را به آن دارد بخش اكتشافات معدني و بخش توليد مواد معدني است و در جاهاي مختلفي از برنامه چهارم و در سند چشم انداز بيست ساله به بخش زمين شناسي و اكتشافات توجه ويژه اي شده است.
    طهماسبي با اشاره به اينكه برنامه ريزي در جهت انجام و توسعه اكتشاف، بهره برداري و فرآوري و توليد محصولات صنايع معدني با هدايت و نظارت دولت و براساس فناوري پيشرفته روز و توسط بخش هاي دولتي، خصوصي داخلي و خارجي در دستور كار است گفت: همچنين توسعه بخش معدن با توجه به نيازهاي فعلي و روند عادي صنايع مصرف كننده داخلي، توسعه معدنكاري كوچك، توجه به صيانت و جلوگيري از ضايع شدن ذخاير معدني و آسيب زدن به محيط زيست بحثي است كه در دولت به آن توجه ويژه مي شود.

    وزير صنايع و معادن گفت: متاسفانه در معادن كشور در سال هاي گذشته شاهد بوديم قسمت هاي پرعيار آن استفاده مي شد و با استفاده از روش هاي ابتدايي از آنها بهره برداري اوليه انجام مي گرفت.
    اما هم اكنون يكي از سياست هاي وزارت صنايع و معادن كه تاكيد زيادي بر آن است اين است كه بر روي تكنولوژي هايي كار شود كه ما بتوانيم بيشترين استفاده را از مواد اوليه معدني داشته باشيم و در عين حال بتوانيم در محدوده هاي كم عيار هم به بهترين نحو عمل كنيم.
    وي كاهش هزينه ها در بخش اكتشافات از طريق گسترش آموزش هاي فني و تخصصي، نوسازي تجهيزات اكتشافي و كاهش ريسك از طريق انجام مطالعات علمي و بحث صندوق بيمه را از جمله اولويت هاي بخش معدن عنوان كرد.

    طهماسبي گفت: با توجه به اين كه ما يك درصد از مجموعه ذخاير معدني جهاني را در اختيار داريم بايد يك درصد از كل سرمايه گذاري اكتشافي و هزينه اكتشافي كه در دنيا صرف مي شود را هزينه كنيم.

    به همين خاطر سعي كرديم بودجه سازمان زمين شناسي را افزايش دهيم و علاوه بر آن در متمم بودجه كه به مجلس داده شد 20ميليون دلار بودجه اضافه براي بخش اكتشاف در نظر گرفته ايم كه نشان دهنده نگاه مثبت وزارت صنايع و معادن و دولت به اين بخش است.
    همه چيز مرتبط با علوم زمين

    در اين همايش محمد تقي كره اي، رييس سازمان زمين شناسي و اكتشافات معدني نيز با بيان اينكه منابع معدني، محيط زيست، كشاورزي، انرژي، شهرسازي و صنايع و حتي مسايل امنيتي به نوعي با بحث علوم زمين در ارتباط است، گفت: خوشبختانه علوم زمين در كشور ما بسيار خوب رشد وتوسعه پيدا كرده به طوري كه رشته هاي جديد تخصصي در دانشگاه ها مربوط به اين بحث گسترش پيدا كرده است.

    وي افزود: ساختار تشكيلات سازمان زمين شناسي به عنوان متولي علوم زمين كشور از لحاظ گروه هاي تخصصي خصوصا زمين شناسي، زيست محيطي، ديرينه لرزه شناسي و پيش نشانگرهاي زلزله به سرعت گسترش پيدا كرده است.

    كره اي در ادامه به بيان شاخص هايي در مورد وضعيت فعاليت زمين شناسي در كشور ما و جهان پرداخت و گفت: در كشورهاي در حال توسعه به ازاي هر 1000كيلومتر مربع يك كارشناس زمين شناسي وجود دارد اما در كشور ما به ازاي هر 3500كيلومتر مربع يك كارشناس زمين شناسي وجود دارد.

    كره اي در ادامه به مزيت ايران در تعداد زياد فارغ التحصيلان زمين شناسي اشاره كرد و گفت: بايد برنامه ريزي شود تا اين افراد از لحاظ كاربردي آموزش ببينند.

    رييس سازمان زمين شناسي و اكتشافات معدني در ادامه گفت: متوسط بودجه تحقيقاتي در بخش علوم زمين در دنيا به ازاي هر كيلومتر مربع 100دلار است كه البته ما هم با حمايت هاي دولت مشكلي در اين زمينه نداريم.

    وي در ادامه با اشاره به حادثه سقوط هلي كوپتر در پنج شنبه گذشته كه در آن كارشناسان ژئوفيزيك هوايي سازمان زمين شناسي از شيراز عازم گل گهر بودند، گفت: ما براي تامين هلي كوپتر مناسب براي برداشت هاي ژئوفيزيك هوايي محدوديت هايي داريم.

    كره اي همچنين سياست سازمان زمين شناسي و اكتشافات معدني را تبديل منابع معدني به ذخاير آستانه عنوان كرد.

فلز روي در ايران وجهان

فلز روي پس از مس و آلومينيوم از مهمترين و پرمصرف ترين فلزات و غيرآهني است و به خاطر خواص مطلوب آن در صنايع متعدد مورداستفاده قرار مي گيرد. كاربرد روي، بيشتر گالوانيزه و آلياژهاي مختلف است. به طوري كه مي توان گفت 48 درصد روي توليدي درجهان در صنعت گالوانيزاسيون، 18 درصد در توليد برنج، 15 درصد در توليد آلياژهاي ديگر، 8 درصد در توليد موادشيميايي، 7 درصد در توليد محصولات نيم ساخته و 4 درصد در ساير زمينه ها به مصرف مي رسد. اما ازنظر مصرف نهايي، بررسيها نشان مي دهد كه 48 درصد روي توليدي در صنايع ساختماني، 10 درصد در توليد ماشين آلات و تجهيزات فني، 10 درصد در توليد مصنوعات خانگي، 23 درصد در صنايع اتومبيل سازي و حمل ونقل و 9 درصد در صنايع زيربنايي مورداستفاده قرار مي گيرد.

همچنين بررسيها نشان داده است كه ساليانه حدود 4 درصد از توليد ناخالص داخلي (PDG) كشورها ازطريق خوردگي در فولاد و آهن آلات ازبين مي رود درحالي كه با گالوانيزاسيون مي توان اين خسارت را تاحدود يك درصد كاهش داد.

اگرچه توليد به روش غيراستاندارد روي، داراي آثار نامساعد زيست محيطي است و لذا بايد واحدهاي توليدكننده پيش بيني هاي لازم را درجهت حفظ و حراست از محيط زيست به عمل آورند، اما قابليت بازيافت (GNILCYCER) فلز روي از ويژگيهاي مثبت صنعت و فلز روي است. امروزه با پيشرفتهاي به دست آمده در اين زمينه حدود 36 درصد روي توليدي درجهان ازطريق بازيافت محصولات مستعمل ساخته شده از فلز روي، به دست آيد.

ذخاير معدني روي در ايران و جهان

ذخاير معدني شناخته شده روي درجهان حدود 487 ميليون تن (محتوي فلزي) برآورد گرديده و ذخاير قابل استحصال روي، حدود 140 ميليون تن (محتوي فلزي) است. ذخاير معدني قابل استحصال روي در ايران اعم از اكسيده و سولفوره حدود 23/11 ميليون تن (محتوي فلزي) است. اما گفته مي شود كه كل ذخاير شناخته شده معدني روي در ايران حدود 7 درصد كل ذخاير شناخته شده درجهان را تشكيل مي دهد.

بيش از 90 درصد ذخاير معدني موجود و مورد استفاده روي درجهان، به صورت ماده معدني سولفوره و بقيه، اكسيده است. بنابراين، روي توليدي درجهان به همين نسبت از ماده معدني سولفوره تهيـــــــه مي گردد.

معدن سرب و روي «انگوران» در استان زنجان كه پروانه بهره برداري آن به نام شركت دولتي تهيه و توليد مواد معدني است، داراي حدود 7/14 ميليون تن ذخيره با عيار متوسط 28 درصد روي و 2/4 درصد سرب است. حدود 10 ميليون تن از ذخيره اين معدن با عيار متوسط 25 درصد به صورت اكسيده و روباز است و 7/4 ميليون تن از ذخيره معدن به صورت زيرزميني است و شامل بخش سولفوره (با عيار متوسط 39 درصد) و مخلوط اكسيده و سولفوره (با عيار متوسط 33 درصد) است. معدن «انگوران» ازنظر عيار بالاي فلز محتوي، از معادن نادر در جهان است. اين معدن درحال حاضر به طور انحصاري توسط شركت توسعه معادن روي ايران(به عنوان پيمانكار استخراج و فروش ماده معدني) مورد بهره برداري قرار مي گيرد.

سابقه فعاليتهاي معدني و توليد فلز روي در ايران

در ايران و تا قبل از جنگ جهاني دوم، عمليات معدنكاري در معادن سرب و روي به صورت ابتدايي و سنتي انجام مي پذيرفت. در دهه 1930 ميلادي روشهاي معدنكاري جديد با بهره گيري از روشهاي علمي در معادن فلزي و ساير معادن ايران، توسط آلماني ها آموزش و رواج داده شد. نخستين كارخانه تغليظ سرب و روي به روش جديد در سال 1340 (ش) و با كمك يك شركت فرانسوي در لكان (استان مركزي) مورد بهره برداري قرار گرفت. اما نخستين تلاشهاي همراه با موفقيت براي توليد شمش روي در اشل صنعتي در كشور، در اوايل دهه 1370 (ش) در زنجان آغاز گرديد و در سال 1372 با حمايت مهندس كلاهدوز معاون وزير معادن و فلزات فلز روي در سطح پايلوت توليد و در ادامه در سال 1375 نخستين كارخانه توليد شمش روي به روش هيدورمتالورژي (الكتروليتي) در اين شهر با سرمايه بخش خصوصي و به دست مهندسان ايراني (شركت فرآوري مواد معدني ايران) به بهره‌برداري رسيد.

توليد مصرف روي در ايران و جهان

توليد معادن فعال روي در جهان در سال 2004 حدود 64/9 ميليون تن (فلز روي محتوي) بوده كه 7/4 درصد نسبت به سال قبل افزايش داشته است.

فلز روي توليدي درجهان در سال 2004 حدود 17/10 ميليون تن بوده كه نسبت به سال قبل 6/0 درصد افزايش داشته است.

مصرف فلز روي در جهان درسال 2004 حدود 47/10 ميليون تن بوده كه نسبت به سال قبل نزديك به 3 درصد افزايش داشته است. درسال مذكور فزوني توليد نسبت به مصرف موجب كاهش موجودي انبارهاي روي در جهان گرديد و به بهبود قيمت اين فلز در بازار كمك كرد.
با نگاهي به گذشته دور درمي يابيم كه توليد معادن روي در جهان در سال 1970 ميلادي برابر 59/5 ميليون تن (فلز محتوي)، توليد فلز روي برابر 23/5 ميليون تن ومصرف فلز روي برابر 01/5 ميليون تن بوده است. بدين ترتيب از آن زمان تاكنون رشد توليد معادن روي حدود 72 درصد، رشد توليد فلز روي حدود 94 درصد، رشد مصرف روي حدود 109 درصد بوده است. اختلاف ميان رشد توليد معادن و توليد فلز روي به واسطه توليد روي از طريق بازيافت است. يعني توليد با استفاده از قراضه فلز روي و نه از ماده معدني.

در ايران نزديك به 30 كارخانه توليد روي با ظرفيت توليد 140 هزارتن در سال وجود دارد. اما توليد واقعي آنها كمتر از اين مقدار است. متوسط ظرفيت توليد اين كارخانجات 7/4 تن در سال و بسيار اندك است.

توليد روي در كشور در سال 1383 حدود 90 هزار تن و مصرف آن حدود 60 هزار تن بوده است. ضمنا هر سال مقداري روي از نوع GHS وغيره به كشور وارد و حدود 10 تا 35 هزار تن نيز به خارج صادر مي گردد. ظرفيت توليد كنسانتره روي (اعم از اكسيده و سولفوره) در كشور 270 هزارتن در سال است و درهمين حدود نيز توليد و بخشي از آن صادر مي شود. طبق پيش بيني، توليد

فلز روي در كشور در سال جاري به حدود 100 هزارتن خواهدرسيد. لازم به ذكر است كه چند طرح توليد روي يا افزايش ظرفيت واحدهاي موجود در نقاط مختلف در حال پيگيري است. مشكل صنعت روي كشور در بلندمدت، عدم سرمايه گذاري كافي امروز براي اكتشاف و بهره‌برداري از معادن جديد خواهدبود.

بازار جهاني و داخلي روي

در بازار جهاني روي هرچند سال يكبار با يك شوك كاهش شديد قيمت مواجه مي شويم و اين كاهش قيمت، معمولا پس از چند سال رشد منطقي و يا ثبات نسبي قيمتها اتفاق مي افتد و بازار را با بحران مواجه مي سازد. اين پديده هر بار بنا به دلايل خاصي ايجاد مي گردد.
آخرين بحران كاهش قيمتها در بازار جهاني روي از اواخر سال 2000 ميلادي آغاز گرديد. متوسط نرخهاي فروش هر تن فلز روي در LME درجدول شماره يك مشخص شده است.
در جدول شماره يك مشخص شده كه متوسط بهاي فروش روي در بازار جهاني در سالهاي 2001 و 2002 به شدت كاهش يافت و در سال 2002 حتي به سطح نازل هرتن 725 دلار نيز رسيد. اين روند كاهش قيمت در 6ماهه اول سال 2003 نيز ادامه پيدا كرد، به طوري كه در اين دوره متوسط نرخ فروش بالغ بر 775 دلار گرديد. اما با پيداشدن نشانه هايي از بهبود شرايط اقتصاد جهاني و بويژه در كشورهاي غربي از نيمه دوم سال 2003 ميلادي بهاي روي در بازارهاي بين المللي به تدريج روبه بهبود گذاشت و متوسط نرخ فروش روي در اين سال به 828 دلار رسيد. به طوركلي چشم انداز بازار روي از سال 2004 ميلادي به بعد توسط صاحبنظران مثبت و اميدبخش ارزيابي گرديده است. نرخهاي فروش روي در بازار داخلي نيز كه تاحد هر كيلوگرم 6800 ريال در سالهاي 80 و 81 و 82 كاهش پيدا كرده بود متناسب با افزايش نرخها در بازارهاي بين المللي بهبود پيدا كرده است و درحال حاضر هر كيلوگرم فلز روي در بازار داخلي حدود 13500 ريال معامله مي شود و بهاي فروش هر تن شمش روي در بورس فلزات لندن مبلغ 1340 دلار است (26 اوت 2005). براي كل سال جاري و چند سال آينده پيش بيني ها از بازار جهاني روي مثبت است.

توزيع جغرافيايي توليد و مصرف روي درجهان

همان طور كه اشاره شد در سال 2004 حدود 17/10 ميليون تن فلز روي در جهان توليد و حدود 47/10 ميليون تن فلز روي درجهان مصرف گرديد. نسبت و درصد توليد و مصرف هريك از قاره هاي جهان از اين فلز در جدول شماره دو مشخص شده است:

نزديك به نيمي از فلز روي جهان در آسيا توليد و مصرف مي گردد. در اين ميان كشور چين با توليد 52/2 ميليون تن و مصرف 47/2 ميليون تن به ترتيب 8/24 درصد توليد و 6/23 درصد مصرف روي جهان را به عنوان بزرگترين توليدكننده و مصرف كننده دراختيار دارد و اقتصاد و بازار جهاني روي كاملا به اين كشور وابسته شده است. ايجاد زيرساختها و برنامه ريزي مناسب اقتصادي و صنعتي در چين، موجبات رشد اقتصادي بالا و مستمر اين كشور را فراهم ساخته و نقش كشور مذكور در تجارت بين المللي هر روز پررنگ تر مي گردد.

مس از جمله فلزاتي استكه در طول ساليان دراز، بسيار مورد استفاده قرار گرفته است. 85 تا 90 درصد مس مصرفيدنيا از طريق استخراج معادن مس حاصل مي‫گردد. بطور كلي استحصال فلزات از سنگمعدن به دو روش پيرومتالورژي و هيدرومتالورژي صورت مي گيرد. فرآيندهاي پيرومتالورژياز آغاز تاريخ بشر مورد استفاده قرار گرفته‫اند و امروزه بيش از 95 درصد فلزاتبا استفاده از اين روشها تهيه مي‫شوند. گرچه تاكنون روشهايپيرومتالورژيكي غالب بوده‫اند، اما در سالهاي اخير روشهاي جديدهيدرومتالورژيكي مورد توجه قرار گرفته و توليد مس و ساير فلزات پايه از طريق اينروشها افزايش چشمگيري داشته است. بر اساس آخرين ارزيابي صورت گرفته درسال 1376 ، ذخاير معدني مس در كل جهان (به استثناي چين و شوروي سابق) معادل 57000ميليون تن برآورد گرديده است و ذخيره معادن مس ايران حدود 1900 ميليون تن با 14ميليون تن مس محتوي مي‫باشد كه حدود 3 درصد از ذخاير معدنيمس جهان را در بر مي‫گيرد. طبق بررسيهاي انجام شده، ايراناز لحاظ ذخاير معدني مس بر روي كمربند جهاني اين فلز قرار گرفته است كه در راستايمحور شمال غرب ـ جنوب شرق كشور امتداد دارد.

 
گذشتة مس در ايران

 اشياء مسي و آلياژهاي به دست آمده درنقاط مختلف ايران و همچنين آثار كوره‫هاي قديمي و ابتدايي ذوب مس حاكي ازآشنايي ايرانيان قديم با صنعت استخراج و ذوب است. اكتشافات باستان‫شناسي نشان مي‫دهد كه در ايران از هزاره پنجم پيشاز ميلاد، استفاده از معادن رونق نسبي داشته است. اشياي مفرغي، زري و سيمي بدستآمده از هزاره‫هاي بعد، گوياي پيشرفت بهره بردارياز معادن و صنعت ذوب فلزات در ايران است. بعد از ظهور اسلام، خصوصاً در دورانسلجوقيان (قرن ششم هجري) و صفويان (قرن يازدهم هجري)، بهره برداري از معادن و صنعتذوب فلزات در ايران بسيار شكوفا بوده است .

 شركت ملي صنايع مس ايران

 در 12 تير ماه 1351 ، شركت سهامي معادن مس سرچشمه كرمان، تشكيل و در سال 1355 به شركتملي صنايع مس ايران كه در برگيرنده كليه فعاليتهاي معادن مس كشور است تغيير نامداد. از وظايف اين شركت، استخراج و بهره برداري از معادن مس، توليد محصولات پر عيارسنگ معدن و محصولات مسي نظير كاتد، اسلب، بيلت و مفتول هشت ميليمتري مي‫باشد. معادن مس سرچشمه و ميدوك دركرمان و معدن مس سونگون در آذريايجان شرقي از مهمترين معادن مس كشور به شمارميرود.

 

گروه صنعت و معدن - احمد نيکنام : ايران با گذر از مرحله چالش هسته اي جهش بزرگي در عرصه صنعتي را شاهد خواهد بود.

به گزارش جهان اقتصاد، عليرضا طهماسبي وزير صنايع و معادن روز گذشته در همايش فرماندهان پايگاه هاي مقاومت بسيج وزارت صنايع و معادن با بيان اين مطلب گفت : ايران آماده جهش اقتصادي و صنعتي است به طوري که هم اکنون در صادرات محصولات صنعتي از برنامه جلو هستيم .
وي به هدف رشد اقتصادي 8 درصدي ايران در برنامه چهارم اشاره کرد و گفت : طبق برنامه چهارم سهم بخش صنعت در تحقق رشد 8 درصدي اقتصادي رشد 13/4 درصدي است که در کل 2/5 درصد از 8 درصد رشد مورد نظر اقتصادي بايد از طريق بهره وري حاصل شود.
وزير صنايع و معادن در ادامه خاطر نشان کرد: اگر چالش انرژي هسته اي جدي شود بايد کمربندها را محکم بست که کانونهاي مقاومت در اين راستا در پيشبرد اهداف بسيار موثر است .
طهماسبي گفت : مقابله با نظام هاي سلطه از طرق مختلف در دنيا صورت گرفته از جمله شيوه هاي فيزيکي ، اقتصادي و اکنون شيوه هاي مقابله فرهنگي مورد نظر است .
وي افزود: در جهاني که نظام سلطه ارزشهاي انساني را زيرپا مي گذارد و جز تسليم کشورهاي مستقل رضايت نمي دهد مديران صنعتي کشور بايد بيش از پيش با هسته هاي بسيج در ادارات همکاري کنند تا با همکاري و همفکري در جهت اعتلاي نظام گام هاي مستحکم و موفقي برداريم .
در پايان خاطر نشان کرد: ثبات نظام سياسي از مزيت هاي کشور ماست لذا تلاش دولتمردان ايران اين است که در جغرافياي سياسي منطقه به قدرت اول منطقه تبديل شويم.
سردار ميرزاده معاون بسيج اداري و کارگري  نيز در ادامه به تشريح نقش مقاومت مردمي درعقب نشيني غرب در زمان هشت سال دفاع مقدس اشاره کرده و حمله براي سقوط نظام، صدور بيانيه هاي پياپي و صدور قطعنامه را از مراحل اين عقب نشيني توصيف کرد" .
همچنين محمدعبدي فرمانده مرکزمقاومت بسيج وزارت صنايع و معادن درهمايش ياد شده که درمحل شرکت ملي فولاد ايران برگزارشد ضمن اين که حضور ردههاي مقاومت بسيج دربخشهاي مختلف وزارت صنايع ومعادن را مطلوب توصيف کرد افزود : " هدف ازبرگزاري اين همايش تبيين نقش وزارت صنايع ومعادن درارتش بيست ميليوني و نقش بسيج در بخش صنعت ومعدن کشوراست ".

به منظور تشويق سرمايه  گذاران در بخش معدن ، شرايط سرمايه  گذاري براي بخش خصوصي توسط دولت بهبود يافته ، اما استقبال چنداني از آن نشده است.
به گزارش ايلنا ، مهندس ناصرنيا ، رييس سازمان نظام مهندسي معدن کشور ، در گردهمايي بزرگ مهندسان کشور ، گفت: ايران داراي ذخاير معدني هنگفتي است که از دارايي  هاي بالقوه کشور به شمار مي  رود و البته کشورهايي که قادر به استفاده بهينه از اين منابع باشند به موفقيت مي  رسند.

وي ، با بيان اين  که فروش مواد خام تنها راه دستيابي به توسعه نيست، افزود: استفاده از منابع و ذخاير معدني منجر به کاهش اين صنايع تجديدناپذير شده است.

مهندس ناصرنيا ، با اشاره به اين که ذخاير کشور روزي به پايان مي  رسند ، اظهار داشت: تکيه بر ذخاير معدني دور  انديشي نيست ، بنابراين به کارگيري بهترين اصول به منظور بهره  وري مناسب لازم است.

رييس سازمان نظام مهندسي معدن کشور ، گفت: ذخاير معدني کشور در مقايسه با ذخاير نفت و گاز اندک بوده و از نظر درآمدزايي با يکديگر قابل مقايسه نيستند.

وي ، سهم معادن را در توليد ناخالص داخلي پايين دانست.

مهندس ناصرنيا ، افزود: به منظور تشويق سرمايه  گذاران در بخش معدن شرايط سرمايه  گذاري براي بخش خصوصي توسط دولت بهبود يافته ، اما استقبال چنداني از آن نشده است.
وي ، افزايش بي  منطق   بهاي دارايي  هايي که کاري بر روي آن صورت نمي  گيرد هم  چون زمين ، سخت  گيري در پرداخت وام و بالا بودن سود آن ، دشواري صادرات ، محدوديت زيست محيطي براي فعاليت  هاي معدني ، ناخوشايند بودن محيط کار در معادن و وجود مشاغل خدماتي پردرآمد و خارج از کنترل دولت در شهرهاي بزرگ را از دلايل عدم استقبال از سرمايه  گذاري بخش خصوصي در بخش معدن دانست.

رييس سازمان نظام مهندسي معدن کشور ، خاطرنشان کرد: سازمان نظام مهندسي معدن با مراقبت و رعايت اصول فني و مهندسي به افزايش سودآوري رفع مشکلات معدن کاران کمک مي  کند.
وي ، اظهار داشت: طبق قانون نظام مهندسي معدن ، اشتغال اشخاص حقيقي و حقوقي مستلزم عضويت در سازمان و داشتن پروانه اشتغال است که تاکنون حدود 600 پروانه اشتغال صادر شده است.
مهندس ناصرنيا ، ايجاد پايگاه  هاي اطلاعاتي ، تدوين نظام نامه  ها ، تلاش براي اخذ کمک  هاي مالي از دولت ، سازمان  دهي ، تامين و آموزش پرسنل را از برنامه  هاي اين سازمان ذکر کرد.

موسسه بين المللي آهن و فولاد اعلام کرد: توليد فولاد خام ايران در نخستين ماه ميلادي (ژانويه - دي ماه) با 14 درصد افزايش نسبت به مدت مشابه سال قبل به 813 هزار تن رسيد.
به گزارش فارس به نقل از موسسه بين المللي آهن و فولاد ، مجموع توليد 61 کشور جهان در ماه ژانويه ( دي ) به 94/7 ميليون تن رسيد. اين رقم نسبت به مدت مشابه سال قبل بيش از پنج درصد افزايش داشته است.

توليد فولاد خام ايران نيز در اين ماه به 813 هزار تن رسيد. اين رقم نسبت به مدت مشابه سال قبل به ميزان 14 درصد افزايش داشته است . در ماه ژانويه سال 2005 ، 711 هزار تن فولاد خام در ايران توليد شد.

براساس اين گزارش توليد فولاد خام ايران در ماه ژانويه نسبت به ماه قبل از آن ( دسامبر) نيز به ميزان 13 هزار تن افزايش داشته است.

ايران با داشتن 25/3 درصد از ذخاير مس آسيا، دومين کشور داراي ذخاير مس پس از اندونزي محسوب مي شود.

يک کارشناس مسايل اقتصادي در گفت و گو با مهر  در مشهد با اشاره به اين مطلب افزود: براساس آخرين ارزيابي صورت گرفته، ذخاير معدني مس جهان ( به استثناي چين و شوروي سابق) معادل 57 ميليارد تن برآورد شده است .

محمد حسين مدهوش طوسي گفت: معادن مس ايران 5/3 درصد از ذخاير معدني جهان را شامل مي شود. همچنين طي بررسي هاي صورت گرفته، ذخاير معدني مس ايران از شمال غرب شروع و تا جنوب شرق ادامه دارد.

وي با بيان اين که سهم ايران از توليد مس در آسيا دو درصد است، اظهار داشت: يک در صد از سهم توليد مس جهان به ايران اختصاص دارد .

طوسي تصريح کرد: پيش بيني ها نشان مي دهد که ميزان مصرف مس در سال هاي آتي روندي صعودي خواهد داشت .

وي گفت: به همين منظور در حال حاضر عمليات اکتشافي به منظور شناسايي و بررسي امکان بهره برداري موثرتر از پتانسيل هاي معدني مس در ايران در سه بخش مقدماتي- نيمه مقدماتي- نيمه تفضيلي و درشش ناحيه در سطح کشور ( در استان هاي  اذربايجان شرقي- زنجان- قزوين- خراسان جنوبي- سيستان و بلوچستان - کرمان و يزد) در حال انجام است.

وجود ذخاير معدني و معادن فعال در حواشي مراكز جمعيتي، نه تنها باعث بروز مشكلاتي از جمله انواع آلودگي‌ها مي‌شود، بلكه توسعه شهري را از آن جانب محدود مي‌كند.

امروزه با گسترش فزاينده شهرنشيني و شهرسازي، محدوده‌هاي معدني و كانون‌هاي زيستي در تعارض يكديگر قرار گرفته‌اند. از طرفي توسعه محدوده شهري بدون انجام مطالعات لازم به منظور اطمينان از عدم قرارگيري ذخاير پرارزش در گستره شهرسازي، مي‌تواند منجر به غيرقابل استحصال شدن پاره‌اي از ذخاير معدني شود. از طرف ديگر وجود ذخاير معدني و معادن فعال در حواشي مراكز جمعيتي، نه تنها باعث بروز مشكلاتي از جمله انواع آلودگي‌ها مي‌شود، بلكه توسعه شهري را از آن جانب محدود مي‌كند. همچنين پس از اتمام عمر مفيد معدن، اين محدوده‌ها نمي‌توانند به راحتي در توسعه شهري قرار گيرند. ظهور آثار منفي و ناهنجاري مانند گودال‌هاي عظيم ناشي از معدن‌كاري روباز، فرونشست معادن زيرزميني، وجود توده‌هاي عظيم روباره و باطله به صورت تل‌ها يا تپه‌هاي مرتفع همگي موانع عمده براي‌ كاربري شهري اين اراضي محسوب مي‌شوند. البته اتخاذ سياست‌هاي صحيح بهره‌برداري معدني مي‌تواند بسياري از اين جنبه‌هاي نامطلوب را كاهش دهد؛ از اين رو وجود يا نبود معادن و ذخاير معدني در گستره توسعه شهري تاثير به سزايي در انتخاب جهت توسعه محدوده‌هاي شهري و انتخاب ساختگاه‌هاي جديد دارد. همچنين آگاهي از موقعيت و پتانسيل ذخاير عمده تامين‌كننده مصالح ساختماني براي برنامه‌ريزي كلان فعاليت‌هاي عمراني حايز اهميت است.

به طور كلي به علت اهميت اقتصادي، اجتماعي و سياسي معادن، تصميم‌گيري درباره آينده يك معدن يا ذخيره معدني تنها در چارچوب مسايل فني مهندسي معدن ميسر نيست بلكه اين انتخاب در ارتباط تنگاتنگ با عوامل متعدد ديگري است كه خارج از موضوع اين مطالعه است. بدين علت در نوشتار حاضر كه به بررسي گستره «طرح مجموعه شهري تهران و شهرهاي اطراف آن» از نظر پتانسيل وجود ذخاير معدني و مصالح اختصاص يافته، تنها با نگرشي كارشناسانه از نظر زمين‌شناسي و معدن، به مساله توجه شده است و با توجه به مجموعه اطلاعات موجود و در دسترس كه از منابع گوناگون گردآوري شده‌اند، پهنه‌بندي استان تهران در مقياس مطالعاتي مورد نظر از نظر اولويت معدني اين مناطق براي ساخت و ساز پيشنهاد شده است.

در اين فصل سعي شده كه كلياتي درباره مباحث مورد نظر، مشخصه‌هاي خاص محدوده مورد بررسي و نتيجه‌گيري‌هاي انجام شده ارايه شود.

كليات و مفاهيم بنيادي

انسان در طول هزار سال گذشته همواره بخشي از نيازهاي اساسي خود را از دل زمين تامين كرده است. مواد معدني به دست آمده از زمين به منظور ساخت ابزار و تامين منابع انرژي استفاده مي‌شود. همچنين آلودگي و مشكلات ناشي از استخراج مواد معدني به خصوص در معادن زيرزميني همجوار مراكز جمعيتي، در مواردي استفاده از اين معادن را غيرممكن مي‌كند. مطالعه محل‌هاي قديمي استخراج مواد معدني نشان مي‌دهد كه عناصر و تركيبات معدني در فاصله چند كيلومتري در محيط اطراف آنها پخش شده‌اند. مساله نشست زمين در اثر حفاري‌هاي زيرزميني نيز در پايداري سازه‌هاي سطحي موثر است و مشكلاتي را در ساخت شهرها و شهرك‌ها به وجود مي‌آورد.

با پيشرفت فناوري‌ معدن‌كاري و درخواست بيشتر مواد معدني، بسياري از نقاط در محدوده استان تهران فعال شدند و استخراج و تنوع مواد معدني گسترش يافته است. در حال حاضر در استان تهران بيش از 140 معدن فعال موجود است و به همين مقدار نيز در حال اكتشاف هستند، مواد معدني عمده در حال استخراج در استان تهران بدين قرار است:
سنگ ساختماني_سنگ آهك _سرب_مارن_سولفات سديم_فسفات_خاك صنعتي_منگنز_نمك طعام_سيليس_ زغال سنگ_باريت_گچ_دولوميت_خاك رس و شن و ماسه

تحقيق در خصوص وجود يا نبود معادن و ذخاير پرارزش در محدوده ساختگاه‌هاي عمراني اثر به سزايي در انجام عمليات ساختماني، ساخت و سازهاي جديد و گسترش آتي آنها دارد؛ زيرا محل ذخاير معدني، چه در حال حاضر در حال بهره‌برداري باشند يا اين كه مجوزهاي مربوطه براي استخراج آنان صادر شده باشد، در صورتي كه در زمره ذخاير معدني پرارزش باشند، كانون‌هاي زيستي نمي‌توانند آنها را اشغال كنند؛ از اين رو در اين مطالعه، محدوده‌هاي معدني موجود در منطقه شناسايي شده و بر اساس نوع معادن، تقسيم‌بندي و ارايه شده‌اند. بايد توجه داشت كه اگر چه به ظاهر ارزشمندي يك ذخيره معدني به نوع ماده معدني و ارزش آن كانه بستگي دارد، عوامل مختلفي چون گستردگي ماده معدني، كيفيت، محل جغرافيايي و غيره مي‌توانند كانسار يك ماده معدني ارزان‌قيمت را به يك ذخيره پرارزش تبديل كنند.

مساله ديگري كه حايز اهميت است، شناسايي معادن قديمي به ويژه معادن زيرزميني است؛ چرا كه پايداري فضاهاي زيرزميني حفر شده پس از گذشت زمان طولاني و به ويژه با اتمام ذخيره و خاتمه فعاليت‌هاي معدن‌كاري متزلزل شده و با ريزش آنها در عمق زمين، با پديده فرونشست در سطح زمين مواجه مي‌شويم كه مي‌تواند فعاليت‌هاي عمراني و ساخت و سازهاي انجام شده را به مخاطره اندازد. اين امر به ويژه در نواحي كه سابقه معدن‌كاري در آنها طولاني است بايد در نظر قرار گرفته و با شناسايي معادن قديمي، اين گونه مخاطرات پيش‌بيني شده و راه‌كارهاي مناسب گزيده شوند. همچنين انجام فعاليت‌هاي معدني، بسته به نوع فعاليت و گستردگي آنها، محيط زيست پيرامون معدن را تحت تاثير قرار مي‌دهد. به اين امر به ويژه در مجاورت مراكز جمعيتي بايد توجه كرد و در صورت لزوم با در نظر گرفتن حريم‌هاي مناسب، ايمني لازم در برابر انواع آلودگي‌ها تامين شود. در اصل سر و كار داشتن دراز مدت با برخي مواد معدني و با رعايت نكردن مسايل بهداشتي و ايمني، بيماري‌هاي خاصي را به دنبال دارد. در اين ميان عوارض ايجاد شده براي كارگران معادن سيليس، منگنز و آزبست از شناخته شده‌ترين آنهاست. بهره‌برداري از معادن فلزات سنگين نظير سرب، روي، جيوه و نيز مواد راديواكتيو مسايل خاص زيست محيطي و تمهيدات ويژه ايمني را ايجاب مي‌كند. امروزه با ترويج روش‌هاي جديد معدن‌كاري مانند روش‌هاي ليچينگ، پتانسيل آلودگي‌هاي زيست محيطي به مراتب بيشتر مي‌شود و از اين رو مطالعات گسترده ژئوتكنيكي، آب‌ زميني‌ شناختي و زيست‌محيطي براي مقابله با آلودگي‌هاي ايجاد شده و كنترل آنها امري حساس و حياتي است.
جمع‌آوري اطلاعات

يكي از پايه‌هاي تصميم‌گيري درست، داشتن اطلاعات كافي در زمينه مورد نظر است. هر چه اطلاعات كامل‌تر و جامع‌تر باشند، نتيجه‌گيري و تصميم‌گيري از اطمينان بيشتري برخوردار است.

درباره بررسي توسعه شهري و تاثير معدن‌كاري بر آن، در هر منطقه، داشتن اطلاعات معادن موجود، مناطق اكتشافي و انديشه‌هاي معدني، لازم است. در كنار اين اطلاعات، اطلاعاتي نيز از وضعيت اين معادن در كشور و اهميت اقتصادي و صنعتي آنها نيز مورد نياز است. با داشتن اين دو گستره اطلاعاتي امكان بررسي توسعه شهري در منطقه به خوبي مهيا مي‌شود.
به منظور بررسي توسعه شهري در استان تهران، مراكز و منابع اطلاعاتي متعددي در نظر گرفته شدند كه هر كدام اطلاعاتي از وضعيت معادن موجود كشور و فعاليت‌هاي معدني استان تهران را دارا هستند.

اداره كل معادن و فلزات استان تهران

اطلاعات اخذ شده از اين اداره مربوط به طرح بهينه‌سازي معادن استان تهران است كه مربوط به 1372 بوده و شامل معادن سنگ آهك، سنگ لاشه، سنگ‌هاي تزئيني، سيليس، كاني‌هاي صنعتي، سنگ‌گچ، سولفات سديم، منگنز، زغال‌سنگ و ساير مواد معدني (شامل نمك آبي و سنگي، مارن، دولوميت و پوكه معدني) است.

بخش GIS وزارت معادن و فلزات

يكي از مراكز اطلاعاتي كامل و تقريبا به روز معادن كشور بخش GIS وزارت معادن و فلزات است كه اطلاعات آماري آن شامل نقشه معادن فعال و طرح‌هاي اكتشافي به همراه بانك اطلاعاتي معادن فعال شامل نام معدن، شماره مجوز و نوع ماده معدني است.
استانداري تهران

در بين معادن فعال، معادن شن و ماسه و خاك رس زير نظر استانداري تهران فعاليت مي‌كنند. اطلاعات اين نوع معادن در اداره كل معادن و فلزات استان تهران و بخش GIS وزارت معادن و فلزات موجود نيست. به همين دليل با همكاري كارشناسان استانداري تهران مدارك و اطلاعات موجود در اين استانداري، جمع‌آوري شد. حاصل اين جمع‌آوري، اطلاعات معادن شن و ماسه به صورت مكتوب و شامل نام معدن، ذخيره و ميزان حداكثر و حداقل استخراج سالانه اين معادن و غيره است.

اطلاعات و منابع چاپ شده

بخش عمده‌اي از بررسي و تصميم‌گيري بر اطلاعات بايد با توجه به وضعيت معادن در كشور انجام شود. علاوه بر اين براي تعيين محدوده‌هاي مورد نظر معدني و اكتشافي آشنايي با فرآيند كاني‌سازي و تجمع كانسارها و محل‌هاي احتمالي آنها در در سنگ‌ها نيز لازم است. به همين منظور منابع و اطلاعات مكتوب و چاپ شده درباره معادن ايران جمع‌آوري شد. اين منابع شامل دو نقشه چهارگوش كانسارها و آثار معدني تهران و ساوه، نقشه‌هاي چهارگوش زمين‌شناسي محدوده استان تهران، نقشه‌هاي ژئوتكنيك پايه استان تهران، نقشه‌هاي جغرافيايي ارتش موجود استان تهران، كتب طرح تدوين كتاب سازمان زمين‌شناسي و كتاب‌هاي زمين‌شناسي اقتصادي، مقالات و گزارش‌هاي معدني و غيره است.
جمع‌آوري اطلاعات محلي

يكي ديگر از مسائلي كه درباره معادن در توسعه شهري بايد در نظر گرفت تاثير چگونگي استخراج معادن بر سازه‌هاي سطحي است. معادن به دو روش روباز و زيرزميني استخراج شده و مي‌شوند. هر يك از اين دو روش ويژگي‌هاي منحصر به خود را دارند. معادن سطحي اغلب با تخريب سطح زمين استخراج مي‌شوند، بسته به ويژگي‌هاي ماده معدني اين تخريب يا به وسيله ماشين‌آلات يا به وسيله انفجار صورت مي‌گيرد كه هر دوي اين روش‌ها در فاصله مرز تمركز شهري به معادن تاثير گذارند.

درباره معادن زيرزميني، مساله قابل بررسي نشست سطح زمين به علت عمليات معدني است. بسته به روش استخراج انتخاب شده ميزان نشست و گسترش ناحيه فرونشسته و مقدار فرونشست متفاوت است. نشست سطح زمين در مواردي باعث تخريب و انهدام سازه‌هاي سطحي مي‌شود.

با توجه به اين نكات و اهميت آنها، به منظور روشن شدن اين موضوع كارشناسان به جمع‌آوري اطلاعات و مدارك محلي پرداختند.

در بين معادن فعال در گستره طرح، معادن شن و ماسه و محدوده‌هاي برداشت خاك رس وسعت بيشتر خود اختصاص داده‌اند. علاوه بر آن به دليل قرارگيري در نزديكي مراكز جمعيتي موجود و اهميت آنها در صنعت ساختمان‌سازي از اهميت ويژه‌اي برخوردارند. به همين علت، بيشتر مطالعات ميداني درباره اين معادن انجام شده كه شامل وسعت عمليات معدن‌كاري و اثرات سوء ناشي از استخراج اين مواد است.

الف - ماده معدني (كاني): هر ماده يا تركيب طبيعي كه به صورت جامد يا گاز يامايع و يا محلول در آب در اثر تحولات زمين شناسي به وجود آمده است.

ب - كانه : مواد معدني يا كانيهاي موجود در كانسار كه داراي ارزش اقتصادي است.

پ - ذخيرهمعدني (كانسار): تمركز و يا انباشت طبيعي يك يا چند ماده معدني در زير يا روي زمينو يا محلول در آب مي‏باشد.

ت - معدن : ذخيره معدني است كه بهره‏برداري از آنمقرون به صرفه باشد.
ث - اكتشاف : تجسس اداري به منظور يافتن كانسار است كهشامل عملياتي از جمله موارد زير مي‏باشد:

1- آثاريابي و نمونه‏برداري و آزمايشات كمي و كيفي.

2- بررسيهاي زمين شناسيژئوفيزيكي و ژئوشيميايي مانند آنها و انجام اموري كه براي اين گونه بررسي‏ها لازمباشد.

3- حفاري روباز و زيرزميني.

4- تعيين شكل و كيفيت و كميت ذخيره معدنيو تهيه نقشه‏هاي مربوطه.

ج - پروانه اكتشاف: مجوزي است كه براي انجام عملياتاكتشافي مواد معدني در محدوده مشخص از طرف وزارت معادن و فلزات صادر مي‏شود.

چ - گواهي كشف : تأييديه‏اي كه توسط وزارت معادن و فلزات پس از اتمام عمليات اكتشافيو كشف كانه به نام دارنده پروانه اكتشاف صادر مي‏شود.
ح - بهره‏برداري: مجموعهعملياتي است كه به منظور استخراج و كانه آرايي و به دست آوردن مواد معدني قابل فروشانجام مي‏گيرد.

خ - بهره‏بردار : شخص حقيقي يا حقوقي اعم از دولتي تعاوني وخصوصي است كه داراي پروانه بهره‏برداري از وزارت معادن و فلزات باشد.

د - استخراج : مجموعه عملياتي است كه به منظور جدا كردن كانه از كانسار و انتقال آن بهمحل انباشت مواد انجام مي‏گيرد.

ذ - اجازه برداشت: مجوزي است كه از طرف وزارتمعادن و فلزات براي تأمين مصالح ساختماني مورد نياز طرحهاي عمراني و برداشتواريزه‏ها و ذخاير محدود و جزئي و نيز عمليات آزمايشگاهي صادر مي‏شود.

ر - حقوقدولتي : عبارت است از درآمد دولت ناشي از استخراج بهره‏برداري و برداشت هر واحد ازماده يا مواد معدني.

ز ـ كانه آرايي: عبارت است از كليه عمليات فيزيكي شيمياييو يا فيزيكوشيميايي كه به‏منظور جدا كردن قسمتي از مواد باطله از كانه و يا تفكيككانه‏ها از يكديگر انجام مي‏گيرد.

ژ - فرآوري : شامل كليه عملياتي است كه برروي مواد خام معدني يا كانه آرايي شده آنها انجام و در نتيجه موجب توليد مواد اوليهصنعتي مي‏شود.

س - محل انباشت مواد: محلي است خارج از كارگاههاي استخراج وتونلها و چاهها كه مواد مستخرجه در آنجا انباشته مي‏شود.

ش - مواد باطله : عبارت است از موادي كه در نتيجه استخراج يا كانه آرايي از كانه جدا مي‏گردد.
ص - شن و ماسه معمولي : شن و ماسه‏اي كه حاوي كاني‏هاي با ارزش نبوده و يا تفكيك آنهامقرون به صرفه نباشد و عمدتاً در كارهاي ساختماني راه‏سازي بتن ريزي و نظاير آناستفاده مي‏گردد.

ض - خاك رس معمولي : خاكي است كه براي ساختن خشت و آجر معمولي (غيرنسوز) به كار مي‏رود و نيز در عمليات ساختماني و راه‏سازي و كشاورزي از آناستفاده مي‏شود.
ط - خاك صنعتي : خاكي است كه به علت داشتن خواص فيزيكي وشيميايي خاص مصارف صنعتي مختلف دارد.

ظ - سنگ لاشه و ساختماني : سنگهاي مختلفموجود در طبيعت كه حاوي كانه قابل تفكيك در شرايط كنوني نبوده و عمل آوري آن رايج ومعمول و يا مقرون به صرفه نباشد و بنا به تشخيص وزارت معادن و فلزات سنگ تزئينينيست و عموماً در پي يا ديوارچيني ساختمانها راه‏سازي و ديواره‏سازي و امور نظير آنبه كار مي‏رود.
ع - سنگ تزئيني : سنگهاي متبلور و غيرمتبلور رسوبي آذرين ودگرگوني كه حاوي كانه قابل تفكيك در شرايط كنوني نبوده و عمل آوري آنها نظير برش وصيقل رايج و مقرون به صرفه باشد از قبيل مرمر شبه مرمر (مرمريت) تراورتن گرانيت وامثالهم.
غ - پروانه بهره‏برداري : مجوزي است كه توسط وزارت معادن و فلزات برايبهره‏برداري از معادن در محدوده‏اي كه مشخص شده است صادر مي‏گردد.
ف - طرحبهره‏برداري: طرحي است كه در آن جزئيات برنامه‏هاي اجرايي براي بهره‏برداري از معدنو زمان‏بندي اجراي عمليات و ساير اطلاعات براساس شناسنامه معدن در نمونه فرمهايويژه وزارت معادن و فلزات توسط عاملين بهره‏برداري درج مي‏گردد.
ق - معادنبلامعارض: به معادني اطلاق مي‏شود كه فاقد بهره‏بردار بوده و يا واگذاري آن از نظراين قانون منعي نداشته باشد.

ماده 2 - در اجراي اصول چهل و چهارم و چهل و پنجمقانون اساسي مسئوليت اعمال حاكميت دولت بر معادن كشور و حفظ ذخاير معدني و نيز صدوراجازه انجام فعاليتهاي معدني مقرر در اين قانون و نظارت بر امور مزبور و فراهمآوردن موجبات توسعه فعاليتهاي معدني دستيابي به ارزش افزوده مواد خام معدني توسعهصادرات مواد معدني با ارزش افزوده ايجاد اشتغال در اين بخش و نيز افزايش سهم بخشمعدن در توسعه اقتصادي و اجتماعي كشور به عهده وزارت معادن و فلزات مي‏باشد. اعمالحاكميت مذكور در اين ماده مي‏تواند مانع اعمال مالكيت اشخاص حقيقي و حقوقي درمحدوده مقررات باشد.

ماده 3 - مواد معدني : به شرح زير طبقه‏بندي مي‏شوند:

الف - مواد معدني طبقه يك عبارت هستند از : سنگ آهك سنگ گچ شن و ماسه معموليخاك رس معمولي صدف دريايي پوكه معدني نمك آبي و سنگي مارن سنگ لاشه ساختماني ونظاير آنها.

ب - مواد معدني طبقه دو عبارت هستند از :

1- آهن طلا كرم قلع جيوه سرب روي مس تيتان آنتيموان موليبدان كبالت تنگستنكادميوم و ساير فلزات.

2- نيتراتها فسفاتها براتها نمكهاي قليايي سولفاتهاكربناتها كلرورها (به استثناي مواد ياد شده در طبقه يك) و نظاير آنها.

3- ميكاگرافيت تالك كائولن نسوزها فلدسپات سنگ و ماسه سيليسي پرليت دياتوميت زئوليت بوكسيتخاك سرخ خاك زرد خاكهاي صنعتي و نظاير آنها.

4- سنگهاي قيمتي و نيمه قيمتيمانند الماس زمرد ياقوت يشم فيروزه انواع عقيق و امثال آنها.

5- انواع سنگهايتزئيني و نما.

6- انواع زغال سنگها و شيلهاي غيرنفتي.

7- مواد معدني قابلاستحصال از آبها و نيز گازهاي معدني به استثناي گازهاي هيدروكربوري.

ج ـ موادمعدني طبقه سه عبارت هستند از: كليه هيدروكربورها به استثناي زغال سنگ مانند: نفتخام گاز طبيعي قير پلمه سنگهاي نفتي سنگ آسفالت طبيعي و ماسه‏هاي آغشته به نفت وامثال آنها. قير پلمه سنگهاي نفتي و سنگ آسفالت طبيعي در صورتي كه مورد عمل وزارتنفت شركتها و واحدهاي تابعه و وابسته به آن وزارت نباشد جزو معادن طبقه دو محسوبمي‏گردد.

د - مواد معدني طبقه چهار عبارت هستند از: كليه مواد پرتوزا اعماز اوليه و ثانويه. تبصره - طبقه آن دسته از مواد معدني مرتبط با محدوده طبقات يك ودو كه در طبقه‏بندي فوق مشخص نشده يا مورد ترديد باشد و نيز طبقه موادي شامل چندماده از يك طبقه و موادي از طبقه ديگر برحسب نوع اهميت و ارزش اين مواد توسط وزارتمعادن و فلزات تعيين مي‏شود.

ماده 4 - امور مربوط به مواد معدني طبقات يك و دوبه استثناي شن و ماسه معمولي و خاك رس معمولي در چارچوب مقررات اين قانون در حيطهوظايف وزارت معادن و فلزات مي‏باشد.
تبصره - تشخيص معمولي بودن شن و ماسه و خاكرس با وزارت معادن و فلزات است.

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: شنبه 09 اسفند 1393 ساعت: 23:49 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره معدن,مسائل مرتبط با محيط زيست معدني,ذخاير معدني روي در ايران و جهان,

 

مقدمه

سنگ معدن اورانیومموجود در طبیعت از دوایزوتوپ ²³⁵U به مقدار 0.7 درصد و²³⁸U ‏به مقدار 3.99درصد تشکیل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسید حل کرده و ‏بعد از تخلیص فلز ،اورانیوم را بصورت ترکیب با اتمفلوئور (⁹F ) و بصورتمولکول ‏اورانیوم هگزا فلوراید تبدیل می‌کنند که به حالت گازی است. سرعت متوسط ‏مولکولهایگازی باجرم مولکولیگاز نسبت عکس دارد.

غنی سازی اورانیوم با دیفوزیون گازی

گراهان در سال 1864 پدیده‌ای را کشفکرد که در آنسرعتمتوسط مولکولهای ‏گاز با معکوس جرم مولکولی گاز متناسب بود. از این پدیده که بهنامدیفوزیون ‏گازیمشهور است برای غنی سازیاورانیوم استفاده می‌کنند. در عمل اورانیوم ‏هگزا فلوراید طبیعی گازی شکل را ازستونهایی که جدار آنها از اجسام متخلخل ‏‏(خلل و فرج دار) درست شده است عبورمی‌دهند. سوراخهای موجود در جسم ‏متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود 2.5 آنگسترم (^7-‏25x10 سانتیمتر) باشد

ضریب جداسازی متناسب بااختلاف جرم مولکولها است. روش غنی سازی ‏اورانیوم تقریبا مطابق همین اصولی است کهدر اینجا گفته شد. با وجود این ‏می‌توان به خوبی حدس زد که پرخرج ترین مرحله تهیهسوخت اتمی همین ‏مرحله غنی سازی ایزوتوپها است، زیرا از هر هزاران کیلو سنگ معدناورانیوم ‏‏140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی بدست می‌آید که فقط یک کیلوگرم²³⁵U ‏خالص در آن وجود دارد. ‏

غنی سازی اورانیم از طریق میدان مغناطیسی

یکی از روشهای غنی سازی اورانیوماستفاده ازمیدان مغناطیسیبسیار قوی می‌باشد. در اینروش ابتدا اورانیوم هگزا فلوئورید را حرارت می‌دهند تاتبخیر شود. از طریق تبخیر ، اتمهای اورانیوم و فلوئورید از هم تفکیک می‌شوند. در این حالت، اتمهای اورانیوم را به میدان مغناطیسی بسیار قوی هدایت می‌کنند. میدان مغناطیسیبر هسته‌های باردار اورانیم نیرو وارد می کند ( این نیرو بهنیروی لورنتسمعروف می باشد) و اتمهای اورانیوم را از مسیر مستقیم خود منحرف می‌کند. اماهسته‌های سنگین اورانیم (²³⁸U ) نسبت به هسته‌های سبکتر (²³⁵U ) انحراف کمتری دارند و درنتیجه از این طریق می‌توان²³⁵U را از اورانیوم طبیعی تفکیک کرد.

کاربردهای اورانیوم غنی شده

·        شرایطی ایجاد کرده اند که نسبت²³⁵U به²³⁸U را به 5 درصد می‌‏رساند. برای این کار و تخلیص کامل اورانیوم ازسانتریفوژهایبسیار قوی استفاده‏می‌کنند.

·        برای ساختننیروگاهاتمی ، اورانیوم طبیعی و یا اورانیوم غنی شده بین 1 تا 5 ‏درصد کافیاست.

·        برای تهیهبمباتمی حداقل 5 تا 6 کیلوگرم²³⁵U صد درصد خالص نیاز ‏است. درصنایع نظامی از این روش استفاده نمی‌شود و بمبهای اتمی را از²³⁹Pu کهسنتز و تخلیص شیمیاییآن بسیار ساده‌تر استتهیه ‏می‌کنند.

نحوه تولید سوخت پلوتونیوم رادیو اکتیو

این عنصر ناپایدار را درنیروگاههای بسیار قوی می‌سازند که تعداد نوترونهای ‏موجود در آنها از صدها هزارمیلیاردنوترون در ثانیه در سانتیمتر مربع تجاوز ‏می‌کند. عملا کلیه بمبهای اتمی موجود درزراد خانه‌های جهاناز این عنصر ‏درستمی‌شود.‏ روش ساخت این عنصر در داخلنیروگاههایهسته‌ای به این صورت که ‏ایزوتوپهای²³⁸U شکست پذیر نیستند،ولی جاذبنوترون کم انرژیهستند.

تعدادی از نوترونهای حاصل از شکست²³⁵U را ‏جذب می‌کنند و تبدیل به²³⁹U می‌شوند. این ایزوتوپ از اورانیوم بسیار ‏ناپایدار است و در کمتر از ده ساعتتمام اتمهای بوجود آمده تخریب ‏می‌شوند. در درون هسته پایدار²³⁹U یکی از نوترونها خود به خود به‏پروتونو یکالکترون تبدیل می‌شود. بنابراین تعداد پروتونها یکی اضافه شده و عنصر جدید را که 93 پروتوندارد‏نپتونیوممی‌نامند که این عنصر نیزناپایدار است و یکی از نوترونهای آن خود به ‏خود به پروتون تبدیل شده و در نتیجه بهتعداد پروتونها یکی اضافه شده و عنصر ‏جدیدپلوتونیم را که 94 پروتون دارد ایجاد می‌کنند. این کار حدودا در مدت یک هفته ‏صورت می‌گیرد.

 

 دید کلی

خواص منحصر به فردبرهمکنش ذراتو تشعشات مختلف منجر به تخریبفیزیولوژیکی سیستم‌های حیاتی در هنگام پرتوگیری می‌شود. بسیاری از کاربردهایمواد رادیواکتیودر زمینه‌هایداروسازیوپزشکینیز نیاز به دانستن مکانیسم‌های برهمکنش نور با ماده را دارند.

حالتهای برهمکنش

تابشبا ماده به پنج حالت اساسی برهمکنشمی‌دهد: یونیزاسیون، انتقالانرژی جنبشی،برانگیختگی مولکولی و اتمی،‌واکنش‌های هسته ایوفرآیندهای تشعشعی.

یونیزاسیون:

یونیزاسیون عبارت است از جدا نمودن یکالکتروناتمی ‌از یک اتم جذب کننده برای تشکیل یک جفتیونحاوی یک الکترون منفی و یک یون مثبت باجرم بالاتر. یونیزاسیون اولیهمستقیما بوسیله تشعشعفرودی شروع می‌شود. یونیزاسیون ثانویهمتعاقبا بوسیله یونهایتولید شده در پدیده یونیزاسیون اولیه بوجود می‌آیند. مقدارانرژیمورد نیاز برای تشکیل یک جفت یون بسته به نوع ماده جذب کننده تغییر می‌کند.

انتقال انرژی جنبشی:

انتقالات انرژی جنبشی برهمکنش‌هایی هستند کهانرژی را بیشتر از مقدار مورد نیاز برای تشکیل جفت به جفتیونمی‌رسانند. انتقالات انرژی جنبشی همچنینممکن است به دلیلبرخوردهای الاستیکبین تشعشع ورودی وهسته‌های جذب‌کننده رخ دهد.

برانگیختگی مولکولی و اتمی:

برانگیختگی مولکولی و برانگیختگی اتمی‌حالتهای برهمکنشی هستند که ممکن است حتی زمانی که انرژی انتقال یافته کمتر ازانرژییونیزاسیونجذب کننده باشد، نیز رخ دهد. با برگشتن الکترونهای اتمی ‌بهترازهایانرژیپایین‌‌تر ،اشعهایکسوالکترونهایاوژهمنتشر می‌شوند.

برانگیختگی مولکولی در حین فرآیندهای انتقالی ،چرخشی و ارتعاشی و نیز در حینبرانگیختگی الکترونیرخ می‌دهد. انرژیبرانگیختگی مولکولی در حقیقت بوسیله شکستن پیوند ،لومینسانسیا ایجاد حرارت پراکنده می‌شود.

واکنش‌های هسته‌ای:

واکنش‌های هسته‌ای تشعشعات ورودی ، هسته‌هایاتم‌های جذب‌کننده می‌توانند حالتهای مهمی ‌از برهمکنش باشد. این امر مخصوصا برایذرات باردارو نوترونهای با انرژی بالا صحیحاست.

فرآیندهای تشعشعی:

فرآیندهای تشعشعی ، فرآیندهایی هستند که در آنهاانرژی الکترومغناطیسیاز طریق کند شدن ذراتبا انرژی بالا آزاد می‌شود. این فرآیندهای مورد نظر عبارتند از: تولیدتشعشع چرنکوو تولیدتابشترمزی.

تشعشعات باردار:

تشعشعات باردار ابتدا با الکترونهای اتم در ماده جذبکننده و از طریق یک سری از پدیده‌های متعدد بااتلاف انرژیکم برهمکنش می‌دهند. اینپدیده‌ها منجر به تشکیل جفت یونها ، انتقالات انرژی جنبشی وبرانگیختگی اتمی‌یا مولکولی می‌شوند. بنابراین این تشعشعات به یک شیوه افزایشی و نسبتا قابل پیش‌بینی انرژی از دستمی‌دهند.

تشعشعات بدون بار:

برعکس تشعشعات باردار ، تشعشعات بدون بار هنگام ازدست دادن انرژی بندرت با الکترونهای جذب کننده برهمکنش می‌دهند و یا اصلا واکنشنمی‌دهند. بجای یک سری برهمکنش‌های پی‌در‌پی کوچک ، تشعشعات بدون بار غالبا و یاحتی فقط متحمل برهمکنش‌هایی می‌گردند که در آنها انرژی خود را کلا از دست می‌دهند

این برهمکنش‌ها به اندازه حالت تشعشعات باردار ، قابل پیش بینی نیستند. ممکن است تشعشعات بدون بار با احتمال کم برهمکنش از میان مقدار زیادی ازمادهعبور نمایند. این حالت برای ذرات باردار وجود ندارد. خلاصه تشعشعات بدون بار داراینفوذ بیشتری نسبت بهذرات بارداربا انرژی یکسان هستند.

چگونه يك بمب هسته اي بسازيم ؟

 

بمب هاي اتمي شامل نيروهاي قوي و ضعيفي اند كه اين نيروها هسته يك اتم را به ويژه اتم هايي كه هسته هاي ناپايداري دارند، در جاي خود نگه مي دارند. اساسا دو شيوه بنيادي براي آزادسازي انرژي از يك اتم وجود دارد:

 

1- شكافت هسته اي: مي توان هسته يك اتم را با يك نوترون به دو جزء كوچك تر تقسيم كرد. اين همان شيوه اي است كه در مورد ايزوتوپ هاي اورانيوم (يعني اورانيوم 235 و اورانيوم 233) به كار مي رود.

 

- همجوشي هسته اي: مي توان با استفاده از دو اتم كوچك تر كه معمولا هيدروژن يا ايزوتوپ هاي هيدروژن (مانند دوتريوم و تريتيوم) هستند، يك اتم بزرگ تر مثل هليوم يا ايزوتوپ هاي آن را تشكيل داد. اين همان شيوه اي است كه در خورشيد براي توليد انرژي به كار مي رود. در هر دو شيوه ياد شده ميزان عظيمي انرژي گرمايي و تشعشع به دست مي آيد.

 

براي توليد يك بمب اتمي موارد زير نياز است:

- يك منبع سوخت كه قابليت شكافت يا همجوشي را داشته باشد.

- دستگاهي كه همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.

- راهي كه به كمك آن بتوان بيشتر سوخت را پيش از آنكه انفجار رخ دهد دچار شكافت يا همجوشي كرد.

در اولين بمب هاي اتمي از روش شكافت استفاده مي شد. اما امروزه بمب هاي همجوشي از فرآيند همجوشي به عنوان ماشه آغازگر استفاده مي كنند.

بمب هاي شكافتي (فيزيوني): يك بمب شكافتي از ماده اي مانند اورانيوم 235 براي خلق يك انفجار هسته اي استفاده مي كند. اورانيوم 235 ويژگي منحصر به فردي دارد كه آن را براي توليد هم انرژي هسته اي و هم بمب هسته اي مناسب مي كند. اورانيوم 235 يكي از نادر موادي است كه مي تواند زير شكافت القايي قرار بگيرد.اگر يك نوترون آزاد به هسته اورانيوم 235 برود،هسته بي درنگ نوترون را جذب كرده و بي ثبات شده در يك چشم به هم زدن شكسته مي شود. اين باعث پديد آمدن دو اتم سبك تر و آزادسازي دو يا سه عدد نوترون مي شود كه تعداد اين نوترون ها بستگي به چگونگي شكسته شدن هسته اتم اوليه اورانيوم 235 دارد. دو اتم جديد به محض اينكه در وضعيت جديد تثبيت شدند از خود پرتو گاما ساطع مي كنند. درباره اين نحوه شكافت القايي سه نكته وجود دارد كه موضوع را جالب مي كند.

 

- احتمال اينكه اتم اورانيوم 235 نوتروني را كه به سمتش است، جذب كند، بسيار بالا است. در بمبي كه به خوبي كار مي كند، بيش از يك نوترون از هر فرآيند فيزيون به دست مي آيد كه خود اين نوترون ها سبب وقوع فرآيندهاي شكافت بعدي اند. اين وضعيت اصطلاحا «وراي آستانه بحران» ناميده مي شود.

2 - فرآيند جذب نوترون و شكسته شدن متعاقب آن بسيار سريع و در حد پيكو ثانيه (12-10 ثانيه) رخ مي دهد.

3 - حجم عظيم و خارق العاده اي از انرژي به صورت گرما و پرتو گاما به هنگام شكسته شدن هسته آزاد مي شود.

انرژي آزاد شده از يك فرآيند شكافت به اين علت است كه محصولات شكافت و نوترون ها وزن كمتري از اتم اورانيوم 235 دارند. اين تفاوت وزن نمايان گر تبديل ماده به انرژي است كه به واسطه فرمول معروف E=mc2 محاسبه مي شود. حدود نيم كيلوگرم اورانيوم غني شده به كار رفته در يك بمب هسته اي برابر با چندين ميليون گالن بنزين است. نيم كيلوگرم اورانيوم غني شده انداز ه اي معادل يك توپ تنيس دارد. در حالي كه يك ميليون گالن بنزين در مكعبي كه هر ضلع آن 17 متر (ارتفاع يك ساختمان 5 طبقه) است، جا مي گيرد. حالا بهتر مي توان انرژي آزاد شده از مقدار كمي اورانيوم 235 را متصور شد.براي اينكه اين ويژگي هاي اروانيوم 235 به كار آيد بايد اورانيوم را غني كرد. اورانيوم به كار رفته در سلاح هاي هسته اي حداقل بايد شامل نود درصد اورانيوم 235 باشد.در يك بمب شكافتي، سوخت به كار رفته را بايد در توده هايي كه وضعيت «زير آستانه بحران» دارند، نگه داشت. اين كار براي جلوگيري از انفجار نارس و زودهنگام ضروري است. تعريف توده اي كه در وضعيت «آستانه بحران» قرار داد چنين است: حداقل توده از يك ماده با قابليت شكافت كه براي رسيدن به واكنش شكافت هسته اي لازم است. اين جداسازي مشكلات زيادي را براي طراحي يك بمب شكافتي با خود به همراه مي آورد كه بايد حل شود.

1 - دو يا بيشتر از دو توده «زير آستانه بحران» براي تشكيل توده «وراي آستانه بحران» بايد در كنار هم آورده شوند كه در اين صورت موقع انفجار به نوترون بيش از آنچه كه هست براي رسيدن به يك واكنش شكافتي، نياز پيدا خواهد شد.

2 - نوترون هاي آزاد بايد در يك توده «وراي آستانه بحران» القا شوند تا شكافت آغاز شود.

3 - براي جلوگيري از ناكامي بمب بايد هر مقدار ماده كه ممكن است پيش از انفجار وارد مرحله شكافت شود براي تبديل توده هاي «زير آستانه بحران» به توده هايي «وراي آستانه بحران» از دو تكنيك «چكاندن ماشه» و «انفجار از درون» استفاده مي شود.تكنيك «چكاندن ماشه» ساده ترين راه براي آوردن توده هاي «زير بحران» به همديگر است. بدين صورت كه يك تفنگ توده اي را به توده ديگر شليك مي كند. يك كره تشكيل شده از اورانيوم 235 به دور يك مولد نوترون ساخته مي شود. گلوله اي از اورانيوم 235 در يك انتهاي تيوپ درازي كه پشت آن مواد منفجره جاسازي شده، قرار داده مي شود.كره ياد شده در انتهاي ديگر تيوپ قرار مي گيرد. يك حسگر حساس به فشار ارتفاع مناسب را براي انفجار چاشني و بروز حوادث زير تشخيص مي دهد:

1 - انفجار مواد منفجره و در نتيجه شليك گلوله در تيوپ

2 - برخورد گلوله به كره و مولد و در نتيجه آغاز واكنش شكافت

3- انفجار بمب

در «پسر بچه» بمبي كه در سال هاي پاياني جنگ جهاني دوم بر شهر هيروشيما انداخته شد، تكنيك «چكاندن ماشه» به كار رفته بود. اين بمب 5/14 كيلو تن برابر با 500/14 تن TNT بازده و 5/1 درصد كارآيي داشت. يعني پيش از انفجار تنها 5/1 درصد ازماده مورد نظر شكافت پيدا كرد.

 

در همان ابتداي «پروژه منهتن»، برنامه سري آمريكا در توليد بمب اتمي، دانشمندان فهميدند كه فشردن توده ها به همديگر و به يك كره با استفاده از انفجار دروني مي تواند راه مناسبي براي رسيدن به توده «وراي آستانه بحران» باشد. البته اين تفكر مشكلات زيادي به همراه داشت. به خصوص اين مسئله مطرح شد كه چگونه مي توان يك موج شوك را به طور يكنواخت، مستقيما طي كره مورد نظر، هدايت و كنترل كرد؟افراد تيم پروژه «منهتن» اين مشكلات را حل كردند. بدين صورت، تكنيك «انفجار از درون» خلق شد. دستگاه انفجار دروني شامل يك كره از جنس اورانيوم 235 و يك بخش به عنوان هسته است كه از پولوتونيوم 239 تشكيل شده و با مواد منفجره احاطه شده است. وقتي چاشني بمب به كار بيفتد حوادث زير رخ مي دهند:

- نفجار مواد منفجره موج شوك ايجاد مي كند.

2 - موج شوك بخش هسته را فشرده مي كند.

3 - فرآيند شكافت شروع مي شود.

4 - بمب منفجر مي شود.

در «مرد گنده» بمبي كه در سال هاي پاياني جنگ جهاني دوم بر شهر ناكازاكي انداخته شد، تكنيك «انفجار از درون» به كار رفته بود. بازده اين بمب 23 كيلو تن و كارآيي آن 17درصد بود.شكافت معمولا در 560 ميلياردم ثانيه رخ مي دهد.

بمب هاي همجوشي: بمب هاي همجوشي كار مي كردند ولي كارآيي بالايي نداشتند. بمب هاي همجوشي كه بمب هاي «ترمونوكلئار» هم ناميده مي شوند، بازده و كارآيي به مراتب بالاتري دارند. براي توليد بمب همجوشي بايد مشكلات زير حل شود:دوتريوم و تريتيوم مواد به كار رفته در سوخت همجوشي هر دو گازند و ذخيره كردنشان دشوار است. تريتيوم هم كمياب است و هم نيمه عمر كوتاهي دارد بنابراين سوخت بمب بايد همواره تكميل و پر شود.دوتريوم و تريتيوم بايد به شدت در دماي بالا براي آغاز واكنش همجوشي فشرده شوند. در نهايت «استانسيلا اولام» دريافت كه بيشتر پرتو به دست آمده از يك واكنش فيزيون، اشعه X است كه اين اشعه X مي تواند با ايجاد درجه حرارت بالا و فشار زياد مقدمات همجوشي را آماده كند.

 

بنابراين با به كارگيري بمب شكافتي در بمب همجوشي مشكلات بسياري حل شد. در يك بمب همجوشي حوادث زير رخ مي دهند:

1 - بمب شكافتي با انفجار دروني ايجاد اشعه X مي كند.

2 - اشعه X درون بمب و در نتيجه سپر جلوگيري كننده از انفجار نارس را گرم مي كند.

3 - گرما باعث منبسط شدن سپر و سوختن آن مي شود. اين كار باعث ورود فشار به درون ليتيوم - دوتريوم مي شود.

4 - ليتيوم - دوتريوم 30 برابر بيشتر از قبل تحت فشار قرار مي گيرند.

5 - امواج شوك فشاري واكنش شكافتي را در ميله پولوتونيومي آغاز مي كند.

6 - ميله در حال شكافت از خود پرتو، گرما و نوترون مي دهد.

7 - نوترون ها به سوي ليتيوم - دوتريوم رفته و با چسبيدن به ليتيوم ايجاد تريتيوم مي كند.

8 - تركيبي از دما و فشار براي وقوع واكنش همجوشي تريتيوم - دوتريوم ودوتريوم - دوتريوم و ايجاد پرتو، گرما و نوترون بيشتر، بسيار مناسب است.

9 - نوترون هاي آزاد شده از واكنش هاي همجوشي باعث القاي شكافت در قطعات اورانيوم 238 كه در سپر مورد نظر به كار رفته بود، مي شود.

10 - شكافت قطعات اروانيومي ايجاد گرما و پرتو بيشتر مي كند.

11 - بمب منفجر شود.

 

نگاه اجمالی:

دانش تبدیلاورانیومطبیعی که در طبیعت وجود دارد از طریقشکافت اتمهابه اورانیوم غنی شده که دارایانرژی بسیار زیاد است، فناوری هسته ای نام دارد. فرآیند تهیهسوخت هسته ایاز اورانیوم ، فرآیند بسیارپیچیده و ظریفی است و دانش انجام این کار از دانشهای پیشرفته بشری است. تبدیلاورانیوم بهاورانیوم غنی شده، راههای مختلفی دارد کهدو نوع رایج آن از طریقدستگاههای سانتریوفوژو از طریقلیزرمی باشد.

کشورهای قدرتمند جهاندانش هسته ایرا انحصاری خود کرده اند. بهراحتی اجازه دسترسی دیگران به این دانش را نمی دهند. در مقطع کنونی حدود 10 کشوراین دانش را در اختیار دارند. انرژیهسته ایدارای کاربردهای فراوان است. در یک تقسیم بندی کلی می توانکاربردهایانرژی هسته ایرا در دو بخش نظامی و غیر نظامی یا صلح جویانه قرار داد.

 

کاربرد انرژی هسته ای در تولید برق :

یکی از مهم ترین موارداستفاده صلح آمیز از انرژی هسته ای، تولیدبرق از طریق نیروگاههای اتمی است. با توم به پایان پذیر بودنمنابع فسیلیو روند رو به رشد توسعه اجتماعیو اقتصادی ، استفاده از انرژی هسته ای برای تولید برق را امری ضروری و لازم میدانند و ساخت چندنیروگاهاتمیرا دنبال مینماید.

ایرانهر ساله حدودا به هفت هزار مگاوات برق در سال نیاز دارد. نیروگاه اتمی بوشهر 1000 مگاوات برق را درصورت راه اندازی تامین می نماید. و احداث نیروگاههای دیگر برای رفع این نیازی ضروریاست. برای تولید میزان برق حدود 190 میلیون بشکهنفتخاممصرف می شود. که در صورت تامین از طریق انرژی هسته ای سالیانه 5 میلیارددلار صرفه جویی خواهد شد.

 

برتریانرژیهسته ایبر سایرانرژیها:

علاوه بر صرفه اقتصادی دلایل زیر استفاده از انرژی هسته ای را ضروریمینماید. منابع فسیلی محدود بوده و متعلق به نسلهای آتی میباشد. استفاده از نفت خام در صنایع تبدیلپتروشیمیارزش بیشتری دارد. تولید برق از طریق نیروگاه اتمی ، آلودگی نیروگاههای کنونی را ندارد. تولید هفتهزار مگاوات با مصرف 190 میلیون شبکهنفتخام، هزارتندیاکسید کربن، 150 تنذراتمعلق در هوا، 130 تنگوگردو 50 تناکسید نیتروژنرا درمحیطزیستپراکنده می کند، در حالی که نیروگاه اتمی چنین آلودگی را ندارد.

انرژی هسته ای در پزشکی هسته ایو اموربهداشتی:

در کشورهای پیشرفته صنعتی ، از انرژی هسته ای به صورت گستردهدر پزشکی استفاده می گردد. با توجه به شیوع برخی از بیماریها از جملهسرطان، ضرورت تقویتطب هسته ایدر کشورهای در حال توسعه ، هرروز بیشتر می شود. موارد زیر از مصادیق تکنیکهای هسته ای درعلم پزشکیاست:

تهیه و تولیدکیتهای رادیو داروییجهت مراکزپزشکی هسته ای

تهیه و تولیدرادیو داروییجهت تشخیصبیماری تیروییدو درمان آنها

تهیه و تولیدکیتهای هورمونی

تشخیص و درمانسرطان پروستات

تشخیصسرطان کولون،روده کوچکو برخیسرطانهای سینه

تشخیصتومورهای سرطانیو بررسیتومورهای مغزی، سینه و ناراحتی وریدی

تصویر برداری بیماریهای قلبی، تشخیصعفونتها والتهاب مفصلی،آمبولیولختههای وریدی

موارد دیگری چون تشخیصکم خونی، کنترلرادیو داروهایخوراکی و تزریقی و ...

کاربرد انرژی هسته ای در بخش دامپزشکی ودامپروری :

تکنیکهای هسته ای در حوزهدامپزشکیموارد مصرفی چون تشخیص و درمانبیماریهای دامی ، تولید مثل دام ، اصلاح نژاد و دام ،تغذیه،بهداشتوایمن سازی محصولات دامیو خوراک دام دارد.

کاربرد انرژی هسته ای در دسترسی به منابع آب :

تکنیکهای هسته ایبرای شناساییحوزه های آب زیر زمینیهدایت آبهای سطحی وزیر زمینی ، کشف وکنترل نشت و ایمنی سدهامورد استفاده قرارمیگیرد. در شیرین کردن آبهای شور نیز انرژی هستهای کاربرد دارد.

 

کاربرد انرژی هسته ای در بخش صنایع غذایی وکشاورزی :

از انرژی هسته ای در حوزههای کشاورزی وصنایع غذاییاستفاده های بسیار فراوانی صورتمی گیرد. موارد عمده استفاده در این بخش عبارت است از :

جلوگیری از جوانه زدن محصولات غذایی

کنترل و از بین بردنحشرات

به تاخیر انداختن زمان رسیدن محصولات

افزایش زمان نگهداری

کاهش میزانآلودگی میکروبی

از بین بردنویروسهای گیاهیو غذایی

طرح باردهی و جهش گیاهانیچونگندموبرنجوپنبه

آنچه باید بدانیم:

تکنیکهای هسته ای بر کشفمینهای ضد نفرنیز کاربرد دارد. بنابرین ،دانش هسته ای با این قدرت و وسعتی که دارد، هر روز بر دامنه استفاده از فناوری هستهای و بویژهانرژیهسته ایافزوده می شود. کاربرد انرژی در بخشهای مختلف به گونهای است که اگرکشوری فناوری هسته ای را نهادینه نماید، در بسیاری از حوزه‌های علمی و صنعتی ،ارتقای پیدا می کند و مسیر توسعه را با سرعت طی می نماید.

 

 

اورانیوم

اورانیوم عنصر فلزي، با علامت اختصاري U و عدد اتمي 92 است كهمي‌تواند هم به عنوان سوخت براي نيروگاه‌هاي هسته‌اي و هم براي بمب اتم بكار برود

 
اورانيوم در سال 1982 توسط كلاپروت، شيميدان آلماني در معدن سنگ پجيلند از معدنساكوتي كشف شده است. پرتوزايي در سال 1896 توسط فيزيكدان فرانسوي به نام هنري بكرلكشف گرديد. اما توسط خواهران كوري زماني كه آنان راديوم و پلوتونيوم همراه اورانيومرا شناسايي كردند فرمول‌بندي شد. استحصال اورانيوم از معدن سنگ در سال 1914انجام گرفت و در سال 1939 داينگ پديده فيسيون طبيعي را براي عناصر پرتوزايي معرفيكرد. در سال 1942 با كشف پديده تبديل ساده به انرژي (E=MCR) اورانيوم به عنوان مادهقدرتمند براي توليد انرژي وارد ميدان گرديد و از آن زمان به بعد انرژي هسته‌اي يكياز اقلام مهم انرژي مطرح شد.

امروزه حدود 582 معدن اورانيوم با ذخيره 680، 810، 4 تن در رده RAR و EAR كره زمين كشف شده است اورانيومي كه از معدن به دست مي‌آيد يكدست نيستند. به عبارت ديگر همه اتم‌هاي اورانيوم داراي يك وزن نيستند. بعضي از آنهاسنگين‌تر و بعضي از آنها سبك‌ترند.
همه اتم‌هاي اورانيوم، يعني چه اورانيومسنگين و چه اورانيوم نيمه سنگين و چه اورانيوم سبك، در درون هسته خود داراي 92پروتون مي‌باشند، اما تعداد نوترون‌هاي آنها متفاوت است. اورانيوم سنگين، در هستهخود تعداد 146 نوترون دارد. در حالي كه اورانيوم نيمه سنگين تعداد 143 نوترون واورانيوم سبك تعداد 142 نوترون دارد. براي نام‌گذاري اين سه نوع اورانيوم،دانشمندان تعداد پروتون‌ها و نوترون‌هاي آنها را به اسم اورانيوم اضافه مي‌كنند. بهعنوان مثال، اورانيوم سنگين را به نام اورانيوم 238 يا U238، اورانيوم نيمه سنگينرا به نام اورانيوم 235 يا U235 و اورانيوم سبك را به نام اورانيوم 234 يا U234 مي‌نامند. براي سوخت راكتورهاي هسته‌اي و بمب اتم، اورانيوم نيمه سنگين از همهمناسب‌تر است، اما درصد آن در سنگ معدن اورانيوم چيزي كمتر از يك درصد است. به طوركلي، اورانيوم سنگين به مقدار زياد يعني حدود نود و نه و سه دهم درصد و اورانيومنيمه سنگين به مقدار بسيار كم يعني حدود هفت دهم درصد و اورانيوم سبك به مقدارفوق‌العاده جزيي يعني به مقدار يك صدم درصد به طور طبيعي، در معدن اورانيوم وجوددارد

 
اورانيوم نيمه سنگين يا U235، عنصر اصلي براي راه انداختن و ادامه يافتنچرخه سوخت در راكتور اتمي است. اما مقدار طبيعي آن، يعني مقدار هفت دهم درصد، كافينيست و بايد غلظت اورانيوم نيمه سنگين از هفت دهم درصد به پنج درصد افزايش يابد. عمليات مربوط به افزايش غلظت اورانيوم نيمه سنگين از هفت دهم درصد به پنج درصد را،اصطلاحاً، عمل غني‌سازي اورانيوم مي‌نامند. براي اين كار از دستگاهي به نام «سانتريفيوژ» استفاده مي‌كنند. ميزان مصرف سالانه اورانيوم در كشورهاي مختلفبالغ بر 6500 تن مي‌شود. انتظار مي‌رود مقدار مصرف تا سال 2020 ميلادي به 75000 تندر سال فزوني يابد.

مهمترين كشورهاي داراي منابع اورانيوم عبارتند از: كانادا،استراليا، آفريقاي جنوبي، برزيل، قزاقستان، ازبكستان، روسيه، نيجريه، ناميبيا. معدن‌هاي اورانيوم داراي 10 هزار تن از بزرگترين معدن‌ها و كوچكترين آن با ذخيرهحدود 500 تن به شمار مي‌رود.
گرچه انواع مختلفي از معادن اورانيوم كشف گرديده ودر دست بهره‌برداري است اما معادن جاي گرفته در ماسه سنگي كه مناسب استحصال هستند. از انواع ارزان و اقتصادي در بازار جهان تلقي مي‌شوند.

 

از بمب اتم بيشتر بدانيم

 

هانري بكرل نخستين كسي بود كه متوجه پرتودهي عجيب سنگ معدن اورانيم گرديد پس از ان در سال 1909 ميلادي ارنست رادرفورد هسته اتم را كشف كرد. وي همچنين نشان دادكه پرتوهاي راديواكتيو در ميدان مغناطيسي به سه دسته تقيسيم مي شود( پرتوهاي الفا و بتا وگاما) بعدها دانشمندان دريافتند كه منشاء اين پرتوها درون هسته اتم اورانيم مي باشددر سال 1938 با انجام ازمايشاتي توسط دو دانشمند الماني بنامهاي اتوهان و فريتس شتراسمن فيزيك هسته اي پاي به مرحله تازه اي نهاد اين فيزيكدانان با بمباران هسته اتم اورانيم بوسيله نوترونها به عناصر راديواكتيوي دست يافتند كه جرم اتمي كوچكتري نسبت به اورانيم داشت و در اينجا بود كه نا قوس شوم اختراع بمب اتمي به صدا در امد. زيرا هر فروپاشي هسته اورانيم ميتوانست تا 200 مگاولت انرژي ازاد كند وبديهي بود اگر هسته هاي بيشتري فرو پاشيده مي شد انرژي فراواني حاصل مي گرديد.

بعدها فيزيكدانان ديگري نيز در اين محدوده به تحقيق مي پرداختند يكي از انان انريكو فرمي بود( 1954 - 1901) كه بخاطر تحقيقاتش در سال 1938 موفق به دريافت جايزه نوبل گرديد.در سال 1939 يعني قبل از شروع جنگ جهاني دوم در بين فيزيكدانان اين بيم وجود داشت كه المانيهابه كمك فيزيكدانان نابغه اي مانند هايزنبرگ ودستيارانش بتوانند با استفاده از دانش شكافت هسته اي بمب اتمي بسازندبه همين دليل از البرت انيشتين خواستند كه نامه اي به فرانكلين روزولت رئيس جمهور وقت امريكا بنويسد در ان نامه تاريخي از امكان ساخت بمبي صحبت شد كه هر گز هايزنبرگ ان را نساخت.چنين شدكه دولتمردان امريكا براي پيشدستي برالمان پروژه مانهتن را براه انداختندو از انريكو فرمي دعوت به عمل اوردند تا مقدمات ساخت بمب اتمي را فراهم سازد سه سال بعددر دوم دسامبر 1942 در ساعت 3 بعد از ظهر نخستين راكتور اتمي دنيا در دانشگاه شيكاگو امريكا ساخته شد.سپس در 16 ژوئيه 1945 نخستين ازمايش بمب اتمي در صحراي الامو گرودو نيو مكزيكو انجام شد.سه هفته بعد هيروشيما درساعت 8:15 صبح در تاريخ 6 اگوست 1945 بوسيله بمب اورانيمي بمباران گردييد و ناكازاكي در 9 اگوست سال 1945 بمباران شدند كه طي ان صدها هزار نفر فورا جان باختند.

 

بمبهاي هسته اي چگونه ساخته ميشوند؟

بمبهاي هسته اي به دو شكل ساخته مي شوند. بمبهاي شكافتي (اتمي) و بمبهاي همجوشي (هيدروژني). در حاليكه جزئيات اين بمبها محرمانه است ولي نكات اساسي آنها قابل دسترس است. سوخت در يك بمب شكافتي مشتمل بر اورانيوم 235 و پلوتونيم 239 ي تقريبا خالص است كه هر دو هسته هاي شكافت پذيري دارند. يك تكه ي كوچك از چنين ماده اي نمي تواند منفجر شود زيرا تعداد بسيار زيادي از نوترونها فرار مي كنند. ولي در يك جرم به قدر كافي بزرگ (بحراني) واكنش زنجيره اي صورت مي گيرد. يك نوترون اوليه ي اتفاقي باعث شروع شكافت خواهد شد... يك بمب نوعي تقريبا 10 به توان 24نوترون در كمتر از  10به توان 7-  ثانيه آزاد مي كند كه باعث گرماي بسيار شديد مي شود. همجوشي فرق دارد. همجوشي وقتي رخ مي دهد كه دو هسته ي سبك را آنقدر به هم نزديك كنيم كه در حوزه ي عمل جاذبه ي متقابل نيروي هسته اي قوي قرار گيرند. از آن به بعد به شدت هم را جذب مي كنند و اتمي سنگين تر توليد مي كنند و مقداري انرژي آزاد مي كنند. همجوشي را مي توان در محيط پلاسمايي بوجود آورد و اخيرا با ليزر هم اين كار را مي كنند. در اين همجوشي قرصهاي كوچكي از دوتريم و ترتيم (عناصري سبك كه همخانواده ي هيدروژنند) را بوسيله فوجهاي ليزري پرقدرت گرم مي كنند. اگر توان ليزرها كم باشد انفجارهاي كوچكي در اين قرصهاي كوچك رخ مي دهد. اما اگر قدرت بالا باشد و در زمان كوتاه اثر كنند همجوشي رخ مي دهد. توان اين نوع ليزرها بيش از توان نيروي برق آمريكاست. پس تهيه اش بسيار سخت است .

 

اختراع بمب اتم

 

در طول جنگ جهانى دوم شاهد نوآورى تسليحاتى از جانب دولتهاى درگير در جنگ مى‏باشيم، سه دولت عمده‏اى كه داراى مراكز تحقيقات استراتژيك و لابراتورهاى معظم تحقيقاتى بودند، عبارتند بودند از ژاپن، آلمان، آمريكا. ژاپن به دنبال توسعه سلاح‏هاى شيميايى بود كه در اين زمينه موفقيت چنداني به دست نمى‏آورد.آلمان‏ها داراى مركز تحقيقاتى «پينامون» بودند كه موفق به اختراع سلاحى نو در تابستان 1940 مى‏شوند، اين سلاح موشك بود كه در طول جنگ آلمان‏ها عليه انگلستان از خاك فرانسه ي اشغال شده به كار مى‏بردند. اولين موشكها در تابستان 1940 بود كه با پشت سر گذاشتن كانال مانش به خاك انگلستان اصابت مى‏كرد. تا مدت‏ها انلگيسيها اختراع چنين سلاحى را باور نمى‏كردند. مخترع موشك «فون براون» آلمانى بود و اولين موشك‏ها VI و VII نام داشتند. اما در رابطه با تحقيقات مربوط به شكافتن هسته اتم، على رغم تبليغات متفقين كه به بزرگ نمايى خطر اتمى آلمان مى‏پرداختند، نازى‏ها در اين خصوص موفقيتى به دست نياورده و پس از شكست آلمان مشخص مى‏شود كه آنها در مرحله ابتدايى ساخت بمب اتم قرار داشتند.

مركز سوم، آمريكا بود. آمريكا با استفاده از امتياز منحصر به فرد دور بودن از صحنه جنگ و مصونيت از بمباران و ويرانى، در سال 1943 پروژه مانهتن را در صحراى لوس آلاموس (Los Alamos) در ايالت نيومكزيكو، شكل مي دهد. رياست اين پروژه اتمى، با پروفسور «اوپن هايمر» بود و دانشمندان غير اروپايى مانند «فرمى» و ... در اين پروژه نقش داشتند. رياست اين پروژه با يك ژنرال سه ستاره، به نام «گروز» بود كه به طور مرتب، واشنگتن را از پيشرفت كار مطلع مى‏ساخت. يكي از ويژگي هاي پروژه مانهتن، هزينه بسيار بالاي آن بود (25 ميليارد دلار) كه در زمان جنگ هيچ دولتى چنين بودجه‏اى را نداشت. سرانجام در حالى كه در 8 مى 1945 آلمان تسليم مى‏شود و جنگ اروپا به پايان مى‏رسد، فاتحين كنفرانس پوتست دام را به منظور تعيين سرنوشت آلمان تشكيل مى‏دهند، پوتست دام يك منطقه ييلاقى در نزديك برلين بود كه با توجه به اينكه برلين آنقدر ويران شده بود، حتي ساختمان درخوري در اين شهر نبود كه در آن اجلاس برگزار شود. در بين كنفرانس، هرى ترومن، رئيس جمهور آمريكا، تلگراف رمزى، تحت عنوان «نوزاد متولد شد»، دال بر به ثمر رسيدن پروژه مانهتن دريافت مى‏كند. اين پروژه موفق به ساخت اولين بمبى مى‏شود كه در 16 ژوئيه 1945 مورد تست قرار مى‏گيرد. اوپن هايمر و ديگران، در بونكرى تجمع كرده بودند و آزمايش را مورد بررسى قرار مى‏دهند كه ظاهرا همانجا اوپن هايمر پشيمان مى‏شود. در اواخر جولاى، رئيس جمهور آمريكا، دستور به كار بردن اين سلاح جديد را عليه ژاپن براى تاريخ بعد از 2 اوت صادر مى‏كند؛ 5 شهر ژاپن به ترتيب اولويت براى واشنگتن در ليست قرار مى‏گيرند: توكيو، كيوتو، هيروشيما، ناگويا، ناكازاكى.

 

 

دید کلی: انرژی آزاد شده در واکنشهای شکست هسته‌ای اتمی عناصر سنگین «اورانیم ، پلوتونیم) ، یا انرژی حاصل از همجوشی هسته اتمی عناصر سبک «هیدروژن) و تبدیل آنها به هسته عناصر سنگین ، انرژی هسته‌ای نام دارد. عنوان مذکور نسبت به اصطلاح انرژی اتمی از نظر علمی صحیحتر و دقیقتر می‌باشد. جهت دیگری که استفاده از توان هسته‌ای به مقیاس وسیعی به طرف آن سوق یافته تولید انرژی الکتریکی از انرژی رها شده در عمل شکافت است. <:P:>تقریبا در تمام سیستمهای تولید توان هسته‌ای موجود ، راکتور هسته‌ای منبع آزمایش‌های مربوط به گرما برای به کار انداختن توربینهای بخار است، این توربینها مولدهای الکتریکی را درست به همان گونه به حرکت در می‌آورند که توانگاههای نفت سوز یا زغال سنگ عمل می‌کنند. در یک نیروگاه هسته‌ای معمولی ماده شکافت پذیر به جای زغال سنگ یا نفت به کار می رود و بنابراین یک منبع جدید انرژی به صورت الکتریسیته فراهم می‌گردد. <:P:>
استفاده مفید از همجوشی هسته‌ای: <:P:>

واکنشهای همجوشی در آزمایشگاه از طریق بمباران مواد سبک مناسبی که به عنوان هدف قرار می‌گیرند با مثلا ، دوترونهایی پر انرژی که از یک شتابدهنده ذرهای پرتاب می‌شوند. تولید می‌گردد. در این واکنشها ، هسته‌هایی تولید می‌شوند که هم از هسته‌ها "پرتابه‌ها" و هم از هسته‌هایی که هدف قرار گرفته، سنگینترند. البته در این واکنشها تعدادی ذرات اضافی و تعدادی انرژی آزاد می‌شود. <:P:>

در واکنش همجوشی معروفی ایزوتوپی از هیدروژن با عدد اتمی A=3 از جوش خوردن هیدروژنهای اتمی که تریتیم نامیده می‌شود، تولید می‌شود. تریتیم که به تعداد ناچیز در طبیعت یافت می‌شود. رادیواکتیو بوده و نیم عمر آن حدود 12 سال است. تریتیم پس از گسیل ذره بتا به 32He که ایزوتوپی از هلیم است تباهی می‌یابد. <:P:>

هرگاه هدفی شامل تریتیم با دوترون بمباران شود، 42He تولید و MeV17.6انرژی آزاد می‌گردد. از این انرژیMeV 14.1 به صورت انرژی جنبشی نوترون و 3.5MeV به صورت انرژی جنبشی هسته تولید شده ظاهر می‌گردد. همجوشی تریتیم و دوتریم امکان فراهم آمدن منابع بزرگی از انرژی را برای ، مثلا ، توانگاه‌های الکتریکی به دست می‌دهد. دوتریم در آب وجود دارد. فراوانی آن حدود یک در هفت هزار اتم هیدروژن است و می‌توان آن را ایزوتوپ سبکتر خود جدا کرد. <:P:>

چهار لیتر آب حدود 0.13gr دوتریم دارد، که امروزه می‌توان با هزینه حدود 8% دلار آن را جدا کرد. اگر این مقدار کم دوتریم بتواند در شرایط مناسب با تریتیم (که احتمالا با واکنش مورد بحث فوق تشکیل شده باشد) ترکیب شود. برونداد انرژی آن معادل انرژی حاصل از حدود 1140 لیتر بنزین خواهد بود. مقدار کل دوتریم موجود در اقیانوسها بالغ بر حدود 1017Kg و محتوای انرژی آن حدود 1020 کیلو وات در سال است. اگر بتوانیم دوتریم و تریتیم را برای تولید انرژی مورد استفاده قرار دهیم، منبع عظیمی از انرژی فراهم می‌شود. <:P:>

چرا سهم بزرگی از انرژی هدر می‌رود؟ <:P:>آزاد شدن انرژی زیاد با فرآیند همجوشی برروی زمین ، تاکنون فقط به وسیله انفجارهای آزمایش‌های مربوط به گرما هسته‌ای از قبیل بمبهای هیدروژنی ممکن بوده‌است. یک بمب هیدروژنی مرکب از مخلوطی از عناصر سبک با یک بمب شکافتی است. ذرات پرانرژی که به وسیله واکنش شکافت ایجاد می‌شود. به عنوان آغازگر واکنش همجوشی به‌کار می‌آید. <:P:>انفجار یک بمب شکافتی دمایی در حدود 5x107˚K تولید می‌کند. که برای ایجاد واکنش همجوشی کافی است. به دنبال آن واکنشهای همجوشی مقادیر عظیمی انرژی اضافی آزاد می‌کنند. انرژی رها شده کل بسیار بیشتر از آن خواهد بود که از بمب شکافتی ، به تنهایی آزاد می‌شود. علاوه بر این ، برای اندازه بمبهای شکافتی نوعی حد بالا وجود دارد. که در ماورای آن قدرت تخریبی این بمبها خیلی بیشتر می‌شود. (زیرا ماده شکافتپذیر اضافی آنها پیش از آنکه بتواند دچار شکافت شود، پراکنده می‌گردد) اما برای اندازه سلاحهای هیدروژنی چنین حدی وجود ندارد و بنابر این قدرت تخریب آن محدودیت ندارد. <:P:>

پیامدهای انرژی هسته‌ای: <:P:>عناصر طبیعی یا مصنوعی که هسته اتمی آنها تحت تاثیر بمباران نوترون مستعد شکست می‌باشد. در این عمل تعداد بیشتری نوترون (دو یا سه) نسبت به آنچه که در شکست مصرف شده، آزاد می‌گردد و شبیه شکل گرفتن بهمن برفی ، یک واکنش زنجیری شکست در این مواد شروع می‌شود. این مواد شامل اورانیم 235 ، پلوتونیم 239 ، اورانیم 233 و اورانیم 238 می‌باشد. در مورد واکنشهای حرارتی ـ هسته‌ای کنترل شده (ترکیب هسته‌های اتمی عناصر سبک و تبدیل آنها به هسته عناصر سنگینتر) ، سوخت هسته‌ای شامل تمام ایزوتوپهای هیدروژن «پروتنیوم ، دوتریم ، تریتیوم) و نیز لیتیوم می‌گردد. <:P:>

استفاده مفید از سوخت شکافت هسته‌ای: <:P:>شکافت هسته‌ای نمونه‌ای از یک نتیجه غیر منتظره عملی بسیار مهمی است که در جریان یک کار پژوهشی حاصل شد. کار پژوهش مذکور به دلایل متعددی صورت می‌گرفت ولی هیچ یک با امکان مفید بودن کشف مورد نظر ارتباطی نداشت. این کشف همچنین نمونهای بسیار عالی از به کارگیری همزمان روشهای فیزیکی و شیمیایی در تحقیقات هسته‌ای و سودمندی کار جمعی است. پس از آنکه ژولیو کوری و ماری کوری نشان دادند بعضی از محصولات واکنش های هسته‌ای رادیواکتیواند. <:P:>فرمی و همکاران او در ایتالیا عهده دار شدند تا مطالعه‌ای سازمان یافته درباره آن گونه واکنشهای هسته‌ای که با نوترون القا می‌شوند. به عمل آوردند. فرمی در سال 1934 دریافت که بمباران اورانیم با نوترون واقعا عناصر رادیواکتیو جدیدی در هدف تولید می‌کند که با گسیل پرتوها و فعالیت تباهی و نیم عمرهای نسبتا کوتاه که مشخصه جدید بودن آنها بود، معلوم می‌شد. در بدو امر تصور می‌رفت که این عناصر جدید همان عناصر ماورای اورانیم فرضی باشند. انرژی آزاد شده در شکافت هسته در حدود 200MeV است. <:P:>این مقدار انرژی را یا از طریق مقایسه جرمهای سکون مواد ترکیب شونده و مواد تولید شده یا از طریق منحنی انرژی اتصال می‌توان حساب کرد. انرژی آزادشده در عمل شکافت 20 برابر بیشتر از واکنش های هسته‌ای معمولی است که معمولا کمتر از 10MeV است و همچنین بیش از یک میلیون مرتبه بزرگتر از واکنش های شیمیایی است. در شرایط مناسب نوترونهای آزاد شده در عمل شکافت می‌تواند به نوبه خود ، موجب شکافت در اتمهای اورانیم مجاور خود شوند، و در این صورت فرآیندی که معروف به واکنش زنجیری است در یک نمونه اورانیم صورت می‌گیرد. ترکیبی از رهایی انرژی بسیار زیاد در عمل شکافت و امکان واکنش زنجیری مبنایی است برای استفاده بزرگ مقیاس از انرژی هسته‌ای. <:P:>

پیامدهای شکافت هسته‌ای: <:P:>استفاده از انرژی هسته‌ای به مقیاس زیاد بین سالهای 1939 ، تا 1945 در ایالات متحده انجام شد. این امر زیر فشار جنگ جهانی دوم به صورت نتیجه تلاشهای مشترک عده کثیری از دانشمندان و مهندسان صورت گرفت. دست اندرکارانی که در ایالات متحده به این کار اشتغال داشتند آمریکایی ، بریتانیایی ، و پناهندگان اروپایی کشورهایی بودند که زیر سلطه فاشیسم بود. تلاش آنان ، این بود که پیش از آلمانیها به یک سلاح هسته‌ای دست یابند. <:P:>در طول جنگ جهانی دوم از راکتورهای هسته‌ای برای تولید مواد خام نوعی بمب هسته‌ای ، یعنی برای ساختن 239Pu از 238U استفاده می‌شد. طراحی این راکتورها به گونهای بود که بعضی از نوترونهای حاصل از شکافت اتمی 235U به قدر کافی کند می‌شدند و موجب بروز شکافت در اتمهای 238U نمی‌شدند. (در اورانیم طبیعی ، فقط حدود 75. 0% اتم‌های 235U وجود دارد) در عوض ، نوترونهای مذکور از طریق واکنشهایی که در بخش قبل بیان شده به وسیله 238U جذب شده و هسته‌های 239Pu را تشکیل می‌دادند.

 

چرخه سوخت هسته اى و اجزاى تشكيل دهنده آن

انرژى هسته اى با توجه به ويژگى هاى حيرت انگيزش درآزادسازى حجم بالايى از انرژى در قبال از ميان رفتن مقادير ناچيزى از جرم، به عنوانجايگزين سوخت هاى پيرفسيلى كه ناجوانمردانه در حال بلعيده شدن هستند، مطرح شده است. ايران نيز با وجود منابع گسترده نفت و گاز به دليل كاربردهاى بهترى كه سوخت هاىفسيلى نسبت به سوزانده شدن در كوره ها و براى توليد حرارت دارند، براى دستيابى بهاين نوع از انرژى تلاش هايى را از سال هاى دور داشته است و در سال هاى پس از انقلابهمواره مورد اتهام واقع شده كه هدف اصلى اش نه فناورى صلح آميز كه رسيدن به فناورىتسليحات هسته اى است.

در اين گفتار پيش از آن كه وارد مباحث متداولديپلماتيك شويم نگاهى خواهيم انداخت به چرخه سوخت هسته اى و اجزاى تشكيل دهنده آن،همچنين مرز ميان كاربرد صلح آميز و تسليحاتى را نشان خواهيم داد.چرخه سوخت هسته اىشامل مراحل استخراج، آسياب، تبديل، غنى سازى، ساخت سوخت باز توليد و راكتور هسته اىاست و به يك معنا كشورى كه در چرخه بالا به حد كاملى از خودكفايى و توسعه رسيدهباشد با فناورى توليد سلاح هاى هسته اى فاصله چندانى ندارد.

 

 

استخراج

در فناورى هسته اى، خواه صلح آميز باشد يانظامى، ماده بنيادى موردنياز، اورانيوم است. اورانيوم از معادن زيرزمينى و همچنينحفارى هاى روباز قابل استحصال است. اين ماده به رغم آن كه در تمام جهان قابلدستيابى است اما سنگ معدن تغليظ شده آن به مقدار بسيار كمى قابل دستيابى است.

زمانى كه اتم هاى مشخصى از اورانيوم در يك واكنش زنجيره اى دنباله دار كهبه دفعات متعدد تكرار شده، شكافته مى شود، مقادير متنابهى انرژى آزاد مى شود، بهاين فرآيند شكافت هسته اى مى گويند. فرآيند شكاف در يك نيروگاه هسته اى به آهستگى ودر يك سلاح هسته اى با سرعت بسيار روى مى دهد اما در هر دو حالت بايد به دقت كنترلشوند. مناسب ترين حالت اورانيوم براى شكافت هسته اى ايزوتوپ هاى خاصى از اورانيوم 235 (يا پلوتونيوم 239) است. ايزوتوپ ها، اتم هاى يكسان با تعداد نوترون هاى متفاوتهستند. به هرحال اورانيوم 235 به دليل تمايل باطنى به شكافت در واكنش هاى زنجيرى وتوليد انرژى حرارتى به عنوان «ايزوتوپ شكافت» شناخته شده است. هنگامى كه اتماورانيوم 235 شكافته مى شود دو يا سه نوترون آزاد مى كند اين نوترون ها با ساير اتمهاى اورانيوم 235 برخورد كرده و باعث شكاف آنها و توليد نوترون هاى جديد مىشود.براى روى دادن يك واكنش هسته اى به تعداد كافى از اتم هاى اورانيوم 235 براىامكان ادامه يافتن اين واكنش ها به صورت زنجيرى و البته خودكار نيازمنديم. اين جرممورد نياز به عنوان «جرم بحرانى» شناخته مى شود.بايد توجه داشت كه هر 1000 اتمطبيعى اورانيوم شامل تنها حدود هفت اتم اورانيوم 235 بوده و 993 اتم ديگر از نوعاورانيوم 238 هستند كه اصولاً كاربردى در فرآيندهاى هسته اى ندارند.

تبديل اورانيوم

سنگ معدن اورانيوم استخراج شده درآسياب خرد و ريز شده و به پودر بسيار ريزى تبديل مى شود. پس از آن طى فرآيندشيميايى خاصى خالص سازى شده و به صورت يك حالت جامد به هم پيوسته كه از آن به عنوان «كيك زرد» (yellow cake) ياد مى شود، درمى آيد. كيك زرد شامل 70 درصد اورانيوم بودهو داراى خواص پرتوزايى (radioactive) است.

هدف پايه اى دانشمندان هسته اىاز فرآيند غنى سازى افزايش ميزان اتم هاى اورانيوم 235 است كه براى اين هدفاورانيوم بايد اول به گاز تبديل شود. با گرم كردن اورانيوم تا دماى 64 درجهسانتيگرادى حالت جامد به گاز هگزا فلوئوريد اورانيوم (UFG) تبديل مى شود. هگزافلوئوريد اورانيوم خورنده و پرتوزا است و بايد با دقت جابه جا شود، لوله ها وپمپ ها در كارخانه هاى تبديل كننده به صورت ويژه اى از آلياژ آلومينيوم و نيكلساخته مى شوند. گاز توليدى همچنين بايد از نفت و روغن هاى گريس به جهت جلوگيرى ازواكنش هاى ناخواسته شيميايى دور نگه داشته شود.

غنىسازى

هدف غنى سازى مشخصاً افزايش ميزان اورانيوم 235 _ ايزوتوپشكافت _ است. اورانيوم مورد نياز در مصارف صلح آميز نظير راكتورهاى هسته اى نيروگاهها بايد شامل دو تا سه درصد اورانيوم 235 باشد اما اورانيوم مورد نياز در تسليحاتاتمى بايد شامل بيش از نود درصد اورانيوم 235 باشد.شيوه متداول غنى سازى اورانيومسانتريفوژ كردن گاز است. در اين روش هگزافلوئوريد اورانيوم در يك محفظه استوانه اىبا سرعت بالا در شرايط گريز از مركز قرار مى گيرد. اين كار باعث جدا شدن ايزوتوپهاى با جرم حجمى بالاتر از اورانيوم 235 مى شود (اورانيوم 238). اورانيوم 238 در طىفرآيند گريز از مركز به سمت پائين محفظه كشيده شده و خارج مى شود، اتم هاى سبك تراورانيوم 235 از بخش ميانى محفظه جمع آورى و جدا مى شود. اورانيوم 235 تجميع شده پساز آن به محفظه هاى گريز از مركز بعدى هدايت مى شود. اين فرآيند بارها در ميانزنجيرى از دستگاه هاى گريز از مركز در كنار هم چيده شده تكرار مى شود تا خالص ترينميزان اورانيوم بسته به كاربرد آن به دست آيد.از اورانيوم غنى شده در دو نوع سلاحهسته اى استفاده مى شود يا به صورت مستقيم در بمب هاى اورانيومى و يا طى چند مرحلهدر بمب هاى پلوتونيومى مورد استفاده قرار مى گيرد.

بمباورانيومى

هدف نهايى طراحان بمب هاى هسته اى رسيدن به يك جرم «فوقبحرانى» است كه باعث ايجاد يك سرى واكنش هاى زنجيره اى به همراه توليد حجم بالايىاز حرارت مى شود. در يكى از ساده ترين نوع طراحى اين بمب ها يك جرم زير بحرانى كوچكتر به جرم بزرگ ترى شليك مى شود و جرم ايجاد شده باعث ايجاد يك جرم فوق بحرانى و بهتبع آن يك سرى واكنش هاى زنجيره اى و يك انفجار هسته اى مى شود.كل اين فرآيند دركمتر از يك دقيقه رخ مى دهد. براى ساخت سوخت براى يك بمب اورانيومى هگزافلوئوريداورانيوم فوق غنى شده در ابتدا به اكسيد اورانيوم و سپس به شمش فلزى اورانيوم تبديلمى شود. ميزان انرژى آزاد شده ناشى از شكافت هسته اى را به كمك يك فناورى تقويتىافزايش مى دهند. اين فناورى شامل كنترل و به كارگيرى خواص همجوشى يا گداخت هسته اىاست.در همجوشى هسته اى ما شاهد به هم پيوستن ايزوتوپ هايى از هيدروژن و پس از آنتشكيل يك اتم هليوم هستيم. به دنبال اين واكنش مقادير قابل توجهى گرما و فشار آزادمى شود. از سوى ديگر همجوشى هسته اى سبب توليد نوترون هاى بيشتر و تغذيه واكنششكافت شده و انفجار بزرگ ترى را ترتيب مى دهد.

برخى تجهيزات اين فناورىتقويتى به عنوان بمب هيدروژنى و سلاح هاى هسته اى _ حرارتى (Thermonuclear) شناختهمى شوند.

راكتورهاى هسته اى

راكتورهاداراى كاربردهاى كاملاً دوگانه هستند. در مصارف صلح آميز با بهره گيرى از حرارتتوليدى در شكافت هسته اى كار مى كنند. اين حرارت جهت گرم كردن آب، تبديل آن به بخارو استفاده از بخار براى حركت توربين ها بهره گرفته مى شود. همچنين اگر قصد ساخت بمبهاى پلوتونيومى در كار باشد نيز اورانيوم غنى شده را به راكتورهاى هسته اى منتقل مىكنند.در نوع خاصى از راكتورهاى هسته اى از اورانيوم غنى شده به شكل قرص هايى بهاندازه يك سكه و ارتفاع يك اينچ بهره مى گيرند. اين قرص ها به صورت كپسول هاى ميلهاى شكل صورت بندى شده و درون يك محفظه عايق، تحت فشار قرار داده مى شوند.

در بسيارى از نيروگاه هاى هسته اى اين ميله ها جهت خنك شدن درون آب غوطه ورهستند. روش هاى ديگر خنك كننده نيز نظير استفاده از دى اكسيدكربن يا فلز مايعهستند. براى كاركرد مناسب يك راكتور _ مثلاً توليد حرارت با كمك واكنش شكافت _ هستهاورانيومى بايد داراى جرم فوق بحرانى باشد، اين بدين معناست كه مقدار كافى و مناسبىاز اورانيوم غنى شده جهت شكل گيرى يك واكنش زنجيرى خود به خود پيش رونده موردنيازاست.براى تنظيم و كنترل فرآيند شكافت ميله هاى كنترل كننده از جنس موادى نظيرگرافيت با قابليت جذب نوترون هاى درون راكتور وارد محفظه مى شوند. اين ميله ها باجذب نوترون ها باعث كاهش شدت فرآيند شكافت مى شوند.

در حال حاضر بيش ازچهارصد نيروگاه هسته اى در جهان وجود دارند و 17 درصد الكتريسيته جهان را توليد مىكنند. راكتورها همچنين در كشتى ها و زيردريايى ها كاربرد دارند.

بازپردازش

بازپردازش يك عمليات شيميايى است كه سوختكاركردى را از زباله هاى اتمى جدا مى كند.در اين عمليات ميله سوخت مصرف شده، غلافبيرونى فلزى خود را در قبال حل شدن در اسيدنيتريك داغ از دست مى دهد.محصولات اينعمليات كه در راكتور مورد استفاده دوباره قرار مى گيرد، شامل 96 درصد اورانيوم، سهدرصد زباله اتمى به شدت پرتوزا و يك درصد پلوتونيوم است.همه راكتورهاى هسته اىپلوتونيوم توليد مى كنند اما انواع نظامى آنها به صورت كاملاً بهينه ترى نسبت بهساير انواع راكتور اين كار را انجام مى دهند. يك واحد بازپردازش و يك راكتور جهتتوليد مقدار كافى پلوتونيوم مى توانند به صورت نامحسوسى در يك ساختمان عادى جاسازىشوند.اين مسئله باعث مى شود استخراج پلوتونيوم با كمك بازپردازش به گزينه اى جذاببراى هر كشورى كه به دنبال برنامه هاى غيرقانونى سلاح هاى اتمى است، تبديل شود.

بمب پلوتونيوم

پلوتونيوم مزيت هاىمتعددى نسبت به اورانيوم به عنوان جزيى از سلاح هاى اتمى دارد. تنها حدود چهاركيلوگرم پلوتونيوم براى ساخت يك بمب موردنياز است، همچنين براى توليد 12 كيلوگرمپلوتونيوم در هر سال تنها به يك واحد كوچك بازپردازش نياز است. يك كلاهك هسته اىشامل يك كره پلوتونيوم، احاطه شده توسط پوسته اى از فلز، مثلاً بريليوم، است كهنوترون ها را به فرآيند شكاف بازمى گرداند. اين مسئله باعث مى شود مقدار كمترىپلوتونيوم براى رسيدن به جرم بحرانى و ايجاد يك واكنش شكافت زنجيره اى مورد نيازباشد. به هرحال يك گروه تروريستى براى دسترسى به پلوتونيوم از راكتورهاى هسته اىغيرنظامى داراى مشكلات كمترى نسبت به دسترسى به اورانيوم غنى شده جهت ايجاد يكانفجار هسته اى هستند.كارشناسان معتقدند كه بمب هاى عمل آورى شده پلوتونيوم مىتواند با تخصصى كمتر از آنچه كه توسط فرقه «آئوم» در حمله با گاز اعصاب به متروتوكيو(1995) به كار گرفته شد، طراحى و جمع آورى شود.

يك انفجار هسته اى ازاين نوع مى تواند با نيروى معادل يكصد تنى TNT منفجر شود؛ بيست بار قوى تر از بزرگترين حمله تروريستى تاريخ!

بمب اتمي

تاريخچه بمب اتمی

هانری بکرل نخستین کسی بود که متوجه پرتودهی عجیب سنگ معدن اورانیم گردیدبس ازان در سال 1909 میلادی ارنست رادرفوردهسته اتم را کشف کردوی همچنین نشان دادکه پرتوهای رادیواکتیودر میدان مغناطیسی به سه دسته تقیسیم می شود( پرتوهای الفا وبتا وگاما)بعدها دانشمندان دریافتند که منشاء این پرتوها درون هسته اتم اورانیم می باشد در سال 1938 با انجام ازمایشاتی توسط دو دانشمند ا لمانی بنامهای ا توها ن و فریتس شتراسمن فیزیک هسته ای پای به مرحله تازه ای نهاد این فیزیکدانان با بمباران هسته اتم اورانیم بوسیله نوترونها به عناصر رادیواکتیوی دست یافتندکه جرم اتمی کوچکتری نسبت به اورانیم داشت برای توصیف علت ایجاد این عناصرلیزه میتنرو اتو فریش پدیده شکافت هسته رادر اورانیم تو ضیح دادندودر اینجا بود که نا قوس شوم اختراع بمب اتمی به صدا در امد

U235 + n -> fission + 2 or 3 n + 200MeV

زیرا همانطور که در شکل فوق می بینید هر فروپاشی هسته اورانیم0 میتوانست تا ۲۰۰مگاولت انرژی ازاد کند وبدیهی بود اگر هسته های بیشتری فرو پاشیده می شد انرژی فراوانی حاصل می گردید.
بعدها فیزیکدانان دیگری نیز در این محدوده به تحقیق می پرداختند یکی ازانان انریکو فرمی بود( ۱۹۵۴ - ۱۹۰۱) که بخاطر تحقيقاتش در سال ۱۹۳۸ موفق به دریافت جایزه نوبل گردید.

در سال 1939 یعنی قبل از شروع جنگ جهانی دوم در بين فيزيکدانان اين بيم وجود داشت که المانیهابه کمک فیزیکدانان نابغه ای مانند هايزنبرگ ودستيارانش بتوانند با استفاده از دانش شکافت هسته ای بمب اتمی بسازندبه همين دليل ازالبرت انيشتين خواستند که نامه ای به فرانکلین روزولت رئيس جمهوروقت امريکا بنویسددر ان نامه تاریخی از امکان ساخت بمبی صحبت شد که هر گز هايزنبرگ ان را نساخت.

چنین شدکه دولتمردان امريکا برای پيشدستی برالمان پروژه مانهتن را براه انداختندو از انريکو فرمی دعوت به عمل اوردند تا مقدمات ساخت بمب اتمی را فراهم سازد سه سال بعددر دوم دسامبر ۱۹۴۲ در ساعت ۳ بعد از ظهر نخستين راکتور اتمی دنيا در دانشگاه شيکاگو امريکا ساخته شد.
سپس در ۱۶ ژوئيه ۱۹۴۵ نخستين ازمايش بمب اتمی در صحرای الامو گرودو نيو مکزيکو انجام شد.

سه هفته بعد هیروشیمادرساعت 8:15 صبح در تاریخ 6 اگوست 1945 بوسیله بمب اورانیمی بمباران گردیید و ناکازاکی در ۹ اگوست سال ۱۹۴۵در ساعت حدود ۱۱:۱۵بوسیله بمب پلوتونیمی بمباران شدند که طی ان بمبارانها صدها هزار نفر فورا جان باختند

انريکو فرمی (صف جلو نفر اول سمت چپ) و همکارانش در شيکاگو پس از ساخت نخستين راکتور هسته ای جهان به اميد انکه از راکتور هسته ای تنها در اهداف صلح اميز استفاده شود و دنيا عاری از سلاحهای اتمی گردد

ليزه ميتنر ( مادر انرژی اتمی)

ليزه در سال ۱۸۷۸ در يک خانواده هشت نفری بدنيا امد وی سومين فرزند خانواده بود باو جود تمامی مشکلاتی که بر سر راه وی بخاطر زن بودنش بود در سال ۱۹۰۱ وارد دانشگاه وين شد و تحت نظارت بولتزمن که يکی از فيزيکدانان بنام دنيا بود فيزيک را اموخت . ليزه توانست در سال ۱۹۰۷ به درجه دکتر نايل گردد و سپس راهی برلين گرديد تا در دانشگاهی که ماکس پلا نک رياست بخش فيزيک ان را بر عهده داشت به مطالعه و تحقيق بپردازد بيشتر کارهای تحقيقاتی وی در همين دانشگاه بود وی هيچگونه علاقه ای به سياست نداشت و لی به علت دخالتهای روزن افزون ارتش نازی مجبور به ترک برلين گرديد ودر سال ۱۹۳۸ به يک انستيتو در استکهلم رفت . ليزه ميتنر به همراه همکارش اتو فريش اولين کسانی بودند که شکافت هسته را توضيح دادند انان در سال ۱۹۳۹ در مجله طبيعت مقاله معروف خود را در مورد شکافت هسته ای دادند وبدين ترتيب راه را برای استفاده از انرژی گشودند به همين دليل پس از جنگ جهانی دوم به ميتنر لقب مادر بمب اتمی داده شد ولی چون وی نمی خواست از کشفش بعنوان بمبی هولناک استفاده گردد بهتر است به ليزه لقب مادر انرژی اتمی داده شود

بمب هسته ای چگونه كار مي‌كند؟

شما احتمالاً در كتابهاي تاريخ خوانده‌ايد كه بمب هسته‌اي در جنگ جهاني دوم توسط آمريكا عليه ژاپن بكار رفت و ممكن است فيلم‌هايي را ديده باشيد كه در آنها بمب‌هاي هسته‌اي منفجر مي‌شوند. درحاليكه در اخبار مي‌شنويد، برخي كشورها راجع به خلع سلاح اتمي با يكديگر گفتگو مي‌كنند، كشورهايي مثل هند و پاكستان سلاح‌هاي اتمي خود را توسعه مي‌دهند.

ما ديده‌ايم كه اين وسايل چه نيروي مخرب خارق‌العاده‌اي دارند، ولي آنها واقعاً چگونه كار مي‌كنند؟ در اين بخش خواهيد آموخت كه بمب هسته‌اي چگونه توليد مي‌شود و پس از يك انفجار هسته‌اي چه اتفاقي مي‌افتد؟

فيزيك هسته‌اي انرژي هسته‌اي به 2 روش توليد مي‌شود:

1- شكافت هسته‌اي: در اين روش هسته يك اتم توسط يك نوترون به دو بخش كوچكتر تقسيم مي‌شود. در اين روش غالباً از عنصر اورانيوم استفاده مي‌شود.

2- گداخت هسته‌اي: در اين روش كه در سطح خورشيد هم اجرا مي‌شود، معمولاً هيدروژن‌ها با برخورد به يكديگر تبديل به هليوم مي‌شوند و در اين تبديل، انرژي بسيار زيادي بصورت نور و گرما توليد مي‌شود.

در شكل زير نمونه اي از شكافت هسته اتم اورانيوم نمايش داده شده است:

و در شكل زير گداخت هسته‌اي اتم‌هاي هيدروژن و تبديل آنها به هليوم 3 و الكترون آزاد نمايش داده شده است:

طراحي بمب‌هاي هسته‌اي:

براي توليد بمب هسته‌اي، به يك سوخت شكافت‌پذير يا گداخت‌پذير، يك وسيله راه‌انداز و روشي كه اجازه دهد تا قبل از اينكه بمب خاموش شود، كل سوخت شكافته يا گداخته شود نياز است.

بمب‌هاي اوليه با روش شكافت هسته‌اي و بمب‌هاي قويتر بعدي با روش گداخت هسته‌اي توليد شدند. ما در اين بخش دو نمونه از بمب هاي ساخته شده را بررسي مي كنيم:

بمب‌ شكافت هسته‌اي :

1- بمب‌ هسته‌اي (پسر كوچك) كه روي شهر هيروشيما و در سال 1945 منفجر شد.

2- بمب هسته‌اي (مرد چاق) كه روي شهر ناكازاكي و در سال 1945 منفجر شد.

بمب گداخت هسته‌اي :

1- بمب گداخت هسته‌اي كه در ايسلند بصورت آزمايشي در سال 1952 منفجر شد.

بمب‌هاي شكافت هسته‌اي:

بمب‌هاي شكافت هسته‌اي از يك عنصر شبيه اورانيوم 235 براي انفجار هسته‌اي استفاده مي‌كنند. اين عنصر از معدود عناصري است كه جهت ايجاد انرژي بمب هسته‌اي استفاده مي‌شود. اين عنصر خاصيت جالبي دارد: هرگاه يك نوترون آزاد با هسته اين عنصر برخورد كند ، هسته به سرعت نوترون را جذب مي‌كند و اتم به سرعت متلاشي مي‌شود. نوترون‌هاي آزاد شده از متلاشي شدن اتم ، هسته‌هاي ديگر را متلاشي مي‌كنند.

زمان برخورد و متلاشي شدن اين هسته‌ها بسيار كوتاه است (كمتر از ميلياردم ثانيه ! ) هنگامي كه يك هسته متلاشي مي‌شود، مقدار زيادي گرما و تشعشع گاما آزاد مي‌كند.

مقدار انرژي موجود در يك پوند اورانيوم معادل يك ميليون گالن بنزين است!

در طراحي بمب‌هاي شكافت هسته‌اي، اغلب از دو شيوه استفاده مي‌شود:

روش رها كردن گلوله:

در اين روش يك گلوله حاوي اورانيوم 235 بالاي يك گوي حاوي اورانيوم (حول دستگاه مولد نوترون) قرار دارد.

هنگامي كه اين بمب به زمين اصابت مي‌كند، رويدادهاي زير اتفاق مي‌افتد:

مواد منفجره پشت گلوله منفجر مي‌شوند و گلوله به پائين مي‌افتد.
2- گلوله به كره برخورد مي‌كند و واكنش شكافت هسته‌اي رخ مي‌دهد.

3- بمب منفجر مي‌شود.

در بمب هيروشيما از اين روش استفاده شده بود. نحوه انفجار اين بمب در شكل زير نمايش داده شده است:

روش انفجار از داخل:

در اين روش كه انفجار در داخل گوي صورت مي‌گيرد، پلونيم 239 قابل انفجار توسط يك گوي حاوي اورانيوم 238 احاطه شده است.
هنگامي كه مواد منفجره داخلي آتش گرفت رويدادهاي زير اتفاق مي‌افتد:
1- مواد منفجره روشن مي‌شوند و يك موج ضربه‌اي ايجاد مي‌كنند.
2- موج ضربه‌اي، پلوتونيم را به داخل كره مي‌فرستد.
3- هسته مركزي منفجر مي‌شود و واكنش شكافت هسته‌اي رخ مي‌دهد.
4- بمب منفجر مي‌شود.

بمبي كه در ناكازاكي منفجر شد، از اين شيوه استفاده كرده بود. نحوه انفجار اين بمب، در شكل زير نمايش داده شده است.

بمب‌ گداخت هسته‌اي:

 بمب‌هاي شكافت هسته‌اي، چندان قوي نبودند!

بمب‌هاي گداخت هسته‌اي ، بمب هاي حرارتي هم ناميده مي‌شوند و در ضمن بازدهي و قدرت تخريب بيشتري هم دارند. دوتريوم و تريتيوم كه سوخت اين نوع بمب به شمار مي‌روند، هردو به شكل گاز هستند و بنابراين امكان ذخيره‌سازي آنها مشكل است. اين عناصر بايد در دماي بالا، تحت فشار زياد قرار گيرند تا عمل همجوشي هسته‌اي در آنها صورت بگيرد. در اين شيوه ايجاد يك انفجار شكافت هسته‌اي در داخل، حرارت و فشار زيادي توليد مي‌كند و انفجار گداخت هسته‌اي شكل مي‌گيرد.در طراحي بمبي كه در ايسلند بصورت آزمايشي منفجر شد، از اين شيوه استفاده شده بود. در شكل زير نحوه انفجار نمايش داده شده است.

اثر بمب‌هاي هسته‌اي:

انفجار يك بمب هسته‌اي روي يك شهر پرجمعيت خسارات وسيعي به بار مي آورد . درجه خسارت به فاصله از مركز انفجار بمب كه كانون انفجار ناميده مي‌شود بستگي دارد.

زيانهاي ناشي از انفجار بمب هسته‌اي عبارتند از :

- موج شديد گرما كه همه چيز را مي‌سوزاند.

- فشار موج ضربه‌اي كه ساختمان‌ها و تاسيسات را كاملاً تخريب مي‌كند.
- تشعشعات راديواكتيويته كه باعث سرطان مي‌شود.
- بارش راديواكتيو (ابري از ذرات راديواكتيو كه بصورت غبار و توده سنگ‌هاي متراكم به زمين برمي‌گردد)

دركانون زلزله، همه‌چيز تحت دماي 300 ميليون درجه سانتي‌گراد تبخير مي‌شود! در خارج از كانون زلزله، اغلب تلفات به خاطر سوزش ايجادشده توسط گرماست و بخاطر فشار حاصل از موج انفجار ساختمانها و تاسيسات خراب مي‌شوند. در بلندمدت، ابرهاي راديواكتيو توسط باد در مناطق دور ريزش مي‌كند و باعث آلوده شدن موجودات، آب و محيط زندگي مي‌‌شود.

دانشمندان با بررسي اثرات مواد راديواكتيو روي بازماندگان بمباران ناكازاكي و هيروشيما دريافتند كه اين مواد باعث: ايجاد تهوع، آب‌مرواريد چشم، ريزش مو و كم‌شدن توليد خون در بدن مي‌شود. در موارد حادتر، مواد راديواكتيو باعث ايجاد سرطان و نازايي هم مي‌شوند. سلاح‌هاي اتمي داراي نيروي مخرب باورنكردني هستند، به همين دليل دولتها سعي دارند تا بر دستيابي صحيح به اين تكنولوژي نظارت داشته باشند تا ديگر اتفاقي بدتر از انفجارهاي ناكازاكي و هيروشيما رخ ندهد.

دید کلی

وقتی که صحبت از مفهومانرژی به میان می‌آید، نمونه‌های آشنای انرژی مثلانرژی گرمایی،نور و یاانرژیمکانیکی والکتریکی در شهودمان مرور می‌شود. اگر ما انرژی هسته‌ای و امکاناتی که این انرژی در اختیارشقرار می‌دهد، آشنا ‌شویم، شیفته آن خواهیم شد.

آیا می‌دانید که

·        انرژی گرمایی تولید شده ازواکنشهای هسته‌ایدر مقایسه با گرمای حاصلاز سوختنزغالسنگ در چه مرتبه بزرگی قرار دارد؟

·        منابع تولید انرژی هسته‌ای که بر اثر سیلابها و رودخانه از صخره شسته شده و بهبستردریا می‌رود، چقدربرق می‌تواند تولید کند؟

·        کشورهایی که بیشترین استفاده را از انرژی هسته‌ای را می‌برند، کدامند؟ و ... .

نحوه آزاد شدن انرژی هسته‌ای

می‌دانیم کههسته ازپروتون (با بار مثبت) ونوترون (بدون بار الکتریکی) تشکیل شده است. بنابراینبارالکتریکی آن مثبت است. اگر بتوانیم هسته را به طریقی به دو تکه تقسیم کنیم،تکه‌ها در اثرنیرویدافعه الکتریکی خیلی سریع از هم فاصله گرفته وانرژیجنبشی فوق العاده‌ای پیدا می‌کنند. در کنار این تکه‌ها ذرات دیگری مثل نوترون واشعه‌هایگاما وبتا نیز تولید می‌شود. انرژی جنبشی تکه‌ها و انرژی ذرات و پرتوهای بوجود آمده ، در اثربرهمکنش ذرات با مواد اطراف ، سرانجام به انرژی گرمایی تبدیل می‌شود. مثلا در واکنشهسته‌ای که در طی آن²³⁵Uبهدو تکه تبدیل می‌شود، انرژی کلی معادل با 200MeV را آزاد می‌کند. این مقدار انرژیمی‌تواند حدود 20 میلیارد کیلوگالری گرما را در ازای هر کیلوگرمسوختتولید کند. این مقدار گرما 2800000 باربرگتر از حدود 7000 کیلوگالری گرمایی است که از سوختن هر کیلوگرم زغال سنگ حاصلمی‌شود.

 

کاربردحرارتی انرژی هسته‌ای

گرمای حاصل از واکنش هسته‌ای در محیطراکتورهسته‌ای تولید و پرداخته می‌شود. بعبارتی در طی مراحلی در راکتور این گرما پساز مهارشدن انرژی آزاد شده واکنش هسته‌ای تولید و پس از خنک سازی کافی با آهنگمناسبی به خارج منتقل می‌شود. گرمای حاصله آبی را که در مرحله خنک سازی بعنوان خنککننده بکار می‌رود را بهبخار آبتبدیل می‌کند. بخار آب تولید شده ،همانند آنچه در تولید برق از زعال سنگ ،نفتیاگاز متداول است، بسویتوربینفرستاده می‌شود تا با راه اندازیمولد ،توان الکتریکیمورد نیاز را تولید کند. درواقع ، راکتور همراه با مولد بخار ، جانشین دیگ بخار در نیروگاه‌های معمولی شدهاست.

سوخت راکتورهای هسته‌ای

ماده‌ای که به عنوانسوختدر راکتورهای هسته‌ای مورد استفادهقرار می‌گیرد باید شکاف پذیر باشد یا به طریقی شکاف پذیر شود.²³⁵U شکاف پذیر است ولی اکثرهسته‌هایاورانیوم در سوخت از انواع²³⁸Uاست. این اورانیوم بر اثر واکنشهایی که به ترتیب با تولیدپرتوهایگاما وبتابه²³⁹Puتبدیل می‌شود. پلوتونیومهم مثل²³⁵Uشکافت پذیر است. به علتپلوتونیوم اضافی که در سطح جهان وجود دارد نخستین مخلوطهای مورد استفاده آنهاییهستند که مصرف در آنها منحصر به پلوتونیوم است.

میزان اورانیومی که ازصخره‌ها شسته می‌شود و از طریق رودخانه‌ها به دریا حمل می‌شود، به اندازه‌ای است کهمی‌تواند 25 برابر کل مصرف برق کنونی جهان را تأمین کند. با استفاده از این نوعموضوع ،راکتورهای زاینده‌ایکه بر اساساستخراج اورانیوم از آب دریاهاراه اندازیشوند قادر خواهند بود تمام انرژی مورد نیاز بشر را برای همیشه تأمین کنند، بی آنکهقیمت برق به علت هزینه سوخت خام آن حتی به اندازه یک درصد هم افزایش یابد.

مزیتهای انرژی هسته‌ای بر سایر انرژیها

بر خلاف آنچه که رسانه‌های گروهی در موردخطرات مربوط به حوادث راکتورها ودفن پسماندهای پرتوزامطرح می‌کند از نظرآماری مرگ ناشی ازخطراتتکنولوژی هسته‌ایاز 1 درصد مرگهای ناشی ازسوختن زغال سنگ جهت تولید برق کمتر است. در سرتاسر جهان تعدادنیروگاههایهسته‌ای فعال بیش از 419 می‌باشد که قادر به تولید بیش از 322 هزار مگاوات توانالکتریکی هستند. بالای 70 درصد این نیروگاه‌ها در کشور فرانسه و بالای 20 درصد آنهادر کشور آمریکا قرار دارد.

 

 

 

چرا سقف نیروگاه های  اتمی گنبدی شکل است؟

تعریف گنبد

اگر شبکه ای در دو جهت دارای انحنا باشد گنبد نامیده می شود شاید رویه یک گنبد بخشی از یک کره یا یک مخروط یا اتصال چندین رویه باشد . گنبد ها سازه هایی با صلبیت بالا می باشند و برای دهانه های بسیار بزرگ تا حدود 250 متر مورد استفاده قرار می گیرند . ارتفاع گنبد باید بزرگتر از 15% قطر پایه گنبد باشد . گنبدها دارای مرکز هستند

 نمونه گنبد :

مثالهایی از این گنبد ها را در شکل زیر می بینید :

گنبد شکلa  یک نوع گنبد از نوع دنده ای می باشد . در صورتیکه تعداد دنده ها زیاد باشد باید به مسئله شلوغی اعضا در در راس گنبد توجه شود که برای اجتناب از این مسئله بهتر است که برخی از دنده های نزدیک راس حذف شود (شکل b )

گنبد دیگری به نام اشفدلر (مهندس آلمانی ) در شکل c نشان داده شده است که تعداد زیادی از این نوع گنبدها بعد از قرن 19 توسط اشفدلر و دیگران ساخته شده است . از ایرادات این گنبد می توان به مسئله شلوغی اعضا در راس اشاره کرد ،که برای حل این مشکل همان راه حل بالا ارائه می شود (شکل d)

نمونه دیگری از گنبدها گنبد "لملا " است .این گنبد را می توان به نوع ترکیبی از یک یا چند حلقه که با یکدیگر متقاطع هستند ،دانست (شکل های e-f )

شکل های g و h  نوع دیگری از خانواده ی گنبدها را به نام گنبدهای دیامتیک نشان می دهد .

در شکل های iوj  نمونه دیگری از گنبد های حبابی ملاحظه می کنید .

در شکل های k  و l  نمونه دیگری از گنبد ها به نا م گنبدهای ژئودزدیک ملاحظه می شود

اتصالات در گنبد های دنده ای و اشفلدر حتما صلب هستند .از لحاظ پخش منظم نیرو ، گنبد هاس ژئودزدیک ، دیامتیک و حبابی بسیار مناسب هستند .

 

ازامتازات سقف های گنبدی ذخیره مقاومتی بیشتر، به دلیل داشتن درجات نامعینی بالا، در مقایسه با سایر سازه های متداول دارد و همچنین سختی و صلبیت زیاد قابلیت استثنایی برای حمل بارهای بزرگ متمرکز و غیر متقارن می باشد .

منبع  : www.irancivilcenter.com

استفاده از سقف های گنبدی شکل در نیروگاه های هسته ای

 سوخت یک نیروگاه هسته ای ، اورانیوم است. اورانیوم عنصری است که در اکثر مناطق جهان از زیرزمین استخراج می شود. اورانیوم بعداز مرحله کانه آرایی بصورت قرصهای بسیار کوچکی در داخل میله های بلند قرار گرفته و داخل رآکتور نیروگاه نصب می شوند. کلمه «Fission» به معنی شکافت است. در داخل رآکتور یک نیروگاه اتمی ، اتمهای اورانیوم تحت یک واکنش زنجیره ای کنترل شده ، شکافته می شوند. در یک واکنش زنجیره ای ، ذرات حاصل از شکافت اتم به سایر اتمهای اورانیوم برخورد کرده و باعث شکافت آنها می گردند. هریک از ذرات آزاد شده مجدداً باعث شکافت سایر اتمها در یک واکنش زنجیره ای می شود. درنیروگاههای هسته ای ، معمولاً از یک سری میله های کنترل جهت تنظیم سرعت واکنش زنجیره ای استفاده می گردد. عدم کنترل این واکنشهامی تواند منجربه تولید بمب اتم شود. اما در بمب اتم ، تقریباً ذرات خالص اورانیوم 235 یا پلوتونیوم (باشکل و جرم معینی) باید با نیروی زیادی در کنارهم قرار گیرند. چنین شرایطی در یک رآکتور هسته ای وجود ندارد.

واکنشهای زنجیره ای همچنین باعث تولید یک سری مواد رادیواکتیو می شوند. این مواد در صورت رهایی می توانند به مردم آسیب برسانند. بنابراین آنها را به شکل جامد نگهداری می کنند. این مواد در گنبدهای بتنی بسیار قوی نگهداری می شوند تا در صورت بروز حوادث مختلف ، خطری بوجود نیاید (به تصویر اول توجه کنید).

واکنشهای زنجیره ای باعث تولید انرژی گرمایی می شوند. این انرژی گرمایی برای جوشاندن آب در قلب رآکتور مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین ، به جای سوزاندن سوخت ، در نیروگاههای هسته ای ، اتمها از طریق واکنش زنجیره ای شکافته شده و انرژی گرمایی تولید می کنند. این آب از اطراف رآکتور به قسمت دیگری از نیروگاه فرستاده می شود.(تصویر دوم). در این قسمت که مبدل گرمایی نامیده می شود، لوله های پر از آب حرارت داده شده و بخار تولید می کنند. سپس بخار حاصله باعث گردش توربین و درنتیجه تولید برق میشود.

 

 آیا می دانید :سقف های گنبدی بسیار  محکم تر از سقف های معمولیست :

به گزارش "خبرگزاری مهر”

رئیس شرکت دولتی ایمنی امور نظارت فنی روسیه گفت که نیروگاه هسته ای توسط روسیه در بوشهر در حال ساخت است بدون هیچ تردیدی ایمن است و همهاستانداردهای بین المللی معاصر را برآورده می کند .

 ولادیمیر کوزلوف رئیس شرکت دولتی ایمنی امور نظارت فنی روسیه (Rostekhnadzor) در گفتگویی با خبرگزاری ایتارتاس گفت که مسئله اصلی در باره ایمنی نیروگاهبوشهر حفاظت آن در مقابل تاثیرات جوی است .

وی گفت : نیرو گاه اتمی بوشهر باید به طور موثر در یک صدم درصدرطوبت و چهل و پنج درجه دمای هوا کار کند . مثل اینکه در یک حمام روسی دائمی قرارداشته باشد .

این کارشناس روسی گفت : این نیروگاه همچنین تمامی اصول ایمنی دیگررا برآورده می کند و بویژه در مقابل زلزله مقاوم است ومی تواند سقوط یک هواپیما ازارتفاع چند هزار کیلو متری را تحمل کند و از تهدیدات تروریستی نیز حفاظت می شود .

وی با بیان این مطلب که واحد های انرژی اتمی این نیرو گاه که توسطروسیه ساخته شده است یکی از بهترین واحدهایی است که در جهان ساخته شده گفت : درنیرو گاه بوشهر که از هر ده کارشناس آن پنج تن آنها روسی هستند به طور دائم کیفیتاین نیرو گاه در برابر هرگونه نشت و سوراخ کنترل می کنند و هر ساله دهها کارشناسروسی از ساختمان این سایت بازدید می کنند .

رئیس شرکت (Rostekhnadzor) گفت ما برتولید تمامی تجهیزات لازم نظارتکامل داریم و بخشهایی ازاین تولیدات را به 130 شرکت روسی که در طرحهای بوشهر سهیمهستند واگذار کردیم .

شایان ذکر است ولادیمیر کوزلوف که شرکت وی قراردادهایجداگانه ای با ایران برای کمک به امور بازرسی هسته ای این نیرو گاه امضاء کرده استو این قرارداد  در سال 1996 به امضاء رسیده و از همان سال تا سال 2008 اعتبار دارد . طبق این قراردادکارشناسان روسی بازرسی از نقشه و نصب نیروگاه بوشهر ، آموزش پرسنل و تایید اسنادکنترل کیفی لازم را انجام می دهند.

 

 

ساساكی! شجاع باش!

 

 

آیا كل جنگ با این شكل حتی اگر در راستای هدفی معین باشد، قابل توجیه است؟

60 سال پیش در تاریخ ششم اوت 1945، (15 مرداد 1324) اولین بمب هسته‌یی بر روی شهر هیروشیمای ژاپن فرو افتاد. جان هرسی، یكی از اولین روزنامه‌نگاران غربی كه در صحنه حاضر شد، به ثبت خاطرات شش تن از نجات‌یافتگان این فاجعه كه در یك لحظه تمام زندگی و مایملك‌شان را از دست داده‌اند، پرداخته است.

در آستانه‌ی سالروز این جنایت و كشتار جمعی، متن كامل ترجمه شده از گزارش‌ وی را كه آن زمان در ویژه‌نامه‌ای خاص در مجله نیویوركر منتشر شد و دنیا را تكان داد، برای استفاده علاقه‌مندان، به نقل از روزنامه‌ی گاردین به شرح زیر منتشر می‌نماییم.

«راس ساعت 8:15 صبح،‌ شانزدهم اوت 1945 به وقت ژاپن، وقتی كه بمب اتم مانند برق در آسمان هیروشیما پدیدار شد، خانم توشیكو ساساكی، كارمند بخش خصوصی شركت «ایست ایشیا تین وركز» كه تازه پشت میز كارش نشسته بود، سرش را به طرف دختری كه پشت میز كناری نشسته بود، برگرداند تا با وی صحبت كند. در همین زمان دكتر ماساكازو فوجی در راهروی بیمارستان خصوصی‌اش كه مشرف به یكی از هفت رودخانه‌ای بود كه هیروشیما را به چند قسمت تقسیم می‌كرد، داشت چهار زانو می‌نشست تا روزنامه بخواند. هاتسویو ناكامورا، بیوه یك خیاط، در كنار پنجره آشپزخانه ایستاده بود و همسایه‌ای را كه مشغول تخریب خانه‌ خود بود، تماشا می‌كرد.
پدر ویلهلم كلاینسورگ، كشیش آلمانی «جامعه مسیحیت» كه با لباس زیر به رختخوابش در طبقه بالای منزل تكیه داده بود، مشغول خواندن یك مجله مسیحی بود. دكتر تروفومی ساساكی، عضو جوان تیم جراحی، بیمارستان بزرگ و پیشرفته «صلیب سرخ» (وی با خانم ساساكی هیچگونه رابطه خانوادگی نداشت) نیز كه یك نمونه‌ی خون را در دست داشت، در یكی از راهروهای بیمارستان راه می‌رفت. كشیش كایوشی تانیموتو، پیشوای روحانیون كلیسای متوریست هیروشیما، در مقابل در خانه مرد ثروتمندی در «كوی» واقع در غرب هیروشیما ایستاده بود و در حال خالی كردن چرخ دستی‌اش كه پر بود از چیزهایی كه بعد از بیم حمله گسترده B-29 از شهر جمع‌آوری كرده بود چرا كه همه انتظار وقوع حمله‌ی آنها را در هیروشیما داشتند.

هزاران تن بر اثر بمباران اتمی هیروشیما جان باختند و این شش تن از نجات یافتگان این حادثه‌اند و بعدها متوجه شدند كه چرا در حالی كه عده بسیار زیادی جان‌شان را از دست داده‌اند، آنها زنده ماندند.

هر یك از آنها به مواردی از شانس یا اراده كه موجب نجات‌شان شد، اشاره كردند و بعدها متوجه شدند كه با نجات از این حادثه در واقع چندین بار زندگی كرده‌اند و شاهد مرگ‌هایی بیش از آنچه كه فكرش را می‌كرده‌اند، بوده‌اند. در آن لحظه هیچ یك چیزی نمی‌دانستند.

ناگهان برق مهیب نوری در آسمان پیچید. كشیش تانیموتو به خوبی یادش هست كه این نور از شرق به سمت غرب و از شهر به سمت تپه‌ها رفت. مثل یك اشعه خورشید بود. او و دوستش ماتسواو واكنشی بسیار وحشت كرده بودند، آنها زمان برای عكس‌العمل داشتند، چرا كه حدود دو مایل از مركز انفجار دور بودند. ماتسواو با سرعت از پله‌های جلوی خانه بالا رفت؛ میان رختخواب شیرجه زد و خود را در میان آن مخفی كرد. كشیش تانیموتو، چهار یا پنج قدم برداشت و خود را در میان دو تخته سنگ بزرگ در باغ پرتاب كرد و چون صورتش در مقابل یكی از سنگ‌ها قرار گرفت، آنچه را كه رخ داد، مشاهده نكرد.

او فشاری ناگهانی را احساس كرد و سپس تكه پاره‌های سفال سقف خانه بر روی‌اش ریختند. او صدای هیچگونه غرشی را نشنید. (تقریبا هیچكس در هیروشیما به یاد نمی‌آورد كه هیچگونه صدای حاصل از انفجاری را شنیده باشد) تانیموتو وقتی كه جرات كرد سرش را بالا بیاورد، دید كه خانه مرد ثروتمند كاملا تخریب شده است. او فكر می‌كرد كه بمبی مستقیما روی خانه فرو افتاده است. ابرهایی از غبار برخاسته بود كه به مانند نوعی روشنایی فلق و شفق بود. از ترس در آن لحظه بدون اینكه به ماتسواو در زیر آوار فكر كند به طرف خیابان دوید. اولین چیزی كه در خیابان مشاهده كرد، جوخه سربازانی بود كه در طرف مقابل دامنه تپه‌ها نقب می‌زدند و یكی از هزاران پناهگاه‌هایی را می‌ساختند كه ظاهرا ژاپنی‌ها قصد داشتند، در آنها در برابر حمله مقاومت كنند. سربازان از سنگر بیرون آمده بودند، جایی كه می‌بایست در آن امن ‌می‌بود، در حالی كه خون از سر، سینه و پشت‌شان جاری بود؛ آنها ساكت و گیج بودند. در زیر آنچه به نظر می‌رسید، ابری از غبار محلی باشد روز تاریك و تاریك‌تر می‌شد. هاتسویو ناكامورا لحظات راحتی نداشت. همسرش ایساوا پس از تولد مایكو، سومین فرزندشان به استخدام ارتش درآمده بود و از آن زمان به بعد از او خبری نداشت، تا پنجم مارس 1942 كه تلگراف چند كلمه‌ای با این مضمون را دریافت كرد: «ایساوا در سنگاپور شرافتمندانه جان باخت». ایساوا خیاطی مرفه نبود و تنها سرمایه‌اش یك چرخ خیاطی از نوع سانكوكو بود. پس از مرگ وی، ناكامورا با كار با چرخ خیاطی به صورت كارمزدی كارش را آغاز كرد و از آن زمان به بعد حمایت از بچه‌ها را با كار خیاطی اما به سختی عهده‌دار شد.

در حالی كه نكامورا در آشپزخانه‌اش به تماشای همسایه ایستاده بود، همه چیز سفیدتر از هر سفیدی كه او تا آن لحظه دیده بود، برق زد. او متوجه نشد كه برای مرد همسایه چه اتفاقی افتاد. حسی زمینی وی را به یاد بچه‌هایش انداخت. خانه وی، سه چهارم مایل با مركز انفجار فاصله داشت. او یك قدم برداشته بود كه چیزی او را بلند كرد، به نظر می رسید به سمت اتاق مقابل پرواز می‌كند.

بارانی از سفال‌های سقف به او ضربه زد و همه چیز تاریك شد. او مدفون شده بود. او در عمق آوار قرار نگرفت، بنابراین خود را از زیر آن بیرون كشید. صدای گریه‌ بچه‌ای را شنید و «مامان، كمكم كن» و مایكوی پنج ساله را دید كه تا سینه مدفون شده و نمی‌تواند حركت كند. وقتی ناكامورا دیوانه وار می‌كوشید راهش را به سوی مایكو باز كند، نتوانست دیگر فرزندانش را ببیند، یا صدای‌شان را بشنود.

دكتر فوجی شروع به خواندن روزنامه اوساكا آساهی كرده بود، او اخبار اوساكا را دوست داشت، زیرا همسرش در آن شهر زندگی می‌كرد. فوجی برق آسمان را دید. از نظر او كه با مركز انفجار فاصله داشت و به روزنامه نگاه می‌كرد، این نور زرد درخشان به نظر رسید، روی پاهایش بلند شد، در آن لحظه 1550 یارد از مركز فاصله داشت، بیمارستان پشت سرش خم شد و با صدایی مهیب در رودخانه فرو ریخت. دكتر به سمت جلو و اطراف پرت شد.

او تلاش می‌كرد و به هر چیزی چنگ می‌زد، نمی‌توانست رد اشیا را دنبال كند، همه چیز بسیار سریع اتفاق می‌افتاد، در نهایت و قبل از اینكه متوجه زنده بودنش بشود، در آب افتاد. اصلا فرصت آن را نداشت كه فكر كند دارد جانش را از دست می‌دهد. میان دو تكه چوپ گیر افتاده بود و سرش به شكل معجزه آسایی از آب بیرون مانده بود. بقایای بیمارستان در اطرافش روی آب شناور بود.

شانه‌ی چپش به شدت صدمه دیده بود و عینكش نیز به نقطه‌ی نامعلومی پرتاب شده بود.

پدر كلاینسورگ با دیگر پدران صبحانه می‌خورد. پدرها نشسته بودند و با یكدیگر صحبت می‌كردند، تا در ساعت هشت صدای آژیر حمله هوایی را شنیدند. سپس به بخش‌های مختلف ساختمان رفتند. پدر شیفر به اتاقش رفت تا چیزی بنویسد. پدر سیسلیك در اتاق ورودی صندلی «باباشی» روی شكمش نشسته بود و مطالعه می‌كرد. پدر لاسل در مقابل پنجره‌ی اتاقش ایستاده بود و فكر می‌كرد، پدر كلاینسورگ به اتاق طبقه‌ی سوم رفت، لباس‌هایش را درآورد، روی تختش دراز كشید و شروع به مطالعه كرد. پس از اینكه متوجه برق مهیبی در آسمان شد، به یاد مطلبی افتاد كه در بچگی درباره‌ی برخورد یك شهاب‌سنگ بزرگ به زمین خوانده بود. او كه در فاصله 1400 یاردی از مركز انفجار قرار داشت، فرصت داشت كه لحظه‌ای فكر كند: بمبی مستقیما روی شهر فرو افتاده است. سپس به مدت چند ثانیه یا دقیقه نتوانست فكر كند. او هرگز نفهمید چطور از آن خانه گریخت. چیزی كه سپس متوجه آن شد، این بود كه با لباس زیر در باغ سبزیجات خانه افتاده است و پهلوی چپش به شدت خونریزی می‌كند. تمامی ساختمان‌های اطراف به غیر از ساختمان پدران مسیحی كه پیشتر نیز در برابر زلزله‌ها مقاوم بود، فرو ریخته‌اند، روشنایی روز به تاریكی تبدیل شده و مستخدم خانه در كنار اوست و با صدای بلند گریه می‌كند.

دكتر ساساكی صبح آن روز برای رفتن به سر كار از اتوبوس برقی استفاده كرد. (او بعدها حساب كرد كه اگر آن روز از قطار استفاده می‌كرد یا دقایقی بیشتر برای سوار شدن به اتوبوس برقی معطل می‌شد، در ساعت انفجار به مركز آن بسیار نزدیك بود و مطمئنا نابود می‌شد.)

ساساكی ساعت 7:40 در بیمارستان بود. پس از چند دقیقه به اتاقش در طبقه اول رفت و از یكی از مراجعه‌كنندگان خون گرفت. دستگاه لازم برای انجام آزمایش در طبقه سوم بود و نمونه خون را در دست چپش گرفت و در راهرو به سمت پلكان رفت. در یك قدمی پنجره‌ی باز راهرو بود كه نور بمب منعكس شد، مانند فلاش بسیار قوی عكاسی بود. پایش را كنار كشید و مانند هر ژاپنی دیگری به خود گفت: ساساكی! شجاع باش!

انفجار به بیمارستان رسید (ساختمان 1650 یارد با مركز فاصله داشت)، شیشه‌ پنجره‌های مقابلش به طرف او پرتاب شد، كیسه‌ی خون به سمت دیوار پرتاب شد، بند كفش‌هایش در زیر پایش باز شد، اما با وجود آن، به لطف محل استقرارش، آسیبی ندید. با صدای بلند رییس بخش جراحی را صدا زد و با سرعت به طرف دفتر كار او دوید، بدن او به شكل بسیار بدی بر اثر برخورد با تكه‌های شیشه آسیب دیده بود. بیمارستان در آشفتگی بسیار بدی به سر می‌برد. پارتیشن‌ها و تكه‌های سقف بر روی بیماران افتاده بود، تخت‌ها واژگون شده بود و بر اثر پرتاب شیشه‌ها عده‌ی بسیاری دچار جراحت‌های عمیق شده بودند، دیوارها و زمین بیمارستان پوشیده از خون بود، ابزارهای پزشكی به اطراف پرتاب شده بود، بسیاری از بیماران فریاد می‌زنند و بسیاری در حال مرگ بودند. ساساكی فكر می‌كرد دشمن بیمارستان را هدف گرفته است. بانداژ را برداشت و شروع به بستن جراحات بیماران كرد. در خارج از بیمارستان و در سراسر هیروشیما شهروندان مجروح و در حال مرگ با گام‌هایی كه استوار نبود، به سوی بیمارستان صلیب‌سرخ هجوم بردند و به دنبال آن، ساساكی كابوس شخصی‌اش را برای ساعاتی طولانی فراموش كرد.

خانم توشیكو ساساكی به دفتر كارش رفت و پشت میز كار نشست، پشت سر او دو قفسه‌ی بزرگ حاوی كتاب‌های كتابخانه‌ی اداره بود. بر روی صندلی جابجا شد. وسایلی را در كشو قرار داد و ورق‌ها را جابجا كرد، به این فكر كرد كه قبل از آغاز كار برای لحظاتی با دختری كه سمت راستش نشسته بود، صحبت كند. به محض اینكه سرش را از طرف پنجره برگردانده، نوری درخشنده در اتاق پیچید. او از ترس فلج شده بود، برای مدتی بدون حركت در صندلی‌اش باقی ماند (دفتر كار او 1600 یارد با مركز انفجار فاصله داشت. همه چیز فرو ریخت، ساساكی هشیاری‌اش را از دست داد. سقف به طور ناگهانی فرو ریخت و افرادی كه در طبقه‌ی بالا بودند، به پایین سقوط كردند؛ اما در اصل، قفسه‌ی كتاب‌های پشت سر او به جلو پرتاب شد و محتویاتش بر روی او ریخت، پای چپش به شكل بدی شكست.

بلافاصله پس از انفجار، كشیش تانیموتو به سرعت از مك ماتسویی بیرون دوید و با حیرت به سربازان خونینی كه پناهگاه زیر زمینی كه حفر كرده بودند، نگاه كرد، با دلسوزی به طرف زن مسنی رفت كه با بهت‌زدگی راه می‌رفت، سرش را با دست چپش گرفته بود و پسری سه یا چهار ساله را با دست دیگر به دنبالش می‌كشید و با گریه می‌گفت: صدمه دیده‌ام.

تانیموتو بچه را بر پشت گرفت و زن را به انتهای خیابان كه بر اثر آنچه غبار محلی به نظر می‌رسید، تاریك‌تر می‌شد، هدایت كرد. زن را به مدرسه‌ای برد كه چندان دور نبود و پیشتر برای استفاده به عنوان بیمارستان در موارد ضروری طراحی شده بود. او با این حركت از وحشتی كه دچار آن شده بود، خلاص شد.

در مدرسه از دیدن شیشه‌های شكسته كه تمام زمین را پوشانده بود و حدود 50 یا 60 فرد مجروح برای معالجه در آن به سر می‌بردند، متحیر شد.

و فكر كرد به رغم اینكه صدای هیچ هواپیمایی شنیده نشده است، چندین بمب در شهر افتاده است. به تپه كوچك باغ خانه‌ی مرد ثروتمند فكر كرد كه از آنجا می‌توانست تمامی هیروشیما را ببیند، بنابراین با سرعت به آن جا بازگشت. از روی تپه، چشم‌اندازی حیرت‌انگیز را مشاهده كرد. اما او تا آنجایی را می‌توانست ببیند كه هوای ابری با بخاری بدبو، وحشتناك و غلیظ از آن متصاعد می‌شد.

در دور و نزدیك انبوهی از دود باعث افزایش غبار می‌شد. خانه‌های اطراف در حال سوختن بودند و وقتی قطرات بزرگ آب به درشتی یك تیله شروع به باریدن كرد او فكر كرد كه آنها باید قطرات آب آتش نشانانی باشد كه به مبارزه با آتش برخاسته‌اند (اما آنها در واقع قطرات متراكم حاصل از رطوبتی بود كه از انبوه غبار گرما، ذرات سر به فلك كشیده و خروشان، حاصل شده بود كه تقریبا چندین مایل بالاتر از آسمان هیروشیما بود.)

تانیموتو به همسر و فرزندش، كلیسا و خانه فكر كرد كه همگی در آن غبار وحشتناك فرو رفته بودند. بار دیگر با وحشت به سوی شهر دوید.
خانم هاتسویو ناكامورا پس از تلاش برای نجات مایكو كوچك‌ترین فرزندش كه تا سینه زیر آوار مانده بود صدای ضعیف دو كودك را شنید كه گویی در ته غاری درخواست كمك می‌كردند، فورا پسر 10 ساله و دختره شت ساله‌اش را صدا كرد: «توشیو! یائوكو!» پاسخ‌شان را شنید مایكو را كه دست كم می‌توانست نفس بكشد، رها كرد و به سمت صداهایی رفت كه گریه می‌كردند. بچه‌ها در فاصله 10 فوتی آنها خوابیده بودند، اما در آن لحظه صدایشان از همان محلی كه ناكامورا قرار داشت شنیده می‌شد. توشیو ظاهرا می‌توانست حركت كند و ناكامورا می‌توانست احساس كند كه پسرش انبوه چوپ و سفا‌ل‌ها را كنار می‌زند، سرش را دید و او را بیرون كشید. او گفت كه در طول اتاق پرتاب شده است و بالاتر از خواهرش یائكو قرار داشته. یائكو كه در قسمت پایینی قرار داشت گفت نمی‌تواند حركت كند چون پایش دچار آسیب شده است، ناكامورا شروع به حفر سوراخی در بالای سر دخترش كرد و خواست او را با كشیدن بازوش بیرون آورد. یائوكو فریاد زد: «صدمه دیدم!»

ناكامورا با صدای بلند فریاد زد: «وقتی برای اینكه بگی صدمه دیدی یا نه وجود نداره.» و او را بیرون كشید. سپس مایكو را آزاد كرد. بچه‌ها كثیف و بدنشان كبود شده بودند، اما هیچكدام حتی یك خراش هم برنداشته بودند.
ناكامورا بچه‌ها را به خیابان برده آنها فقط لباس زیر به تن داشتند. روز بسیار گرمی بود، اما او كه گیج شده بود، نگران بود بچه‌ها سرما بخورند؛ بنابراین به ویرانه‌ی خانه‌اش برگشت، آنجا را جست‌وجو كرد و چند لباس یافت كه برای مواقع ضروری بسته‌بندی كرده بود. او به آنها شلوار، بلوز، كفش، كلاه نخی و حتی اوركت پوشاند. بچه‌ها ساكت بودند به غیر مایكو كه مرتب می‌پرسید: «چرا شب شده؟ چرا خونمون داغون شد؟ چی شده؟»
ناكامورا كه نمی‌دانست چه اتفاقی رخ داده به اطراف نگاه كرد و در آن تاریكی دید كه خانه‌ی تمامی همسایگان فرو ریخته است.

خانم هاتایا، همسایه‌ آنها از وی خواست به همراه او به سمت پارك آسانو در كنار رودخانه‌ی كیو كه با آنجا چندان فاصله نداشت بروند. ناكامورا به همراه بچه‌ها و هاتایا در حالی كه چمدان وسایل اضطراری را در دست داشت به طرف پارك آسانو رفت. در حالی كه می‌دویدند فریادهای كمك مردمی را می‌شنیدند كه در زیر خرابه‌ها مدفون بودند. تنها خانه‌ای كه در مسیرشان آسیب ندیده بود خانه‌ی كشیشان مسیحی بود كه در كنار مهد كودك كاتولید كه مایكو برای مدتی در آنجا درس می‌خواند، قرار داشت. وقتی از آنجا می‌گذشتند، پدر كلاینسورگ را با لباس زیر خونین دید كه با چمدان كوچكی در دستش از آنجا بیرون می‌رفت. آن دو به او متوجه شد محل اقامتش در وضع به هم ریخته‌ی عجیب و غریبی قرار دارد. جعبه‌ی كمك‌های اولیه دست نخورده به یك چوب رختی آویزان بود، اما لباس‌هایش كه روی چوب رختی كناری آن بود، دیگر دیده نمی‌شد، تكه‌های میز كارش در اطراف اتاق پخش شده بود.

چمدانی كه زیر میز پنهان‌اش كرده بود، بدون خراشی روی آن در آستانه‌ی در اتاق بود، پدر كلاینسورگ آن را خواست خدا می‌دانست، زیرا وسایل لازمش در آن قرار داشت. گفتند خانه‌ی دكتر كاندا ویران شده و آتش مانع از خروج آن‌ها شده است.

بیمارستان دكتر ماساكازو فوجی دیگر در حاشیه‌ی رودخانه واقع نبود، بلكه درون رودخانه قرار داشت؛ دكتر فوجی بسیار متحیر بود و تكه‌های چوب به شدت و طوری به سینه‌اش فشار می‌آورد كه نمی‌توانست حركت كند و در آن صبح تاریك حدود 20 دقیقه در آن‌جا آویزان بود، سپس فكری به ذهن‌اش آمد كه باعث شد حركت كند؛ فكر كرد كه به زودی مه آغاز می‌شود و با بالا آمدن آب رودخانه مرگ او در زیر آب حتمی خواهد بود. با خطور این فكر به ذهنش با تمام قدرت سعی كرد خود را آزاد كند. سپس از تلی از تكه‌های ساختمان بالا رفت، به شدت كثیف و خونین شده بود، به سمت پل كایو كه بیمارستان قبلا در آن‌جا بود رفت، پل خراب نشده بود، بدون عینك، تصویری مبهم را می‌دید اما در همان وضع نیز از دیدن تعداد بسیار زیاد خانه‌هایی كه تخریب شده بود متعجب شد، روی پل به یكی از دوستانش برخورد و از او پرسید فكر می‌كنی چه شده؟

صبح كه به وقت راه آهن می‌رفت نسیمی نمی‌وزید، اما در آن لحظه از همه طرف نسیمی در تمام جهات جریان داشت آتش‌های جدیدی شعله‌ور شده بود و به سرعت در حال گسترش بود و در زمانی كوتاه موجی از هوای گرم و تكه چوب‌های نیم سوخته‌ی حاصل از انفجار كه ناگهان به آن‌ها نزدیك شد، ایستادن روی پل را غیر ممكن كرد.

دكتر ماچی دوست فوجی به طرف دیگر رودخانه دوید، فوجی فورا به طرف آب زیر پل كه عده‌ی بسیاری در آن‌جا پناه گرفته بودند رفت. كاركنان بیمارستان در آن‌جا جمع بودند، او یكی از پرستاران را دید كه بر ویرانه‌های بیمارستان آویزان بود و دیگری در ناحیه‌ی سینه‌ دچار مشكل بود؛ به همراه عده‌ای به كمك‌شان رفت، برای لحظه‌ای صدای خواهر یا برادرزاده‌اش را شنید، اما او را پیدا نكرد، فوجی دیگر هرگز او را ندید.

چهار تن از پرستاران و دو تن از بیماران بیمارستان جان باختند، فوجی به داخل آب رودخانه بازگشت و منتظر ماند آتش فرو بنشیند.

تنها دكتر بیمارستان ردكراس كه آسیبی ندیده بود، دكتر ساساكی بود. او پس از انفجار به طرف اتاق انبار رفت تا بانداژ جمع آوری كند. این اتاق نیز مانند تمام چیزهایی كه ساساكی در هنگام دویدن در دیده‌اش بود، به هم ریخته بود. شیشه‌ها در هم ریخته بودند، او به سرعت بازگشت تا زخم رییس بخش جراحی را ببندد آن‌گاه به راهروی بیمارستان رفت و شروع به پانسمان جراحات بیماران، دكترها و پرستاران كرد. او عینك یكی از مجروحان را از صورتش برداشت تا بتواند بهتر ببیند. ابتدا افرادی را كه به او نزدیك‌تر بودند معالجه می‌كرد و شاهد بود كه راهروی بیمارستان شلوغ و شلوغ‌تر می‌شد. سعی كرد ابتدا سراغ افرادی برود كه دچار سوختگی‌های عمیق شده بودند.

متوجه شد مجروحان وارد راهرو می‌شوند، سعی كرد حداقل از خونریزی افرادی كه در حال مرگ بودند جلوگیری كند. مدتی بعد زمین تمامی بخش‌ها آزمایشگاه، اتاق‌ها، راهروها، راهپله‌ها، سالن حیاط پشتی، حیاط و خیابان‌های بیرون از بیمارستان مملو از مجروحانی بود كه روی زمین خوابیده بودند.

از یك شهر 245 هزار نفری دست كم 100 هزار تن كشته شده بودند؛ 100 هزار تن دیگر صدمه دیده بودند؛ دست كم 10 هزار تن از مجروحان به سوی بهترین بیمارستان شهر رفتند كه ظرفیت گنجایش 600 بیمار را داشت؛ جمعیت درون بیمارستان گریه می‌كردند و فریاد می‌زدند: "دكتر". بسیاری از مردم حالت تهوع داشتند.

دكتر ساساكی كه به این طرف و آن طرف كشانده می‌شد و از تعداد زیاد جمعیت و افراد مجروح متحیر بود، تعادل حرفه‌ای‌اش را از دست داد و فعالیت به عنوان طرحی ماهر و فردی دلسوز را متوقف كرد. او به روباتی تبدیل شده بود كه به طور مكانیكی پاك می‌كرد، كثیف می‌كرد، پیچ و تاب می‌خورد، پاك می‌كرد، كثیف می‌كرد...

توشیكو ساساكی در جایی كه دفتر شخصی ایست ایشیاتین وركز بود، بی هوش در زیر انبوهی از كتاب، گچ، چوب و آهن كركره خم شده بود (او بعدا تخمین زد) كه حدود هشت ساعت به طور كامل بیهوش بوده است.

اولین چیزی كه احساس كرد دردی كشنده در پای چپش بود، زیر كتاب‌ها و تكه‌های وسایل بسیار تاریك بودند و مرز بین آگاهی و ناآگاهی را تشخیص نمی‌داد. به نظر می‌رسید درد پایش می‌آید و می‌رود. لحظه‌ای كه درد شدیدتر شد، احساس كرد پای چپش از زانو به پایین قطع شده است؛ سپس صدای قدم‌هایی را در بالای سرش شنید، صداهایی نگران با یكدیگر صحبت می‌كردند، ناگهان از درون آوار اطرافش این صدا را شنید؛ كمك! ما را بیاورید بیرون!... مدتی بعد چند مرد رسیدند و ساساكی را از یر آوار بیرون كشیدند.

پای چپش قطع نشده بود، اما به شكل بسیار بدی شكسته و خراشیده و از زانو به پایین كج شده بود. آن‌ها او را به درون حیاط بردند، باران می‌بارید؛ او در باران روی زمین نشست، وقتی باران شدیدتر شد، یك نفر تمامی مجروحان را به سوی پناهگاه شركت راهنمایی كرد. زنی با لباس‌های پاره به او گفت بلند شو بیا، می‌تونی لی لی كنان بیایی، اما ساساكی نمی‌توانست حركت كند، او فقط در باران منتظر ماند؛ سپس مردی یك ورقه‌ی آهن كركره را با دست گرفت و به او كمك كرد تا بلند شود و به زیر آن رود. او شرایط خوبی داشت، تا وقتی كه آن مرد دو فرد دیگر را كه به شكل بسیار بدی مجروح شده بودند به آن‌جا آورد؛ یكی از آنان زنی بود كه سینه‌اش پاره شده بود و دیگری مردی كه صورتش كاملا سوخته بود.

باران تمام شد، بعد از ظهر ابری، گرمی هوا؛ پیش از فرا رسیدن شب، این سه در زیر آن سقف آهنی احساس بسیار بدی داشتند.

پدر تانیموتو كه برای خانواده و كلیسای‌اش بسیار نگران بود، تنها كسی بود كه به طرف شهر رفت. ابروهای بعضی‌ها سوخته بود و پوست سر و صورتشان آویزان بود، دیگران به علت داشتن درد دستشان رابالا گرفته بودند، طوری كه انگار چیزی با با دو دست حمل می‌كنند.

برخی در حالی كه راه می‌رفتند استفراغ می‌كردند، برخی لخت بودند یا لباس‌های پاره به تن داشتند، در بدن برخی افرادی كه لباس به تن نداشتند سوختگی‌ها، خطوط بندهای زیرپوش و شلوار را برجای گذاشته بود و پوست برخی زنان اشكال گل‌های روی كیمونوهای شان را به خود گرفته بود (زیرا سفید آتش بمب را دفع كرده و لباس‌های تیره‌، آن را ضرب كرده و به پوست منتقل كرده بود) تقریبا همه‌ی سرها به طرف پایین بود و به طرف مقابل خیره شده بودند؛ همه ساكت نبودند و هیچ حالتی از خود نشان نمی‌دادند.

پدر تانیموتو پس از عبور از پل كویی و پل كانون در حالی‌كه تمام مسیر را دویده بود و به مركز نزدیك می‌شد، دید كه تمامی خانه‌ها فرو ریخته و بسیاری در آتش شعله ورند. از دیدن میزان صدماتی كه در دو مایل مسیری كه به طرف شمال دویده بود، مشاهده می‌كرد، متحیر شده بود. در گیون به طرف ساحل شرقی رودخانه‌ی اوتا رفت و به طرف پایین آن دوید تا جایی‌كه دوباره به آتش رسید.

در نزدیكی مقبره‌ای‌، آتش بیشتری بود، وقتی به سمت چپ پیچید، از بخت باور نكردنی‌اش همسرش را دید كه دخترشان در آغوش داشت: تانیموتو آن قدر از نظر حسی دچار مشكل شده بود كه هیچ چیز نمی‌توانست متعجبش كند.

از او پرسید: سالمی؟ همسرش به او گفت كه در زیر محل اقامت كشیش در حالی‌كه فرزندش را در آغوش داشته مدفون شده بوده است. ویرانه‌ها به او فشار وارد كرده بود و فرزندش گریه می‌كرده تا زمانی‌كه نوری را دیده و با دست سوراخی بزرگ‌تر را ایجاد كرده و بعد از حدود نیم ساعت صدای چوپ‌های درحال سوختن را شنیده است.

در نهایت منفذ را آن قدر بزرگ كرده كه برای خروج او و فرزندش كافی باشد و سپس از آن‌جا خارج شده، او گفت كه در حال رفتن به اوشید است.

تانیموتو گفت كه می‌خواهد كلیسا را ببیند و از همسایگان‌اش مراقبت كند.

تمام مدت روز، مردم به پارك آسانو سرازیر می‌شدند. هاتسویو ناكامورا و فرزندش از اولین كسانی بودند كه به آن‌جا رسیدند و در محل نزدیك رودخانه مستقر شدند.

همگی احساس تشنگی شدیدی داشتند و از آب رودخانه می‌نوشیدند. به یك‌باره حالت تهوع پیدا كرده و استفراغ كردند، آن‌ها تمام طول روز حالت تهوع داشتند. دیگران نیز حالت تهوع داشتند، همگی فكر می‌كردند به خاطر گازی كه آمریكایی‌ها پرتاب كرده‌اند بیمار شده‌اند. (احتمالا به علت بوی بسیار بد یونیزه شدن كه بر اثر شكافت بمب حاصل می‌شد).

وقتی پدر كلانیسورگ و دیگر كشیش‌ها به پارك رسیدند، ناكامورا كاملا بیمار بود. زنی كه ایواساكی نام داشت و در همسایگی آن‌ها زندگی می‌كرد، نزدیك ناكامورا نشسته بود، برخاست و از كشیش‌ها پرسید كه آیا باید در جایی كه بوده بماند یا با آن‌ها همراه شود؟ پدر كلانیسورگ گفت كه نمی‌داند چه جایی می‌تواند امن‌ترین جا باشد. آن زن همان‌جا ماند و در اواخر روز در حالی‌كه هیچ زخم یا سوختگی مشهودی نداشت، از دنیا رفت.

وقتی پدر تانیموتو به پارك رسید، جمعیت زیادی در آن‌جا بودند و تشخیص مرده‌ها از زنده‌ها بسیار مشكل بود، بیشتر مردم با چشمان باز روی زمین خوابیده بودند. سكوت بیشه‌ی كنار رودخانه كه صدها فرد به شدت مجروح به همراه یكدیگر در آن‌جا رنج می‌كشیدند، یكی از كشنده‌ترین پدیده‌هایی بود كه او در تمام عمرش تجربه كرده بود. هیچ‌كس گریه نمی‌كرد. هیچ‌یك درد فریاد نمی‌زدند، هیچ‌كس شكایتی نمی‌كرد و بچه‌ها حتی گریه نمی‌كردند. تعداد معدودی بودند كه صحبت می‌كردند و وقتی پدر كلانیسورگ به برخی افراد كه به شدت سوخته بودند، آب می‌داد، سهم‌شان را می‌گرفتند، بعد كمی بلند می‌شدند و از او تشكر می‌كردند.

اوایل عصر آن روز، آتش به درختان پارك آسانو رسید. پدر تانیموتو زمانی متوجه آن شد كه دید عده‌ی زیادی از افراد به طرف حاشیه‌ی رودخانه می‌روند. وقتی آتش را دید، فریاد زد: تمامی جوانانی كه آسیب زیادی ندیده‌اند با من همراه شوند. پدر كلانیسورگ، پدر شیفر و پدر لاسل را به حاشیه‌ی رودخانه برد و از مردمی كه آن‌جا بودند، خواست در صورت نزدیك‌تر شدن آتش به آن‌ها كمك كنند، سپس ما به جمع داوطلبان پدر تانیموتو برگشتیم.

گروه به مدت دو ساعت با آتش جنگید و در نهایت بر آن غلبه كرد. قبل از این‌كه هوا تاریك شود، تانیموتو كنار دختری 20 ساله به نام كامایی رفت كه در همسایگی‌اش زندگی می‌كرد. او روی زمین نشسته بود و پیكر نوزاد دختری را در آغوش داشت. بچه در تمام طول روز مرده بود. وقتی تانیموتو را دید پرید و گفت: ممكن است همسرم را پیدا كنید؟ تانیموتو می‌دانست كه همسر او روز قبل به ارتش پیوسته است و او شانسی برای پیدا كردن همسر كامایی ندارد، اما به او گفت: تمام تلاشم را خواهم كرد.

كامایی گفت: باید او را پیدا كنی. او بچه‌مان را خیلی دوست داشت، می‌خواهم یكبار دیگر ببیندش.

دكتر فوجی تمام شب را با دردی كشنده بر روی زمین خانه‌ی بدون سقف خانواده‌اش در حاشیه‌ی شهر دراز كشید.

او در روشنایی نور یك فانوس، خود را معاینه كرد و متوجه شد كه استخوان ترقوه‌ی چپش شكسته، و در صورت و بدن‌اش خراشیدگی و بریدگی‌هایی از جمله بریدگی‌های عمیق روی چانه‌ی كمردارد، پاها كبودی بسیار شدید و در قفسه‌ی سینه و بالاتنه نیز دو دنده‌اش نیز شكسته بود. او خیلی بد صدمه ندیده بود و می‌توانست در پارك آسانو به مجروحان كمك كند.

در طول یك شب، 10 هزار قربانی انفجار به بیمارستان رد كراس هجوم بردند و دكتر ساسكی، با اكراه و با در دست داشتن بانداژ و بطری‌های مركوكروم بالا و پایین می‌رفت و هنوز عینكی را كه از یكی از مجروحین گرفته بود به چشم داشت. دكترهای دیگر مجروحانی را كه به شدت سوخته بودند، با محلول آب نمك شست و شو می‌دادند، البته این تمام كاری بود كه می‌توانستند انجام دهند. پس از تاریك شدن هوا با نور آتش شهر و شمع‌هایی كه 10 پرستار باقی مانده برای‌شان نگه می‌داشتند، كار می‌كردند.

دكتر ساساكی تمام روز بیرون از بیمارستان را نگاه نكرده بود، صحنه‌ی درون بیمارستان بسیار وحشتناك بود و آن‌قدر پیچیده بود كه فرصت نكرد بود كه بپرسد آن سوی پنجره‌ها و درها چه اتفاقی در حال رخ دادن است.

مراجعان در دسته‌های حدود صد تن جان می‌سپردند، اما هیچ‌كس نبود كه اجسادشان را حمل كند. برخی كاركنان بیمارستان بیسكویت و برنج در میان‌شان پخش می‌كردند، اما بویی كه از اجساد در آن منطقه پیچیده بود، آن قدر زیاد بود كه عده‌ی كمی احساس گرسنگی می‌كردند.
در ساعت 3 صبح روز بعد، پس از 19 ساعت كار وحشتناك، ‌دكتر ساساكی دیگر قادر به خدمت رسانی به یك مجروح هم نبود. او و دیگر نجات یافتگان از میان كاركنان بیمارستان به پشت بیمارستان رفتند و در آن‌جا پنهان شدند تا استراحت كنند. اما ظرف یك ساعت مجروحان آن‌ها را پیدا كردند و حلقه‌ای از شاكیان اطرافشان را فرا گرفت: دكترها! كمك كنید! چطور می‌توانید بخوابید؟

ساساكی برخاست و به كار پرداخت.

همه‌ی كاركنان در این باره صحبت می‌كردند كه این بمب بزرگ نباید یك بمب معمولی بوده باشد، چراكه روز بعد وقتی كه معاون رییس بیمارستان به زیرزمین، جایی كه صفحات اشعه‌ی ایكس قرار داشت، رفت، متوجه شد كه تمامی انبار همان‌طور كه قرار گرفته بود، نور دیده است.

یك هفته پس از سقوط بمب، تشعشعات آزاد شده از اتم به هنگام شكافت، تخریب شده است و هیچ كس این مساله را متوجه نمی‌شد و یا آن را باور نمی‌كرد. با این حال وقتی فیزیك‌دانان ژاپنی با الكتروسكوپ‌های لوریستان و الكتروموتورهای نهر، وارد شهر شدند كل مساله را متوجه شدند.
در اواسط اوت، چند روز پس از آن‌كه رییس جمهور ترومان، نوع بمبی كه بر هیروشیما فرو افتاده بود را فاش كرد، دانشمندان تحقیقات‌شان را آغاز كردند. اولین كاری كه انجام دادند، تعیین تقریبی مركز با مشاهده‌ی جهتی بود كه تیرهای تلفن در تمامی اطراف آن سوخته بود؛ دانشمندان یادآور شدند كه نور حاصل از بمب رنگ بتن‌ها را به رنگ قرمز روشن تغییر داده بود، سطح سنگ‌های گرانیت ریخته شده بودند و برخی دیگر از انواع مصالح ساختمانی سوخته بودند و هم‌چنین بمب در برخی اماكن، تصاویری از سایه‌ای را كه نور حاصل از آن ایجاد كرده بود، برجای گذاشته بود. (سایه‌های مبهمی از تصاویر انسانی پیدا شده بودند.) آن‌ها پس از بررسی خاكسترهای مبهم و قطعات ذوب شده به این نتیجه رسیدند كه گرمای حاصل از بمب در مركز آن باید حدود 6000 درجه‌ی سانتیگراد بوده باشد.

در تاریخ 18 اوت 12 روز پس از انفجار بمب، پدر كلانیسورگ پیاده به همراه كیف وسایلش راهی هیروشیما شد. او فكر می‌كرد كه این كیف كه در آن وسایل با ارزشش را نگهداری می‌كرد، باید كیفیتی جادویی داشته باشد. او در تمام طول راه به این فكر می‌كرد كه تمامی خرابی‌هایی كه دیده بود، در عرض یك لحظه به وسیله‌ی یك بمب ایجاد شده است.

وقتی به مركز شهر رسید، هوا بسیار گرم شده بود. كیف جادویی به رغم این كه اكنون خالی بود، ناگهان بسیار سنگین به نظر رسید، او به شدت احساس خستگی و درد كرد؛ صبح روز بعد كشیش بخش كه بریدگی‌های ظاهرا ناچیز كلانیسورگ را بررسی می‌كرد، با تعجب پرسید: شما با زخم‌های‌تان چه كرده‌اید؟ زخم‌ها به طور ناگهانی عمیق می‌شدند متورم می‌شدند و سر باز می‌كردند.

ناكامورا صبح روز بیستم اوت در خانه‌ی خواهرش بود كه در شهر لحابه قرار داشت، خیلی از ناگاتوكا دور نبود؛ او هیچ جراحت یا سوختگی نداشت؛ ولی با این حال، حالت تهوع داشت. او مشغول شانه كردن موهایش شد، پس از یك حركت شانه، دسته‌ای از موهایش كنده شد، در حركت بعدی شانه یك دسته‌ی دیگر نیز كنده شدند، او دیگر ادامه نداد، اما در سه چهار روز آینده، موهایش بی اختیار ریخت و او كاملا تاس شد؛ دیگر از خانه بیرون نمی‌رفت و پنهان می‌شد. در 26 اوت او و دختر بزرگش مایكو در حالی كه به شدت احساس ضعف و خستگی داشتند از خواب برخواستند و در رختخواب‌شان باقی ماندند. پسر و دختر دیگرش كه طی انفجار و پس از آن همراه آن‌ها بودند، احساس خوبی داشتند. در همان زمان تانیموتو به طور ناگهانی بیمار شد، حالت خستگی و تب‌دار داشت، این چهار تن نمی‌دانستند، اما به بیماری‌ای دچار شدند كه بعدها بیماری حاصل از اشعه خوانده شد.
دكتر ساساكی و همكارانش در بیمارستان ردكراس شاهد آن بودند كه بیماری غیرمنتظره ظاهر می‌شود و در نهایت فرضیه‌ی ماهیتش را تكمیل می‌كند، آن‌ها به این نتیجه رسیدند كه این بیماری سه مرحله دارد؛ مرحله‌ی اول پیش از آن كه دكترها حتی بدانند، با بیماری جدیدی روبرو می‌شوند، و در این مرحله بیماری همه جا را فرا می‌گیرد و عكس‌العمل مستقیم بدن در برابر بمباران چنین بوده است.

در لحظه‌ای كه بمب با نوترون‌ها، ذرات بتا و اشعه‌های گاما منفجر شده بود، افراد ظاهرا آسیب ندیده‌ای كه در اولین ساعت و روزهای پس از انفجار به شكل مرموزی مردند در این مرحله‌ی اول از پا در آمدند، این مرحله 95 درصد مردم را تا نیم مایلی مركز انفجار كشته بود. اشعه‌ها به سادگی سلول‌های انسانی را تخریب می‌كردند.

مرحله‌ی دوم در 10 یا 15 روز پس از انفجار رخ می‌داد، اولین علامت آن از دست دادن موها بود. سپس اسهال و تب كه در برخی موارد تا 106 درجه بالا می‌رفت، 25 تا 30 روز پس از انفجار بی نظمی‌هایی در خون آغاز می‌شد، لثه‌ها خونریزی می‌كردند، تعداد گلبول‌های سفید به شدت كاهش می‌یافت و خون‌مردگی‌هایی در زیرپوست ظاهر می‌شد.

دو نشانه‌ی مهمی كه دكترها نظریات‌شان را براساس آن طراحی كردند، تب و تعداد پایین گلبول‌های سفید بود؛ اگر تب به طور ثابت بالا می‌ماند، شانس بیماران برای زندگی بسیار كم بود. گلبول‌های سفید تقریبا به زیر 4000 رسیده بود و بیماری كه تعداد این ذرات در بدنش به زیر 1000 برسد، شانس كمی برای زندگی دارد. در پایان مرحله‌ی دوم اگر بیمار نجات می‌یافت، تعداد اندكی از سلول‌های گلبول قرمز برایش باقی می‌ماند. مرحله‌ی سوم عكس‌العملی بود كه زمانی رخ می‌داد كه جسم برای جبران بیماری‌هایش تقلا می‌كرد. گلبول‌های سفید نه تنها تعدادشان به حالت طبیعی بازگشته؛ بلكه بالاتر از سطح عادی قرار می‌گیرد، در این مرحله بسیاری از بیماران با شكایاتی مثل تورم در حفره‌ی قفسه‌ی سینه از بین رفته‌اند.
بیشتر افرادی كه سوخته بودند با دستمال‌های صورتی رنگ و لاستیكی مخصوص بهبود می‌یافتند، مدت زمان بیماری متفاوت بود و به شرایط و میزان اشعه‌ای كه بیمار دریافت كرده بود بستگی داشت، برخی در عرض یك هفته بهبود می‌یافتند و بهبود برخی دیگر چند ماه زمان نیاز داشت. وقتی علایم بیماری خود را نشان دادند مشخص شد بیشتر افراد از اثرات دوز بالای اشعه‌ی ایكس آسیب دیده‌اند و دكترها نظریات درمانی‌شان را براین اساس قرار دادند. آن‌ها به بیماران، تنظیم كننده‌ی خون، ویتامین و به ویژه ویتامین B1 می‌دادند.

همه‌ی‌ بیماران، تمام مجموعه‌ی علایم بیماری را نداشتند. افرادی كه از سوختگی بر اثر نور رنج می‌بردند، تا حد زیادی از بیماری اشعه محافظت شده بودند، آن‌هایی كه چند روز یا حتی چند ساعت پس از بمباران خوابیده بودند، كمتر از افرادی كه در آن زمان فعال بودند در معرض بیماری قرار داشتند. موهای خاكستری به ندرت می‌ریخت و از آن‌جا كه طبیعت انسان را در برابر هوش وی محافظت می‌كند، فرآیندهای تولید مثل برای مدتی تحت تاثیر قرار گرفت، مردها عقیم و زنان دچار سقط جنین شدند.

یك سال پس از بمباران، توشیكو ساساكی فلج شد، هاتسویو ناكامورا دارایی‌اش را از دست داد و پدر كلانیسورگ به بیمارستان بازگشت.
دكتر ساساكی قادر به انجام كاری كه قبلا می‌توانست انجام دهد، نبود. دكتر فوجی بیمارستان 30 اتاقه‌ای را كه برای به دست آوردنش سال‌ها تلاش كرده بود از دست داد و به هیچ وجه احتمال بازسازی آن را نمی‌داد. كلیسای پدر تانیموتو تخریب شد و دیگر سرزندگی استثنایی‌اش را نداشت. زندگی شش فردی كه از میان خوش شانس‌ترین افراد هیروشیما بودند، هرگز شبیه یكدیگر نبود.

تعداد قابل توجهی از مردم هیروشیما كما بیش نسبت به مبانی اخلاقی استفاده از بمب بی تفاوت بودند، احتمالا آن‌ها بیش از اندازه از آن ترسیده بود كه بخواهند درباره‌ی آن فكر كنند، تعداد زیادی از آن‌ها خود را برای فهمیدن این كه آن حادثه شبیه به چه چیزی بوده است، آزار ندادند. تصور هاتسویوناكامورا از آن از ترس آن نمونه‌ای از آن است؛ وقتی از او درباره‌ی بمب اتم سوال شود، خواهد گفت: اندازه‌ی یك جعبه‌ی كبریت است، گرمای آن 6000 برابر خورشید است، در آسمان منفجر می‌شود و تعدادی رادیوم دارد. نمی‌دانم چه طور كار می‌كند، اما وقتی كه با رادویم تركیب شود، منفجر خواهد شد.

او درباره‌ی كاربرد بمب گفت: زمان جنگ بود و باید انتظار آن را می‌داشتیم؛ نمی‌شد كاری كرد، خیلی بد بود. دكتر فوجی تقریبا همین را درباره‌ی كاربرد بمب به پدر كلانیسورگ گفت: نمی‌شد كاری كرد و بسیاری از شهروندان هیروشیما نسبت به آمریكایی‌ها احساس تنفر می‌كردند كه احتمالا هیچ چیز نمی‌توانست آن را از بین ببرد.

دكتر ساساكی به یك باره گفت: متوجه شدم كه آن‌ها در حال برگزاری دادگاهی برای جنایتكاران در توكیو هستند، فكر می‌كنم آن‌ها باید مقاماتی را كه تصمیم گرفتند از این بمب استفاده كنند به محاكمه بكشانند و تمامی آن‌ها را به دار بیاویزند.

پدر كلانیسورگ و سایر كشیشان مسیحی آلمانی كه انتظار می‌رفت به عنوان افراد خارجی، دیدگاهی نسبتا جداگانه‌تر اتخاذ كنند، اغلب درباره‌ی اخلاقیات در استفاده از بمب بحث می‌كردند. پدر زیمبس یكی از آن‌هایی كه در زمان وقوع حمله به ناگاتسوكا رفته بود، در گزارشی برای هالی سی دوروم نوشت: برخی از ما بمب را در همان مقوله‌ای می‌گنجاندیم كه گاز سمی را و مخالف استفاده از آن بر روی جمعیت غیرنظامی بودیم؛ برخی دیگر بر این باور بودند كه در كل جنگ آن‌گونه كه در ژاپن رخ داد، هیچ فرقی میان غیرنظامیان و سربازان قایل نشدند و خود بمب نیرویی موثر با هدف پایان بخشیدن به خونریزی بود و هشداری برای ژاپن بود تا تسلیم شود و بنابراین از تخریبی كلی اجتناب كرد.

به نظر منطقی می‌آمد كه كسی كه از جنگ به طور اصولی حمایت می‌كرد، نتواند از جنگ علیه غیرنظامیان شكایتی داشته باشد. مساله‌ی مهم این است كه آیا كل جنگ در شكل فعلی‌اش حتی با وجود آن‌كه در راستای هدفی معین باشد، قابل توجیه است یا خیر؟ آیا آن از روحی خبیث و مادی نسبت به آن چه كه پیامدهایش ممكن بود خوب باشد، برخوردار نبود؟
چه زمانی اخلاقیات ما پاسخی روشن به این سوال خواهد داد؟ غیرممكن است كه بتوان گفت چه ترس‌هایی در ذهن كودكانی به یادگار خواهد ماند كه در روز بمباران هیروشیما در آنجا زندگی می‌كردند. در ظاهر جمع آوری مجدد آن‌ها كه ماه‌ها پس از این فاجعه انجام شد، ماجرایی نشاط بخش بود.
توشیوناكامورا كه در زمان بمباران ده ساله بود، خیلی زود توانست آزادانه و حتی با شادمانی از تجربه‌اش صحبت كند و چند هفته پیش از سالگرد این حادثه در انشایی واقعی برای معلمش در مدرسه نوشت: روز پیش از بمباران به شنا رفته بودم، صبح آن روز بادام زمینی می‌خوردم، نوری دیدم كه به شدت به محل خواب خواهر كوچكم برخورد كرد، وقتی نجات پیدا كردیم، من و مادرم شروع به بستن وسایل‌مان كردیم، همسایگان در حالی كه دچار سوختگی و خونریزی بودند به اطراف می‌رفتند. هتایاسان به من گفت با او فرار كنم، من گفتم كه می‌خواهم منتظر مادرم بمانم، ما به پارك رفتیم، گردبادی آمد، شب، یك تانكر گاز آتش گرفت و من انعكاس آن را در رودخانه دیدم، شب را در پارك ماندیم، روز بعد من به پل تایكو رفتم و دوستانم را دیدم، آن‌ها به دنبال مادران‌شان می‌گشتند. مادر یكی از آن‌ها مجروح شده بود و مادر دیگری مرده بود.»

 

 

شمار تلفات انفجار نیروگاه چرنوبیل

 

آخرین برآورد‌‏ها از كشته‌‏شدن چهار هزار تن در نتیجه قرار گرفتن در معرض تشعشعات نیروگاه چرنوبیل خبر می‌‏دهد.

به گزارش ایلنا، در حالی كه 19 سال از زمان وقوع انفجار در نیروگاه شماره چهار چرنوبیل روسیه می‌‏گذرد، آخرین بررسی‌‏ها حاكی از آن است كه چهار هزار نفر در نتیجه قرار گرفتن در معرض تشعشعات رادیو اكتیو جان ‌‏خواهند باخت.

خبرگزاری فرانسه گزارش داد: «مایكل رپاچولی از مسؤولان سازمان بهداشت جهانی با اعلام این مطلب افزود كه پس از وقوع حادثه چرنوبیل كارشناسان پیش‌‏بینی می‌‏كردند در اثر این حادثه ده‌‏ها هزار تن جان خواهند باخت كه بیشتر این افراد در نتیجه ابتلا به سرطان خواهد بود.»بررسی‌‏هایی كه اخیرا توسط كارشناسان سازمان‌‏ملل‌‏متحد انجام شد، حاكی از آن است كه كل شمار افرادی كه در نتیجه قرار گرفتن در معرض تشعشعات هسته‌‏ای نیروگاه چرنوبیل جان خواهند باخت، چهار هزار تن خواهد بود.
«كلمان میزسی» از مسؤولان برنامه توسعه ملل متحد نیز اعلام كرد: «از زمان وقوع انفجار در نیروگاه چرنوبیل در 26 آوریل 1986 تاكنون 56 تن جان باخته‌‏اند كه 47 تن از این افراد از اعضای تیم امداد و نجات بوده‌‏اند و نه تن نیز كودكانی بوده‌‏ا ند كه در نتیجه ابتلا به سرطان تیروئید جان باخته‌‏اند.»

اضافه می‌‏شود كه سازمان بهداشت جهانی و برنامه توسعه ملل متحد با ارائه گزارشی تحت عنوان «میراث چرنوبیل؛ تأثیرات بهداشتی، زیست محیطی و اجتماعی، اقتصادی» كه قرار است در همایشی در روزهای سه‌‏شنبه و چهارشنبه در وین مطرح شود به بررسی پیامدهای حادثه انفجار نیروگاه چرنوبیل پرداخته‌‏اند.

قرار است كارشناسان آژانس‌‏های مختلف سازمان‌‏ملل‌‏متحد به ویژه آژانس بین‌‏المللی انرژی هسته‌‏ای در این همایش حضور داشته باشند

 

دید کلی

طی سالهای گذشته اغلب کشورها به استفاده از این نوعانرژیهسته ای تمایل داشتند و حتی دولت ایران 15 ‏نیروگاه اتمی به کشورهای آمریکا ،فرانسه و آلمان سفارش داده بود. ولی خوشبختانه بعد از وقوع دو حادثه ‏مهم تری میلآیلند (Three Mile Island) در 28 مارس 1979 وفاجعه چرنوبیل (Tchernobyl) در روسیه ‏در 26آوریل 1986، نظر افکار عمومی نسبت به کاربرد اتم برای تولید انرژی تغییر کرد و ترسو وحشت از ‏جنگ اتمیو به خصوص امکان تهیهبمباتمی در جهان سوم، کشورهای غربی را موقتا مجبور به تجدید نظر در ‏برنامه‌هایاتمی خود کرد.

‏

ساختار نیروگاه اتمی

نیروگاه اتمی از مواد مختلفی شکل گرفته است کههمه آنها نقش اساسی و مهم در تعادل و ادامه حیات آن را دارند. ‏این مواد عبارت انداز:

·        ماده سوخت:ماده سوختمتشکل از اورانیوم طبیعی ،اورانیوم غنی شده ،اورانیوم وپلوتونیم است. که سوختن اورانیوم بر ‏اساس واکنششکافتهسته‌ای صورت می‌گیرد.‏

·        نرم کننده‌ها: ‎‏نرم کننده‌ها موادی هستند که برخورد نوترون های حاصل ازشکست با آنها الزامی است و ‏برای کم کردن انرژی این نوترون ها به کار می روند. زیرااحتمال واکنش شکست پی در پی به ازای ‏نوترون های کم انرژی بیشتر می شود. آب سنگین (D2O) یازغالسنگ (گرافیت) به عنوان نرم کننده نوترون ‏بکار برده می‌شوند.‏

·        میله‌های مهارکننده:‎‏ این میله ها ازمواد جاذب نوتروندرست شده‌اند و وجود آنهادر داخل راکتور اتمی ‏الزامی است و مانع افزایش ناگهانی تعداد نوترونها در قلبراکتور می‌شوند. اگر این میله‌ها کار اصلی خود را ‏انجام ندهند، در زمانی کمتر ازچند هزارم ثانیهقدرتراکتور چند برابر شده و حالت انفجاری یا دیورژانس ‏راکتور پیش می‌آید. این میلهها می توانند از جنس عنصرکادمیم و یابور باشند.‏

 

·        مواد خنک کننده یا انتقال دهنده انرژی حرارتی:‎‏ این مواد انرژی حاصل ازشکست اورانیومرا به خارج ‏از راکتور انتقالداده وتوربینهای مولد برقرا به حرکت در می آورندو پس از خنک شدن مجدداً به داخل ‏راکتور برمی گردند. البته مواد در مدار بسته ومحدودی عمل می کنند و با خارج از محیط رآکتور تماسی ندارند. ‏این مواد می توانندگاز CO₂ ، آب ،آب سنگین،هلیومگازی و یاسدیم مذاب باشند.‏

طرز کار نیروگاه اتمی

عمل سوختن اورانیوم در داخل نیروگاه اتمی متفاوتاز سوختن زغال یا هر نوعسوخت فسیلیدیگر است. در ‏این پدیده با ورودیکنوترون کم انرژی به داخل هستهایزوتوپاورانیوم 235 عمل شکست انجام می گیرد و ‏انرژی فراوانی تولید می کند. بعد ازورود نوترون به درونهسته اتم، ناپایداری در هسته به وجود آمدهو بعد از ‏لحظه بسیار کوتاهی هسته اتم شکسته شده و تبدیل به دو تکه شکست و تعدادینوترون می‌شود.

بطور متوسط تعداد نوترونها به ازای هر 100 اتم شکسته شده 247عدد است و این نوترونها اتمهای ‏دیگر را می‌شکنند و اگر کنترلی در مهار کردن تعدادآنها نباشد واکنش شکست در داخل تودهاورانیوم به ‏صورت زنجیره‌ای انجام می‌شود که در زمانی بسیار کوتاه منجر به انفجار شدیدیخواهد شد. در واقع ورود ‏نوترون به درون هسته اتم اورانیوم و شکسته شدن آن توام باانتشار انرژی معادل با ‏‎ Mev‎‏200 میلیون الکترون ‏ولت است.

این مقدارانرژی در سطح اتمی بسیار ناچیز ولی در مورد یک گرم از اورانیوم در حدود صدها هزارمگاوات ‏است. که اگر به صورت زنجیره ای انجام شود، در کمتر از هزارم ثانیه مشابهبمباتمی عمل خواهد کرد. اما ‏اگر تعداد شکست ها را در توده اورانیوم و طی زمانمحدود کرده به نحوی که به ازای هر شکست ، اتم بعدی ‏شکست حاصل کند شرایط یک نیروگاهاتمی بوجود می‌آید. ‏

نمونه عملی

نیروگاهی که دارای 10 تناورانیومطبیعی است قدرتی معادل با 100 مگاوات خواهد داشت و به طور متوسط ‏‏105 گرماورانیوم 235 در روز در این نیروگاه شکسته می شود و همان طور که قبلاً گفته شد دراثر جذب ‏نوترون به وسیله ایزوتوپ اورانیوم 238 اورانیوم 239 به وجود می آمد که بعداز دو بار انتشارذراتبتا (‏الکترون) به پلتونیوم 239 تبدیل می شود که خود مانند اورانیوم 235 شکستپذیر است. در این عمل 70 گرم ‏پلتونیوم حاصل می‌شود. ,br>

ولی اگرنیروگاهسورژنراتورباشد و تعداد نوترونهای موجود درنیروگاه زیاد باشند مقدار جذب به مراتب ‏بیشتر از این خواهد بود و مقدار پلتونیومهای به وجود آمده از مقدار آنهایی که شکسته می شوند بیشتر خواهند ‏بود. در چنینحالتی بعد از پیاده کردن میله های سوخت می توان پلتونیوم به وجود آمده را ازاورانیوم و ‏فرآورده های شکست را به کمکواکنشهایشیمیایی بسیار ساده جدا و به منظور تهیه بمب اتمی ذخیره کرد.

 

 

ساختار نيروگاه هاي اتمي جهان

 

 برحسب نظريه اتمي عنصر عبارت است از يك جسم خالص ساده كه با روش هاي شيميايي نمي توان آن را تفكيك كرد. از تركيب عناصر با يكديگر اجسام مركب به وجود مي آيند. تعداد عناصر شناخته شده در طبيعت حدود 92 عنصر است.

 

هيدروژن اولين و ساده ترين عنصر و پس از آن هليم، كربن، ازت، اكسيژن و... فلزات روي، مس، آهن، نيكل و... و بالاخره آخرين عنصر طبيعي به شماره 92، عنصر اورانيوم است. بشر توانسته است به طور مصنوعي و به كمك واكنش هاي هسته اي در راكتورهاي اتمي و يا به كمك شتاب دهنده هاي قوي بيش از 20 عنصر ديگر بسازد كه تمام آن ها ناپايدارند و عمر كوتاه دارند و به سرعت با انتشار پرتوهايي تخريب مي شوند. اتم هاي يك عنصر از اجتماع ذرات بنيادي به نام پرتون، نوترون و الكترون تشكيل يافته اند. پروتون بار مثبت و الكترون بار منفي و نوترون فاقد بار است.

تعداد پروتون ها نام و محل قرار گرفتن عنصر را در جدول تناوبي (جدول مندليف) مشخص مي كند. اتم هيدروژن يك پروتون دارد و در خانه شماره 1 جدول و اتم هليم در خانه شماره 2، اتم سديم در خانه شماره 11 و... و اتم اورانيوم در خانه شماره 92 قرار دارد. يعني داراي 92 پروتون است.

 

ايزوتوپ هاي اورانيوم

 تعداد نوترون ها در اتم هاي مختلف يك عنصر همواره يكسان نيست كه براي مشخص كردن آنها از كلمه ايزوتوپ استفاده مي شود. بنابراين اتم هاي مختلف يك عنصر را ايزوتوپ مي گويند. مثلاً عنصر هيدروژن سه ايزوتوپ دارد: هيدروژن معمولي كه فقط يك پروتون دارد و فاقد نوترون است. هيدروژن سنگين يك پروتون و يك نوترون دارد كه به آن دوتريم گويند و نهايتاً تريتيم كه از دو نوترون و يك پروتون تشكيل شده و ناپايدار است و طي زمان تجزيه مي شود.

ايزوتوپ سنگين هيدروژن يعني دوتريم در نيروگاه هاي اتمي كاربرد دارد و از الكتروليز آب به دست مي آيد. در جنگ دوم جهاني آلماني ها براي ساختن نيروگاه اتمي و تهيه بمب اتمي در سوئد و نروژ مقادير بسيار زيادي آب سنگين تهيه كرده بودند كه انگليسي ها متوجه منظور آلماني ها شده و مخازن و دستگاه هاي الكتروليز آنها را نابود كردند.

 غالب عناصر ايزوتوپ دارند از آن جمله عنصر اورانيوم، چهار ايزوتوپ دارد كه فقط دو ايزوتوپ آن به علت داشتن نيمه عمر نسبتاً بالا در طبيعت و در سنگ معدن يافت مي شوند. اين دو ايزوتوپ عبارتند از اورانيوم 235 و اورانيوم 238 كه در هر دو 92 پروتون وجود دارد ولي اولي 143 و دومي 146 نوترون دارد. اختلاف اين دو فقط وجود 3 نوترون اضافي در ايزوتوپ سنگين است ولي از نظر خواص شيميايي اين دو ايزوتوپ كاملاً يكسان هستند و براي جداسازي آنها از يكديگر حتماً بايد از خواص فيزيكي آنها يعني اختلاف جرم ايزوتوپ ها استفاده كرد. ايزوتوپ اورانيوم 235 شكست پذير است و در نيروگاه هاي اتمي از اين خاصيت استفاده مي شود و حرارت ايجاد شده در اثر اين شكست را تبديل به انرژي الكتريكي مي نمايند. در واقع ورود يك نوترون به درون هسته اين اتم سبب شكست آن شده و به ازاي هر اتم شكسته شده 200 ميليون الكترون ولت انرژي و دو تكه شكست و تعدادي نوترون حاصل مي شود كه مي توانند اتم هاي ديگر را بشكنند. بنابراين در برخي از نيروگاه ها ترجيح مي دهند تا حدي اين ايزوتوپ را در مخلوط طبيعي دو ايزوتوپ غني كنند و بدين ترتيب مسئله غني سازي اورانيوم مطرح مي شود.

 

ساختار نيروگاه اتمي

 به طور خلاصه چگونگي كاركرد نيروگاه هاي اتمي را بيان كرده و ساختمان دروني آنها را مورد بررسي قرار مي دهيم.

 طي سال هاي گذشته اغلب كشورها به استفاده از اين نوع انرژي هسته اي تمايل داشتند و حتي دولت ايران 15 نيروگاه اتمي به كشورهاي آمريكا، فرانسه و آلمان سفارش داده بود. ولي خوشبختانه بعد از وقوع دو حادثه مهم تري ميل آيلند (Three Mile Island) در 28 مارس 1979 و فاجعه چرنوبيل (Chernobyl) در روسيه در 26 آوريل 1986، نظر افكار عمومي نسبت به كاربرد اتم براي توليد انرژي تغيير كرد و ترس و وحشت از جنگ اتمي و به خصوص امكان تهيه بمب اتمي در جهان سوم، كشورهاي غربي را موقتاً مجبور به تجديدنظر در برنامه هاي اتمي خود كرد.

 نيروگاه اتمي در واقع يك بمب اتمي است كه به كمك ميله هاي مهاركننده و خروج دماي دروني به وسيله مواد خنك كننده مثل آب و گاز، تحت كنترل درآمده است. اگر روزي اين ميله ها و يا پمپ هاي انتقال دهنده مواد خنك كننده وظيفه خود را درست انجام ندهند، سوانح متعددي به وجود مي آيد و حتي ممكن است نيروگاه نيز منفجر شود، مانند فاجعه نيروگاه چرنوبيل شوروي. يك نيروگاه اتمي متشكل از مواد مختلفي است كه همه آنها نقش اساسي و مهم در تعادل و ادامه حيات آن را دارند. اين مواد عبارت اند از:

1- ماده سوخت متشكل از اورانيوم طبيعي، اورانيوم غني شده، اورانيوم و پلوتونيم است.

 عمل سوختن اورانيوم در داخل نيروگاه اتمي متفاوت از سوختن زغال يا هر نوع سوخت فسيلي ديگر است. در اين پديده با ورود يك نوترون كم انرژي به داخل هسته ايزوتوپ اورانيوم 235 عمل شكست انجام مي گيرد و انرژي فراواني توليد مي كند. بعد از ورود نوترون به درون هسته اتم، ناپايداري در هسته به وجود آمده و بعد از لحظه بسيار كوتاهي هسته اتم شكسته شده و تبديل به دوتكه شكست و تعدادي نوترون مي شود. تعداد متوسط نوترون ها به ازاي هر 100 اتم شكسته شده 247 عدد است و اين نوترون ها اتم هاي ديگر را مي شكنند و اگر كنترلي در مهار كردن تعداد آنها نباشد واكنش شكست در داخل توده اورانيوم به صورت زنجيره اي انجام مي شود كه در زماني بسيار كوتاه منجر به انفجار شديدي خواهد شد.

 

در واقع ورود نوترون به درون هسته اتم اورانيوم و شكسته شدن آن توام با انتشار انرژي معادل با 200 ميليون الكترون ولت است اين مقدار انرژي در سطح اتمي بسيار ناچيز ولي در مورد يك گرم از اورانيوم در حدود صدها هزار مگاوات است. كه اگر به صورت زنجيره اي انجام شود، در كمتر از هزارم ثانيه مشابه بمب اتمي عمل خواهد كرد. اما اگر تعداد شكست ها را در توده اورانيوم و طي زمان محدود كرده به نحوي كه به ازاي هر شكست، اتم بعدي شكست حاصل كند شرايط يك نيروگاه اتمي به وجود مي آيد. به عنوان مثال نيروگاهي كه داراي 10 تن اورانيوم طبيعي است قدرتي معادل با 100 مگاوات خواهد داشت و به طور متوسط 105 گرم اورانيوم 235 در روز در اين نيروگاه شكسته مي شود و همان طور كه قبلاً گفته شد در اثر جذب نوترون به وسيله ايزوتوپ اورانيوم 238 اورانيوم 239 به وجود مي آمد كه بعد از دو بار انتشار پرتوهاي بتا (يا الكترون) به پلوتونيم 239 تبديل مي شود كه خود مانند اورانيوم 235 شكست پذير است. در اين عمل 70 گرم پلوتونيم حاصل مي شود. ولي اگر نيروگاه سورژنراتور باشد و تعداد نوترون هاي موجود در نيروگاه زياد باشند مقدار جذب به مراتب بيشتر از اين خواهد بودو مقدار پلوتونيم هاي به وجود آمده از مقدار آنهايي كه شكسته مي شوند بيشتر خواهند بود. در چنين حالتي بعد از پياده كردن ميله هاي سوخت مي توان پلوتونيم به وجود آمده را از اورانيوم و فرآورده هاي شكست را به كمك واكنش هاي شيميايي بسيار ساده جدا و به منظور تهيه بمب اتمي ذخيره كرد.

 

2- نرم كننده ها موادي هستند كه برخورد نوترون هاي حاصل از شكست با آنها الزامي است و براي كم كردن انرژي اين نوترون ها به كار مي روند. زيرا احتمال واكنش شكست پي در پي به ازاي نوترون هاي كم انرژي بيشتر مي شود. آب سنگين (D2O) يا زغال سنگ (گرافيت) به عنوان نرم كننده نوترون به كار برده مي شوند.

 

3- ميله هاي مهاركننده: اين ميله ها از مواد جاذب نوترون درست شده اند و وجود آنها در داخل رآكتور اتمي الزامي است و مانع افزايش ناگهاني تعداد نوترون ها در قلب رآكتور مي شوند. اگر اين ميله ها كار اصلي خود را انجام ندهند، در زماني كمتر از چند هزارم ثانيه قدرت رآكتور چند برابر شده و حالت انفجاري يا ديورژانس رآكتور پيش مي آيد. اين ميله ها مي توانند از جنس عنصر كادميم و يا بور باشند.

 

4- مواد خنك كننده يا انتقال دهنده انرژي حرارتي: اين مواد انرژي حاصل از شكست اورانيوم را به خارج از رآكتور انتقال داده و توربين هاي مولد برق را به حركت در مي آورند و پس از خنك شدن مجدداً به داخل رآكتور برمي گردند. البته مواد در مدار بسته و محدودي عمل مي كنند و با خارج از محيط رآكتور تماسي ندارند. اين مواد مي توانند گاز CO2 ، آب، آب سنگين، هليم گازي و يا سديم مذاب باشند.

 

غني سازي اورانيم

 

سنگ معدن اورانيوم موجود در طبيعت از دو ايزوتوپ 235 به مقدار 7/0 درصد و اورانيوم 238 به مقدار 3/99 درصد تشكيل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسيد حل كرده و بعد از تخليص فلز، اورانيوم را به صورت تركيب با اتم فلئور (F) و به صورت مولكول اورانيوم هكزا فلورايد UF6 تبديل مي كنند كه به حالت گازي است. سرعت متوسط مولكول هاي گازي با جرم مولكولي گاز نسبت عكس دارد اين پديده را گراهان در سال 1864 كشف كرد. از اين پديده كه به نام ديفوزيون گازي مشهور است براي غني سازي اورانيوم استفاده مي كنند.در عمل اورانيوم هكزا فلورايد طبيعي گازي شكل را از ستون هايي كه جدار آنها از اجسام متخلخل (خلل و فرج دار) درست شده است عبور مي دهند. منافذ موجود در جسم متخلخل بايد قدري بيشتر از شعاع اتمي يعني در حدود 5/2 انگسترم (000000025/0 سانتيمتر) باشد. ضريب جداسازي متناسب با اختلاف جرم مولكول ها است.روش غني سازي اورانيوم تقريباً مطابق همين اصولي است كه در اينجا گفته شد. با وجود اين مي توان به خوبي حدس زد كه پرخرج ترين مرحله تهيه سوخت اتمي همين مرحله غني سازي ايزوتوپ ها است زيرا از هر هزاران كيلو سنگ معدن اورانيوم 140 كيلوگرم اورانيوم طبيعي به دست مي آيد كه فقط يك كيلوگرم اورانيوم 235 خالص در آن وجود دارد. براي تهيه و تغليظ اورانيوم تا حد 5 درصد حداقل 2000 برج از اجسام خلل و فرج دار با ابعاد نسبتاً بزرگ و پي درپي لازم است تا نسبت ايزوتوپ ها تا از برخي به برج ديگر به مقدار 01/0 درصد تغيير پيدا كند. در نهايت موقعي كه نسبت اورانيوم 235 به اورانيوم 238 به 5 درصد رسيد بايد براي تخليص كامل از سانتريفوژهاي بسيار قوي استفاده نمود. براي ساختن نيروگاه اتمي، اورانيوم طبيعي و يا اورانيوم غني شده بين 1 تا 5 درصد كافي است. ولي براي تهيه بمب اتمي حداقل 5 تا 6 كيلوگرم اورانيوم 235 صددرصد خالص نياز است.

 

عملا در صنايع نظامي از اين روش استفاده نمي شود و بمب هاي اتمي را از پلوتونيوم 239 كه سنتز و تخليص شيميايي آن بسيار ساده تر است تهيه مي كنند. عنصر اخير را در نيروگاه هاي بسيار قوي مي سازند كه تعداد نوترون هاي موجود در آنها از صدها هزار ميليارد نوترون در ثانيه در سانتيمتر مربع تجاوز مي كند. عملاً كليه بمب هاي اتمي موجود در زراد خانه هاي جهان از اين عنصر درست مي شود.روش ساخت اين عنصر در داخل نيروگاه هاي اتمي به صورت زير است: ايزوتوپ هاي اورانيوم 238 شكست پذير نيستند ولي جاذب نوترون كم انرژي (نوترون حرارتي هستند. تعدادي از نوترون هاي حاصل از شكست اورانيوم 235 را جذب مي كنند و تبديل به اورانيوم 239 مي شوند. اين ايزوتوپ از اورانيوم بسيار ناپايدار است و در كمتر از ده ساعت تمام اتم هاي به وجود آمده تخريب مي شوند. در درون هسته پايدار اورانيوم 239 يكي از نوترون ها خودبه خود به پروتون و يك الكترون تبديل مي شود.بنابراين تعداد پروتون ها يكي اضافه شده و عنصر جديد را كه 93 پروتون دارد نپتونيم مي نامند كه اين عنصر نيز ناپايدار است و يكي از نوترون هاي آن خود به خود به پروتون تبديل مي شود و در نتيجه به تعداد پروتون ها يكي اضافه شده و عنصر جديد كه 94 پروتون دارد را پلوتونيم مي نامند. اين تجربه طي چندين روز انجام مي گيرد.

 

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: شنبه 09 اسفند 1393 ساعت: 23:47 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره اورانیوم,تحقیق درباره غنی سازی اورانیوم,کاربردهای اورانیوم غنی شده,

 

جدول تناوبی

.جدول تناوبی عنصرهای شیمیایی‏، نمایشی از عنصرهای شیمیایی شناخته شده‌است که بر اساس ساختار الکترونی مرتب گردیده‌است به‌گونه‌ای که بسیاری از ویژگی‌های شیمیایی عنصرها به صورت منظم در طول جدول تغییر می‌کنند.

جدول اولیه بدون اطلاع از ساختار داخلی اتم‌ها ساخته شد: اگر عناصر را بر حسب جرم اتمی آنها مرتب نمائیم، و آنگاه نمودار خواص معین دیگر آنها را بر حسب جرم اتمی رسم نمائیم، می‌توان نوسان یا تناوب این خواص را بصورت تابعی از جرم اتمی مشاهده نمود. نخستین کسی که توانست این نظم را مشاهده نماید، یک شیمیدان آلمانی به نام یوهان ولفگانگ دوبِرَینر (Johann Wolfgang Döbereiner) بود. او متوجه تعدادی تثلیث از عناصر مشابه شد:

 

 

 

 

 

 

و به دنبال او، شیمیدان انگلیسی جان نیولندز (John Alexander Reina Newlands) متوجه گردید که عناصر از نوع مشابه در فاصله‌های هشت تایی یافت می‌شوند، که آنها را با نت‌های هشتگانه موسیقی شبیه نمود، هرچند که قانون نت‌های او مورد تمسخر معاصرین او قرار گرفت. سرانجام شیمیدان آلمانی لوتار مَیر (Lothar Meyer) و شیمیدان روسی دمیتری مندلیف (Dmitry Ivanovich Mendeleev) تقریباً بطور هم‌زمان اولین جدول تناوبی را، با مرتب نمودن عناصر بر حسب جرمشان، توسعه دادند(ولی مندلیف تعداد کمی از عناصر را خارج از ترتیب صریح جرمی، برای تطابق بهتر با خواص همسایگانشان رسم نمود – این کار بعدها با کشف ساختار الکترونی عناصر در اواخر سده نوزدهم و آغاز سده بیستم توجیه گردید).

فهرست عناصر بر پایه نام، علامت اختصاری و عدد اتمی موجود است. شکل زیر جدول تناوبی عناصر شناخته شده را نمایش می‌دهد. هر عنصر با عدد اتمی و علامتهای شیمیایی. عناصر در یک ستون («گروه») از لحاظ شیمیایی مشابه می‌باشند.

 

 

 

 

·                                                                

کد رنگ برای اعداد اتمی:

·                     عناصر شماره گذاری شده با رنگ آبی ، در دمای اتاق مایع هستند؛

·                     عناصر شماره گذاری شده با رنگ سبز ، در دمای اتاق بصورت گاز می‌باشند؛

·                     عناصر شماره گذاری شده با رنگ سیاه، در دمای اتاق جامد هستند.

·                     عناصر شماره گذاری شده با رنگ قرمز ترکیبی بوده و بطور طبیعی یافت نمی‌شوند(همه در دمای اتاق جامد هستند.)

·                     عناصر شماره گذاری شده با رنگ خاکستری ، هنوز کشف نشده‌اند (و بصورت کم رنگ نشان داده شده‌اند تا گروه شیمیایی را که در آن قرار می‌گیرند، مشخص نماید.)

و می‌توانید دراین کلید واژه جدول تناوبی برای تشدید مغناطیسی را بیابید.

تعداد لایه الکترون در یک اتم تعیین کننده ردیفی است که در آن قرار می‌گیرد. هر لایه به زیرلایه‌های متفاوتی تقسیم می‌شود، که هر اندازه عدد اتمی افزایش می‌یابد، این لایه‌ها به ترتیب زیر:

1s

1s

2s           2p

3s           3p

4s        3d 4p

5s        4d 5p

6s     4f 5d 6p

7s     5f 6d 7p

8s  5g 6f 7d 8p

براساس ساختار جدول پر می‌شوند. از آنجائیکه الکترونهای خارجی‌ترین لایه، خواص شیمیایی را تعیین می‌نمایند، این لایه‌ها در میان گروهای یکسان مشابه‌اند.عناصر همجوار با یکدیگر در یک گروه، علیرغم اختلاف مهم در جرم، دارای خواص فیزیکی مشابه هستند. عناصر همجوار با یکدیگر در یک ردیف دارای جرم‌های مشابه ولی خواص متفاوت هستند.

برای مثال، عناصر بسیار نزدیک به نیتروژن (N) در ردیف دوم کربن(C) و اکسیژن(O) هستند. علیرغم تشابه آنها در جرم (که بصورت ناچیزی در واحد جرم اتمی تفاوت دارند)، دارای خواص بینهایت متفاوتی هستند، همانطور که با بررسی فرمهای دیگر می‌توان ملاحظه نمود: اکسیژن دو اتمی یک کاز است که سوختن را تشدید می‌نماید، نیتروژن دو اتمی یک گاز است که سوختن را تشدید نمی‌کند، و کربن یک جامد است که می‌تواند سوزانده شود(بله، می‌توان الماس را سوزاند!).

در مقایسه، عناصر بسیار نزدیک به کلر (Cl) در گروه یکی مانده به آخر در جدول (هالوژن‌ها) فلوئور(F) و برم(Br) هستند. علیرغم تفاوت فاحش جرم آنها در گروه، فرمهای دیگر آنها دارای خواص بسیار مشابه هستند: آنها بسیار خورنده (بدین معنی که تمایل خوبی برای ترکیب با فلزات، برای تشکیل نمک هالاید فلز)؛ کلر و فلوئور گاز هستند، درحالیکه برم یک مایع با تبخیر بسیار کم است؛ کلر و برم بسیار رنگی هستند

 

 

نگاه کلی

عناصر گروه اول جدول تناوبی که به فلزات قلیایی معروفند، در لایه ظرفیت الکترونی دارای آرایش هستند که n ، شماره دوره آنها است. آخرین عنصر به نام فرانسیم ، رادیواکتیو است که در اینجا مورد بحث قرار نمی‌گیرد. این عناصر ، فلزات نقره‌فام رنگی هستند. آنها بسیار نرم بوده و به آسانی با چاقو بریده می‌شوند. سطح درخشان آنها در معرض هوا به علت اکسیداسیون کدر می‌شود.

این عناصر بشدت واکنش‌ پذیر هستند. واکنش ‌پذیری آنها از بالا به پایین گروه یعنی از Li به Cs افزایش می‌یابد و از این لحاظ شبیه عناصر سایر گروهها هستند.

منابع فلزات قلیایی

این فلزات بدلیل واکنش‌پذیری زیاد بطور آزاد در طبیعت یافت نمی‌شوند و معمولا بصورت ترکیب با سایر عناصر هستند. منبع اصلی سدیم ، هالیت یا Nacl است که بصورت محلول در آب دریا یا بصورت رسوب در بستر دریا یافت می‌شود. پتاسیم بصورت فراوان در اکثر معادن بصورت کانی سیلویت (Kcl) یافت می‌شود و همچنین از آب دریا هم استخراج می‌گردد.

فلزات قلیایی بسیار واکنش‌پذیر هستند و آنها را نمی‌توان با جانشین کردن سایر فلزات بصورت آزاد تهیه کرد. فلزات قلیایی بصورت فلز آزاد را می‌توان از الکترولیز نمکهای مذاب آنها تهیه کرد.

خواص فیزیکی

فلزات قلیایی از چند جهت با بقیه فلزات تفاوت دارند. آنها نرم بوده و دارای نقطه ذوب و نقطه جوش پایین هستند. دانسیته پایینی دارند، بطوریکه دانسیته K و Na و Li از دانسیته آب پایین‌تر است. آنتالپی استاندارد ذوب و تبخیر کمتری دارند. به علت داشتن فقط یک الکترون در لایه ظرفیت معمولا پیوندهای فلزی ضعیفی ایجاد می‌کنند. این فلزات وقتی در معرض شعله قرار می‌گیرند، رنگ آن را تغییر می‌دهند. وقتی عنصری در مقابل شعله قرار می‌گیرد، حرارت شعله انرژی کافی برای برانگیختن الکترون لایه ظرفیت را به لایه‌های بالاتر فراهم می‌کند.
الکترون در بازگشت به حالت پایه انرژی منتشر می‌کند و این انرژی دارای طول موج منطقه مرئی است که باعث می‌شود رنگ ایجاد شده در شعله دیده شود. شعاع یونی در فلزات قلیایی خاکی در مقایسه با شعاع اتمی آنها خیلی کوچکتر است. چون اتم یک الکترون در لایه S خود دارد که عدد کوانتومی آن با عدد کوانتومی لایه داخلی متفاوت است. بنابراین این لایه نسبتا دور از هسته است.وقتی اتم این الکترون را از دست داده و به یون تبدیل می‌شود، الکترونهای باقیمانده در تراز نزدیک نسبت به هسته قرار دارند. بعلاوه افزایش بار مؤثر هسته آنها را بیشتر بطرف هسته جذب می‌کند. بنابراین اندازه یون کاهش می‌یابد.

خواص شیمیایی

فلزات قلیایی عامل کاهنده قوی هستند. پتانسیل الکترود منفی آنها نشانگر میل شدید آنها برای از دست دادن الکترون در تبدیل به کاتیون در محلول است. آنها می‌توانند اکسیژن ، کلر ، آمونیاک و هیدروژن را احیا کنند. در اثر واکنش با اکسیژن هوا اکسید شده و تیره می‌شوند. بنابراین در زیر نفت نگهداری می‌شوند. بعلت واکنش با آب و تولید هیدروژن و هیدروکسید قلیایی نمی‌توان آنها را زیر آب نگهداری کرد.

واکنش با آب

از بالا به پایین ، به شدت واکنش با آب افزوده می‌شود. لیتیم به آرامی با آب واکنش داده و حبابهای هیدروژن آزاد می‌کند. سدیم بشدت و همراه با مشتعل شدن با آب واکنش نشان داده و با شعله نارنجی می‌سوزد. پتاسیم در اثر برخورد با آب به شدت مشتعل شده و با شعله بنفش می‌سوزد. سزیم در آب ته‌ نشین شده و به سرعت تولید هیدروژن می‌کند. آزاد کردن هیدروژن همراه با ایجاد امواج ضربه‌ای شدید است که می‌تواند باعث شکستن محفظه شیشه‌ای شود.

Na در آمونیاک حل شده و ایجاد محلول آبی تیره می‌کند که بعنوان عامل کاهنده در واکنشها استفاده می‌شود. در غلظتهای بالا رنگ محلول برنزی شده و جریان الکتریکی را همانند فلز هدایت می‌کند.

چند مورد غیر عادی در شیمی Li دیده می‌شود. کوچک بودن اندازه کاتیون Li در نشان دادن خاصیت کووالانسی در برخی ترکیبات و ایجاد پیوند دیاگونالی با منیزیم از آن جمله است.

اکسیدها

فلزات قلیایی در اثر واکنش با اکسیژن هوا ترکیب جامد یونی به فرمول تولید می‌کنند. هر چند که Na غیر از این ، ترکیب پروکسید ( ) بعنوان فراورده عمده و پتاسیم هم سوپر اکسید ( ) را بطور عمده تولید می‌کند.

هیدروکسیدها

هیدروکسید فلزات قلیایی ، جامدات یونی به فرم کریستالی در رنگ سفید و فرمول MOH است. قابل حل در آب هستند و همه بجز LiOH آبدار می‌شوند. محلول آبی آنها باز قوی‌ است. اسیدها را خنثی کرده و نمک تولید می‌کنند.

هالیدها

هالیدهای این فلزات ، همه جامد یونی به فرم کریستالی و به رنگ سفید بوده و قابل حل در آب هستند، جز LiF که بعلت داشتن انرژی شبکه بالا که ناشی از جاذبه الکتروستاتیکی بین یون کوچک ⁺Li و ^-F است.

حالت اکسایش

این فلزات حالت اکسایش 0 و 1+ دارند. تمام ترکیبات شناخته شده آنها بر پایه ⁺M است. اولین انرژی یونش آنها پایین است، زیرا الکترون آخرین لایه به خوبی الکترونهای لایه داخلی توسط جاذبه هسته محافظت نمی‌شود، بنابراین آسان تر برداشته می‌شود. انرژی دومین یونش بالا است، زیرا الکترون بعدی از لایه کامل برداشته می‌شود. همچنین بوسیله هسته ، بخوبی‌ جذب می‌شود.
انرژی یونیزاسیون از بالا به پایین با افزایش عدد اتمی و افزایش تعداد لایه‌ها بعلت دور شدن الکترون ظرفیت از هسته کاهش می‌یابد.

اطلاعات صنعتی

هیدروکسید ، کلرید و کربنات سدیم ، از جمله ترکیبات شیمیایی مهم صنعتی هستند. هیدروکسید سدیم از الکترولیز آب شور اشباع شده در پیل با کاتد فولادی و آند تیتانیوم تولید می‌شود. کربنات سدیم با فرآیند سالوی تهیه می‌شود. در این فرآیند کلرید سدیم قابل حل در آب به بی‌کربنات سدیم نامحلول تبدیل شده و بعد از صاف کردن و حرارت دادن به کربنات سدیم تبدیل می‌شود.

به هر حال محصول اصلی در این فرآیند کلرید کلسیم است و فرآیند رسوبگیری و حرارت و تهیه کربنات سدیم به کارخانه بستگی دارد. فرایند سالوی رفته رفته جای خود را به تهیه کربنات سدیم از جداسازی و تلخیص کربنات سدیم موجود به معادن می‌دهد.

 

 

 

 

 

مقدمه

عناصر گروه دومجدولتناوبی که به فلزات قلیایی خاکی معروفند درلایه ظرفیت الکترونی، دارای آرایش nS² هستند. آخرین عنصر این گروه یعنیرادیوم ،رادیواکتیو است. این فلزات سطحی درخشان و رنگنقره‌ای سفید دارند. دارای واکنش‌پذیری بالایی هستند. اما واکنش‌پذیری این گروه به اندازهفلزاتقلیایی (گروه I) نیست.

استخراج

فلزات قلیایی خاکی درپوستهزمین یافت می‌شوند. اما نه بصورت فلز آزاد بلکه بعلت فعالیت بالا بصورت ترکیبدر کانی‌ها و سنگهای مختلف. کلسیم ، پنجمینعنصر فراوان در پوسته زمین ومنیزیم هشتمین عنصر فراوان در پوسته زمین است. کانی‌های مهم منیزیم عبارتند از: کارنیت، منیزیت و دولومیت. منیزیم ازآب دریاهم استخراج می‌شود. با افزودنهیدروکسید کلسیم به آب دریا هیدروکسید منیزیم کم محلول بصورت رسوب ته‌نشین می‌شود. این رسوب بعد از تبدیل بهکلرید منیزیمدرسلول الکتروشیمیاییداونز الکترولیز می‌شودتا منیزیم فلزی بدست آید. منابع عمده کلسیم ، کالک ،سنگ آهک ،ژیپس ( سنگ گچ ) بی‌آب است.

خواص فیزیکی

این فلزات سخت‌تر و چگال‌تر از فلزات گروه اول هستند. دمایذوب بالایی دارند. این خواص آنها تا حد زیادی ناشی از وجود دو الکترون درلایه ظرفیتاست که پیوندهای قوی‌تری ازفلزات گروه I ایجاد می‌کنند. منیزیم ،کلسیم ،استرانسشیموباریماز این گروه در اثر حرارت در شعلهایجاد رنگ می‌کنند.

·         منیزیم: سفید درخشان

·         کلسیم: قرمز آجری

·         استرانسیم: قرمز خونی

·         باریم: سبز

شعاعاتمیو یونی بطور یکنواخت از بالا به پایین افزایش می‌یابد. شعاع یونیخیلی کوچکتر از شعاع اتمی است واین بعلت وجود دوالکترون در لایه S است که با از دست دادن آنها و ایجاد کاتیون M⁺² بار مؤثر هستهبر الکترون‌های تراز کامل بیشتر شده و این باعث کاهش اندازه یون می‌شود.

خواص شیمیایی

از بالا به پایین این فلزات ، الکتروپزیتیوتر می‌شوند. واکنشبا اکسیژن و کلر شدید است. تمام فلزات بجز بریلیم در دمای اتاق در معرض هوا اکسیدشده و رنگشان تیره می‌شود. بریلیم بعلت واکنش‌پذیری بالا در زیرنفتنگهداری می‌شود. همه فلزات این گروه بجزبریلیم آب و اسیدهای ضعیف را بههیدروژن کاهش می‌دهند.

منیزیمبکندی باآب واکنش می‌دهد مگر اینکه آب داغباشد. ولی کلسیم بشدت در دمای اتاق با آب واکنش داده وسوسپانسیونابری سفیدی از هیدروکسید کلسیمتولید می‌کند. کلسیم ، استرانسیم و باریم در اثر حرارت باهیدروژن ترکیب شده و آنرا به فرم هیدرید احیاء می‌کند

 اکسید

اکسید این فلزات به فرمول عمومی MO بوده و یک اکسید بازی است و ازحرارت کربنات یا هیدروکسید این فلزات با آزاد کردن CO₂ تولید می‌شود. اکسید این فلزاتانرژیشبکه ودمای ذوببالایی دارند. بجز بریلیم بقیهدارای فرم پراکسید MO₂ هم هستند، چونکاتیون Be⁺² برای ایجاد پراکسید بسیار کوچک است.
اکسیدهای کلسیم ،استرانسیم ، باریم با آب واکنش داده و هیدرو اکسید تولید می‌کنند. هیدروکسید کلسیمکه بهآب آهکمعروف است، بطور نسبی در آب محلولبوده و یک محلول بازی متوسط می‌دهد که برای شناسایی گاز CO₂ بکارمی‌رود.

هالید

هالیدهای این گروه از فلزات به فرم هیدراته یافت می‌شوند. بجز کلریدبریلیم ، همگی ترکیب یونی هستند. کلرید کلسیم بی‌آب میل شدیدی به جذبآب داردو بعنوان خشک کننده استفاده می‌شود.

حالت اکسیداسیون

فلزات قلیایی خاکی در تمام ترکیباتی که تشکیل می‌دهندحالت اکسیداسیون +2 دارند. بجز چند استثنا همه ترکیبات آنها یونی است. این فلزات دوالکترون در لایه آخر دارند که از دست دادن آنها نسبتا آسان است. اما برداشتنالکترون سوم بسیار مشکل است و به انرژی بالایی نیاز دارد، زیرا تحت جاذبه شدید هستهبوده و از لایه هشت تایی کامل برداشته می‌شود. بنابراین کاتیون این فلزات به فرم M⁺² است.

اطلاعات صنعتی

از میان فلزات این گروه فقط منیزیم بطور گسترده تولیدمی‌شود.از این فلز ، بدلیل داشتن شعله سفید و درخشان در ترکیب منومرها ،فشفشه‌هاو گلوله‌های نورانی ردیاب وبمب‌های آتشزا استفاده می‌شود. منیزیم باآلومینیوم آلیاژی با دانسیته پایین و دوام بالا ایجاد می‌کند که در صنایع هواپیماسازی کاربرددارد. اکسید منیزیم بدلیل دمای ذوب بالا در بدنه کوره‌ها استفاده می‌شود

اطلاعات کلی

منیزیم ،عنصرشیمیایی است که درجدولتناوبی دارای نشان Mg وعدداتمی 12 می‌باشد. منیزیم ، هشتمین عنصر فراوان است و تقریبا" 2% پوسته زمین راتشکیل می‌دهد و سومین عنصر فراوان محلول در آب دریا به حساب می‌آید. کاربرد اصلیاینفلزقلیایی خاکی ، بعنوان عامل آلیاژ ساز برای ساخت آلیاژ آلومینیم – منیزیممی‌باشد.

خصوصیات قابل توجه

منیزیم ، فلزی سبک ، سفید رنگ و نسبتا" محکم است ( یک‌سوم ازآلومینیوم سبکتر ) که در معرض هوا به‌آرامی کدر می‌گردد. پودر این فلز ، هنگامیکه در معرض هواقرار گیرد، گرم شده ، با شعله‌های سفید رنگی می‌سوزد. اگرچه به شکل نوارهای باریکبه‌آسانی محترق می‌شود، سوختن مقادیر زیاد آن دشوار است.

کاربردهــــــا

ترکیبات منیزیم ، بخصوص اکسید منیزیم ، بیشتر بعنوان مواددیرگداز در کوره‌های تولیدآهن وفولاد ، فلزاتغیرآهن ،شیشه و سیمان ، مورد استفاده قرار می‌گیرد. اکسید منیزیم و سایر ترکیبات هم در صنایععمرانی ، شیمیایی و کشاورزی بکار می‌روند. عمده کاربرد منیزیم بصورت یک افزودنیآلیاژساز بهآلومینیوم است که از این آلیاژ ، بیشتر در قوطی‌های مواد آشامیدنی استفادهمی‌گردد.
همچنین آلیاژهای منیزیم ، اجزای ساختاری اتومبیل‌ها و ماشین‌آلاترا تشکیل می‌دهند. کاربرد دیگر این فلز ، کمک به جداسازیگوگرد از آهن وفولاد است.

سایر کاربردها

·         منیزیم ، مانند آلومینیم ، محکم و سبک است، بنابراین اغلب در چرخهای مرغوب که mag wheels نامیده می‌شوند، بکار می‌رود.

·         آلیاژ این فلز در ساخت هواپیما و موشک ضروری است.

·         منیزیم در صورتیکه بعنوان عامل آلیاژ ساز بکار رود، خصوصیات تولیدی ، مکانیکی وجوش خوردن آلومینیم را ارتقا می‌دهد.

·         عامل افزودنی برای پیشرانهای معمولی و مورد استفاده در تولید گلوله‌های کوچکگرافیت درچدن.

·         عامل کاهنده برای ساختاورانیوم خالص و فلزات دیگر از نمکهایشان.

·         هیدروکسید آن در شیر منیزی ، کلرید و سولفات آن در سولفات دومنیزی و سیتراتهایآن در پزشکی کاربرد دارند.

·         مگنزیت Dead-burned برای مقاصد دیر گداز از قبیل آجر و آسترهای محافظ درکوره‌ها مورد استفاده است.

·         منیزیم همچنین در دمای 4000 درجه فارینهایت قابل اشتعال و احتراق است.

·         دمای فوق‌العاده زیادی که برای سوزاندن منیزیم نیاز است، این عنصر را تبدیل بهابزاری راحت برای شروع آتشهای ناگهانی هنگام تفریحات سالم در فضای بازمی‌کند.

·         پودر کربنات منیزیم ( MgCO₃) توسط ورزشکاران رشته‌هایی چونژیمناستیک و وزنه برداری ، برای افزایش میزان چسبیدن دست به وسایل ( دستگاهها وهالتر ) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

·         سایر کاربردها عبارتند از فلاش دوربین عکاسی ، منور بمبهای آتش‌زا.

شناخت محیط رشد:منیزیم

منیزیم در تولید کلروفیل به کار می رود و در نتیجهعمل فتوسنتز موثر می باشد. در بذرها، منیزیم به مقدار زیاد یافت می شود. علایمکمبود منیزیم در گیاه زردی بین رگبرگهاست. علایم کمبود ابتدا در برگهای پیر مشاهدهمی شود. و در صورت کمبود شدید، برگ ها شروع به ریزش می کنند. در خاک منیزیم نسبتاًسریع شسته شده و از دسترس گیاه خارج میگردد. برای رفع کمبود منیزیم از کربنات وسولفات منیزیم استفاده می شود.

 

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: شنبه 09 اسفند 1393 ساعت: 23:43 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره جدول تناوبی عناصر,جدول تناوبی عناصر شیمیایی,کد رنگ برای اعداد اتمی,