سلام به خدمت تمام دوستان عزيز.اين وبلاگ در جهت كمك به دانشجويان رشته ي شيمي دانشگاه ازاد كرمانشاه شكل گرفته.اميدوارم حد اكثر كمك رو بتونه به دوستان بكنه.

مقدمه و تئوری :

 روش های وزن سنجی تجزيه ای بر مبنای اندازه گيری وزن آناليت يا ماده شامل آناليت با فرمول معين انجام

می شود. روش های گراويمتری به دو نوع رسوبی و تبخيری تبديل می شوند. در روش وزن سنجی رسوبی، آناليت

يا ماده محتوی آناليت به شکل ترکيب نا محلول رسوب داده می شود در حاليکه در روش تبخيری، آناليت در دمای

مناسب تبخير می شود. برای انجام آناليز وزن سنجی، رسوب حاصله ميبايست دارای فرمول شيميايی معين و

مشخصی باشند تا بتوان از روی وزن رسوب يا کاهش وزن نمونه، مقدار آناليت را محاسبه کرد. در روش رسوبی،

رسوب ايجاد شده می بايست دارای شرايط زير باشد:

قابليت انحلال آن خيلی کوچک باشد، قابل صاف کردن باشد، خالص بوده و دارای فرمول شيميايی ثابت و مشخصی

باشد. برای دستيابی به چنين رسوبهايی معمولاً نکات زير ضروری است: رسوب گيری در دمای بالا انجام می شود،

معرف رسوب دهنده به آرامی به محلول آناليت اضافه می شود و رسوب در دمای بالا هضم می شود. برای محاسبه

وزن آناليت از وزن رسوب می توان از مقدار فاکتور گراويمتری استفاده کرد. فاکتور گراويمتری به شکل زيرتعريف می شود.

دی متیل گلی اکسیم (DMGO)

با توجه به تعادلی بودن واکنش، وجود هیدروژن  مانع از تشکيل رسوب می شود و به عبارت ديگر هر چه محلول قليايی ترشود ، واکنش تشکيل رسوب بهتر ( کمی تر) انجام می شود. برای رسوب گيری نیکل به عنوان يک (PH) مناسب و کافی می توان از (PH=10) استفاده کرد.

در این محدوده دی متیل گلی اکسیم به طور انتخابی از بین کاتیون های محلول تنها نیکل را رسوب می دهد.

توضيحاتی در مورد دی متيل گلی اکسيم: دی متيل گلی اکسيم عامل رسوب دهنده آلی است. تنها نيکل (II) را از محيط قليايی ضعيف رسوب می دهد. واکنش چنين است:

اين رسوب طوری حجيم است که تنها مقادير کمی از نيکل را می توان به راحتی مورد عمل قرار داد. اين رسوب همچنين هنگام صاف کردن و شستشو تمايل شديدی به خزيدن به بالا از کناره های ظرف دارد. رسوب جامد را به سهولت می توان در 110 درجه سانتی گراد کرد.

خزيدن: فرآيندی است که رسوب (معمولاً کی ليت فلز-آلی) از کناره های سطح مرطوب يک ظرف شيشه ای يا يک کاغذ صافی به طرف بالا حرکت می کند.

روش کار :

1. 10 میلی لیتر از محلول حاوی نیکل(II ) را در یک بشر 400 میلی لیتری ریخته و حجم آن را به 500 میلی لیتر می رسانیم.

2.  با اضافه کردن چند قطره از محلول کلريدريک اسيد ۶ مولار، محلول را اسيدی می کنيم. (کنترل با کاغذ PH)

(با افزودن اسيد کلريدريک، باعث جلوگيری از تشکيل ( ) که بصورت رسوب می باشد، می شود و آن رابصورت محلول در می آورد. فقط رسوب دی متيل گلی اکسيم مورد نظر می باشد.)

3.  محلول را تا دمای (60_70 ) درجه سانتیگراد حرارت می دهيم. (توسط شعله – کنترل دما با ترمومتر)

4. 20 ميلی ليتر محلول الکلی مصرف دی متيل گلی اکسيم به محلول اضافه می کنيم.

5.  با افزودن ٢ ميلی ليتر محلول آمونياک ٦ مولار به محلول فوق، محيط را بازی ميکنيم. (فقط در محيط بازی اين امکان می باشد که دی متيل گلی اکسيم، با نیکل(II ) واکنش می دهد.)

6.  محلول فوق را در دمای (60 ) درجه سانتیگراد به مدت ٢٠ دقيقه حرارت می دهيم (تا رسوب هضم شود) و سپس محلول را سرد می کنيم.

7.  يک کاغذ صافی تجزيه ای با اندازه مناسب را توسط ترازوی تجزيه ای (با دقت  ميلی گرم) توزين کرده (يک گرم جرم کاغذ صافی) و محلول حاوی رسوب را توسط قيف بوخنر و کاغذ صافی توزين شده صاف می کنیم.

8.  رسوب را شستشو داده و سپس کاغذ صافی و رسوب را با دقت به يک شيشه ساعت منتقل می کنيم.

9.  پس از خشک شدن کاغذ صافی و رسوب از توزين آن، وزن رسوب را محاسبه می کنيم.

10.  غلظت نيکل موجود در مجهول را بر حسب گرم بر ليتر و مول بر ليتر محاسبه و گزارش می کنيم.

نتیجه گیری :

 نيکل موجود در يک محلول قليايی را می توان در اثر افزودن محلول الکلی دی متيل گلی اکسيم رسوب داد.اين روش را می توان برای اندازه گيری مقدار (در صد) نيکل بکار برد. رسوب حاصله در دمای 11 درجه سانتی گراد بطور کامل خشک می شود.

منابع :

1.  وبلاگ شیـمیـاگـران         ''Sajjad.Joulaee''              WWW.Chemic.Blogfa.Com

شناسایی نیتروژن گوگرد و هالوژن ها در ترکیبات آلی
تشخیص كیفی این عناصر در تركیبات آلی مشكل تراز آنها در تركیبات معدنی است . زیرا اكثر تركیبات آلی در حالت محلول درآب به مقدار قابل ملاحظه ای یونیزه نمی گردند.از آنجا كه آزمایشهای تجزیه كیفی براساس واكنش های یونی می باشند انها را نمی توان مستقیما برای تركیبات آلی به كار گرفت.به عنوان مثال سدیم كلرید یا سدیم برمید با محلول آبی نقره نیترات به مقدار قابل توجهی رسوب هالید های نقره را ایجاد می نمایند در حالیكه كربن تترا كلرید –برومو بنزن و اغلب هالیدهای آلی در هنگام واكنش با محلول آبی نقره نیرات رسوب هالید نقره را ایجاد نمی نمایند زیرا در آنها به میزان یون هالید در محلول تولید نمی شود.
در این حالت برای تشخیص كیفی لازم است كه ابتدا عناصر نیتروژن-گوگرد-و هالوژن ها را به تركیبات یونیزه شونده تبدیل نمود.یكی از متداول ترین این روش هاجهت انجام این تبدیل ذوب كردن نمونه با فلز سدیم است كه با انجام آن عناصر ذكر شده به تركیبات سدیم سیانید-سدیم سولفیدو سدیم هالید تبدیل می شوند.سپس آنیون های حاصل را می توان توسط آزمایش های معمول معدنی شناسایی نمود.واكنش ذوب با سدیم به صورت زیر می باشد:
در مواردی كه سدیم به مقدار كافی به كار برده نشود و ماده مورد نظر دارای گوگرد ونیتروژن (هردو)باشد گاهی تفكیك به خوبی صورت نمی گیرد واین دو عنصر به صورت تركیب NaSCNظاهر می گردند.برای شناسایی این تركیب از كلرو فرمیك10درصد استفاده می شود.



تجزیه کیفی مواد آلی به روش ذوب قلیایی جهت تشخیص نیتروژن، گوگرد و هالوژنها
برای تشخیص این عناصر در ترکیبات آلی ابتدا باید آنها را به ترکیبات معدنی یونیزه تبدیل کرد سپس شناسایی نمود. این تبدیل ممکن است به روشهای مختلف صورت گیرد ولی بهترین روش ذوب ترکیبات با فلز سدیم است. در این روش سیانید سدیم (NaCN)، سولفید سدیم (Na2S) و هالید سدیم (NaX) تشکیل میشود که به آسانی قابل تشخیص هستند.
معمولا سدیم به مقدار اضافی به کار برده میشود. در غیر اینصورت اگر گوگرد و نیتروژن هردو وجود داشته باشند. احتمالا تیوسیانات سدیم (NaSCN) تشکیل میشود. در این صورت در تشخیص نیتروژن به جای آبی پروس رنگ قرمز مشاهده میشود زیرا بجای یون (CN-)، یون (SCN-) خواهیم داشت. اما با سدیم اضافی تیوسیانات تشکیل شده تجزیه میشود و جواب درست به دست می آید.
مخلوط حاصل آب اضافه کرده مخلوط قلیایی را صاف نموده و سپس به آن (FeSO4) اضافه کنید در این صورت فروسیانید سدیم تشکیل میشود.
وقتی محلولهای قلیایی نمکهای فروی بالا جوشانده میشود بر اثر اکسیژن هوا کمی یون فریک تشکیل میشود. (بر اثر سولفوریک اسید رقیق هیدروکسیدهای فرو و فریک تشکیل شده حل میشوند) فروسیانیدها با نمک فریک تشکیل فروسیانید فریک (آبی پروس) میدهند.
برای اسیدی کردن محیط نباید از (HCl) استفاده کرد زیرا به علت تشکیل (FeCl6) رنگ زرد در محیط ایجاد میشود و به جای آبی پروس رنگ سبز ظاهر میشود. به همین دلیل کلرید فریک نیز نباید اضافه شود. همانطوری که قبلا ذکر شده است بر اثر اکسیداسیون به وسیله هوا در محیطهای قلیایی گرم به مقدار کافی یونهای فریک تشکیل میشود بنابراین نیازی به افزایش یون فریک نیست، افزایش مقدار کمی محلول رقیق فلوئورید پتاسیم ممکن است به تشکیل آبی پروس در محلول که به آسانی قابل صاف شدن است کمک نماید (Fe3+ با F- تولید FeF63- میکند که پایدار است و باعث خارج شدن Fe3+ از محیط عمل میشود .
گوگرد به صورت یون سولفید را میتوان به وسیله استات سرب و استیک اسید و یا به وسیله پلمبیت سدیم (محلول قلیایی استات سرب) به صورت رسوب سولفید سرب (PbS) سیاه رنگ تشخیص داد.
برای تشخیص یونهای هالوژن (Cl, Br, I) از اثر محلول نیترات نقره در محیط اسید نیتریکی استفاده میشود در این صورت هالید نقره به صورت رسوب حاصل میشود.

هدف آزمایش:
تعیین یون یدید به روش ولهارد
تئوری آزمایش:
تیترسنجی رسوبی، که بر پایه واکنش های همراه با ایجاد ترکیبات یونی با انحلال پذیری کم قرار دارد، یکی از قدیمی ترین فنون تجزیه ای است که سابقه آن با اوایل قرن 18 باز می گردد. با وجود این، به علت سرعت پایین تشکیل اغلب رسوب ها، فقط تعداد کمی از عوامل رسوب دهنده در تیتر سنجی مورد استفاده قرار می گیرند. نقره نیترات را می توان پرمصرف ترین و مهمترین واکنشگر رسوبی دانست، که برای اندازه گیری هالیدها، آنیون های هالید ، مرکاپتان ها، اسیدهای چرب، و تعدادی از آنیون های معدنی دو و سه والانسی به کار می رود. روش های تیترسنجی بر پایه نقره نیترات را گاهی روش های نقره سنجی نیز می نامند.
شناساگر برای تیتراسیون های نقره سنجی:در تیتراسیون های با نقره نیترات، با سه نوع نقطه پایانی مواجه هستیم: (1) شیمیایی، (2) پتانسیل سنجی، (3) آمپرسنجی. در بخش زیر شناساگر شیمیایی معرفی شده است. نقاط پایانی پتانسیل سنجی با اندازه گیری پتانسیل بین یک الکترود نقره و یک الکترود مرجع که یک پتانسیل ثابت دارد و مستقل از مقدار واکنشگر است، بدست می آید. برای بدست آوردن نقطه پایانی آمپرسنجی، جریان حاصل بین یک زوج میکروالکترود نقره در داخل محلول آنالیت اندازه گیری و در برابر حجم واکنشگر رسم می شود.
نقطه پایانی که با یک شناساگر ایجاد می شود معمولاً شامل یک تغییر رنگ و یا گاهی ظهور یا ناپدید شدن کدری در محلول مورد تیتراسیون است. پیش نیازهای یک شناساگر برای تیتراسیون رسوبی به صورت زیر است: (1) تغییر رنگ باید در گستره محدودی از تابع- مربوط به واکنشگر یا آنالیت باشد و (2) تغییر رنگ باید در قسمت پرشیب منحنی تیتراسیون برای آنالیت اتفاق افتد.
یون آهن (3) ؛ روش ولهارد
در روش ولهارد، یون نقره با محلول استاندارد تیوسیانات تیتر می شود:

آهن (3) نقش شناساگر را دارد. با اولین مقدارکم تیوسیانات، محلول قرمزرنگ می شود:

تیتراسیون باید در محیط اسیدی انجام شود تا مانع از رسوب کردن آهن (3) به صورت اکسید آبدار گردد.
در تیتراسیون ولهارد، غلظت شناساگر زیاد مهم نیست. اگر غلظت آهن (3) بین 0.002 مولار و 1.6 مولار تنظیم شود، می توان به خطای تیتراسیون یک در هزار یا کمتر دست یافت. در عمل، در صورتی که غلظت شناساگر بیش از 0.2 مولار باشد، در آن صورت رنگ شدید آهن(3)، مانع از تشخیص کمپلکس تیوسیانات می شود. در نتیجه، از یون آهن (3) با غلظت های کمتر (معمولاٌ در حدود 0.01 مولار) استفاده می شود.
مهمترین کاربرد روش ولهارد اندازه گیری غیرمستقیم یون های هالید است. یک مقدار اضافی ولی با اندازه معلوم محلول نقره نیترات استاندارد را به نمونه اضافه و اضافی نقره را با تیتراسیون معکوس با محلول استاندارد تیوسیانات تعیین مقدار می کنند. در روش ولهارد، نیاز به محیط اسید قوی، از مزایای شاخص آن نسبت به سایر روش های تیترسنجی برای اندازه گیری هالید هاست، زیرا یون هایی مانند کربنات، اکسالات و آرسنات (که موجب تشکیل نمک های کم محلول در محیط خنثی و نه در محیط اسیدی می گردند) باعث تداخل نمی شوند.
تیتراسیون معکوس فرایندی استکه در آن مقدار اضافی از محلول استفاده شده است برای واکنش با آنالیت، با تیتراسیونتوسط یک محلول استاندارد ثانوی اندازه گیری می شود. غالباٌ، هنگامی که سرعت واکنشبین آنالیت و واکنشگر کند است و یا وقتی که محلول استاندارد فاقد پایداری است، ازتیتراسیون معکوس استفاده می شود.
نقره کلرید محلول تر از نقره تیوسیانات است. بنابراین، در اندازه گیری کلرید با روش ولهارد، واکنش

به طور قابل توجهی در اواخر تیتراسیون معکوس یون نقره اضافی اتفاق می افتد. انجام انجام این آزمایش باعث محو تدریجی نقطه پایانی می شود و بدین ترتیب اضافه مصرف یون تیوسیانات را به همراه می آورد که سرانجام آن به دست آمدن یک مقدار کم برای یون کلرید است. با صاف کردن نقره کلرید قبل از تیراسیون معکوس می توان این مشکل را حل کرد. برای اندازه گیری سایر هالید ها به صاف کردن نیازی نیست، زیرا نمک های نقره این یون ها تماماٌ کم محلول تر از نقره تیوسیانات است.
نکات روش ولهارد :
در اندازه گیری یدونقره باید معرف یون فریک پس از افزایش نیترات نقره اضافی به محلول انجام شود در غیر این صورت مطابق واکنش اهن فریک مقداری ید در داخل محلول ازاد کرده ومانع انجام واکنش می شود.
یعنی افزایش نیترات برای جلوگیری ازهیدرولیز
یکی از بزرگترین محاسن روش ولهارد انست که می توان ان را جهت اندازه گیری هالید ها در محلول هایی که نسبتا"اسیدی قوی هستند به کار برد در حالی که در روش مور در این زمینه محدودیت وجود دارد.
وسایل آزمایش:
ارلن / بورت / پیپت حبابدار10 میلی لیتری / گیره و پایه / بالن ژوژه 100 میلی لیتری
مواد آزمایش:
معرف / محلول نیترات نقره / اسید نیتریک / محلول تیوسیانات / آب مقطر
روش کار:
در ابتدا بالن ژوژه دارای مجهول را انتقال کمی به درون ارلن می دهیم.10 سی سی از آن را درون ارلن می ریزیم سپس به ارلن 15 میلی لیتر یون نقره 0.1 مولار و 2 میلی لیتر اسید نیتریک 6 مولار اضافه می کنیم. رسوب نقره کلرید تشکیل می شود.

به یون نقردرون ارلن 5 قطره معرف درون بورت هم تیوسیانات می ریزیم و تیتراسیون را آغاز می کنیم تا زمانی که رنگ قرمز رنگی مشاهده شود. حجم مصرفی تیوسیانات را یادداشت می کنیم.
پاسخ به سوال ها:

چرا در روش ولهارد معرف آهن 3 را بعد از نیترات نقره اضافه می کنیم؟

در مورد یون یدید شناساگر بعد از رسوب دادنکاملاضافه میشه تاتوسط معرفاکسیده نشود

منابع خطا:

در اندازه گیری حجم های دقیق مصرفی در لحظه و در تشخیص دقیق تغییر رنگ

مهمترین روش جهت خالص کردن اجسام جامد ،تبلور مکرر است .به این ترتیب که ماده نا خالص را در یک حلال مناسب در گرما تا حد اشباع حل می کنند .محلول گرم را صاف و مواد حل نشده را جدا می کنند و صبر می کنند تا محلول سرد شود،به طوری که جسم طبق قاعده کلی به شکل خالص تر متبلورمی شود .
انتخاب حلال:
جسم باید در حلال در سرما به مقدار کم و در گرما به خوبی حل شود و ناخالصی ها بایستی حتی الامکان قابلییت انحلال زیادی دارا باشند (همچنین به کار بردن یک حلال که ناخالصیها در ان خیلی کم حل شوندبه طوری که ابتدا متبلور شوند و یا اینکه اصولا حل نشوند می تواند در مواردی نتیجه خوبی داشته باشد .در اینجا اغلب پس از چندین بار تبلور ،یک محصول به اندازه کافی خالص به دست می اید .) وقتی که نوع و مقدار حلال مورد استفاده مشخص نباشد،ابتدا ازمایش های مقدماتی بامقدار خیلی کم جسم در لوله ازمایش انجام می گیرد .انتخاب حلال در این مورد ،به ویژه برای ترکیبات با ساختمان ساده ،ابتدا به وسیله یک حلال که از نظر شیمیایی شبیه جسم حل نشدنی است ولی جسم خوب در ان حل میشود
انجام می گیرد.تقسیم بندی زیر می تواند مبنایی دراین مورد باشد:

ساسآ کاتاليزور به عنوان يک ترکيب شيميايي در نظر گرفته مي شود که قادر به اعمال اثر تسريع کنندگي و اثر جهت دهندگي بر پيشرفت واکنشي باشد که از نظر ترموديناميکي امکان پذير است. هنگامي که کاتاليزور به صورت محلول در محيط واکنشي است "کاتاليزور همگن" و وقتي که کاتاليزور فازي مجزا از فاز واکنش تشکيل ميدهد "کاتاليزور ناهمگن" ناميده مي شود.
در اکثر موارد کاتاليزور ناهمگن، کاتاليزور جامدي است که از تماس با آن واکنش گرهاي گازي يا مايع، متحول مي شوند و در نتيجه خيلي اوقات عبارت "کاتاليست" براي ناميدن کاتاليزور ناهمگن به کار مي رود .

بطور کلي کاتاليستها به سه دسته تقسيم مي شوند:
1- کاتاليستهاي فلزي، از قبيل Fe، Co، Ni، Rh، Pt و غيره.
2- کاتاليستهاي عايق، از قبيل سيليکا، آلومينا، زئوليتها و آلوميناي فعال شده. (اين نوع کاتاليستها نسبت به آمونياک و بازهاي الي حساس هستند.)
3- کاتاليستهاي نيمه هادي، از قبيل اکسيدهاي فلزي و سولفيدها.

غيرفعال شدن کاتاليستها
کاتاليستها تحت سه پديده غير فعال مي شوند که عبارتند از :
1- Fouling
2- Sintering
3- Poisoning

Fouling : يک پديده فيزيکي است که در ان Active Site و یا تمام سطح نگه دارنده کاتالیست، توسط کک یا رسوبهای غیرالی پوشیده می شود. دز این حالت احیا و یا بازیابی کاتالیست با روشهای نسبتآ ساده انجام می شود.

ُSintering : یک فرآیند حرارتی است که در نتیجه آن سطح کاتالیست شکل اصلی خود را از دیدگاه میکروسکوپی از دست می دهد. پدیده Sintering معمولآ در درجه حرارتهای بالای C 650- 500 به سرعت رخ میدهد، ولی در درجه حرارتهای پایین نیز در مدت طولانی مشاهده می شود.

Poisoning : مسموم شدن یا ترکیب شیمیایی سطح کاتالیست با ترکیب ناخواسته است که در نتیجه وجود ناخالصیها در ترکیب شونده ها رخ میدهد. به دلیل واکنش شیمیایی ناخالصیهای ترکیب شونده ها با سطح کاتالیست، فعالیت آن به صورت عمده کاهش می یابد.

واکنشهای کاتالیزوری جامد
این واکنشها دوفازی هستند که کاتالیست فاز جامد، و ترکیب شونده ها و محصولات، فاز سیال می باشند. اصولآ واکنشهای کاتالیزوری شامل شکسته شدن یا سنتز مولکولها است و معمولآ این واکنشها انرژی اکتیواسیون بالایی دارند و در نتیجه بدون وجود یک ماده تسریع کننده، انجام واکنش ممکن نیست. مانند تولید امونیاک. (بعضی کاتالیستها سرعت واکنش را کند می کنند یعنی Inhibitors)

یکی از مهمترین خواصی که باید کاتالیستها داشته باشند، مسئله انتخاب پذیری (Selecting) آنهاست. یعنی کاتالیستها بین صدها واکنش که ممکن است صورت گیرد، فعل وانفعالی که ما می خواهیم را تسریع کند و معمولآ واکنشها و کاتالیستهای حیاتی، صددرصد چنین وضعیتی را دارند، مثل آنزیمها.
در بعضی موارد انتخاب کاتالیزور مبنای علمی دارد. اگر واکنش هیدروژناسیون باشد از Pt استفاده می شود، اگر اکسید کنندگی باشد از مولیبدن، اهن، نقره و... استفاده می شود و در خیلی از موارد انتخاب کاتالیزور به صورت حدس و خطاست.

کاتالسیتهای جامد از مراکز فعالی (Active Site) تشکیل شده اند که این مراکز هم روی سطح خارجی هستند و اگر متخلخل باشند، در داخل تخلخل هم هست. وقتی مولکولها به نقاط فعال نزدیک می شوند، طبق یک تئوری مولکولی جذب سطحی مراکز فعال می شود و به صورت یک ماده واسطه درمی اید. در تئوری دیگر، مولکولها تحت تأثیر نقاط فعال قرار می گیرند ولی جذب نمی شوند (تحت تأثیر نیروها هستند) و تحرکشان کم می شود و انرژیشان تغییر می کند و به صورت یک ماده واسطه در می آیند. در تئوری دیگر، ماده جذب مراکز فعال می شود، تبدیل به ماده واسطه شده و به صورت یک ریشه آزاد وارد فاز سیال شده و واکنش انجام می گیرد. در تئوری اول و دوم فعل و انفعال در حوالی نقاط فعال صورت می گیرد و در تئوری سوم واکنش در توده سیال صورت می پذیرد.

اگر کاتالیزور ارزان باشد، در انها تخلخل ایجاد می کنیم (مدل فشار، اکسترود، یا رسوب دادن) و اگر ماده گرانبها باشد مثل Pt، از یک پایه برای کاتالیست استفاده می کنیم، مثل سیلیکاتها یا مواد سرامیکی.(این مواد را به صورت متخلخل تهیه کرده و بعد کاتالیزور گرانبها را روی این پایه رسوب می دهیم. مثل ابکاری به صورت یک لایه نازک)
علت اینکه تئوری (Active Site) وارد شده، این است که اگر ماده ای به صورت کاتالیست داشته باشیم، مثلآ (%70 Fe2O3) و (%30 MgO)، چنانچه در تهیه این مواد رعایت دستورالعمل را نکنیم، کاتالیست همین ماده را دارد، ولی خاصیت کاتالیستی ندارد. اگر کاتالیست تهیه شده کاملآ خاصیت لازم را داشته باشد و بخواهیم گرم و سریعآ سرد کنیم، بیشتر نقاط فعال از بین می روند ولی جنس ماده همان است. پس نقاط فعال یک خصوصیت فیزیکی هستند که می توانند به وجود ایند یا از بین بروند.

مشخصات اصلی کاتالیستها
1- در طی واکنش، کاتالیست بدون تغییر باقی می ماند وتنها سرعت واکنش را افزایش می دهد.
2- هنگامی که سازوکارهای متعددی برای انجام واکنش موجود باشند، کاتالیست بایستی خاصیت انتخاب پذیری داشته باشد. در اصل بایستی کاتالیست نسبت تولید ماده مطلوب را نسبت به ماده ناخواسته افزایش دهد.
3- سرعت واکنش متناسب با غلظت کاتالیست است و برای واکنشهای گاز-جامد، سطح کاتالیست وسطوح فعال بسیار مهم است.
4- در یک واکنش برگشت پذیر کاتالیست به همان نسبت که سرعت واکنش رفت را افزایش می دهد، بر سرعت واکنش برگشت هم مؤثر است. بنابراین ترکیبی درصد تعادلی سیستم چه در حضور کاتالیست و چه بدون آن یکسان است.
5- در واکنشهای اتوکاتالیستی مقدار کمی از محصول بایستی در ابتدا وجود داشته باشد.

برای مثال آب وقتی در دمای Cْ  100 خواهد جوشید که فشار خارجی و فشار بخار آن برابر با 760 مییلیمتر جیوه باشد . در فشار 526 میلیمتر جیوه آب درCْ  90 می‌جوشد و اگر فشار را به 9.2  میلیمتر برسانیم نقطه جوش آب در Cْ 10 خواهد بود به این علت است که نقطه جوش آب در ارتفاعات کمتر از مناطق نزدیک به سطح دریا می‌باشد.

فشار بخار

مولکولهای یک مایع دارای انرژی جنبشی هستند و انرژی جنبشی مولکول معینی از یک مایع ضمن برخورد با سایر مولکولها دائما تغییر می‌کند . در یک لحظه معین تعدادی از مولکولها دارای انرژی نسبتا زیاد و تعدادی دارای انرژی نسبتا کمی هستند مولکولهایی که انرژی جنبشی آنها زیاد است می‌توانند بر نیروی جاذبه مولکولهای اطراف خود غلبه کرده و از سطح مایع فرار کرده و وارد فاز گاز می‌شوند.

اگر مایع در حال تبخیر در یک ظرف سربسته‌ای محبوس باشد مولکولهای بخار نمی‌توانند از نزدیکی مایع

دور شوند و تعدادی از مولکولهای بخار به فاز مایع بر می‌گردند سرانجام حالتی پیش می‌آید که در آن سرعت فرار مولکولها از فاز مایع به بخار (تبخیر) و سرعت برگشت مولکول از فاز بخار به مایع (میعان) برابر می‌شود. فشار بخاری که در دمای معین با مایع خود در حال تعادل است ، فشار بخار نامیده می‌شود.

چگونگی جوشیدن یک مایع

وقتی که فشار بخار یک مایع با فشار جو برابر می شود، مایع شروع به جوشیدن می‌کند . در این دما ، بخار حاصل در داخل مایع سبب ایجاد حباب و غلیان خاص جوشش می‌شود . تشکیل حباب در دمای پایینتر از نقطه جوش غیر‌ ممکن است ، زیرا فشار جو  بر سطح مایع که بیش از فشار داخل آن است ، مانع از تشکیل حباب می‌شود . دمای مایع در حال جوش تا هنگامی که تمام مایع بخار نشده است ، ثابت می‌ماند در یک ظرف بدون درپوش حداکثر فشار بخاری که هر مایع می‌تواند داشته باشد برابر با فشار جو می‌باشد .

فشار بخار هر مایع تنها از روی دما معین می‌شود . بنابراین اگر فشار بخار ثابت باشد دما نیز ثابت است . برای ثابت ماندن دمای یک مایع در حال جوش باید به آن گرما داده شود. زیرا در فرایند جوش مولکولهای با انرژی زیاد از مایع خارج می‌شوند. اگر سرعت افزایش گرما بیش از حداقل لازم برای ثابت نگهداشتن دمای مایع در حال جوش باشد، سرعت جوشش زیاد می‌شود ولی دمای مایع بالا نمی رود.

تاثیر فشار در نقطه جوش

نقطه جوش یک مایع با تغییر فشار خارجی تغییر می‌کند. نقطه جوش نرمال یک مایع ، دمایی است که در آن فشار بخار مایع برابر با یک اتمسفر باشد . نقطه جوش داده شده در کتابهای مرجع ، نقاط جوش نرمال می‌باشند . نقطه جوش یک مایع را می‌توان از منحنی فشار بخار آن بدست آورد و آن دمایی است که در آن فشار بخار مایع با فشار وارد بر سطح آن برابری می‌کند.

نوسانات فشار جو در یک موقعیت جغرافیایی ، نقطه جوش آب را حداکثر تا Cْ 2 تغییر می‌دهد . ولی تغییر محل ممکن است باعث تغییرات بیشتر شود ، متوسط فشاری که هواسنج در سطح دریا نشان می‌دهد یک اتمسفر ، ولی در ارتفاعات بالاتر کمتر از این مقدار است. مثلا در ارتفاع 5000 پایی از سطح دریا متوسط فشاری که فشارسنج نشان می‌دهد atm 0.836 است و نقطه جوش آب در این فشار Cْ 95.1 می‌باشد.

مولکولها در فاز گازی به سرعت حرکت میکنند و دائما به دیواره ظرف بر می خورند و منجر به وارد کردن فشار به دیواره آن می شوند میزان این فشار در یک درجه حرارت معین را فشار بخار تعادل جسم مایع در آن درجه می نامند . این فشار بخار به درجه حرارت بستگی دارد . این بستگی به آسانی با تمایل گریز مولکولها از مایع قابل توجیه است. با ازدیاد درجه حرارت انرژی جنبشی متوسط مولکولها افزایش می یابد و فرار آنها به فاز گازی آسان میشود . سرعت ورود مجدد مولکولها نیز رو به افزایش می رود و به زودی در درجه حرارت بالاتر تعادل برقرار می شود. ولی در این حال تعداد مولکولها در فاز گازی از تعداد آنها در درجه حرارت پایین تر بیشتر است و در نتیجه فشار بخار زیادتر است .

 اکنون نمونه مایعی را در نظر بگیرید که در یک درجه حرارت معین در ظرف سر گشاده ای قرار دارد و مولکولهای فاز بخار در بالای مایع می توانند از محوطه ظرف خارج شوند . بخاری که در بالای این نمونه است از مولکولهای هوا و نمونه تشکیل شده است . طبق قانون فشارهای جزئی دالتون ، فشار کل (خارجی) در بالای مایع برابر با فشارهای جزئی نمونه و هوا است :

             _هواP + _نمونهP = _کلP

فشار جزئی نمونه برابر با فشار بخار تعادل آن در درجه حرارت معین است. اگر درجه حرارت بالا رود (بدین ترتیب فشار بخار تعادل نمونه زیاد میشود) تعداد مولکولهای نمونه در فضایی که در بالا و نزدیک مایع است افزایش می یابد و در نتیجه مقداری از هوا جابجا میشود . در درجه حرارت بالا فشار جزئی نمونه درصد بیشتری از فشار کل را تشکیل میدهد . با ازدیاد بیشتر درجه حرارت این عمل ادامه می یابد تا فشار بخار تعادل با فشار خارجی برابر شود و در این حال تمام هوا کاملا از ظرف خارج میشود . تبخیر بیشتر باعث جابجا شدن مولکولهای گازی نمونه خواهد شد . با توجه به این حقایق به این نتیجه میرسیم که فشار بخار تعادل یک نمونه یک حد نهایی دارد که به وسیله فشار خارجی معین میشود . در این حد سرعت تبخیر به مقدار زیادی افزایش می یابد (که با تشکیل حباب در مایع آشکار میشود) و این مرحله را عموما شروع جوشش می دانند. نقطه جوش یک مایع درجه حرارتی است که در آن فشار بخار مایع کاملا برابر با فشار خارجی شود. چون نقطه جوش مشاهده شده مستقیما به فشار خارجی بستگی دارد، از این جهت باید در گزارش نقطه جوش، فشار خارجی هم قید شود (مثلا نقطه جوش 152 درجه سانتیگراد در فشار 752 میلی متر جیوه). معمولا نقطه جوش استاندارد را در فشار آتمسفر (760 mm Hg) تعیین میکنند .

نقاط جوش برای شناسایی مایعات و برخی از جامداتی که در حرارت پایین ذوب میشوند، مفید هستند. جامداتی که در حرارت بالا ذوب میشوند معمولا آنقدر دیر میجوشند که نمیتوان به راحتی درجه جوش آنها را اندازه گرفت .

دراندازه گیری نقطه جوش به روش میکرو به مشكلاتي از قبيل زير پيش مي آيد :       

١ . چون مقدار مايع اندك است در صورت افزايش ناگهاني گرمااحتمال بخار شدن آن زياد است ويا اين كه نقطه جوش بدست آمده بيشتر از مقدار واقعي باشد .

٢ . اگر گرم كردن كافي نباشد در نزديكي نقطه جوش در صورت گرما ممكن است مايع از لوله ي آزمايش  وارد لوله مويين شود.زيرا در اين لحظه فشار بخارمايع پايين تر از فشار هوا است .

نقطه ي جوش بدست آمده در اين روش به علت تجربه پايين آزمايش كننده وخطاي  چشم ، تقريبي،و غالبا كمتر از مقدار واقعي است

پایین آوردن نقطه جوش یک مایع

اگر نقطه جوش نرمال مایعی بالا باشد یا مایع در اثر گرما تجزیه شود ، می‌توان با کاهش فشار آن را در دماهای پایین به جوش آورد از این روش برای تقطیر مایعات در خلا استفاده می‌شود . مثلا با کاهش فشار تا  atm 0.0121 می‌توان نقطه جوش Cْ 10 که بطور قابل ملاحظه‌ پایینتر از دمای معمولی است ، رساند . با کاهش فشار می‌توان آب غیر ضروری بسیاری از فراورده های غذایی را خارج کرده و آنها را تغلیظ کرد . در این روش دمای فراورده مورد نظر به دمایی که ممکن است سبب تجزیه یا تغییر رنگ آن شود ، نمی‌رسد .

دمای جوش     

در میان هیدروکربنها به نظر می‌رسد که عوامل تعیین کننده دمای جوش ، عمدتا وزن مولکولی و شکل مولکولی باشند ؛ این چیزی است که از مولکولهایی که عمدتا با نیروهای واندروالسی در کنار یکدیگرند ، انتظار می‌رود . در الکلها نیز با افزایش تعداد کربن ، دمای جوش بالا می‌رود و با شاخه‌دار شدن زنجیر ، دمای جوش پایین می‌آید. اما نکته غیر عادی ، در مورد الکلها این است که آنها در دمایی بالا به جوش می‌آیند .
این دماهای جوش ، بسیار بالاتر از دمای جوش هیدروکربنها با وزن مولکولی یکسان است و حتی از دمای جوش بسیاری ترکیبها با قطبیت قابل ملاحظه بالاتر است . چگونه این پدیده را تبیین می‌کنیم؟ بدیهی است پاسخ این است که الکلها ، همانند آب ، مایع‌های بهم پیوسته هستند . دمای جوش بالای آنها به علت نیاز به انرژی بیشتر برای شکستن پیوندهای هیدروژنی است که مولکولها را در کنار یکدیگر نگه داشته‌اند . اگر چه اترها و آلدئیدها هم اکسیژن دارند ، اما هیدروژن در آنها فقط با کربن پیوند دارد ، این نوع هیدروکربنها آنقدر مثبت نیستند که بتوانند با اکسیژن ، پیوند قابل ملاحظه ای ایجاد کنند .

شرح آزمایش

مواد و وسایل مورد نیاز

دماسنج ، لوله مويين ، بشر ، شعله ، اتانول ، گیره و سه پايه ، لوله تیل ، پارافین .

   ابتدا يك سرلوله ي مويين را به وسيله ي شعله مسدود كرده و سپس مقداری از مایع مجهول را برداشته و داخل لوله ي آزمايش مي ريزيم بعد لوله ي مويين را از سر باز آن به داخل لوله ي آزمايش حاوي محلول مي اندازيم ، سپس ترمومتر را داخل لوله آزمایش قرار میدهیم ، لوله آزمایش را به گیره بسته و داخل لوله تیل که حاوی پارافین است قرار میدهیم ، حالا شعله را روشن میکنیم و صبر میکنیم تا دما بالا رود .

در لحظه اي كه فشار هوا از فشار بخار مايع بيشتر مي شود هواي داخل لوله ي مويين به صورت حباب هايي پشت سرهم وارد محلول شده و ازآن خارج مي شود ، در همين هنگام شعله را خاموش مي كنيم و صبر مي كنيم تا اتانول از لوله ي مويين بالا رود ، وقتي كه اتانول از لوله  ي مويين بالا رفت در همان لحظه دمايي كه ترمومتر نشان مي دهد به عنوان نقطه ي جوش اتانول يادداشت مي كنيم كه اين دما در آزمايش ما 79 درجه سانتي گراد به دست آمد و به آن نقطه ي جوش اتانول مي گويند .       

نتیجه گیری

مي توان از طريق جوشاندن مايع مورد نظر در يك مايع ديگر با نقطه جوش بالا دماي جوش آن را اندازه گيري و محاسبه كرد .