مولكول و اكسيژن ريشه واكنش‌هاي آن

این متن شامل 95 صفحه می باشد 

اتم اكسيژن فراوان ترين عنصر در پوسته زمين است و در اتمسفر و آب براي شكل‌هاي هوازي حيات مورد نياز مي باشد مخزن اكسيژن كره زمين نتيجه ساخته شدن آن از واكنش‌هايي مانند فتو سنتز است 37 EMOL و 1 EMOL=108 MOLES. فتوسنتز واكنشي است كه در آن دي اكسيژن‌ (₂O‌) از آب آزاد مي‌شود دي اكسيژن تقريبا بطور دائمي در تنفس استفاده مي‌شود و بيشتر از آن جهت استفاده مي‌شود كه پذيرنده نهايي الكترون است. اتم اكسيژن در آنواع مولكولهاي آلي بوسيله تنوعي از واكنش‌هاي آنزيمي‌ (مانند اكسيژن ساز‌) و غير آنزيمي ثابت مي‌شود.

موجودات بي هوازي هر چند از عهده اثر مخالف اكسيژن بر مي آيند. در غلظت بالا‌تر از اكسيژن اتمسفر، دي اكسيژن ممكن است‌ (₂O‌) بازدارنده يا غير فعال كننده آنزيم معيني باشد و يا اينكه ممكن است با CO₂براي ثابت شدن بوسيله 1، 5 – بيس‌فسفات كربوكسيلاز اكسيژناز رقابت كند كه اين باعث مي‌شود كه ارزش انرژيتيك فتوسنتز افزايش يابد. بطور كلي اثر سمي اكسيژن به طور عمده توسط مشتقات واكنشي‌ (واكنش پذير) آن اعمال مي‌شود، در حاليكه دي اكسيژن در حالت پايدار اتم نسبتا غير قابل واكنش است و مي تواند در حالت آرامش همراه مواد الي وجود داشته باشد اجباراتي جزئي از ساختار آنها گردد. اين ويژگي توسط چرخش‌هاي موازي دو الكترون جفت نشده دي اكسيژن، كه داراي يك سدانرژي براي واكنش اكسيژن با تركيبات غير راديكال است (ممانعت چرخش‌) نشان داده مي‌شود.

براي اينكه اكسيژن به طور شيميايي واكنش پذير باشد بايد بطور فيزيكي يا شيميايي فعال شود. فعاليت فيزيكي بطور عمده توسط انتقال انرژي تحريك از يك رنگيزه فعال شده با نور همانند كلروفيل تحريك شده به اكسيژن اتفاق مي‌افتد با جذب انرژي كافي چرخش يك الكترون معكوس مي‌شود. اولين حالت منفرد از اكسيژن‌ (به صورت O₂يا ₂ نشان داده مي‌شود‌) يك نوع واكنش پذير متداول است. اين حالت اكسيژن قابليت انتشار زيادي دارد و قادر به واكنش با ملكولهاي الي است‌ (كه الكترونها معمولا جفت شده هستند‌) و به غشاهاي فتوسنتزي آسيب مي‌رسانند.

فعاليت شيميايي مكانيزم ديگري براي ممانعت چرخش الكترون و فعال كردن است. اين عمل توسط احيا يوني والنت‌ (يك ظرفيتي‌)دي اكسيژن با افزايش الكترونهاي يكي توسط ديگري آنجام مي گيرد. چهار الكترون و چهار پروتون براي احيا كامل اكسيژن به آب نياز است. همه سه حد واسط احيا يك ظرفيتي(univatent‌) مثلا سوپر اكسيد O₂^o. پراكسيد هيدروژن (H₂o₂) راديكال هيدروكسيل OH^o از نظر شيميايي فعالند و از نظر فيزيولوژيكي سمي هستند اين سميت به وسيله نيمه عمرها ي كوتاه آنها قبل از واكنش با تركيبات سلولي و در مقايسه با نيمه عمر دي‌اكسيژن انعكاس داده مي‌شود،‌ (بيشتر از 100 ثانيه جدول 1‌) نوع اكسيژن واكنشي كه با يك ملكول الي برخورد مي‌كند يك الكترون را از آن خارج مي‌كند و در يك واكنش زنجيره اي به صورت راديكالهاي پراكسيل‌(Roo^o)و آلكوكسيل (Ro^o) درآيد.

سوپر اكسيد اولين توليد احيا شده از حالت بنيادي اكسيژن است كه اين توانايي را دارد هم از اكسيد شدن و هم از احيا شدن ايجاد شود اين ماده با چند ماده توليدي از واكنش‌هاي ديگر ممكن است واكنش دهد كه اين عمل بطور خود به خود و يا بوسيله آنزيم‌هاي جهش نيافته منجر به توليد H₂o₂ مي‌شود.

پراكسيد هيدروژن يك راديكال آزاد نبوده اما بعنوان اكسيد كننده و عامل احيا كننده در تعدادي از واكنش‌هاي درون سلولي شركت مي‌كند بر خلاف سوپر اكسيد،H₂o_{2 انتشار} بيشتري از ميان غشاها و بخش‌هاي كرده‌بندي شده سلول داشته و ممكن است مستقيما آنزيم‌هاي حساس را در غلظت كم غير فعال كند مانند سوپر اكسيد، H₂o₂ پايداري بيشتري دارد. بنابراين از ديگر آنواع آن اكسيژن‌هاي واكنش اثر سمي كمتري دارد تهديد عمده سوپر اكسيد و H₂o₂ در توانايي آنها به توليد زياد راديكالهاي هيدروكسيل واكنش‌دار مي‌باشد.

راديكال‌هاي هيدروكسيل از آنواع اكسيد كننده قوي در سيستم بيولوژيكي بشمار مي‌روند. اين راديكال ها بطور غير ويژه اي با هيچ مولكول بيولوژيكي واكنش نمي دهند اين موضوع به انتشار آن بر مي‌گردد كه انتشار آن در درون سلول به آندازه قطر 2 مولكول از جايگاه توليد آنها انجام مي‌گيرد.

هيچ نوع تميز كننده اي كه بتواند OH^oرا جمع آوري كند شناخته نشده است. اگر چه پيشنهاد شده است كه چندين متابوليت همانند اوره يا گلوكز در سيستم‌هاي جانوري جمع كننده OH^o هستند جديدا هم نقشي براي OH^o در متابوليسم پلي ساكاريدهاي ديواره سلولي پيشنهاد شده است نوع واكنش‌هاي مختلفي كه در بالا شرح داده شده است به سبب تغييرات: 1- جلوگيري از آنزيم‌هاي حساس 2- كاهش كلروفيل يا بي رنگ شدن 3- پراكيداسيون ليپيدها مي باشد: به دليل يورش راديكال‌هاي آزاد، H₂o₂ و اكسيژن منفرد به اسيدهاي چرب غير اشباع ليپيدهاي هيدروپراكسيد توليد مي‌شود و در حضور مواد كاتاليزي راديكال‌هاي الكوكسيل‌ (alkoxyl‌) و پراكسيل (peroxyl‌) به زنجيره واكنش در غشا سلولي انتقال مي يابند و ليپيد‌هاي ساختاري و غشاهاي...

تحقيق آب‌هاي شور

مواد معلق 4

اختصاصات شیمیایی آب آشامیدنی 4

موادمعدنی 4

کاتیون ها 4

آنیون ها 5

ترکیبات ازته آمونیاکی 7

مواد آلی 8

اکسیژن لازم برای واکنشهای بیوشیمیایی (BOD) 8

روش های الکتروشیمیایی برای تجزیه 9

تعیین مقدار فلوئرید آب با استفاده از تعداد الکترود یون گزین 11

تعیین سختی آب 13

شیمی محلول آب 15

اسیدها وبازهای مزدوج 15

حلال های آمفوتری 16

گونه های آمفوتری 17

قدرت اسید وباز 17

تعادل شیمیایی 18

روابط ثابت تعادل 20

ثابتهای حاصل ضرب انحلال پذیری 21

انحلال پذیری یک رسوب درآب 21

اثریون مشترک 23

اسیدهای چند پروتونی 23

حاصل ضرب انحلال پذیری 26

تشکیل رسوب وحاصل ضرب انحلال پذیری 26

تعادلات شامل یونهای کمپلکس 27
 
مواد معلق

موادمعلق درآب مقدارذرات را درآن اندازه گیری می‌نماید. این موادشامل مواد آلی وغیرآلی مثل پلانکتون، خاک وگل ولای می‌باشند.
اختصاصات شیمیایی آب آشامیدنی

1ـ سختی

سختی آب مربوط به املاح خاصی است که درآب وجوددارند. این املاح شامل کاتیون هایی مثل منیزیم، کلسیم، استرانسیوم، آهن، آلومینیوم، منگنز ومس بوده که با آنیون های بیکربنات، کربنات، کلرور، سولفات، سیلیکات ونیترات به صورت محلول درآب وجوددارند. سختی کل شامل سختی موقت یا سختی کربناتی به اضافه سختی دائم یا سختی غیرکربناتی می‌باشد.

سختی موقت دراثرجوشاندن آب ته نشین می‌شود وجرم داخل ظروف را تشکیل می‌دهد وبه املاح کربنات وبیکربنات کلسیم ومنیزیم مربوط می‌شود. جوشاندن آب به مدت چند دقیقه باعث تجزیه بیکربناتها وخارج شدن co2 ورسوب کربناتهای کلسیم ومنیزیم می‌گردد. سختی دائم به واسطه وجود عناصری چون سولفات وکلرورهای منیزیم وکلسیم که دراثرجوشیدن رسوب نمی دهند، پدید می‌آید. سختی معمولاً به میلیگرم درلیتربرحسب کربنات کلسیم بیان می‌شود.
موادمعدنی

اجسام جامد حل شده درآب اجزاء کانی آنرا تشکیل می‌دهند. این مواد شامل کلیه آنیون ها وکاتیون های قابل حل وسیلیس وسیلیکات های موجود می‌باشند. معمولاً نتایج آنالیز مواد شیمیایی براساس میلیگرم درلیتربیان می‌شوند. به منظورکنترل درست بودن تجزیه نمونه آب، مقادیربرحسب میلی اکیوالان نیز محاسبه می‌شوند. کاتیون ها شامل کلسیم، منیزیم، سدیم وپتاسیم وآنیون ها شامل کربنات یا بیکربنات، سولفات، کلرور، فسفات، نیترات وسیلیکات می‌باشند.
کاتیون ها

کلسیم :

کلسیم درغالب آبهای طبیعی یافت می‌شود ومیزان آن بستگی به گونه سنگی دارد که آب از آن گذرمی نماید. کلسیم معمولاً به صورت کربنات، بیکربنات وسولفات ظاهرمی شود، اگرچه درآبهای پرنمک کلرورونیترات کلسیم را نیز می‌توان پیدا کرد. کلسیم همراه با بیکربنات سختی موقت یا سختی بیکربناتی آب را باعث می‌شود.

منیزیم :

منیزیم یکی از عناصرمعمولی آب می‌باشد که نمکهای قابل حل تشکیل می‌دهد. منیزیم درآب هم سختی کربناتی وهم بیکربناتی تشکیل داده که معمولاً غلظت آن درمقایسه با اجزاء ترکیبی کلسیم کمتر است. غلظت زیاد منیزیم درآبهای مصرفی منازل به علت تشکیل جرم درظروف وهمچنین به این خاطرکه منیزیم دارای خاصیت مدورمسهلی می‌باشد بویژه اگر بامقدارزیادی سولفات توأم باشد، قابل قبول نیست.

سدیم :

عنصرسدیم علاوه براینکه یکی از عناصرفراوان می‌باشد، به علت حلالیت زیاد آن درآب دربیشترمنابع آب طبیعی یافت می‌شود. مقدارسدیم از یک تا صدها میلیگرم درلیتر درآبهای نمکدارمی رسد. حد آستانه طعم سدیم درآب آشامیدنی بستگی به فاکتورهایی چند از جمله آنیون های عمده ترموجود درآب ودرجه حرارت آن دارد.

پتاسیم :

پتاسیم باوجود اینکه یکی از عناصرفراوان می‌باشد، غلظت آن دراغلب آبهای طبیعی از20 میلیگرم درلیتر افزایش نمی یابد. دستورالعملها حداکثرغلظت را 12میلیگرم درلیتر وغلظت 10میلیگرم درلیتررا به عنوان راهنما پیشنهاد می‌کنند.
آنیون ها

دی اکسید کربن، بیکربنات وکربنات :

دی اکسید کربن یکی از اجزاء تعادل کربنات درآب می‌باشد. مقداردی اکسید کربن آزاددرآب بستگی به PH وقلیائیت آن دارد ومی تواند درمورد خاصیت خورندگی آب نقش مهمی ایفا نماید. آبهای سطحی معمولاً کمتراز 10میلیگرم درلیترCO2 آزاددارند هرچند که برخی ازآبهای زیرزمینی مربوط به حفاریهای عمیق حاوی بیش از 100 میلیگرم درلیتر CO2 می‌باشند. روش ساده برای کاهش میزان دی اکسید کربن دراین گونه آبها، هوادهی پی درپی است.

کلر:

کلربعنوان یک ماده شیمیایی برای گندزدایی وازبین بردن موجودات مضربکارمی رود. حداکثرمقدارکلرباقیمانده مجاز که ممکن است درآب یافت شود تابعی از مزه، بو، وخورندگی می‌باشد. یکی از معایب کلرزدن آب ایجاد مزه کلری وکلروفنل است، علاوه براین وجود مواد بیولوژیک هم می‌تواند درایجاد مزه خاکی ویا مزه های دیگردخالت نماید. چنانچه کلربعنوان ماده پیش افزودنی قبل از تصفیه آب به آبهای رنگی ویا حاوی موادآلی افزوده شود، تری هالومتان ها نیز تشکیل می‌گردند.

کلرور:

کلرور، یعنی ترکیبات کلربا سایرعناصرورادیکال ها تقریباً درکلیه آبهای طبیعی یافت می‌شود که غلظت آنها می‌تواند بسیارمتفاوت باشد،ولی غالب ترکیبات کلربا سدیم (نمک طعام) ودردرجه بعد با کلسیم ومنیزیم می‌باشد. این مواد از اجزاء پایداردرآب بوده وغلظت آنها تحت تأثیر فرآیندهای طبیعی، فیزیک وشیمیایی وبیولوژیک تغییر نمی پذیرد. کلرورها از رسوبات کانی طبیعی، از آب دریا هم از طریق نفوذ وهم بوسیله پراکنده شدن آب دریا درهوا، دراثر انجام امورکشاورزی وآبیاری واز فاضلابهای خانگی وصنعتی ناشی می‌شوند.

سولفات :

غلظت سولفات درآبهای طبیعی ازچند میلیگرم تا چند هزارمیلیگرم درلیترمتغیرمی باشد. سولفات از منابع مختلف می‌تواند درآبهای سطحی وزیرزمینی نفوذ کند از جمله : حل شدن ژیپسی (سنگ گچ) یا سایر رسوبات معدنی که حاوی سولفات می‌باشند، سولفات حاصل از آب دریا، اکسیداسیون سولفیدها، سولفیت ها وتیوسولفات ها درآبهای سطحی وفاضلابهای صنعتی درجایی که سولفات واسید سولفوریک درصنایع بکارمی روند. مانند صنعت چرم سازی وتهیه خمیرکاغذ. گاز هیدروژن سولفوره از طریق دودکشهای کارخانجات صنعتی درفضا پخش شده وباعث می‌شود که آب بارانهای این مناطق حاوی میزان محسوسی سولفات گردند. سولفات درآب آشامیدنی سهم عظیمی درسختی دائم یا غیرکربناتی دارد. غلظت بالای سولفات درتغییرطعم آب مؤثربوده واگربا کاتیون های منیزیم وسدیم ترکیب شده باشد اثرملین دارد.
ترکیبات ازته آمونیاکی

آمونیاک یکی از اشکال ازت است که درآب آشامیدنی یافت می‌شود.معمولاً برحسب میلیگرم درلیترازت بیان می‌گردد. آمونیاک آزاد موجوددرآب برحسب میزان ازت می‌تواند به صورت ازت آمونیاکی، آمونیاک نمک دارویا آمونیاک آزاد وجودداشته باشد.

ازت آلبومینوئیدی دراثراکسیداسیون شیمیایی قوی موادآلی موجود درآب حاصل می‌شود. ترکیبات آمونیاکی از منابع مختلف منشاء میگیرند که بعضی از آنها مانند تجزیه گیاهان، بی خطرمیباشد.

آبهای چاههای عمیق با کیفیت آب خوب، می‌تواند حاوی مقدارزیادی آمونیاک آزاد باشند که ممکن است دراثراحیای نیترات ها، یا بوسیله باکتریها ویا گذرآب از لایه های سنگی زمین بوجود آمده باشد. وجود آمونیاک که درآب دلیلی برآلودگی آن ازطریق فاضلاب خانگی یا صنعتی می‌باشد.

نیتریت ونیترات

نیتریت (NO2) ونیترات (NO3) معمولاً براساس میلیگرم درلیتربرحسب ازت بیان می‌شوند. کل ازت اکسید شده برابربا مجموع ازت نیتریت ونیترات می‌باشد. نیتریت مرحله میانی اکسیداسیون ازت، دراکسید شدن بیوشیمیایی آمونیاک وتبدیل آن به نیترات می‌باشد، همچنین درعمل احیاء نیترات درشرایطی که کمبود اکسیژن وجود داشته باشد، تشکیل می‌شود.

نیترات آخرین مرحله اکسیداسیون آمونیاک ومعدنی شدن ازت حاصل از مواد آلی بشمار می‌آید. این عمل اکسیداسیوندرخاک وآب بیشترتوسط باکتری های نیتریفیکاسیون، صورت می‌گیرد وفقط می‌تواند دریک محیط با اکسیژن فراوان انجام شود.

سیلیس

سیلیس به اشکال مختلف درآب یافت می‌شود که حاصل تجزیه سنگهای حاوی سیلیس مانند کوارتز وسنگ سیاه می‌باشد. سیلیس ممکن است یک میلیگرم درلیتر، درآبهای سبک مناطق ذغال سنگی تا 40 میلیگرم درلیتر درآبهای سخت وجود داشته باشد. آبهای مناطق آتشفشانی ومعدنی دارای میزان بالای سیلیس می‌باشند.

 


 

شامل ورد 28 صفحه ای