آوای علم

کنکاش در دنیای شگفت انگیز علوم

آوای علم

کنکاش در دنیای شگفت انگیز علوم

برج تقطیر:

 در پالایشگاه های نفت اجزای نفت خام را بر اساس تفاوت نقطه ی جوش از یکدیگر جدا میکنند ولی برای این کار در دستگاه بزرگتر و پیچیده تر که برج تقطیر نام دارد انجام میشود در برج تقطیر نفت خام را گرما میدهند که به خاطر این گرما هیدروکربن ها بخار شده و  به بالای برج میروند  مخلوط هایی که نقطه ی جوش پایینی دارند به برش های بالا تر و مخلوط هایی که نقطه ی جوش بالاتری دارند در برش های پایینی قرار میگیرندودر قسمت های مختلف از هم جدا میشوند اما به دلیل آنکه نقطه ی جوش مواد سازنده ی نفت به هم نزدیک هست آنها را به طور مخلوط چند هیدروکربن که نقطه ی جوش نزدیک به هم دارند جدا میکنند که این عمل برش نفتی نام دارد 

برج تقطیر به هشت طبقه تقسیم میشود 

گاز بوتان

حلال ها

سوخت هواپیما

گازوییل

ترکیبات روغنی 

نفت کوره

گرمادهی در خانه

فکر کنید صفحه ی 28

الف)8تا برش 

ب)برش پایینی

پ)برش پایینی ،زیرا هرچه تعداد کربن ها بیشتر مولکول ها بیشتر و ربایش بین ملکولی هم بیشتر میشود 

ت)برش پایینی 

نفت منبعی برای ساختن :

در حدود 150 سال پیش تمامی وسایلی که انسان ها از آن استفاده میکردند ا ز موادی ساده مانند چوب ،سنگ ،انواع علز ،شیشه،خاک رس... و الیافی مانند پنبه ، پشم ،کتان  ،ابریشم استفاده میشد اما با پیشرفت در علم تجربی و پی بردن به مواد سازنده ی نفت از نفت خام علاوه بر سوزاندن برای تامیین انرژی برای کاربری های جدید استفاده میشود برای مثال متوان به اتن (اتیلن)اشاره کرد اتن یا c2H2 گازی بی رنگ است که علاوه بر نفت خام از برخی از گیاهان رسیده مانند گوجه و یا موز آزاد میشود  البته از اتنی که از نفت خام استخراج میشود در صنعت کشاورزی برای رسیده شدن میوه های کال استفاده میشود ولی این تنها فایده ی اتن نیست از اتن فراورده های جدیدی به دست می آید برای مثال میتوان اتن را در ظرفی دربسته گرما دهیم که در اثر این گرما یک تغییر شیمیایی به وجود می آید که در اثر آن ماده ایی مصنوعی به نام پلاستیک یا الیاف مصنوعی تولید میشود که   ماده ی اولیه همه ی آنها از  نفت به دست می آید 

فکر کنید صفحه ی 30 

الف)هیدروژن و کربن 

ب)پلی اتن پیوند دوگانه ی کربی اش شکسته شده و باعث ایجاد حلقه های زنجیر شکل بلند شده ولی در اتن این گونه نیست.





سوخت های فسیلی خیر یا شر ؟:

ما میدانیم که سوخت های فسیلی (نفت خام،ذغال سنگ ،گاز طبیعی )در طی میلیون ها سال در اثر انباشته شدن لاشه ی حیوانات (برخی دانشمندان معتقدند سوخت های فسیلی بر اثر انباشته شدن میلیون ها پلینتون روی یکدیگر در طی سالیان دراز و یا لاشه های دایناسورها به وجود امده اند و عده ایی میگویند که زمان های خیلی دور اکثر بیابان های جهان اقیانوس های وسیعی وجود داشته ) سوخت های فسیلی دارای عنصر کربن هستند که در اثر سوختن باعث تولید گازco2 میشوند که اگر بیشتر از حد وارد هواکره بشود باعث به وجود امدن نتایجی هولناک میشود از جمله گرم شدن زمین ،آب شدن یخ های قطبی ، تغییرات فصل ها، الودگی هوا و سوراخ شدن لایه ی ازن (که در فصل های قبل با ان آشنا شدیم) ،از بین رفتن جاندارن ،و شیوع بیماری سرطان پوست در مناطقی که لایه ی اوزن در آنجا آسیب دیده و ... همه ی این مشکلات در زندگی روزمره قابل مشاهده است که دانشمندان پیش بینی کرده اند اگر تولید کربن دی اکسید به همین روال پیش برود تا سال2050(1430) حدود یک سوم همه ی گونه های جانوری از بین خواهد رفت ولی کاهش مصرف دی اکسید کربن میتواند از این فاجعه جلوگیری کند برای همین منظور کشور های جهان پروتکلی امضا کرده اند تا دولت ها مقدار کربن دی اکسید تولید شده در کشور را کنترل کنند همچنین معاهد ایی به منظور حفظ اقیانوس ها از پسمانده های شیمایی و هسته ایی و جلوگیری از الودگی آب ها و صید بی رویه بین کشور ها ی جهان بسته شده که این یک خبر خوب هست .

نفت خام و زندگی امروز :

همانطور که خواندیم نفت خام مایع ی غلیظ و سیاه رنگی است که میلیون ها سال طول میکشد تا به وجود بیاید رد ابتدا که بشر این مایع را کشف کرد علاقه ایی به استفاده از آن نداشت زیرا به خوبی آن را نمیشناخت اما بعدها با شناخت این ماده به گونه ایی استفاده از آن رواج یافت و به گونه ایی شده که امروزه بدون آن زندگی بسیار مشکل شده و به نفت لقب طلای سیاه را داده اند استفاده ی وسیع نفت در بخش های مختلف مانند حمل ونقل ( انواع خودرو ،هواپیما،مسافرت آسان)،صنایع غذایی ،دارویی،بهداشتی،کشاورزی باعث پیشرفت های چشمگیری شده که انسان ها در سطح بهداشت همگامی،فناوری های جدید به وجود آمد اما امروزه از نفت خام بیشتر برای تامین انرژی میسوزانند تا برای ساخت فراورده های نو!!!!! به طوری که میانگین مصرف نفت خام برای تامین انرژی های مختلف مانند خانه های مسکونی ،حمل و نقل ، تولید انرژی الکتریکی در نیروگاه ها و... چهار پنجم  و فقط فقط یک پنجم آن برای ساختن فراورده های سودمند استفاده میشود!؟!!!حتی مندلیف دانشمند سرشناس ده ها سال پیش هشدار داد تامین انرژی با سوزاندن نفت مانند آن است که آشپزخانه را با سوزندان اسکناس روشن کنیم مصرف نفت خام از سال 1910(یعنی سال کشف آن )تا سال2000 به طور چشمگیر افزایش یافته که حتی ممکن است تا سال 2030 بسیار کم یا حتی تمام شود !!!!!بهتر است بدانید روزانه در سرار جهان حدودا 80000000بشکه نفت در جهان مصرف میشود که هر بشکه برابر 159لیتر است . 

خود را بیازمایید صفحه ی 26

الف)60

ب)2030

پ)1980

ت)2000به بعد

ترکیب های نفت خام :

نفت خام مخلوطی از صدها ترکیب به نام هیدروکربن است البته همراه نفت خام مقداری نمک،آب و گرد یافت میشود هیدروکربن ها از دو عنصر کربن و هیدروژن به وجود می آید که در هر ملوکول هیدروکربن اتم های هیدروژن با پیوند کوآلانسی (در هنگام تشکیل ملوکول ها اتم ها به جای داد وستد الکترون با یدیگر مشارکت الکترونی انجام میدهند) به یکدیگر متصل اند برای مثال در متان که ساده ترین هیدروکربن هست هر اتم کربن با 4اتم هیدروژن پیونده داده شده اند ولی با افزایش تعداد کربن ها و هبدروژن ها ،هیدروکربن های بزرگتری ساخته میشوند البته ویژگی های هیدروکربن به اتم های سازنده ی آن بستگی دارد 

نام هیدروکربن فرمول مولکولی نقطه ی جوش(c)
بوتانc4H100/5-
متان (گازشهری)cH4168-
 اوکتان(سازنده ی بنزین)c8H18125
 ##############c20H42343

مقایسه نقطه ی جوش چند هیدروکربن 

فکر کنید صفحه ی 27

در هیدروکربن ها با افزایش تعداد کربن نیروی ربایش بین ملکولی بیشتر میشود و نقطه ی جوش بالا تر میرود 

گزینه ی اول برای اینکه تعداد کربن اش بیشتر و نیرکی ربایش مولکول اش زیادتر است . 

نقطه ی جوش : 

یکیدیگر از ویژگی های فیزیکی مواد نقطه ی جوش است که به نیروی ربایش بین ذره ها بستگی دارد هرچقدر نیروی ربابش بین ذره ها بیشتر باشد نقطه ی  جوش بالاتر میشود در هیدروکربن ها با افزایش کربم نیروی ربایش بین ملکولی بیشتر میشود 

فکر کنید صفحه ی 27:

الف)چون ظرف آن زودتر پر شده است 

ب)c12H26=بالن شمارده یک 

C20H42=بالن شماره ی سه 

C17H36=بالن شماره دو

C24H50=بالن شماره چهار

حرکت  روغن ها را گران روی میگویند 

جدا سازی اجزای تشکیل دهنده نفت خام:

برای جدا سازی مخلوطی از دو هیدروکربن مایع با فرمول های c6H14(نقطه ی جوش 68)  و c9H20(نقطه ی جوش 151) را برای جدا سازی مخلوطی که نقطه ی جوش پایین تری دارد با استفاده از دستگاه تقطیر ساده گرما داده و مخلوطی که نقطه ی جوش پایین تری دارد زودتر تبخیر شده و به بالا حرکت کرده و در لوله ی کوچکی سردی رد شده وازمخلوط جدا میشود 

دستگاه تقطیر ساده برای جداسازی مخلوط دو مایع استفاده میشود در اینگونه دستگاه ها مایع ها بر اساس تفاوت در نقطه ی جوش جدا میشوند به طوری که با گرما دادن مایعی که نقطه ی جوش پایین تری دارد زودتر بخار میشود و از مخلوط جدا میشوند بعد مولکول های بخار شده با عبور از یک لوله ی سرد تبدیل به مایع و از هم جدا میشوند...






***فصل سوم***

فصل سوم : به دنبال محیطی بهتر برای زندگی

پروردگار دانای مهربان مواد مورد نیاز برای بقای ما انسانها و سایر جانداران در زمین فراهم کرده و به دست ما امانت گذاشته است تابرای نسل های بعد از ما نیز حفظ شود ولی به خاطر خودخواهی ها و بی فکری های ما انسان ها فریاد کمک خواهی زمین بلند شده است و به ما هشدار میدهد با روش هایی که برای زندگی پیش گرفتیم دوستی با زمین را فراموش کرده و در حال نابود سازی آن هستیم در این فصل ما با برسی روش زندگی خود باید به دنبال راه های بهتری برای زندگی باشیم تا دوباره با زمین دوست شویم 

 چرخه های طبیعی :

چرخه مجموعه ایی از تغیرات است که هیچ گاه به پایان نمیرسد و همیشه تکرار میشود خداوند تونا با قرار دادن چرخه های طبیعی زمین را مانند گهواره ایی مناسب برای ما انسانها به وجود آورده 

انواع چرخه ها :

چرخه ی آب : آب باران از ابرها به زمین میرسد ودر رودها ،رودخانه ها ، چشمه ها،دریا ها، اقیانوس ها، یخچال ها جتری میشود برخی نیز وار زمین میشوند و غنات ها آب های زیرزمینی را به وجود می آورند که گرپای خورشید انها را تبخیر و دوباره به آسمان بر میگرداند و دوباره تبدیل به ابر میشوند .

چرخه ی سنگ : سنگ ها کوچک و بزرگ از راه های مختلف مانند هوازدگی ،فشار ،و در ط گذشت زمان به قطعات ریز و کوچک تری تبدیل میشوند  برخی سنگ ریزه و برخی در طی سالهای طولانی به خاک تبدیل میشوند

چرخه غذا :

حیوانات اهلی با استفاده از گیاهان رشد میکنند و تغذیه میکنند و ما انسانها از گوشت آنها استفاده میکنیم و گیاهان نیز با سایر چرخه ها رشد میکنند.

چرخه ی کربن :

 کربن ذخیره شده در سوخت های فسیلی و آب و خاک وارد هوا میشوند کربن هایی که در هوا وجود دارند و کربن هایی که جانداران تولید میکنند

چرخه ی جانداران:  

جانداران گیاهخوار  از گیاهان تغذیه میکنند و گوشتخاران از جانداران کوچک تر و برخی گیاهخواران تغذیه میکنند و لاشه ی جانداران باعث رشد گیاهان میشوند و مانند کود عمل میکنند.

گفت و گو کنید صفحه ی22

شکوفه دادن ناگهانی درختان در زمستان باعث از بین رفتن ذخیره ی غذایی ما انسان ها میشود و امنیت غذایی ما را به خطر می اندازد. 

ادامه ی حیات جانداران در زمین به رعایت توازن در چرخه های طبیعی بستگی دارد  بنابراین باید سعی کنیم روش های زندگی خود را تغییر بدهیم و محیط سالم تری برای زندگی خود فراهم کنیم.

همانطور که خواندیم چرخه ی کربن یکی از چرخه های طبیعی است که تغیرات زیادی در هواکره ،زمین کره ،آب کره ایجاد میشود که کربن به صورت کربن دی اکسید به وجود می آید مقدار کربن به صورت  ثابت در این مجموعه باقی می ماند اما با هرگونه تغییر مشکلاتی در این چرخه به وجود می آید 

گفت و گو کنید صفحه ی 23

فتوسنتز کربن را وارد بدن گیاهان مکند حیوانات و گیاهان کربن را پس از مرگ تجزیه و به خاک میدهند کربن از طریق تنفس به بدن جانداران و گیاهان ذخیره میشوند 

فکر کنید  صفحه ی 23


الف)1=تولید . 2=مصرف .3=تولید 

ب)سوزاندن سوخت های فسیلی 

پ) باعث افزایش دما شده و دما هم بر روی چرخه های دیگر تاثیر میگذارد و باعث ذوب شدن یخ های قطبی و تغییرات فصل ها میشود...






***فصل اول***

فصل اول:مواد و نقش آنها در زندگی

درسال های گذشته با طبقه بندی عنصر ها به دو دسته‌ ی‌ فلز-نافلز آشنا شدیم انسان از هزاران سال پیش‌ فلز هارا شناخته و راه های استفاده از آنها را‌ آموخته و گسترش داده .‌باکشف فلز ها و شناخت آنها‌ روش هایی برای ساخت اشیای مفید و گوناگون ارائه کرده است .در پنیای امروزی رد پای فلز هارا در بسیاری از چیز ها میتوان پیدا کرد مثلا:خانه ،پل ،زیورآلات،ابزار،وسایل حمل و نقل و... استفاده میشود.‌ 

پاسخ اطلاعات جمع اوری کنید:

در روی کره زمین بیش از صد نوع عنصر وجود دارد که حدود ⅔ آن هه فلز هستند مهم ترین فلز ها عبارتند از:

  • آهن برای ساخت فولاد ،مس برای‌ساختن ظروف مسی و سیم و آلومینیوم که برای ساخت چیز هایی به کار میروند که باید مقاومت بالا و وزن کمی داشته باشد ((هواپیما)).انسان ها از زمان بسیار دور تا کنون از فلز ها استفاده کردند و از آنها برای ساخت ابزار،اسلحه،زیورآلات و ... استفاده میشد طلا و نقره نیز از فلز های اولیه هستند و به خاطر رنگ زیبا و بادوامشان مورد استفاده برای زیور آلات قرار میگیرد بیشتر فلز ها درخشان هستند  و همگی‌نور و گرمارا از خود عبور میدهند مس و نقره بهترین فلز های رسانا هستند بعضی از فلز ها نرم و انعطاف پذیرند با موادی دیگر ((فلز و غیر فلز))مخلوط میکنند و آلیاژ به دست می آید آلیاژ ها در زندگی روزمره ما کاربرد فراوانی دارند.

فلز ها واکنش پذیری یکسانی ندارند:

در سال های قبل خواندیم که آهن با اکسیژن به کندی واکنش میدهد و به اکسید آهن تبدیل میشود درحالی‌که اگر نوار منیزیم را روی شعله بگیریم نوری زیاد را تولید میکند اما طلا بر خلاف این سه فلز با اکسیژن ترکیب نمیشود پس میتوان نتیجه گرفت :((جواب خودرا بیازمایید صفحه ۳)) فلز منیزیم واکنش پذیری بیشتری دارد و فلز طلا با اکسیژن واکنش نمیدهد و آهن و مس واکنش پذیری کمتری دارند بنا بر این((پاسخ فکر کنید صفحه ۳)) ظروف آهنی زود تر از ظروف مسی زنگ میزنند چون واکنش پذیری آهن با اکسیژن بیش تر از مس است.

برخی مواد نافلزنند یا از نافلز ساخته شده اند:

از عنوان این مطلب میتوان تا حدودی فهمید که موضوع چیست .

بعضی از مواد که نافلزند با برخی دیگر ترکیب شده و مخلوطی همگن یا نا همگن را درست میکنند مثلا پلاستیک مخلوطی جامد و همگن است که یکی از مهم ترین اجزای تشکیل دهنده آن نفت است یا هوا مخلوطی گازی و همگن است که از مهم ترین گاز های تشکیل دهنده آن میتوان اکسیژن،نیتروژن،آرگون و کربن دی اکسید را نام برد .

لایه ازن:

اطراف زمین را گاز فرا گرفته است که لایه ازن عضو یکی از لایه های آن است .لایه ازن یا ورد سپهر که در لایه تروپسفر ((یکی از لایه های اتمسفر مثل اگزوسفر،استراتوسفر و مزوسفر است که به مجموعه این ها اتمسفر میگویند))قرار دارد و با غلظت بالای خود پرتو فرابنفش را جذب و به فرو سرخ تبدیل میکند .یک دانشمند آمریکایی ترکیب کلروفلئور کربن ها هارا کشف کرد و از آن زمان به بعد ازاین ترکیب در صنعت های مختلف مثل خانه ها کارخانه ها و... استفاده میشد که سوزاندن این گاز باعث ایجاد یک ترکیب شیمیایی میشود و به لایه ازن آسیب میرساند .این آسیب ها بر فراز قطب جنوب دیده شده و به همین دلیل باعث ایجاد مشکلاتی مثل جابه جایی فصل ها برهم خوردن توازن چرخه ها ذوب شدن یخ های قطبی‌‌ شده...