پیدایش

جیوه عنصری به شدت کمیاب در پوسته ی زمین است. فراوانی آن در پوسته برپایه, جرم 0,08 بخش در میلیون (ppm) است.البته چون این عنصر از دیدگاه زمین‌شیمی با عنصرهایی که بیشترین فراوانی را در پوسته دارند ترکیب نمی‌شود به همین دلیل سنگ معدن‌های جیوه نسبت به سنگ‌های معمولی دارای غلظت بالایی از این عنصرند. داراترین سنگ معدن‌های این عنصر تا 2,5% جرمی و فقیرترین آن‌ها دست کم 0,1% جیوه دارند (12،000 برابر فراوانی میانگین جیوه در پوسته). جیوه هم به صورت یک فلز (کمیاب) و هم در کنار عنصرهای دیگر در کانی‌هایی مانند شنگرف، کوردرویت، لیوینگ ستونیت و... پیدا شده‌است. HgS یا شنگرف معمول ترین سنگ معدن جیوه‌است. سنگ معدن‌های جیوه بیشتر در کمربندهایی که سنگ‌هایی با چگالی بالا با نیروی بزرگی به بیرون پوسته هُل داده شده‌اند پیدا می‌شود بویژه در فصل‌های داغ یا ناحیه‌های آتشفشانی.

از سال 1558 با بدست آوردن فرایندی که در آن بتوان با کمک جیوه، نقره را از سنگ معدنش بیرون کشید، جیوه ارزش بالایی در اقتصاد اسپانیا و سرزمین‌های آمریکایی زیر پوشش پیدا کرد. در اسپانیای نو و پرو این ارزش بیشتر دیده می‌شد. در آغاز معدن آلمادن در جنوب اسپانیا، فراهم کننده ی همه ی جیوه ی مورد نیاز اسپانیایی‌ها بود. در بازه ی سه سده بیش از 100،000 تُن جیوه از معدن‌ها بیرون کشیده شد و روند نیاز به جیوه تا پایان سده ی 19 برای بدست آوردن نقره ی بیشتر همچنان ادامه داشت.

پس از اسپانیا در ایتالیا، آمریکا، مکزیک و اسلوونی هم معدن‌های مهم جیوه پیدا شد و به بهره برداری رسید. اما امروز در بسیاری از این معدن‌ها بسته‌است. برای نمونه معدن مک‌درمیت در نوادا که آخرین معدن آمریکا بود در سال 1992 بسته شد. بسیاری از این بسته شدن‌ها به دلیل افت ارزش جیوه بوده‌است. ارزش جیوه در سال‌های گوناگون بسیار بالا و پایین شده برای نمونه در سال 2006 ارزش جیوه برای هر فلاسک، برابر با 76 پوند یا 34,46 کیلوگرم، 650 دلار بوده‌است.

با حرارت دادن شنگرف در برابر جریان هوا و سپس متراکم کردن بخار آن به جیوه می‌رسیم. این واکنش به ترتیب زیر است:

در سال 2005 چین بزرگترین تولیدکننده ی جیوه بود.گمان آن می‌رود که کشورهای دیگر هم با کمک فرایندهای الکتریکی استخراج، تولیدکننده ی جیوه بوده‌اند اما داده‌ای را ثبت نکرده‌اند.

به دلیل سمی بودن بالای جیوه، هم در فرایند معدن کاری و هم در جداسازی، آسیب‌های فراوانی از این ماده در گذشته تا کنون به جای مانده‌است. به همین دلیل در دهه ی 1950 شرکت‌های خصوصی در اردوگاه‌های کار اجباری از زندانیان برای کندن معدن‌های جیوه استفاده می‌شد. هزاران زندانی به کار گرفته می‌شدند تا تونل‌های تازه بکنند. افزون بر این سلامتی کارگران در هنگام کار در معدن به شدت در خطر بود.

اتحادیه ی اروپا در سال 2012 به دلیل نیازش به لامپ‌های مهتابی چین را به بازگشایی معدن‌های مرگبارش تشویق می‌کرد تا جیوه ی مورد نیاز آن‌ها فراهم شود. با این روند محیط زیست در برابر خطرهای جدی قرار می‌گرفت بویژه در منطقه‌های جنوبی فوشان و گوانگ‌ژو، و در استان گوئیژو در جنوب غرب.

معدن‌های جیوه که پس از بهره برداری رها شده‌اند دارای توده‌های بزرگ و خطرناک شنگرف حرارت داده شده‌اند. بررسی‌ها نشان داده که آبی که از این منظقه‌ها می‌گذرد بسیار برای طبیعت آسیب رسان است. برای همین تلاش می‌شود تا از این منطقه‌ها به گونه ی ویژه‌ای دوباره بهره برداری شود. برای نمونه در سال 1976 شهرستان سانتا کلارا یک معدن کهنه را خرید و در آن یک پارک محلی درست کرد و البته برای پاک سازی محیطی و امنیت آن بسیار هزینه کرد.

تاثیر جیوه بر سلامتی

خطرات استفاده از جیوه توسط مصریان باستان که از بردگان جهت کار در معادن جیوه استفاده می‌کردند، کشف شده بود. احتمالاً به خاطر سمّی بودن ملغمه ی جیوه در استخراج طلا، بردگانی که در معادن شنگرف (HgS) رومی‌ها کار می‌کردند، بعد از 6 ماه می‌مردند. از اوایل سده ی هجدهم میلادی توجه دانشمندان به احتمال روبرویی شغلی و تماس افراد عادی با جیوه جلب شد. انواع ترکیبات جیوه، سمیّت متفاوتی دارند، ترکیباتی مانند فنیل مرکور و الکوکسی الکیل، کمترین میزان آسیب، و ترکیبات الکیل جیوه بیش ترین آسیب را می رسانند.

جیوه از راه تنفس، گوارش و نیز از طریق پوست قابل جذب می‌باشد، بخار جیوه به دستگاه اعصاب مرکزی تمایل دارد، اما هدف اصلی Hg⁺² کلیه‌ها و کبد است. تا کنون مدارک محدودی در ارتباط با سرطانزا بودن جیوه ارائه شده‌است.

مطالعات جهانی نشان می‌دهند که در نتیجه ی تماس مستقیم یا استنشاق بخارات جیوه، اختلالات مختلفی به وجود می‌آید که برخی از آن‌ها عبارتند از: اختلال دستگاه خود-ایمنی، اختلال در عملکرد کلیه، ناباروری، تاثیرات منفی روی جنین، مشکلات رفتاری– عصبی، ناکارآمدی قلبی، آلزایمر، تاثیرات مخرب بر دستگاه عصبی مرکزی و محیطی، تاثیرات چشمی، مشکلات دهانی، نارسایی حاد تنفسی، درماتیت، دمانس، تهوع، استفراغ، اسهال، درد شکم، همانوری، کونژکتیویت، برونشیت، پنومونی، ورم ریه، تب بخار فلزی و اختلالات نوروسایکوتیک، اثر بر روی غده تیروئید، تولید مثل و سمیت ژنی.

استنشاق 1 mg/m³ بخار جیوه به ریه‌ها، کلیه‌ها و دستگاه عصبی آسیب زده و باعث تحریک پذیری شدید، بی ثباتی احساس، لرزش، کاهش وزن، ورم لثه، سردرد، کاهش رشد، التهاب ریه و آماس پوست می‌شود. این عوارض ممکن است در جمعیت‌های عمومی در مواجهه با 1/0 mg/m³ نیز مشاهده گردد.

پس از بخار جیوه، متیل جیوه خطرناک ترین شکل جیوه‌است. استفاده از متیل جیوه به عنوان قارچ‌کش برای محافظت دانه‌ها سبب کاهش قابل ملاحظه پرندگانی شد که از این دانه‌ها مصرف کرده بودند و همچنین صدها مرگ در عراق و آمریکا از مصرف نانی که دانه‌های گندم آن با متیل جیوه در تماس بوده گزارش شده‌است. ورود سمی ترین شکل جیوه یعنی متیل جیوه به بدن انسان، بیماری میناماتا ایجاد می‌کند. این بیماری نخستین بار در دهه ی 1950 در خلیج میناماتای ژاپن مشاهده شد. بروز این بیماری در انسان با عوارض گوناگون عصبی از جمله اختلال در حواس پنج گانه، بروز آلزایمر در سنین پیری و در موارد حاد با مرگ بیمار، همراه‌است. متیل جیوه نسبت به نمک‌های Hg⁺² سمّ قوی تری است، زیرا علاوه بر انحلال‌پذیری در بافت چربی، قابلیت تجمع و بزرگ‌نمایی زیستی دارد. همچنین می‌تواند از سد خونی- مغزی و جفت جنین عبور کند.

فرایند متیل‌دار شدن جیوه در ته‌نشست‌های گل‌آلود رودخانه‌ها و به ویژه در شرایط ناهوازی توسط متیل کوبالامین صورت می‌گیرد. بیشتر جیوه ی موجود در بدن انسان به صورت متیل جیوه بوده و اغلب از طریق خوردن ماهی وارد بدن انسان می‌شود. متیل جیوه از راه دستگاه گوارش به ویژه در دستگاه عصبی مرکزی و کلیه‌ها توزیع شده و به صورت اختلالات عصبی تأخیری تظاهر می‌کند. برخی از این اختلالات عبارتند از: آتاکسی، پاراستزی، لرزش، کاهش بینایی، شنوایی، بویایی و چشایی، از دست دادن حافظه، دمانس پیش رونده، نکروز کانونی، تخریب سلول‌های گلیال، اختلالات حرکتی و مرگ.

دستگاه عصبی احتمالاً حساس¬ترین ارگان در برابر تماس با بخارات جیوه‌است. طیف وسیعی از اختلالات تنفسی، روانی، قلبی عروقی، معده‌ای روده‌ای، تولید مثلی، کبدی، کلیوی، خونی، پوستی، اسکلتی- عضلانی ایمونولوژیکی، حسی و ادراکی و ژنوتوکسیک از اثرات جیوه می‌تواند باشد.

نشانه‌های تماس با جیوه

نشانه‌های اولیه

• تاری دید
• تحریک پذیری
• سوزش، خارش پوست
• التهاب لثه‌ها
• زخمی شدن دهان
• راه افتادن آب دهان

نشانه‌های بعدی

• بی حسی و سوزش
• لرزش یا ترمور
• فقدان هماهنگی
• اُفت بینایی و شنوایی
• تنگی نفس

افراد در معرض خطر

• کودکان و به ویژه در دوران جنینی
• جمعیت‌هایی که مرتب ماهی و غذاهای دریایی مصرف می‌کنند.
• دندانپزشکان
• کارگران کارخانه‌هایی که در محل کار با جیوه روبرویند.

درمان

قطع فوری تماس، درمان‌های حمایتی و درمان با ترکیبات کلیتور (شلاتور)، راه‌های اصلی درمان مسمومیت با جیوه می‌باشند. جیوه فلزی با کلیتورها واکنش نمی‌دهد، مع‌ذلک حدود 80% جیوه فلزی در بدن به Hg⁺² اکسید شده و به کلیتورها جواب می‌دهد. در مقایسه با سایر فلزات سنگین، استفاده از EDTA در درمان مسمومیت با جیوه، نسبت به ترکیبات دارای گروه سولفیدریل از اهمیت زیادی برخوردار نیست. ترکیبات منو تیول مانند گلوتاتیون، سیستئین، پنی سیلامین و مشتق N-استیله آن‌ها قادر به حذف جیوه از پروتئین‌ها و مولکول‌های زیستی می‌باشند. ترکیبات دی تیول مانند BAL (I,II دی مرکاپتوپروپانول) یا DMSA (دی مرکاپتوسوکسینیک اسید) با ایجاد یک ساختار 5 ضلعی محکم، به عنوان کلیتورهای مؤثر در درمان مسمومیت با جیوه کاربرد دارند.

با توجه به این که این فلز خطرناک ممکن است از طریق مغازه‌ها، وسائلی مانند فشارسنج و ترمومتر به صورت ناخواسته در دسترس اطفال قرار گیرد، لذا لازم است اطلاع رسانی مناسب در زمینه خطرات و رعایت اصول کار با جیوه و ترکیبات آن مورد توجه بیش تری قرار گیرد.

جیوه یا سیماب نام یک عنصر شیمیایی با نماد Hg و عدد اتمی 80 است. جیوه در زبان‌های دیگر با نام‌های نقره? زنده یا hydrargyrum هم شناخته می شود. در یونانی "hydr" به معنی آب و "argyros" به معنی نقره است. جیوه یک عنصر سنگین بلوک دی است و تنها فلزی است که در شرایط استاندارد دما و فشار مایع است. عنصر دیگری که در این شرایط مایع باشد، برم است. فلزهای دیگر مانند سزیم، فرانسیم، گالیم و روبیدیم در دمایی بالاتر از شرایط استاندارد ذوب می‌شوند. جیوه با دمای ذوب −38/83 °C و نقطه ی جوش 356/73 °C دارای درازترین بازه ی مایعی در میان فلزات است.

رسوب‌های جیوه در سراسر زمین پیدا می‌شود، اما بیشتر به صورت شنگرف (سولفیدهای جیوه) این رنگدانه ی قرمز شنگرفی بیشتر از راه کاهش شنگرف بدست می‌آید. شنگرف بسیار سمّی است بویژه اگر گرد و غبار آن بوییده یا خورده شود. راه دیگر مسمویت جیوه قرار گرفتن در برابر ترکیب‌های حل شدنی جیوه در آب است مانند کلرید جیوه(II) یا متیل‌جیوه، تنفس بخار جیوه یا خوردن خوراک‌های دریایی آلوده به جیوه.

جیوه در دماسنج، فشارسنج (بارومتر، مانومتر)، فشارسنج خون، کلید جیوه‌ای، شیرهای شناور و دیگر ابزارها. البته به دلیل زهرآگین بودن این عنصر، تلاش شده تا از فشارسنج‌های خون و دماسنج‌های جیوه‌ای در بیمارستان‌ها پرهیز شود و بجای آن از ابزارهای الکلی، آلیاژهای اوتکتیک مانند گالینستان، ابزارهای الکترونیکی یا با پایه? ترمیستور بهره برده شود. اما همچنان کاربرد جیوه در زمینه ی پژوهش و ساخت مواد آمالگام دندانی برای پرکردن دندانها پابرجا است. جیوه کاربرد نوری هم دارد: اگر جریان الکتریسیته از بخار جیوه ی درون یک لوله ی فسفری گذرانده شود، موج‌های کوتاه فرابنفش پدید می‌آید در اثر این موج‌ها فسفر به درخشش می‌افتد و نور مرئی تولید می‌شود (مانند لامپ مهتابی).

ویژگی‌ها

فیزیکی

جیوه فلزی سنگین و سفید-نقره‌ای است. نسبت به دیگر فلزها رسانایی گرمایی پایینی دارد اما رسانای خوب جریان برق است.^[4] به عنوان یک فلز بلوک دی دارای نقطه ی ذوب بسیار پایینی است. توضیح این ویژگی به دانش مکانیک کوانتوم نیازمند است. اما کوتاه شده می توان چنین توضیح داد: جایگیری الکترون‌ها به دور هسته ی جیوه از ترتیب 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d, 6s پیروی می‌کند. چنین جایگیری الکترون‌ها به سختی آماده ی ازدست دادن الکترون می‌شود برای همین از این نظر جیوه مانند گازهای نجیب رفتار می‌کند، پس پیوندهای درونی ضعیف است و نقطه ی ذوب پایینی دارد (به آسانی ذوب می‌شود) پایداری تراز 6s به دلیل وجود تراز پُرشده ی 4f است. نبود تراز پایین تر f در عنصرهایی مانند کادمیم و روی دلیل داشتن نقطه ی ذوب بالاتر این عنصرها است. یادآوری می‌شود که هر دوی این عنصرها به آسانی ذوب می‌شوند و افزون بر این به گونه ی نامعمولی نقطه ی جوش پایینی دارند. فلزهایی مانند طلا نسبت به جیوه اتم‌هایی با یک الکترون کمتر در 6s دارند. چنین الکترون‌هایی آسان تر جدا می‌شوند و میان اتم‌های طلا به اشتراک گذاشته می‌شوند و پیوندهای فلزی برقرار می‌کنند.

شیمیایی

جیوه با بیشتر اسیدها واکنش نمی‌دهد، مانند اسید سولفوریک رقیق. هرچند که اسیدهای اکسیدکننده مانند اسید سولفوریک غلیظ و اسید نیتریک یاتیزاب سلطانی جیوه را حل می‌کند سولفات، نیترات و کلرید جیوه(II) را برجای می‌گذارد. مانند نقره با سولفید هیدروژن هوا واکنش می‌دهد. جیوه حتی با تکه‌های کوچک جامد گوگردی هم واکنش می‌دهد. این مواد در کیت‌های نشت جیوه برای جذب بخارهای جیوه به کار می‌رود.

ملغمه

به هر آلیاژی از جیوه، ملغمه گفته می‌شود. به عبارت دیگر ملغمه همان جیوه-فلز است که می‌تواند مایع یا جامد باشد. جیوه می‌تواند با طلا، روی و بسیاری از فلزهای دیگر ملغمه بسازد. آهن یک استثنا است برای همین به صورت سنتی برای تجارت جیوه از ظرف‌های آهنی بهره برده می‌شد. فلزهای دیگر که با جیوه ملغمه نمی‌سازند عبارتند از تانتالیم، تنگستن و پلاتین. ملغمه ی سدیم یک عامل کاهنده ی پرکاربرد در ساخت مواد آلی است. همچنین در لامپ‌های سدیمی فشاربالا هم بکار می‌آید.

هنگامی که جیوه و آلومینیم خالص در تماس با هم قرار گیرند به آسانی با هم ترکیب می‌شوند و ملغمه ی آلومینیم-جیوه را می‌سازند. اکسید آلومینیم که پوشش محافظ آلومینیم در برابر اکسیدشدگی است در برابر این ملغمه به آسانی از میان می‌رود برای همین حتی اندازه‌های اندک جیوه هم برای آلومینیم بسیار خورنده‌است. به این دلیل در بیشتر شرایط اجازه ی ورود جیوه به درون هواپیما داده نمی‌شود.

ایزوتوپ

جیوه هفت ایزوتوپ دارد که فراوان ترین آن‌ها ²⁰²Hg است (29/86 %). ¹⁹⁴Hg با نیمه‌عمر 444 سال و پس از آن ²⁰³Hg با نیمه‌عمر 46/612 روز دارای درازترین نیمه‌عمر در میان ایزوتوپ‌های پرتوزای جیوه‌اند. غیر از این دو، بیشتر ایزوتوپ‌ها دارای نیمه‌عمری کمتر از یک روز اند. ¹⁹⁹Hg و ²⁰¹Hg به ترتیب با اسپین‌های ¹⁄₂ و ³⁄₂ ایزوتوپ‌هایی اند که بیشترین پژوهش تشدید مغناطیسی هسته-هستهی فعال بر روی آن‌ها صورت گرفته‌است.

گذشته

گذشتهی جیوه به سال 1500 پیش از میلاد باز می‌گردد. دیرینه ترین نشانه از این عنصر در آرامگاه‌های مصر باستان پوده‌است.

مردم در چین و تبت گمان می‌کردند که جیوه باعث درازی عمر، درمان آسیب‌ها و درمجموع، سلامتی بهتر افراد می‌شود. تا آنجا که در افسانه‌ها گفته شده یکی از شاهان چین به نام چین شی هوان در آرمگاهی از سرزمینش به خاک سپرده شده که رودهایی از جیوه را دربرداشته به عنوان نمادی از رودهای چین. این پادشاه خود در اثر نوشیدن آمیخته‌ای از جیوه و گَرد یشم سبز که کیمیاگران دربار دودمان چه‌این آن را درست کرده بودند، کشته شده بود. او گمان می‌کرد با نوشیدن این معجون، جاودان خواهد شد. او با نوشیدن این معجون دچار نارسایی کبدی، مسمویت جیوه و در پایان مرگ مغزی شده بود.

در یونان باستان جیوه به عنوان یک مرهم یا روغن کاربرد داشت. مصریان و رومیان باستان هم از آن به عنوان ابزار آرایشی که گاهی باعث دگرگونی چهره می‌شود، بهره می‌بردند. در لامانه، یکی از شهرهای اصلی تمدن مایا یک استخر جیوه پیدا شده بود که در زیر یک زمین بازی (با توپ) در آمریکای میانه جای داشت. تا سال 500 پیش از میلاد، جیوه در ساخت ملغمه، آلیاژی با دیگر فلزات به کار برده می‌شد.

کیمیاگران گمان می‌کردند جیوه نخستین مادهی جهان بوده و دیگر فلزها از آن پدید آمده‌اند. آن‌ها بر این باور بودند که می توان با تغییر کیفیت و کمیت گوگرد افزوده شده به جیوه، فلزهای گوناگون را پدید آورد. همچنین این باور وجود داشت که خالص ترین فلزها، طلا است برای همین در تلاش شان در دگرگونی فلزهای ناخالص به طلا از جیوه بهره می‌بردند. به انجام رسانیدن چنین واکنشی، آرزوی دیرینهی بسیاری از کیمیاگران بود.

آلمادن در اسپانیا، مونته آمیاتا در ایتالیا و ایدریا در اسلونی امروزی معدن‌های اصلی جیوه بوده‌اند. نزدیک به 2500 سال از عمر معدن آلمادن می‌گذرد.

شیمی تجزیه شاخه‌ای از دانش بنیادین شیمی است که به مطالعه روش‌های جداسازی، شناسایی و بررسی کمی اجزاطبیعی یا مصنوعی یک ماده می‌پردازد.انواع آنالیز و تجزیه و تحلیل که در این دانش به کار گرفته می‌شوند در یک نگاه کلی به دو دسته کمی و کیفی تقسیم می‌شوند.در تجزیه کیفی نوع اجزای موجود در نمونه تعیین می‌شود و در تجزیه کمی مقدار و یا غلظت هر یک از این اجزا تعیین می‌شود.در حالت کلی آنالیز کیفی بر آنالیز کمی تقدم دارد در واقع ابتدا نوع اجزا و سپس مقادیر کمی آن‌ها تعیین می‌شود. روش‌های تجزیه به دو دسته روش‌های کلاسیک و روش‌های دستگاهی تقسیم می‌شوند. روش‌های کلاسیک که به روش‌های شیمی تَر هم شهرت دارند از ابزار و یا سامانه‌های سنجش چندان پیشرفته‌ای بهره نمی‌برند.اصلی ترین انواع روش‌های کلاسیک روش‌های وزن‌سنجی و روش‌های تیتراسیون هستند. در مقابل در روش‌های دستگاهی سامانه‌ها و دستگاه‌های تجزیه و تحلیل نقش اساسی را ایفا می‌کنند.از جمله روش‌های ابزاری می‌توان به روش‌های الکتروشیمیایی،روش‌های طیف سنجی و روش‌های کروماتوگرافی اشاره کرد.

مفاهیم پایه

نمونه:عبارت است از بافتی کلان که عمل تجزیه و تحلیل بر روی آن انجام می‌شود. آنالیت:آن بخشی از نمونه است که قصد بررسی کمی آن را داریم.به عنوان مثال در عمل اندازه گیری میزان منیزیم در خاک،خاک نمونه و منیزیم آنالیت می‌باشد ویا در اندازه گیری میزان اوریک اسید در خون،خون نمونه و اوریک اسید آنالیت می‌باشد. در متون علمی در ارتباط با نمونه اغلب لفظ آنالیز و یا تجزیه را به کار می‌برند و در مورد آنالیت لفظ تعیین،همچنین محاسبه کاربرد دارد.

روش‌های کلاسیک

با وجود آن که علم شیمی تجزیه امروزه تحت اثر عمده روش‌های ابزاری قرار دارد با این حال این روش‌های کلاسیک هستند که از بسیاری جهات شالوده علم شیمی تجزیه را تشکیل می‌دهند و هم چنین اساس بسیاری از ابزارها و سامانه‌های اندازه گیری بر روش‌های کلاسیک است که در ادامه شرح داده می‌شود.

عوامل مهم در کارایی روش‌های تجزیه

نخستین عامل حائز اهمیت گزینش پذیری روش است به عنوان مثال فرض کنید که ما قصد اندازه گیری یون منیزیم را در یک محلول داریم اما روشی اتخاذ کرده‌ایم که یون‌های دیگری مثلا یون آلومینیم و یا اسکاندیم هم به آن جواب می‌دهد این انتخاب ما را درگیر تلاش و صرف هزینه برای کنار گذاشتن چنین عوامل مزاحمی می‌کند که باعث می‌شوند نتیجه بررسی با آن چه حقیقتا به دنبال آن هستیم مغایرت داشته باشد.از این جهت بسیار مهم است که تا جایی که امکان دارد از روش‌های گزینش‌پذیر که به تعداد کم تری از آنالیت‌ها پاسخگوست،بهره ببریم.عامل دوم حساسیت روش است در بررسی‌هایی که حتی تغییرات کوچک آنالیت در برآورد نتیجه نقش اساسی دارند بهره گیری از دستگاهی که تنها به تغییر در مقیاس بزرگ پاسخ می‌دهد مطلوب نیست.عامل مهم سوم سرعت است برای مثال در حین عمل‌های جراحی گاهی لازم است که آنالیز روی خون شخص انجام شود ونتیجه این آزمایش در ادامه روند جراحی اثر گذار است در چنین مواردی به کار بردن یک روش زمان گیر مطلوب نخواهد بود و در نهایت این که روش ما از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد نیز حائز اهمیت است.

آزمون‌های شیمیایی

آزمون‌های شیمیایی بیشماری وجود دارند که کارکرد کیفی دارند از جمله "آزمون اسید"که در تشخیص طلا کاربرد دارد و یا "آزمون کسل-مایر" که برای تعیین وجود خون کاربرد دارد.

آنالیز کیفی

آنالیز کیفی وجود یا نبود یک ترکیب در یک نمونه را معین می‌کند ولی در رابطه با جرم و یا غلظت ترکیب‌های یاد شده اطلاعاتی نمی‌دهد.همان گونه که از نام آنالیز کیفی پیداست این نوع آنالیز با "اندازه گیری مقدار" سر و کار ندارد.

آزمون شعله

آزمون شعله نیز از روش‌های آنالیز کیفی می‌باشد.در این آزمایش شعله در اثر تماس با محلول آنالیت‌های خاص تغییر رنگ می‌دهد.به عنوان مثال کات کبود به دلیل آن که حاوی یون‌های مس مس باشد به شعله رنگ سبز می‌دهد.البته صرف تحلیل رنگ شعله با چشم غیر مسلح نتیجه این آزمون را قابل اعتماد نمی‌کند بلکه اغلب این نورهای تغییر رنگ داده را به عنوان ورودی به دستگاه طیف بین استفاده کرده و از روی طیف حاصله و تططبیق آن با طیف‌های اتمی به وجود یا نبود عنصر یا ترکیب خاصی در نمونه اولیه پی می‌برند.رابرت بونزن و همکارش گوستاو کیرشهف پیشگام بهره گیری از آزمون شعله بودند و با همین روش هنگام بررسی طیف ناشی از یک سنگ معدنی لیتیم دار دو عنصر جدید روبیدیم(Rb) و سزیم(Cs) را کشف نمودند.

روش‌های وزن سنجی

وزن سنجی نوعی از آنالیز کیفی هست که مقدار ماده را معین می‌کند.یک نمونه از چنین آنالیزی که در آزمایش‌های سطوح مقدماتی صورت می‌گیرد تعیین میزان آب موجود در یک ترکیب آب پوشیده از طریق حرارت دادن به نمونه و اندازه گیری اختلاف جرم آن پیش و پس از حرارت دادن است که میزان آب تبخیر شده را نشان می‌دهد.

سنجش‌های حجمی

سنجش‌های حجمی(تیتراسیون) نوع دیگری از روش‌های آنالیز کمی می‌باشد که هدف آن یافتن یک نقطه هم ارزی است که مقدار یک گونه خاص را در یک محلول معین می‌کند.یکی از نمونه‌های سنجش حجمی که برای بسیاری آشناست سنجش‌های حجمی اسید-باز می‌باشد که در آن نقطه هم ارزی با تغییر رنگ یک شناساگر شناسایی می‌شود.انواع دیگری از سنجش‌های حجمی وجود داند از جمله سنجش‌های حجمی پتانسیومتری.

روش‌های دستگاهی

در روش‌های ابزاری از سامانه‌های اندازه گیری و ابزارها برای تجزیه و تحلیل استفاده می‌شود این روش‌ها نوعا به این صورت هستند که یک محرک اولیه(نور،گرما،جریان الکتریکی،ولتاژ و...)به نمونه داده می‌شود و نمونه در پاسخ به این عمل سیگنال‌هایی را گسیل می‌کند که وارد شناساگر می‌شوند.در شناساگر این سیگنال‌ها به روش‌های گوناگون تقویت می‌شوند و نتیجه نهایی روی صفحه نمایشگر یک رایانه نمایش داده می‌شود.

طیف سنجی

طیف سنجی عبارت است از اندازه گیری برهمکنش مولکول‌ها و پرتوهای الکترومغناطیسی.از جمله انواع طیف سنجی می‌توان به طیف جذب اتمی ،طیف گسیل اتمی ، طیف سنجی مرئی-فرابنفش ، طیف سنجی فروسرخ، طیف سنجی پرتوی ایکس و فلوئورسانس و طیف سنجی مغناطیسی هسته(ان ام آر) اشاره کرد.

طیف سنجی جرمی

هدف از طیف سنجی جرمی تعیین نسبت بار به جرم گونه‌ها می‌باشد.در این روش آنالیز از راهکارهای گوناگونی به منظور یونش استفاده می‌شود از جمله:بمباران الکترونی،استفاده از پرتوی ایکس و...

آنالیز الکتروشیمیایی

آنالیز الکتروشیمیایی با اندازه گیری اختلاف پتانسیل و/یا شدت جریان الکتریکی یک پیل الکتروشیمیایی حاوی آنالیت همراه است.آنالیزهای الکتروشیمیایی را می‌توان برحسب این که چه ویژگی‌هایی از پیل در خلال آن‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد و یا این که پیل در خلال آن‌ها دستخوش چه تغییراتی می‌شود رده بندی کرد.بر همین اساس این روش‌ها به سه دسته پتانسیومتری(اندازه گیری اختلاف پتانسیل پیل)،کولومتری(اندازه گیری شدت جریان در طول زمان)و ولتامتری(اندازه گیری اختلاف پتانسیل پیل حین ایجاد تغییر در شدت جریان) تقسیم می‌شود.

آنالیز حرارتی

گرماسنجی و آنالیز گرماوزنسنجی(thermogravimetric analysis)از جمله روش‌هایی هستند که به تحلیل برهمکنش میان ماده و حرارت می‌پردازند.

جداسازی

روش‌های جداسازی به منظور کاهش پیچیدگی مخلوط ماده مورد استفاده قرار می‌گیرد.از جمله این روش‌ها می‌توان به کروماتوگرافی و الکتروفورز اشاره کرد.

روش‌های هیبریدی

روش‌های چندگانه‌ای که به شکل ترکیبی از روش‌های بالا خود را نشان می‌دهند روش‌های هیبریدی می‌گوییم.از جمله این روش‌ها می‌توان به کروماتوگرافی-ظیف سنجی جرمی گاز،کروماتوگرافی-طیف سنجی فروسرخ گاز،کروماتوگرافی-طیف سنجی جرمی مایع و روش‌های هیبریدی جز این موارد اشاره کرد که امروزه یا به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند و یا در مراکز علمی و تحقیقاتی در حال توسعه یافتن هستند.در نگارش نام این روش‌ها گاهی به جای نماد خط تیره از نماد کج خط(slash) استفاده می‌شود به خصوص در صورتی که نام یک یا چند تا از روش‌های تشکیل دهنده پیکره روش هیبریدی خود دارای نماد خط تیره باشند.به عنوان نمونه می‌توان بر خلاف الگوی نگارشی رعایت شده در بالا نوشت:کروماتوگرافی/طیف سنجی جرمی گاز.روش‌های هیبریدی امروزه به طور گسترده در شیمی و زیست شیمی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ریزنگاری

تصویر کردن مولکول‌ها،سلول‌ها و بافت‌های زیست شناختی یک گرایش فعال و مهم در علم تجزیه می‌باشد.ترکیب این روش‌ها با روش‌های قدیمی تر آنالیز باعث تغییرات شگرفی در علم تجزیه شده است.می توان روش‌های ریزنگاری را در سه رده کلی ریزنگاری نوری،ریز نگاری الکترونی و ریز نگاری پراب پویش قرار داد.به دلیل پیشرفت سریع در زمینه صنایع رایانه و دوربین این زمینه از شیمی تجزیه شاهد پیشرفت‌های عظیم و قابل توجهی بوده است.

آزمایشگاه‌های تراشه‌ای

تراشه‌های کوچکی امروزه در دسترس هستند که با داشتن ابعاد بسیار خرد در حد چند میلیمتر تا چند سانتی متر مربع برای تحلیل حجم‌های بسیار اندک سیالات(در حد چند پیکو لیتر)مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شیمی آلی زیر مجموعه ای از دانش شیمی است که درباره ترکیبات کربن یا مواد آلی سخن می‌گوید، عنصر اصلی که با کربن ترکیبات آلی را تشکیل می دهند، هیدروژن می باشد. در گذشته به موادی که ریشه گیاهی یا حیوانی داشتند، مواد آلی می گفتند اما امروزه مواد آلی را می توان از طریق روش های صنعتی و آزمایشگاهی و به کمک مواد معدنی نیز سنتز کرد. موادی که از منابع آلی بدست می آیند، در یک ویژگی مشترک هستند و آن اشتراک در دارا بودن عنصر کربن است. دو منبع بزرگ مواد آلی که از آنها مواد آلی با ترکیبات ساده، تأمین می شوند، نفت و زغال سنگ هستند، این دو ماده فسیلی در مفهوم قدیمی آلی بوده و حاصل تجزیه جانوران و گیاهان هستند. این ترکیبات ساده به عنوان مصالح ساختمانی، در ساختن ترکیبات بزرگتر و پیچیده تر مصرف می گردند. شیمی آلی، شیمی ترکیبات کربن با سایر عناصر به ویژه هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، هالوژن ها و غیر فلزات دیگر نظیر گوگرد و منیزیوم است. الکل ها، اترها، هیدروکربن ها، آلدئیدها، کتون ها، کربوکسیلیک اسیدها، ترکیبات آلیفاتیک حلقوی، کربانیون ها، آمین ها، فنل ها، درشت مولکول ها و بسپارها (پلیمر) و نظیر آنها جزء مواد آلی بوده و مباحث شیمی آلی را به خود اختصاص داده اند. امروزه از مواد آلی و دانش شیمی آلی در رنگ سازی، کاغذ و جوهرسازی، مواد غذایی، پوشاک، پتروشیمی، مواد پلاستیکی و لاستیکی، داروسازی، پزشکی و ده ها صنعت دیگر بهره می برند.

افزون بر بیست میلیون ترکیب شناخته شده کربن وجود دارد و هر ساله نیم میلیون ملکول جدید به خانواده مواد آلی اضافه می شوند. شیمی آلی شالوده زیست شناسی و پزشکی است. ساختمان موجودات زنده به غیر از آب، عمدتا" از مواد آلی ساخته شده اند، مولکول های مورد بحث در زیست شناسی مولکولی همان مولکول های آلی هستند. امروزه ما در عصر کربن زندگی می کنیم، هر روزه روزنامه ها و مجلات، ذهن ما را متوجه ترکیبات کربن نظیر کلسترول، چربی های اشباع نشده، هورمون ها، استروئیدها، حشره کش ها و فرومون ها می نماید. در دهه های گذشته به خاطر نفت جنگ های متعددی راه افتاده است، همچنین دو فاجعه نازک شدن لایه اوزون که عمدتا" به خاطر وجود کلرو فلوئورو کربن ها می باشد و پدیده گازهای گلخانه ای که ناشی از حضور متان، کلرو فلوئورو کربن ها و دی اکسید کربن است، زندگی انسان ها را به خطر انداخته است.

مولکول حلقوی و سه بعدی بنزن، این ماده در شیمی آلی یک ماده پایه است که در تولید میلیون ها ماده آلی دیگر نقش اساسی را بازی می کند

ویژگی منحصر به فرد کربن

اتم های کربن می توانند به میزانی که برای اتم هیچ عنصر دیگری مقدور نیست، به یکدیگر متصل شوند. همچنین اتم های کربن می توانند زنجیرهایی شامل هزاران اتم و یا حلقه هایی با اندازه های متفاوت ایجاد نمایند، زنجیرها و حلقه ها می توانند دارای شاخه و پیوندهای عرضی باشند، به اتم های کربن این زنجیرها و حلقه ها، اتم های دیگری نیز می تواند وصل شود، این اتم ها معمولا" هیدروژن، فلوئور، کلر، برم، ید، اکسیژن، نیتروژن، گوگرد، فسفر و سایر اتم های مختلف می باشند. هر آرایش مختلف از اتم ها مربوط به ترکیب متفاوتی است و هر ترکیب یک سری خواص شیمیایی و فیزیکی خاص خود را دارد، از این رو غیر منتظره نیست که امروزه ده ها میلیون ترکیب شناخته شده کربن وجود داشته باشد.

آرایش و درشتی مولکول های مواد آلی

تا حدود سال 1850 میلادی بسیاری از دانشمندان بر این باور بودند که منشأ مواد آلی، جانداران و گیاهان هستند، آنها تصور می کردند که مواد آلی را هرگز نمی توان از مواد معدنی و غیر آلی تولید نمود. دانشمندان همواره دنبال پاسخ به این پرسش بودند که چه ویژگی در ترکیبات کربن وجود دارد که آنها را از ترکیبات مربوط به صد و چند عنصر دیگر جدول تناوبی متمایز کرده است. تعداد بسیاری از ترکیبات کربن وجود دارند که مولکول های آنها می توانند بسیار بزرگ و پیچیده باشند. تعداد ترکیباتی که دارای عنصر کربن هستند چندین برابر بیشتر از تعداد ترکیبات بدون کربن است. مولکول های آلی شامل هزاران اتم شناخته شده اند و ترتیب قرار گرفتن اتم ها حتی در مولکول های نسبتا" کوچک نیز بسیار پیچیده است. یکی از مسائل اصلی در شیمی آلی، آگاهی از طرز قرار گرفتن اتم ها در مولکول ها و یا تعیین ساختمان ترکیبات است.

پیوند شیمیایی

بررسی ساختمان مولکول ها را باید با بحث درباره پیوندهای شیمیایی یعنی نیروهایی که اتم ها را در یک مولکول نگاه می دارند، شروع نمود. دو نوع پیوند یونی و کووالانسی، پیوندهایی هستند که به وسیله آن اتم ها با یکدیگر اتصال برقرار می کنند. از میان این دو پیوند، پیوند کووالانسی، پیوند متدوال در ترکیبات کربن است و مهمترین پیوند در مطالعه شیمی آلی است.

مواد آلی دارای گستره ای بزرگ می باشند و بسیار متفاوت و متنوع هستند. از این دسته مواد می توان، پارافین ها، روغن ها، هیدرو کربن ها، الفین ها، استیلن ها، ترپن ها، الکل ها، اسیدهای کربوکسیلیک، استرها، اترها، اپوکسیدها، آلدئیدها، کتون ها، آمین ها، آمیدها، ترکیبات آروماتیک، اسیدهای آلی، ایزوسیونات ها، محصولات استخلافی بنزن، الیاف نساجی، رنگ های رنگرزی و صنعتی و ... را نام برد.

کلرو فلوئورو کربن ها

مشتقات هالوژنه متان را کلرو فلوئورو کربن ها می گویند. اگر به جای هیدروژن های متان اتم های هالوژن جایگزین گردد، این محصولات حاصل می شوند. گازهای مورد استفاده در یخچال ها و کولرهای گازی و انواع اسپری، از این دسته مواد هستند. از جمله این مواد می توان به دی کلرو دی فلوئورو متان و کلرو تری فلوئورو متان اشاره کرد.

• CF2Cl2 یا CFC12 دی کلرو دی فلوئورو متان
• CF3Cl یا CFC11 کلرو تری فلوئورو متان

متان

ساده ترین ماده شیمی آلی متان است، مولکول متان دارای یک اتم مرکزی کربن و چهار اتم محیطی هیدروژن است که با زاویه 109/5 درجه دور اتم کربن قرار گرفته اند. متان محصول نهایی متلاشی شدن ناهوازی (بدون هوا) گیاهان یعنی از هم پاشیدگی بعضی از مولکول های پیچیده می باشد. متان تشکیل دهنده قسمت اعظم (حدود 97 درصد) گاز طبیعی است. متان گاز آتشگیر خطرناک معادن زغال سنگ است و به صورت حباب های گاز از سطح مرداب ها خارج می گردد. گاز متان از ترکیب مونو اکسید کربن و هیدروژن حاصل می گردد

آلکان ها

آلکان ها که نقطه آغازگر آن ها متان است به ترکیبات غیر حلقوی و خطی کربن و هیدروژن اطلاق می شود، پیوند یگانه کووالانسی در این ترکیبات اتم های کربن و هیدروژن را به هم وصل کرده است. این هیدرو کربن ها بر اساس ساختمانشان به خانواده متان تعلق دارند و خواص آنها از خواص متان پیروی می کند. در آلکان ها تعداد اتم های هیدروژن نسبت به اتم های کربن، دو برابر به علاوه دو می باشد. یعنی مثلا" در مولکول بوتان، چهار اتم کربن و ده اتم هیدروژن وجود دارد. در آلکان ها، انتظار می رود هرچه تعداد اتم ها افزایش یابد، تعداد آرایش های ممکن اتم ها نیز زیادتر می شود. به تدریج که در سری آلکان ها پیش می رویم، تعداد ایزومرها در همرده های متوالی به میزان شگفت آوری افزایش می یابند. برای مثال هپتان دارای نه ایزومر می باشد، یعنی در شیمی آلی نه ماده مختلف با خواص متفاوت هستند که همگی فرمولشان C7H16 است. برای نامیدن ترکیبات مختلف و پیچیده آلی از روش استاندارد آیوپاک استفاده می کنند.

Oxidation number

عدد اکسایش، تعداد بارهای مربوط به اتمهای ترکیب (در مورد ترکیبهای کووالانسی، منظور بارهایی فرضی است) بر اساس برخی قواعد اختیاری است.

بر اساس این ایده‌ها قواعد زیر را می‌توان برای تعیین عدد اکسایش بیان کرد:

دروس اولیه :

عدد اکسایش یک یون یک تک اتمی برابر با بار آن یون می‌باشد. مثلاً در NaCl، عدد اکسایش سدیم در ⁺Na برابر 1+ و عدد اکسایش کلر در ^-Cl برابر 1- است.
عدد اکسایش اتمها در یک مولکول کووالانسی را می‌توان با دادن الکترونهای هر پیوند به اتم الکترونگاتیو تر به دست آورد. برای مولکول

هر دو الکترون پیوند کووالانسی به اتم کلر داده می‌شوند، زیرا کلر الکترونگاتیو تر از هیدروژن است. به این ترتیب عدد اکسایش اتم کلر به دلیل یک الکترون اضافی، برابر با 1- است. عدد اکسایش اتم هیدروژن نیز به علت اختصاص یافتن تنها الکترون آن به اتم کلر، برابر با 1+ است.
در مورد پیوندهای غیر قطبی بین اتم‌های یکسان، که در آنها تفاوت الکترونگاتیوی وجود ندارد، الکترونهای پیوندی به طور مساوی بین اتمهای تشکیل دهنده? پیوند تقسیم می‌شوند. (حتی اگر تعداد الکترونهای پیوند فرد باشد باز هم به طور مساوی تقسیم می‌شوند. )
به این ترتیب عدد اکسایش هر دو اتم کلر در مولکول زیر صفر است.

قواعد ثانویه :

1. اتمهای ترکیب نشده و اتمهایی که عناصر مولکولی را تشکیل داده‌اند، عدد اکسایش صفر دارند.
2. مجموع اعداد اکسایش اتمها در یک ترکیب صفر است، زیرا ترکیبات از لحاظ بار الکتریکی خنثی هستند.
3. عدد اکسایش یونهای تک اتمی برابر با بار یون است. برای مثال فلزات گروه IA شامل Cs، Rb، K، Na، Li همیشه در ترکیبات خود دارای عدد اکسایش 1+ و عناصر گروه IIA شامل Ba، Sr، Ca، Mg، Be همیشه دارای عدد اکسایش 2+ هستند.
4. مجموع اعداد اکسایش اتمهای تشکیل دهنده? یک یون چند اتمی برابر با بار آن یون است.
5. عدد اکسایش فلوئور، الکترونگاتیو ترین اتم، در تمام ترکیبات فلوئوردار (به استثنای F₂) برابر 1- است.
6. عدد اکسایش اکسیژن در اغلب ترکیبهای اکسیژن دار، 2- است. ولی چند مورد استثنا هم وجود دارد:
   1. در پراکسیدها، عدد اکسایش هر یک از اتمهای اکسیژن، 1- است. دو اتم اکسیژن در یون پراکسید، ^-2 O₂، هم ارزند. هر یک باید عدد اکسایش 1- داشته باشند تا مجموع آنها برابر با بار یون گردد.
   2. در یون سوپراکسید، O_2^1--، عدد اکسایش هر اتم اکسیژن، 0?5- است.
   3. در OF₂، عدد اکسایش اکسیژن 2+ است.(قاعده? 5 را ببینید)
7. عدد اکسایش هیدروژن در تمام ترکیبات 1+ است به جز در هیدریدهای فلزی مانند NaH و CaH₂ که در آنها حالت 1- است و مولکول H₂ که عدد اکسایش هیدروژن در آن صفر است.
8. در ترکیبات دو نافلز (خواه به صورت یون چند اتمی یا مولکول) عدد اکسایش عنصر الکترونگاتیو تر منفی و برابر بار یون تک اتمی معمولی آن عنصر است. مثلاً در PCl₃ عدد اکسایش Cl برابر 1- است و بنا بر قاعده? 2 عدد اکسایش P هم برابر 3+ می‌شود. یا در مثالی دیگر در مولکول CS₂ عدد اکسایش S برابر 2- و عدد اکسایش کربن برابر 4+ است.

هر عنصر در ترکیبات مختلف توانایی بدست آوردن اعداد اکسایش گوناگونی را دارد. در صفحه? فهرست حالت‌های اکسایش عنصرها می‌توانید فهرستی از اعداد اکسایشی که هر عنصر می‌تواند به خود بگیرد را می‌توانید بینید.

Electronegativity

الکترونگاتیوی یا الکترونگاتیویته یک اتم میزان تمایل نسبی آن اتم برای کشیدن الکترونهای یک پیوند به سمت هسته? خود است.

اتم وقتی در لایه ظرفیت خود الکترون کمتری داشته باشد تمایلش به گرفتن و یا دادن الکترون بیشتر می‌شود. هرچه عنصری تمایل بیشتری به گرفتن الکترون داشته باشد الکترونگاتیوتر است.

اگرچه الکترونگاتیویته، قطبیت پیوندهای شیمیایی بین اتم‌های یک مولکول را تعیین می‌کند اما عامل تعیین کننده قطبیت کلی مولکول نیست چون مولکول می‌تواند دارای مرکز تقارن باشد. در این حالت قطبیت پیوندها نسبت به هم به گونه‌ای خنثی می‌شود که قطبیت کلی مولکول را صفر در نظر می‌گیرند. بنابراین در مولکول هایی که فاقد مرکز تقارن مولکولی هستند می‌توان قطبیت کلی مولکول را با تعیین جهت بردار میان دو قطبی در آنها نتیجه گرفت.

نسبی بودن الکترونگاتیوی

الکترونگاتیوی بایک مقیاس نسبی سنجیده می‌شود. دراین مقیاس برای اجتناب از درج اعداد منفی، به اتم فلوئور به عنوان الکترونگاتیوترین عنصر، الکترونگاتیوی 4 نسبت داده شده است و مقادیر الکترونگاتیوی برای عنصرهای دیگر نسبت به این مقدار محاسبه می‌شود. در این محاسبات، گازهای نجیب را در نظر نمی‌گیرند، زیرا این عناصر به تعداد کافی ترکیب‌های شیمیایی تشکیل نمی‌دهند. به طور کلی مقادیر الکترونگاتیوی در یک گروه از عناصراز بالا به پایین کاهش و در یک دوره از جدول تناوبی از چپ به راست افزایش می‌یابد. بنابراین کم‌ترین مقدار الکترونگاتیوی را می‌توان سزیم در پایین و سمت چپ جدول و بیش‌ترین مقدار الکترونگاتیوی (با چشم پوشی از گازهای نجیب) را به اتم فلوئور در بالا و سمت راست جدول نسبت داد.