حضور در آب و فاضلاب: فسفر در اکثر آبهای طبیعی و پسابها تقریبأ فقط به صورت فسفات وجو دارد. فسفاتها به سه شکل ارتوفسفاتها، پلی فسفاتها، (پیرو – متا و دیگر پلی فسفاتها) یا فسفات متراکم و فسفاتهای آلی در طبیعت وجود دارند که می توانند بصورت محلول، ذرات ریز و درشت یا در بدن موجودات آبزی یافت شوند. اشکال مختلف فسفاتها از منابع متعددی تولید می شوند. میزان کمی از برخی پلی فسفاتها طی فرایند های تصفیه به آب افزوده می شوند. مقادیر بیشتری از این ترکیبات ممکن است هنگام شستشو وارد منابع آب شوند زیرا این مواد از اجزاء اصلی بسیاری از پاک کننده های تجارتی هستند. فسفاتها بطور گسترده ای در تصفیه آب دیگهای بخار بکار می روند. ارتو فسفاتهای مصرفی در کشاورزی تحت عنوان کودهای فسفات می توانند به دنبال شسته شدن خاک در اثر سیلابها و ریزشهای تر ویا ذوب برف وارد آبهای سطحی شوند. فسفاتهای آلی اساسأ به وسیله فرایندهای بیولوژکی تشکیل می شوند. این ترکیبات در اثر ورود فوضولات و باقیمانده مواد غذائی به فاضلاب و همچنین از تبدیل ارتو فسفاتها در فرایند تصفیه بیو لوژیکی و یا توسط آبزیان تولید می شوند.
فسفر برای رشد موجودات زنده ضروری است و می تواند ماده مغزی محدود کننده رشد و تولید مثل آبزیان در یک منبع آبی باشد. در جای که فسفات عنصر محدود کننده رشد است، تخلیه پسابهای خام یا تصفیه شده، زهاب کشاورزی و یا برخی فاضلابهای صنعتی به منبع آبی می توانند موجب رشد فتوسنتزی آبزیان ریز و درشت ناخواسته و مزاحم گردد. به علاوه فسفاتها در رسوبات ته نشین شده و لجن های بیولوژیکی به شکل مواد معدنی قابل ته نشینی و ترکیب با مواد آلی نیز وجود دارند.
تعاریف
اندازه گیری فسفر شامل دو مرحله است:
الف) تبدیل گونه های مختلف فسفر به ارتو فسفات محلول
ب) تعیین ارتو فسفات محلول به روش رنگ سنجی. جداسازی اشکال مختلف فسفر به شیوه تجزیه ایی صورت می گیرد.
صاف کردن نمونه از میان غشایی 45/0 میکرون فسفر محلول را از شکل معلق آن جدا می کند ولی تاکنون ثابت نشده که صاف کردن با چنین معانی فسفر معلق و محلول را کاملأ از هم جدا می کند. این کار شیوه ای آسان و مناسب برای جداسازی کلی مواد محلول و معلق است.
صاف کردن با صافی غشائی به علت احتمال بیشتر جداسازی ذرات ریز نسبت به صافی معمولی ترجیح دارد. به منظور افزایش سرعت صاف شدن می توان از صافی پشم شیشه برای مرحله مقدماتی صاف کردن استفاده نمود.
فسفاتهای که بدون انجام مراحل مقدماتی هیدرولیز و یا هضم اکسیدی نمونه به آزمایش های رنگ سنجی پاسخ میدهند، « فسفر واکنشگر» نامیده می شوند. هر چند که بیشتر فسفر واکنشگر از نوع ارتوفسفات است، اما جزء کوچکی از پلی فسفات های موجود در نمونه نیز در حین کار به طور اجتناب ناپذیری هیدرولیز می شود . فسفر واکنشگر به هر دو صورت معلق ومحلول موجود می باشد.
هیدرولیز اسیدی در دمای جوش آب، پلی فسفاتها ی محلول ومعلق ریز را به ارتو فسفاتها ی محلول تبدیل می کند.فرایند هیدرولیز همچنین مقداری فسفات را از ترکیبات آلی آزاد می کند، ولی این مسئله را می توان با انتخاب مناسب قدرت اسیدی و زمان و دمای هیدرولیز به حداقل ممکن کاهش داد. به همین جهت عبارت « فسفر قابل هیدرولیز با اسید» به جای « پلی فسفات » مناسب تر است.
فسفاتهای که تنها به وسیله تجزیه اکسید اسیونی مواد آلی موجود بود ارتو فسفات تبدیل می شود تحت عنوان « فسفر با پیوند آلی» یا « فسفر آلی » خوانده می شود شدت اکسیداسیون لازم برای این تبدیل، به شکل و میزان فسفر آلی موجود بستگی دارد فسفر آلی مانند فسفر واکنشگر وفسفر قابل هیدرولیز اسیدی به هر دو صورت معلق و محلول وجود دارد.
کل فسفر و نیز فسفر محلول و معلق از نظر تجزیه پذیری می توانند به سه شکل شیمیایی به اشاره شده تقسیم شوند: فسفر واکنشگر، فسفر قابل هیدرولیز اسیدی و فسفر آلی. شکل 1 مراحل انجام آزمایش هر یک از اجزاء فسفر را نشان می دهد. اندازه گیری ها معملأ فقط روی نمونه های صاف شده و صاف نشده انجام می شود و فسفر معلق به وسیله اختلاف این در تعیین می گردد.
انتخاب روش
الف- روشهای هضم: چون فسفر ممکن است در ترکیب با مواد آلی باشد، یک مرحله هضم برای اکسیداسیون موثر مواد آلی جهت تبدیل فسفر به شکل ارتوفسفات باید به کار گرفته شود. سه روش هضم در بخش های 3 و 4و 5 مبحث آماده سازی نمونه برای آزمایش فسفر تشریح
شده اند. روش اسید پر کلریک وقت گیر درعین حال رقیق است و تنها برای نمونه های پیچیده مثل رسوبات، پیشنهاد می شود.
روش اسید سولفوریک – اسید نیتریک برای بیشتر نمونه ها مناسب است. تا به حال ساده ترین روش، شیوه اکسید اسیون با پرسولفات می باشند. پیشنهاد می شود که این روش ابتدا در مقابل یک یا چندروش هضم توتیر کنترل گشته و پس از کسب کارائی مشخص به کار رود.
پس از هضم، ارتو فسفات آزاد شده به وسیله یکی از روشهای تعیین فسفر اندازه گیری می شود. روش رنگ سنجی نسبت به روش هضم با در نظر گرفتن اثر مزاحمت ها حداقل غلضت قابل تشخیص را تعیین می کند.
ب- روش رنگ سنجی: سه روش برای اندازه گیری ارتو فسفات شرح داده شده است. انتخاب هر یک از آنها بستگی زیادی به دامنه غلضت ارتو فسفات دارد. روش اسید و انا دومولیبد و فسفر یک برای آزمایشات روزانه در محدوده از 1 تا 20 میلی گرم در لیتر فسفر بهترین است. روش کلرید قلع یا روش اسیداسکوربیک برای محدوده از 01/0 تا 6 میلی گرم در لیتر فسفر مناسب تر می باشند. برای مقادیر پایین تر در حضور عوامل مداخله گری که باید حذف شوند یک مرحله استخراج نیز توصیه می شوند. روش اتوماتیک اسید اسکوربیک نیز وجود دارد.
دقت و صحت: برای کمک به انتخاب روش ، نتایج حاصل از ترکیب روشهای مختلف هضم، هیدر.لیز و رنگ سنجی برای سه نمونه آزمایشگاهی که طرز تهیه آن ها در زیر آمده است در جدول 1 نشان داده شده است
نمونه 1:100mg/l ارتوفسفات (po43--p) ، mg/l 80 پلی فسفات (هگزا متا فسفات سدیم). mg/l 30 فسفر آلی (اسید آدنیلیک) ، mg/l NH3 –N 5/1 ، mg/l No3- -N 5/0 و mg/l CL-400
نمونه 2:mg/l po43- -p 600، mg/l 300 پلی فسفات (هگزا متا فسفات سدیم). mg/l 90 فسفر آلی (اسید آرنیلیک)، mg/l nh3 –n 8/0 ، mg/l No3- 0/5 و CL- mg/l 400 .
نمونه 3 : mg/l pou3- -p 00/7 ، mg/l 00/3 پلی فسفات (هگزا متا فسفات سدیم). Mg/l 90 فسفر آلی (اسید آرنیلیک)، mg/l nh3 –n 2/0 ، mg/l No3- 0/5 و cl - mg/l 400
نمونه برداری و نگهداری نمونه ها
در صورتی که قرار باشد شکلهای مختلف فسفر به طور مجزا اندازه گیری شوند.نمونه باید بلافاصله بعد از جمع آوری صاف گردد. سپس در دمای c10- یا کمتر منجمد و محافظت شود. هنگامی که نمونه ها برای مدت طولانی نگهداری می شوند، mg 40 Hgcl2 به ازاء هر لیتر
نمونه بخ آناضافه می شود.(احتیاط: Hgcl2 یک ماده خطراناک است، به هنگام دور ریختن احتیاط های لازم را در نظر بگیرید).زمانی که قرار است اشکال مختلف فسفر تعیین شوند، نباید از اسید یا کلروفرم بریا حفاظت نمونه استفاده نمود. اگر فقط فسفر کل اندازه گیریی می شود: یک میلی لیتر HCL تهیه کرده (غلیظ ) و به هر لیتر نمونه اضافه کنید و یا بدون هیچ افزودنی منجمد کنید.
نمونه های حاوی غلظت های کم فسفر را بجز در حالت انجماد نباید در بطری های پلاستیکی نگهداری نمود. زیرا صفات می تواند بر دیواره ظرف جذب شود. هم ظروف شیشه ای را می بایست با HCL رقیق و داغ شسته و پس چند باربا آب مقطر آب کشی نمود . هرگز نباید از پاک کننده های تجارتی حاوی صفات برای تمیز کردن شیشه آلاتی که در آزمایش فسفات بکار می رو د استفاده کرد.
آماده سازی نمونه
جهت کسب اطلاعات لازم در ارتباط با انتخاب روش هضم به قسمت های زیر توجه کنید:
1- صاف کردن اولیه
برای تعیین فسفر واکنشگر محلول، فسفر قابل هیدرولیز اسیدی محلول و کل فسفر محلول، نمونه را به کمک صافی عشائی صاف کنید. برای صاف کردن اولیه نمونه هایی که به سختی
صاف می شوند می توان ابتدا از صافی پشم شیشه و سپس از صافی غشائی استفاده کرد.
در نمونه هایی که غلضت فسفات آنها کم است مقادیری فسفر می تواند از طریق صافی غشائی به نمونه راه یابد، به همین جهت توصیه می شود صافیهای غشائی قبل از استفاده با خیساندن در آب مقطر شسته شوند، برای شستشوی صافیها می توان از یکی از دو روش زیر کمک گرفت:
الف) خیساندن 50 عدد صافی در 2 لیتر آب مقطر برای مدت 24 ساعت.
ب) خیساندن 50 عدد صافی در 2 لیتر آب مقطر به مدت 1 ساعت . تعویض آب مقطر و خیساندن مجدد به میزان 3 ساعت.
صافیهای غشایی را می توان با چندین حجم 100 میلی لیتری آب مقطر نیز شستشو داد. در این روش جهت اطمینان از شسته شدن کامل صافیها و برای کاهش خطای ناشی از انواع مختلف آنها می بایست از محلول مشاهد کمک گرفت
کتون:(ketone)
یک کتون یک گروه عاملی است که با یک گروه کربونیل که با دو اتم کربن دیگر پیوند دارد ؛ شناخته می‌شود. یک کتون را می‌توان با فرمول R1(CO)R2 بیان کرد. اتم کربن که با دو اتم کربن پیوند دارد آن را از گروه‌های عاملی کربوکسیلیک اسیدها ، آلدهیدها، استرها، آمیدها و دیگر ترکیب‌های اکسیژندار جدا می‌کند. پیوند دوگانه? گروه کربونیل نیز کتون‌ها را از الکل ها و اترها باز می‌شناساند.
به کربنی که به کربن گروه کربونیل چسبیده کربن آلفا و به هیدروژنی که به این کربن چسبیده هیدروژن آلفا گویند. در حضور یک کاتالیزور اسیدی کتون به keto-enol tautomerism مربوط می‌شود. واکنش با یک پایه قوی انول متناظر را نتیجه میدهد.
خواص شیمیایی آلدهید ها و کتون ها:
آلدهید ها وکتون ها در چند نوع فعل و انفعال شرکت می کنند که اهم آن به قرار زیر است:
1)حمله الکترونخواهی اسیدهای لوئیس روی اکسیژن گروه کربونیل موجب افزایش دانسیته بار مثبت کربن گروه کربونیل می شود که در نهایت موجب افزایش خصلت اسیدی پروتون ههای کربن های آلفای کربونیل می گردد.صحت این نکته به وسیله روش های افزاری تائید شده است.
2)حمله هسته خواهی برکربن گروه کربونیل دومین دسته وسیع از واکنشهای آلدهید ها وکتون ها را تشکیل می دهد.به عنوان مثال از افزایش آب بر آلدهید ها وکتون ها دیول دوقلو(gemdiol)ایجاد می شود و درصد تشکیل آن به ساختمان ماده و به پایداری محصول حاصل بستگی دارد.به عنوان مثال مقدار دیول دوقلوی حاصل از استون در دمای 20درجه سانتی گراد خیلی کم و قابل اغماض است در صورتیکه آلدهید فرمیک و تری کلرو استالدهید به خوبی و به طور کامل به دیول دو قلو تبدیل می شوند.
تهیه آلدهید ها و کتون ها از راه اکسایش الکل ها:
مصرف زیاد آلدهید و کتون در سنتزهای آلی باعث می شود که نحوه تهیه آنها اهمیت بسیاری داشته باشد.این اجسام را می توان از آلکین ها –کربوکسیلیک اسیدها و مشتق کربوکسیلیک اسیدها سنتز کرد.آلکینها دراثرآبدارکردن باکاتالیزور اسید به وسیله هیدروبوردارکردن-اکسایش به آلدهید یا کتون تبدیل می شوند.
کربوکسیلیک اسیدها یا مشتقات آنها با ترکیبات آلی فلزدار یا معرف های کاهند دیگر ترکیب می شوند و آلدهید یا کتون می دهند.با وجود این یکی از معمولترین روش های سنتزی اکسایش الکل های نوع اول و دوم با کرومیک اسید H2CrO4 یا پتاسیم پرمنگنات است.
در این گزارش کار نحوه مصرف کرومیک اسید در تبدیل الکلها به آلدهید ها و کتون ها مورد بحث قرار می گیرد.
کرومیک اسید برای مدت طولانی پایدار نیست و بنابراین آن را در هنگام لزوم از ترکیب سدیم یا پتاسیم دی کرومات با اسید اضافی مانند سولفوریک یا اسد استیک یا با انحلال کرومیک انیدرید در آب تهیه می کنند.
در روش اخیر سولفوریک اسید یا استیک اسید نیز اضافه می شود زیرا که سرعت اکسایش الکل ها با کرومیک اسید در محلول اسیدی بسیار زیادتر است.در تهیه یا اکسایش اجسامی که در محیط اسیدی قوی تجزیه می شوند کرومیک انیدریدرا در پیریدین حل می کنند یا پتاسیم پرمنگنات بازی را به عنوان معرف اکسید کننده به کار می برند.
الکلها در مجاورت کرومیک اسید به استر تبدیل می شوند.این عمل کاملا به واکنش الکل ها وکربوکسیلیک اسیدها شباهت دارد.
وجود چند واکنش جانبی مهم اکسایش الکل نوع اول به آلدهید را پیچیده می کند.
به احتمال زیاد مهمترین واکنش جانبی اکسایش سریع آلدهید با کرومیک اسید و تبدیل آن به کربوکسیلیک اسید است.برای تقلیل این اکسایش اضافی نامطلوب کرومیک اسید را به الکل نوع اول اضافه می کنند تا عامل اکسنده اضافی در مخلوط واکنش موجود نباشد وهم چنین آلدهیدرا در هنگام تشکیل از مخلوط واکنش تقطیر می کنند.بنابراین چنان چه در اکسایش با کرو میک اسید لازم باشد که آلدهید با بازده زیادی تهیه می شودباید آلدهید موردنظر خیلی فرارباشد یعنی در کمتر از حدود 150بجوشد.
کتون ها در محیط اسیدی ملایم در برابر این اکسنده بسیار پایدارتر از آلدهیدها هستند از این رو در تبدیل الکل های نوع دوم به کتون ها میزان واکنش های جانبی که در اکسایش الکل های نوع اول گفته شد چندان قابل ملاحظه نیستند.ولی در شرایط بازی یا اسیدی قوی کتون هایی که به فرم انولی در می آیند اکسید می شوند و به دو قسمت کربونیل دار تجزیه می شوند.برای مثال می توان سیکلو هگزانول را با کرومیک اسید اکسیدکرد وبازده زیادی از سیکلوهگزانون به دست آورد ولی این جسم در اثر ترکیب با پتاسیم پرمنگنات در محیط بازی ضعیف به آدیپیک اسید تبدیل می شود.بدون شک در این واکنش ابتدا کتون به یون انولات تبدیل می شود تبدیل می شودو بعداین یون با پرمنگنات اکسید می شود.
سیکلوهگزانون یک کتون متقارن است و فقط یک یون انولات می دهد.چنان چه کتون متقارن نباشد دو یون انولات متفاوت تولی می شود وهر یک از آنها با پرمنگنات به محصول جداگانه ای اکسید می شود.در اکسایش کتون های نامتقارن مخلوط پیچیده ای از چند محصول تشکیل می شود وچنین مشکلی مصرف سنتزی این واکنش ها را کم می کند.
روشهای تهیه آلدهید و کتون:
واکنش آلدئیدها و کتون
مثالهایی از واکنش آلدهید و کتون ها:
می‌کردند و از خواص درمانی آن اطلاع داشته‌اند. جالینوس حکیم که در قرن دوم میلادی زندگی می‌کرده آنرا برای رفع سرماخوردگی و بیماریهای دستگاه تنفسی بکار می‌برده است. گزنه گیاهی است علفی و چند ساله که ساقه آن چهار گوش بوده و بطور قائم تا ارتفاع یک متر بالا می‌رود.
این گیاه در خرابه‌ها ، باغها و نقاط مرطوب که چهارپایان از آن عبور می‌کنند به حالت خودرو می‌روید ریشه این گیاه خزنده بوده و در ناحیه‌ای که سبز می‌شود کم‌کم تمام منطقه را فرا می‌گیرد. ساقه این گیاه را پرزها و تارهای مخروطی شکل پوشانده که در صورت لمس کردن ساقه بدست می‌چسبد و پوست را می‌گزد که تولید خارش و سوزش می‌کند و شاید به همین دلیل آنرا گزنه نامیده‌اند. تخم آن نرم ، ریز و تیره رنگ و مانند تخم کتان است. قسمت مورد استفاده این گیاه برگهای تازه ، ریشه ، شیره و دانه آن است.
گزنه دارای تانن ، لسیتین ، اسید فرمیک ، نیترات پتاسیم و کلسیم است، ترکیبات آهن دارد و دارای ویتامین c و نوعی گلوکوزید است که پوست را قرمز می‌کند. از سرشاخه‌های این گیاه ماده قرمز رنگی به نام اورتی‌سین استخراج می‌شود.
گزنه اگر بیش از حد استفاده شود ممکن است برای روده‌ها و کلیه‌ها مضر باشد بنابراین بهتر است با صمغ عربی و کتیرا خورده شود. مقدار مصرف بیش از 10 گرم در روز ممکن است باعث بند آمدن ادرار شود. زنان باردار و کودکان باید از مصرف آن خورددی کنند.
روشهای تهیه اسید کربوکسیلیک
سایر روشهای تهیه اسید کربوکسیلیک:
