Friday, June 19, 2009

ΧΗΜΕΙΑ II

Η Μεσόγειος παρουσιάζει τιμή αλατότητας 36,5‰ στο δυτικό τμήμα της και 39‰ στο ανατολικό. Γενικά, οι θερμοί ωκεανοί έχουν αλατότητα περίπου 37,2‰ (μέση τιμή), ενώ οι ψυχροί περίπου 34,5‰. Στον Ατλαντικό ωκεανό, σε βόρειο γεωγραφικό πλάτος 30° και σε βάθος περίπου 1.000 μ., η αλατότητα ανέρχεται σε 36‰, ενώ στο νότιο γεωγραφικό πλάτος 50° στον ίδιο ωκεανό και στο ίδιο βάθος η αλατότητα είναι 34,6‰. Στα μεγάλα βάθη των ωκεανών η αλατότητα παραμένει σχεδόν σταθερή, 35‰.
Αλγκόλ.Εμπορική ονομασία συνθετικών χρωμάτων που παράγονται με πρώτη ύλη το ινδικό (λουλάκι). Χρησιμοποιούνται για τη βαφή ινών κυτταρίνης καθώς παρουσιάζουν μεγάλη σταθερότητα και αντοχή στην επίδραση του ηλιακού φωτός, των απορρυπαντικών, του ιδρώτα κτλ.
Αλδεΰδες.Χημικές ενώσεις. Μαζί με τις κετόνες ανήκουν στις καρβονυλικές ενώσεις και έχουν το γενικό χημικό τύπο CνΗ2νΟ (οι κορεσμένες). Καρβονυλικές ενώσεις είναι οι οργανικές ενώσεις που περιέχουν στο μόριό τους την ομάδα > C = 0, η οποία λέγεται καρβονύλιο. Στις αλδεΰδες η μια μονάδα συγγένειας του καρβονυλίου συνδέεται με υδρογόνο και η άλλη με αλκύλιο (εξαίρεση αποτελεί το πρώτο μέρος της σειράς, η φορμαλδεΰδη, με χημικό τύπο HCHO), ενώ στις κετόνες και οι δύο μονάδες συγγένειας του καρβονυλίου συνδέονται με αλκύλια. Οι αλδεΰδες ονομάζονται (κατά Γενεύη) από το όνομα του αντίστοιχου υδρογονάνθρακα, με αντικατάσταση της κατάληξης -ιο με την κατάληξη -αλη (π.χ. μεθάνιο - μεθανάλη).
Παρασκευές:
Οι αλδεΰδες μπορούν να παρασκευαστούν με ήπια οξείδωση πρωτοταγών αλκοολών
Παρασκευάζονται επίσης με ενυδάτωση αλκινίων-1 παρουσία Η2SO4 και Hg++
όπως επίσης και με επίδραση υπεριωδικού οξέος (HJO4) σε δευτεροταγείς 1,2-διόλες.
Προκύπτουν επίσης με αφυδρογόνωση πρωτοταγών αλκοολών παρουσία μεταλλικού καταλύτη (Cu ή Ni) με θέρμανση.
Φυσικές ιδιότητες: Πλην της φορμαλδεΰδης που είναι αέριο, οι κατώτερες αλδεΰδες είναι υγρά αδιάλυτα στο νερό, χαρακτηριστικής οσμής, ενώ τα ανώτερα μέλη τους είναι στερεά αδιάλυτα στο νερό, άοσμα.
Χημικές ιδιότητες:
1. Οι αλδεΰδες οξειδώνονται με ήπια οξειδωτικά μέσα ή με τα συνηθισμένα οξειδωτικά (KMnO4, K2Cr2O7) και δίνουν μονοκαρβονικά οξέα. Χαρακτηριστική είναι η αντίδρασή τους με τα αντιδραστήρια Tollens (αμμωνιακό διάλυμα AgNO3) και Fehling (διάλυμα NaOH που περιέχει ιόντα Cu2+), τα οποία ανάγουν σχηματίζοντας αντίστοιχα καθρέφτη αργύρου (Ago) και καστανέρυθρο ίζημα οξειδίου του χαλκού (Cu2O).
2. Ανάγονται με καταλυτική υδρογόνωση δίνοντας πρωτοταγείς αλκοόλες.
3. Δίνουν αντιδράσεις προσθήκης με ΝΗ3, αλκοόλες, αντιδραστήρια Grignard κτλ.
4. Δίνουν προϊόντα συμπύκνωσης παρουσία διαλυμάτων βάσεων (βλ. λ. αλδολική συμπύκνωση).
5. Πολυμερίζονται με επίδραση πυκνών και θερμών καυστικών αλκαλίων σχηματίζοντας ρητίνες.
Χρήσεις:
Το πρώτο μέλος της σειράς των αλδεϋδών, η φορμαλδεΰδη (ΗCHO) χρησιμοποιείται ως απολυμαντικό, αντισηπτικό, στη βιομηχανία χρωμάτων, πλαστικών κτλ. Η ακεταλδεΰδη (αιθανάλη, CH3CHO) βρίσκει εφαρμογές ως καύσιμο και στην παρασκευή πλαστικών, αιθυλικής αλκοόλης κτλ. Πολλές εφαρμογές βρίσκουν και τα προϊόντα πολυμερισμού των αλδεϋδών. Έτσι, από πολυμερισμό της φορμαλδεΰδης και φαινόλης παράγεται ο βακελίτης (μονωτικό υλικό). Γνωστά πολυμερή προϊόντα είναι επίσης ο γαλάλιθος που χρησιμοποιείται στην παρασκευή κομψοτεχνημάτων και η λατινάλη (τεχνητή υφάνσιμη ύλη) που χρησιμοποιείται αντί του μαλλιού
Αλδόζες.Χημικές οργανικές ενώσεις που ανήκουν στους μονοσακχαρίτες. Είναι αλειφατικές πολυ-υδροξυαλδεΰδες του τύπου ΗΟ-(CHOH)n-CHO. Βασικός αλλά και σπουδαιότερος εκπρόσωπος της σειράς είναι οι αλδοεξόζες, οι οποίες περιέχουν στο μόριό τους πέντε αλκοολικά υδροξύλια και μια αλδεϋδική ομάδα. Η παρουσία ασυμμετρίας στα άτομα του άνθρακα επιτρέπει την εμφάνιση 16 διάφορων μορφών στερεοϊσομέρειας, στις οποίες ανήκουν η γλυκόζη, η γαλακτόζη κ.ά.
Οι αλδόζες μπορούν να οξειδωθούν προς αλδονικά οξέα ή να αναχθούν προς αλκοόλες, τις αλδιτόλες. Με επίδραση ισχυρών οξέων και θέρμανση αφυδατώνονται.
Αλδόλες.Ενώσεις της Οργανικής Χημείας, οι οποίες περιέχουν στο μόριό τους αλδεϋδική ομάδα (CH=O) και αλκοολικό υδροξύλιο (ΟΗ), ενώ ανάμεσα στις δύο αυτές ομάδες μεσολαβεί ένα άτομο άνθρακα. Σχηματίζονται από δύο μόρια αλδεΰδης, οι οποίες έχουν ένα τουλάχιστον άτομο υδρογόνου στο άτομο άνθρακα που είναι γειτονικό προς το καρβονύλιο, με την «αλδολική συμπύκνωση», κατά την οποία γίνεται μετακίνηση ενός ατόμου υδρογόνου και σύνδεσή του με το οξυγόνο της αλδεϋδικής ομάδας ενός άλλου μορίου αλδεΰδης, με σύγχρονη σύνδεση των δύο μορίων. Οι αλδόλες είναι υγρά, ευδιάλυτα στο νερό, χωρίς χρώμα όταν βρίσκονται σε μονομοριακή μορφή, ενώ με την παραμονή πολυμερίζονται και μετατρέπονται σε παχύρρευστα ή κρυσταλλικά σώματα.
Αλδολική συμπύκνωση. Χημική αντίδραση μεταξύ δύο μορίων αλδεΰδης ή κετόνης, κατά την οποία η θέση ενός ατόμου υδρογόνου αλλάζει έτσι ώστε να σχηματιστεί ένα μόριο με μία υδροξυλομάδα και μία καρβονυλομάδα.
Η αντίδραση αυτή γίνεται πιο αποτελεσματικά σε αλκαλικό περιβάλλον και την πραγματοποιούν οι αλδεΰδες και οι κετόνες που περιέχουν ένα τουλάχιστον άτομο υδρογόνου στο γειτονικό προς το καρβονύλιο άτομο άνθρακα:
CH3–CH=O + H–CH2–CH=O → CH3–CH(OH)–CH2–CH=O
Με επανάληψη της αλδολικής συμπύκνωσης μπορούν να σχηματιστούν μόρια μεγάλου μοριακού βάρους. Παράδειγμα αποτελεί η συμπύκνωση της φορμαλδεΰδης σε σάκχαρα στα φυτά. Η επανάληψή της οδηγεί στο σχηματισμό αμύλου και κυτταρίνης.
Αλδρίνη.Χημική οργανική ένωση, που ανήκει στα αρυλαλογονίδια. Έχει μοριακό τύπο C12H8Cl6 και στην καθαρή της μορφή είναι στερεό, άσπρο σώμα με σημείο τήξης 104°C. Έχει ερεθιστικές ιδιότητες στο κεντρικό νευρικό σύστημα και έχει τοξικά αποτελέσματα στον οργανισμό των θερμόαιμων ζώων. Η λήψη έστω και μικρής ποσότητας από το στόμα ή ακόμη και με την αναπνοή προκαλεί δηλητηριάσεις. Με επίδραση του υπεροξικού οξέος στην αλδρίνη παράγεται η διελδρίνη, που είναι ισχυρό εντομοκτόνο.
Αλεικυκλικές ενώσεις.Κορεσμένες κυκλικές οργανικές ενώσεις, δηλαδή ενώσεις στις οποίες τρία τουλάχιστον άτομα C συνδέονται μεταξύ τους με απλούς δεσμούς σχηματίζοντας δακτύλιο. Οι αλεικυκλικοί υδρογονάνθρακες έχουν το γενικό τύπο CνH2ν. Παράδειγμα αλεικυκλικού υδρογονάνθρακα αποτελεί το κυκλοεξάνιο, ο τύπος του οποίου είναι C6H12.
Αλεύρι.Το προϊόν της άλεσης του σιταριού ή άλλων δημητριακών καρπών (κριθάρι, σίκαλη, αραβόσιτος) ή και οσπρίων (σογιάλευρο). Υπάρχουν και ζωικά άλευρα για τη διατροφή των ζώων (κρεατάλευρα, ιχθυάλευρα, οστεάλευρα).
Με τη λέξη αλεύρι ονομάζουμε κυρίως το προϊόν της άλεσης του σιταριού. Στους σύγχρονους αλευρόμυλους το σιτάρι καθαρίζεται προηγουμένως με βιομηχανικά μέσα, με τα οποία αποχωρίζονται στην αρχή με μαγνήτες τυχόν μεταλλικά αντικείμενα, ύστερα άλλες ξένες ύλες και σπόροι. Στη συνέχεια γίνεται βούρτσισμα, πλύσιμο και στέγνωμα του σιταριού και τέλος η άλεση σε διαδοχικά στάδια, από συνεχόμενους κυλίνδρους, που στην αρχή αποφλοιώνουν το σιτάρι και μετά το αλέθουν στον επιθυμητό τύπο. Παράλληλα με τους κυλίνδρους υπάρχουν τα κόσκινα, που χωρίζουν το αλεύρι από τα υποπροϊόντα του, όπως τα χοντρά και ψιλά πίτουρα και τα κατώτερα άλευρα, που χρησιμοποιούνται για κτηνάλευρα. Κατά την άλεση υπάρχει πρόβλεψη να μην ανεβεί η θερμοκρασία, για να μην καταστραφεί η αμυλάση, χωρίς την οποία δεν ενεργεί η μαγιά στην αρτοποίηση του αλευριού.
Το αλεύρι χαρακτηρίζεται από τον τύπο, που είναι ο βαθμός άλεσης. Το αλεύρι τύπου 90% είναι αυτό από το οποίο γίνεται το μαύρο ψωμί, ενώ το αλεύρι τύπου 80% και 70% δίνει το λευκό ψωμί. Τα συστατικά που έχει το αλεύρι είναι νερό (14% περίπου), υδατάνθρακες, δηλαδή άμυλο (70% περίπου) και άλλα σάκχαρα (1-2%), πρωτεΐνες και αζωτούχες ουσίες (12% περίπου), λιπαρές ουσίες (1-1,5%), ανόργανες ύλες, δηλαδή άλατα φωσφόρου, καλίου και μαγνησίου, σίδηρος και ασβέστιο (0,5%) και τέλος βιταμίνες Β1, Β2 και νιασίνη. Οι λιπαρές ουσίες, τα άλατα, οι βιταμίνες και ένα μέρος των πρωτεϊνών, δηλαδή τα πιο χρήσιμα συστατικά, περιέχονται κυρίως στο φλοιό και στο φύτρο του σιταριού, που απομακρύνονται κατά την παραγωγή του αλευριού από το οποίο γίνεται το άσπρο ψωμί. Αντίθετα οι θρεπτικές αυτές ουσίες διατηρούνται στο αλεύρι από το οποίο γίνεται το μαύρο ή ολικής άλεσης και το ημίλευκο ψωμί.
Αλιζαρίνη.Οργανική χημική ένωση. Κατά Γενεύη ονομάζεται 1,2-διυδροξυ-ανθρακινόνη. Βρίσκεται στις ρίζες του φυτού Rubia tinktorium ως γλυκοζίτης (ρουβερυθρικό οξύ), ο οποίος με αραιό και θερμό θειικό οξύ διαλύεται σε αλιζαρίνη και σακχαρίτη, την πριμβερόζη αποτελούμενη από D-γλυκόζη και D-ξυλόζη. Συνθετικά παρασκευάζεται από ανθρακινόνη με σουλφούρωση προς ανθρακινο-2-σουλφοξύ, το άλας του οποίου, αφού συντηχτεί με νάτριο, δίνει αλιζαρίνη. Η αλιζαρίνη είναι αδιάλυτη στο νερό, αλλά διαλύεται στην αλκοόλη και σε αλκάλια λόγω των ελεύθερων φαινολικών υδροξυλίων.
Η αλιζαρίνη αποτελεί τυπικό χρώμα πρόστυψης για βαμβάκι. Το βαμβάκι το επεξεργαζόμαστε με λάδι τουρκικού ερυθρού και, αφού ξεραθεί, το πλένουμε με άλατα αργιλίου και στη συνέχεια επιδρούμε με την αλιζαρίνη. Αν αντί αλάτων αργιλίου χρησιμοποιήσουμε κατά την πλύση άλατα Fe ή Gr, πετυχαίνουμε άλλες αποχρώσεις. Η χρησιμοποίηση της αλιζαρίνης και των άλλων υδροξυ-ανθρακινονών στη βαφική, ενώ ήταν διαδομένη, περιορίστηκε, γιατί βρέθηκαν χρώματα που βάφουν με πιο απλό τρόπο.
Αλκάλια.Μεταλλικά στοιχεία, που ανήκουν στην ομάδα Ια του περιοδικού συστήματος των στοιχείων. Είναι τα: λίθιο (Li), νάτριο (Na), κάλιο (Κ), ρουβίδιο (Rb), καίσιο (Cs), φράγκιο (Fr).
Είναι μέταλλα μαλακά με αργυρόλευκο χρώμα. Σε επαφή με τον αέρα χάνουν τη μεταλλική τους λάμψη, καθώς οξειδώνονται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο. Αντιδρούν επίσης με την υγρασία της ατμόσφαιρας και γι’ αυτό το λόγο φυλάσσονται σε δοχεία με πετρέλαιο, ώστε να αποφεύγεται η επαφή τους με τον αέρα. Είναι σταθερά σε άνυδρες συνθήκες. Αντιδρούν με το νερό σχηματίζοντας υδροξείδια και υδρογόνο.
Γενικά τα αλκάλια είναι δραστικά στοιχεία με αυξανόμενη δραστικότητα από το πιο ελαφρύ (Li) προς το πιο βαρύ (Fr). Είναι ηλεκτροθετικά μονοσθενή στοιχεία.
Στη φυσική τους κατάσταση δε βρίσκονται ελεύθερα, οι ενώσεις όμως των αλκαλίων βρίσκονται σε μεγάλες ποσότητες στη φύση, σχεδόν πάντοτε διαλυμένες, λόγω της μεγάλης διαλυτότητάς τους στο νερό (π.χ. περιεκτικότητα 1,5% σε NaCl στους ωκεανούς).
Στους ζωντανούς οργανισμούς βρίσκονται όλα τα αλκάλια εκτός από το Fr.
Στο ανθρώπινο αίμα υπάρχει Na και Κ με αναλογία Na/Κ: 1,5:1 περίπου.
Παρασκευές: Τα αλκάλια παρασκευάζονται με ηλεκτρόλυση τηγμάτων υδροξειδίων ή αλογονούχων ενώσεών τους.
Ενώσεις αλκαλίων: Οι πιο ενδιαφέρουσες ενώσεις αλκαλίων είναι τα άλατά τους. Είναι συνήθως λευκά, έχουν υψηλά σημεία τήξης και μεγάλη διαλυτότητα στο νερό.
Τα υδροξείδια των αλκαλίων (ΜΟΗ) είναι λευκές, κρυσταλλικές ουσίες, πολύ υγροσκοπικές. Είναι ιδιαίτερα ισχυρές βάσεις και διαλύονται στο νερό με ισχυρά εξώθερμη αντίδραση. Παράδειγμα αποτελεί το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH) που χρησιμοποιείται ευρέως και είναι γνωστό με την εμπορική ονομασία καυστική σόδα.
Αλκαλικές γαίες.Μεταλλικά στοιχεία που ανήκουν στην ομάδα ΙΙα του περιοδικού συστήματος των στοιχείων. Είναι τα: βηρύλλιο (Be), μαγνήσιο (Mg), ασβέστιο (Ca), στρόντιο (Sr), βάριο (Ba) και ράδιο (Ra).
Οι αλκαλικές γαίες είναι μέταλλα με αργυρόλευκο χρώμα, μαλακά, σκληρότερα όμως από τα αλκάλια. Είναι αρκετά δραστικά στοιχεία καθώς προσβάλλονται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο και την υγρασία. Προστατεύονται όπως και τα αλκάλια με φύλαξή τους σε δοχεία με πετρέλαιο.
Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών έχουν δύο ηλεκτρόνια στο εξωτερικό s τροχιακό τους, τα οποία μπορούν να απομακρυνθούν και να προκύψουν δισθενή ιόντα. Ο μεταλλικός χαρακτήρας των αλκαλικών γαιών αυξάνεται από το Be στο Ra.
Ενώσεις αλκαλικών γαιών: Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών ενώνονται με αλογόνα ή με οξυγόνο και δίνουν αντίστοιχα αλογονίδια και οξείδια. Από τις ενώσεις αυτές ενδιαφέρον παρουσιάζουν το CaCl2 (χλωριούχο ασβέστιο) που χρησιμοποιείται ως αφυδατικό μέσο στα εργαστήρια, το MgO (οξείδιο του μαγνησίου ή μαγνησία) με εμπορικό ενδιαφέρον, το CaO (οξείδιο του ασβεστίου) που βρίσκει εφαρμογές στην οικοδομική, τη μεταλλουργία, για την παρασκευή σόδας και ως απορροφητικό του CO2.
Από τις οργανομεταλλικές ενώσεις μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι οργανομαγνησιακές, γνωστές ως αντιδραστήρια Grignard (RMgX). Παρασκευάζονται με αντίδραση αλκυλαλογονιδίων με ρινίσματα Mg σε άνυδρο αιθέρα. Χρησιμοποιούνται για την παρασκευή μεγάλου αριθμού ενώσεων.
Βιολογική σημασία - Χρήσεις: Το Mg είναι χαρακτηριστικό στοιχείο της χλωροφύλλης. Δίνει τη δυνατότητα σ’ αυτή να διατηρεί την ενέργεια που απορροφά και να τη χρησιμοποιεί σε οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις, που είναι ενδιάμεσα στάδια της φωτοσύνθεσης.
Το Ca υπάρχει στον άνθρωπο και στα ζώα σε μεγάλες ποσότητες στα δόντια και τα οστά.
Γενικά, οι αλκαλικές γαίες, αλλά και οι ενώσεις τους, βρίσκουν μεγάλη εφαρμογή. Το Mg χρησιμοποιείται για την παρασκευή ελαφρών κραμάτων, χρήσιμων στην αεροναυπηγική. Από το Be κατασκευάζονται κράματα χαλκού και νικελίου που αντέχουν στη διάβρωση. Άλατα Sr και Ba χρησιμοποιούνται στην κατασκευή πυροτεχνημάτων. Μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει επίσης το Ra ως πηγή ραδιενέργειας στην ιατρική για την καταπολέμηση του καρκίνου κτλ.
Αλκαλιμετρία.Ογκομετρική μέθοδος της Αναλυτικής Χημείας με την οποία προσδιορίζεται η ποσότητα μιας βάσης που περιέχεται σε ένα διάλυμα, δηλαδή ο τίτλος του διαλύματος. Στη διαδικασία τιτλοδότησης του διαλύματος της βάσης, σε συγκεκριμένο όγκο του, προσθέτουμε λίγες σταγόνες ενός κατάλληλου «δείκτη», και στη συνέχεια προσθέτουμε κατά σταγόνες ένα οξύ με συγκεκριμένο τίτλο, μέχρι ν’ αλλάξει το χρώμα του διαλύματος. Από τον όγκο του διαλύματος του οξέος που καταναλώθηκε προσδιορίζεται η ποσότητα της βάσης που εξουδετερώθηκε, σύμφωνα με τον τύπο: Νβ • Vβ = Ν0 • V0 (όπου Ν0, Νβ: κανονικότητες οξέος, βάσης, V0, Vβ: όγκος οξέος, βάσης).
Αλκαλοειδή.Αζωτούχες οργανικές χημικές ενώσεις αλκαλικής αντίδρασης. Βρίσκονται σε όλα σχεδόν τα φυτά. Σπάνια βρίσκονται ελεύθερα. Σχεδόν πάντοτε συνυπάρχουν και άλατα οργανικών οξέων, επειδή παρουσιάζουν αλκαλική αντίδραση. Τα περισσότερα αλκαλοειδή είναι στερεά κρυσταλλικά σώματα και ελάχιστα είναι υγρά. Είναι άοσμα, άχρωμα ή λευκά, αδιάλυτα στο νερό, διαλυτά σε οργανικούς διαλύτες, είναι συνήθως οπτικώς ενεργά (εμφανίζονται σε αντίποδες) και ως βασικά σώματα αντιδρούν με οξέα και σχηματίζουν άλατα. Σχεδόν όλα παρουσιάζουν ειδική χαρακτηριστική φαρμακολογική δράση· για το λόγο αυτό πολλά χρησιμοποιούνται στην ιατρική. Σε μεγάλες δόσεις όλα τα αλκαλοειδή δρουν ως δηλητήρια.
Τα περισσότερα αλκαλοειδή είναι γνωστά με τις εμπειρικές τους ονομασίες. Μερικά από αυτά είναι τα εξής: 1. Κινίνη, η οποία χρησιμοποιείται ως αντιπυρετικό και ανθελονοσιακό φάρμακο με τη μορφή αλάτων. 2. Κοκαΐνη, η οποία χρησιμοποιείται ως τοπικό αναισθητικό. 3. Μορφίνη, που χρησιμοποιείται ως κατευναστικό, αναλγητικό και ναρκωτικό. 4. Ηρωίνη, που χρησιμοποιείται ως ναρκωτικό. 5. Κωδεΐνη, που χρησιμοποιείται ως φάρμακο καταπραϋντικό του βήχα. 6. Νικοτίνη, που χρησιμοποιείται ως εντομοκτόνο και παρασιτοκτόνο. 7. Στρυχνίνη, που χρησιμοποιείται ως διεγερτικό του νευρικού συστήματος και είναι ισχυρό δηλητήριο. 8. Ατροπίνη, που χρησιμοποιείται στην οφθαλμολογία. 9. Καφεΐνη, που χρησιμοποιείται ως διεγερτικό της καρδιάς και του νευρικού συστήματος καθώς και ως διουρητικό.
Αλκάνια.Άκυκλοι υδρογονάνθρακες των οποίων όλα τα άτομα άνθρακα συνδέονται μεταξύ τους με απλό δεσμό (κορεσμένοι υδρογονάνθρακες). Λέγονται επίσης και υδρογονάνθρακες της σειράς του μεθανίου, από το όνομα του πρώτου μέλους της σειράς, καθώς και «παραφίνες» (parum affinis: μικρή συγγένεια) λόγω της σχετικής χημικής αδράνειας που παρουσιάζουν. Ο γενικός τους τύπος είναι CνΗ2ν+2 (ν≥1) ή RH.
Προέλευση: Η βασική πηγή των αλκανίων είναι το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο. Τα πρώτα μέλη της σειράς (μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο) εμφανίζονται σχεδόν πάντοτε στις υπόγειες περιοχές που συσσωρεύεται το πετρέλαιο (κοιτάσματα πετρελαίου). Σχηματίζονται επίσης κατά τη διαδικασία της ξηρής απόσταξης ξύλων και λιθανθράκων. Συνήθως βρίσκονται σε μείγματα που δύσκολα διαχωρίζονται μεταξύ τους.
Παρασκευές: Οι περισσότερο διαδεδομένες μέθοδοι παρασκευής αλκανίων είναι οι εξής:
1. Με αναγωγή αλκυλαλογονιδίων με υδρογόνο ή με υδρογόνο «εν τω γεννάσθαι»
RX+H2 RH+HX
2. Με επίδραση Na (ή Κ) σε αλκυλαλογονίδια μέσα σε άνυδρο αιθέρα (αντίδραση Würtz). Η μέθοδος αυτή επιτρέπει τη σύνθεση συμμετρικών αλκανίων
2RX+2Na → R–R+2NaX
Αν στην αντίδραση συμμετέχουν δύο διαφορετικά αλκυλαλογονίδια, θα παραχθεί μείγμα κορεσμένων υδρογονανθράκων, των οποίων ο διαχωρισμός είναι αρκετά δύσκολος.
3. Με πύρωση αλάτων κορεσμένων μονοκαρβονικών οξέων με NaOH ή ΚΟΗ. Κατά τη μέθοδο αυτή προκύπτει αλκάνιο με ένα άτομο άνθρακα λιγότερο από το άλας
RCOONa + NaOH RH + Na2CO3
4. Με ηλεκτρόλυση υδατικών διαλυμάτων αλάτων των κορεσμένων μονοκαρβονικών οξέων. Η μέθοδος δε χρησιμοποιείται για ανώτερα αλκάνια, γιατί λαμβάνονται πολλά παραπροϊόντα.
5. Με καταλυτική υδρογόνωση ακόρεστων υδρογονανθράκων
RCH=CHR + H2 RCH2CH2R
6. Με υδρόλυση αντιδραστηρίων Grignard (οργανομεταλλικών ενώσεων)
R – X + Mg R – MgX R – H + Mg(OH)X
Φυσικές ιδιότητες: Τα κατώτερα μέλη των αλκανίων (C1-C4) είναι αέρια, άχρωμα και άοσμα, τα μέσα μέλη (C5-C16) είναι υγρά με οσμή βενζίνης και τα ανώτερα (C17 και άνω) είναι άχρωμα στερεά. Γενικά, δε διαλύονται στο νερό. Διαλύονται όμως σε οργανικούς διαλύτες όπως η αλκοόλη, ο αιθέρας, ο τετραχλωράνθρακας κ.ά. Καθώς αυξάνεται το μοριακό τους βάρος αυξάνονται τόσο το σημείο βρασμού τους όσο και η πυκνότητά τους, ενώ ελαττώνεται η διαλυτότητά τους. Σημαντικό ρόλο επίσης παίζει η μορφή της ανθρακικής αλυσίδας. Τα μέλη της σειράς με διακλαδισμένη αλυσίδα έχουν χαμηλότερα σημεία βρασμού από τα μέλη με ευθεία αλυσίδα αλλά με ίδιο αριθμό ατόμων άνθρακα.
Χημικές ιδιότητες:
1. Τα αλκάνια, όταν θερμανθούν με οξυγόνο ή αέρα, καίγονται με μία γαλάζια φλόγα. Τα προϊόντα της καύσης είναι CO2 και Η2Ο σε κατάσταση ατμού, λόγω της παραγόμενης θερμότητας (τέλεια καύση). Αν η ποσότητα του Ο2 δεν είναι αρκετή, τότε τα προϊόντα της καύσης είναι άνθρακας (αιθάλη) και Η2Ο ή μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και Η2Ο (υδρατμοί). Από τα αέρια προϊόντα της καύσης (καυσαέρια), το CO2 και οι υδρατμοί κάνουν εντονότερο το φαινόμενο του θερμοκηπίου, ενώ το CO και οι άκαυστοι υδρογονάνθρακες ανήκουν στους «ρύπους», στις ουσίες δηλαδή που η παρουσία τους προκαλεί αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου και το περιβάλλον του.
2. Οξειδώνονται δύσκολα σε σύγκριση με τους ακόρεστους υδρογονάνθρακες. Στους 100-160°C οξειδώνονται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο σε μείγμα οργανικών οξέων, ενώ όταν η οξείδωση είναι καταλυτική και γίνει σε ορισμένες συνθήκες δίνει ως προϊόντα διάφορες οξυγονούχες ενώσεις.
3. Δίνουν αντιδράσεις αντικατάστασης ενός ή περισσότερων ατόμων υδρογόνου από άτομα άλλων στοιχείων. Έτσι, αντιδρούν με αλογόνα (Cl2 ή Br2) στο διάχυτο φως και με αλυσιδωτή αντίδραση δίνουν μείγμα αλογονοπαραγώγων
CνΗ2ν+2+Χ2 CνΗ2ν+1Χ+ΗΧ (όπου Χ = Cl, Br)
4. Πυρολύονται με θέρμανση χωρίς αέρα στους 350-500°C, οπότε διασπώνται. Οι αντιδράσεις αυτές είναι πολύπλοκες και τα προϊόντα είναι μείγμα κορεσμένων και ακόρεστων υδρογονανθράκων με μικρότερο μοριακό βάρος. Η πυρόλυση χρησιμοποιείται στην τεχνολογία του πετρελαίου για τη μετατροπή βαρέων κλασμάτων υδρογονανθράκων σε κορεσμένους και ακόρεστους με μικρότερα μοριακά βάρη, που αποτελούν πρώτη ύλη για τη χημική βιομηχανία καθώς και στην παρασκευή βενζίνης.
Χρήσεις: Οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες μόνοι τους ή σε μείγματα έχουν πολυάριθμες εφαρμογές. Έτσι χρησιμοποιούνται ως καύσιμα, ως λιπαντικά (ορυκτέλαια), ως διαλυτικά και για την παρασκευή αιθάλης. Επίσης για την παρασκευή βαζελίνης, παραφίνης και ασφάλτου, βασικών πρώτων υλών στη φαρμακευτική και την οδοποιία, όπως και απορρυπαντικών, γεωργικών φαρμάκων κ.ά.
Αλκένια.Άκυκλοι υδρογονάνθρακες που περιέχουν στο μόριό τους ένα διπλό δεσμό μεταξύ δύο γειτονικών ατόμων άνθρακα. Λέγονται επίσης υδρογονάνθρακες της σειράς του αιθυλενίου, από το πρώτο μέλος της σειράς, καθώς και «ολεφίνες» από την ιδιότητα των πρώτων μελών της σειράς να δίνουν υγρά ελαιώδους σύστασης με προσθήκη χλωρίου ή βρομίου. Θεωρητικά προκύπτουν από τους κορεσμένους υδρογονάνθρακες με αφαίρεση δύο ατόμων υδρογόνου. Ο γενικός τύπος είναι CνΗ2ν (ν≥2).
Η αφαίρεση των ατόμων υδρογόνου γίνεται από γειτονικά άτομα άνθρακα έτσι ώστε οι μονάδες συγγένειας που προκύπτουν να αλληλοεξουδετερώνονται σχηματίζοντας διπλό δεσμό. Ο διπλός δεσμός αποτελεί και το χαρακτηριστικό σύνταξης των αλκενίων. Τα κατώτερα μέλη της σειράς είναι με τη σειρά: αιθένιο C2H4, προπένιο C3H6, βουτένιο C4H8.
Προέλευση: Δε βρίσκονται στη φύση. Μικρές ποσότητες σχηματίζονται κατά την ξηρά απόσταξη λιθανθράκων και κατά την πυρόλυση των πετρελαίων.
Παρασκευές:
Α. Εργαστηριακές
1. Με αφυδάτωση των αλκοολών, η οποία πραγματοποιείται με θέρμανση της αλκοόλης με πυκνό Η2SO4.
R–CH2–CH2–OH R–CH=CH2+H2O
2. Με αφυδραλογόνωση αλκυλαλογονιδίων, η οποία γίνεται με επίδραση θερμού αλκοολικού διαλύματος ΚΟΗ ή NaOH
R–CH2CH2Χ+KOH → RCH=CH2+KX+H2O
3. Με απόσπαση αλογόνου από τα διαλογονίδια, η οποία γίνεται με επίδραση ψευδαργύρου σε 1,2-δις-αλογονωμένα παράγωγα.
Β. Βιομηχανικές
1. Με πυρόλυση των αλκανίων.
2. Με αφυδάτωση των αλκοολών, η οποία γίνεται με διέλευση ατμών αιθανόλης πάνω από θερμαινόμενο Al2O3 (οξείδιο του αργιλίου).
Φυσικές ιδιότητες: Τα κατώτερα μέλη των αλκενίων (C2–C4) είναι αέρια, τα μέσα μέλη (C5–C14) υγρά και τα ανώτερα (C15 και άνω) στερεά. Τα πρώτα μέλη είναι ελάχιστα διαλυτά στο νερό, τα υπόλοιπα είναι αδιάλυτα. Τα αλκένια διαλύονται στους οργανικούς διαλύτες.
Χημικές ιδιότητες:
1. Τα αλκένια είναι ενώσεις πολύ δραστικές λόγω της μεγάλης ενέργειας που περικλείει ο διπλός δεσμός και η οποία ελευθερώνεται όταν αυτός μετατρέπεται σε απλό με την προσθήκη διαφόρων ουσιών. Με αυτές τις αντιδράσεις προσθήκης ο διπλός δεσμός μπορεί να προσλάβει:
α) Υδρογόνο παρουσία νικελίου ως καταλύτη (καταλυτική υδρογόνωση)
RCH=CH2+H2 RCH2CH3
Σχηματίζονται κορεσμένοι υδρογονάνθρακες (αλκάνια).
β) Αλογόνο (Cl2, Br2) οπότε σχηματίζονται διαλογονίδια
RCH=CH2+Br2 → RCHBrCH2Br
Ειδικά με την προσθήκη καστανέρυθρου διαλύματος Br2 σε CCl4 σ’ ένα αλκένιο, το διάλυμα του Br2 αποχρωματίζεται. Η αντίδραση αυτή χρησιμοποιείται για την ανίχνευση του διπλού δεσμού και για τη διάκριση των αλκενίων από τα αλκάνια, τα οποία δεν αντιδρούν με το παραπάνω διάλυμα.
γ) Υδραλογόνο, οπότε σχηματίζονται αλκυλαλογονίδια.
R–CH=CH2+HCl → R–CHCl–CH3 ή R–CH2–CH2Cl
δ) Θειικό οξύ, οπότε σχηματίζονται όξινοι θειικοί εστέρες, με υδρόλυση των οποίων παρασκευάζονται αλκοόλες.
R–CH=CH2+HOSO3H → R–CH2OSO3–CH3
ε) Νερό, οπότε σχηματίζονται αλκοόλες. Η προσθήκη νερού γίνεται με θέρμανση παρουσία καταλύτη.
στ) Όζον (Ο3), οπότε σχηματίζονται οζονίδια τα οποία όταν υδρολυθούν σχηματίζουν καρβονυλικές ενώσεις.
2. Τα αλκένια πολυμερίζονται σε κατάλληλες συνθήκες παρουσία καταλυτών. Κατά την αντίδραση αυτή, πολλά μόρια (μονομερή) συνενώνονται μεταξύ τους και σχηματίζουν πολύ μεγαλύτερα μόρια, τα πολυμερή. Το μέγεθος της ανθρακικής αλυσίδας καθορίζεται από τις συνθήκες ή και με την προσθήκη ειδικών ουσιών (terminators).
3. Τα αλκένια, όταν θερμανθούν στον αέρα, καίγονται προς CO2 και Η2Ο με φωτιστική φλόγα.
Χρήσεις: Χρησιμοποιούνται ως πρώτη ύλη της χημικής βιομηχανίας για τη σύνθεση μεγάλου αριθμού οργανικών ενώσεων.
Αλκίνια.Ακόρεστοι αλειφατικοί υδρογονάνθρακες που περιέχουν έναν τριπλό δεσμό μεταξύ δύο γειτονικών ατόμων άνθρακα. Ο γενικός μοριακός τους τύπος είναι: CνH2ν-2 (ν≥2). Το αιθίνιο C2H2 (ή ακετυλένιο), πρώτο μέλος της ομόλογης σειράς των αλκινίων, έχει τις περισσότερες εφαρμογές.
Φυσικές ιδιότητες: Τα κατώτερα μέλη των αλκινίων είναι αέρια, τα μέσα μέλη υγρά, ενώ τα ανώτερα στερεά. Τα σημεία ζέσης τους είναι λίγο υψηλότερα (10°-20°C) των αντίστοιχων αλκενίων και αλκανίων.
Παρασκευές:
Τα αλκίνια παρασκευάζονται:
1. Με αφυδραλογόνωση διαλογονιδίων
RCH2CHX2+2NaOH RC≡CH+2NaX+2H2O
2. Με επίδραση Na σε άλλα αλκίνια, οπότε σχηματίζονται ακετυλενίδια, και στη συνέχεια με επίδραση αλκυλαλογονιδίου.
RC≡CH RC≡CNa RC≡C-R΄+NaX
Χημικές ιδιότητες: Τα αλκίνια είναι γενικά δραστικές ενώσεις λόγω του τριπλού δεσμού –C≡C– στο μόριό τους. Έτσι, δίνουν αντιδράσεις προσθήκης (με υδρογόνο, αλογόνο, υδραλογόνο, υδροκυάνιο, νερό). Οι προσθήκες αυτές ακολουθούν τον κανόνα του Markovnikov. Δίνουν επίσης αντιδράσεις αντικατάστασης με επίδραση δραστικού μετάλλου (Na ή Κ), οπότε σχηματίζονται ακετυλενίδια. Τα αλκίνια πολυμερίζονται. Παράδειγμα αποτελεί ο πολυμερισμός του αιθινίου προς βενζόλιο:
3HC≡CH C6H6
Τα αλκίνια καίγονται στον αέρα με φωτιστική, αιθαλίζουσα φλόγα.
Χρήσεις: Τα αλκίνια είναι πολύ χρήσιμα στις οργανικές συνθέσεις, καθώς συμμετέχουν στην παρασκευή πλήθους οργανικών ενώσεων.
Ειδικότερα το ακετυλένιο αποτελεί σημαντική πρώτη ύλη για την παρασκευή χρήσιμων οργανικών ενώσεων.
Αλκοόλ.Άχρωμο υγρό, ονομαζόμενο επίσης αιθανόλη ή αιθυλική αλκοόλη, που παράγεται κατά την αλκοολική ζύμωση, τη μετατροπή δηλαδή σακχάρων του τύπου C6H12O6 σε αιθανόλη και CO2 με τη δράση του ενζύμου ζυμάση. Στην ιατρική χρησιμοποιείται ως διαλύτης και ως αντισηπτικό. Είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο συστατικό, που περιέχεται στα αλκοολούχα ποτά.
Σε μέτριες δόσεις φαίνεται να είναι ωφέλιμο και υποστηρίζεται ότι δύο ποτά την ημέρα μπορεί να προστατεύουν από την υπέρταση και από καρδιακές παθήσεις. Όμως, σε μεγαλύτερες δόσεις το αλκοόλ προκαλεί βλάβη διανοητική και σωματική.
Το αλκοόλ καταστέλλει το κεντρικό νευρικό σύστημα και διαταράσσει και τις διανοητικές και τις σωματικές λειτουργίες. Η κατανάλωση αλκοόλ επηρεάζει την ομιλία και τη σκέψη, προκαλεί αμνησία, νύστα, ανικανότητα στύσης, αμβλύνει τις αντιδράσεις καθιστώντας την οδήγηση ή το χειρισμό μηχανημάτων επικίνδυνα. Η εξασθένηση των αναστολών οδηγεί σε υπέρμετρη ευφορία, ευερεθιστότητα, δυστυχία ή επιθετικότητα. Σοβαρή τοξίκωση μπορεί να οδηγήσει σε κώμα και αναπνευστική ανεπάρκεια.
Η επίμονη κατάχρηση αλκοόλ οδηγεί σε σωματικά, διανοητικά, κοινωνικά, επαγγελματικά προβλήματα. Η κατάχρηση μπορεί να έχει διάφορες μορφές, όπως ελεγχόμενη υπερβολική κατανάλωση και εξάρτηση (αλκοολισμός). Η ξαφνική απόσυρση από τη συχνή κατανάλωση αλκοόλ μπορεί να οδηγήσει στην απειλητική για τη ζωή κατάσταση, το τρομώδες παραλήρημα με σοβαρό τρόμο, ψευδαισθήσεις (συχνά οπτικές με αράχνες και τέρατα) και σπασμούς. Η παρατεταμένη κατάχρηση αλκοόλ μπορεί να προκαλέσει μια μορφή άνοιας.
Επιπρόσθετα, σε αυτές τις σοβαρές νευρολογικές διαταραχές, το ευρύ φάσμα των απειλητικών για τη ζωή προβλημάτων που οφείλονται στη μεγάλη κατανάλωση αλκοόλ περιλαμβάνει και την ηπατίτιδα, κίρρωση του ήπατος, παγκρεατίτιδα, γαστρεντερική αιμορραγία, σύνδρομο εμβρυϊκού αλκοολισμού κτλ.
Αλκοόλες.Οργανικές ενώσεις που έχουν στο μόριό τους ένα ή περισσότερα υδροξύλια (ΟΗ) απευθείας ενωμένα με άτομα άνθρακα της ανθρακικής αλυσίδας. Οι αλκοόλες μπορεί να θεωρηθεί ότι προέρχονται από τους υδρογονάνθρακες, με αντικατάσταση ενός ή περισσότερων ατόμων υδρογόνου τους από ισάριθμα υδροξύλια. Είναι ενώσεις ισομερείς με τους αιθέρες.
Είδη: Ανάλογα με τον αριθμό των υδροξυλίων τα οποία περιέχουν στο μόριό τους, οι αλκοόλες διακρίνονται σε μονοσθενείς, δισθενείς και γενικά πολυσθενείς αλκοόλες, αν περιέχουν 1, 2 ή περισσότερα ΟΗ αντίστοιχα. Ο γενικός χημικός τύπος των κορεσμένων μονοσθενών αλκοολών είναι: CνΗ2ν+2Ο (ν≥1). Ονομάζονται «κατά Γενεύη» από τον αντίστοιχο υδρογονάνθρακα, με αντικατάσταση της κατάληξης -ιο με την κατάληξη -όλη, π.χ. μεθάνιο-μεθανόλη, αιθάνιο-αιθανόλη. Οι αλκοόλες διακρίνονται σε πρωτοταγείς, δευτεροταγείς και τριτοταγείς. Πρωτοταγής καλείται η αλκοόλη της οποίας ο άνθρακας, που είναι ενωμένος με το υδροξύλιο, διαθέτει μια μονάδα συγγένειας, για να ενωθεί απευθείας με άλλο άτομο άνθρακα. Δευτεροταγής λέγεται η αλκοόλη που διαθέτει δύο μονάδες συγγένειας, και τριτοταγής η αλκοόλη που διαθέτει τρεις μονάδες συγγένειας.
Προέλευση: Βρίσκονται στα φυτά, στα αιθέρια έλαια, στους καρπούς κ.α.
Γενικές μέθοδοι παρασκευής: α) Από τα αλκυλαλογονίδια με επίδραση ΑgΟH. β) Από τις ολεφίνες (ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με ένα διπλό δεσμό) με προσθήκη νερού. γ) Από τους εστέρες με υδρόλυση. δ) Από τις αλδεΰδες και κετόνες με υδρογόνωση.
Φυσικές ιδιότητες: Τα πρώτα τέσσερα μέλη της σειράς των αλκοολών είναι υγρά άχρωμα, ευκίνητα με ευχάριστη οσμή, τα μέσα μέλη είναι υγρά, ελαιώδη με δυσάρεστη οσμή και τα ανώτερα είναι στερεά και άοσμα. Η διαλυτότητα των αλκοολών στο νερό ελαττώνεται όσο αυξάνεται το μέγεθος της ανθρακικής αλυσίδας και συνεπώς και το μοριακό βάρος. Τα σημεία ζέσης των αλκοολών είναι υψηλότερα από αυτά των αντίστοιχων ισομερών τους αιθέρων, εξαιτίας της δυνατότητας σχηματισμού δεσμών υδρογόνου ανάμεσα στα μόριά τους. Ειδικότερα, η αιθυλική ή απλά αλκοόλη, το γνωστό οινόπνευμα, με τύπο C2H5OH, είναι ευκίνητο άχρωμο υγρό με σημείο ζέσης 78°C. Με το νερό σχηματίζει αζεοτροπικά μείγματα. Η αιθυλική αλκοόλη 100% είναι γνωστή ως απόλυτη αλκοόλη. Σε μεγάλες συγκεντρώσεις είναι πολύ δηλητηριώδης. Καίγεται με ασθενή κυανή φλόγα αλλά πολύ θερμαντική. Η αιθυλική αλκοόλη είναι συστατικό όλων των αλκοολούχων ποτών και βρίσκεται στα προϊόντα ζύμωσης διάφορων σακχαρούχων διαλυμάτων φυσικής προέλευσης.
Χημικές ιδιότητες:
α) Αντιδρούν με μέταλλα (Na ή Κ) αντικαθιστώντας το αλκοολικό υδρογόνο με σχηματισμό αλκοολικού άλατος.
β) Αντιδρούν με οξέα και δίνουν εστέρα και νερό (αντίδραση εστεροποίησης).
γ) Αφυδατώνονται με θέρμανση και δίνουν ανάλογα με τις συνθήκες αιθέρες ή αλκένια.
δ) Καίγονται προς CΟ2 και Η2Ο.
ε) Οξειδώνονται προς καρβονυλικές ενώσεις ή οξέα.
στ) Αφυδρογονώνονται προς καρβονυλικές ενώσεις.
Χρήσεις: Οι αλκοόλες χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες για τη σύνθεση οργανικών ενώσεων καθώς και στη βιομηχανία καλλυντικών και απορρυπαντικών. Τα κατώτερα μέλη τα χρησιμοποιούμε ως διαλύτες. Οι αλκοόλες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμα αυτοκινήτων, καθαρές ή ως μείγματα με βενζίνη. Τα καύσιμα αυτά είναι γνωστά ως Μ (μεθανόλη) ή ως Ε (αιθανόλη) και συνοδεύονται από ένα δείκτη που δηλώνει την αναλογία (%) της αλκοόλης στο μείγμα με βενζίνη. Οι καθαρές αλκοόλες συμβολίζονται με Μ100 και Ε100.
Η χρήση μεθανόλης και αιθανόλης ως συμπληρωματικά της βενζίνης άρχισε από τα τέλη της δεκαετίας του 1970 στα πλαίσια της προσπάθειας εύρεσης νέων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την αντιμετώπιση του έντονου προβλήματος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και της εξάντλησης των παραδοσιακών καυσίμων (γαιάνθρακες, πετρέλαιο). Ένα από τα πλεονεκτήματα των καυσίμων που περιέχουν αλκοόλες είναι η παραγωγή εκπομπών με μικρότερες συγκεντρώσεις σε ρύπους (CO, αρωματικές ενώσεις, αλκένια) σε σχέση με τη βενζίνη.
Αλκοολική ζύμωση.Η μετατροπή (διάσπαση) των μονοσακχάρων του τύπου C6H12O6, από ειδικό ένζυμο, προς αιθυλική αλκοόλη (C2H5OH) και διοξείδιο του άνθρακα. Το ένζυμο που χρησιμοποιείται κυρίως για το σκοπό αυτό είναι η ζυμάση, η οποία εκκρίνεται από ένα είδος μυκήτων, τους ζυμομύκητες, ή απλώς ζύμη.
Η αλκοολική ζύμωση ήταν γνωστή και στους πρωτόγονους λαούς, οι οποίοι γνώριζαν ότι χυμοί φρούτων, όταν έμεναν εκτεθειμένοι στον αέρα, έχαναν τη γλυκιά τους γεύση και αποκτούσαν μεθυστικές ιδιότητες.
Η αντίδραση της αλκοολικής ζύμωσης, όπως δόθηκε το 1810 από τον Γκέι Λουσάκ, είναι:
C6H12O6 → 2C2H5OH+2CO2
Στην πραγματικότητα η αλκοολική ζύμωση είναι πολυπλοκότερο φαινόμενο, γιατί εκτός της αιθυλικής αλκοόλης και του διοξειδίου του άνθρακα προκύπτουν (σε μικρότερη αναλογία) και άλλα προϊόντα, όπως η γλυκερίνη και η ακεταλδεΰδη.
Κατά τη ζύμωση του γλεύκους (μούστου) η θερμοκρασία δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 32°C, γιατί τα ένζυμα παύουν να δρουν και η ζύμωση σταματάει. Επίσης, πρέπει να προσέχουμε η ζύμωση να μη γίνει σε ρεύματα αέρα, ώστε το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται να παραμένει πάνω από το γλεύκος και να εμποδίζει την «επαφή» του σακχάρου με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο. Στην τελευταία περίπτωση, αντί για ζύμωση γίνεται οξείδωση του σακχάρου, με σημαντική ελάττωση της απόδοσης σε αλκοόλη.
Με την αλκοολική ζύμωση παράγεται κυρίως αιθυλική αλκοόλη, που χρησιμοποιείται στα ποτά.
Αλκυλαλογονίδια.Χημικές οργανικές ενώσεις που προκύπτουν θεωρητικά από τους κορεσμένους υδρογονάνθρακες με αντικατάσταση ενός ατόμου υδρογόνου από άτομο αλογόνου. Έχουν γενικό τύπο CvH2v+1X ή R-X (όπου Χ = F, Cl, Br, J).
Μπορούν να θεωρηθούν και ως εστέρες των υδραλογόνων. Τα αλκυλαλογονίδια παίρνουν το όνομά τους από το όνομα του αντίστοιχου υδρογονάνθρακα, ενώ το άτομο του αλογόνου εμφανίζεται ως διακλάδωση στην ανθρακική αλυσίδα. Επίσης ονομάζονται από το όνομα του αλκυλίου και του αλογόνου. Π.χ. το CH3Cl ονομάζεται χλωρομεθάνιο ή μεθυλοχλωρίδιο, το CH3CH2Br βρομοαιθάνιο ή αιθυλοβρομίδιο.
Τα αλκυλαλογονίδια δε συναντώνται ελεύθερα στη φύση.
Παρασκευές:
1. Με επίδραση υδραλογόνων σε αλκοόλες
R-OH+HX → R-X+H2O (HX= HCl, HBr, HJ).
Εάν Χ= Cl, Br προστίθεται καταλύτης ZnCl2.
2. Με επίδραση ανόργανων αλογονιδίων (PCl3, PCl5, SOCl2) σε αλκοόλες.
3. Με προσθήκη υδραλογόνων στα αλκένια
R2C=CR2+H–X → R2CH–CXR2
4. Με φωτοχημική αλογόνωση των αλκανίων
R–H+X2 R–X+HX
Φυσικές ιδιότητες: Τα κατώτερα μέλη της σειράς των αλκυλαλογονιδίων είναι αέρια στις συνηθισμένες συνθήκες. Δε διαλύονται στο νερό, ενώ σχηματίζουν μείγματα σε οποιαδήποτε αναλογία με την αιθυλική αλκοόλη και τον αιθέρα. Τα χλωρίδια (π.χ. CH3Cl) και τα βρομίδια (π.χ. CH3Br) είναι άχρωμα, ενώ τα ιωδίδια, επειδή παθαίνουν διάσπαση σε μικρό χρονικό διάστημα και ελευθερώνουν ιώδιο, εμφανίζονται με καστανό χρώμα.
Χημικές ιδιότητες:
Η σύνδεση του ατόμου του αλογόνου στην ανθρακική αλυσίδα με ομοιοπολικό δεσμό δεν επιτρέπει τα αλκυλαλογονίδια να δίνουν ιόντα αλογόνου. Επειδή όμως το άτομο του αλογόνου μπορεί πολύ εύκολα να αντικατασταθεί από μονοσθενή άτομα ή ομάδες, τα αλκυλαλογονίδια εμφανίζονται πολύ δραστικά και αποτελούν πρώτη ύλη για τη σύνθεση πολύ μεγάλου αριθμού χρήσιμων οργανικών ενώσεων. Έτσι:
1. Τα αλκυλαλογονίδια, ως αλκυλιωτικά μέσα, μπορούν να μετατραπούν εύκολα με αντιδράσεις πυρηνόφιλης υποκατάστασης σε αλκοόλες, αιθέρες, νιτρίλια, αλκίνια κ.ά. (αντιδράσεις αλκυλίωσης). Η σειρά δραστικότητάς τους στις αντιδράσεις αυτές είναι η εξής:
R–J > R–Br > R–Cl >> R–F
π.χ. R–X+H2O → R–OH+HX (υδρόλυση)
R–X+R΄OΝa → ROR΄+ΝaX (αντίδραση Williamson)
2R–X+2Na → R–R+2NaX (αντίδραση Würtz)
2. Τα αλκυλαλογονίδια ανάγονται με ενεργό υδρογόνο, οπότε σχηματίζονται κορεσμένοι υδρογονάνθρακες.
3. Με κατεργασία με θερμό αιθανολικό διάλυμα καυστικού αλκαλίου (ΚΟΗ, NaΟΗ) αποσπάται από τα αλκυλαλογονίδια ένα μόριο υδραλογόνου και σχηματίζεται διπλός δεσμός (αφυδραλογόνωση).
4. Με επίδραση μαγνησίου σε άνυδρο αιθέρα σχηματίζουν οργανομαγνησιακές ενώσεις, γνωστές ως «αντιδραστήρια Grignard».
R–X+Mg R–MgX
Τα αντιδραστήρια Grignard βρίσκουν μεγάλες εφαρμογές στη σύνθεση σημαντικού αριθμού οργανικών ενώσεων.
Χρήσεις: Τα αλκυλαλογονίδια χρησιμοποιούνται ως κύριες ενώσεις στη σύνθεση πολύ μεγάλου αριθμού οργανικών ενώσεων, ενώ έχουν και ειδικές εφαρμογές ως διαλυτικά, εντομοκτόνα, αναισθητικά, αντικροτικά πρόσθετα στη βενζίνη κτλ.
Ειδικότερα, το αιθυλοχλωρίδιο (CH3CH2Cl) χρησιμοποιείται ως τοπικό αναισθητικό και για την παρασκευή του τετρααιθυλικού μολύβδου [Pb(C2H5)4], ο οποίος όταν προστίθεται σε μικρή ποσότητα στη βενζίνη εμποδίζει το χτύπημα των κινητήρων.
Αλκυλαμίνες.Οργανικές χημικές ενώσεις που προκύπτουν από ένα ή περισσότερα αλκύλια ενωμένα με το άτομο αζώτου μιας αμινοομάδας (π.χ. R–NH2).
Αλκύλια.Μονοσθενείς ρίζες που προκύπτουν από τους υδρογονάνθρακες μετά την αφαίρεση ενός ατόμου υδρογόνου. Συμβολίζονται με το γράμμα R και ονομάζονται από το όνομα του υδρογονάνθρακα και την κατάληξη -ύλιο. Π.χ. τα αλκύλια των πέντε πρώτων υδρογονανθράκων είναι: Μεθύλιο CH3–, αιθύλιο C2H5–, προπύλιο C3H7–, βουτύλιο C4H9– και πεντύλιο C5H11–.
Αλκυλίωση.Η εισαγωγή αλκυλίου σε μια χημική ένωση. Είναι χημική αντίδραση, όπου χρησιμοποιούνται ως αλκυλιωτικά μέσα συνήθως αλκυλαλογονίδια, οργανομαγνησιακές ενώσεις και ανόργανοι εστέρες. Η αλκυλίωση εμφανίζει ομοιότητες με την αντίδραση πολυμερισμού, κατά την οποία αέριες ολεφίνες μετατρέπονται σε βενζίνη μεγάλου αριθμού οκτανίων όταν ενωθούν με υδρογονάνθρακες (αερίου) της σειράς των αλκανίων. Τα αλκάνια στην περίπτωση αυτή είναι η πηγή προέλευσης των αλκυλίων.
Στα διυλιστήρια πετρελαίου μπορεί να αυξηθεί η παραγόμενη ποσότητα βενζίνης, όταν παράλληλα με την πυρόλυση γίνεται και η διαδικασία της αλκυλίωσης.
Αλκυλιωτικά μέσα.Χημικές οργανικές ενώσεις που χρησιμοποιούνται για την εισαγωγή ρίζας αλκυλίου (R–) σε άλλες ενώσεις. Τα πιο γνωστά αλκυλιωτικά αντιδραστήρια είναι τα αλκυλαλογονίδια και οι θειικοί και αρυλοσουλφονικοί εστέρες. Η σχετική δραστικότητά τους είναι η εξής:
RCl < RBr < RJ < ROSO2OR.
Αλλαντοΐνη.Χημική ένωση, που παρασκευάζεται με οξείδωση του ουρικού οξέος από υπερμαγγανικό κάλι. Είναι επίσης προϊόν οξείδωσης του ουρικού οξέος, αντίδραση η οποία καταλύεται από την ουρική οξειδάση, που δρα ως ένζυμο. Μερικές κατηγορίες θηλαστικών διαθέτουν το αναγκαίο αυτό ένζυμο, οπότε με την αποικοδόμηση των πουρινών παράγεται ως τελικό προϊόν η αλλαντοΐνη. Στην περίπτωση όμως των ανθρωποειδών, τελικό προϊόν αποικοδόμησης των πουρινών είναι το ουρικό οξύ.
Αλλοτροπία.Η εμφάνιση χημικών στοιχείων με διαφορετικές μορφές, οι οποίες εξαρτώνται από τις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Τα αλλότροπα σώματα έχουν διαφορετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες και η επαναφορά τους στην αρχική κατάσταση είναι δυνατή σε ορισμένες χαρακτηριστικές φυσικές συνθήκες. Η αλλοτροπία είναι δυνατό να οφείλεται είτε σε μεταβολή του αριθμού των ατόμων του μορίου είτε σε διαφοροποιήσεις της κρυσταλλικής δομής του σώματος. Στην πρώτη περίπτωση ανήκει το όζον, που είναι η αλλοτροπική μορφή του οξυγόνου και το μόριό του περιέχει τρία άτομα οξυγόνου. Τυπικό παράδειγμα της δεύτερης μορφής είναι ο άνθρακας και ειδικά η διαφορά γραφίτη και διαμαντιού. Η διαφορετική θέση των επίπεδων διατάξεων των ατόμων στο κρυσταλλικό πλέγμα δίνει χαρακτηριστικές ιδιότητες στο διαμάντι (σκληρότητα κτλ.). Άλλα στοιχεία που εμφανίζουν το φαινόμενο της αλλοτροπίας είναι το θείο, ο φωσφόρος, το αντιμόνιο, το αρσενικό, ο χρυσός, ο άργυρος, ο κασσίτερος, το σελήνιο και το τελούριο.
Αλλυλοχλωρίδιο.Χημική οργανική ένωση με μοριακό τύπο C3H5Cl. Είναι άχρωμο, πτητικό, εύφλεκτο και τοξικό υγρό με πυκνότητα 0,94 gr/cm3, σημείο βρασμού 45°C και σημείο τήξης –134,42°C. Δε διαλύεται σε νερό, ενώ διαλύεται πολύ εύκολα σε οργανικούς διαλύτες, όπως η αιθυλική αλκοόλη, ο αιθέρας και το χλωροφόρμιο. Παρασκευάζεται από το προπυλένιο με χλωρίωση στους 500°C. Χρησιμοποιείται στη φαρμακευτική και στην παραγωγή πλαστικών.
Άλ-νι-κο.Σειρά κραμάτων που αποτελούνται από αλουμίνιο (Αl), νικέλιο (Ni) και κοβάλτιο (Cο) σε διάφορα ποσοστά, με συμμετοχή μικρών ποσοτήτων από σίδηρο, χαλκό και τιτάνιο. Η κατεργασία αυτών των κραμάτων είναι πολύ δύσκολη, εξαιτίας της μεγάλης τους σκληρότητας. Χρησιμοποιούνται στην κατασκευή μόνιμων μαγνητών με μεγάλη μαγνητική ισχύ.
Αλογόνα.Αμέταλλα χημικά στοιχεία, τα οποία ανήκουν στην ομάδα VIIα του περιοδικού συστήματος. Η τοποθέτησή τους κατά σειρά αυξανόμενου ατομικού βάρους δίνει συγχρόνως και τη σειρά χημικής δραστικότητάς τους. Έτσι έχουμε το φθόριο (F), το χλώριο (Cl), το βρόμιο (Br), το ιώδιο (J) και το αστάτιο (At), τα οποία έχουν την έντονη τάση να ενώνονται με μέταλλα και να σχηματίζουν άλατα, έτσι ώστε να συμπληρώσουν την εξωτερική τους στιβάδα, από την οποία λείπει ένα ηλεκτρόνιο, και ν’ αποκτήσουν τη σταθερή ηλεκτρονική διαμόρφωση των ευγενών αερίων. Από τη δραστηριότητά τους αυτή προέρχεται και η ονομασία τους: αλογόνα = άλατα + γίγνομαι (αλατογόνα).
Τα αλογόνα είναι τα πιο ηλεκτραρνητικά στοιχεία σε κάθε σειρά του περιοδικού πίνακα. Η ηλεκτραρνητικότητά τους ελαττώνεται από το φθόριο προς το αστάτιο.
Τα μόρια των αλογόνων είναι διατομικά και δεν είναι ευδιάλυτα στο νερό ή σε πολικά υγρά καθώς δεν εμφανίζουν πολικότητα. Είναι πολύ δραστικά στοιχεία. Ενώνονται με τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα (εκτός του He, Ne, Ar) σχηματίζοντας αλογονίδια.
Εμφανίζουν οξειδωτική ικανότητα κατά την αντίδρασή τους με μέταλλα ή με λιγότερο ηλεκτραρνητικά στοιχεία. Η οξειδωτική ικανότητα ελαττώνεται από το φθόριο προς το ιώδιο. Τα αλογόνα μπορούν να αντικαταστήσουν επίσης το ένα το άλλο σε ενώσεις τους, κατά τη σειρά F, Cl, Br, J.
Το χλώριο είναι το περισσότερο διαδεδομένο στη φύση και ακολουθεί κατά σειρά το βρόμιο και το ιώδιο με τελευταίο το φθόριο. Το αστάτιο δε βρέθηκε ποτέ στη φύση, αλλά λαμβάνεται τεχνητά από πυρηνικές αντιδράσεις.
Αλουμίνιο ή αργίλιο (Al).Μεταλλικό στοιχείο που ανήκει στην ΙΙΙα ομάδα του περιοδικού συστήματος.
Προέλευση - Φυσικές ιδιότητες: Το αλουμίνιο δε βρίσκεται ελεύθερο στη φύση. Είναι όμως το πιο διαδεδομένο μέταλλο, καθώς οι ενώσεις του αφθονούν στη φύση. Αποτελεί το 7,5% του στερεού φλοιού της Γης (τρίτο σε αφθονία στοιχείο μετά το οξυγόνο και το πυρίτιο). Το κύριο ορυκτό από το οποίο παραλαμβάνεται είναι ο βωξίτης (40-60% Al, 15-25% Fe2O3, TiO2, SiO2, H2O). Κοιτάσματα βωξίτη υπάρχουν στην Ελλάδα (Παρνασσός, Ελευσίνα, Εύβοια κ.α.).
Άλλα ορυκτά του είναι το κορούνδιο, ο κρυόλιθος και η άργιλος, η οποία σε καθαρή μορφή λέγεται καολίνης, ενώ όταν είναι ακάθαρτη, πηλός. Το αλουμίνιο είναι επίσης συστατικό πολλών πυριτικών ορυκτών.
Το αλουμίνιο είναι αργυρόλευκο μέταλλο, ελαφρύ και μαλακό. Η πυκνότητά του είναι 2,7 g/cm3 στους 20°C και το σημείο τήξης του 658°C. Είναι καλός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού, πολύ ελατό και όλκιμο. Δεν είναι τοξικό μέταλλο και δε διαβρώνεται σε συνήθεις συνθήκες, γι’ αυτό και βρίσκει πολυάριθμες εφαρμογές στην καθημερινή ζωή.
Παραγωγή αλουμινίου: Η μέθοδος που χρησιμοποιείται σήμερα για την παραγωγή αλουμινίου φέρει την ονομασία Hall-Herroult βασισμένη στο όνομα των ερευνητών που ασχολήθηκαν με την αναζήτηση ενός φθηνού τρόπου παραγωγής αλουμινίου, κατά το 1886. Σύμφωνα με τη μέθοδο αυτή, αρχικά απομονώνεται η αλουμίνα (καθαρό Al2O3) από βωξίτη και στη συνέχεια γίνεται ηλεκτρολυτική αναγωγή της προς μεταλλικό αλουμίνιο. Η αλουμίνα τήκεται στους 2.000°C. Με προσθήκη κρυόλιθου η θερμοκρασία τήξης κατεβαίνει στους ~880°C και στο τήγμα που προκύπτει γίνεται αναγωγή με ηλεκτρόλυση.
Το δοχείο της ηλεκτρόλυσης στο οποίο περιέχεται το τήγμα αλουμίνας-κρυόλιθου έχει επένδυση από άνθρακα (γραφίτη) για να εμποδίζει τη διάβρωση των μετάλλων από το τήγμα. Ο άνθρακας (γραφίτης) αποτελεί την κάθοδο του συστήματος. Η άνοδος είναι ράβδοι άνθρακα (γραφίτη), βυθισμένες στο τήγμα αλουμίνας-κρυόλιθου. Κατά την ηλεκτρόλυση, τα ιόντα του αλουμινίου πηγαίνουν στην κάθοδο, όπου, αφού προσλάβουν τα απαιτούμενα ηλεκτρόνια γίνονται ουδέτερα άτομα και δίνουν τελικά τήγμα μεταλλικού αλουμινίου, καθαρότητας 99% με μικρές ποσότητες σιδήρου και πυριτίου. Το τηγμένο Al είναι πιο πυκνό από τον κρυόλιθο και συλλέγεται στον πυθμένα. Για την παραγωγή Al απαιτούνται μεγάλα ποσά ενέργειας (18.000-20.000 Kwh/τόνο Al).
Χημικές ιδιότητες: α) Είναι αρκετά ηλεκτροθετικό μέταλλο και σχηματίζει ετεροπολικές ενώσεις, στις οποίες εμφανίζει σθένος (+3). Το οξείδιό του είναι επαμφοτερίζον. Το αλουμίνιο, αν εκτεθεί στον ατμοσφαιρικό αέρα, σκεπάζεται με λεπτότατο στρώμα οξειδίου του αργιλίου, το οποίο προφυλάσσει το μέταλλο από κατοπινή οξείδωση. Όταν βρίσκεται σε μορφή σκόνης, καίγεται κατά τη θέρμανσή του στον αέρα προς κορούνδιο.
β) Αντιδρά με πολλά αμέταλλα, όπως τα αλογόνα, σχηματίζοντας αλογονίδια.
γ) Το αλουμίνιο προσβάλλεται από το νερό μόνο επιφανειακά, οπότε σχηματίζεται ένα λεπτότατο στρώμα προστατευτικού οξειδίου. Αν βαπτίσουμε το μέταλλο σε διάλυμα χλωριούχου υδραργύρου, το προστατευτικό επίστρωμα απομακρύνεται. Η απομάκρυνση του προστατευτικού επιστρώματος γίνεται και μέσα σε διαλύματα διάφορων αλάτων και για το λόγο αυτό το αλουμίνιο προσβάλλεται ισχυρά από το θαλάσσιο νερό. Επίσης, διαλύεται σε διάλυμα καυστικών αλκαλίων με ταυτόχρονη έκλυση υδρογόνου και σχηματισμό αργιλικών αλάτων. Διαλύεται εύκολα και στο υδροχλωρικό οξύ με ταυτόχρονη έκλυση υδρογόνου. Διαλύεται επίσης εύκολα στο πυκνό και θερμό θειικό οξύ, ενώ με επίδραση πυκνού ΗΝΟ3 μεταπίπτει σε παθητική κατάσταση.
δ) Το αλουμίνιο είναι ισχυρό αναγωγικό μέσο. Σε υψηλή θερμοκρασία ανάγει τον υδρατμό, οξείδια αμετάλλων, κυρίως όμως μεταλλικά οξείδια, γι’ αυτό και βρίσκει εφαρμογή στην αργιλιοθερμική μέθοδο Γκόλντσμιτ της μεταλλουργίας. Μείγμα αλουμινίου και οξειδίου του σιδήρου, γνωστό με το όνομα θερμίτης, χρησιμοποιείται για τη συγκόλληση σιδερένιων αντικειμένων. Κατά τη μέθοδο αυτή, το προς αναγωγή οξείδιο, τελείως ξερό, αναμειγνύεται με σκόνη αλουμινίου μέσα σε πυρίμαχο χωνευτήρι. Η ανάφλεξη του μείγματος γίνεται με την καύση σύρματος μαγνησίου και συνοδεύεται από ζωηρή αντίδραση, οπότε ακολουθεί μεγάλη ανύψωση της θερμοκρασίας, ώστε το μέταλλο λαμβάνεται σε κατάσταση τήγματος:
2Al+Fe2Ο3 ® Al2O3+2Fe.
ε) Τα οργανικά οξέα πρακτικά δεν έχουν καμία επίδραση πάνω στο αλουμίνιο και για το λόγο αυτό το αλουμίνιο χρησιμοποιείται για την κατασκευή μαγειρικών σκευών και διάφορων άλλων οργάνων.
Χρήσεις: Το αλουμίνιο είναι ένα βιομηχανικό μέταλλο τεράστιας σημασίας, καθώς συνδυάζει μεγάλη αντίσταση στη διάβρωση, μικρό ειδικό βάρος, μεγάλη ελατότητα, υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Έτσι, βρίσκει πολλές εφαρμογές είτε ως καθαρό μέταλλο είτε με τη μορφή κράματος. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή βιομηχανικών συσκευών, οικιακών σκευών, ηλεκτροφόρων αγωγών κτλ. Επίσης, τα διάφορα άλατα του αλουμινίου που βρίσκονται στη φύση χρησιμοποιούνται στην κεραμική. Από αυτά το σπουδαιότερο είναι ο άργιλος, που αποτελεί την πρώτη ύλη για την κατασκευή πλαστικών αγγείων, δοχείων και γενικά αργιλόπλαστων αντικειμένων. Ο άργιλος βρέχεται με νερό και δίνει μια μάζα ευκατέργαστη, από την οποία πλάθονται τα διάφορα αντικείμενα, που μεταφέρονται κατόπιν σε ειδικούς φούρνους για να ψηθούν. Με το ψήσιμο η αρχική ύλη μετατρέπεται σε σκληρή μάζα, η οποία ανάλογα με τη θερμοκρασία που γίνεται το ψήσιμο είναι συμπαγής ή πορώδης. Τα προϊόντα επομένως της κεραμευτικής κατατάσσονται σε συμπαγή, όταν το ψήσιμο γίνεται σε υψηλή θερμοκρασία, και σε πορώδη, όταν το ψήσιμο γίνεται σε χαμηλή θερμοκρασία.
Κράματα του αργιλίου: Διακρίνονται: α) Στα ελαφρά, με μεγάλη περιεκτικότητα σε αργίλιο, όπως το ντουραλουμίνιο, το οποίο χρησιμοποιείται στη βιομηχανία κατασκευής αυτοκινήτων και την αεροναυπηγική, και το μαγνάλιο. β) Στα βαριά, με μικρή περιεκτικότητα αργιλίου, όπως ο μπρούντζος αργιλίου. Λόγω της μεγάλης σκληρότητάς του το κράμα αυτό χρησιμοποιείται για την κατασκευή μαχαιριών, κερμάτων, χαρτοκοπτών και άλλων παρόμοιων αντικειμένων. Ένα μειονέκτημα των κραμάτων Al είναι ότι χάνουν την αντοχή τους σε υψηλές θερμοκρασίες. Με προσθήκη όμως στο κράμα βηρυλλίου (Be) επιτυγχάνεται διατήρηση της αντοχής και σε μεγαλύτερες θερμοκρασίες.
Αλοχρωμία.Χημικό φαινόμενο κατά το οποίο, όταν προστεθούν οξέα σε άχρωμες οργανικές βάσεις παράγονται έγχρωμα άλατα. Το χρώμα εξαρτάται από το είδος του οξέος και της βάσης.
Αλπακάς.Κράμα, που αποτελείται περίπου από 55% χαλκό, 24% κασσίτερο και 21% νικέλιο. Επειδή έχει αργυρό χρώμα, λέγεται «νεάργυρος». Έχει ειδικό βάρος 8,5 και, επειδή στην εξωτερική εμφάνιση μοιάζει με τον άργυρο, χρησιμοποιείται στην κατασκευή ανοξείδωτων οικιακών σκευών, εργαστηριακών οργάνων, καθώς και για την επικάλυψη άλλων μετάλλων.
Αλυσιδωτή αντίδραση.Αντίδραση αυτοσυντηρούμενη ως αποτέλεσμα των προϊόντων μιας φάσης που είναι η απαρχή της επακόλουθης. Στις πυρηνικές αλυσιδωτές αντιδράσεις η διαδοχή των φάσεων εξαρτάται από την παραγωγή και σύλληψη νετρονίων. Έτσι, ένας πυρήνας του ισοτόπου ουράνιο -235 μπορεί να διασπασθεί με την παραγωγή δύο ή τριών νετρονίων, που προκαλούν παρόμοια σχάση παρακείμενων πυρήνων. Αυτοί με τη σειρά τους δημιουργούν περισσότερα νετρόνια. Αν το συνολικό ποσό των σχάσιμων υλικών υπερβεί μια κρίσιμη μάζα, η αλυσιδωτή αντίδραση μπορεί να προκαλέσει έκρηξη. Οι χημικές αλυσιδωτές αντιδράσεις περιλαμβάνουν συνήθως τις ενδιάμεσες ελεύθερες ρίζες. Ένα παράδειγμα αποτελεί η αντίδραση χλωρίου με υδρογόνο, που την ενεργοποιεί υπεριώδης ακτινοβολία. Ο μηχανισμός της αντίδρασης είναι μηχανισμός ελεύθερων ριζών.
Ένα μόριο χλωρίου με την επίδραση υπεριώδους ακτινοβολίας δίνει δύο ρίζες χλωρίου:
Cl2 Cl• + Cl•
Αυτές οι ρίζες Cl• αντιδρούν με το υδρογόνο:
Cl• + H2 → HCl + H•
H• + Cl2 → HCl + Cl• κ.ο.κ.
Οι αντιδράσεις ανάφλεξης και έκρηξης περιλαμβάνουν παρόμοιες αλυσιδωτές αντιδράσεις ελευθέρων ριζών.
Αναλλοίωτα στοιχεία.Τα στοιχεία που χαρακτηρίζουν τα σημεία ενός συνόλου και τα οποία δε μεταβάλλονται κατά ένα (γεωμετρικό) μετασχηματισμό που έχουμε ορίσει σ’ αυτό το σύνολο, δηλαδή τα στοιχεία τα οποία είναι ίδια και για τα πρότυπα και για τις εικόνες σε μία (γεωμετρική) απεικόνιση του συνόλου στον εαυτό του.
Παραδείγματα:
α) Κατά τη συμμετρία είτε ως προς σημείο είτε ως προς ευθεία, το μήκος ενός ευθύγραμμου τμήματος είναι αναλλοίωτο στοιχείο, γιατί παραμένει σταθερό παρόλο που η εικόνα του τμήματος δεν είναι πάντοτε το ίδιο ευθύγραμμο τμήμα. Το ίδιο συμβαίνει και κατά την παράλληλη μεταφορά (βλ. σχήμα 1).
β) Κατά την παράλληλη μεταφορά ή τη στροφή, το μέτρο της γωνίας μεταξύ δύο διανυσμάτων είναι αναλλοίωτο στοιχείο, γιατί παραμένει ίδιο και για τη γωνία μεταξύ των δύο εικόνων τους (βλ. σχήμα 2). Επίσης, κατά την παράλληλη μεταφορά, η διεύθυνση, η φορά και το μέτρο ενός διανύσματος είναι αναλλοίωτα στοιχεία. Όχι όμως και κατά τη στροφή, στην οποία διατηρείται μόνο το μέτρο.
γ) Κατά την παράλληλη μεταφορά η προσανατολισμένη γωνία μιας ευθείας και του άξονα x ‘x είναι αναλλοίωτο στοιχείο, καθόσον οι εντός και επί τα αυτά μέρη γωνίες που σχηματίζει ο άξονας με τις δύο παράλληλες ευθείες είναι ίσες (βλ. σχήμα 3). Η γωνία αυτή όμως δεν είναι αναλλοίωτη, αν ορίσουμε στροφή με κέντρο την αρχή των αξόνων και γωνία διαφορετική από 360 μοίρες.
δ) Η αρχή Ο (0, 0) των αξόνων είναι αναλλοίωτο σημείο, όταν οριστεί στο επίπεδο ή στο χώρο ένας γραμμικός μετασχηματισμός, γιατί αν (x’, y’) είναι η εικόνα του σημείου (x, y) και Μ = ο πίνακας του μετασχηματισμού, τότε θα ισχύει:, άρα (x’, y’) = (0, 0). Παρόμοια είναι η απόδειξη και για χώρο τριών διαστάσεων.
ε) Η ιδιότητα μιας καμπύλης να είναι κλειστή παραμένει και στις εικόνες της καμπύλης κατά τις απεικονίσεις που ορίζουμε στην Τοπολογία, γι’ αυτό και λέγεται αναλλοίωτη ιδιότητα.
στ) Κατά την παράλληλη μεταφορά, τη συμμετρία και τη στροφή, τα εμβαδά των ευθύγραμμων σχημάτων παραμένουν σταθερά, είναι δηλαδή αναλλοίωτα στοιχεία. Όταν όμως ορίζουμε ομοιότητα με λόγο διάφορο της μονάδας, το εμβαδό αλλάζει. Στοιχεία που είναι αναλλοίωτα για μία απεικόνιση δε σημαίνει ότι είναι αναλλοίωτα και για οποιαδήποτε άλλη.
Αναλλοίωτη ιδιότητα.Κάθε ιδιότητα σχήματος του επιπέδου ή του χώρου, η οποία παραμένει αμετάβλητη σε σχέση με μία ομάδα μετασχηματισμών, π.χ. το μήκος της περιφέρειας ενός κύκλου είναι αναλλοίωτο, όταν ορίσουμε μεταφορά ή στροφή. Γενικότερα, αναλλοίωτη ενός συνόλου Σ ως προς μία ομάδα μετασχηματισμών G λέγεται κάθε έννοια που αναφέρεται στο Σ, η οποία παραμένει σταθερή για κάθε μετασχηματισμό της ομάδας G. Π.χ. η επαφή δύο σχημάτων είναι αναλλοίωτη ιδιότητα κατά την αντιστροφή, η ιδιότητα μιας καμπύλης να είναι κλειστή είναι αναλλοίωτη κατά τις απεικονίσεις που ορίζουμε στην Τοπολογία κτλ.
Αναλλοίωτη υποομάδα. Στην Άλγεβρα Galois το υποσύμπλεγμα Η1 του συμπλέγματος Η λέγεται αναλλοίωτο, αν και μόνο αν το Η1 είναι αντιμεταθετό με κάθε στοιχείο h του Η, δηλαδή όταν ισχύει η ισότητα: "hÎΗ, h × H1 = H1 × h. Έστω Χ μία άλγεβρα του Bool και Ι μία υπάλγεβρά της. Αν ισχύει "iÎI Ù "xÎX Þ i × x Î I, η Ι λέγεται δεξιά αναλλοίωτη της Χ. Όμοια ορίζεται και η αριστερή αναλλοίωτη της Χ. Στην ειδική περίπτωση που η Χ αντικαθίσταται από ένα δακτύλιο, έχουμε την έννοια του ιδεώδους. Ως παράδειγμα, ας πάρουμε το σύνολο Ζ των ακέραιων, το οποίο αποτελεί δακτύλιο, και το σύνολο Α των άρτιων αριθμών. Το Α είναι δεξιό και συγχρόνως αριστερό ιδεώδες, γιατί:
"xÎΖ Ù "iÎA Þ i × x = x × i Î A,
καθόσον το γινόμενο ακεραίου επί άρτιο είναι άρτιος αριθμός.
Αναλλοίωτο σχήμα. Αναλλοίωτο κατά ένα μετασχηματισμό από ένα σύνολο γεωμετρικών στοιχείων Α σε ένα σύνολο επίσης γεωμετρικών στοιχείων Β, λέγεται ένα σχήμα αν και μόνο αν ταυτίζεται με το ομόλογό του σχήμα μέσω του μετασχηματισμού αυτού. Η έννοια του αναλλοίωτου σχήματος είναι πολύ χρήσιμη στον ορισμό του κέντρου συμμετρίας ενός σχήματος: Κέντρο συμμετρίας ενός σχήματος λέγεται ένα σημείο αν και μόνο αν κατά τη συμμετρία ως προς αυτό, το σχήμα μένει αναλλοίωτο, π.χ. το σημείο τομής των διαγωνίων ενός παραλληλογράμμου είναι κέντρο συμμετρίας αυτού, γιατί κατά τη συμμετρία ως προς αυτό, το παραλληλόγραμμο ταυτίζεται με το συμμετρικό του.
Παραδείγματα αναλλοίωτων σχημάτων:
α) Η ευθεία είναι αναλλοίωτο σχήμα κατά τις ομοιοθεσίες που έχουν κέντρο ένα οποιοδήποτε σημείο της ευθείας.
β) Η ευθεία είναι αναλλοίωτο σχήμα κατά την αντιστροφή με πόλο αντιστροφής ένα οποιοδήποτε σημείο της ευθείας.
γ) Ένας κύκλος είναι αναλλοίωτο σχήμα κατά την αντιστροφή με πόλο ένα οποιοδήποτε σημείο του επιπέδου του και δύναμη αντιστροφής ίση με τη δύναμη του σημείου αυτού ως προς το δοσμένο κύκλο.
δ) Οι γωνίες είναι αναλλοίωτα σχήματα κατά μία οποιαδήποτε αντιστροφή.
Αναστροφή.Το φαινόμενο της υδρόλυσης των δισακχαριτών (ιμβερτοποίηση). Είναι μια από τις σπουδαιότερες ιδιότητές τους. Γίνεται είτε χημικά κατά τη θέρμανση με οξέα είτε ενζυμικά. Το ισομοριακό μείγμα γλυκόζης και φρουκτόζης που παίρνουμε με την υδρόλυση του καλαμοσακχάρου (σακχαρόζης ή κοινώς ζάχαρη) ονομάζεται ιμβερτοσάκχαρο (βλ. σχήμα).
Είναι αντίδραση μονομοριακή, η ταχύτητα της οποίας είναι ανάλογη με τη συγκέντρωση κατιόντων υδρογόνου (Η+).
Το όνομα ιμβερτοποίηση προέρχεται από την υδρόλυση του καλαμοσάκχαρου, η οποία και έχει μελετηθεί περισσότερο. Το καλαμοσάκχαρο και τα διαλύματά του είναι δεξιόστροφα. Κατά την υδρόλυση παίρνουμε σε ίσα ποσά D-γλυκόζη, δεξιόστροφη και D-φρουκτόζη, αριστερόστροφη. Η ειδική γωνία στροφής της φρουκτόζης είναι σε απόλυτη τιμή μεγαλύτερη και το μείγμα στρέφει τώρα αριστερά. Έτσι γίνεται αναστροφή της οπτικής στροφικής ικανότητας, από όπου και το όνομα αναστροφή. Οι δισακχαρίτες υδρολύονται τόσο χημικά όσο και ενζυματικά κατευθείαν προς τα μονοσάκχαρα, από τα οποία αποτελούνται. Οι τρισακχαρίτες, τετρασακχαρίτες κτλ. χημικά υδρολύονται επίσης κατευθείαν προς μονοσάκχαρα, ενώ ενζυματικά μπορεί, π.χ. ο τρισακχαρίτης, να διασπαστεί προς μονοσάκχαρο και δισακχαρίτη. Αυτό χρησιμοποιείται για την εύρεση της σειράς των μονοσάκχαρων και συνεπώς και της σύνταξης του τρισακχαρίτη. Έτσι η ραφινόζη με χημική υδρόλυση δίνει D-γαλακτόζη, D-γλυκόζη και D-φρουκτόζη. Ενζυματικά όμως με εμουλσίνη δίνει καλαμοσάκχαρο και γαλακτόζη. Από τα προϊόντα της υδρόλυσης φαίνεται καθαρά ότι η γλυκόζη βρίσκεται στο μέσο του μορίου και συναντάται και στους δύο δισακχαρίτες που παίρνουμε κατά τη μερική υδρόλυση. Η σειρά συνεπώς των σακχάρων στο μόριο της ραφινόζης είναι D-γαλακτόζη, D-γλυκόζη, D-φρουκτόζη. Όλοι οι δισακχαρίτες περιέχουν πολλά ελεύθερα αλκοολικά υδροξύλια και συνεπώς παρέχουν όλα τα παράγωγα που προέρχονται από αυτούς.
Άνθρακας.Αμέταλλο στοιχείο που ανήκει στην IVα ομάδα του περιοδικού συστήματος. Το σύμβολό του είναι C, έχει ατομικό βάρος 12 και αριθμό οξείδωσης ±4. Είναι συστατικό εκατοντάδων χιλιάδων ενώσεων φυσικών ή τεχνητών και για το λόγο αυτό οι ενώσεις του άνθρακα αποτελούν το αντικείμενο ξεχωριστού κλάδου της Χημείας, της Οργανικής Χημείας. Στην ατμόσφαιρα βρίσκεται με μορφή διοξειδίου του άνθρακα και στο στερεό φλοιό της Γης ενωμένος βρίσκεται κυρίως ως συστατικό των ανθρακικών αλάτων. Επίσης στο πετρέλαιο βρίσκεται με μορφή υδρογονανθράκων.
Μορφές του άνθρακα. Ο άνθρακας είναι αλλότροπο στοιχείο. Οι κυριότερες αλλοτροπικές μορφές του είναι το διαμάντι, ο γραφίτης (αποτελούν τις κρυσταλλικές μορφές) και ο άμορφος άνθρακας που περιλαμβάνει διάφορα είδη (γαιάνθρακες, κοκ, ξυλάνθρακες κ.ά.).
1. Διαμάντι. Είναι ο πολυτιμότερος λίθος. Βρίσκεται κυρίως στη Ν. Αφρική, από όπου εξάγεται περίπου το 90% της παγκόσμιας παραγωγής. Κρυσταλλώνεται στο κυβικό σύστημα σε οκτάεδρο και ρομβικό δωδεκάεδρο. Έχει σκληρότητα 10 και πυκνότητα 3,51. Το μεγαλύτερο μέχρι σήμερα κομμάτι που βρέθηκε ζυγίζει 600 γρ. Η εξωτερική μορφή ακατέργαστου διαμαντιού είναι ακανόνιστη και θαμπή, η κατεργασμένη όμως έχει ισχυρή διαμαντένια λάμψη. Κατά την κατεργασία δίνονται στα διαμάντια τέτοια σχήματα, ώστε οι ακτίνες του ήλιου να ανακλώνται ολικώς. Στο διαμάντι κάθε άτομο άνθρακα είναι τετραεδρικά ενωμένο με άλλα τέσσερα άτομα με ομοιοπολικούς δεσμούς. Με τη δομή αυτή εξηγείται η μεγάλη συνεκτικότητα του διαμαντιού. Είναι το σκληρότερο από όλα τα σώματα και για το λόγο αυτό χρησιμοποιείται για το κόψιμο των γυαλιών, την κατεργασία άλλων πολύτιμων λίθων κτλ. Η αξία του υπολογίζεται από το βάρος και το μέγεθός του και ο βαθμός ποιότητάς του εκφράζεται σε καράτια. Το διαμάντι δε λιώνει. Έπειτα από ισχυρή θέρμανση σε κενό μετατρέπεται σε γραφίτη και με την παρουσία αέρα ενώνεται με το οξυγόνο και σχηματίζει διοξείδιο του άνθρακα. Το διαμάντι δεν έχει αγωγιμότητα, καθώς δεν υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια στον κρύσταλλό του. Επίσης έχουν κατασκευαστεί και τεχνητά διαμάντια. Πρώτος κατασκεύασε τεχνητό διαμάντι ο Μοϊσάν το 1893 με μορφή μικροσκοπικών κρυστάλλων. Σήμερα κατασκευάζονται τεχνητά διαμάντια με άσκηση πολύ υψηλών πιέσεων σε γραφίτη, ο οποίος βρίσκεται σε υψηλή θερμοκρασία, περίπου 3.000°C. Επίσης, έχουν κατασκευαστεί μικρά διαμάντια με διάλυση του άνθρακα σε λιωμένο σίδηρο, ο οποίος κατά την από έξω προς τα μέσα στερεοποίησή του ασκεί στο εσωτερικό του συστήματος τεράστιες πιέσεις.
2. Γραφίτης. Βρίσκεται στη Σιβηρία, Κεντρική Ευρώπη, Σρι Λάνκα, Μαδαγασκάρη και αλλού. Συναντιέται κυρίως σε μεταμορφωσιγενή πετρώματα από μεταμόρφωση οργανικών ουσιών. Επίσης παρασκευάζεται και τεχνητά με θέρμανση ανθρακίτη και άμμου σε ηλεκτρικό καμίνι, οπότε σχηματίζεται στην αρχή ανθρακοπυρίτιο, το οποίο κατόπιν διασπάται σε γραφίτη και πυρίτιο. Στο γραφίτη οι ομοιοπολικοί δεσμοί εκτείνονται προς δύο κατευθύνσεις. Τα ενωμένα με ομοιοπολικούς δεσμούς άτομα βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο σχηματίζοντας κανονικά εξάγωνα. Προς μια τρίτη κατεύθυνση τα άτομα άνθρακα ενώνονται με δυνάμεις van der Waals. Αποτέλεσμα της δομής του είναι η εμφάνισή του ως «φυλλόμορφο». Έτσι εξηγείται η μικρότερη συνεκτικότητα και πυκνότητά του, σε σύγκριση με το διαμάντι. Έχει χρώμα σταχτόμαυρο και λάμψη μεταλλική, είναι καλός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού, έχει πυκνότητα 2,25 και λιώνει πολύ δύσκολα. Χρησιμοποιείται ως λιπαντικό των μηχανών, ως ηλεκτρόδιο ηλεκτρικών καμινιών, για την κατασκευή μολυβιών σε μείγμα με άργιλο, στη γαλβανοπλαστική, ως επιβραδυντής νετρονίων στους πυρηνικούς αντιδραστήρες κτλ.
3. Άμορφα είδη άνθρακα. Γαιάνθρακες. Αυτοί δεν αποτελούνται από καθαρό άνθρακα, αλλά περιέχουν και υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο, θείο με μορφή διάφορων ενώσεών τους με άνθρακα ή μέταλλα. Ανάλογα με τη γεωλογική περίοδο από την οποία άρχισε η απανθράκωση, οι γαιάνθρακες περιέχουν μεγαλύτερο ή μικρότερο ποσοστό άνθρακα και για το λόγο αυτό διακρίνονται σε τέσσερα κυρίως είδη, τα εξής:
α) Ανθρακίτης. Είναι ο γαιάνθρακας με τη μεγαλύτερη ηλικία. Περιέχει περίπου 90% άνθρακα σε ξερή κατάσταση και, όταν καίγεται, δίνει 8.500 Kcal/Kgr. Είναι σώμα στερεό, μαύρο και σπάζει εύκολα. Χρησιμοποιείται ως καύσιμη ύλη.
β) Λιθάνθρακας. Είναι γαιάνθρακας μέσης ηλικίας. Σε ξερή κατάσταση περιέχει περίπου 75% άνθρακα και, όταν καίγεται, δίνει περίπου 7.500 Kcal/Kgr. Οι λιθάνθρακες περιέχουν κλεισμένα μέσα τους αέρια και κυρίως μεθάνιο, το οποίο είναι πρόξενος των καταστροφών από τις εκρήξεις στα ανθρακωρυχεία.
γ) Λιγνίτης. Είναι νεότερης ηλικίας γαιάνθρακας. Σε ξερή κατάσταση περιέχει 65% άνθρακα και, όταν καίγεται, δίνει περίπου 6.500 Kcal/Kgr. Στην Ελλάδα βρίσκεται στην Πτολεμαΐδα, Αλιβέρι, Μεγαλόπολη κ.α. Η εκμετάλλευσή του για παραγωγή ενέργειας παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, γιατί είναι το μόνο είδος από τα ορυκτά καύσιμα που υπάρχει άφθονο στην Ελλάδα. Ο λιγνίτης συγκαταλέγεται ανάμεσα στα κατώτερα από άποψη ποιότητας είδη ορυκτών ανθράκων, λόγω της μικρής θερμικής απόδοσης και του μεγάλου ποσού στάχτης και θειαφιού. Ωστόσο, για την Ελλάδα αποτελεί αξιόλογη πηγή ενέργειας, αφού προηγουμένως δεχτεί επεξεργασία για τη βελτίωση της ποιότητάς του (ξήρανση, απομάκρυνση κατά το δυνατό των γαιωδών προσμείξεων και μπρικετάρισμα).
δ) Τύρφη. Είναι νεότατος γαιάνθρακας και προέρχεται από την ανθράκωση υδρόβιων φυτών. Σε ξερή κατάσταση περιέχει 55% περίπου άνθρακα και, όταν καίγεται, αποδίδει περίπου 5.000 Kcal/Kgr. Χρησιμοποιείται ως καύσιμη ύλη.
Άνθρακας τεχνητής παρασκευής.
α) Κοκ. Ονομάζεται και εξανθράκωμα και είναι πορώδες προϊόν ξηρής απόσταξης των λιθανθράκων. Το χρώμα του είναι χαλυβότεφρο. Το κοκ είναι σκληρό και πορώδες. Χρησιμοποιείται ως καύσιμο καλής ποιότητας, γιατί κατά την καύση του δίνει μεγάλα ποσά θερμότητας. Επίσης, χρησιμοποιείται στη μεταλλουργία ως αναγωγικό μέσο.
β) Άνθρακας των αποστακτήρων. Τον παίρνουμε από τα τοιχώματα των αποστακτικών συσκευών των λιθανθράκων. Προέρχεται από τη διάσπαση αέριων υδρογονανθράκων, οι οποίοι παράγονται κατά την ξερή απόσταξη των λιθανθράκων. Είναι σώμα στερεό, σταχτόμαυρο, σκληρό, καλός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού, και χρησιμοποιείται για την κατασκευή ηλεκτροδίων.
γ) Ξυλάνθρακας. Παράγεται με την ξερή απόσταξη του ξύλου σε ειδικούς αποστακτήρες, με την απουσία αέρα ή και την ατελή καύση ξερών ξύλων με περιορισμένο ποσό αέρα (καμίνι). Ο ξυλάνθρακας είναι πολύ πορώδες υλικό, έχει μεγάλη θερμική απόδοση που φτάνει τις 8.000 Kcal/Kgr, έχει μικρή ποσότητα στάχτης και, το σπουδαιότερο, είναι απαλλαγμένος από θείο και θειούχες ενώσεις, πράγμα το οποίο τον κάνει πολύτιμο για την παρασκευή ειδικών χαλύβων. Λόγω της πορώδους σύστασής του έχει απορροφητικές ικανότητες και μπορεί να απορροφήσει χρώματα και μυρωδιές από διάφορα προϊόντα. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιείται πάρα πολύ στη βιομηχανία ως αποχρωστικό και αποσμητικό.
δ) Ζωικός άνθρακας. Παράγεται από την απανθράκωση οργανικών ουσιών ζωικής προέλευσης (κόκαλα, αίμα κ.ά.). Ειδικά στην περίπτωση της απανθράκωσης των οστών το προϊόν που παράγεται (οστεάνθρακας) είναι πολύ πορώδες και έχει άριστες προσροφητικές ικανότητες.
ε) Αιθάλη (καπνιά). Δημιουργείται από την ατελή καύση διάφορων κορεσμένων υδρογονανθράκων, του πετρελαίου, του βενζολίου, της πίσσας κ.ά. Χρησιμοποιείται στη βιομηχανία των ελαστικών, των βερνικιών κτλ.
Φυσικές ιδιότητες του άνθρακα. Όλες οι μορφές του άνθρακα είναι σώματα στερεά, άοσμα και όλα σχεδόν μαύρα, εκτός από το διαμάντι. Είναι σώματα αδιάλυτα στους κοινούς διαλύτες και διαλύονται μόνο σε τήγμα σιδήρου.
Χημικές ιδιότητες του άνθρακα. Ο άνθρακας στις συνηθισμένες θερμοκρασίες είναι σχετικά αδρανές στοιχείο. Στις υψηλές όμως θερμοκρασίες ο άνθρακας αντιδρά με το οξυγόνο, το θείο, το φθόριο, το υδρογόνο κ.ά., π.χ. C+O2 → CO2. Ενώνεται επίσης σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες με το οξυγόνο διάφορων οξειδίων και προκαλεί αναγωγή, π.χ. 2CuO+C → CO2+2Cu. Υδρατμός που διαβιβάζεται πάνω από κοκ θερμοκρασίας 1.100°C ανάγεται κατά την εξίσωση C+H2O CO+H2. Το μείγμα μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου που παίρνουμε ονομάζεται υδραέριο. Σε υψηλές επίσης θερμοκρασίες ενώνεται με διάφορα μέταλλα και δίνει τα διάφορα καρβίδια (ανθρακασβέστιο κτλ.). Τέλος, διαλύεται σε τήγματα ορισμένων μετάλλων και σχηματίζει διάφορα κράματα (π.χ. χάλυβα).
Κύκλος του άνθρακα στη φύση. Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) είναι το τελικό προϊόν της καύσης οργανικών ουσιών και στοιχειακού άνθρακα. Μεγάλες ποσότητες CO2 παράγονται επίσης κατά την αναπνοή φυτών και ζώων. Μεγάλες ποσότητες CO2 καταναλίσκονται όμως επίσης και κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης.
Κατά τη διάλυση του CO2 στο νερό σχηματίζεται το ασθενές ανθρακικό οξύ του οποίου τα άλατα υπάρχουν σε αφθονία στη φύση (νερά βροχής, εδάφους).
Με τις παραπάνω λειτουργίες αλλά και άλλες δευτερεύουσες η ποσότητα του CO2 παραμένει τελικά σταθερή στην ατμόσφαιρα (~ 300 ppm). Οι διεργασίες αυτές αποτελούν τον κύκλο του άνθρακα στη φύση.
Η συνεχώς αυξανόμενη συγκέντρωση CO2 στην ατμόσφαιρα λόγω των πολλών καύσεων προκαλεί την αύξηση της μέσης θερμοκρασίας της. Το γεγονός αυτό είναι γνωστό ως φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) αποτελεί επίσης παράμετρο που καθορίζει την έκταση της ρύπανσης στην ατμόσφαιρα. Πηγές εκπομπής του CO είναι τα ηφαίστεια, οι πυρκαγιές στα δάση, η οξείδωση υδρογονανθράκων και δράσεις βακτηρίων. Κυρίως όμως σχηματίζεται κατά την ατελή καύση του άνθρακα (εγκαταστάσεις θέρμανσης, παραγωγής ενέργειας, αυτοκίνητα). Σήμερα γίνονται προσπάθειες για τον περιορισμό των εκπομπών του στην ατμόσφαιρα.
Άνθρακας-14.Ραδιοϊσότοπο του άνθρακα που συμβολίζεται ως. Έχει τη μεγαλύτερη ημιπερίοδο ζωής μεταξύ των πέντε ραδιοϊσοτόπων του άνθρακα (5.570 χρόνια). Η ημιπερίοδος ζωής αποτελεί φυσική σταθερή κάθε ισοτόπου και εκφράζει το χρόνο στον οποίο θα έχει υποστεί ραδιενεργό διάσπαση η μισή ποσότητα του ισοτόπου σε σχέση με την αρχική. Ο 14C προήλθε δευτερογενώς από την κοσμική ακτινοβολία, ενώ βρίσκεται και εκπέμπει ραδιενέργεια στη φύση. Βρίσκεται επίσης και στο ανθρώπινο σώμα. Το ισότοπο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως «ιχνηλάτης» για την παρακολούθηση της πορείας διάφορων χημικών αντιδράσεων με τη μέθοδο της ιχνηθέτησης.
Ειδικότερα, στη μέτρηση του ραδιενεργού ισοτόπου 14C βασίζεται η μέθοδος ραδιοανθρακικής χρονολόγησης, κατά την οποία είναι δυνατό να βρεθεί η «ηλικία» ορισμένων αντικειμένων που περιέχουν το ισότοπο αυτό. Έτσι, μπορεί να χρονολογηθεί ένα παλιό ξύλινο αντικείμενο, ένας παλιός σκελετός ή η δημιουργία ενός πετρώματος.
Η μέθοδος βασίζεται στο γεγονός ότι η αναλογία του 14C και του κοινού 12C στους ζωντανούς ιστούς είναι καθορισμένη. Με το θάνατο του οργανισμού σταματούν οι λειτουργίες της φωτοσύνθεσης και του μεταβολισμού, συνεπώς και η προμήθεια του οργανισμού σε 12C και 14C. Η ποσότητα του 14C ελαττώνεται συνεχώς παρά το θάνατο του οργανισμού καθώς ο 14C εκπέμπει ακτινοβολία β δίνοντας επίσης άζωτο κατά την αντίδραση:
Η ποσότητά του όμως δεν αναπληρώνεται με τη φωτοσύνθεση, όταν ο οργανισμός δεν είναι πια ζωντανός. Η ελάττωση της ποσότητάς του γίνεται με ρυθμό 50% σε 5.570 χρόνια. Σ’ αυτές τις παρατηρήσεις βασίστηκε ο Αμερικανός καθηγητής Libby και ανέπτυξε τη μέθοδο της ραδιοανθρακικής χρονολόγησης.
Ανθρακασβέστιο.Δυαδική ένωση του άνθρακα με το ασβέστιο. Ανήκει στα καρβίδια και ο χημικός του τύπος είναι CaC2. Από φυσική άποψη είναι σκόνη λευκή, διαφανής, αδιάλυτη σε όλα τα διαλυτικά μέσα, με πυκνότητα 2,22. Η πρώτη παρασκευή του έγινε από το Βίλερ το 1862, αλλά η πιο απλή μέθοδος είναι η θέρμανση μείγματος οξειδίου του ασβεστίου και του άνθρακα σε ηλεκτρικό καμίνι σύμφωνα με την αντίδραση: CaO+3C → CaC2+CO. Το ανθρακασβέστιο που παρασκευάζεται βιομηχανικά έχει χρώμα σταχτί, είναι σκληρό και δύσοσμο. Διασπάται από το νερό και δίνει ακετυλένιο, ενώ έχει τη δυνατότητα να δεσμεύει το άζωτο της ατμόσφαιρας, οπότε και χρησιμοποιείται κατευθείαν ως λίπασμα ή για την παρασκευή αμμωνίας, ουρίας κτλ. Στη μεταλλουργία χρησιμοποιείται ως αναγωγικό.
Ανθρακένιο.Πολυκυκλικός αρωματικός υδρογονάνθρακας με εμπειρικό τύπο C14H10. Αποτελείται από τρεις αρωματικούς πυρήνες, συμπυκνωμένους σε ευθεία διάταξη. Βρίσκεται στο πράσινο έλαιο της λιθανθρακόπισσας, από όπου διαχωρίζεται κατάλληλα και εμφανίζεται συνήθως με μορφή άχρωμων κρυσταλλικών φυλλιδίων. Διαλύεται δύσκολα στα συνηθισμένα διαλυτικά μέσα.
Από χημική άποψη εμφανίζει πολύ εξασθενημένο αρωματικό χαρακτήρα, ενώ σε κατάλληλες συνθήκες δίνει αντιδράσεις αντικατάστασης.
Αποτελεί την πρώτη ύλη για την παρασκευή χρωμάτων αλιζαρίνης.
Ανθρακικά άλατα.Τα άλατα που παράγονται από ανθρακικό οξύ (Η2CO3) και βάσεις. Παρασκευάζονται με διοχέτευση διοξειδίου του άνθρακα σε διαλύματα βάσεων ή με αντιδράσεις σχηματισμού ιζήματος, γιατί όλα τα ανθρακικά άλατα είναι δυσδιάλυτα, εκτός από τα άλατα του καλίου, νατρίου και αμμωνίου. Αντίθετα, τα όξινα ανθρακικά άλατα είναι ευδιάλυτα: CO2+NaOH ® NaHCO3, CO2+2NaOH ® Na2CO3+H2O.
Χημικές ιδιότητες. α) Τα υδατικά διαλύματα των ουδέτερων και όξινων ανθρακικών αλάτων του καλίου και του νατρίου εμφανίζουν αλκαλική αντίδραση λόγω υδρόλυσης. β) Με επίδραση ενός οξέος σε ανθρακικό άλας (ουδέτερο, όξινο ή βασικό) παίρνουμε άλας του οξέος, διοξείδιο του άνθρακα και νερό. γ) Με επίδραση διοξειδίου του άνθρακα σε ουδέτερο διάλυμα ανθρακικού άλατος παίρνουμε όξινο άλας. δ) Με θέρμανση των ουδέτερων ανθρακικών αλάτων (εκτός από κάλιο και νάτριο) παίρνουμε οξείδιο μετάλλου και διοξείδιο του άνθρακα. ε) Τα βασικά ανθρακικά άλατα με θέρμανση δίνουν οξείδιο του μετάλλου, διοξείδιο του άνθρακα και νερό. στ) Τα όξινα ανθρακικά άλατα με θέρμανση δίνουν ουδέτερο ανθρακικό άλας, διοξείδιο του άνθρακα και νερό.
Ανίχνευση. Η αντίδραση Na2CO3+2HCl ® 2NaCl+CO2+H2O χρησιμοποιείται για την ανίχνευση των ανθρακικών αλάτων από το παραγόμενο διοξείδιο του άνθρακα.
Ανθρακικό οξύ.Ασθενές οξύ με χημικό τύπο Η2CO3, το οποίο σχηματίζεται κατά τη διάλυση του διοξειδίου του άνθρακα στο νερό σε κανονικές συνθήκες: CO2+H2O ® H2CO3. Η αντίδραση αυτή είναι αμφίδρομη, γιατί το ανθρακικό οξύ με ελαφριά θέρμανση διασπάται προς διοξείδιο του άνθρακα και για το λόγο αυτό δεν έχει απομονωθεί σε ελεύθερη κατάσταση. Το H2CO3 είναι ασθενές διπρωτικό οξύ, διίσταται δηλαδή σε δύο στάδια:
H2CO3 ⇄ H+ +
⇄ H+ +
Ως διπρωτικό οξύ δίνει όξινα (NaHCO3) και ουδέτερα (Na2CO3) άλατα τα οποία αφθονούν στη φύση. Τα περισσότερα ανθρακικά άλατα είναι δυσδιάλυτα με εξαίρεση τα άλατα με αλκαλιμέταλλα και με αμμώνιο.
Το ανθρακικό οξύ δίνει και σειρά όξινων ανθρακικών αλάτων. Αυτά τα παίρνουμε συνήθως κατά τη διαβίβαση διοξειδίου του άνθρακα σε υδατικά διαλύματα ανθρακικών αλάτων: CaCO3+H2O+CO2 ® Ca(HCO3)2. Έτσι, πετυχαίνουμε και τη διαλυτοποίηση του ανθρακικού ασβεστίου μετατρέποντάς το σε διαλυτό όξινο ανθρακικό ασβέστιο.
Ανίχνευση. Θολώνει διαυγές διάλυμα υδροξειδίου του ασβεστίου λόγω του σχηματισμού αδιάλυτου ανθρακικού ασβεστίου.
Ανθρακινόνη.Οργανική δικαρβονυλική χημική ένωση, παράγωγο του ανθρακενίου. Ο χημικός τύπος είναι C14H8O2. Παρασκευάζεται με οξείδωση του ανθρακένιου με διχρωμικό ή χλωρικό νάτριο. Μπορεί να παρασκευαστεί καταλυτικά με ατμοσφαιρικό οξυγόνο, με την παρουσία οξειδίων του βαναδίου ή του νομπελίου ή με συμπύκνωση φθαλικού ανυδρίτη και βενζολίου.
Η ανθρακινόνη είναι κίτρινοι κρύσταλλοι διαλυτοί στο βενζόλιο. Δε δείχνει τις τυπικές ιδιότητες των δι-κινονών, δηλαδή οσμή, πτητικότητα με υδρατμούς και ισχυρή οξειδωτική ικανότητα. Από τα παράγωγά της, διαδεδομένες και ιδιαίτερης σημασίας είναι οι υδροξυ-ανθρακινόνες. Παρασκευάζονται από την ανθρακινόνη με σουλφούρωση προς σουλφοξέα και σύντηξη με υδροξείδια των αλκαλίων. Άλλο παράγωγό της είναι η αλιζαρίνη, η οποία είναι 1,2-δι-υδροξυ-ανθρακινόνη.
Ανθρακοκορούνδιο.Χημική ανόργανη ένωση. Λέγεται και ανθρακοπυρίτιο ή ανθρακούχο πυρίτιο (Carborundum) με χημικό τύπο SiC. Ανήκει στις ενώσεις που ονομάζονται καρβίδια παρεμβολής, στα οποία τα άτομα άνθρακα εισέρχονται στο κρυσταλλικό πλέγμα κυρίως μεταβατικών μετάλλων, όπου καταλαμβάνουν κενές θέσεις. Στο SiC τα άτομα του άνθρακα και του πυριτίου περιβάλλουν τετραεδρικά το ένα το άλλο. Είναι σώμα κρυσταλλικό ή και άμορφο, εξαιρετικά σκληρό, με τη σκληρότητα περίπου του διαμαντιού (σκληρότητα μεταξύ 9 και 10 βαθμών). Λόγω της μεγάλης σκληρότητάς του χρησιμοποιείται για να μετατρέπει σε λείες διάφορες ανώμαλες επιφάνειες. Παρασκευάστηκε για πρώτη φορά το έτος 1891 από τον Άτσεσον. Για την παρασκευή του SiC χρησιμοποιείται «κοκ» με περιεκτικότητα 85-90% σε άνθρακα και άμμος χαλαζία με περιεκτικότητα 97-99,5% σε διοξείδιο του πυριτίου (SiO2). Σ’ αυτά προστίθεται ξυλάλευρο, το οποίο καθώς καίγεται, επιτρέπει την έξοδο στα διάφορα αέρια που παράγονται κατά την αντίδραση και μικρό ποσοστό χλωριούχου νατρίου, χρήσιμο για την απομάκρυνση των προσμείξεων σιδήρου και αργιλίου. Η αντίδραση παρασκευής ανθρακοπυριτίου είναι: SiO2+3C ® SiC+2CO.
Σε θερμοκρασία περιβάλλοντος το ανθρακοπυρίτιο είναι μονωτής, αλλά σε υψηλές θερμοκρασίες εμφανίζει μεγάλη αγωγιμότητα, όπως ο γραφίτης. Έτσι παρουσιάζει ιδιότητες ημιαγωγού και χρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικές εφαρμογές. Επίσης χρήσιμο είναι στη βιομηχανία κατασκευής πυρίμαχων υλικών και πυρανθεκτικών τούβλων. Λόγω της μεγάλης σκληρότητάς του χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή δίσκων κοπής μετάλλων, γυαλόχαρτων και άλλων λειαντικών υλικών.
Ανιλίνη ή φαινυλαμίνη.Οργανική ένωση με χημικό τύπο C6H5NH2. Ονομάζεται επίσης αμινοβενζόλιο και αποτελεί την απλούστερη και σπουδαιότερη αρωματική αμίνη. Βρίσκεται σε μικρά ποσοστά στη λιθανθρακόπισσα.
Παρασκευή. Παρασκευάζεται από το νιτροβενζόλιο (C6H5NΟ2) με αναγωγή με υδρογόνο «εν τω γεννάσθαι», το οποίο παράγεται με επίδραση σιδήρου πάνω σε υδροχλωρικό οξύ:
C6H5NO2 2H2O+ C6H5NH2.
Φυσικές ιδιότητες. Είναι υγρό άχρωμο, ελαιώδες, δύσκολα διαλυτό στο νερό. Βράζει στους 184°C. Οι ατμοί του προκαλούν ιλίγγους και έχει δηλητηριώδη δράση.
Χημικές ιδιότητες. Οι χημικές ιδιότητες της ανιλίνης ταξινομούνται: α) Σ' αυτές που οφείλονται στην παρουσία της αμινομάδας (-NH2). β) Σ' αυτές που οφείλονται στην παρουσία του βενζολικού πυρήνα. γ) Σ' αυτές που οφείλονται και στα δύο, όπως π.χ. η οξείδωση.
Η ανιλίνη ως ασθενής βάση αντιδρά με ανόργανα οξέα και δίνει άλατα. Αν θερμανθεί με οργανικά οξέα σχηματίζονται ανιλίδια. Με επίδραση οξειδωτικών μετατρέπεται σε κινόνη, αζωβενζόλιο ή αμινοφαινόλη. Έτσι παρασκευάζεται και το χρώμα της, το μαύρο της ανιλίνης.
Χρήσεις. Χρησιμοποιείται για την παρασκευή αζωχρωμάτων (χρώματα ανιλίνης) και για την παρασκευή φαρμάκων (αντιφεβρίνη κ.ά.).
Ανιόν.Αρνητικά φορτισμένο σωματίδιο που κινείται προς την άνοδο κατά την ηλεκτρόλυση ενός διαλύματος. Συνήθως είναι αμέταλλο και μπορεί να αποτελείται από ένα άτομο, π.χ. Cl- ή από ομάδα ατόμων (ρίζα), π.χ.
Ανισοτροπία.Η μεταβολή των χαρακτηριστικών ιδιοτήτων, κρυσταλλικών κυρίως σωμάτων, ανάλογα με τη διεύθυνση κατά την οποία γίνεται η μέτρηση των ιδιοτήτων αυτών. Τα σώματα που παρουσιάζουν τέτοια συμπεριφορά ονομάζονται ανισότροπα. Για παράδειγμα, στον κρύσταλλο του ασβεστίτη, ανάλογα με την κατεύθυνση παρατήρησης του φωτός που περνάει μέσα από τη μάζα του, ο δείκτης διάθλασής του μεταβάλλεται από 1,49 σε 1,66, ενώ η θερμική του αγωγιμότητα παρουσιάζει επίσης διάφορες τιμές στις διάφορες κατευθύνσεις. Όλα τα σώματα που κρυσταλλώνονται σε κρυσταλλικά συστήματα, εκτός του κυβικού, είναι ανισότροπα. Για τις ουσίες που ανήκουν στο κυβικό σύστημα υπάρχει μια διαφοροποίηση, επειδή εμφανίζονται ως ισότροπες σε σχέση με το πολωμένο φως, το δείκτη διάθλασης και τη θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, ενώ είναι ανισότροπες σε άλλα φαινόμενα, όπως η ταχύτητα του ήχου και η ελαστικότητα.
Η ισοτροπία είναι αποτέλεσμα της σφαιρικής συμμετρίας των δομικών μονάδων του κρυσταλλικού πλέγματος, ενώ σε κάθε περίπτωση που κάποια δομική μονάδα απομακρυνθεί από τη σφαιρική συμμετρία εμφανίζεται το φαινόμενο της ανισοτροπίας. Οι ανισοτροπικές ιδιότητες ορισμένων σωμάτων βρίσκουν σπουδαίες τεχνολογικές εφαρμογές. Αυτό συμβαίνει με το γραφίτη και τις προσπάθειες για παραγωγή μεγάλων κομματιών γραφίτη, με τη διαδικασία της αέριας διάσπασης υδρογονανθράκων σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 2.000°C. Το υλικό που παράγεται λέγεται πυρολυτικός γραφίτης, έχει έντονες ανισοτροπικές ιδιότητες και μοιάζει με μέταλλο. Οι μεγάλες τιμές ανισοτροπίας του πυρολυτικού γραφίτη σε ό,τι αφορά τη θερμική και την ηλεκτρική αγωγιμότητα τον κάνουν εξαιρετικά χρήσιμο υλικό στη βιομηχανία κατασκευής πυραύλων και διαστημόπλοιων. Τέτοιο υλικό υπάρχει στα ακροφάσια εξόδου των αερίων καθώς και στην επίστρωση των διαστημόπλοιων που επιστρέφουν στη γη, ως προστασία από τις πολύ υψηλές θερμοκρασίες λόγω τριβής με τα μόρια του ατμοσφαιρικού αέρα.
Ανίχνευση.Διαδικασία με την οποία γίνεται δυνατή η πιστοποίηση της παρουσίας ενός χημικού στοιχείου ή μιας ένωσης σε ένα ελεγχόμενο υλικό. Η ποιοτική ανάλυση χρησιμοποιείται για την ανίχνευση των στοιχείων που περιέχονται σε μια ένωση και βρίσκει εφαρμογή κυρίως στις οργανικές ενώσεις. Η ανίχνευση του κάθε στοιχείου μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο με ιοντικές αντιδράσεις, με αποτέλεσμα να είναι απαραίτητη η μετατροπή της σε ιόντα ή να χρησιμοποιηθούν άλλες εξειδικευμένες μέθοδοι. Στις οργανικές ενώσεις ανιχνεύεται αρχικά η ύπαρξη άνθρακα, υδρογόνου, αζώτου, θείου και αλογόνων, ενώ η ανίχνευση ύπαρξης άλλων στοιχείων απαιτεί τις περισσότερες φορές μετατροπή τους σε ανόργανες ενώσεις, οπότε αυτά προσδιορίζονται με μεθόδους της Αναλυτικής Χημείας. Το χρώμα που παίρνει κάποιο διάλυμα, το χρώμα του ιζήματος που κατακάθεται ή το συγκεκριμένο χρώμα που παίρνει η φλόγα όταν καίγεται μια ουσία είναι ενδείξεις παρουσίας ορισμένων στοιχείων ή χημικών ενώσεων στο εξεταζόμενο υλικό.
Ανόπτηση.Η μέθοδος αύξησης της αντοχής ενός κράματος, όπως είναι ο χάλυβας, που επιτυγχάνεται με τη θέρμανσή του σε μια προκαθορισμένη θερμοκρασία και με τη διατήρησή του σε αυτή τη θερμοκρασία για επίσης προκαθορισμένο χρόνο, ενώ η ψύξη του σε θερμοκρασία δωματίου πρέπει να γίνεται με συγκεκριμένο ρυθμό. Στο χάλυβα ο στόχος αυτής της διαδικασίας είναι να θερμάνουμε το κράμα σε μια τέτοια θερμοκρασία που θα επιτρέψει στην περίσσεια καρβιδίου να υποστεί καθίζηση στο υπέρκορο στερεό διάλυμα μαρτενσίτη και στη συνέχεια το κορεσμένο διάλυμα να ψυχθεί αρκετά γρήγορα, ώστε να αποφευχθεί περαιτέρω καθίζηση ή ανάπτυξη κόκκων. Γι’ αυτό και ο χάλυβας σβήνεται αμέσως με εμβάπτιση σε ψυχρό νερό.
Ανόργανες ενώσεις.Χημικές ενώσεις οι οποίες στο μόριό τους δεν περιέχουν άτομα άνθρακα εκτός από τα οξείδια του άνθρακα, το ανθρακικό οξύ και τα ανθρακικά άλατα. Οι ανόργανες ενώσεις είναι αντικείμενο μελέτης της Ανόργανης Χημείας. Σε αντίθεση με τις οργανικές ενώσεις, που στο μόριό τους περιλαμβάνουν οπωσδήποτε άτομα άνθρακα, οι ανόργανες ενώσεις είναι σταθερότερες σε επίδραση θέρμανσης και αντιδραστηρίων. Επίσης το μεγαλύτερο μέρος των ανόργανων ενώσεων είναι στερεά ιοντικής κατασκευής, ενώ οι αντιδράσεις μεταξύ τους είναι ιοντικές και ποσοτικές. Ο συνολικός αριθμός των ανόργανων ενώσεων δεν ξεπερνάει τις 60.000.
Ανόργανη χημεία.Κλάδος της Χημείας, ο οποίος έχει ως αντικείμενο μελέτης όλα τα στοιχεία και τις ανόργανες ενώσεις, οι οποίες δεν περιέχουν στο μόριό τους άτομα άνθρακα εκτός από τα οξείδια του άνθρακα, το ανθρακικό οξύ και τα ανθρακικά άλατα. Παλαιότερα η ανόργανη χημεία λεγόταν και ορυκτοχημεία, επειδή θεωρούνταν ότι όλες οι ανόργανες ενώσεις προέρχονταν από τα ορυκτά.
Αντιβιοτικό.Φάρμακα που παράγονται από μικροοργανισμούς και έχουν την ιδιότητα να θανατώνουν ή να αναστέλλουν τον πολλαπλασιασμό άλλων μικροοργανισμών. Παραδείγματα αποτελούν η πενικιλίνη, οι κεφαλοσπορίνες, οι αμινογλυκωσίδες, η στρεπτομυκίνη και οι τετρακυκλίνες.
Η πενικιλίνη ήταν το πρώτο αντιβιοτικό που ανακαλύφθηκε και χρησιμοποιήθηκε το 1940. Η ανακάλυψη και απομόνωση το 1958 του πυρήνα της πενικιλίνης, το 6-αμινο πενικιλινικό οξύ, επέτρεψε να συντεθούν πολλές νέες πενικιλίνες. Αυτές αποτελούν τη μεγαλύτερη ομάδα αντιβιοτικών που χρησιμοποιούνται στην κλινική ιατρική. Πολλοί σταφυλόκοκκοι έχουν αναπτύξει αντίσταση στη βενζυλοπενικιλίνη, την πρώιμη μορφή του φαρμάκου, επειδή παράγουν τις πενικιλινάσες, ένζυμα που διασπούν το δακτύλιο της πενικιλίνης. Άλλες μορφές πενικιλίνης, όμως, όπως η κλοξακιλίνη και η φλουοξακιλίνη, δεν προσβάλλονται και χρησιμοποιούνται για τους ανθεκτικούς στην πενικιλίνη στρεπτόκοκκους.
Οι κεφαλοσπορίνες προέρχονται από το σύμπλοκο κεφαλοσπορίνη C, που λαμβάνεται κατόπιν ζύμωσης του μύκητα κεφαλόσπορου. Ο πυρήνας της κεφαλοσπορίνης, 7-αμινο κεφαλοσπορικό οξύ, είναι η βάση για τη σύνθεση των ημισυνθετικών σύμπλοκων κεφαλοσπορινών. Η πρώτη ημισυνθετική κεφαλοσπορίνη, η κεφαλοθίνη, εμφανίστηκε το 1962. Ακολούθησε η κεφαλοριδίνη το 1964. Οι αρχικές κεφαλοσπορίνες δίνονταν σε μορφή ένεσης. Τα σύγχρονα παρασκευάσματα μπορούν να δοθούν από το στόμα και καταστρέφονται λιγότερο από τις β-λακταμάσες και έχουν έτσι ένα ευρύτερο αντιμικροβιακό φάσμα. Οι νεότερες κεφαλοσπορίνες περιλαμβάνουν την κεφαλεξίνη, την κεφαζολίνη, την κεφακετρίλη, την κεφαπιρίνη, την κεφαμανδόλη, την κεφουραξίμη, την κεφροδίνη, την κεφοδροξίλη και την κεφοταξίνη. Η αδρανοποίηση των β-λακταμασών είναι η βάση της βακτηριακής αντίστασης και στις πενικιλίνες και στις κεφαλοσπορίνες, έτσι αυτά τα αντιβιοτικά είναι απαραίτητο να παρασκευάζονται με αντίσταση στις β-λακταμάσες.
Ένας συνθετικός αναστολέας της β-λακταμάσης, με την ονομασία κλαβουλανικό οξύ, έχει επίσης συντεθεί. Χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με πενικιλίνη και κεφαλοσπορίνη για να προλάβει την ανοχή των μικροβίων. Οι κεφαμυσίνες είναι μια νέα οικογένεια αντιβιοτικών που προστέθηκαν στα αντιβιοτικά της β- λακτάμης. Είναι παρόμοιες με τις κεφαλοσπορίνες στη δομή τους, παράγονται όμως όχι από μύκητες, αλλά από ακτινομύκητες.
Αντίδραση.Όταν δύο ή περισσότερα σώματα (ή και ένα μόνο) βρεθούν σε κατάλληλες συνθήκες, αλληλεπιδρούν, με αποτέλεσμα τη δημιουργία νέου ή νέων σωμάτων με εντελώς διαφορετικές ιδιότητες. Στην περίπτωση αυτή λέμε ότι έγινε «χημική αντίδραση», την οποία και παριστάνουμε με την κατάλληλη χημική εξίσωση. Η φύση των αντιδρώντων σωμάτων, η οποία καθορίζει και τη μεταξύ τους χημική συγγένεια, καθώς και άλλοι εξωτερικοί παράγοντες (μέσα) επηρεάζουν την ταχύτητα μιας χημικής αντίδρασης. Κάθε χημική εξίσωση, εκτός από το χημικό φαινόμενο που συμβαίνει, παριστά και: α) τα αντιδρώντα σώματα και τα προϊόντα της αντίδρασης, β) τη σταθερή αναλογία βάρους μεταξύ των αντιδρώντων και των προϊόντων της αντίδρασης και γ) τη σταθερή αναλογία όγκων, όταν τα σώματα βρίσκονται σε αέρια κατάσταση.
Κατηγορίες. Οι χημικές αντιδράσεις, δηλαδή τα διάφορα χημικά φαινόμενα, δεν είναι όλα του ίδιου τύπου. Για το λόγο αυτό, με βάση διάφορα κριτήρια, ταξινομούνται στις εξής κατηγορίες:
1. Ανάλογα με τη φύση των αντιδρώντων σωμάτων, οι αντιδράσεις διακρίνονται σε: α) μοριακές, στις οποίες τα σώματα που αντιδρούν βρίσκονται σε μορφή μορίων, π.χ. N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 και β) ιοντικές, στις οποίες τα σώματα που αντιδρούν βρίσκονται με μορφή ιόντων, π.χ. Ag++Cl-  AgCl.
2. Ανάλογα με το πραγματοποιούμενο αποτέλεσμα διακρίνουμε τα εξής είδη αντιδράσεων: α) Αντιδράσεις σύνθεσης ή σχηματισμού με τις οποίες δύο ή περισσότερα στοιχεία αντιδρούν για το σχηματισμό (σύνθεση) μιας χημικής ένωσης. β) Αντιδράσεις αποσύνθεσης ή διάστασης στις οποίες μια χημική ένωση διασπάται στα στοιχεία από τα οποία αποτελείται ή σε άλλα απλούστερα σώματα. γ) Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης, στις οποίες ένα στοιχείο μπορεί να αντικαταστήσει ένα άλλο σε μια χημική ένωση και μάλιστα ένα ηλεκτροθετικό στοιχείο αντικαθίσταται από άλλο περισσότερο ηλεκτροθετικό ή ένα ηλεκτραρνητικό από άλλο περισσότερο ηλεκτραρνητικό. δ) Αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης, στις οποίες δύο χημικές ενώσεις αλλάζουν αμοιβαία τα ηλεκτροθετικά και τα ηλεκτραρνητικά τους τμήματα και σχηματίζονται δύο νέες ενώσεις, δηλαδή ενώνεται το θετικό τμήμα της μιας ένωσης με το αρνητικό τμήμα της άλλης. ε) Αντιδράσεις εξουδετέρωσης, στις οποίες, σύμφωνα με τις απόψεις του Σουηδού Σβάντε Αρένιους, επινοητή της θεωρίας της ηλεκτρολυτικής διάστασης, εξουδετερώνονται τόσο οι όξινες ιδιότητες, που οφείλονται στα Η+, όσο και οι βασικές που οφείλονται στα ΟΗ-.
3. Ανάλογα με το μηχανισμό που ακολουθούν διακρίνουμε τα εξής είδη αντιδράσεων: α) Αντιδράσεις οξέος-βάσης, στις οποίες συμβαίνει είτε μεταφορά ηλεκτρονίου από το οξύ προς τη βάση, π.χ. NH3 + HCl  NH4Cl (πρωτολυτικές αντιδράσεις κατά Broensted-Lowry), είτε προσφορά ζεύγους ηλεκτρονίων από τη βάση και αποδοχή από το οξύ, με αποτέλεσμα σχηματισμό ημιπολικού δεσμού (κατά Lewis), π.χ. CaO + SO3  CaSO4. Στην κατηγορία αυτή περιλαμβάνονται και οι αντιδράσεις εξουδετέρωσης κατά Αρένιους. β) Αντιδράσεις σχηματισμού ιζήματος (ή καθίζησης), στις οποίες από την αντίδραση μεταξύ ιόντων καθιζάνει ιοντικό στερεό σώμα, εφόσον οι συγκεντρώσεις των ιόντων έχουν τέτοιες τιμές, ώστε το γινόμενό τους να ξεπερνάει τη σταθερά του γινομένου διαλυτότητας του ιοντικού στερεού. γ) Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, στις οποίες λόγω μεταβίβασης ηλεκτρονίων ή ανακατανομής τους, γίνεται μεταβολή του αριθμού οξείδωσης δύο ή περισσότερων στοιχείων.
Σε ορισμένες περιπτώσεις γίνεται μεταβολή του αριθμού οξείδωσης ενός και μόνο στοιχείου, οπότε οι αντιδράσεις αυτές χαρακτηρίζονται ως αντιδράσεις αυτοξειδοαναγωγής.
Με βάση τα παραπάνω διακρίνουμε τις αντιδράσεις σ' εκείνες που πραγματοποιούνται με μεταβολή του αριθμού οξείδωσης ενός ή περισσότερων στοιχείων (οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις) και σ' εκείνες στις οποίες δε μεταβάλλεται ο αριθμός οξείδωσης κανενός στοιχείου (αντιδράσεις οξέος-βάσης, αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης, μέρος των οποίων ανήκει στην πραγματικότητα στις αντιδράσεις οξέος-βάσης).
Πολύπλοκες αντιδράσεις. Σ' αυτές ο μηχανισμός των αντιδράσεων δεν υπάγεται σε κανέναν τύπο. Γενικά όμως δύο ή περισσότερα σώματα αντιδρούν και σχηματίζουν δύο ή περισσότερα νέα σώματα: MnO2 + 4HCl  MnCl2 + 2H2O + Cl2, S + 6HNO3  H2SO4 + 6NO2 + 2H2O.
Αμφίδρομες αντιδράσεις. Πολλές χημικές αντιδράσεις μπορούν να συμβούν και κατά τις δύο αντίθετες διευθύνσεις. Οι αντιδράσεις αυτές ονομάζονται αμφίδρομες. Παράδειγμα αποτελεί η αντίδραση μεταξύ υδρογόνου και ιωδίου προς σχηματισμό υδροϊωδίου:
Η2(g) + J2(g) ⇄2HJ(g)
Εξώθερμες αντιδράσεις. Λέγονται οι αντιδράσεις κατά τις οποίες εκλύεται θερμότητα στο περιβάλλον, π.χ. H2 + 1/2O2  H2O + 57.800 cal.
Ενδόθερμες αντιδράσεις. Οι αντιδράσεις οι οποίες απορροφούν ενέργεια από το περιβάλλον κατά την πραγματοποίησή τους, π.χ. Η2Ο + 57.800 cal H2 + 1/2O2.
Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα των χημικών αντιδράσεων.
Ταχύτητα μιας χημικής αντίδρασης είναι ο ρυθμός με τον οποίο μειώνεται η συγκέντρωση ενός αντιδρώντος ή αυξάνεται η συγκέντρωση ενός προϊόντος. Η ταχύτητα εξαρτάται από τη φύση των σωμάτων που αντιδρούν και από ορισμένους εξωτερικούς παράγοντες, οι σπουδαιότεροι από τους οποίους είναι: α) Η συγκέντρωση. Αύξηση της συγκέντρωσης των αντιδρώντων, συνεπάγεται αύξηση του ποσοστού των συγκρούσεων μεταξύ των μορίων των αντιδρώντων με αποτέλεσμα την αύξηση της ταχύτητας της αντίδρασης. β) Η επιφάνεια επαφής. Η ταχύτητα μιας αντίδρασης αυξάνεται με την αύξηση της επιφάνειας επαφής μεταξύ των σωμάτων που αντιδρούν. Έτσι ρινίσματα σιδήρου διαλύονται γρηγορότερα σε υδροχλωρικό οξύ ορισμένης πυκνότητας παρά ολόκληρο κομμάτι σιδήρου. γ) Η θερμοκρασία. Αυτή επιδρά πάνω στην κινητική ενέργεια των μορίων που αντιδρούν, με αποτέλεσμα την αύξηση των συγκρούσεων μεταξύ τους, η οποία φέρνει και αύξηση της ταχύτητας μιας αντίδρασης. Αυτή περίπου διπλασιάζεται με ανύψωση της θερμοκρασίας κατά 10°C. δ) Η πίεση. Για τις αντιδράσεις που συμβαίνουν μεταξύ υγρών, η επίδραση της πίεσης είναι πολύ μικρή. Η πίεση επιδρά σημαντικά στην ταχύτητα των αντιδράσεων μεταξύ αερίων, οπότε αυξάνεται ο αριθμός των συγκρούσεων μεταξύ των μορίων τους, γιατί τα ίδια μόρια, όταν κινούνται μέσα σε μικρότερο όγκο έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να συγκρουστούν. ε) Οι καταλύτες. Είναι ουσίες που μόνο με την παρουσία τους και χωρίς να παθαίνουν καμιά μεταβολή στην ποσοτική και χημική τους σύσταση αυξάνουν την ταχύτητα μιας χημικής αντίδρασης.
Αντιδραστήρια, χημικά.Χημικές ενώσεις που χρησιμοποιούνται στη Χημεία και ειδικότερα στην Αναλυτική Χημεία για ανίχνευση ή προσδιορισμό ενός στοιχείου ή μιας χημικής ένωσης. Οι ουσίες αυτές αντιδρούν χημικά με την ουσία προς ανίχνευση και δίνουν νέες ενώσεις με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Π.χ. αν σε ένα διάλυμα υπάρχουν άλατα αργύρου, με υδροχλωρικό οξύ σχηματίζεται άσπρο ίζημα χλωριούχου αργύρου, ενδεικτικό ύπαρξης αργύρου. Επίσης αν σε διάλυμα αμμωνίας αντιδράσει αντιδραστήριο Νέσλερ, σχηματίζεται πορτοκαλί ίζημα κτλ. Εκτός από τη χροιά (ίζημα λευκό ή έγχρωμο), ένα αντιδραστήριο μπορεί να προκαλέσει και άλλες φανερές αντιδράσεις, όπως δημιουργία ενώσεων με χαρακτηριστική οσμή, έκλυση αερίων κτλ. Τα αντιδραστήρια μπορεί να είναι στερεά, υγρά ή αέρια ή συνηθέστερα διαλύματα. Επίσης, μπορούν να είναι και ανόργανες ενώσεις ή οργανικές. Τέλος, υπάρχουν αντιδραστήρια γενικής χρήσης, όπως τα οξέα και τα αλκάλια, ή ειδικής χρήσης, όπως π.χ. το αντιδραστήριο Νέσλερ, το οποίο χρησιμοποιείται ειδικά για την ανίχνευση της αμμωνίας.
Αντικρυπτογαμικά.Είναι οι απλές ουσίες ή οι ανόργανες και οργανικές ενώσεις τους, με τις οποίες καταπολεμούνται οι αρρώστιες των φυτών που προκαλούνται από φυτικά παράσιτα, δηλαδή κρυπτογαμικά φυτά, όπως είναι κυρίως οι μύκητες, επίσης ορισμένα βακτήρια κ.ά. Γι' αυτό και λέγονται μυκητοκτόνα. Τέτοιες αρρώστιες, που προκαλούν μεγάλες καταστροφές στα καλλιεργούμενα φυτά και καταπολεμούνται με τα αντικρυπτογαμικά, είναι ο περονόσπορος, το ωίδιο (μπάστρα ή στάχτωμα), ο δαυλίτης, ο άνθρακας, οι σκωριάσεις, οι διάφορες σήψεις, οι διάφορες βακτηριακές κηλιδώσεις, τα καρκινώματα των δέντρων και πολλές άλλες. Οι κυριότερες αντικρυπτογαμικές ουσίες είναι:
α) Ο χαλκός και τα παράγωγά του, δηλαδή το οξείδιο του χαλκού, ο οξυχλωριούχος χαλκός, ο εναμμώνιος χαλκός, η θειοχαλκίνη και ο βορδιγάλιος πολτός.
β) Το θείο, αυτούσιο όπως το άνθος θείου, το καλλοειδές θείο και οι ενώσεις του, όπως το θειασβέστιο, το πολυθειούχο βάριο κ.ά.
γ) Οι ενώσεις του υδραργύρου, όπως ο διχλωριούχος υδράργυρος, που χρησιμοποιείται στα δέντρα για να απολυμαίνονται οι τομές από σπάσιμο ή κλάδεμα, ώστε να προλαμβάνονται προσβολές από κρυπτογαμικά παράσιτα.
Τα αντικρυπτογαμικά χρησιμοποιούνται είτε σε διάλυση για ψεκασμούς είτε σε σκόνες για πασπάλισμα είτε με δολώματα (από πίτυρα κ.ά.) που τοποθετούνται επάνω στο έδαφος. Το κάθε αντικρυπτογαμικό και αντιπαρασιτικό είναι κατάλληλο για την καταπολέμηση ενός αριθμού ασθενειών ή παρασίτων. Πολλές φορές ανακατεύονται αντικρυπτογαμικά με αντιπαρασιτικά για να γίνει συνδυασμένη καταπολέμηση διάφορων εχθρών και ασθενειών των φυτών. Η δυνατότητα ανάμειξης ή όχι των αντιπαρασιτικών και αντικρυπτογαμικών εξαρτάται από τη χημική σύστασή τους. Πρέπει να χρησιμοποιούνται με προσοχή, ώστε αυτά να μην προκαλούν ζημιές στα φυτά και σε ορισμένα χρήσιμα έντομα, δηλαδή πρέπει να επιλέγεται το κατάλληλο φάρμακο για κάθε περίπτωση (είδος φυτών και εποχή).
Αντικτυπητικά.Χημικές ουσίες, οι οποίες προστίθενται στη βενζίνη, που χρησιμοποιείται σε κινητήρες εσωτερικής καύσης, με σκοπό να αποφεύγεται το φαινόμενο της προανάφλεξης στους κυλίνδρους, ώστε η ανάφλεξη του μείγματος καυσίμου-αέρα να γίνεται στο σωστό χρόνο. Επειδή η προανάφλεξη έχει ως συνέπεια ένα χαρακτηριστικό «κτύπημα» του κινητήρα ή, όπως κοινά λέγεται «χτυπούν τα πυράκια», τα πρόσθετα βενζίνης λέγονται αντικτυπητικά. Το περισσότερο διαδομένο πρόσθετο είναι ο τετρααιθυλιούχος μόλυβδος Pb(C2H5)4, ο οποίος όμως είναι πολύ τοξικός και με μορφή βρομιούχων ενώσεων αποδίδεται στο περιβάλλον προκαλώντας πολύ μεγάλη ρύπανση.
Αντιμόνιο.Χημικό στοιχείο που συμβολίζεται ως Sb και ανήκει στην Vα ομάδα του περιοδικού συστήματος των στοιχείων. Έχει ατομικό αριθμό 51, ατομικό βάρος 121,7 και αριθμούς οξείδωσης –3, +3, +5. Ελεύθερο βρίσκεται σε μικρές ποσότητες. Συνήθως βρίσκεται ενωμένο με μορφή ορυκτών, όπως π.χ. ο αντιμονίτης Sb2S3, το άνθος του αντιμονίου Sb2Ο3 και η ώχρα του αντιμονίου Sb2Ο4.
Παρασκευές. α) Με θέρμανση του αντιμονίτη με απορρίμματα μεταλλικού σιδήρου: Sb2S3 + 3Fe ® 2Sb + 3FeS. β) Με πύρωμα των θειούχων ορυκτών του και αναγωγή του παραγόμενου οξειδίου (Sb2Ο3 ή Sb2Ο4) με άνθρακα.
Φυσικές ιδιότητες. Είναι αργυρόλευκο στερεό, με μεταλλική λάμψη, κρυσταλλικό, σκληρό και εύθραυστο. Είναι καλός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού. Έχει σημείο τήξης 630°C και σημείο ζέσης 1.380°C. Εμφανίζεται με διάφορες μορφές.
Χημικές ιδιότητες. α) Δομή και χημικός χαρακτήρας. Έχει την τάση να συμπληρώνει την τελευταία (εξωτερική) στιβάδα με ένωση που γίνεται συνήθως με σχηματισμό ομοιοπολικών δεσμών. Στις ενώσεις του εμφανίζει αριθμό οξείδωσης ±3 και ±5. Στη χημική του συμπεριφορά μοιάζει με το αρσενικό, περισσότερο μάλιστα από όσο μοιάζουν τα άλλα στοιχεία της πέμπτης ομάδας του περιοδικού συστήματος μεταξύ τους. Εμφανίζει όμως πιο έντονα τις μεταλλικές του ιδιότητες, συγκριτικά με το αρσενικό. β) Αντιδράσεις με αμέταλλα. Δεν οξειδώνεται από τον αέρα, όταν θερμαίνεται όμως καίγεται προς Sb2O3 (άνθος του αντιμονίου): 2Sb + 3/2O2 ® Sb2O3. Με αλογόνα δίνει τριαλογονίδια. γ) Αντιδράσεις με μέταλλα. Με σύντηξη με ορισμένα μέταλλα σχηματίζει ενώσεις οι οποίες λέγονται «αντιμονίδια». δ) Αντιδράσεις με διάφορες ενώσεις. Δεν προσβάλλεται από το αραιό υδροχλωρικό οξύ και το αραιό θειικό οξύ και, αντίθετα με το αρσενικό, ούτε από το υποχλωριώδες νάτριο. Οξειδώνεται από το πυκνό θειικό οξύ προς θειικό αντιμόνιο και από το πυκνό νιτρικό οξύ προς πεντοξείδιο του αντιμονίου (Sb2O5). Επίσης, οξειδώνεται και από το βασιλικό ύδωρ προς SbCl5.
Ανίχνευση. Για την ανίχνευση του αντιμονίου χρησιμοποιείται η μέθοδος Marsh. Κατά τη μέθοδο αυτή μετατρέπεται το αντιμόνιο προς SbH3 με θέρμανση με ψευδάργυρο και θειικό οξύ. Η αντιμονίνη που σχηματίζεται (SbH3) με θέρμανση διασπάται προς αντιμόνιο, το οποίο σχηματίζει μαύρο κάτοπτρο και δε διαλύεται από διάλυμα NaClO.
Χρήσεις. Χρησιμοποιείται σε διάφορα κράματα για να μεγαλώσει τη σκληρότητά τους. Το σπουδαιότερο από αυτά είναι το κράμα των τυπογραφικών στοιχείων (Pb, Sb, Sn) και το κράμα της αντιτριβής (Sn, Sb, Cu). Επίσης ορισμένες ενώσεις του αντιμονίου χρησιμοποιούνται στην ιατρική και στη βαφική, όπως π.χ. το τρυγικό καλιοαντιμονύλιο.
Αντιοξειδωτικά.Χημικά πρόσθετα που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία τροφίμων, την παραγωγή βενζίνης, την παρασκευή φυσικών και συνθετικών υλικών. Οι χημικές αυτές ενώσεις εμποδίζουν την ένωση των ουσιών που προαναφέρθηκαν με το οξυγόνο σε κανονικές συνθήκες. Παρεμποδίζουν δηλαδή την αυτοξείδωση, που είναι η υπεύθυνη χημική διεργασία του ταγγίσματος των τροφίμων, της σκλήρυνσης των ελαστικών κ.ά. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα αντιοξειδωτικά είναι φαινόλες, αμινοφαινόλες και αρωματικές αμίνες. Στις λιπαρές ύλες υπάρχουν και φυσικά αντιοξειδωτικά, όπως οι τοκοφερόλες. Ειδικά για τη χρήση αντιοξειδωτικών ουσιών στα τρόφιμα μπαίνουν περιορισμοί από τη νομοθεσία, σε ό,τι αφορά το είδος και την ποσότητα της ένωσης που πρέπει να χρησιμοποιηθεί χωρίς να προκαλέσει κίνδυνο στην υγεία των καταναλωτών.
Αντιπαρασιτικά.Ουσίες που χρησιμοποιούνται για την απομάκρυνση ή την εξόντωση παρασίτων που ζουν σε βάρος διαφόρων φυτικών και ζωικών οργανισμών. Βλ. λλ. αντικρυπτογαμικά, εντομοκτόνα, παρασιτοκτονία.
Αντίποδες, οπτικοί.Ενώσεις της Οργανικής Χημείας που περιέχουν στο μόριό τους ένα ασύμμετρο άτομο άνθρακα, με αποτέλεσμα να εμφανίζονται με μορφή στερεοϊσομερών. Οι ενώσεις αυτές είναι ισομερείς, έχουν τον ίδιο συντακτικό τύπο αλλά διαφορετικό στερεοχημικό και παρουσιάζουν μεταξύ τους σχέση αντικειμένου-ειδώλου (σε επίπεδο κάτοπτρο).
Χαρακτηριστική ιδιότητα των ισομερών οπτικών αντιπόδων είναι η ικανότητά τους να στρέψουν κατά ορισμένη γωνία το επίπεδο του πολωμένου φωτός· είναι δηλαδή ουσίες «οπτικά ενεργές». Οι οπτικοί αντίποδες παρουσιάζουν τις ίδιες φυσικές ιδιότητες (ίδια σημεία τήξης και βρασμού, πυκνότητα, διαλυτότητα κτλ.) και διαφέρουν μόνο ως προς τη φορά της στροφής του επιπέδου του πολωμένου φωτός. Έτσι αυτά που στρέφουν δεξιά το επίπεδο του φωτός συμβολίζονται με d ή (+), ενώ τα αριστερόστροφα με l ή (-). Είναι φανερό ότι ένα ισομοριακό μείγμα των δύο οπτικών αντιπόδων δε θα στρέψει το επίπεδο του πολωμένου φωτός, επειδή αλληλοαναιρούνται οι στροφικές ικανότητες των συστατικών του.
Χαρακτηριστική χημική ένωση που εμφανίζεται σε οπτικούς αντίποδες είναι η γλυκεριναλδεΰδη.
Αντιτριβικά πρόσθετα. Ουσίες που προορίζονται για την ελάττωση των τριβών ανάμεσα στα κινητά μέρη των διάφορων μηχανών. Με την ίδια ονομασία χαρακτηρίζονται και υλικά που από την κατασκευή τους (π.χ. μέταλλα αντιτριβής) παρουσιάζουν λιγότερες τριβές.
Οι ουσίες που ανήκουν στα αντιτριβικά πρόσθετα είναι όλα τα λιπαντικά και τα γράσα, ενώ τα μέταλλα αντιτριβής είναι κυρίως κράματα κασσίτερου και αντιμονίου με ορισμένη περιεκτικότητα σε μόλυβδο.
Ανυδρίτες.Τα οξείδια τα οποία σε ένωση με νερό δίνουν οξέα ή βάσεις. Υπάρχουν δύο ειδών ανυδρίτες: οι ανυδρίτες οξέων ή όξινα οξείδια και οι ανυδρίτες βάσεων ή βασικά οξείδια.
α) Όξινα οξείδια ή ανυδρίτες οξέων. Στην κατηγορία αυτή υπάγονται τα κανονικά οξείδια των αμετάλλων και ορισμένα από τα κανονικά οξείδια μετάλλων, στα οποία το μέταλλο βρίσκεται με το μεγαλύτερο από τους συνήθεις αριθμούς οξείδωσης. Τα οξείδια αυτά ονομάζονται όξινα (ή οξεογόνα), γιατί τα περισσότερα από αυτά αντιδρούν με το νερό και σχηματίζουν οξέα (κατά Αρένιους), π.χ. SO2 + H2Ο ® H2SO3. Τα όξινα οξείδια αντιδρούν με βάσεις ή ανυδρίτες βάσεων και δίνουν άλατα. Για την εύρεση του ανυδρίτη οξέος αφαιρούμε από το οξύ νερό, καθορίζοντας κατάλληλα τους συντελεστές, έτσι ώστε το προϊόν που προκύπτει μετά την αφαίρεση του H2O να μην περιέχει υδρογόνο.
β) Βασικά οξείδια ή ανυδρίτες βάσεων. Στην κατηγορία αυτή υπάγονται τα κανονικά οξείδια μετάλλων, εκτός από εκείνα που αναφέρθηκαν ως όξινα. Τα οξείδια αυτά λέγονται βασικά (ή βασεογόνα), γιατί αντιδρούν με το νερό και σχηματίζουν βάσεις, π.χ. CaO + H2O ® Ca(OH)2. Αντιδρούν με οξέα ή ανυδρίτες οξέων και δίνουν άλατα. Επίσης ονομάζονται και ανυδρίτες βάσεων, γιατί προκύπτουν από τις βάσεις, με απόσπαση νερού μέχρι την ολική απομάκρυνση του υδρογόνου (βλ. σχήμα 1).
Ανυδροεκγονίνη.Ένωση της οργανικής χημείας με τύπο C9H13O2N. Παίρνεται από την εκγονίνη με απόσπαση ενός μορίου νερού. Είναι στερεό κρυσταλλικό σώμα, που λιώνει στους 235°C, με σύγχρονη αποσύνθεση.
Απαμίνωση.Η μετατροπή των αμινοξέων σε ελεύθερα από άζωτο προϊόντα. Είναι μια από τις σπουδαιότερες μεταβολές που παθαίνουν τα αμινοξέα μέσα στον οργανισμό. Η απαμίνωση των αμινοξέων γίνεται με δύο κυρίως μηχανισμούς: την τρανσαμίνωση (μεταφορά της αμινομάδας σε κετοξύ) και την οξειδωτική απαμίνωση (οξείδωση προς κετοξέα και απελευθέρωση της αμινομάδας).
Απιονισμός. Χημική διαδικασία με την οποία γίνεται δυνατή η αφαίρεση ιόντων από διάφορα υγρά. Χαρακτηριστική περίπτωση είναι ο απιονισμός του νερού, κατά τον οποίο αφαιρούνται τόσο τα κατιόντα ασβεστίου και μαγνησίου όσο και τα ανιόντα που υπάρχουν. Στην πρώτη φάση το φυσικό νερό περνάει μέσα από χώρο, όπου υπάρχει συνθετική ρητίνη, που δεσμεύει τα κατιόντα, ενώ ταυτόχρονα ελευθερώνει ισοδύναμη ποσότητα κατιόντων υδρογόνου. Στη συνέχεια το νερό περνάει από σωλήνα που περιέχει μια διαφορετική συνθετική ρητίνη, η οποία δεσμεύει όλα τα ανιόντα και ελευθερώνει μόνο ανιόντα υδροξυλίου. Τέλος η σύνθεση των κατιόντων υδρογόνου (Η+) και των ανιόντων υδροξυλίου (ΟΗ-) δίνει το καθαρό απιονισμένο νερό, που χρησιμοποιείται σε διάφορες εφαρμογές, όπως στα συστήματα ψύξης των κινητήρων εσωτερικής καύσης, στα ηλεκτρικά σίδερα κ.ά.
Αποθείωση. Η απαλλαγή ενός προϊόντος από το θείο που μπορεί να περιέχει. Το θείο είναι δυνατό να περιέχεται στα διάφορα προϊόντα, από τα οποία θέλουμε να το απομακρύνουμε με δύο μορφές. Ως ορυκτό θείο με μορφή υδρόθειου H2S και ως οργανικό θείο ενωμένο με άνθρακα με τη μορφή CS2, COS, θειοφένιου, μερκαπτάνης κ.ά. Οι προσμείξεις αυτές του θείου είναι πολύ επιζήμιες στις περισσότερες βιομηχανικές χρήσεις και ιδιαίτερα στην καταλυτική υδρογόνωση, γιατί με την παρουσία θείου ο καταλύτης δηλητηριάζεται γρήγορα. Η αποθείωση του πετρελαίου αποτελεί στάδιο κατά τη διύλιση· η μέθοδος βελτιώθηκε και έγινε ευκολότερη με την καταλυτική μέθοδο που εφαρμόζεται. Κατά τη μέθοδο αυτή η βενζίνη εξατμίζεται στους 400°C στο περιβάλλον ενός καταλύτη, ο οποίος έχει την ιδιότητα να προκαλεί τη διάσπαση όλων των θειούχων ενώσεων με υδρόθειο, το οποίο παραμένει με τα αέρια που δε συμπυκνώνονται. Όταν πρόκειται να αποθειωθεί ένα αέριο, χρησιμοποιείται μια οργανική αμίνη που συγκρατεί το υδρόθειο και επιτρέπει ακόμη την ανάκτηση του θείου.
Η αποθείωση του υδρογόνου γίνεται με τριοξείδιο του σιδήρου (Fe2O3+3H2S ® 2FeS+S+3H2O), το οποίο ενώνεται με το υδρόθειο. Επίσης η απομάκρυνση του οργανικού θείου από το υδρογόνο γίνεται με επίδραση οξειδίου του χαλκού ή νικελίου στους 325°C κατά την αντίδραση CS2+2CuO ® 2CuS+CO2.
Η απομάκρυνση του διοξειδίου του θείου από τους θειωμένους χυμούς γίνεται με θέρμανση, οπότε το ελεύθερο θειώδες οξύ εξαερώνεται, ενώ εκείνο που είναι ενωμένο διασπάται και απομακρύνεται ως ελεύθερο. Σπουδαίο ρόλο στην αποθείωση παίζει και η οξύτητα του χυμού, ενώ όσο ελαττώνεται η οξύτητα μειώνεται και η ταχύτητα αποθείωσης.
Αποκαρβοξυλίωση. Η απομάκρυνση του καρβοξυλίου (-COOH) από τα οργανικά οξέα. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η αντίδραση Hunsdiecker που συνίσταται στην επίδραση βρομίου σε άλατα οξέων με άργυρο, οπότε σχηματίζονται αλκυλοβρομίδια. Αντί του βρομίου μπορεί να γίνει χρήση και ιωδίου. Η μέθοδος χρησιμοποιείται για την αποικοδόμηση της ανθρακικής αλυσίδας.
Απολυμαντικό. Κάθε ουσία που θανατώνει ή αναστέλλει την αύξηση των παθογόνων μικροοργανισμών, ενώ γενικά είναι τοξική για τους ανθρώπινους ιστούς. Τα απολυμαντικά περιλαμβάνουν την κρεσόλη, τη λευκαντική πούδρα και τη φαινόλη. Χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό χειρουργικών εργαλείων, των δωματίων ασθενών και των οικιακών οχετών και, εάν διαλυθούν επαρκώς, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αντισηπτικά.

No comments:

Post a Comment