Friday, June 19, 2009

ΧΗΜΕΙΑ III

Απονίτρωση. Η αφαίρεση της νιτροομάδας (-ΝΟ2) από τις οργανικές ενώσεις. Επίσης απονίτρωση ονομάζεται και η μετατροπή των νιτρικών αλάτων, από ειδικά βακτηρίδια του εδάφους τα οποία λέγονται απονιτρωτικά, σε νιτρώδη άλατα και κατόπιν σε άζωτο και αμμωνία (κύκλος του αζώτου στη φύση).
Στη βιομηχανία των νιτροενώσεων απονίτρωση είναι η ανάκτηση του νιτρικού οξέος που δεν αντέδρασε, το οποίο χρησιμοποιείται για την παρασκευή αυτών των νιτροενώσεων. Η απονίτρωση που πραγματοποιείται στο έδαφος από ορισμένους μικροοργανισμούς είναι επιζήμια στη γεωργική παραγωγή, γιατί οδηγεί στην ελάττωση των ενώσεων του αζώτου στο έδαφος. Αυτή επιταχύνεται, όταν υπάρχει στο έδαφος πλεόνασμα οργανικών ενώσεων που δεν περιέχουν άζωτο. Επίσης, η υπερβολική υγρασία και ο ανεπαρκής αερισμός του εδάφους ευνοούν την απονίτρωση. Αντίθετα, το σκάλισμα του εδάφους και η προσθήκη γύψου ή ασβέστου σ’ αυτό, την εμποδίζουν.
Απορρυπαντικά. Τα διάφορα μέσα καθαρισμού. Για πολλούς αιώνες το σαπούνι ήταν το μοναδικό απορρυπαντικό. Το σαπούνι είναι από πολύ παλιά γνωστό, τόσο που ο Γαληνός (2ος αι.) περιγράφει μέθοδο παρασκευής του. Η βιομηχανία του όμως αναπτύχθηκε από το 19ο αιώνα, όταν παρασκευάστηκε φθηνή σόδα, καθώς και λάδια φθηνά (βαμβακέλαιο, φοινικέλαιο). Παρά τη μεγάλη του χρησιμοποίηση, το σαπούνι παρουσιάζει πολλά μειονεκτήματα. Έτσι, δεν αποδίδει με σκληρό νερό, δηλαδή νερό που περιέχει μεγάλο αριθμό ιόντων ασβεστίου και μαγνησίου, καθώς σχηματίζει με αυτά αδιάλυτες ουσίες, τα διαλύματά του παρουσιάζουν αλκαλική αντίδραση και διασπώνται σε όξινο περιβάλλον. Τα μειονεκτήματα αυτά περιορίζουν τη δυνατότητα βιομηχανικής χρήσης του. Εξάλλου τα λίπη, πρώτες ύλες της βιομηχανίας παρασκευής σαπουνιού, είναι πολύτιμα τρόφιμα, ενώ η γλυκερόλη, το πολύτιμο παραπροϊόν της σαπουνοποιίας, παρασκευάζεται σήμερα με άλλες μεθόδους. Για όλους αυτούς τους λόγους οι επιστήμονες έστρεψαν την προσοχή τους στην ανεύρεση άλλων ουσιών που να μοιάζουν με το σαπούνι αλλά να μην έχουν τα μειονεκτήματά του. Έτσι, γύρω στα 1830 άρχισαν οι πρώτες προσπάθειες για την παρασκευή απορρυπαντικών (detergents), τα οποία δεν παρουσιάζουν τα μειονεκτήματα του σαπουνιού και παρασκευάζονται από πρώτες ύλες που δε χρησιμοποιούνται ως τρόφιμα. Το πρώτο καθαρά συνθετικό απορρυπαντικό θεωρείται το «Nekel A», που παρασκευάστηκε το 1916 με πρώτες ύλες το ναφθαλίνιο και το θειικό οξύ.
Η αλματώδης ανάπτυξη της βιομηχανίας των συνθετικών απορρυπαντικών παρατηρήθηκε μετά το 1950, οπότε αυτά άρχισαν να καθιερώνονται στον τομέα της καθαριότητας ως υποκατάστατα του σαπουνιού. Φθηνά συνθετικά απορρυπαντικά κατασκευάστηκαν από προϊόντα του πετρελαίου με πρώτες ύλες προπυλένιο, βενζίνη, θειικό οξύ και ανθρακικό νάτριο. Οι πωλήσεις εκτοξεύτηκαν στα ύψη, καθώς αυτά τα απορρυπαντικά χρησιμοποιούνταν σε ευρεία κλίμακα. Τελικά όμως παρατηρήθηκε ότι η διακλαδιζόμενη δομή αυτών των απορρυπαντικών δεν μπορούσε να διασπαστεί εύκολα από τους μικροοργανισμούς. Έτσι, παρασκευάστηκαν καινούρια απορρυπαντικά με γραμμική δομή στην αλυσίδα, «εύπεπτα» για τους μικροοργανισμούς.
Ταξινόμηση συνθετικών απορρυπαντικών. Η ταξινόμησή τους γίνεται με βάση τα ιόντα που προκύπτουν κατά τη διάλυση και τον ιονισμό του απορρυπαντικού στο νερό. Το μεγαλύτερο από τα δύο ιόντα που προκύπτουν χαρακτηρίζεται ως «ουρά» και αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του μορίου. Έτσι προκύπτουν τα:
α) Ανιονικά απορρυπαντικά, αν η «ουρά» είναι το ανιόν.
β) Κατιονικά, αν η «ουρά» είναι το κατιόν.
γ) Μη ιονικά απορρυπαντικά είναι αυτά που δεν ιονίζονται στα διαλύματά τους.
δ) Συνθετικά απορρυπαντικά με ένζυμα. Αυτά περιέχουν εκτός από τα συνηθισμένα δραστικά συστατικά και ένζυμα τα οποία επιδρούν σε λεκέδες πρωτεϊνικής φύσης (π.χ. αίμα) και τους αφαιρούν.
Σάπωνες είναι τα άλατα με Να ή Κ των λιπαρών οξέων που είναι συστατικά των γλυκεριδίων. Η απορρυπαντική τους ικανότητα οφείλεται στο σχηματισμό γαλακτωμάτων με ελαιώδη συστατικά, όπως ο ρύπος. Τα γαλακτώματα αυτά είναι αιωρήματα μικροσκοπικών σταγονιδίων ελαίων σε υδατικά διαλύματα. Ο ρόλος των σαπουνιών στο σχηματισμό γαλακτωμάτων εξηγείται από τη δομή τους. Το ιονισμένο καρβοξυλικό άκρο (υδρόφιλο) έλκεται από το νερό και απωθείται από τους οργανικούς διαλύτες (λιπόφοβο). Η ανθρακική αλυσίδα (υδρόφοβη) απωθεί το νερό και έλκει τον οργανικό διαλύτη (λιπόφιλη). Στο σύστημα νερό - έλαιο, ο σάπωνας τοποθετείται μεταξύ των δύο φάσεων με την ανθρακική αλυσίδα προς το έλαιο (λεκές) και το καρβοξύλιο προς το νερό. Με ανάδευση σχηματίζονται μικκύλια (μικρές σταγόνες ελαίου που τις περιβάλλουν μόρια σαπουνιού). Οι σταγόνες απωθούνται, καθώς η επιφάνειά τους είναι αρνητικά φορτισμένη και διασπείρονται στο νερό οπότε ο λεκές απομακρύνεται.
Η δράση των συνθετικών απορρυπαντικών βασίζεται στην ίδια λογική. Ο υδρόφοβος κορμός βυθίζεται στο λεκέ και η ιονική «ουρά» μένει διαλυμένη στο νερό με το πλεονέκτημα ότι αυτά μπορούν να δράσουν και σε όξινο περιβάλλον και σε σκληρό νερό.
Αποσκλήρυνση. Διάφορες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την απομάκρυνση των αλάτων του ασβεστίου και του μαγνησίου, κυρίως, από το «σκληρό νερό».
«Σκληρό» λέγεται το νερό που περιέχει διαλυμένα άλατα του ασβεστίου και του μαγνησίου, ενώ η σκληρότητά του χαρακτηρίζεται μόνιμη ή παροδική ανάλογα με το είδος των αλάτων. Η παροδική σκληρότητα οφείλεται σε ευδιάλυτα όξινα ανθρακικά άλατα του ασβεστίου και του μαγνησίου και εξαφανίζεται με το βράσιμο, καθώς τα όξινα άλατα μετατρέπονται σε δυσδιάλυτα ουδέτερα και κατακάθονται. Η μόνιμη σκληρότητα οφείλεται στα χλωριούχα και θειικά άλατα του ασβεστίου και του μαγνησίου, τα οποία δεν κατακάθονται με το βράσιμο. Το σκληρό νερό έχει πολλά μειονεκτήματα στη χρήση του και προκαλεί διάφορα προβλήματα, οπότε και είναι αναγκαία η αποσκλήρυνσή του, με τη χρήση συσκευών, οι οποίες περιέχουν ζεολίθους ή ιοντοανταλλακτικές ρητίνες και συνδέονται απευθείας στο δίκτυο του νερού. Τέτοιες συσκευές περιέχουν με μορφή στήλης αργιλιοπυριτικό άλας του νατρίου, οπότε τα ιόντα ασβεστίου Ca+2 και μαγνησίου Mg+2, που περιέχονται μέσα στο νερό, περνούν μέσα στο νερό, χωρίς να δημιουργούν σκληρότητα. Άλλες στήλες που χρησιμοποιούνται επίσης για αποσκλήρυνση του νερού περιέχουν οργανικές ουσίες και όταν περνάει το νερό από αυτές γίνεται ανταλλαγή των ιόντων ασβεστίου και μαγνησίου με ιόντα Η3Ο+ (ή Η+).
Αποσμητικά. Ουσίες που αφαιρούν ή προκαλούν μη αίσθηση των δυσοσμιών. Μερικά, που έχουν ισχυρή οσμή, απλά καλύπτουν άλλες οσμές, αλλά τα πλέον αποτελεσματικά είναι αυτά που παρέχουν οξυγόνο, έτσι που να μετατρέπουν τις δύσοσμες ουσίες σε απλές και αβλαβείς.
Στη βιομηχανία των καλλυντικών αποσμητικά ονομάζονται παρασκευάσματα, τα οποία μπορούν να εξαλείψουν την κακοσμία του ιδρώτα. Διακρίνονται σε κυρίως αποσμητικά και αντιιδρωτικά. Τα αντιιδρωτικά παρεμποδίζουν ή αναστέλλουν την έκκριση του ιδρώτα. Το δραστικό τους συστατικό είναι τα ουδέτερα άλατα του αργιλίου ή ψευδαργύρου, τα οποία έχουν την ιδιότητα να κλείνουν τους πόρους των ιδρωτοποιών αδένων με την καταβύθιση ενός μέρους της πρωτεΐνης τους. Σε αντίθεση με τα αντιιδρωτικά, τα αποσμητικά σκοτώνουν ή απλώς παρεμποδίζουν τη δράση των βακτηρίων, τα οποία διασπούν τα οργανικά συστατικά του ιδρώτα και δημιουργούν έτσι ενώσεις που είναι φορείς της κακοσμίας. Τα παρασκευάσματα που χρησιμοποιούνται ως αποσμητικά περιέχουν αντισηπτικές ή αντιοξειδωτικές ενώσεις, όπως π.χ. φορμαλδεΰδη, εξαμεθυλενοτετραμίνη, μείγματα βενζοϊκού και σαλικυλικού οξέος κτλ. Το υπεροξείδιο του ψευδαργύρου είναι ένα από τα νεότερα και καλύτερα αποσμητικά.
Απόσπαση. Είδος χημικής αντίδρασης της Οργανικής Χημείας κατά την οποία από δύο γειτονικά άτομα μιας χημικής ένωσης αποσπώνται είτε δύο όμοια άτομα είτε δύο διαφορετικές ομάδες. Η απόσπαση γίνεται δυνατή με διάφορες διαδικασίες, όπως για παράδειγμα θέρμανση σε υψηλές θερμοκρασίες, επίδραση οξέων, επίδραση βάσεων ή ορισμένων μετάλλων. Αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης είναι ο σχηματισμός διπλού δεσμού ανάμεσα στα άτομα από τα οποία έγινε η απόσπαση (σχήμα 1).
Με τη διαδικασία αυτή κορεσμένες οργανικές ενώσεις μετατρέπονται σε ακόρεστες με διπλούς ή και τριπλούς δεσμούς. Ανάλογα με τα άτομα ή τις ομάδες που αποσπώνται η αντίδραση παίρνει και τη χαρακτηριστική της ονομασία. Έτσι, αν αφαιρεθεί νερό, όπως στο προηγούμενο παράδειγμα, η αντίδραση απόσπασης λέγεται αφυδάτωση. Η μετατροπή αιθανόλης σε αιθυλένιο ή αιθέρα, ανάλογα με τις συνθήκες, είναι μια αντίδραση αφυδάτωσης (σχήμα 2).
Ανάλογες αντιδράσεις είναι η αφυδρογόνωση και η αφυδραλογόνωση.
Απόσταγμα. Το προϊόν της απόσταξης διάφορων ενώσεων.
Αποστάγματα είναι αλκοολούχα ποτά που παρασκευάζονται με απόσταξη αλκοολούχων υγρών που έπαθαν ζύμωση. Τα σπουδαιότερα αποστάγματα είναι:
α) Το απόσταγμα οίνου ή κονιάκ. Είναι προϊόν που προέρχεται από την απόσταξη του κρασιού. Για την παρασκευή του κονιάκ χρησιμοποιούνται καλά κρασιά, πλούσια σε αλκοόλη, και οξέα. Το απόσταγμα που λαμβάνεται αποθηκεύεται σε δρύινα βαρέλια για μεγάλο χρονικό διάστημα. Για να πάρουμε ένα καλό απόσταγμα οίνου (κονιάκ), θα πρέπει η περιεκτικότητά του σε αιθυλική αλκοόλη να είναι τουλάχιστον 38% κατ’ όγκο.
β) Το αράκ. Είναι προϊόν που παίρνουμε με απόσταξη του προϊόντος ζύμωσης της μελάσας ζαχαροκάλαμου, οπού (= γαλακτώματος χυμού) φοινίκων, συνηθέστερα όμως από βυνοποιημένο ρύζι, ρυζάλευρο, ζαχαροκάλαμο, σκόρδο κτλ. Το απόσταγμα αποθηκεύεται σε ξύλινα δοχεία. Το αράκ περιέχει τουλάχιστον 38% αιθυλική αλκοόλη (οινόπνευμα).
γ) Το ρούμι. Είναι προϊόν που λαμβάνεται με απόσταξη του προϊόντος της ζύμωσης της μελάσας του ζαχαροκάλαμου. Η καλύτερη ποιότητα ρούμι προέρχεται από την Τζαμάικα. Περιέχει τουλάχιστον 37% αιθυλική αλκοόλη.
δ) Αποστάγματα από φρούτα. Παρασκευάζονται με απόσταξη χυμών φρούτων που έπαθαν ζύμωση. Χρησιμοποιείται χυμός από κεράσια, δαμάσκηνα κτλ.
ε) Το απόσταγμα από σταφύλια (τσίπουρο). Παρασκευάζεται με απόσταξη των σταφυλιών που έπαθαν ζύμωση μαζί με το γλεύκος. Αυτό παρασκευάζεται σε μεγάλη κλίμακα στη Μακεδονία και στη Θεσσαλία, όπου συνηθίζεται η παρασκευή οίνων που έπαθαν ζύμωση μαζί με σταφύλια. Το απόσταγμα αυτό είναι το στεμφυλόπνευμα (τσίπουρο).
στ) Τα αποστάγματα από σιτηρά. Παρασκευάζονται με ζύμωση του γλεύκους της βύνης και απόσταξη του υγρού που προκύπτει. Με επανειλημμένες αποστάξεις εμπλουτίζεται το απόσταγμα αλκοόλη. Στα αποστάγματα από σιτηρά ανήκει το ουίσκι και η βότκα. Το ουίσκι παρασκευάζεται από βυνοποιημένο κριθάρι ή καλαμπόκι κάτω από φωτιά τύρφης (για το λόγο αυτό έχει γεύση καπνού) και εναποθηκεύεται σε ειδικά βαρέλια, οπότε βελτιώνεται σημαντικά το χαρακτηριστικό άρωμά του. Η περιεκτικότητά του σε αλκοόλη είναι τουλάχιστον 38% κατ’ όγκο. Η βότκα είναι ποτό το οποίο παρασκευάζεται κατά παρόμοιο τρόπο με το ουίσκι από τη βυνοποίηση της βρόμης. Η περιεκτικότητά της σε αλκοόλη φτάνει σε περίπου 40% κατ’ όγκο.
ζ) Τα συνήθη αποστάγματα. Παρασκευάζονται από αλκοόλη, η οποία αραιώνεται και ανακατεύεται με διάφορα αρτύματα ή αρωματικές ύλες. Σ’ αυτά ανήκει το ούζο, το οποίο παρασκευαζόταν παλιότερα με απόσταξη του στεμφυλοπνεύματος ή αραιωμένης αλκοόλης, στο οποίο είχαν προστεθεί διάφορες αρωματικές ύλες. Οι πρόσθετες ύλες είναι σπέρματα άνισου και μάραθου, κανέλα, ζιγκίβερι (τζίντζερ), καρδάμωμο, μοσχοκάρυδο, μαστίχα κτλ. Το ούζο σήμερα παρασκευάζεται με απλή ανάμειξη αλκοόλης, νερού και ανηθόλης. Η περιεκτικότητά του σε αλκοόλη είναι περίπου 35% κατ’ όγκο.
Απόσταξη. Μέθοδος που χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό μείγματος υγρών, τα οποία έχουν διαφορετικά σημεία ζέσης ή για το διαχωρισμό ενός υγρού από διάλυμα που περιέχει στερεές διαλυμένες ουσίες. Κατά την απόσταξη ατμοποιείται πρώτο το συστατικό που έχει το χαμηλότερο σημείο ζέσης. Στις οργανικές ενώσεις, λόγω των ασθενών ελκτικών δυνάμεων των μορίων, μεγάλος αριθμός από αυτές μπορεί να μετατραπεί, χωρίς να διασπαστεί, σε αέριο με θέρμανση σε ορισμένη θερμοκρασία, στην οποία η τάση των ατμών γίνεται ίση προς την πίεση που εξασκείται στην επιφάνεια. Η θερμοκρασία αυτή είναι γνωστή ως «σημείο ζέσης» του υγρού. Οι ατμοί που παράγονται κατά τη θέρμανση, περνούν από ψυκτική διάταξη (υδροψυκτήρας) και μαζεύονται σε κατάλληλο υποδοχέα. Έτσι, με την απόσταξη πετυχαίνεται η απομόνωση και ο καθαρισμός υγρών προϊόντων, εφόσον οι προσμείξεις δεν είναι πτητικές.
1. Απόσταξη με ελαττωμένη πίεση ή σε κενό. «Το σημείο ζέσης του υγρού μειώνεται, εφόσον η πίεση που ασκείται στην επιφάνεια ελαττώνεται». Επομένως, αν το κύριο προϊόν αποσυντίθεται σε θερμοκρασία χαμηλότερη του σημείου ζέσης ή αν το σημείο ζέσης του σε κανονική πίεση είναι πολύ υψηλό, ο αποχωρισμός του από τις προσμείξεις γίνεται με απόσταξη με ελαττωμένη πίεση, οπότε θα βράζει και σε χαμηλότερη θερμοκρασία.
2. Κλασματική απόσταξη. Αν ένα υγρό περιέχει διάφορες πτητικές ουσίες, που μπορούν να ανακατωθούν μεταξύ τους, ο διαχωρισμός τους γίνεται με κλασματική απόσταξη, εφόσον βέβαια υπάρχει κάποια αισθητή διαφορά στα σημεία ζέσης τους. Οι περισσότερες από τις αποστάξεις που πραγματοποιούνται στα εργαστήρια και τη βιομηχανία είναι κλασματικές. Αν τα σημεία ζέσης των καθαρών συστατικών διαφέρουν σημαντικά, τότε περιοριζόμαστε στη συγκέντρωση και νέα απόσταξη δύο ή τριών κλασμάτων. Στην περίπτωση που ένα από τα συστατικά του μείγματος περιέχεται σε πολύ μικρή αναλογία, ο διαχωρισμός γίνεται ευκολότερος. Έτσι, το μικρής αναλογίας υγρό θα περιέχεται, ανάλογα με την πτητικότητά του, στο αρχικό ή τελικό κλάσμα. Επειδή οι επανειλημμένες αποστάξεις συνοδεύονται από χάσιμο χρόνου και ουσιών, πετυχαίνουμε πιο πλήρη διαχωρισμό με μια μόνο απόσταξη με τη βοήθεια των κλασματικών αποθεμάτων. Σ’ αυτή την αρχή στηρίζεται και η κατασκευή των διάφορων αποστακτικών στηλών, οι οποίες χρησιμοποιούνται σε βιομηχανική κλίμακα. Σε ορισμένες περιπτώσεις μειγμάτων υγρών, κατά την πορεία της απόσταξης, καταλήγουμε σε ένα σημείο ζέσης, στο οποίο η σύσταση του ατμού και του υγρού του αποστακτήρα είναι η ίδια, οπότε ο διαχωρισμός με κλασματική απόσταξη του μείγματος που σχηματίστηκε δεν είναι εφικτός. Τα μείγματα αυτά ονομάζονται «αζεοτροπικά». Π.χ. κατά την απόσταξη μείγματος αιθυλικής αλκοόλης - νερού, εφόσον πάρουμε κλάσμα σύστασης 95,6% σε αλκοόλη και 4,4% σε νερό, αυτό βράζει σε ορισμένη θερμοκρασία με τη συνηθισμένη πίεση και η σύσταση του αποστάγματος είναι ίδια με το υγρό, δηλαδή το μείγμα αυτό της παραπάνω σύστασης είναι αζεοτροπικό και επομένως δεν μπορεί με κλασματική απόσταξη, με τη συνηθισμένη πίεση, να διαχωριστεί άλλο.
3. Ξερή απόσταξη. Αυτή χρησιμοποιείται στην παρασκευή του φωταερίου από τους λιθάνθρακες. Γίνεται με τη θέρμανση των λιθανθράκων μέσα σε χυτοσιδερένια δοχεία σε θερμοκρασία 1.200-1.300°C σε κενό αέρα. Τότε παίρνουμε κοκ από τη μια μεριά και από την άλλη το ακάθαρτο φωταέριο, μείγμα αερίων και υγρών σωμάτων, καυσίμων κυρίως.
4. Απόσταξη (εξάχνωση) των μετάλλων. Τα μέταλλα μπορούν να αποσταχτούν, αν υψωθεί πολύ η θερμοκρασία τους. Έτσι, π.χ. πετυχαίνεται ο καθαρισμός του ψευδάργυρου. Στο κενό, τα μέταλλα παράγουν εύκολα ατμούς. Έτσι, όταν θερμάνουμε στο κενό άργυρο ή αργίλιο, μπορούμε να μεταβάλουμε μια πλάκα γυαλιού σε καθρέφτη. Σε μια ταινία από βολφράμιο, η οποία πυρώνεται με ηλεκτρικό ρεύμα, τοποθετούμε κομμάτι αργύρου. Τότε ο άργυρος «εξαχνώνεται» και εκπέμπει άτομα που κάθονται στη γυάλινη πλάκα. Έτσι το γυαλί επαργυρώνεται και μεταβάλλεται σε καθρέφτη. Η μέθοδος αυτή επιμετάλλωσης χρησιμοποιείται σήμερα στη βιομηχανία για τη γρήγορη επιμετάλλωση διάφορων αντικειμένων.
Αποχρωματισμός. Η αφαίρεση ενός χρώματος από μια ουσία. Ο αποχρωματισμός επιτυγχάνεται είτε με οξειδωτικά μέσα (οξείδωση ή αναγωγή) είτε με φυσικοχημικά μέσα (προσρόφηση). Στην περίπτωση που χρησιμοποιούμε οξειδωτικά μέσα, αυτά οξειδώνουν τη χρωστική ουσία που θέλουμε να αφαιρέσουμε και έτσι αυτή καταστρέφεται. Τα κυριότερα οξειδωτικά μέσα που χρησιμοποιούνται για τον αποχρωματισμό ουσιών είναι τα υπερθειικά άλατα, το χλώριο, το υπεροξείδιο του υδρογόνου και τα υπερβορικά άλατα. Στην περίπτωση που χρησιμοποιούμε αναγωγικά μέσα, αυτά «ανάγουν» τη χρωστική ουσία, η οποία πάλι καταστρέφεται. Τα σπουδαιότερα αναγωγικά μέσα είναι το όξινο και ουδέτερο θειώδες νάτριο, το διοξείδιο του θείου, το υδροθειώδες νάτριο κτλ. Στη φυσικοχημική μέθοδο χρησιμοποιούνται ουσίες που έχουν την ιδιότητα να προσροφούν τη χρωστική. Τέτοιες ουσίες είναι ο ενεργός άνθρακας ή η αποχρωστική γη. Είδη στα οποία γίνεται αποχρωματισμός είναι τα διάφορα λίπη και έλαια που έχουν ανεπιθύμητο χρώμα, διάφορα τρόφιμα, ποτά κτλ.
Αραβοσιτέλαιο. Λάδι που εξάγεται από τα φύτρα του αραβόσιτου (καλαμποκιού), τα οποία αποχωρίζονται κατά την κατεργασία των κόκκων του για την παραλαβή του αμύλου. Τα υπολείμματα αυτά περιέχουν λάδι 40-50%. Το αραβοσιτέλαιο εξάγεται ύστερα από πίεση ή εκχύλιση. Έχει χρώμα ανοιχτό κίτρινο και γεύση χαρακτηριστική, που θυμίζει τα δημητριακά. Χρησιμοποιείται συχνά ως εδώδιμο, μόνο του ή σε διάφορες αναλογίες με άλλα έλαια.
Αργό. Ευγενές αέριο που ανήκει στη μηδενική ομάδα του Περιοδικού Πίνακα των στοιχείων. Έχει σύμβολο Ar, ατομικό αριθμό 18 και ατομικό βάρος 40. Βρίσκεται σε αρκετά μεγάλο ποσοστό στον ατμοσφαιρικό αέρα (0,94% κατ. όγκο).
Το παίρνουμε από υγροποιημένο ατμοσφαιρικό αέρα, ύστερα από κλασματική απόσταξη ή εκλεκτική προσρόφηση. Η κυριότερη χρησιμοποίησή του είναι για τη δημιουργία αδρανούς ατμόσφαιρας στους λαμπτήρες πυράκτωσης. Με τη δημιουργία αυτής της ατμόσφαιρας αυξάνεται κατά πολύ ο χρόνος ζωής των λαμπτήρων και παράγεται ισχυρό λευκό φως, γιατί το σύρμα της λυχνίας μπορεί να θερμανθεί σε υψηλότερη θερμοκρασία, χωρίς να οξειδωθεί. Το αργό είναι πιο βαρύ από τον αέρα και γι’ αυτό το γέμισμα των λαμπτήρων γίνεται εύκολα.
Άργυρος. Χημικό στοιχείο που ανήκει στην ομάδα Ιβ του περιοδικού πίνακα με σύμβολο Ag και ατομικό αριθμό 47.
Προέλευση. Ο άργυρος ήταν γνωστός από τα πανάρχαια χρόνια και βρίσκεται από τις ανασκαφές επεξεργασμένος. Μαζί με το χρυσό ερευνήθηκε πολύ από τους αλχημιστές που τον συμβόλιζαν με ένα μισοφέγγαρο και τον ονόμαζαν «μέταλλο της Σελήνης ή της θεάς Αρτέμιδας». Ο άργυρος είναι μέταλλο που σε ελάχιστες περιπτώσεις βρίσκεται ελεύθερος στη φύση. Κυρίως εμφανίζεται με τη μορφή ορυκτών, όπως ο αργυρίτης, που βρίσκεται σε μικρές ποσότητες μέσα σε μεταλλεύματα γαληνίτη, σφαλερίτη και σιδηροπυρίτη. Αρκούν 500 γραμμάρια αργύρου σε έναν τόνο μεταλλεύματος, για να είναι συμφέρουσα η εκμετάλλευσή του. Όταν η περιεκτικότητα του μεταλλεύματος φτάσει στα 1-2 κιλά στον τόνο, τότε θεωρείται μεγάλη. Μερικές από τις φλέβες των μεταλλευμάτων αυτών και ιδιαίτερα τα ανώτερα στρώματά τους προσβάλλονται συχνά από εξωτερικούς παράγοντες, με αποτέλεσμα τα υλικά που προσβάλλονται εύκολα να απομακρύνονται, ενώ ο άργυρος και ο χρυσός, επειδή έχουν μεγάλη πυκνότητα, παραμένουν επιτόπου και δημιουργούν έτσι τα κοιτάσματα χρυσού και αργύρου. Άλλα ορυκτά του αργύρου, με μικρότερη σημασία από τον αργυρίτη, είναι ο κεραργυρίτης (AgCl), ο πυραργυρίτης (3Ag2S.Sb2S2), ο ιωδαργυρίτης (AgJ) και ο προυστίτης (Ag3AsS3). Μεγάλες ποσότητες μεταλλευμάτων που περιέχουν άργυρο έχουν το Μεξικό (πρώτο στην παγκόσμια παραγωγή αργύρου), οι ΗΠΑ, το Περού, ο Καναδάς κτλ. Στην Ελλάδα ο άργυρος βγαίνει κυρίως από τα ορυχεία του Λαυρίου, που λειτουργούν από την αρχαιότητα.
Μεταλλουργία. Η μεταλλουργία του αργύρου γίνεται με δύο τρόπους: α) Με την ξερή ή πυροχημική μέθοδο. Κατά τη μέθοδο αυτή τα αργυρούχα ορυκτά του μολύβδου, κυρίως ο γαληνίτης (PbS), ανάγονται με φρύξη και παίρνουμε κράμα που αποτελείται από μόλυβδο και άργυρο. Αυτό το κράμα, όταν περιέχει άργυρο σε μικρή ποσότητα, μικρότερη από 0,1%, εμπλουτίζεται με διάφορους τρόπους, δηλαδή αυξάνεται η περιεκτικότητά του σε άργυρο. Στο εμπλουτισμένο αυτό κράμα γίνεται ειδική κατεργασία για την παραλαβή του αργύρου. Η κατεργασία αυτή λέγεται «κυπέλλωση». Αυτή γίνεται με τήξη του κράματος μέσα σε ειδικά καμίνια, που περιέχουν πορώδες υλικό (όπως στάχτη οστών, αργιλούχο άσβεστο κ.ά.) με ταυτόχρονη διοχέτευση αέρα στην επιφάνεια του μείγματος. Η κατεργασία αυτή έχει ως αποτέλεσμα να οξειδωθεί ο μόλυβδος και να δώσει έτσι λιθάργυρο (PbO), που επιπλέει στην επιφάνεια του λιωμένου μείγματος, οπότε και αποχύνεται. Το τέλος της κατεργασίας φαίνεται με την εμφάνιση της γυαλιστερής λευκής επιφάνειας του λιωμένου καθαρού αργύρου, που λέγεται βασιλίσκος ή βλέμμα αργύρου.
β) Με τη διαλυτική ή υγρή μέθοδο. Με τη μέθοδο αυτή, τα αργυρούχα ορυκτά, αφού τριφτούν και σχηματίσουν σκόνη, ανακατεύονται με διάλυμα κυανιούχου νατρίου με ταυτόχρονη δημιουργία ρεύματος αέρα. Με τον τρόπο αυτό τόσο ο άργυρος όσο και τα ορυκτά του, δηλαδή ο κεραργυρίτης και ο αργυρίτης, μετατρέπονται σ’ ένα ευκολοδιάλυτο σύμπλοκο άλας, το αργυροκυανιούχο νάτριο. Από το διάλυμα αυτό του αργυροκυανιούχου νατρίου που σχηματίζεται, αποχωρίζεται ο άργυρος καθαρός με την επίδραση του ψευδάργυρου.
Καθάρισμα του αργύρου. Το καθάρισμα του αργύρου είναι δύσκολο. Για να καθαριστεί τέλεια ηλεκτρολύεται μέσα σε διάλυμα AgNO3 (νιτρικού αργύρου) που περιέχει και 1% HNO3 (νιτρικό οξύ), με άνοδο από ακάθαρτο άργυρο της μεταλλουργίας και κάθοδο μια πλάκα από καθαρό άργυρο. Στο τέλος της ηλεκτρόλυσης, ο άργυρος αποτίθεται καθαρός στην κάθοδο.
Φυσικές ιδιότητες. Είναι μέταλλο που ανήκει στα πολύτιμα μέταλλα, έχει αργυρόλευκο χρώμα και δυνατή μεταλλική λάμψη, είναι πολύ βαρύ με πυκνότητα 10,47 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό και λιώνει δύσκολα στους 960°C. Είναι μαλακό και σε μεγάλο βαθμό ελατό και όλκιμο. Στις ιδιότητες αυτές ακολουθεί το χρυσό. Από άργυρο κατασκευάζονται φύλλα με πάχος 3 δεκάκις χιλιοστά του χιλιοστού του μέτρου, που επιτρέπουν να περνά ανάμεσά τους το φως. Είναι πολύ καλός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού. Όταν λιώνει μέσα στον ατμοσφαιρικό αέρα, απορροφά οξυγόνο, τη στιγμή όμως που παγώνει σχηματίζει μικρές φουσκάλες που σκάζουν για να φύγει το οξυγόνο και παρασύρουν σταγονίδια από το λιωμένο άργυρο. Το μειονέκτημα αυτό εξουδετερώνεται με την προσθήκη μικρής ποσότητας χαλκού, που χαμηλώνει το σημείο τήξης του αργύρου και τον κάνει πιο σκληρό.
Χημικές ιδιότητες. Ο άργυρος είναι αδρανές στοιχείο. Είναι σταθερός στον ατμοσφαιρικό αέρα και δεν οξειδώνεται από το οξυγόνο. Προσβάλλεται όμως από το υδρόθειο (H2S) και γενικά από τις θειούχες ενώσεις. Γι’ αυτό το λόγο, εάν εκτεθεί πολύ καιρό στον αέρα, σκεπάζεται από ένα πολύ λεπτό στρώμα θειούχου αργύρου (Ag2S) που έχει μαύρο χρώμα και σχηματίζεται από την επίδραση του υδρόθειου της ατμόσφαιρας.
Τα ιόντα του Ag+ δίνουν σε διάλυμα ισχυρών βάσεων σκούρο μαύρο Ag2O και όχι AgOH (υδροξείδιο του αργύρου).
Όταν ερυθροπυρωθεί σε πολύ μεγάλη θερμοκρασία, ενώνεται κατευθείαν με τα αλογόνα στοιχεία (χλώριο, βρόμιο, φθόριο και ιώδιο) καθώς και με το θείο. Επειδή είναι στοιχείο λιγότερο ηλεκτροθετικό από το υδρογόνο, δεν προσβάλλεται από το υδροχλωρικό (HCl) και αραιό θειικό οξύ (H2SO4). Διαλύεται όμως στα οξειδωτικά μέσα, όπως το πυκνό θειικό οξύ και το πυκνό και αραιό νιτρικό οξύ.
Επίσης διαλύεται σε διαλύματα κυανιούχων αλάτων, με την παρουσία οξυγόνου και δίνει ευκολοδιάλυτα σύμπλοκα αργυροκυανιούχα άλατα.
Χρήσεις. Ο καθαρός άργυρος πολύ λίγο χρησιμοποιείται, εκτός από ορισμένες εφαρμογές του στις χημικές βιομηχανίες. Στις βιομηχανίες αυτές χρησιμοποιείται για την κατασκευή ειδικών σκευών, είτε ως καθαρός άργυρος, είτε για επαργύρωση σιδερένιων ή χάλκινων σκευών. Επειδή ο άργυρος είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού, χρησιμοποιείται για την κατασκευή ηλεκτρικών επαφών για μεγάλες τάσεις. Επειδή είναι μαλακός και τρίβεται δύσκολα, χρησιμοποιείται για την κατασκευή κουζινέτων, στις μηχανές των αεροπλάνων. Αντίθετα με τον καθαρό άργυρο που έχει λίγες εφαρμογές, τα κράματά του χρησιμοποιούνται πάρα πολύ. Τα κράματα αυτά εκτός από τις ιδιότητες του καθαρού αργύρου με τη μείξη άλλων στοιχείων αποκτούν μεγαλύτερη σκληρότητα. Τα κράματα του αργύρου με το χαλκό χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μεταλλικών νομισμάτων και κοσμημάτων. Η καθαρότητα των κοσμημάτων από άργυρο μετριέται σε χιλιοστά (π.χ. κράμα 900 χιλιοστών περιέχει 90% άργυρο και 10% χαλκό). Στη χρυσοχοΐα οι νόμιμες ποιότητες είναι 950 χιλιοστά για την πρώτη ποιότητα και 800 χιλιοστά για τη δεύτερη. Για τα επιτραπέζια σκεύη η πρώτη ποιότητα είναι κατώτερη και φτάνει τα 750 χιλιοστά. Το χρώμα των κραμάτων αυτών παραμένει λευκό, εφόσον ο χαλκός δεν περάσει τα 50%. Στις ηλεκτρικές επαφές χρησιμοποιούνται κράματα που περιέχουν 10% χαλκό, 40% βολφράμιο και 50% άργυρο που είναι σκληρότερα από τον καθαρό άργυρο. Εκτός από τα κράματα, οι ενώσεις του αργύρου όπως ο βρομιούχος, ο χλωριούχος και ο νιτρικός άργυρος χρησιμοποιούνται στη φωτογραφική τέχνη. Διάφορες ενώσεις του αργύρου χρησιμοποιούνται και στην ιατρική. Χρησιμοποιείται επίσης και σε κεντήματα με μορφή κλωστής, με μικρή περιεκτικότητα σε χαλκό. Ως πολύτιμο μέταλλο, ο άργυρος χρησιμοποιείται από την παλιά εποχή στα διάφορα νομισματικά συστήματα. Στη Γαλλία κατά την εποχή του Καρλομάγνου ήταν γνωστά μόνο τα νομίσματα από άργυρο και πολύ αργότερα εμφανίστηκαν και τα χρυσά. Κατά καιρούς ήταν η βάση του νομισματικού συστήματος πολλών κρατών, αλλά λόγω των συχνών μεταβολών της τιμής του τον άργυρο αντικατάστησε ο χρυσός.
Αρσενικό.Χημικό στοιχείο, με σύμβολο As, που ανήκει στην Vα ομάδα του Περιοδικού Πίνακα. Έχει ατομικό αριθμό 33, ατομικό βάρος 74,91 και σθένος –3, +3, +5. Κατατάσσεται στα μεταλλοειδή (στοιχεία δηλαδή που έχουν ιδιότητες ενδιάμεσες μεταξύ μετάλλων και αμετάλλων).
Προέλευση. Στη φύση βρίσκεται με μορφή ενώσεων. Σπουδαιότερες από αυτές είναι η κίτρινη σανδαράχη As2S3, ο αρσενοπυρίτης FeAsS και η κόκκινη σανδαράχη. Επίσης ίχνη του βρίσκονται στον οργανισμό των ζώων.
Παρασκευή. α) Με θέρμανση του αρσενοπυρίτη, οπότε διασπάται σε θειούχο σίδηρο και σε αρσενικό, το οποίο εξαχνώνεται:.
β) Με αναγωγή με άνθρακα του As2O3, το οποίο λαμβάνεται με τη φρύξη των θειούχων ορυκτών του αρσενικού.
Βασικές ιδιότητες. Είναι αλλότροπο στοιχείο, που εμφανίζεται σε διάφορες αλλοτροπικές μορφές ως κίτρινο, μέλαν και μεταλλικό. Διακρίνεται σε κρυσταλλικό και σε άμορφο αρσενικό. Το κρυσταλλικό είναι η σταθερότερη μορφή. Έχει χρώμα σκοτεινό γκρίζο, λάμψη μεταλλική, πυκνότητα 5,7 gr/cm3, εξαχνώνεται χωρίς να λιώσει και διαλύεται στο διθειάνθρακα. Το άμορφο έχει χρώμα κίτρινο, πυκνότητα 4,7 gr/cm3, δε διαλύεται στο διθειάνθρακα και περνάει στην κρυσταλλική μορφή με θέρμανση. Το αρσενικό φωσφορίζει σε ατμόσφαιρα οξυγόνου και θερμοκρασία πάνω από 200°C.
Χημικές ιδιότητες. Το μόριο του αρσενικού είναι τετράτομο και σε θερμοκρασία μεγαλύτερη των 1.700°C γίνεται διάτομο. Χημικά μοιάζει με το φωσφόρο, διαφέρει όμως απ’ αυτόν επειδή παρουσιάζει μεταλλικές ιδιότητες, είναι δηλαδή «επαμφοτερίζον» στοιχείο με πιο έντονες τις ιδιότητες του μετάλλου. Όταν θερμαίνεται στον αέρα, καίγεται και σχηματίζει As2O3 που έχει μυρωδιά σκόρδου. Επίσης, σε ατμόσφαιρα χλωρίου καίγεται προς AsCl3. Αντιδρά εύκολα με το θείο, ενώ με το υδρογόνο ενώνεται μόνο έμμεσα και σχηματίζεται η αρσίνη (AsH3). Από το νιτρικό οξύ μετατρέπεται σε αρσενικό οξύ.
Φυσιολογική δράση. Τόσο το αρσενικό όσο και οι ενώσεις του είναι πολύ δραστικά δηλητήρια.
Αρσενικούχες ενώσεις. Χημικές ενώσεις που περιέχουν αρσενικό. Οι αρσενικούχες ενώσεις διακρίνονται σε τρεις ομάδες:
α) Κυκλικές οργανικές ενώσεις, στις οποίες το αρσενικό είναι τρισθενές ή πεντασθενές. Εδώ ανήκουν η σαλβαρσάνη, η νεοσαλβαρσάνη, αντισυφιλιδικά φάρμακα, καθώς και η ακεταρσόλη, που χορηγείται σε περιπτώσεις αμοιβαδικής δυσεντερίας.
β) Άκυκλες οργανικές ενώσεις, στις οποίες ανήκουν τα τοξικά κακωδυλικά άλατα και τα άλατα του μεθυλαρσενικού οξέος.
γ) Ανόργανες ενώσεις, όπως το τριοξείδιο του αρσενικού, το τριιωδιούχο αρσενικό και τα αρσενικώδη και αρσενικικά άλατα των μετάλλων. Οι ενώσεις αυτές είναι πολύ τοξικές.
Το αρσενικό είναι φυσιολογικό συστατικό του κυττάρου και ορισμένα φάρμακα που παρασκευάζονται από αυτό χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις έλλειψής του.
Αρυλαλογονίδια.Χημικές οργανικές ενώσεις που θεωρούνται ως αλογονωμένα παράγωγα των αρωματικών υδρογονανθράκων. Ο χημικός τους τύπος είναι ArX, όπου Ar=C6H5 και Χ=αλογόνο. Το μόριό τους αποτελείται από μια ρίζα αρυλίου, με ή χωρίς διακλαδώσεις, ενωμένη με ένα ή περισσότερα άτομα αλογόνου, π.χ. C6H5Cl (φαινυλοχλωρίδιο). Διακρίνονται σε τρεις, κυρίως, κατηγορίες: σε αυτά που έχουν αλογονωμένο πυρήνα, σε αυτά που έχουν αλογονωμένη πλευρική αλυσίδα και τέλος σε εκείνα που έχουν αλογονωμένο πυρήνα και συγχρόνως αλογονωμένη πλευρική αλυσίδα. Μια περισσότερο σύνθετη κατηγορία είναι αυτή των πολυσθενών ιωδιούχων ενώσεων.
Αρύλια. Οργανικές ρίζες που προκύπτουν από το βενζόλιο και τα ομόλογά του με απόσπαση ενός ατόμου υδρογόνου από το μόριό τους. Για παράδειγμα το φαινύλιο
C6H5-, το οποίο προκύπτει από το βενζόλιο C6H6.
Άρωμα.Ουσία φυσικής ή τεχνητής προέλευσης, που χρησιμοποιείται στην αρωματοποιία, την ιατρική και τη μαγειρική. Η επιθυμία του ανθρώπου να αναδίδει οσμή αρωμάτων χρονολογείται από τους πανάρχαιους χρόνους. Στην Παλαιά και την Καινή Διαθήκη αναφέρεται συχνά η χρήση των αρωμάτων. Λίγο μετά την Ανάσταση του Χριστού οι μυροφόρες πήγαν στον τάφο Του, για να αλείψουν με αρώματα το νεκρό, όπως νόμιζαν, σώμα Του. Κατά την αρχαιότητα, γενικά, χρησιμοποιούσαν πολύ τα αρώματα στη λατρεία των θεών και στην ταφή των νεκρών. Μεγάλη κατανάλωση αρωμάτων έκαναν οι Κινέζοι στις ιεροτελεστίες, στην καθημερινή ζωή τους και στις διασκεδάσεις τους.
Αρωματοποιία. Ως πρώτες ύλες για την κατασκευή των αρωμάτων χρησιμοποιούνται διάφορες φυσικές ή συνθετικές ουσίες, οι οποίες έχουν ευχάριστη οσμή. Τέτοιες ουσίες είναι τα διάφορα αιθέρια έλαια, τα οποία είναι υγρά ελαιώδους σύστασης, τα πτητικά, τα οποία λαμβάνονται κατά την απόσταξη με υδρατμούς, με την εκχύλιση ή την απλή έκθλιψη διάφορων φυτικών μερών κτλ., οι ρητίνες, βάλσαμα, νιτροσώματα κ.ά. Οι ουσίες αυτές ποτέ δε χρησιμοποιούνται μόνες, επειδή είναι πολύ ακριβές και σε περιεκτικότητα 100% η οσμή τους είναι βαριά και έτσι παύει να είναι ευχάριστη· διαλύονται σε ένα διαλύτη σε μια ορισμένη περιεκτικότητα, ανάλογα με το είδος της ουσίας. Για τα καλά αρώματα ως διαλύτης χρησιμοποιείται αλκοόλη μικρότερου βαθμού ή άλλοι διαλύτες φθηνότεροι, όπως βενζοϊκό βενζόλιο, τερπινεόλη, παραφινέλαιο κτλ. Για ορισμένα αρώματα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και καθαρό νερό. Τα αιθέρια έλαια που χρησιμοποιούνται στην αρωματοποιία λαμβάνονται από διάφορα άνθη, όπως τριαντάφυλλο, γιασεμί, βιολέτα, φιλύρα κ.ά. Από εκεί λαμβάνονται με εκχύλιση και φέρονται στο εμπόριο ως εκχύλισμα του άνθους, το οποίο, όταν διαλύεται στο διαλύτη, δίνει το άρωμα. Σχεδόν ποτέ ένα άρωμα δεν περιέχει μια μόνο αρωματική ουσία· γι’ αυτό, προκειμένου να δοθεί η επιθυμητή οσμή, πρέπει να γίνεται ανάμειξη διάφορων ουσιών, ώστε να δοθεί και το επιθυμητό χρώμα. Τα λεγόμενα αρωματικά παράγωγα του οξικού οξέος είναι μείγματα αρωματικών εκχυλισμάτων με αραιό θειικό οξύ, τα οποία, όταν προστίθενται σε αραιά διαλύματα γλυκερίνης, δίνουν την κολόνια (eau de toilette). Τα λεγόμενα αρωματικά άλατα είναι μείγματα αιθέριων ελαίων και αρωματικών αλάτων και χρησιμοποιούνται κυρίως στα λουτρά. Ξερά αρώματα είναι μείγματα αδρανών ουσιών, όπως ταλκ με αρωματικές ουσίες.
Αρωματικοί υδρογονάνθρακες. Κυκλικές οργανικές ενώσεις που στο μόριό τους περιέχουν άνθρακα και υδρογόνο. Ο εμπειρικός τους τύπος είναι CvH2v-6x (x = 1, 2, 3, 4) και τα άτομα του άνθρακα συνδέονται μεταξύ τους έτσι ώστε να σχηματίζονται ένας ή περισσότεροι εξαμελείς δακτύλιοι, που έχουν τρεις διπλούς δεσμούς, ανάμεσα στους οποίους υπάρχουν τρεις απλοί. Είναι ενώσεις ακόρεστες και το πρώτο μέλος της σειράς είναι το βενζόλιο C6H6.
Προέλευση. Βρίσκονται στη λιθανθρακόπισσα και στα πετρέλαια. Η μελέτη των αρωματικών υδρογονανθράκων άρχισε μετά την εξακρίβωση ότι η λιθανθρακόπισσα, που είναι παραπροϊόν της ξηρής απόσταξης των λιθανθράκων, περιέχει περίπου 25% κατά βάρος αρωματικούς υδρογονάνθρακες.
Tο μεγαλύτερο μέρος της παραγωγής των αρωματικών υδρογονανθράκων στηρίζεται στην κατεργασία του πετρελαίου.
Παρασκευή. 1. Βιομηχανικά παρασκευάζονται από τη λιθανθρακόπισσα αλλά κυρίως από τα πετρέλαια. Κλάσμα πετρελαίου, που περιέχει υδρογονάνθρακες με 5-10 άτομα άνθρακα, κατεργάζεται σε ειδικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης και με παρουσία καταλύτη. Έτσι οι παραφίνες αφυδρογονώνονται και μετατρέπονται σε κυκλικές ενώσεις, ενώ οι υπάρχοντες κυκλικοί υδρογονάνθρακες μετατρέπονται σε αρωματικούς με απομάκρυνση του υδρογόνου, σύμφωνα με την αντίδραση:
C6H14 ® C6H6 + 4H2
Τα προϊόντα διαχωρίζονται ακόμη περισσότερο σε ειδικές αποστακτικές στήλες.
2. Συνθετικά παρασκευάζονται είτε από άκυκλες είτε από μείγμα κυκλικών και άκυκλων ενώσεων. Οι παρασκευές όμως αυτές έχουν κυρίως εργαστηριακό και θεωρητικό ενδιαφέρον. α) Από άκυκλες ενώσεις κυρίως με πολυμερισμό π.χ. του ακετυλενίου, οπότε παράγεται βενζόλιο. β) Από μείγμα άκυκλων και κυκλικών ενώσεων κυρίως εργαστηριακά:
Ι) Μέθοδος Friedel-Crafts, κατά την οποία με επίδραση αλκυλαλογονιδίου σε βενζόλιο και με παρουσία καταλύτη AlCl3 σχηματίζονται παράγωγα του βενζολίου.
II) Μέθοδος Fittig-Wurtz, κατά την οποία με επίδραση μεταλλικού νατρίου σε μείγμα αλκυλαλογονιδίου και αρυλαλογονιδίου σχηματίζονται παράγωγα του βενζολίου.
Φυσικές ιδιότητες. Το βενζόλιο και ορισμένα από τα παράγωγά του είναι υγρά ή στερεά δυσδιάλυτα στο νερό, που διαλύονται όμως σε οργανικούς διαλύτες.
Χημικές ιδιότητες. Οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες εμφανίζουν όλες τις χαρακτηριστικές ιδιότητες που οφείλονται στον «αρωματικό χαρακτήρα». Παρότι ο αρωματικός δακτύλιος είναι ακόρεστος, εμφανίζει σταθερότητα στην επίδραση διάφορων οξειδωτικών μέσων. Τα παράγωγα του βενζολίου οξειδώνονται στην πλευρική τους αλυσίδα, με αποτέλεσμα την παραγωγή καρβοξυλίου: π.χ. C6H5CH3 + 3|O| ® C6H5COOH + H2O. Η καύση τους παράγει διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς:
Χρήσεις. Οι ενώσεις της σειράς του βενζολίου χρησιμοποιούνται ως διαλυτικά μέσα στη σύνθεση διάφορων αρωματικών ενώσεων, αρωμάτων και πλαστικών. Από βιομηχανική άποψη μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες με συμπυκνωμένους δακτυλίους, όπως π.χ. το ναφθαλίνιο, το ανθρακένιο, το φαινανθρένιο κ.ά.
Αρωματικός χαρακτήρας. Οι χαρακτηριστικές ιδιότητες των αρωματικών υδρογονανθράκων και των άλλων αρωματικών ενώσεων, που οφείλονται στον ιδιαίτερο τρόπο σύνδεσης των ατόμων τα οποία σχηματίζουν το δακτύλιο του μορίου τους. Οι πιο σημαντικές ιδιότητες είναι:
1. Ο βενζολικός δακτύλιος εμφανίζεται ιδιαίτερα σταθερός, χωρίς να είναι κορεσμένος. Δύσκολα δίνει αντιδράσεις προσθήκης, κυρίως με υδρογόνο και με αλογόνα.
2. Το βενζόλιο και τα παράγωγά του δείχνουν μεγαλύτερη τάση να σχηματίζουν προϊόντα αντικατάστασης παρά προσθήκης. Έτσι, άτομα υδρογόνου απευθείας ενωμένα με άτομα άνθρακα του βενζολικού πυρήνα, τα οποία λέγονται «πυρηνικά υδρογόνα», αντικαθιστούνται από νιτροομάδα κατά την επίδραση νιτρικού οξέος (νίτρωση), σουλφονικής ομάδας κατά την επίδραση θειικού οξέος (σουλφούρωση) και αλκυλίων κατά την επίδραση αλκυλαλογονιδίων με παρουσία καταλυτών.
3. Τα υδροξυλιωμένα παράγωγα του βενζολίου, οι φαινόλες, σε αντίθεση με τις αλκοόλες, δείχνουν σαφώς όξινο χαρακτήρα.
4. Τα αμινοπαράγωγα, τα οποία περιέχουν την αμινομάδα, απευθείας ενωμένη με άτομο άνθρακα του αρωματικού πυρήνα, είναι περισσότερο ασθενείς βάσεις από τις αντίστοιχες αλειφατικές αμίνες. Με νιτρώδες οξύ δίνουν αρχικά διαζωνιακά άλατα, τα οποία στη συνέχεια διασπώνται προς φαινόλες.
Ασβέστιο. Μεταλλικό χημικό στοιχείο της ομάδας των αλκαλικών γαιών (ΙΙα) με σύμβολο Ca, ατομικό αριθμό 20, ατομικό βάρος 40,08 και αριθμό οξείδωσης +2.
Προέλευση. Είναι το πέμπτο στη σειρά διάδοσης των στοιχείων (3,38%). Βρίσκεται μόνο με μορφή αλάτων, σπουδαιότερο των οποίων είναι το CaCO3, το οποίο εμφανίζεται με μορφή ασβεστόλιθων, αραγωνίτη, μαρμάρου, ασβεστόλιθου και κιμωλίας. Άλλα ορυκτά του είναι ο ανυδρίτης, ο γύψος, ο φωσφορίτης, ο αργυραδάμας ή φθορίτης, ο δολομίτης κ.ά. Άλατά του περιέχονται στο φυσικό νερό. Στον ενόργανο κόσμο τα άλατά του χρησιμεύουν ως στερεωτική ύλη. Έτσι ο φωσφορίτης είναι το κύριο συστατικό των οστών και το ανθρακικό ασβέστιο των οστράκων, κοραλλιών, κελυφών, αβγών κ.ά.
Μεταλλουργία. Παρασκευάζεται με ηλεκτρόλυση τήγματος χλωριούχου ασβεστίου, στο οποίο προστίθεται λίγο φθοριούχο ασβέστιο για την ελάττωση του σημείου τήξης. Η ηλεκτρόλυση γίνεται σε δοχείο με γραφίτη. Η άνοδος αποτελείται από πλάκες γραφίτη και η κάθοδος από σιδερένιο ραβδί, το οποίο ψύχεται εσωτερικά με νερό. Καθώς γίνεται η ηλεκτρόλυση, η κάθοδος ανυψώνεται συνεχώς με έναν κατάλληλο μηχανισμό, ώστε το άκρο της να εφάπτεται στην επιφάνεια του τήγματος. Έτσι, το ασβέστιο αποτίθεται συνεχώς στο άκρο της καθόδου και λαμβάνεται με μορφή ράβδου.
Φυσικές ιδιότητες. Το ασβέστιο είναι αργυρόλευκο μέταλλο, μαλακό, λιώνει δύσκολα, είναι δραστικό και ελαφρό. Έχει πυκνότητα 1,55 gr/cm3 στους 20°C.
Χημικές ιδιότητες. Μοιάζει στη χημική συμπεριφορά με το μαγνήσιο, από το οποίο είναι δραστικότερο. Οι σπουδαιότερες αντιδράσεις του είναι οι εξής:
α) Στον αέρα οξειδώνεται αργά σε οξείδιο του ασβεστίου, το οποίο στη συνέχεια, με την πρόσληψη νερού και διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα, μετατρέπεται σε ανθρακικό ασβέστιο CaCO3.
β) Όταν θερμαίνεται, αντιδρά με όλα τα αέρια εκτός από τα ευγενή. Έτσι, με το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο δίνει CaH2, CaO και Ca3N2.
γ) Διασπά το νερό «εν ψυχρώ» και αντιδρά με αραιά οξέα.
δ) Το ασβέστιο είναι άριστο αναγωγικό μέσο.
Ενώσεις του ασβεστίου - Χρήσεις. α) Μια από τις σπουδαιότερες ενώσεις του ασβεστίου είναι η άσβεστος ή οξείδιο του ασβεστίου (CaO), η οποία παρασκευάζεται βιομηχανικά με πύρωση του ασβεστόλιθου σε ασβεστοκάμινο στους 1.000°C:
CaCO3 ® CaO + CO2.
Η ποιότητα της ασβέστου που λαμβάνεται εξαρτάται από την καθαρότητα του ασβεστόλιθου. Είναι υλικό άσπρο, στερεό και λιώνει στους 2.570°C, χωρίς να αποσυντίθεται. Σε θερμοκρασία περίπου 2.000°C αντιδρά με τον άνθρακα και δίνει ανθρακασβέστιο, το οποίο χρησιμοποιείται στην παρασκευή του ακετυλένιου:
CaO + 3C ® CaC2 + CO.
Το CaO χρησιμοποιείται στη μεταλλουργία, την οικοδομική, για την παρασκευή σόδας και ως απορροφητικό του CΟ2.
β) Το υδροξείδιο του ασβεστίου [Ca(OH)2] παρασκευάζεται με επίδραση νερού στην άσβεστο (σβήσιμο ασβέστη) και βρίσκει εφαρμογή στην οικοδομική. Είναι σκόνη λευκή ελάχιστα διαλυτή στο νερό. Αν αναμειχθεί με μικρή ποσότητα νερού, δίνει γαλάκτωμα που ονομάζεται «γάλα ασβέστου». Το Ca(OH)2 χρησιμοποιείται για την παρασκευή ΝαΟΗ (υδροξείδιο του νατρίου), ΚΟΗ (υδροξείδιο του καλίου), στη βυρσοδεψία, στην κατεργασία νερού για την αποσκλήρυνσή του, στην παρασκευή χάρτου και στη γεωργία για την εξουδετέρωση όξινων εδαφών. Με επίδραση χλωρίου χρησιμοποιείται σε ξηραντήρες.
γ) Το ανθρακικό ασβέστιο (CaCO3) κρυσταλλώνεται σε δύο τύπους, τον ασβεστίτη και τον αραγωνίτη. Ο ασβεστίτης είναι πολύ διαδεδομένος και συναντάται ως μάρμαρο, ισλανδική κρύσταλλος κ.ά.
δ) Το φωσφορικό ασβέστιο Ca3(PO4)2 είναι λευκή, κρυσταλλική ουσία, αδιάλυτη στο νερό, συστατικό των οστών.
ε) Το ένυδρο θειικό ασβέστιο (CaSO4 ∙ 2H2O) αποτελεί τη γνωστή γύψο, η οποία με θέρμανση (130°-180°C) αποβάλλει μεγάλο μέρος του νερού και μετατρέπεται σε πλαστική γύψο που χρησιμοποιείται στη χειρουργική.
Βιολογική σημασία του ασβεστίου. Στα φυτά το ασβέστιο βρίσκεται στα τοιχώματα των κυττάρων ως πηκτινικό ασβέστιο. Στον άνθρωπο και στα ζώα υπάρχει ασβέστιο σε σημαντικές ποσότητες, στα οστά και στα δόντια, με τη μορφή του υδροξυαπατίτη. Η παρουσία ασβεστίου στις μεμβράνες επηρεάζει τη διαπερατότητά τους σε διάφορα ιόντα. Η συστολή των μυών συνδέεται άμεσα με την απότομη μεταβολή της συγκέντρωσης των ιόντων ασβεστίου στα κύτταρα.
Η έλλειψη του ασβεστίου μπορεί να προκαλέσει πολλές βλάβες. Καθώς βρίσκεται σ’ όλα σχεδόν τα τρόφιμα, η έλλειψή του στον οργανισμό οφείλεται κυρίως σε δυσκολίες απορρόφησής του.
Ασβεστίτης. Ένα από τα κυριότερα ορυκτά του ασβεστίου, με χημικό τύπο CaCO3. Είναι το κύριο συστατικό των μαρμάρων και των ασβεστολίθων. Ανήκει στο τριγωνικό σύστημα και έχει χρώμα άσπρο, υποκίτρινο, υπότεφρο ή παρουσιάζει διάφορο χρωματισμό (άχρωμη και διαυγής παραλλαγή αυτού είναι η ισλανδική κρύσταλλος). Έχει σκληρότητα 3, λάμψη υαλώδη, πυκνότητα 2,7 gr/cm3, μορφή ρομβοεδρική, σκαληνοεδρική. Ο ασβεστίτης σχηματίζεται δευτερογενώς κατά την αποσάθρωση και αλλοίωση ασβεστούχων ορυκτών με την επίδραση του διοξειδίου του άνθρακα της ατμόσφαιρας.
Ασβεστοκυαναμίδιο. Οργανική χημική ένωση με χημικό τύπο CaNCN. Παρασκευάζεται κυρίως από το ανθρακασβέστιο CaC2, όταν αυτό θερμαίνεται σε ρεύμα αέρα 600°-700°C και αντιδρά με το ατμοσφαιρικό άζωτο, σύμφωνα με την αντίδραση: CaC2 + N2 ® CaNCN.
To παραγόμενο ασβεστοκυαναμίδιο χρησιμοποιείται είτε απευθείας ως λίπασμα είτε για την παρασκευή αμμωνίας, ουρίας και άλλων ενώσεων. Για την παρασκευή της ουρίας, που είναι πρώτη ύλη στη βιομηχανία λιπασμάτων και πλαστικών, το ασβεστοκυαναμίδιο, με επίδραση θειικού οξέος, μετατρέπεται σε κυαναμίδιο, το οποίο με τη σειρά του υδρολύεται προς ουρία NH2CONH2.
Ασπαραγίνη.Οργανική χημική ένωση που ανήκει στα αμινοξέα και έχει χημικό τύπο Η2ΝCOCH2CH(NH2)COOH. Είναι ευρύτατα διαδομένη στη φύση, κυρίως στα φυτά. Αποτελεί αμίδιο του ασπαραγινικού οξέος. Την ονομασία πήρε από τα σπαράγγια, από τα οποία και απομονώθηκε. Διακρίνεται στις μορφές D–, L– (οπτικά ενεργές) και DL (ρακεμική μορφή, οπτικά ανενεργή).
Η ασπαραγίνη είναι ένα πολικό αμινοξύ που απαντάται στις πρωτεΐνες. Σχηματίζεται από το ασπαραγινικό οξύ με μία αντίδραση που καταλύεται από το ένζυμο συνθετάση της ασπαραγίνης. Είναι διαλυτή στο νερό και αδιάλυτη σε οργανικούς διαλύτες.
Ασπιρίνη. Κοινή ονομασία της χημικής ένωσης ακετυλοσαλικυλικό οξύ με χημικό τύπο: CH3COOC6H4COOH. Είναι ελαφρό αναλγητικό και αντιπυρετικό φάρμακο που λαμβάνεται για την ανακούφιση πονοκεφάλων, μυϊκών και αρθρικών πόνων. Συνιστάται και ως προληπτικό φάρμακο για περιπτώσεις εμφράγματος. Η παρασκευή της ασπιρίνης βασίζεται στην αντίδραση σαλικυλικού οξέος με οξικό ανυδρίτη.
Ο Ιπποκράτης, ο αρχαίος Έλληνας «πατέρας» της ιατρικής, συνιστούσε το εκχύλισμα ιτιάς για ανακούφιση από τους πόνους της γέννας. Κατά το 19ο αιώνα απομονώθηκε το σαλικυλικό οξύ από την ιτιά από τον Ιταλό χημικό Ραφαέλε Πίρια. Λίγο αργότερα βρέθηκε ότι η ίδια ένωση μπορεί ν' απομονωθεί από αγριολούλουδα του γένους Spiraea ulmaria, από τα οποία μάλιστα η ασπιρίνη πήρε το όνομά της (a+spiraea). Το ενεργό συστατικό όμως του εκχυλίσματος ιτιάς ήταν ερεθιστικό για το στομάχι, επειδή το σαλικυλικό οξύ περιέχει δύο όξινες ομάδες (φαινολικό υδροξύλιο και καρβοξυλομάδα). Έτσι, το 1897 οι χημικοί Φέλιξ Χόφμαν και Έριχ Ντρέσερ, εργαζόμενοι στην εταιρεία Μπάγιερ της Γερμανίας, ανακάλυψαν ότι ο εστέρας σαλικυλικού οξέος, δηλαδή η ασπιρίνη, είχε επίσης αναλγητικές ιδιότητες με λιγότερες παρενέργειες. Οι πωλήσεις ασπιρίνης άρχισαν το 1899 και το 1915 κατασκευάστηκαν τα πρώτα δισκία ασπιρίνης που περιείχαν περίπου 300mg δραστικού συστατικού και άλλες ανενεργές βιολογικά ουσίες (έκδοχα) για τη διευκόλυνση της χορήγησης του φαρμάκου. Παράδειγμα εκδόχου της ασπιρίνης είναι το όξινο ανθρακικό νάτριο (NaHCO3), το οποίο αντιδρώντας με την ασπιρίνη σχηματίζει το αντίστοιχο καρβοξυλικό άλας που είναι διαλυτό στο νερό και η αναλγητική του δράση είναι ταχύτερη.
Η ασπιρίνη ως εστέρας υδρολύεται. Αυτό μπορεί να συμβεί με επίδραση υγρασίας σ' ένα δισκίο ασπιρίνης, οπότε αυτή διασπάται προς σαλικυλικό οξύ και οξικό οξύ. Έτσι δικαιολογείται η οσμή ξιδιού σ' ένα παλιό δισκίο ασπιρίνης.
Αστάτιο.Χημικό ραδιενεργό στοιχείο που ανήκει στην ομάδα των αλογόνων με σύμβολο At, ατομικό αριθμό 85 και ατομικό βάρος 210. Είναι βαρύτερο από τα αλογόνα.
Είχε προβλεφθεί η ύπαρξή του από το Ρώσο ερευνητή Μεντελέγεφ, αλλά παρέμενε άγνωστο επί πολλά χρόνια και μάλιστα οι επιστήμονες πίστευαν ότι δεν ήταν δυνατό να υπάρχει. Έπειτα από πολλές και επίμονες έρευνες, η πιστοποίηση της ανακάλυψης του στοιχείου έγινε το 1940 από τους Corson και Serge, με βομβαρδισμό του βισμούθιου. Αυτοί πρότειναν να δοθεί στο στοιχείο το όνομα «άστατο», από την ελληνική λέξη «άστατος», επειδή είναι πολύ ασταθές. Το αστάτιο περιλαμβάνει 20 ισότοπα, τα οποία είναι όλα ραδιενεργά και κανένα απ’ αυτά δεν είναι σταθερό. Το σταθερότερό του ισότοπο είναι το Α-210, με ημιπερίοδο ζωής 8,3 ώρες. Επειδή είναι βραχύβιο, οι ιδιότητές του είναι δύσκολο να μελετηθούν. Είναι στοιχείο για το οποίο έχουμε τις λιγότερες πληροφορίες μεταξύ των στοιχείων με ατομικό αριθμό από 1 έως 98. Σε γενικές γραμμές οι ιδιότητές του είναι ανάλογες με αυτές των αλογόνων. Έχει ηλεκτρομαγνητικό χαρακτήρα, αλλά η ηλεκτρομαγνητικότητά του είναι πολύ μικρότερη από του ιωδίου. Επίσης έχει ασθενείς μεταλλικές ιδιότητες. Δεν υπάρχει ελεύθερο στη φύση, αλλά παρασκευάζεται τεχνητά με βομβαρδισμό βισμούθιου με σωματίδια α κατάλληλης ενέργειας. Η απομόνωσή του είναι πολύ δύσκολη. Διαλύεται σε βενζόλιο, διθειάνθρακα και τετραχλωράνθρακα και σχηματίζει με το υδρογόνο και με τα μέταλλα ενώσεις ανάλογες με του ιωδίου. Είναι στερεή ουσία με σημείο τήξης 300°C. Όπως και το ιώδιο, εξαχνώνεται και αυτό, με μεγαλύτερη όμως δυσκολία. Στο θυρεοειδή αδένα δρα όπως το ιώδιο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία των παθήσεών του. Πλεονεκτεί σε σχέση με το ιώδιο χάρη στην ακτινοβολία του.
Άσφαλτος. Το υπόλειμμα που παραμένει από το μη αποσταγμένο κλάσμα του πετρελαίου μετά την αφαίρεση της βαζελίνης και της παραφίνης. Η φυσική άσφαλτος είναι σώμα ανάλογης σύστασης και βρίσκεται στη φύση είτε σε ημίρρευστη κατάσταση (Νεκρή θάλασσα, Τρινιντάντ, Βενεζουέλα, Κερί Ζακύνθου) είτε ως ασφαλτόλιθος, δηλαδή ασβεστόλιθος ποτισμένος σε διάφορες αναλογίες με άσφαλτο. Στην αρχαιότητα χρησιμοποιούσαν ευρέως τη φυσική άσφαλτο. Οι αρχαίοι Βαβυλώνιοι τη χρησιμοποιούσαν ως οικοδομικό υλικό. Σήμερα χρησιμοποιείται για το στρώσιμο των δρόμων ως συγκολλητική και μονωτική ύλη κατά της υγρασίας, ως μονωτική ύλη στην ηλεκτροτεχνία, για τη διαπότιση ταινιών από βαμβάκι, για τη διαπότιση χαρτιού (πισσόχαρτο) κ.ά. Ύστερα από εξανθράκωση της ασφάλτου λαμβάνεται άνθρακας, ο οποίος δεν έχει τέφρα και είναι κατάλληλος να χρησιμοποιηθεί ως ηλεκτρόδιο.
Ατομικό βάρος ή σχετική ατομική μάζα. Είναι ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η μάζα ενός ατόμου κάποιου στοιχείου από το 1/12 της μάζας του ατόμου 12C (άνθρακας -12). Το ατομικό βάρος (ΑΒ) εκφράζεται σε μονάδες ατομικής μάζας (u). Ορίζουμε ότι η μάζα του 12C είναι 12u (όπου 1u = 1,66 • 10-27 kg). Έτσι, το 1/12 της μάζας του ατόμου άνθρακα -12 θεωρήθηκε μονάδα ατομικής μάζας. Με βάση την κλίμακα αυτή υπολογίστηκαν τα ατομικά βάρη των στοιχείων (π.χ. το νάτριο έχει ΑΒ = 23, το κάλιο 39, ο σίδηρος 56 κτλ.). Τα στοιχεία βέβαια υπάρχουν στη φύση ως μείγματα ισοτόπων. Για παράδειγμα, το χλώριο είναι μείγμα δύο ισοτόπων, με μαζικούς αριθμούς (αριθμούς πρωτονίων και νετρονίων του πυρήνα ενός ατόμου) 35 και 37 και ποσοστά 75% 35Cl και 25% 37Cl. Το ατομικό βάρος του χλωρίου υπολογίζεται ως εξής: ΑΒ (Cl) = 0,75 • 35 + 0,25 • 37 = 35,5.
Το ατομικό βάρος βρίσκεται πειραματικά με ειδικό όργανο, το φασματογράφο μάζας.
Ατομικός αριθμός. Είναι ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα του ατόμου και συμβολίζεται με Ζ. Προσδιορίζει επίσης τον αριθμό ηλεκτρονίων που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα ενός ουδέτερου ατόμου και τη θέση που κατέχει ένα στοιχείο στον πίνακα του περιοδικού συστήματος. Ο ατομικός αριθμός καθορίζει τις περισσότερες από τις ιδιότητες του στοιχείου, αποτελώντας κατά κάποιο τρόπο τον αριθμό ταυτότητάς του.
Άτομο. Το μικρότερο κομμάτι ύλης, το οποίο διατηρεί όλες τις χημικές ιδιότητες του στοιχείου στο οποίο ανήκει και παραμένει αμετάβλητο κατά τις χημικές αντιδράσεις. Οι διαστάσεις του ατόμου είναι της τάξης του 10-10 μ. Αποτελείται από έναν πυρήνα διαστάσεων περίπου 10-14 μ. και ηλεκτρόνια που περιφέρονται σε καθορισμένες τροχιές γύρω από τον πυρήνα. Κάθε ηλεκτρόνιο φέρει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο, ίσο αριθμητικά με αυτό του πρωτονίου. Λόγω ηλεκτρικής ουδετερότητας του ατόμου, ο αριθμός των πρωτονίων είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων. Το ισότοπο του υδρογόνου είναι το πιο απλό άτομο, αποτελούμενο από ένα πρωτόνιο, γύρω από το οποίο περιστρέφεται ένα ηλεκτρόνιο.
Πρώτοι οι αρχαίοι Έλληνες φιλόσοφοι ασχολήθηκαν με το πρόβλημα των συστατικών της ύλης. Ο Λεύκιππος και ο Δημόκριτος υποστήριζαν ότι η ύλη αποτελείται από πολύ μικρά σωματίδια, τα οποία δεν μπορούν να διαιρούνται απεριόριστα και γι’ αυτό ονομάστηκαν άτομα (δηλαδή άτμητα). Υποστήριξαν ότι η ύλη αποτελείται από άτομα που διαφέρουν μεταξύ τους κατά το σχήμα και κατά το μέγεθος. Τα άτομα δε δημιουργούνται ούτε καταστρέφονται και επομένως είναι άφθαρτα και αιώνια. Τα άτομα είναι πάρα πολλά και βρίσκονται σε διαρκή κίνηση μέσα στο κενό. Τα διάφορα φυσικά φαινόμενα οφείλονται στην κίνηση των ατόμων. Ο σχηματισμός των υλικών σωμάτων οφείλεται στις ενώσεις των ατόμων με άλλα άτομα, ενώ αντίθετα η καταστροφή των σωμάτων οφείλεται στο διαχωρισμό των ατόμων.
Η ατομική θεωρία του Δημόκριτου ήταν μια από τις φιλοσοφικές θεωρίες των αρχαίων Ελλήνων. Δεν υπήρχε καμιά πειραματική παρατήρηση για την υποστήριξή της. Η θεωρία του Δημόκριτου καταπολεμήθηκε από τον Πλάτωνα, τον Αριστοτέλη και τους μαθητές τους και έπεσε σε αφάνεια μέχρι το 19ο αιώνα. Στις αρχές του 19ου αιώνα ο Άγγλος Τζον Ντάλτον επανέφερε την ατομική θεωρία, για να εξηγήσει τους νόμους της Χημείας που ανακάλυψε πειραματικά. Κατά το τέλος του 19ου αιώνα ο σερ Τζόζεφ Τζον Τόμσον είχε ανακαλύψει το ηλεκτρόνιο. Η ανακάλυψη του ηλεκτρονίου ως συστατικού του ατόμου έδειξε ότι το άτομο έχει εσωτερική δομή και επομένως δεν είναι άτμητο. Επειδή η ύλη είναι ηλεκτρικά ουδέτερη, το συμπέρασμα ήταν ότι και τα άτομα της ύλης είναι ηλεκτρικά ουδέτερα και επομένως το άτομο έχει ίσες ποσότητες θετικού και αρνητικού φορτίου. Το ερώτημα ήταν πώς η μάζα και το φορτίο κατανέμονται στο εσωτερικό του ατόμου.
Ο Τόμσον επινόησε ένα μοντέλο, στο οποίο το άτομο ήταν ένας θετικά φορτισμένος όγκος, μέσα στον οποίο ήταν διασπαρμένα αρνητικά φορτία, τα ηλεκτρόνια, όπως τα κουκούτσια στο καρπούζι. Το μοντέλο αυτό ονομάστηκε μοντέλο του σταφιδόψωμου.
Το 1911, ο καθηγητής του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ σερ Έρνεστ Ράδερφορντ, μαζί με τους βοηθούς του Χανς Γκάιγκερ και Έρνεστ Μάρσντεν, έκανε ένα πείραμα, με το οποίο απέδειξε ότι το μοντέλο του σταφιδόψωμου, δηλαδή το μοντέλο του Τόμσον, ήταν εσφαλμένο. Στο πείραμα αυτό παρήγαγαν μια δέσμη με σωμάτια άλφα (σήμερα γνωρίζουμε ότι τα σωμάτια άλφα είναι πυρήνες ατόμων του ηλίου), με την οποία βομβάρδιζαν ένα λεπτό, μεταλλικό φύλλο.
Τα πειραματικά αποτελέσματα εξέπληξαν τους πάντες. Πρώτα από όλα, διαπίστωσαν ότι τα περισσότερα σωμάτια άλφα διαπερνούσαν το φύλλο, λες και αυτό δε βρισκόταν εκεί. Έπειτα, πολλά από τα σωμάτια άλφα, τα οποία εκτρέπονταν από την αρχική τους πορεία, σκεδάζονταν σε μεγάλες γωνίες και μερικά μάλιστα προς τα πίσω.
Το ατομικό μοντέλο του σταφιδόψωμου δεν μπορεί να ερμηνεύσει τέτοιες μεγάλες εκτροπές γιατί, σύμφωνα με αυτό, τα θετικώς φορτισμένα σωμάτια άλφα δεν μπορούσαν ποτέ να πλησιάσουν σε τόση μεγάλη ποσότητα θετικού φορτίου, ώστε να εκτραπούν κατά μεγάλη γωνία από την αρχική τους κατεύθυνση. Ο Ράδερφορντ ερμήνευσε τα αποτελέσματα των πειραμάτων του υποθέτοντας ότι το θετικό φορτίο ήταν συγκεντρωμένο σε μια πάρα πολύ μικρή περιοχή σε σχέση με τον όγκο του ατόμου. Την περιοχή αυτή την ονόμασε πυρήνα του ατόμου. Υπέθεσε επίσης ότι τα ηλεκτρόνια καλύπτουν τον υπόλοιπο χώρο του ατόμου. Για να ερμηνεύσει το γεγονός ότι τα ηλεκτρόνια δεν πέφτουν πάνω στο πυρήνα λόγω της ηλεκτροστατικής έλξης, επινόησε ένα μοντέλο παρόμοιο με το ηλιακό σύστημα. Διατύπωσε λοιπόν την ιδέα ότι τα ηλεκτρόνια κινούνται σε τροχιές γύρω από το θετικά φορτισμένο πυρήνα, όπως οι πλανήτες κινούνται γύρω από τον Ήλιο.
Υπήρχαν όμως δύο βασικές δυσκολίες στο μοντέλο του Ράδερφορντ. Καταρχήν, κάθε άτομο εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε ορισμένες μόνο συχνότητες και ποτέ άλλες. Αυτό το γεγονός δεν μπορεί να το ερμηνεύσει το μοντέλο του Ράδερφορντ. Η δεύτερη δυσκολία είναι η εξής: από τον κλασικό ηλεκτρομαγνητισμό γνωρίζουμε ότι τα επιταχυνόμενα ηλεκτρικά φορτία εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, δηλαδή χάνουν ενέργεια. Στο μοντέλο του Ράδερφορντ τα ηλεκτρόνια κινούνται σε κυκλικές τροχιές, επομένως υπόκεινται σε κεντρομόλο επιτάχυνση. Σύμφωνα με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Μάξγουελ, τα ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα που εκτελούν κυκλική τροχιά με συχνότητα f, εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με συχνότητα f, γεγονός που είχε επιβεβαιώσει πειραματικά ο Χερτζ, το 1888. Βλέπουμε λοιπόν ότι, σύμφωνα με το κλασικό μοντέλο, καθώς τα ηλεκτρόνια κινούνται σε κυκλικές τροχιές, εκπέμπουν ενέργεια και επομένως η ακτίνα της τροχιάς τους ελαττώνεται συνεχώς, ενώ η συχνότητα περιφοράς συνεχώς αυξάνεται. Έτσι αυξάνεται συνεχώς και η συχνότητα της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας και τελικά το άτομο συνθλίβεται, καθώς τα ηλεκτρόνια πέφτουν πάνω στον πυρήνα.
Το σκηνικό λοιπόν ήταν έτοιμο για τον Νιλ Μπορ. Ο Μπορ που είχε εργαστεί στο εργαστήριο του Τόμσον στο Κέμπριτζ, καθώς και στο εργαστήριο του Ράδερφορντ στο Μάντσεστερ, έλυσε αξιωματικά το πρόβλημα της μη πτώσης το ηλεκτρονίου πάνω στον πυρήνα καθώς και της μη εκπομπής συνεχούς ακτινοβολίας από τα στοιχεία. Απλώς διατύπωσε τα παρακάτω αξιώματα:
1. Το ηλεκτρόνιο περιφέρεται υπό την επίδραση της δύναμης του νόμου του Κουλόμπ σε κυκλικές τροχιές γύρω από το πρωτόνιο.
2. Μόνο μερικές τροχιές, όμως, επιτρέπονται. Στις τροχιές αυτές το ηλεκτρόνιο δεν ακτινοβολεί. Επομένως η ενέργειά του είναι σταθερή. Και η κίνηση του ηλεκτρονίου μπορεί να περιγραφεί με την κλασική μηχανική.
3. Το ηλεκτρόνιο εκπέμπει ακτινοβολία, μόνον όταν μεταβαίνει από μια επιτρεπτή τροχιά σε μια άλλη επιτρεπτή, χαμηλότερης όμως ενέργειας. Η μετάβαση αυτή δεν μπορεί να ερμηνευθεί με τους νόμους της κλασικής Φυσικής. Η συχνότητα του εκπεμπόμενου φωτονίου (ακτινοβολία) δεν έχει καμία σχέση με τη συχνότητα της περιφοράς του ηλεκτρονίου γύρω από τον πυρήνα. Η συχνότητα του εκπεμπόμενου φωτονίου συνδέεται με τη μεταβολή της ενέργειας του ατόμου, σύμφωνα με τη σχέση Πλανκ-Αϊνστάιν: Εαρχ.-Ετελ.=h • v, όπου Εαρχ. είναι η ενέργεια αρχικής κατάστασης του ατόμου, πριν την εκπομπή, και Ετελ. η ενέργεια της τελικής κατάστασης (Εαρχ.>Ετελ.).
4. Οι επιτρεπτές τροχιές του ηλεκτρονίου καθορίζονται από μια πρόσθετη κβαντική συνθήκη, η οποία ορίζει ότι επιτρεπτές είναι μόνον οι τροχιές εκείνες, στις οποίες η στροφορμή του ηλεκτρονίου γύρω από τον πυρήνα είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του, της σταθεράς του Πλανκ διαιρεμένης με το 2π. m • u • r = n , όπου n = 1, 2, 3...
Από τα παραπάνω τέσσερα αξιώματα του Bohr μπορούν να υπολογιστούν οι επιτρεπτές ενεργειακές καταστάσεις του ατόμου του υδρογόνου, καθώς και τα δυνατά μήκη κύματος των εκπεμπόμενων ακτινοβολιών. Η ολική ενέργεια του ατόμου του υδρογόνου, δηλαδή το άθροισμα της κινητικής και της δυναμικής ενέργειας του συστήματος ηλεκτρονίου πρωτονίου ισούται με:.
Η ελκτική δύναμη Κουλόμπ, την οποία υφίσταται το ηλεκτρόνιο, αποτελεί την κεντρομόλο δύναμη, στην οποία υπόκειται το ηλεκτρόνιο:.
Έπεται λοιπόν από τη σχέση αυτή ότι η κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου ισούται με:.
Με συνδυασμό των παραπάνω εξισώσεων η ολική ενέργεια του ατόμου προκύπτει ότι είναι:.
Η ολική ενέργεια του ηλεκτρονίου είναι αρνητική και αυτό είναι χαρακτηριστικό των δέσμιων συστημάτων.
Για να υπολογίσουμε την ακτίνα r των επιτρεπτών τροχιών, λύνουμε τις εξισώσεις κβάντωσης της στροφορμής και κεντρομόλου δύναμης ως προς υ και εξισώνουμε τα αποτελέσματα:.
Για n = 1 έχουμε την τροχιά με την μικρότερη ακτίνα, η οποία ονομάζεται ακτίνα Bohr, αο, και έχει τιμή:.
Η κβάντωση της ακτίνας οδηγεί στην κβάντωση της ενέργειας. Θέτουμε στην εξίσωση της ενέργειας και παίρνουμε:.
Με αντικατάσταση των σταθερών:
Από τις σχέσεις Πλανκ-Αϊνστάιν για το φωτόνιο και της ολικής ενέργειας μπορεί να υπολογιστεί η συχνότητα του φωτονίου που εκπέμπεται λόγω της ασυνεχούς μετάβασης του ηλεκτρονίου από μια εξωτερική τροχιά σε μια εσωτερική:.
Βάση της σχέσης προκύπτει ότι:.
Σύμφωνα με υπολογισμό του Μπορ ο όρος ισούται με την πειραματικά μετρημένη σταθερά του Ρίντμπεργκ RH = 1,0973732 • 107m-1 με ακρίβεια της τάξεως του 99%.
Πέρα από την επιβράβευση αυτή ο Μπορ απέδειξε ότι όλες οι φασματικές γραμμές του υδρογόνου είναι φυσιολογικό αποτέλεσμα της θεωρίας του.
Η θεωρία του Μπορ για την περίπτωση ενός ηλεκτρονίου που περιφέρεται γύρω από έναν ακίνητο πυρήνα φορτίου +z • e δίνει: και n = 1, 2, 3...
Μολονότι η έννοια της κβάντωσης, όπως την υπέθεσε ο Μπορ, είναι σωστή, το μοντέλο του πάσχει από πολλές ελλείψεις. Δεν ερμηνεύει το γεγονός ότι οι φασματικές γραμμές της σειράς Balmer, όπως και των άλλων σειρών του υδρογόνου, δεν είναι μόνο μια γραμμή, αλλά ομάδες γραμμών που βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους. Επιπλέον, δεν ερμηνεύει τα φάσματα των πιο σύνθετων ατόμων ούτε κάνει προβλέψεις για το χωρισμό που υφίστανται ορισμένες φασματικές γραμμές, όταν λαμβανόταν το φάσμα ατόμων που βρίσκονταν μέσα σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Τέλος, το μοντέλο του Μπορ δεν ερμηνεύει τον τρόπο με τον οποίο τα άτομα αλληλεπιδρούν και πώς αυτές οι αλληλεπιδράσεις προκαλούν τις διάφορες γνωστές φυσικές και χημικές ιδιότητες της ύλης.
Τα παραπάνω φαινόμενα έλυσε η κβαντική μηχανική, την οποία διατύπωσαν και επεξεργάστηκαν από το 1925 έως το 1926 οι Σρέντιγκερ, Χάιζεμπεργκ και άλλοι. Σύμφωνα με την κβαντομηχανική το ηλεκτρόνιο εμφανίζει ιδιότητες και κύματος και σωματιδίου. Έτσι εάν το ηλεκτρόνιο έχει ορμή p, το μήκος κύματος του λ δίνεται από τη σχέση του ντε Μπρολί:.
Η τελευταία εξίσωση δείχνει τη διττή φύση της ύλης σε μικροσκοπικό επίπεδο.
Με βάση τη σχέση ντε Μπρολί το επιτρεπτό ή όχι των τροχιών Μπορ οφείλεται στο ότι τα υλικά κύματα των ηλεκτρονίων δημιουργούν στάσιμα κύματα μόνον όταν η περίμετρος της κυκλικής τροχιάς τους είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του μήκους κύματος:, όπου r η ακτίνα της τροχιάς.
Από τη σχέση ντε Μπρολί η προηγούμενη σχέση γίνεται:, δηλαδή η συνθήκη κβάντωσης της στροφορμής στο μοντέλο του Μπορ. Μια άλλη βασική αρχή της καινούριας θεωρίας είναι η αρχή της αβεβαιότητας του Χάιζεμπεργκ, σύμφωνα με την οποία δεν μπορούμε να προσδιορίσουμε με απόλυτη ακρίβεια τη θέση και ταυτόχρονα την ορμή ενός μικροσκοπικού σωματίου. Μπορούμε να μιλάμε μόνο για πιθανότητα εύρεσης ενός μικροσκοπικού σωματίου σε μια συγκεκριμένη περιοχή του χώρου (νέφη πιθανότητας). Τα νέφη αυτά προσδιορίζονται, αν λυθεί η εξίσωση του Σρέντιγκερ σε τρεις διαστάσεις με την προϋπόθεση ότι είναι γνωστό το δυναμικό του συγκεκριμένου πεδίου.
Από τη λύση της εξίσωσης του Σρέντιγκερ προκύπτουν 3 παράμετροι που λέγονται κβαντικοί αριθμοί και συμβολίζονται ως n, l και ml.
Κάθε τριάδα των κβαντικών αριθμών n, l και ml αντιστοιχεί σε έναν τρισδιάστατο χώρο ορισμένου σχήματος και προσανατολισμού, όπου μπορεί να βρεθεί το ηλεκτρόνιο. Ένας τέτοιος χώρος ονομάζεται ατομικό τροχιακό. Η φυσική σημασία κάθε κβαντικού αριθμού και οι επιτρεπτές τιμές του δίνονται παρακάτω:
1. Ο κύριος ή αζιμουθιακός ή δευτερεύων κβαντικός αριθμός n είναι ενδεικτικός της μέσης απόστασης του ηλεκτρονίου από τον πυρήνα, δηλαδή του μεγέθους του τροχιακού, καθώς και της ενέργειάς του. Οι τιμές που μπορεί να πάρει είναι: n = 1, 2, 3...
2. Ο τροχιακός κβαντικός αριθμός l καθορίζει τη στροφορμή του ηλεκτρονίου. Πιθανές τιμές του l είναι: l = 0, 1,…, (n - 2), (n - 1).
3. Ο μαγνητικός τροχιακός κβαντικός αριθμός ml καθορίζει τις ενέργειες των ηλεκτρονίων σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Αυτός μπορεί να πάρει τις εξής τιμές:.
Tέλος εισήχθηκε ένας τέταρτος κβαντικός αριθμός, ο μαγνητικός τροχιακός κβαντικός αριθμός του spin ms, ο οποίος περιγράφει την αυτοπεριστροφή του ηλεκτρονίου (δεξιόστροφη ή αριστερόστροφη) και μπορεί να πάρει δύο τιμές:.
Με τον τέταρτο αυτόν αριθμό μπορεί να ερμηνευθεί το φαινόμενο της λεπτής υφής των ατομικών φασμάτων, ο λόγος δηλαδή για τον οποίο πολλές φασματικές γραμμές των ατόμων είναι στην πραγματικότητα πολύ κοντινές διπλές γραμμές.
Ατροπισομέρεια.Είδος στερεοϊσομέρειας που οφείλεται στην παρεμπόδιση περιστροφής σ’ έναν απλό δεσμό μιας χημικής οργανικής ένωσης, που έχει ως αποτέλεσμα να απομονωθούν οπτικά διαμορφομερή ισομερή, όπως π.χ. τα ορθοϋποκατεστημένα διφαινύλια. Το φαινόμενο αυτό εμφανίζεται, όταν η ενέργεια περιστροφής πάρει ορισμένες σε κάθε περίπτωση τιμές.
Αυξόχρωμο.Ένωση χημικών ριζών, όπως ΟΗ, ΝΗ2 και τα αλκυλοπαράγωγά τους, που διαθέτουν ένα μονήρες ζεύγος ηλεκτρονίων με άλλες χημικές ομάδες σε συζυγιακό σύστημα (χρωμοφόρο). Οι ενώσεις αυτές είναι υπεύθυνες τόσο για τη βαθυχρωμία όσο και για την υπερχρωμία και επιτρέπουν τη συγκράτηση του χρώματος στην υφαντική ίνα (νήμα).
Αυτοκατάλυση.Φαινόμενο κατά το οποίο μια χημική αντίδραση καταλύεται με την παρουσία προϊόντων της. Κατά την αυτοκατάλυση ένα ή περισσότερα από τα προϊόντα της αντίδρασης παίζουν το ρόλο του καταλύτη επιταχύνοντάς την. Η αντίδραση είναι αργή αρχικά και επιταχύνεται καθώς αυξάνεται η ποσότητα του προϊόντος που έχει καταλυτικές ιδιότητες για τη συγκεκριμένη αντίδραση. Παράδειγμα αυτοκατάλυσης αποτελεί η αντίδραση υδρογονανθράκων με οξυγόνο, η οποία καταλύεται από τα προϊόντα της, τα οργανικά υπεροξείδια (αντίδραση αυτοξείδωσης).
Αυτοφυή στοιχεία.Είκοσι χημικά στοιχεία (εκτός των αερίων της ατμόσφαιρας), τα οποία συναντώνται στη φύση σε καθαρή μορφή. Διακρίνονται σε μέταλλα (χρυσός, υδράργυρος, λευκόχρυσος, σίδηρος, κασσίτερος), αμέταλλα (θείο, άνθρακας, τελλούριο) και ημιμέταλλα (αρσενικό). Τα πρώτα μέταλλα με τα οποία ήρθε σε επαφή ο άνθρωπος ήταν σε αυτοφυή μορφή. Ο χρυσός και ο άργυρος χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή εργαλείων, όπλων και κοσμημάτων. Ο χαλκός και ο σίδηρος αποτέλεσαν υλικό για την κατασκευή διάφορων σκευών, όπως και όπλων.
Αφαλάτωση.Διαδικασία απομάκρυνσης των αλάτων που περιέχονται σε μία ουσία. Αναφέρεται κυρίως στη διεργασία απομάκρυνσης των αλάτων από το θαλασσινό νερό και τη μετατροπή του σε πόσιμο. Από πολύ παλιά (4ο αι. π.Χ.) οι άνθρωποι εφάρμοζαν μεθόδους για να μετατρέπουν σε πόσιμο το θαλασσινό νερό. Επρόκειτο κυρίως για μεθόδους εξάτμισης και συγκέντρωσης του συμπυκνώματος των ατμών που οδηγούσαν στην αφαλάτωση. Συστηματικοί πειραματισμοί και μεγάλες βιομηχανικές εγκαταστάσεις αφαλάτωσης άρχισαν να γίνονται μετά το 1970 για να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της ανεπάρκειας πόσιμου νερού παγκοσμίως. Η αφαλάτωση μπορεί να πραγματοποιηθεί με διάφορες μεθόδους με περισσότερο διαδεδομένη την απόσταξη. Κύριες τεχνικές απόσταξης που χρησιμοποιούνται είναι η πολλαπλή απόσταξη και η απόσταξη υπό κενό. Άλλες μέθοδοι αφαλάτωσης είναι η εξάτμιση με επίδραση ηλιακής ακτινοβολίας, η μέθοδος ψύξης του νερού σε θερμοκρασία χαμηλότερη από το σημείο πήξης του, όπως επίσης και μέθοδοι που βασίζονται στη χρήση πορωδών διαφραγμάτων (μεμβρανών), στις οποίες εφαρμόζεται το φαινόμενο αντίστροφης ώσμωσης. Κατά το φαινόμενο αυτό, το νερό περνά από διάφραγμα με την επίδραση εξωτερικής πίεσης, με αποτέλεσμα στη μία πλευρά να συγκεντρώνεται το αφαλατωμένο νερό και στην άλλη το διάλυμα αλάτων που περιείχε. Η μέθοδος της αντίστροφης ώσμωσης είναι οικονομικότερη από τις μεθόδους απόσταξης και παγώματος, γιατί δεν απαιτεί την αλλαγή φυσικής κατάστασης του νερού και συνεπώς χρειάζεται μικρότερα ποσά ενέργειας. Οι έρευνες που γίνονται σχετικά με αυτή τη μέθοδο αποσκοπούν στη βελτίωση των ιδιοτήτων των ημιπερατών μεμβρανών. Στόχος είναι η κατασκευή μεμβρανών μεγάλης διαπερατότητας από το νερό και πολύ μικρής από τα ιόντα του θαλασσινού νερού, μεγάλης αντοχής σε υψηλές πιέσεις, μεγάλης διάρκειας ζωής και μικρού κατασκευαστικού κόστους. Εφαρμόζεται επίσης η τεχνική ηλεκτρικής ώσμωσης, κατά την οποία τα ιόντα των διαλυμένων αλάτων, με εφαρμογή ηλεκτρικής τάσης, περνούν μέσα από μεμβράνες αφήνοντας το καθαρό νερό στο μεταξύ τους χώρο.Ο όρος αφαλάτωση μπορεί να αναφέρεται επίσης στην ελάττωση της περιεκτικότητας εδαφών σε άλατα διαλυτά, όπως επίσης και στην αποβολή αλάτων από έναν οργανισμό, σε μεγαλύτερη ποσότητα από εκείνη που προσλαμβάνεται με την τροφή, μέσω της διαδικασίας της απέκκρισης.
Αφλατοξίνες.Τοξικές ουσίες μικροβιακής προέλευσης. Ανήκουν στην κατηγορία μυκοτοξινών που έχει μελετηθεί σχολαστικά από ερευνητές. Οι τοξίνες αυτές παράγονται από τους μύκητες Aspergillus flavus ή Asrergillus parasiticus. Έχουν απομονωθεί μέχρι σήμερα περίπου 15 αφλατοξίνες. Αυτή που απαντάται συχνότερα στα τρόφιμα είναι η αφλατοξίνη Β1. Ο μύκητας, από τον οποίο παράγεται, μπορεί ν’ αναπτυχθεί σε αποθηκευμένα δημητριακά και φιστίκια, όταν αυτά προσβληθούν από την υγρασία. Ιδιαίτερα επικίνδυνα θεωρούνται τα φιστίκια (αράπικα) για υψηλή περιεκτικότητα σε αφλατοξίνη.
Οι αφλατοξίνες έχουν καρκινογόνο δράση στο συκώτι. Δεσμεύονται στο DNA αναστέλλοντας το διπλασιασμό και τη μεταγραφή του. Συμπτώματα δηλητηρίασης παρατηρήθηκαν σε πειραματόζωα με επίπεδα αφλατοξίνης σε ζωοτροφή πολύ κατώτερα του 1 pmm (μέρη στο εκατομμύριο).
Το πρόβλημα των αφλατοξινών θεωρείται σοβαρό και μελετάται από πολλούς ερευνητές σε όλα τα γεωγραφικά μήκη και πλάτη. Το πρόβλημα επεκτείνεται και στα γαλακτοκομικά προϊόντα, καθώς τα ζώα της κτηνοτροφίας εκκρίνουν στο γάλα αφλατοξίνη Μ1, παράγωγο επίσης τοξικό.
Άφνιο.Είναι μεταλλικό στοιχείο που ανήκει στη IVB ομάδα του περιοδικού συστήματος, με σύμβολο Hf, ατομικό αριθμό 72 και ατομικό βάρος 178,5. Εμφανίζεται κυρίως ως τετρασθενές. Βρίσκεται στη φύση με μορφή διάφορων ορυκτών. Το άφνιο λαμβάνεται από το HfO2 με τη μέθοδο Kroll, κατά την οποία το HfO2 ερυθροπυρώνεται με άνθρακα στους 900°C, με ταυτόχρονη διαβίβαση χλωρίου. Έτσι λαμβάνεται το χλωρίδιο HfCl4, με αναγωγή του οποίου παράγεται το άφνιο. Η αναγωγή γίνεται με μεταλλικό μαγνήσιο ή νάτριο.
Φυσικές ιδιότητες. Είναι μέταλλο, πυκνότητας 13,1 g/cm3, σημείου τήξης 1.975°C και σημείου ζέσης μεγαλύτερου των 5.400°C.
Χημικές ιδιότητες. Οξειδώνεται δύσκολα και εμφανίζει φαινόμενα υπεραγωγιμότητας σε χαμηλές θερμοκρασίες. Διαλύεται εύκολα στα ισχυρά οξέα, όχι όμως και στις βάσεις.



Αφυδρογόνωση.Είναι η αντίδραση αφαίρεσης υδρογόνου από μια χημική ένωση. Η αφαίρεση του υδρογόνου γίνεται με οξειδωτικά μέσα ή ακόμη και καταλυτικά. Στη βιοχημεία είναι σπουδαιότατο φαινόμενο, το οποίο γίνεται με τη βοήθεια ειδικών ενζύμων που ονομάζονται «αφυδρογονάσες». Διακρίνεται σε αερόβια και αναερόβια. Στην πρώτη περίπτωση το υδρογόνο δεσμεύεται από τον ατμοσφαιρικό αέρα και στη δεύτερη από άλλες ουσίες. Ως παράδειγμα αφυδρογόνωσης στη χημεία αναφέρουμε την αφυδρογόνωση των αλκοολών που οδηγεί στη μετατροπή τους σε αλδεΰδες: CH3CH2OH + |O| CH3CHO +H2O, τη μετατροπή των υδραρωματικών ενώσεων σε αρωματικές και την αφυδρογόνωση των κορεσμένων υδρογονανθράκων άκυκλων.
Βαζελίνη.Ουσία λευκή, βουτυρώδους σύστασης, προϊόν της κλασματικής απόσταξης του πετρελαίου. Λαμβάνεται από το υπόλειμμα που μένει στον αποστακτήρα, μετά τον καθαρισμό με θειικό οξύ, καυστικό νάτριο και νερό. Η βαζελίνη έχει πυκνότητα 0,82-0,86 gr/cm3 και σημείο τήξης 30-40°C. Το βασικό της χρώμα είναι ανάλογο με το βαθμό καθαρότητας και κυμαίνεται από το λευκό μέχρι το κιτρινωπό ή το φαιό. Επειδή δεν αλλοιώνεται στον ατμοσφαιρικό αέρα, χρησιμοποιείται για την προφύλαξη μεταλλικών επιφανειών από την οξείδωση, για τη λίπανση μηχανών, στην παρασκευή εκρηκτικών υλών (άκαπνης πυρίτιδας), καθώς επίσης και στη βιομηχανία φαρμακευτικών και καλλυντικών προϊόντων.
Βακελίτης ή φαινολοπλάστης. Είναι τεχνητή ρητίνη (φαινολοαλκοόλη) και λαμβάνεται με συμπύκνωση φαινόλης με φορμαλδεΰδη. Η συμπύκνωση αυτή γίνεται, αφού αναμειχτούν μέσα σε ειδικά δοχεία η φαινόλη με τη φορμαλδεΰδη και προστεθεί ειδικός καταλύτης. Το μείγμα αυτό θερμαίνεται και μετά την εξάτμιση του νερού δίνει το βακελίτη α. Ο βακελίτης αυτός είναι παχύ υγρό και διαλύεται σε οινόπνευμα και άλλους διαλύτες, όπως η ακετόνη και τα αλκάλια. Με θέρμανση στους 100ο λαμβάνεται ο βακελίτης β, που είναι μαλακός σαν πηλός σε θερμό περιβάλλον, ενώ σε ψυχρό είναι στερεός και με οινόπνευμα φουσκώνει, χωρίς να διαλύεται. Αν αυτός θερμανθεί περισσότερο, λαμβάνεται ο βακελίτης γ, που σε όλες τις θερμοκρασίες είναι στερεός και αδιάλυτος σε διαλύτες.
Η ονομασία του βακελίτη προέρχεται από το όνομα του εφευρέτη του Μπάκελαντ. Η κατασκευή των διάφορων αντικειμένων από βακελίτη γίνεται κατά τη διάρκεια της παρασκευής του. Ο βακελίτης α μπαίνει σε διάφορα καλούπια και με τη θέρμανση γίνεται στερεός και παίρνει το σχήμα του καλουπιού. Είναι δυνατό, όταν είναι υγρός (βακελίτης α), να χρησιμοποιηθεί και για την επάλειψη αντικειμένων με πινέλο, οπότε με ειδική επεξεργασία αποτελεί μονωτικό στρώμα.
Έχει ιδιότητες που τον κάνουν χρήσιμο σε πολλές περιπτώσεις. Αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες. Με πρόσθεση χρώματος κατά τη διάρκεια της παρασκευής του παίρνει οποιοδήποτε χρώμα. Είναι κακός αγωγός του ηλεκτρισμού και της θερμότητας και αρκετά σκληρός ως σώμα. Επειδή έχει αυτές τις ιδιότητες, χρησιμοποιείται σε μεγάλη κλίμακα για την κατασκευή ηλεκτρικών συσκευών ή εξαρτημάτων τους, για την κατασκευή θερμικών μονωτήρων και για την παρασκευή ειδικών βερνικιών κ.ά.
Βαμβακοπυρίτιδα.Οργανική χημική ένωση που θεωρείται τρινιτρικός εστέρας της κυτταρίνης. Λέγεται και νιτροκυτταρίνη. Είναι σώμα εκρηκτικό, ευδιάλυτο στην ακετόνη και αδιάλυτο στην αλκοόλη και τον αιθέρα.
Η βαμβακοπυρίτιδα μόνη της ή σε συνδυασμό με νιτρογλυκερίνη αποτελεί τη βασική ύλη παρασκευής της άκαπνης πυρίτιδας, εκρηκτικής ύλης που δεν αφήνει στερεό υπόλειμμα κατά την έκρηξη ούτε παράγει καπνό. Οι πυρίτιδες αυτού του τύπου σχηματίζονται ως μείγματα βαμβακοπυρίτιδας, νιτρογλυκερίνης, μικρής ποσότητας νιτρικών αλάτων και μιας ουσίας, όπως π.χ. το ξυλάλευρο, που χρησιμοποιείται ως συγκολλητική ύλη.
Βάμμα.Διάλυμα μη πτητικών ουσιών σε αλκοόλη (βάμμα ιωδίου, καμφοράς κτλ.). Στη φαρμακευτική βάμμα ονομάζεται το παρασκεύασμα που προέρχεται από την ανάμειξη ενός φυτικού μέρους με πολλαπλάσια ποσότητα αλκοόλης. Τέτοια βάμματα είναι το βάμμα μπελαντόνας, το βάμμα οπίου κτλ.
Βανάδιο. Χημικό μεταλλικό στοιχείο, το οποίο ανήκει στην VΒ ομάδα του περιοδικού συστήματος. Συμβολίζεται με V, έχει ατομικό αριθμό 23 και ατομικό βάρος 50,95. Είναι σκληρό μέταλλο, με μεταλλική λάμψη σε πρόσφατη τομή του, έχει πυκνότητα 5,96 gr/cm3 και τήκεται στους 1.890°C. Στη φύση βρίσκεται με μορφή ορυκτών (βαναδίτης, καρνοτίτης), από τα οποία και παραλαμβάνεται. Η μεταλλουργία του συνίσταται στην αναγωγή των οξειδίων του με άνθρακα, ενώ με τη χρησιμοποίηση της αργιλοθερμικής μεθόδου παρασκευάζεται σχεδόν καθαρό βανάδιο. Ειδικοί χάλυβες με μεγάλη αντοχή παρασκευάζονται με προσθήκη υπολογισμένης ποσότητας βαναδίου και χρωμίου σε τηγμένο κοινό χάλυβα. Τα κράματα αυτά χρησιμοποιούνται για την παραγωγή εξαρτημάτων αυτοκινήτων. Το κράμα σιδηροβαναδίου, το οποίο λαμβάνεται με ανάμειξη V5O5, οξειδίου του σιδήρου και κοκ και αναγωγή στην ηλεκτρική κάμινο, έχει σκληρότητα και μεγάλο εμπορικό ενδιαφέρον.
Ενώσεις του βαναδίου. Η σπουδαιότερη ένωση του βαναδίου είναι το πεντοξείδιο του βαναδίου V2O5, το οποίο βρίσκει σήμερα μεγάλη εφαρμογή ως καταλύτης, όπως για παράδειγμα στη βιομηχανική παρασκευή του H2SO4 και στη σύνθεση οργανικών ενώσεων. Το πενταφθοριούχο βανάδιο VF5 είναι η μοναδική ένωση στην οποία το βανάδιο βρίσκεται στην υψηλότερη βαθμίδα οξείδωσής του. Το βανάδιο δίνει επίσης διάφορες σύμπλοκες ενώσεις.
Βιολογική σημασία. Ενώσεις του βαναδίου με πορφυρίνες απομονώθηκαν από πετρέλαια της Βενεζουέλας, των οποίων η στάχτη περιέχει πάνω από 30% βανάδιο. Μικρά ποσά βαναδίου ανιχνεύθηκαν σε ανθρώπινους ιστούς. Υποστηρίζεται ότι η παρουσία βαναδίου εμποδίζει τη δημιουργία τερηδόνας, όπως επίσης ότι ελαττώνει το ποσό χοληστερίνης στο αίμα, επιβραδύνοντας το σχηματισμό της
Βανιλίνη.Χημική οργανική ένωση, που ανήκει στις φαινολικές αλδεΰδες και έχει μοριακό τύπο C8H8O3. Συναντιέται με μορφή λεπτών χαρακτηριστικών κρυστάλλων, οι οποίοι συγκεντρώνονται στην εξωτερική επιφάνεια των καλής ποιότητας μικρών καρπών της βανίλιας. Το άρωμα που χαρακτηρίζουμε ως «βανίλια» οφείλεται στη βανιλίνη. Εκτός από την κατεργασία των καρπών της βανίλιας, οι οποίοι περιέχουν 2% περίπου βανιλίνη και αποτελούν την πρώτη ύλη για την παραλαβή της, στη βιομηχανία χρησιμοποιούνται και συνθετικές μέθοδοι παρασκευής με πολύ χαμηλότερο κόστος.
Η βανιλίνη σε καθαρή μορφή είναι άχρωμη κρυσταλλική ουσία με ιδιαίτερη οσμή και γλυκιά γεύση. Είναι διαλυτή τόσο στο νερό όσο και σε διάφορους οργανικούς διαλύτες. Έχει σημείο τήξης 80°C και, όταν θερμανθεί, εμφανίζει το φαινόμενο της εξάχνωσης, δηλαδή μετατρέπεται σε αέριο, χωρίς να μεσολαβήσει η υγρή κατάσταση.
Χρησιμοποιείται στη ζαχαροπλαστική, στη βιομηχανία παρασκευής αρωμάτων, καθώς και στη φαρμακευτική.


Βαρβιτουρικό οξύ.Οργανική, κυκλική, χημική ένωση με μοριακό τύπο C4H4N2O3. Παράγεται συνήθως με επίδραση μηλονικού εστέρα σε ουρία και έχει στο μόριό του έναν ετεροκυκλικό δακτύλιο. Είναι σώμα άχρωμο, κρυσταλλικό, με σημείο τήξης 248°C, ενώ, όταν θερμανθεί πάνω από 260°C, υφίσταται αποσύνθεση.
Το βαρβιτουρικό οξύ αποτελεί βασική πρώτη ύλη στη φαρμακευτική βιομηχανία για την παρασκευή μεγάλης σειράς φαρμάκων (βλ. λ. βαρβιτουρικά), επίσης για τη σύνθεση της βιταμίνης ριβοφλαβίνης, καθώς και στη βιομηχανία πλαστικών.
Βάριο.Μεταλλικό στοιχείο που ανήκει στην ομάδα IIA των αλκαλικών γαιών. Είναι δισθενές, έχει ατομικό αριθμό 56 και ατομικό βάρος 137,36. Στη φύση βρίσκεται με μορφή διάφορων ορυκτών, σπουδαιότερα από τα οποία είναι ο βαρυτίτης (BaSO4) και ο βυθερίτης (BaSO3).
Το βάριο βιομηχανικά λαμβάνεται με ηλεκτρόλυση χλωριούχων αλάτων σε κατάσταση τήξης ή υδροξειδίων τους. Το μέταλλο βάριο είναι ασημόασπρο, μαλακό και λίγο σκληρότερο από το μόλυβδο. Αποσυνθέτει το νερό και σχηματίζει υδροξείδιο του βαρίου Ba (OH)2. Με το οξυγόνο σχηματίζει δύο οξείδια, το BaO και το BaO2. Το υπεροξείδιο του βαρίου το χρησιμοποιούσαν άλλοτε για την παρασκευή του οξυγόνου, ενώ σήμερα χρησιμοποιείται για την παρασκευή του οξυγονούχου ύδατος.
Αντιδράσεις του κατιόντος Ba. Για τις αντιδράσεις αυτές χρησιμοποιείται διάλυμα χλωριούχου βαρίου.
1. Υδροξείδιο του αμμωνίου. Δε δίνει ίζημα από υδροξείδιο, πιθανόν επειδή έχει μεγάλη διαλυτότητα. Αν το αλκαλικό διάλυμα εκτεθεί στον αέρα, γίνεται θολό, γιατί απορροφά διοξείδιο του άνθρακα, και σχηματίζεται ανθρακικό βάριο.
2. Ανθρακικό αμμώνιο. Δίνει άσπρο ίζημα από ανθρακικό βάριο, ευκολοδιάλυτο στα αραιά οξέα και στο οξικό οξύ.
3. Οξαλικό αμμώνιο. Δίνει ίζημα από οξαλικό βάριο μέτριων αραιών διαλυμάτων, το οποίο διαλύεται ελαφρά στο νερό και είναι ευκολοδιάλυτο στο ζεστό αραιό οξικό οξύ.
4. Αραιό θειικό οξύ. Καταβυθίζει ίζημα από θειικό βάριο, το οποίο είναι αδιάλυτο στο νερό και στο αραιό υδροχλωρικό οξύ:
BaCl2+H2SO4 → BaSO4+2HCl.
Το ίζημα αυτό διαλύεται κάπως σε πυκνό και θερμό θειικό οξύ. Κατά τη θέρμανση θειικού βαρίου με ανθρακικό νάτριο λαμβάνουμε ανθρακικό βάριο:
BaSO4+Na2CO3 → BaCΟ3+Na2SO4
Τα άλατα του βαρίου, αν πυρωθούν με τη φλόγα του λύχνου Bunsen, δίνουν κιτρινοπράσινο χρώμα, το οποίο χρησιμοποιείται στον ποσοτικό προσδιορισμό του CO2, ιδιαίτερα τα χλωριούχα.
Βιολογική σημασία. Το βάριο έχει μικρό βιολογικό ενδιαφέρον. Τα διαλυτά άλατά του είναι πολύ τοξικά. Ειδικά όμως το θειικό μόριο βάριο (BaSO4), επειδή είναι πολύ δυσδιάλυτο, δεν είναι τοξικό και χρησιμοποιείται για ακτινογραφήσεις του στομάχου, καθώς αυτές είναι αδιαφανείς στις ακτίνες Χ. Τα άλατα του βαρίου χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πυροτεχνημάτων.
Βαρύ ύδωρ. Είδος νερού, του οποίου ο χημικός τύπος είναι D2O, όπου D=δευτέριο (βαρύ ισότοπο του υδρογόνου). Βρίσκεται σε ελάχιστα ποσά (1:6.250) στα νερά της θάλασσας και των ποταμών. Παρασκευάζεται με παρατεταμένη ηλεκτρόλυση διαλύματος (1%) καυστικού νατρίου (NaOH). Το βαρύ νερό είναι υγρό άχρωμο και άοσμο, διαφέρει όμως σε μερικές φυσικές ιδιότητες από το κοινό νερό. Έτσι, η πυκνότητά του είναι μεγαλύτερη κατά 10,79% από αυτή του κανονικού νερού σε θερμοκρασία δωματίου. Έχει μικρότερη διαλυτική ικανότητα και γενικά είναι πιο αδρανές από το κοινό νερό. Ζέει στους 101,42°C και παγώνει στους 3,81°C. Χρησιμοποιείται στους πυρηνικούς αντιδραστήρες ως «επιβραδυντής», γιατί έχει την ικανότητα να ελαττώνει την ενέργεια των ηλεκτρονίων και να διευκολύνει έτσι τη ρύθμιση της πυρηνικής αντίδρασης σχάσης.
Το βαρύ ύδωρ παρασκευάστηκε για πρώτη φορά το 1933 από τους Αμερικανούς Τ. Λιούις και Τ. Μακ Ντόναλντ με ηλεκτρολυτική μέθοδο.
Βάσεις.Χημικές ουσίες που μπορούν να δέχονται ένα ή περισσότερα πρωτόνια (ορισμός κατά Brönsted-Lowry, 1923). Αυτός ο ορισμός αντικατέστησε εκείνον του Arrhenius, ο οποίος το 1884 χαρακτήρισε ως βάσεις τους ηλεκτρολύτες που, όταν διαλυθούν στο νερό, παρέχουν ανιόντα υδροξυλίου (ΟΗ‾). Ο ορισμός του Arrhenius είναι ελλιπής, καθώς καλύπτει μόνο τα υδατικά διαλύματα. Το 1923 προτάθηκε ακόμη ένας ορισμός από τον Lewis, σύμφωνα με τον οποίο βάσεις είναι οι ενώσεις που μπορούν να δώσουν ζεύγος ηλεκτρονίων. Η λέξη «βάση» είναι ελληνική και πρωτοχρησιμοποιήθηκε από το Γάλλο χημικό Rouelle, δάσκαλο του Lavoisier, το 1754 για να χαρακτηρίσει τις ουσίες που με οξέα σχημάτιζαν άλατα και ήταν βασικά συστατικά του εδάφους (π.χ. οξείδια μετάλλων). Έως τότε οι βάσεις είχαν τη γενική ονομασία αλκάλια.
Οι βάσεις παρουσιάζουν ορισμένες χαρακτηριστικές ιδιότητες. Αλλάζουν το χρώμα των δεικτών (π.χ. το βάμμα ηλιοτροπίου από μενεξεδί γίνεται μπλε), έχουν πικρή γεύση, εξουδετερώνουν τα διαλύματα των οξέων και είναι ηλεκτρολύτες. Αν δηλαδή διαλυθεί στο νερό μικρή ποσότητα βάσης, τότε το ηλεκτρικό ρεύμα διαρρέει το διάλυμα που προκύπτει. Οι ιδιότητες αυτές των βασικών διαλυμάτων οφείλονται κυρίως στα ανιόντα υδροξυλίου (ΟΗ‾) που παρέχουν οι βάσεις σε υδατικά τους διαλύματα.
Οι βάσεις διακρίνονται σε ισχυρές και ασθενείς. Η ισχύς μιας βάσης εξαρτάται απ’ την ικανότητά της να αποσπά ένα πρωτόνιο από το νερό.
Οι βάσεις παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον στην καθημερινή μας ζωή. Είναι συστατικά πολλών προϊόντων και χρησιμοποιούνται για την εξουδετέρωση οξέων. Έτσι π.χ. οι οδοντόπαστες περιέχουν βάσεις που εξουδετερώνουν τα οξέα της στοματικής κοιλότητας. Το υδροξείδιο του μαγνησίου Mg(OH)2, γνωστό ως γάλα μαγνησίας, είναι βάση που χρησιμοποιείται ως αντίδοτο, όταν ληφθούν ισχυρά οξέα από το στόμα. Διάφορα καθαριστικά περιέχουν βάσεις (π.χ. αμμωνία, καυστικό νάτριο) για την απομάκρυνση λιπαρών λεκέδων. Παρασκευάσματα με βάσεις, π.χ. Ca(OH)2 προστίθενται στο έδαφος για διόρθωση της τιμής του pH του. Στη βιομηχανία χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες για την παρασκευή σαπουνιών, τεχνητού μεταξιού, για την ανακύκλωση χαρτιού κτλ.
Βαφή. Διαδικασία χρωματισμού διάφορων ινών και άλλων υλικών, έτσι ώστε το χρώμα να γίνει αναπόσπαστο μέρος του υλικού. Ως χρώματα χρησιμοποιούνται οργανικές ενώσεις. Για την εξήγηση του φαινομένου της βαφής διατυπώθηκαν κατά καιρούς πολλές θεωρίες, από τις οποίες οι σπουδαιότερες είναι οι παρακάτω: Η μια, καθαρά χημική θεωρία, παραδέχεται ότι μεταξύ του χρώματος και της ίνας που βάφεται γίνεται σχηματισμός άλατος. Η άλλη θεωρία βασίζεται στη φυσική-χημεία και παραδέχεται ότι η βαφή γίνεται με προσρόφηση ή με διάλυση του χρώματος στην ίνα. Με τα σημερινά δεδομένα η πιθανότερη εκδοχή είναι ότι το φαινόμενο της βαφής δεν οφείλεται σε μια ενιαία διαδικασία και αυτό οφείλεται κυρίως στη φύση της ίνας που βάφεται.
Οι υφαντικές ύλες διακρίνονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: τις ζωικές (κυρίως μαλλί και μετάξι), οι οποίες είναι πρωτεΐνες –και επομένως αμφολύτες– και τις φυτικές (λινό και βαμβάκι), οι οποίες ανήκουν στους υδρογονάνθρακες και είναι ουδέτερα σώματα. Όσον αφορά στις τεχνητές υφαντικές ύλες, η χρησιμοποίηση των οποίων έχει αυξηθεί πάρα πολύ, αυτές κατατάσσονται ανάλογα με την πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται για την παρασκευή τους, σε μια από τις δύο τάξεις. Έτσι, το νάιλον ανήκει στην τάξη των ζωικών και το τεχνητό μετάξι στην τάξη των φυτικών ινών. Για την τάξη των ζωικών ινών η πιθανότερη εξήγηση είναι αυτή που δέχεται η χημική θεωρία. Οι ίνες αυτές, ως αμφολύτες, μπορούν να δεσμεύσουν όξινα και βασικά χρώματα με μορφή αλάτων. Πειράματα που έγιναν με αμινοξέα απέδειξαν ότι μπορούν να σχηματιστούν τέτοια άλατα, τα οποία μάλιστα και απομονώθηκαν. Ο Κ. Η. Meyer έδειξε ότι ορισμένη ποσότητα ζωικών ινών παίρνει πάντοτε την ίδια ισοδύναμη ποσότητα χρώματος ανεξάρτητα από τη φύση του. Έτσι 1.200 γραμμάρια μαλλιού δεσμεύουν κατά τη βαφή 1 γραμμοϊσοδύναμο οξέος. Δύο ακόμη πειράματα του Nietzki είναι χαρακτηριστικά: Η φουξίνη είναι άχροη καρβινόλη, η οποία σχηματίζει κόκκινα άλατα, στα οποία και οφείλεται ο κόκκινος χρωματισμός. Ο αιθυλεστέρας της τετραβρωμοφαινολοφθαλεΐνης είναι σώμα κίτρινο, το οποίο με αλκάλια δίνει άλατα γαλάζια. Στο διάλυμα του κίτρινου οξέος βάφονται ζωικές ίνες γαλάζιες. Στην περίπτωση αυτή σχηματίζονται άλατα μεταξύ χρώματος και βασικών ομάδων των ζωικών ινών. Τα παραδείγματα που αναφέρθηκαν συνηγορούν στο να παραδεχτούμε τη βαφή ως καθαρά χημικό φαινόμενο.
Για την τάξη των φυτικών ινών η εξήγηση της βαφής με την προσρόφηση ή τη διάλυση είναι η πιθανότερη.
Με την εξήγηση της βαφής με τις δύο αυτές θεωρίες γίνεται κατανοητή η διαφορετική συμπεριφορά ενός και του ίδιου χρώματος απέναντι σε ίνες διαφορετικής προέλευσης. Τα χρώματα κατατάσσονται ανάλογα: α) με τη χημική σύνταξη και β) με τον τρόπο βαφής.
Ανάλογα με τη χημική σύνταξη κατατάσσονται σε πολλές τάξεις, από τις οποίες οι κυριότερες είναι: 1. αζωχρώματα, 2. τριφαινυλομεθανικά χρώματα, 3. ινδαμίνες, ινδοφαινόλες, 4. χρώματα αλζαρίνης, 5. ινδαθρενικά χρώματα, 6. χρώματα κινολίνης, 7. χρώματα ακριδίνης, 8. χρώματα πυραζολόνης, 9. χρώματα αλγόλης.
Ανάλογα με τον τρόπο βαφής κατατάσσονται στις παρακάτω τάξεις χρωμάτων: 1. βασικά χρώματα, 2. όξινα χρώματα, 3. χρώματα που βάφουν απευθείας, 4. χρώματα ανάπτυξης, 5. χρώματα με πρόστυψη (σταμπωτά), 6. χρώματα αναγωγής, 7. χρώματα θείου, 8. χρώματα οξικής κυτταρίνης.
Κατεργασία των ινών πριν από τη βαφή. Πριν από τη βαφή τα νήματα ή τα υφάσματα πλένονται καλά με νερό. Τα μάλλινα πλένονται με νερό στο οποίο έχει προστεθεί μικρή ποσότητα τουρκόλαδου ή typol ή άλλου απορρυπαντικού. Για τα μαλλοβάμβακα χρησιμοποιείται αραιότατο διάλυμα αμμωνίας, ενώ για την οξική κυτταρίνη νερό με τουρκόλαδο.
Νερό βαφής. Το νερό που χρησιμοποιείται είναι είκοσι ως τριάντα φορές βαρύτερο από το βάρος του νήματος ή του υφάσματος που πρόκειται να βαφεί. Το νερό δεν πρέπει να είναι σκληρό (αν είναι δυνατό, καλύτερα να είναι αποσταγμένο) με εξαίρεση μόνο για τη βαφή με αλιζαρίνη. Το χρώμα διαλύεται πρώτα σε λίγο νερό και μετά το προσθέτουμε στο νερό της βαφής. Τα σκεύη της βαφής είναι συνήθως χάλκινα, ξύλινα ή σιδερένια σμαλτωμένα.
Τυποβαφική. Με τη μέθοδο της τυποβαφικής βάφονται υφάσματα τοπικά ή σε όλη την επιφάνειά τους με διάφορους χρωματισμούς. Η αποτύπωση των διάφορων σχεδίων γίνεται με πολλούς τρόπους, από τους οποίους οι τρεις κυριότεροι είναι:
α) Με τα reserves. Στην αρχή αποτυπώνονται στο ύφασμα με κύλινδρο, ο οποίος είναι καλυμμένος κατά τόπους με ύλες, οι οποίες, όταν μπουν πάνω στο ύφασμα, εμποδίζουν τη βαφή. Μετά την αποτύπωση των προηγούμενων υλών αποτυπώνεται με άλλο κύλινδρο η χρωστική ουσία. Κατόπιν αφήνεται το ύφασμα στην επίδραση υδρατμών, οπότε βάφεται.
β) Με τα προστύμματα. Στην αρχή αποτυπώνεται στο ύφασμα με κύλινδρο πρόστυμμα κατά τόπους, κατόπιν χρωστική ουσία και στη συνέχεια αφήνεται σε υδρατμούς. Το χρώμα που πρέπει να δίνει το χρωματισμό με τη βοήθεια προστύμματος βάφει μόνο τα μέρη όπου έχει αποτυπωθεί το πρόστυμμα.
γ) Με διαβρωτικά. Κατά τη μέθοδο αυτή αποτυπώνεται πάνω στο ύφασμα με κύλινδρο η χρωστική ουσία και κατόπιν με άλλο κύλινδρο αποτυπώνεται διαβρωτικό κατά τόπους. Αν το διαβρωτικό ανακατευτεί με χρώμα, το οποίο δεν προσβάλλεται από αυτό, τότε πετυχαίνεται ταυτόχρονα αποχρωματισμός με το διαβρωτικό κατά τόπους και χρωματισμός με το νέο χρώμα στα σημεία που χρωματίστηκαν.
Βενζαλδεΰδη.Χημική οργανική ένωση που ανήκει στην τάξη των αρωματικών αλδεϋδών. Έχει χημικό τύπο C6H5CH=O. Συναντιέται στο γλυκοζίτη αμυγδαλίνη, που είναι συστατικό των πικραμυγδάλων.
Παρασκευή. α) Με υδρόλυση της αμυγδαλίνης από το φύραμα εμουλσίνη ή με επίδραση αραιού διαλύματος οξέος.
β) Από το βενζαλοχλωρίδιο C6H5CHCl2, με υδρόλυσή του από καυστικά διαλύματα, π.χ. διάλυμα Ca(OH)2.
γ) Με καταλυτική οξείδωση του τολουόλιου κατά τη διαβίβαση αέρα πλούσιου σε άζωτο, για να μη συνεχιστεί η οξείδωση και παραχθεί ως τελικό προϊόν βενζοϊκό οξύ:
C6H5–CH3 + O2 C6H5–CH=O + H2O
Φυσικές ιδιότητες. Η βενζαλδεΰδη είναι άχρωμο υγρό με ελαιώδη σύσταση, διαλυτό στους οργανικούς διαλύτες και σχεδόν αδιάλυτο στο νερό. Έχει τη χαρακτηριστική οσμή του πικραμύγδαλου.
Χημικές ιδιότητες. Οι αρωματικές αλδεΰδες, στις οποίες ανήκει η βενζαλδεΰδη, δίνουν ορισμένες χαρακτηριστικές αντιδράσεις, που οφείλονται κυρίως στον «αρωματικό χαρακτήρα». Έτσι, διαφέρουν ως προς τις αλειφατικές αλδεΰδες στις αντιδράσεις αρωματικής υποκατάστασης και στα προϊόντα συμπύκνωσης. Η βενζαλδεΰδη:
α) Είναι σώμα αναγωγικό και οξειδώνεται από ισχυρά και ασθενή οξειδωτικά μέσα. Όταν μείνει ελεύθερη στον ατμοσφαιρικό αέρα, οξειδώνεται γρήγορα από το οξυγόνο (αυτοξείδωση), οπότε παράγεται βενζοϊκό οξύ:
2C6H5CH=O + O2 → 2C6H5COOH
β) Δίνει τις αντιδράσεις προσθήκης στο καρβονύλιο, π.χ.:
C6H5CH=O + H2 → C6H5CH2OH,
C6H5CH=O + HCN → C6H5CHOHCN
γ) Με επίδραση πυκνών καυστικών αλκαλίων δίνει την αντίδραση Canizzaro, οπότε ένα από τα μόριά της οξειδώνεται και σχηματίζει βενζοϊκό οξύ, ενώ το άλλο ανάγεται προς βενζυλική αλκοόλη:
2C6H5CH=O + H2O → C6H5COOH + C6H5CH2OH.
Χρήσεις. Μεγάλες ποσότητες βενζαλδεΰδης χρησιμοποιούνται στη σύνθεση αρωματικών ενώσεων και συνθετικών χρωμάτων.
Βενζίνη. Έγχρωμο υγρό μείγμα υδρογονανθράκων με 5 έως και 12 άτομα άνθρακα στο μόριό τους που λαμβάνονται από την κλασματική απόσταξη του πετρελαίου. Χρησιμοποιείται κυρίως ως καύσιμο στις μηχανές εσωτερικής καύσης των αυτοκινήτων. Το ποσοστό της βενζίνης που λαμβάνεται από το πετρέλαιο είναι μικρό (15-30%) και δεν μπορεί να καλύψει τις ανάγκες κατανάλωσης λόγω αυξημένης κίνησης των αυτοκινήτων. Η απόδοση του πετρελαίου σε βενζίνη μπορεί όμως να αυξηθεί με τη μέθοδο της πυρόλυσης, κατά την οποία ανώτερα κλάσματα του πετρελαίου διασπώνται με θέρμανση σε υψηλή θερμοκρασία με απουσία αέρα. Έτσι σχηματίζονται νέοι δεσμοί στα μικρά, τύπου βενζίνης, μόρια που παράγονται. Στην πράξη η πυρόλυση γίνεται σε θερμοκρασία 400°-500°C και σε μετρίως υψηλή πίεση. Την πρόοδο της πυρόλυσης ρυθμίζει κυρίως ο συνδυασμός θερμοκρασίας - χρόνου θέρμανσης, ο οποίος επιδρά στην ποσοτική και ποιοτική απόδοση σε βενζίνη όσο και στον αριθμό οκτανίου. Η μέθοδος αυτή αφορά στην κυρίως πυρόλυση ή θερμική διάσπαση, ενώ χρησιμοποιείται επίσης η «καταλυτική πυρόλυση». Κατ’ αυτή με τη βοήθεια καταλυτών (οξείδια του μαγγανίου σε μείγμα πυριτικού οξέος - αργιλίου) επιτυγχάνεται πυρόλυση σε θερμοκρασία 500°C και πίεση δύο ατμοσφαιρών. Έτσι, περιορίζεται η ποσότητα των αέριων παραπροϊόντων και λαμβάνονται πολύτιμες πρώτες ύλες για την παρασκευή οργανικών ενώσεων. Η μέθοδος της πυρόλυσης δεν αποτελεί ριζική λύση του προβλήματος, γιατί χρησιμοποιεί επίσης το πετρέλαιο ως πρώτη ύλη, του οποίου τα αποθέματα κάποτε θα εξαντληθούν. Για το λόγο αυτόν εφευρέθηκαν καθαρά συνθετικές μέθοδοι παρασκευής βενζίνης από άνθρακα, οι κυριότερες από τις οποίες είναι οι εξής:
α) Μέθοδος Bergins υγροποίησης του άνθρακα. Άνθρακας με μορφή λεπτότατης σκόνης (λιθάνθρακας, λιγνίτης κ.ά.) αιωρείται σε ορυκτέλαιο και θερμαίνεται με θερμοκρασία 450°-500°C και πίεση 200 ατμοσφαιρών με υδρογόνο για δύο ώρες. Καταλύτες γενικά δε χρησιμοποιούνται, γιατί, λόγω του θείου που περιέχει ο άνθρακας, ο καταλύτης ανενεργοποιείται (δηλητηριάζεται) γρήγορα. Πολλές φορές προηγείται αποθείωση του άνθρακα με ενώσεις του Μο, οπότε είναι δυνατή η χρησιμοποίηση καταλυτών. Το τελικό προϊόν της υδρογόνωσης αποτελείται από παραφίνες 74%, ολεφίνες 4% και αρωματικούς υδρογονάνθρακες 22% και υποβάλλεται σε απόσταξη κατά την οποία λαμβάνεται η βενζίνη (σημείο ζέσης μέχρι 200°C, πετρέλαιο σημείο ζέσης 200°-300°C και βαριά έλαια (ορυκτέλαια) σημείο ζέσης άνω των 300°C). Η μέθοδος αυτή είναι γνωστή ως υγροποίηση του άνθρακα και εφαρμόστηκε για πρώτη φορά στη Γερμανία κατά τη διάρκεια του α΄ παγκόσμιου πολέμου, επειδή έλειπε η βενζίνη, ενώ σήμερα έχει περιορισμένο ενδιαφέρον.
β) Μέθοδος Fischer - Tropsch. Ως πρώτη ύλη της σπουδαίας αυτής μεθόδου χρησιμοποιείται υδραέριο, το οποίο πλουτίζεται με υδρογόνο, ώστε να αντιστοιχεί σε σύσταση 1CO:2-3H2. To μείγμα αποθειώνεται, αφού περάσει από στρώμα οξειδίων του σιδήρου, και στέλνεται στη συνέχεια πάνω από νικέλιο ή κοβάλτιο στους 200°C. Ένα κυβικό μέτρο αερίου δίνει 130-140 gr μείγματος κορεσμένων και ακόρεστων υδρογονανθράκων:

VCO+(2v+1)H2CvH2v+2+VH2O
VCO+2VH2CvH2v+VH2O
Από το μείγμα αυτό με κλασματική απόσταξη λαμβάνεται 50% και περισσότερο βενζίνη με αριθμό οκτανίου 40. Το κλάσμα που έχει το ανώτερο σημείο ζέσης χρησιμοποιείται είτε ως καύσιμη ύλη στις μηχανές Ντίζελ είτε υποβάλλεται σε πυρόλυση, όπως και τα κλάσματα του πετρελαίου που έχουν ανώτερο σημείο ζέσης. Η μέθοδος αναπτύχθηκε επίσης στη Γερμανία κατά το διάστημα μεταξύ των δύο παγκόσμιων πολέμων.
Αριθμός οκτανίου. Ο αριθμός οκτανίου αποτελεί χαρακτηριστική σταθερά τόσο της φυσικής όσο και της συνθετικής βενζίνης. Εκφράζει τη συμπεριφορά της όταν καίγεται στους κινητήρες και προσδιορίζει την ποιότητα της βενζίνης. Η ενεργειακή απόδοση μηχανής εσωτερικής καύσης εξαρτάται πρώτα από τη συμπίεση στην οποία μπορεί να υποβληθεί το μείγμα ατμών βενζίνης - αέρα πριν την ανάφλεξη, χωρίς να εμφανιστεί «ανωμαλία». Οι ανωμαλίες αυτές χαρακτηρίζονται ως «χτύπημα» του κινητήρα. Αυτές οφείλονται στο ότι, πέρα από ορισμένο όριο συμπίεσης, η ομαλή ανάφλεξη του μείγματος ατμών βενζίνης - αέρα μετατρέπεται σε έκρηξη. Έτσι, στην αύξηση της ενεργειακής απόδοσης του κινητήρα, που επιτυγχάνεται με την υψηλή συμπίεση, μπαίνει όριο από τη μη ομαλή ανάφλεξη. Το όριο αυτό είναι διαφορετικό στους διάφορους τύπους βενζίνης και εξαρτάται πρώτα από τη χημική τους σύσταση. Το «χτύπημα» εμφανίζεται σε χαμηλές συμπιέσεις για τους κορεσμένους κανονικούς υδρογονάνθρακες και αυξάνεται κατά σειρά στα αλκένια, τα ναφθένια, τους αρωματικούς υδρογονάνθρακες και τις κορεσμένες παραφίνες με διακλαδισμένη αλυσίδα. Κατώτεροι υδρογονάνθρακες παρουσιάζουν το «χτύπημα» σε μεγαλύτερες συμπιέσεις από ανώτερους. Για τη δυνατότητα σύγκρισης δύο βενζινών δημιουργήθηκε η «κλίμακα οκτανίου». Ως μηδέν θεωρήθηκε το επτάνιο και ως 100 το ισο-οκτάνιο, από τα οποία το πρώτο εμφανίζει το «χτύπημα» σε χαμηλές συμπιέσεις και το δεύτερο σε υψηλές. Μείγματα των δύο σωμάτων δίνουν προϊόντα που αντιστοιχούν σε οποιοδήποτε αριθμό οκτανίου μεταξύ 0-100. Η σύγκριση γίνεται σε ειδικό πρότυπο κινητήρα και ο αριθμός οκτανίου δηλώνει το «επί τοις εκατό» ποσό ισο-οκτανίου, το οποίο πρέπει να προστεθεί στο επτάνιο, ώστε το «χτύπημα» να επιτευχθεί στην ίδια συμπίεση με τη βενζίνη που εξετάζουμε. Η κλίμακα του οκτανίου προεκτείνεται κάτω από το 0 και πάνω από το 100. Η κοινή βενζίνη που κυκλοφορεί στο εμπόριο έχει αριθμό οκτανίου 84-86 και η υψηλού βαθμού οκτανίου 96-98. Ανάλογη κλίμακα χρησιμοποιείται για τα καύσιμα των κινητήρων Ντίζελ (αριθμός κητανίου). Ως 0 της κλίμακας χρησιμοποιείται το α-μεθυλοναφθαλίνιο και ως 100 το κ-δεκαεξάνιο. Ο αριθμός κητανίου είναι αντίστροφος του αριθμού οκτανίου. Ούτε όμως η φυσική ούτε πολύ περισσότερο η συνθετική βενζίνη παρουσιάζουν τόσο υψηλό αριθμό οκτανίου και γι’ αυτό για την αύξησή του είτε προσθέτονται διάφορα σώματα αντιχτυπητικά (antiknock) που μεταθέτουν το «χτύπημα» σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις, όπως ο τετρααιθυλομόλυβδος, είτε η βενζίνη υποβάλλεται σε ειδική πυρόλυση, την αναμόρφωση (reforming process). Κατά την αναμόρφωση, υδρογονάνθρακες χωρίς διακλαδώσεις μετατρέπονται σε ισομερείς με διακλαδισμένες αλυσίδες. Κατά τη μέθοδο αυτή ατμοί βενζίνης υποβάλλονται σε πυρόλυση διάρκειας 10-20 δευτερολέπτων με παρουσία καταλυτών, οπότε ο αριθμός οκτανίου αυξάνεται κατά 20 μονάδες σε σχέση με αυτόν της αρχικής βενζίνης.
Στη βενζίνη, είτε είναι φυσική είτε συνθετική είτε προκύπτει από αναμόρφωση, προστίθενται διάφορα βελτιωτικά και αντιοξειδωτικά, όπως η Ν-φαινυλο-β-ναφθυλαμίνη. Η μετατροπή των στερεών καυσίμων (άνθρακας) σε υγρά προϋποθέτει μεγάλη τεχνική πρόοδο, γιατί η θερμική εκμετάλλευση είναι περισσότερο αποδοτική στην υγρή μορφή. Εξίσου ενδιαφέρουσα είναι και η χρήση αέριων καυσίμων, αλλά αυτά μειονεκτούν έναντι των υγρών τόσο από άποψη ευχέρειας και κόστους μεταφοράς όσο και από άποψη ασφάλειας.
Στις συμβατικές βενζίνες προστίθεται μόλυβδος, επειδή είναι ένα φθηνό και αποτελεσματικό μέσο για τη βελτίωση της ποιότητάς του και την αύξηση του αριθμού οκτανίων του. Ο μόλυβδος όμως είναι τοξικός και στα καταλυτικής τεχνολογίας αυτοκίνητα λόγω του ότι «δηλητηριάζει» τον καταλύτη καθιστώντας τον ανενεργό. Γι’ αυτόν το λόγο χρησιμοποιείται η «αμόλυβδη βενζίνη», η οποία κοστίζει περισσότερο από τη συμβατική. Για την παραγωγή της χρειάζεται μεγαλύτερη ποσότητα αργού πετρελαίου από ό,τι στη βενζίνη με μόλυβδο, όπως επίσης μεγαλύτερες εγκαταστάσεις στα διυλιστήρια με μονάδες αναμόρφωσης, οι οποίες αυξάνουν το κόστος. Για την αύξηση του αριθμού οκτανίου στην αμόλυβδη βενζίνη μπορεί να γίνει προσθήκη βενζολίου και παραγώγου του αντί των ενώσεων του μολύβδου.
Βενζόη.Οργανική ένωση που ανήκει στις ρητίνες. Είναι παθολογικό έκκριμα του στύρακα του βενζοϊκού, φυτού ιθαγενούς της Ταϊλάνδης (πρώην Σιάμ) και του Βιετνάμ, το οποίο περιέχει σε μεγάλη ποσότητα κινναμωμικό οξύ και λίγο βενζοϊκό. Χρησιμοποιείται στη θεραπευτική και την αρωματοποιία. Μείγμα βενζόης και στύρακα του βαλσάμου του Περού αποτελεί το μοσχοθυμίαμα. Διακρίνουμε τα εξής είδη:
α) «Βενζόη του Σιάμ». Λαμβάνεται από ένα είδος στύρακα του βενζοϊκού. Για την παραλαβή γίνονται τομές στο δέντρο κατά τον Ιανουάριο, από τις οποίες εκκρίνεται η ρητίνη. Μέσα στη βενζόη περιέχονται βενιλίνη, βενζοϊκό οξύ και διάφορα άλλα ρητινικά σώματα. Υπάρχει στο εμπόριο με μορφή κομματιών σχήματος αμυγδάλου, που έχουν χρώμα κοκκινοκάστανο και ευχάριστη μυρωδιά. Διαλύεται σε ζεστό νερό και διθειάνθρακα. Είναι αδιάλυτη στο νερό. Χρησιμοποιείται στην ιατρική και στην αρωματοποιία.
β) «Βενζόη Σουμάτρας». Το είδος αυτό της βενζόης λαμβάνεται από τα ίδια τα φυτά όπως και η βενζόη του Σιάμ. Διαφέρει όμως από αυτή γιατί δεν έχει τόσο ισχυρή μυρωδιά και δε λιώνει εύκολα όπως η βενζόη του Σιάμ. Τα κυριότερα συστατικά της είναι το κινναμωμικό οξύ, βενζοϊκό οξύ, βανιλίνη και διάφορα ρητινικά σώματα. Χρησιμοποιείται για την παρασκευή του κινναμωμικού οξέος, βερνικιών κ.ά. Η βενζόη δίνεται στη θεραπευτική με μορφή γαλακτωμάτων ή και σε χάπια ως αποχρεμπτικό και κατά των αφροδίσιων νοσημάτων.
Βενζοϊκό οξύ.Χημική οργανική ένωση που ανήκει στην τάξη των αρωματικών μονοκαρβονικών οξέων, με χημικό τύπο C6H5COOH. Βρίσκεται στη ρητίνη βενζόη, σε πολλά αιθέρια έλαια, σε βάλσαμα κτλ. Βιομηχανικά παρασκευάζεται με οξείδωση του τολουολίου (C6Η5CΗ3) στους 200°C
C6Η5CΗ3+3/2Ο2  C6Η5CΟΟΗ+Η2Ο
ή με μετατροπή του τολουολίου σε βενζοτριχλωρίδιο (C6Η5C CΙ3) και κατόπι με αλκαλική υδρόλυση. Λαμβάνεται με μορφή λευκών βελονών ή φυλλιδίων, που είναι λίγο διαλυτά στο νερό. Διαλύεται εύκολα στους οργανικούς διαλύτες και παρουσιάζει ιδιότητες ανάλογες με αυτές του οξικού οξέος. Χρησιμοποιείται ως συντηρητικό τροφίμων, στη βιομηχανία πλαστικών, καλλυντικών, βαφών, στη φαρμακευτική, καθώς και για την παρασκευή παραγώγων του. Τα κυριότερα παράγωγά του είναι οι βενζοϊκοί εστέρες που χρησιμοποιούνται στην αρωματοποιία, το βενζοϊκό νάτριο (συντηρητικό τροφίμων), το βενζονιτρίλιο (εξαιρετικός διαλύτης) κ.ά.
Βενζόλιο. Χημική οργανική ένωση που ανήκει στη σειρά των αρωματικών υδρογονανθράκων. Το βενζόλιo ανακαλύφθηκε το 1825 από τον Άγγλο επιστήμονα Μ. Φαραντέϊ. Μεγάλες ποσότητες βενζολίου παραλαμβάνονται είτε απευθείας από το αργό πετρέλαιο είτε με χημική κατεργασία του πετρελαίου (κυκλοποίηση κτλ.).
Δομή μορίου βενζολίου. Το μόριο του βενζολίου αποτελείται από έναν κλειστό δακτύλιο έξι ατόμων άνθρακα που ενώνονται με δεσμούς που εμφανίζουν ενδιάμεσο χαρακτήρα μεταξύ απλών και διπλών. Κάθε άτομο άνθρακα συνδέεται επίσης με ένα άτομο υδρογόνου. Ο χημικός του τύπος είναι C6H6 (για το συντακτικό τύπο βλ. σχήμα).
Η δομή του μορίου του βενζολίου είναι από τις πιο σημαντικές στη θεωρία της οργανικής χημείας. Ο πρώτος που περιέγραψε τη δομή του ήταν ο Γερμανός χημικός Φ. Κεκουλέ το 1865. Τον 20ό αι. οι επιστήμονες βρήκαν δυσκολίες με την περιγραφή του Κεκουλέ και παρουσίασαν μία άλλη εικόνα με τα μοριακά τροχιακά των ηλεκτρονίων να περιβάλλουν ολόκληρο το μόριο στη θέση αυτής των μεμονωμένων ατόμων άνθρακα. Το 1980 όμως περαιτέρω έρευνες επανέφεραν την άποψη του Κεκουλέ για τη δομή του μορίου του βενζολίου, εμπλουτισμένη με την περιγραφή των ηλεκτρονίων σε τροχιακά γύρω από τα μεμονωμένα άτομα.
Ιδιότητες - Χρήσεις. Το βενζόλιο είναι έγχρωμο υγρό με χαρακτηριστική οσμή. Είναι αδιάλυτο στο νερό, αλλά αναμιγνύεται σε όλες τις αναλογίες με οργανικούς διαλύτες. Το βενζόλιο είναι εξαιρετικός διαλύτης για ορισμένα στοιχεία, όπως το θείο, ο φωσφόρος, το ιώδιο, και για τις περισσότερες απλές οργανικές ενώσεις. Έχει σημείο ζέσης 80,1°C και πυκνότητα 0,88 gr/cm3 στους 20°C. Είναι καρκινογόνα ένωση και σε μεγάλες ποσότητες δηλητηριώδης. Το υγρό βενζόλιο είναι εξαιρετικά εύφλεκτο και οι ατμοί του είναι εκρηκτικοί. Πολλές ενώσεις προκύπτουν από το βενζόλιο, όπως το νιτροβενζόλιο κτλ. Το βενζόλιο χρησιμοποιείται στη σύνθεση φαρμάκων και στην παραγωγή σημαντικών ενώσεων, όπως η ανιλίνη και η φαινόλη.
Όταν αναμειχθεί με μεγάλη ποσότητα πετρελαίου, σχηματίζει ένα ικανοποιητικό καύσιμο. Μείγμα βενζολίου-τολουολίου χρησιμοποιούνταν ευρέως ως πρόσθετο στα καύσιμα αυτοκινήτων, οι καρκινογενείς όμως ιδιότητές του έχουν αρχίσει να δημιουργούν ανησυχία.
Βενζύλιο.Χημική οργανική ρίζα του τύπου C6H5-CH2- που προκύπτει από το μόριο του τολουολίου (C6H5-CH3) με την αφαίρεση ενός ατόμου υδρογόνου.
Οι κυριότερες ενώσεις στις οποίες βρίσκεται το βενζύλιο είναι τα αλογονούχα παράγωγά του που παρασκευάζονται βιομηχανικά με επίδραση ατμών αλογόνου στο τολουόλιο «εν θερμώ» (ζέον τολουόλιο) με παρουσία φωτός. Από τα παράγωγα αυτά το «βενζυλοχλωρίδιο» με νερό σαπωνοποιείται και μας δίνει τη βενζυλική αλκοόλη, που σε ελεύθερη μορφή βρίσκεται σε ορισμένα αιθέρια έλαια και σε μορφή εστέρα (βενζυλεστέρας) βρίσκεται στα βάλσαμα του Τολού (Περού) και του στύρακα και χρησιμοποιείται στην ιατρική. Τα βενζυλοβρωμίδιο και βενζυλοϊωδίδιο χρησιμοποιήθηκαν ως δακρυγόνα στον α’ παγκόσμιο πόλεμο. Τέλος, το βενζυλοχλωρίδιο χρησιμοποιείται στη βιομηχανία των συνθετικών χρωμάτων, των φαρμάκων και των αρωμάτων.
Βερνίκι.Χημικό παρασκεύασμα, συνήθως άχρωμο, αλειφώδους σύστασης, το οποίο χρησιμοποιείται για την κάλυψη επιφανειών. Η χρήση των βερνικιών ήταν γνωστή από τους αρχαιότατους χρόνους. Πριν από 200 περίπου χρόνια τα βερνίκια παρασκευάζονταν από φυτικές ρητίνες και φυτικά έλαια, ενώ αργότερα άρχισαν να χρησιμοποιούνται και συνθετικές ρητίνες, οι οποίες παρουσιάζουν μεγαλύτερη αντοχή.
Τα βερνίκια διαιρούνται σε κατηγορίες:
Βερνίκια λαδιού, στα οποία χρησιμοποιείται ως βάση το λινέλαιο ή άλλο ξηραινόμενο λάδι, ενώ ως ρητίνη χρησιμοποιούνται διάφορες συνθετικές ρητίνες, χλωριωμένο καουτσούκ κτλ. Οι ρητίνες διαλύονται στο λάδι και αυτό αραιώνεται με ένα διαλύτη, όπως τερεβινθέλαιο (νέφτι). Τα βερνίκια αυτά έχουν διάφορες ιδιότητες, οι οποίες εξαρτώνται από τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν και από τον τρόπο της παρασκευής τους.
Βερνίκια οινοπνεύματος, τα οποία είναι διαλύματα διάφορων φυσικών ή συνθετικών ρητινών σε οινόπνευμα. Στο διάλυμα προσθέτουμε και λίγο νέφτι για να αποκτήσει ελαστικότητα. Ως ρητίνη χρησιμοποιείται γομαλάκα, μαστίχη κτλ. Χρησιμοποιούνται κυρίως από τους επιπλοποιούς.
Διάφορα βερνίκια, τα οποία παρασκευάζονται από οργανικούς διαλύτες εκτός από οινόπνευμα (οξικοί εστέρες, κετόνες κτλ.) και ως συστατικό έχουν την οξική κυτταρίνη ή άλλες πολύπλοκες οργανικές ενώσεις.
Για την κάλυψη των διάφορων επιφανειών το βερνίκι πρέπει να πληροί τις παρακάτω προϋποθέσεις: α) να είναι ομοιογενές ρευστό ή διάλυμα, β) να είναι σταθερό ή διαρκές σε σχέση με τον τόνο του χρώματος, γ) μετά την επίχριση να ξεραίνεται σε σύντομο χρονικό διάστημα, με εξαέρωση των πτητικών διαλυτικών μέσων (αλκοόλης, αιθέρα, βενζίνης, τερεβινθέλαιου κτλ.) και δ) να αφήνει λεπτό στρώμα στην επιφάνεια των διάφορων σωμάτων που στιλβώνονται. Το στρώμα αυτό πρέπει να μένει απρόσβλητο από τις ατμοσφαιρικές συνθήκες και όσο το δυνατό να παρουσιάζει αντοχή σε οξέα και αλκάλια.
Επίσης υπάρχουν και τα βερνίκια υποδημάτων, τα οποία παρασκευάζονται από κηρούς και φυσική ή συνθετική παραφίνη.
Τα βερνίκια αυτά διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες. Η πρώτη περιλαμβάνει παρασκευάσματα, τα οποία έχουν διαλυθεί σε νέφτι ή άλλο οργανικό διαλύτη, όπως βενζίνη ή τετραλίνη. Η δεύτερη περιλαμβάνει παρασκευάσματα, τα οποία προέρχονται από σαπωνοποίηση κεριών φυσικών ή συνθετικών, έχουν αλειφώδη σύσταση και είναι λιγότερο συμπαγή από τα βερνίκια της προηγούμενης κατηγορίας. Η τρίτη κατηγορία περιλαμβάνει βερνίκια μεικτά της πρώτης και της δεύτερης κατηγορίας. Στα βερνίκια των υποδημάτων προσθέτουμε πολλές φορές και τραγακάνθινο κόμμι.
Στην ηλεκτροτεχνία συναντιούνται τα παρακάτω είδη βερνικιών:
Βερνίκι γλυφθαλικό. Είναι βερνίκι που παρασκευάζεται με βάση τη συνθετική ρητίνη γλυπτάλη και ξηραινόμενα λάδια.
Βερνίκι λιπαρό. Κίτρινο ή μαύρο βερνίκι με βάση από φυτικό κόμμι, φυσικές ασφάλτους, λινέλαιο και ένα διαλύτη, ο οποίος πρέπει να εξατμίζεται εντελώς για την εξασφάλιση της καλής μόνωσης.
Βερνίκι μονωτικό. Βερνίκι που χρησιμοποιείται για την κάλυψη των πηνίων στις ηλεκτρικές κατασκευές.
Βερνίκι φαινολικό λιπαρό. Είναι βερνίκι με βάση από συνθετικές φαινολικές ρητίνες και από ξηραινόμενα λάδια που ενώνονται με αυτές χημικά.
Η κατασκευή καλλιτεχνικών αντικειμένων από ξύλο, χαρτόνι ή μέταλλο που τα επεξεργάζονται με βερνίκι, οδήγησε στην ανάπτυξη είδους διακοσμητικής τέχνης που ονομάζεται «βερνικοτεχνία». Από τη 2η χιλιετία π.Χ. είναι γνωστά τα ωραία και στερεά κινέζικα βερνικοτεχνήματα (βάζα, κασετίνες κτλ.) που μοιάζουν πολύ με τα βερνικοτεχνήματα της Ιαπωνίας, της Ινδοκίνας και της Κορέας.
Άλλο είδος βερνικιού είναι το βερνίκι νυχιών (όζα). Είναι παρασκεύασμα παραγώγων της κυτταρίνης και χρησιμοποιείται για το γυάλισμα και τον εξωραϊσμό των νυχιών. Αποτελείται βασικά από νιτροκυτταρίνη ή οξική κυτταρίνη.

No comments:

Post a Comment