Friday, June 19, 2009

ΧΗΜΕΙΑ VI

Πλαστικές ύλες. Μία μορφή πρώτων υλών, οι οποίες καλύπτουν ένα μεγάλο αριθμό τεχνολογικών εφαρμογών. Οι πρώτες αυτές ύλες, που παρασκευάζονται συνθετικά, ανήκουν σε διάφορες κατηγορίες, ανάλογα με τα αρχικά συστατικά και τις μηχανικές τους ιδιότητες. Αυτό σημαίνει ότι ο όρος πλαστικές ύλες, ή απλώς πλαστικά, αν και επικράτησε, δεν ανταποκρίνεται στο σύνολο των σωμάτων αυτών, γιατί υπονοεί μία πλαστικότητα που δεν εντοπίζεται σε όλα. Πιο αντιπροσωπευτικός είναι ο όρος πολυμερή που δείχνει τον τρόπο σχηματισμού όλων ανεξαιρέτως των πλαστικών υλών. Επειδή ακριβώς προορισμός κάθε πλαστικής ύλης είναι να έχει ορισμένες μηχανικές ιδιότητες, κατά τη διάρκεια του πολυμερισμού χρησιμοποιούνται: α) διάφοροι καταλύτες ή παρεμποδιστές που κατευθύνουν την αντίδραση στην επιθυμητή πορεία, β) μέσα πλήρωσης, δηλαδή σώματα συνήθως μικρής αξίας που βελτιώνουν τις μηχανικές ιδιότητες των πλαστικών υλών και μειώνουν το κόστος και γ) χρωστικές για το χρωματισμό των πλαστικών υλών. Οι περισσότερες πλαστικές ύλες δέχονται μία μεγάλη ποικιλία χρωμάτων ειδικής όμως σύνθεσης.
Σημαντικό κεφάλαιο στον τομέα των πλαστικών υλών κατέχει η μορφοποίησή τους. Για το σκοπό αυτό είτε χρησιμοποιούνται πλαστικοποιητές, δηλαδή διαλύτες που σχηματίζουν ζελατινώδεις μάζες με τις πλαστικές ύλες χωρίς να τις διαλύουν εντελώς –μέθοδος που χρησιμοποιείται συνήθως για νηματοποίηση–, είτε εξασκούνται πίεση και θερμοκρασία, με αποτέλεσμα η πλαστική ύλη να μετατρέπεται σε εύπλαστη μάζα και να παίρνει το επιθυμητό σχήμα. Ενδιαφέρον παρουσιάζει η συμπεριφορά των πλαστικών υλών απέναντι στη θερμότητα. Υπάρχουν πλαστικές ύλες που με τη θέρμανση μαλακώνουν για να σκληρυνθούν μετά την ψύξη τους. Αυτές ονομάζονται θερμοπλαστικά και παρουσιάζουν το πλεονέκτημα ότι τυχόν απορρίμματα ή τυχόν κακότεχνα αντικείμενα μπορούν να ξαναμορφοποιηθούν. Στην άλλη κατηγορία ανήκουν τα θερμοσκληρυνόμενα, δηλαδή σώματα που με τη θέρμανση μαλακώνουν για να σκληρυνθούν όμως οριστικά, όταν παραταθεί η θέρμανση.
Ο σπουδαιότερος διαχωρισμός των πλαστικών υλών γίνεται με βάση τη χημική σύσταση των μονομερών, από τα οποία προέρχονται. Οι πιο γνωστές κατηγορίες πλαστικών υλών είναι:
α) Οι φαινολοπλάστες. Προϊόντα συμπύκνωσης φαινολών και αλδεϋδών. Ανήκουν στα θερμοσκληρυνόμενα και έχουν συνήθως σκοτεινά χρώματα. Κυριότερος εκπρόσωπός τους είναι ο βακελίτης. Χρησιμοποιούνται στην ηλεκτροτεχνία και σε εξαρτήματα αυτοκινήτων.
β) Οι αμινοπλάστες. Προϊόντα συμπύκνωσης ουρίας ή μελαμίνης με φορμαλδεΰδη. Είναι θερμοσκληρυνόμενα, διαφανή και ανθεκτικά και επιδέχονται μεγάλη ποικιλία χρωμάτων.
γ) Οι πολυεστέρες. Προέρχονται από πολυεστεροποίηση πολυκαρβονικών οξέων με πολυαλκοόλες. Προσφέρονται για νηματοποίηση. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν τα νήματα τεριλέν και ντάκρον.
δ) Τα πολυαμίδια. Αντικατάσταση των πολυαλκοολών της προηγούμενης περίπτωσης με πολυαμίνες μας δίνει τα πολυαμίδια. Εδώ ανήκουν τα γνωστά νάιλον.
ε) Πολυουρεθάνες. Εστέρες του καρβαμιδικού οξέος με πολυμερείς αλκοόλες που έχουν ελεύθερα υδροξύλια και που συνδέονται με διάφορους δι-ισοκυανικούς εστέρες. Βασικότεροι εκπρόσωποι της τάξης αυτής είναι το φελιζόλ και το αφρολέξ.
στ) Πολυαιθέρες. Σώματα θερμοσκληρυνόμενα με εξαιρετική αντοχή, τα οποία χρησιμοποιούνται ως συγκολλητικά.
ζ) Πολυαιθυλένια. Το αγνότερο από τα πολυμερή και ιδιαίτερα τα πολυμερή προσθήκης. Θερμοπλαστικό, χρησιμοποιείται εύκολα σε φύλλα για συσκευασία τροφίμων, αδιάβροχα, σακούλες κ.ά. Παρουσιάζει ευρύτατη διάδοση λόγω της χαμηλής του τιμής.
Από αλογονωμένα παράγωγα του αιθυλενίου σχηματίζονται τα άκαυστα πολυαλογονοαιθυλένια, με γνωστότερο αντιπρόσωπο το τεφλόν.
η) Πολυβινύλια. Ανάλογα με τους επιμέρους υποκαταστάτες των μονομερών βινυλοπαραγώγων λαμβάνεται μία τεράστια ποικιλία υλικών, από φύλλα αδιάβροχα και τεχνητό καουτσούκ ως και το γνωστό πολωτικό υλικό πολαρόιντ.
θ) Πολυστυρόλια. Είναι διαφανή και εξαιρετικά ανθεκτικά υλικά.
ι) Πολυακρυλικά. Είναι σώματα με εξαιρετικές οπτικές ιδιότητες (Plexiglas) αλλά και μεγάλη νηματοποιητική ικανότητα (Orlon, Acrilan).
Τέλος, στις πλαστικές ύλες ανήκουν και τα κατεργασμένα παράγωγα της κυτταρίνης (κελουλοΐτης κτλ.).
Πλουτώνιο. Χημικό στοιχείο με σύμβολο Pu και ατομικό αριθμό 94. Είναι ραδιενεργό στοιχείο, μέταλλο, και ανήκει στη σειρά των ακτινιδών. Το πλουτώνιο ανακαλύφτηκε το 1940 και χρησιμοποιήθηκε σε μια σειρά από ατομικές βόμβες στη θέση του ουράνιου. Το υπερουράνιο αυτό στοιχείο είναι εξαιρετικά σπάνιο στη φύση, επειδή έχει ελάχιστο χρόνο ημιζωής, σε σχέση με τις βιολογικές ηλικίες, και η σημερινή ποσότητά του, με βάση την παραδοχή ότι η Γη έχει ηλικία 4,5 δισ. χρόνια, είναι το 10-17 περίπου της αρχικής ποσότητας.
Το Pu-244, στο οποίο αναφερόμαστε, βρέθηκε σε ίχνη στο Νέο Μεξικό. Από την επεξεργασία 34,5 κιλών πλουτωνιούχων βράχων διαχωρίστηκαν με τη βοήθεια φασματογράφων μαζών μόνο 2 • 107 άτομα πλουτώνιου.
Τον Ιούλιο του 1971 ο πρόεδρος της επιτροπής ατομικής ενέργειας των ΗΠΑ φυσικός Γκ. Σίμποργκ ανέφερε αυτή την ανακάλυψη του Pu-244 σε φυσική κατάσταση στους βράχους του Νέου Μεξικού και απομόνωσε 5 • 10-7 γρ. Pu-244 μέσα σε μάζα λευκόχρυσου.
Το πλουτώνιο χρησιμοποιήθηκε στο β’ παγκόσμιο πόλεμο για την κατασκευή βομβών και αναφερόταν με την κωδική ονομασία «χαλκός».
Τα ισότοπα του πλουτώνιου είναι:
Pu-239, με περίοδο ζωής 24.303 χρόνια. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή ατομικών βομβών.
Pu-238, με περίοδο ζωής 85,9 χρόνια. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή ατομικών στηλών.
Pu-240, με περίοδο ζωής 6.600 χρόνια. Παράγεται στους ατομικούς αντιδραστήρες ταυτόχρονα με το Pu-239.
Pu-241, με περίοδο ζωής 12,86 χρόνια, από το οποίο είναι δυνατή η παρασκευή του στοιχείου αμερίκιο.
Pu-242, με περίοδο ζωής 380.000 χρόνια.
Pu-243, με περίοδο ζωής 5 περίπου ωρών.
Γεννήτρια πλουτώνιου. Είναι μια πρότυπη (ραδιοϊσοτοπική) γεννήτρια που χρησιμοποιείται κυρίως στην ενισχυτική διάταξη των καρδιακών βηματοδοτών, των συσκευών δηλαδή που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ερεθισμάτων που ρυθμίζουν τη λειτουργία της καρδιάς σε περιπτώσεις βλάβης της. Η μικρογεννήτρια αποτελείται από ένα ολοκληρωμένο ηλεκτρονικό κύκλωμα, 150 χιλιοστά του γραμμαρίου Pu-238, σε δύο θήκες από ταντάλιο και λευκόχρυσο και μπορεί να λειτουργήσει για 10 χρόνια, σε αντίθεση με τις κοινές ηλεκτρικές στήλες που διαρκούν 20 περίπου μήνες. Η ιδέα για την κατασκευή της συσκευής ήταν του Γάλλου γιατρού Λορένς και η υλοποίησή της έγινε με συνεργασία των εταιρειών Alcatel και Medtronic.
Πολυμερή. Οργανικές ενώσεις, συνήθως μεγάλου μοριακού βάρους, που το μόριο τους αποτελεί συνεχή επανάληψη μίας αρχικής δομικής μονάδας. Το γεγονός ότι μεταξύ του πoλυμερούς και της αρχικής δομικής μονάδας ισχύουν όλοι οι νόμοι της πολυμέρειας δε σημαίνει ότι οποιαδήποτε ένωση, για την οποία ισχύουν αυτοί οι νόμοι, ανήκει στα πολυμερή με την ευρύτερη έννοια του όρου. Π.χ. ενώ τα απλά σάκχαρα και συγκεκριμένα οι εξόζες έχοντας το μοριακό τύπο C6Η12Ο6 είναι πoλυμερή της φορμαλδεΰδης (CΗ2Ο), δεν παρουσιάζουν τα εξωτερικά χαρακτηριστικά των πoλυμερών, που είναι η ανυπαρξία κρυσταλλικής δομής, το ασαφές μοριακό βάρος και η αδιαλυτότητα των περισσότερων.
Αρχικά τα πολυμερή περιορίζονταν στον κύκλο των φυσικών προϊόντων (κυτταρίνη, άμυλο, καουτσούκ, πρωτεΐνες κ.ά.). Στη συνέχεια παρατηρήθηκε ότι κατά τη διάρκεια αντιδράσεων για παρασκευή συνήθων ενώσεων σχηματίζονταν ρητινώδη παραπροϊόντα, δηλαδή πολυμερή σώματα. Η παρατήρηση αυτή, που ανάγεται στις πρώτες οργανικές συνθέσεις, όταν βρήκε το κατάλληλο υπόβαθρο τόσο επιστημονικό όσο και πολιτικοοικονομικό (α΄ παγκόσμιος πόλεμος, οικονομική κρίση της εποχής του μεσοπολέμου), άρχισε να αναπτύσσεται, ώστε στη συνέχεια να αποτελέσει ολόκληρο αυτοτελή κλάδο, τον κλάδο των πολυμερών.
Τα συνθετικά πολυμερή είναι προϊόντα ειδικών αντιδράσεων, των λεγόμενων πολυαντιδράσεων. Σ' αυτές σώματα μικρού μοριακού βάρους ενώνονται μεταξύ τους και σχηματίζουν τα πολυμερή. Η σύνδεση των μορίων των απλών σωμάτων γίνεται είτε με συμπύκνωση, όταν οι μητρικές ενώσεις έχουν χαρακτηριστικές ομάδες, όπως το καρβοξύλιο, το υδροξύλιο, το καρβονύλιο ή η αμινομάδα, και συνοδεύεται από αποβολή νερού, αμμωνίας, υδραλογόνων κτλ., είτε με προσθήκη, όταν οι μητρικές ενώσεις έχουν πολλαπλούς δεσμούς. Αυτές οι μητρικές ενώσεις ονομάζονται μονομερή και πρέπει να περιέχουν τουλάχιστον δύο χαρακτηριστικές ομάδες, για να υποστούν πολυσυμπύκνωση, ή ένα διπλό δεσμό ή δακτύλιο, που να διανοίγεται εύκολα, για να υποστούν πολυμερισμό προσθήκης. Στην περίπτωση που τα πολυμερή έχουν μόνο δύο ομάδες ή ένα διπλό δεσμό, τότε τα μόριά τους σχηματίζουν μία αλυσίδα και το πολυμερές ονομάζεται γραμμικό. Αντίθετα, στην περίπτωση που έχει τρεις χαρακτηριστικές ομάδες, τότε η αρχική αλυσίδα μπορεί να διασυνδεθεί με άλλα μονομερή ή άλλες αλυσίδες και να σχηματίσει τρισδιάστατο μόριο. Τα γραμμικά πολυμερή είναι σώματα που λιώνουν με θέρμανση και διαλυτά σε μερικούς διαλύτες, ενώ τα τρισδιάστατα ούτε λιώνουν ούτε διαλύονται.
Λόγω της σημασίας που απέκτησαν τα πολυμερή, εξαιτίας της διάδοσης των πλαστικών ειδών, ασκείται σοβαρός έλεγχος στις πολυαντιδράσεις με αποτέλεσμα να σχηματίζεται το επιθυμητό πολυμερές από άποψη μορφής μορίου και βαθμού πολυμερισμού, δηλαδή αριθμού μονομερών ανά μόριο πολυμερούς, καθώς και οι δύο αυτοί παράγοντες επηρεάζουν τις μηχανικές ιδιότητες των πολυμερών.
Πολυσακχαρίτε. Οργανικές ενώσεις, ανυδριτικά παράγωγα των μονοσακχάρων. Θεωρούνται ότι προέρχονται από ορισμένο αριθμό μορίων απλών σακχάρων με αφαίρεση νερού. Συγκεκριμένα, αν ενωθούν ν μόρια απλών σακχάρων, θα αφαιρεθούν ν-1 μόρια νερού. Ανάλογα με την τιμή του ν χωρίζονται σε: α) Σακχαροειδείς πολυσακχαρίτες ή ολιγοσακχαρίτες, όταν αποτελούνται από 2, 3 ή 4 το πολύ μόρια απλών σακχάρων. Έχουν τα ίδια εξωτερικά γνωρίσματα με τα απλά σάκχαρα, δηλαδή είναι κρυσταλλικά και διαλυτά στο νερό σώματα, με γλυκιά γεύση, β) Μη σακχαροειδείς πολυσακχαρίτες, όταν αποτελούνται από άγνωστο αριθμό μορίων απλών σακχάρων, είναι άμορφα σώματα, αδιάλυτα στο νερό.
Στην πρώτη κατηγορία ανήκει η κοινή ζάχαρη, στη δεύτερη το άμυλο, η κυτταρίνη κ.ά. Και οι δύο κατηγορίες πολυσακχαριτών υδρολύονται προς απλά σάκχαρα με οξέα απευθείας και με ένζυμα σταδιακά.
Σακχαροειδείς ή ολιγοσακχαρίτες
α) Δισακχαρίτες
1. Καλαμοσάκχαρο
2. Μαλτόζη
3. Γαλακτοσάκχαρο
4. Κελλοβιόζη κτλ.
β) Τρισακχαρίτες
γ) Τετρασακχαρίτες
Μη σακχαροειδείς
1. Άμυλο
2. Γλυκογόνο
3. Ινουλίνη
4. Κόμμεα
5. Κυτταρίνη
Πορσελάνη.Υλικό αργιλοπυριτικής σύστασης που χρησιμοποιείται για την κατασκευή σκευών και διακοσμητικών αντικειμένων. Η διαδικασία μορφοποίησης των διάφορων αντικειμένων της πορσελάνης είναι η ίδια με την αντίστοιχη διαδικασία που ακολουθείται για τα κοινά πήλινα αντικείμενα. Η διαφορά έγκειται στην πρώτη ύλη. Για την πορσελάνη χρησιμοποιείται συνήθως καολίνης, χαλαζίας και άστριος σε διάφορες κατά περίπτωση αναλογίες, ενώ αποφεύγεται συστηματικά η χρήση σιδηρούχων πετρωμάτων που προσδίδουν το γνωστό κοκκινωπό χρώμα στα κοινά πήλινα. Το ψήσιμο της πορσελάνης γίνεται σε δύο στάδια. Στο πρώτο (μέχρι 800°C) αποκτά μόνο στερεή δομή. Στο δεύτερο στάδιο γίνεται η διακόσμηση της πορσελάνης με κατάλληλα χρώματα οξειδίων μετάλλων και η εμβάπτισή της σε αιώρημα αστρίου σε υψηλότερη θερμοκρασία (1.500°C), οπότε αποκτά τη γνωστή στιλπνότητα και διαφάνεια. Είναι εξαιρετικά πυρίμαχο και μονωτικό υλικό γι’ αυτό παλιότερα τη χρησιμοποιούσαν στους μονωτήρες.
Ιστορία. Η πορσελάνη ανακαλύφτηκε και χρησιμοποιήθηκε από τους Κινέζους. Από την Κίνα έγινε γνωστή στην Κορέα και από εκεί στην Ιαπωνία. Στην Ευρώπη έγινε γνωστή μάλλον από τους Σταυροφόρους. Στα τέλη του 13ου αιώνα ο Μάρκο Πόλο γνώρισε στους Ευρωπαίους τη σύνθεσή της.
Η πορσελάνη διαδόθηκε σε ολόκληρη την Ευρώπη από τα πορτογαλικά εμπορεία που εγκαταστάθηκαν στην Κίνα το 1553 περίπου, από τις ιεραποστολές και τελικά από την Εταιρεία των Ανατολικών Ινδιών. Στην Κίνα κατασκευαζόταν ειδικά για τις ευρωπαϊκές αγορές. Εισαγωγικό κέντρο στην Ευρώπη ήταν το Άμστερνταμ.
Από το 16 αιώνα άρχισε να κατασκευάζεται πορσελάνη και στην Ευρώπη, δεν έφτανε όμως την κινεζική στη διακοσμητική και σχηματική τελειότητα. Η πρώτη βιομηχανία κατασκευής πορσελάνης ιδρύθηκε στη Φλωρεντία στα τέλη του 16ου αι. από το Φραγκίσκο των Μεδίκων. Τα πορσελάνινα αντικείμενα που κατασκευάζονταν είχαν σχήματα και θεματογραφία παρμένα από την Ανατολή.
Ο 18ος αι. ήταν η χρυσή εποχή της πορσελάνης στην Ευρώπη. Δημιουργήθηκαν πολλές βιομηχανίες, όπως της Βιέννης, της Βενετίας, του Τορίνο, των Σεβρών, του Σεν Κλου, του Τσέλσι, όπου η επεξεργασία της τελειοποιήθηκε.
Πυρίτιδα. Γενική ονομασία στερεάς εκρηκτικής ύλης, που χρησιμοποιείται στα πυροβόλα όπλα για την εκτόξευση διάφορων βλημάτων, για ανατινάξεις κτλ. Υπάρχουν δύο κυρίως κατηγορίες πυρίτιδας με διάφορες υποδιαιρέσεις, η μαύρη και η άκαπνη πυρίτιδα.
Μαύρη πυρίτιδα. Είναι η παλιότερη από τις γνωστές εκρηκτικές ύλες. Πρωτοχρησιμοποιήθηκε στις αρχές του μεσαίωνα στα πρώτα πυροβόλα της εποχής και για μεγάλο χρονικό διάστημα ήταν η μόνη γνωστή πυρίτιδα. Μετά την ανακάλυψη της άκαπνης πυρίτιδας, η χρήση της περιορίστηκε στα όπλα κυνηγιού, στα πυροτεχνήματα, στο άνοιγμα υπόγειων στοών και σε ορισμένους άλλους τομείς με δευτερεύουσα σημασία.
Αποτελείται από μείγμα θείου, νιτρικού καλίου και άνθρακα σε αναλογίες που ποικίλλουν, ανάλογα με τον προορισμό της πυρίτιδας. Τα τρία αυτά συστατικά ανακατεύονται καλά, αφού προηγουμένως μετατραπούν σε λεπτή σκόνη με ειδικούς μύλους και κοσκινιστούν. Η ανάφλεξη της μαύρης πυρίτιδας γίνεται εύκολα είτε με τριβή είτε με κρούση, ενώ η καύση της είναι έντονη. Δύο σημαντικά μειονεκτήματα που οδήγησαν στον παραμερισμό της είναι η εύκολη διάλυσή της και το στερεό υπόλειμμα που αφήνει πάνω στο όπλο.
Άκαπνη πυρίτιδα. Η ονομασία της οφείλεται στο γεγονός ότι κατά την καύση της αφήνει ελάχιστο καπνό. Η χρήση της άρχισε την τελευταία δεκαετία του 19ου αι. και βαθμιαία αντικατέστησε ολοκληρωτικά τη μαύρη πυρίτιδα. Βασικό συστατικό της είναι η νιτροκυτταρίνη, η οποία, προτού χρησιμοποιηθεί, ζελατινοποιείται, γιατί αλλιώς η νιτροκυτταρίνη είναι επικίνδυνη. Ακολουθεί η μετατροπή της σε πηκτή με τη βοήθεια οργανικών υγρών, τα οποία στη συνέχεια εξατμίζονται μερικώς και έτσι παράγεται η άκαπνη πυρίτιδα. Μεγάλο πλεονέκτημά της είναι η προοδευτική καύση της και η πολλαπλάσια ωστική δύναμη που προσδίδει στο βλήμα σε σύγκριση με τη μαύρη πυρίτιδα.
Για να μετατραπεί η νιτροκυτταρίνη σε πηκτή, χρησιμοποιούνται οινόπνευμα, αιθέρας, ακετόνη κ.ά. Η άκαπνη πυρίτιδα σε σύγκριση με τη μαύρη αναφλέγεται δυσκολότερα και αυτό δημιουργεί την αναγκαιότητα για τη χρησιμοποίηση στη βάση της πυρίτιδας μικρής ποσότητας μαύρης πυρίτιδας, που μεταδίδει την έκρηξη στην άκαπνη πυρίτιδα. Η χωρίς έκρηξη καύση της άκαπνης πυρίτιδας την κάνει ασφαλέστερη από τη μαύρη. Επίσης δεν επηρεάζεται από την υγρασία. Προσοχή χρειάζεται μόνο στην αποθήκευσή της, γιατί μπορεί να αυτοαναφλεγεί λόγω μερικής αποσύνθεσής της, που συνοδεύεται με αύξηση της θερμοκρασίας της (σημείο ανάφλεξης άκαπνης πυρίτιδας περίπου 170°C).
Τέλος, η άκαπνη πυρίτιδα διαιρείται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: α) τη νιτροκυτταρινούχα πυρίτιδα, που περιέχει αποκλειστικά ζελατινοποιημένη νιτροκυτταρίνη, και β) τη νιτρογλυκερινούχα πυρίτιδα, που περιέχει νιτρογλυκερίνη, η οποία συντελεί σε καλύτερη καύση και στη ζελατινοποίηση της νιτρογλυκερίνης.
Πυρίτιο. Αμέταλλο στοιχείο της τέταρτης ομάδας του περιοδικού συστήματος. Έχει σύμβολο Si, αριθμό οξείδωσης ±4, ατομικό αριθμό 14, ατομικό βάρος 28,06, σημείο τήξης 1.430°C και σημείο ζέσης 2.600°C. Είναι στοιχείο πολύ διαδομένο στη Γη (αποτελεί τα 27,5% περίπου του στερεού φλοιού της) χωρίς όμως να βρίσκεται ελεύθερο ως καθαρά χημικό στοιχείο. Οι ενώσεις του αποτελούν το 86% της μάζας του στερεού φλοιού της Γης. Βρίσκεται επίσης και στον οργανικό κόσμο (φτερά, τρίχες κ.α.).
Παρασκευές. 1. Εργαστηριακά παρασκευάζεται με αναγωγή του διοξειδίου του πυριτίου ή αργιλίου με ταυτόχρονη παρουσία θείου, κατά τις αντιδράσεις:
SiO2 + 2Mg  2MgO + Si,
3SiO2 + 4Al  2Al2O3 + 3Si.
2. Βιομηχανικά παρασκευάζεται με αναγωγή της άμμου (SiΟ2) από άνθρακα, σε ηλεκτρική κάμινο, κατά την αντίδραση: SiO2 + 2C  2CO↑ + Si.
Φυσικοχημικές ιδιότητες. Είναι στερεό κρυσταλλικό σώμα και εμφανίζεται με δύο αλλοτροπικές μορφές: α) ως άμορφο πυρίτιο (καστανή σκόνη, παρόμοια με τη σκόνη του άνθρακα) και β) ως κρυσταλλικό πυρίτιο (έχει μεταλλική λάμψη και είναι πολύ σκληρό, κατάλληλο για χάραξη γυαλιού). Από χημική άποψη το πυρίτιο είναι δραστικότερο του άνθρακα (στοιχείο της ίδιας ομάδας), απρόσβλητο από τα οξέα, εκτός από το υδροφθορικό (ΗF). Τα περισσότερα μέταλλα, όταν είναι σε κατάσταση τήξης, με τη διάλυση σ’ αυτά του πυριτίου, δίνουν διάφορα κράματα. Η καύση του πυριτίου σε ατμόσφαιρα οξυγόνου προς SiΟ2 γίνεται στους 400°C και η αντίδραση είναι εξαιρετικά εξώθερμη: Si + Ο2  Si + Ο2 + 191 Κcal. Το πυρίτιο προσβάλλεται από τα πυκνά και θερμά αλκάλια.
Οι υδρατμοί το προσβάλλουν ελαφρά, όταν είναι ερυθροπυρωμένο. Σε υψηλές θερμοκρασίες της ηλεκτρικής καμίνου ενώνεται με τον άνθρακα και δίνει το πολύ σκληρό ανθρακοπυρίτιο.
Ενώσεις του πυριτίου. Με το υδρογόνο σχηματίζει τα υδρογονίδια, από τα οποία το απλούστερο είναι το πολύ εύφλεκτο αέριο SiΗ4. Τα συνθετότερα υδρογονίδια είναι του γενικού τύπου SiνΗ2ν + 2 (ανάλογα των αλκαλίων) και ονομάζονται γενικά σιλάνια. Σχηματίζει μονοξείδιο και διοξείδιο (SiΟ και SiΟ2 αντίστοιχα), θειούχες ενώσεις (SiS2 κ.ά.) και τετρααλογονούχες ενώσεις (τετραχλωροπυρίτιο κτλ.). Πολύ μεγάλη σημασία έχουν οι οργανικές ενώσεις του πυριτίου, από τις οποίες οι σπουδαιότερες είναι οι σιλικόνες.
Χρήσεις. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται για την παρασκευή διάφορων κραμάτων (χυτοσίδηρος, χάλυβας, μπρούντζος, σιδηροπυρίτιο, ανθρακοπυρίτιο κ.ά.), επειδή τα κάνει μεγάλης αντοχής και αυξάνει πολύ τη σκληρότητά τους. Καλό λειαντικό μέσο είναι το ανθρακοπυρίτιο. Η κυριότερη από τις ενώσεις του, το διοξείδιο του πυριτίου (SiΟ2), χρησιμοποιείται για την παρασκευή του γυαλιού, του τσιμέντου κ.ά.



Ρίζες.Τα ακόρεστα συγκροτήματα ατόμων που προκύπτουν από ένα μόριο χημικής ένωσης μετά από απόσπαση ενός ή περισσότερων καθορισμένων ατόμων από αυτό. Αν π.χ. από το μόριο του νερού Η2Ο αποσπαστεί ένα άτομο υδρογόνου, απομένει το συγκρότημα των ατόμων -ΟΗ, το οποίο είναι μια ρίζα και ονομάζεται υδροξύλιο. Επειδή οι ρίζες είναι ακόρεστα συμπλέγματα ατόμων με μία ή περισσότερες ελεύθερες μονάδες σθένους, δε βρίσκονται σε ελεύθερη κατάσταση και για το λόγο αυτό τείνουν να κορεστούν δημιουργώντας ενώσεις με άλλα άτομα ή ρίζες. Οι ρίζες συμπεριφέρονται όπως τα άτομα των στοιχείων, δηλαδή έχουν ίδιες ιδιότητες και παίρνουν μέρος στις χημικές αντιδράσεις όπως και αυτά, μεταφερόμενες από μόριο σε μόριο, χωρίς να αποσυνθέτονται συνήθως.
Ο αριθμός των ελεύθερων μονάδων σθένους σε κάθε ρίζα καθορίζει και το σθένος της. Δηλαδή ως σθένος ρίζας ορίζεται ο αριθμός των ατόμων υδρογόνου ή άλλου ισοσθενούς στοιχείου, τα οποία απαιτεί αυτή για να γίνει κορεσμένη ένωση. Οι περισσότερες ρίζες εμφανίζονται ηλεκτραρνητικές.
Ονοματολογία των ριζών. Οι συνηθέστερες από τις ρίζες περιέχουν οξυγόνο με ένα άλλο στοιχείο, αμέταλλο ή μέταλλο, το σθένος του οποίου είναι πάντα θετικό. Το όνομα μιας οξυγονούχας ρίζας σχηματίζεται με βάση το όνομα του στοιχείου με το οποίο είναι ενωμένο το οξυγόνο και με την κατάληξη -ική ή -ώδης, ανάλογα με τον αριθμό ατόμων του οξυγόνου. Η κατάληξη -ική μπαίνει, όταν το στοιχείο έχει μόνο ένα σθένος, π.χ. ανθρακική (CΟ3), όπου ο άνθρακας έχει σταθερό σθένος 4, ή, εφόσον αυτό έχει δύο σθένη, για το μεγαλύτερο από αυτά, π.χ. για το άζωτο με σθένη 3 και 5 νιτρική (ΝΟ3) θα είναι η ρίζα με σθένος αζώτου το 5. Η κατάληξη -ώδης μπαίνει στην περίπτωση του μικρότερου σθένους του στοιχείου, π.χ. νιτρώδης (ΝΟ2) με σθένος αζώτου το 3.
Για τις περιπτώσεις εκείνες κατά τις οποίες το ίδιο στοιχείο σχηματίζει ρίζες περισσότερες από δύο (επειδή συμβαίνει να έχει σθένη περισσότερα από δύο), χρησιμοποιούμε τα εξής προθέματα: α) την πρόθεση υπέρ, προκειμένου για ρίζα πλουσιότερη σε οξυγόνο από εκείνη με κατάληξη -ική, όπου το στοιχείο έχει το μεγαλύτερο σθένος, π.χ. υπερχλωρική (CIΟ4) -χλωρική (CIΟ3), και β) την πρόθεση υπό, προκειμένου για ρίζα φτωχότερη σε οξυγόνο από εκείνη με κατάληξη -ώδης, όπου το στοιχείο έχει το μικρότερο σθένος, π.χ. υποχλωριώδης (CIΟ) -χλωριώδης (CIΟ2).
Σθένος.Η ιδιότητα του ατόμου ενός στοιχείου να ενώνεται με άλλα άτομα, του ίδιου ή διαφορετικών στοιχείων, για να αποτελέσει μόριο χημικής ένωσης. Επίσης, ο όρος υποδηλώνει και την αριθμητική τιμή της παραπάνω ιδιότητας, που μετριέται με τον αριθμό των ατόμων υδρογόνου με τα οποία ενώνεται το άτομο του στοιχείου αυτού. Η αριθμητική έκφραση της ενωτικής ικανότητας των στοιχείων χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Φράνκλαντ. Όταν το άτομο ενός δεδομένου στοιχείου ενώνεται με άτομα υδρογόνου ή άλλου ηλεκτροθετικού στοιχείου, τότε λέμε ότι το σθένος του είναι αρνητικό, ενώ όταν ενώνεται με άτομα ηλεκτραρνητικών στοιχείων, λέμε ότι έχει θετικό σθένος.
Ο όρος «σθένος» χρησιμοποιήθηκε στη χημεία το 1868 και η έλλειψη μιας ικανοποιητικής θεωρίας σχετικά με αυτό ταλαιπώρησε τους χημικούς του 19ου αι. Το 1916 έγινε ένα μεγάλο θετικό βήμα με τις εργασίες του Αμερικανού χημικού Λούις, ο οποίος ταύτισε το χημικό δεσμό με την ύπαρξη ενός ζεύγους ηλεκτρονίων που ανήκει από κοινού στα δύο άτομα που συμμετέχουν στην ένωση. Τον ίδιο χρόνο ο Γερμανός φυσικός Κόσελ ασχολήθηκε με τη φύση των δεσμών μεταξύ ιόντων.
Μετά την ανάπτυξη των ηλεκτρονικών θεωριών σχετικά με τη χημική συμπεριφορά των στοιχείων και την κατάρτιση του περιοδικού πίνακα Μεντελέγιεφ, η θεωρία του σθένους έγινε μέρος της θεωρίας της γενικότερης ηλεκτρονικής κατασκευής των ατόμων και των δυνάμεων που αναπτύσσονται μεταξύ τους. Η πρόοδος στην κατεύθυνση αυτή οδήγησε σε υιοθέτηση νέων εννοιών, όπως ιονικό σθένος, αριθμός οξείδωσης, ομοιοπολικότητα κ.ά., που αντιστοιχούν σε διαφορετικούς τρόπους αλληλεπιδράσεων ατόμων, έτσι ώστε να γίνουν προτάσεις για τη μη παραπέρα χρησιμοποίηση του όρου «σθένος».
Με τις νεότερες απόψεις (ηλεκτρονική θεωρία), τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας των ατόμων που παίρνουν μέρος στο σχηματισμό των χημικών δεσμών λέγονται ηλεκτρόνια σθένους και καθορίζουν τη συμπεριφορά του ατόμου του στοιχείου στο οποίο ανήκουν. Έτσι, ο αριθμός των ηλεκτρονίων (τα οποία ένα άτομο αποβάλλει, παίρνει ή προσφέρει ώστε να σχηματιστεί δεσμός) καθορίζει την τιμή του ηλεκτρονικού σθένους του στοιχείου.Το σθένος δεν αποτελεί μια σταθερή ιδιότητα των στοιχείων, αλλά η τιμή και το είδος του διαφέρει ανάλογα με το είδος της ένωσης που σχηματίζει το στοιχείο. Έτσι, κάθε στοιχείο μπορεί να έχει περισσότερα από ένα σθένη, που όμως αρκετά από αυτά δεν αποτελούν σθένη με βάση τους ορισμούς που χρησιμοποιήθηκαν, αλλά αριθμούς οξείδωσης του στοιχείου, μιας πιο γενικής έννοιας, η οποία ορίζει την οξειδωτική κατάσταση του στοιχείου στο μόριο. Ο αριθμός οξείδωσης ή τυπικό σθένος του στοιχείου αντικατέστησε διεθνώς την έννοια του σθένους.
Τυπικό σθένος ή αριθμός οξείδωσης είναι ένας συμβατικός αριθμός που παριστάνει την ικανότητα για ένωση των ατόμων. Επίσης δείχνει και την κατάσταση οξείδωσής τους, οπότε γίνεται φανερό αν το άτομο του στοιχείου έλαβε ή έδωσε ηλεκτρόνια για το σχηματισμό ενός χημικού δεσμού (βλ. λ. οξείδωσης, αριθμός).
Σίδηρος.Χημικό στοιχείο, μέταλλο, με χημικό σύμβολο Fe, ατομικό αριθμό 26 και ατομικό βάρος 55,8. Ανήκει στην πρώτη τριάδα της 8ης ομάδας μαζί με το κοβάλτιο και το νικέλιο. Είναι από τα περισσότερο διαδομένα στοιχεία στη φύση.
Ελεύθερος σε καθαρή μορφή συναντιέται στους μετεωρίτες. Τα πιο συνηθισμένα ορυκτά σιδήρου είναι ο αιματίτης (Fe2O3), ο μαγνητίτης (Fe3O4), ο λειμωνίτης (Fe2O3.3H2O), ο σιδηροπυρίτης (FeS2) κ.ά.Από τα ορυκτά αυτά παραλαμβάνεται ο σίδηρος. Το χαρακτηριστικό της μεταλλουργίας σιδήρου είναι ότι δεν επιδιώκει την απομόνωση του χημικού καθαρού σιδήρου που μειονεκτεί σε μηχανικές ιδιότητες, αλλά την παραλαβή κραμάτων σιδήρου με άλλα στοιχεία και κυρίως με άνθρακα. Επειδή η μεταλλουργία του σιδήρου αρχίζει από τα οξείδιά του, στην περίπτωση που ως πρώτη ύλη χρησιμοποιείται άλλου είδους ορυκτό, προηγείται μια προκατεργασία μετατροπής του σε οξείδιο (π.χ. πύρωση των ανθρακικών αλάτων, φρύξη των θειούχων κ.ά.). Η κυρίως μεταλλουργία γίνεται μέσα σε πυργοειδείς κατασκευές, το ύψος των οποίων φτάνει τα 28 μ. και ονομάζονται υψικάμινοι.
Τα οξείδια του σιδήρου ανάγονται από το μονοξείδιο του άνθρακα που σχηματίζεται μέσα στην υψικάμινο. Στην υψικάμινο μπαίνει αρχικά κοκ και στη συνέχεια αλλεπάλληλα στρώματα μεταλλεύματος και συλλιπάσματος (ανθρακικό ασβέστιο) με αναλογίες 1/4 τόν.* συλλίπασμα, 1 τόν.* κοκ και 2 τόν.* μετάλλευμα. Για την έναρξη της λειτουργίας της υψικαμίνου διοχετεύεται αέρας που έχει προθερμανθεί στους 700-800°C. Έτσι, προκαλείται καύση του άνθρακα και επομένως αύξηση της θερμοκρασίας ως τους 1.600°C. Το παραγόμενο από την καύση CΟ2 ανάγεται σε CΟ και τα οξείδια σε σίδηρο. Παράλληλα, το συλλίπασμα σχηματίζει με τις πυριτικές προσμείξεις του μεταλλεύματος πυριτικό ασβέστιο που επιπλέει στο λιωμένο μετάλλευμα σαν σκουριά. Ο σίδηρος που ανάγεται, επειδή συγχρόνως λιώνει, τρέχει προς τη βάση, όπου μαζεύεται και εξάγεται. Συγχρόνως, από την κορυφή βγαίνουν θερμά αέρια, που αποτελούνται κατά 60% από άζωτο, 24% από μονοξείδιο του άνθρακα και 16% από διοξείδιο του άνθρακα. Τα αέρια αυτά χρησιμοποιούνται για την προθέρμανση του αέρα, που εισάγεται από το κάτω μέρος της υψικαμίνου για τη συνεχή λειτουργία της, γεγονός που μειώνει σημαντικά το κόστος λειτουργίας της. Το μέταλλο που βγαίνει από την υψικάμινο περιέχει περίπου 5% άνθρακα και ονομάζεται χυτοσίδηρος (μαντέμι). Έχει χρώμα τεφρό, είναι σκληρό, εύθραυστο, με πυκνότητα 7,0-7,5 gr/cm3 και σ. τ. 1.000°-1.200°C. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή χυτών αντικειμένων. Αυτό το μέταλλο αν κατεργαστεί μέσα σε ειδικές καμίνους, όπου διοχετεύεται αέρας ή όπου προσθέτονται οξείδια του σιδήρου, γίνεται σφυρήλατος σίδηρος. Το οξυγόνο καίει τον άνθρακα που περιέχεται στο χυτοσίδηρο και κατεβάζει την περιεκτικότητά του σε 1-0,5%. Το καινούριο προϊόν είναι ελατό, όλκιμο, ανθεκτικό, έχει χρώμα τεφρόλευκο, πυκνότητα 7,8 gr/cm3 και σ. τ. 1.500°C. Η κατεργασία αυτή γίνεται σε ηλεκτρικές καμίνους, ενώ παλιότερα χρησιμοποιούταν ειδική κάμινος (μετατροπέας του Bessemer). Αν κατά τη διάρκεια αυτής της κατεργασίας ληφθεί πρόνοια ώστε να μείνει άνθρακας μέχρι 1,5%, ενώ ταυτόχρονα προστεθούν και άλλα στοιχεία, πυρίτιο ή μέταλλα Ni, Co, Mn, Cr κ.ά., λαμβάνονται οι γνωστοί χάλυβες, σώματα με εξαιρετικές και ποικίλες μηχανικές ιδιότητες, ανάλογα με τα συστατικά τους (χάλυβας Mn, χάλυβας Ni, χρωμιοχάλυβας κ.ά.).
Τέλος, για την παραλαβή του χημικά καθαρού σιδήρου η αναγωγή γίνεται με υδρογόνο. Αυτός είναι αργυρόλευκος, έχει πυκνότητα 7,86 gr/cm3 και σ. τ. 1535° C, ενώ οι άλλες φυσικές ιδιότητές του μοιάζουν με τις ιδιότητες του μαλακού σιδήρου. Ο σίδηρος χημικά είναι ευπρόσβλητος από όλα τα οξέα, με τα οποία δίνει δύο σειρές αλάτων, τα τρισθενή και τα δισθενή, που οξειδώνονται εύκολα προς τρισθενή. Επίσης οξειδώνεται εύκολα με παρουσία υγρασίας και σχηματίζει σκουριά (Fe3Ο3 x Η2Ο). Για το λόγο αυτόν χρησιμοποιούνται διάφορα προστατευτικά, όπως ο κασσίτερος, ο ψευδάργυρος, το εμαγιέ ή απλώς η βαφή με μίνιο.Η χρήση του σιδήρου στη βιομηχανία είναι πολύ διαδομένη λόγω της ποικιλίας των ιδιοτήτων που παρουσιάζουν οι διάφορες μορφές του. Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι ο δείκτης κατανάλωσης ή παραγωγής σιδήρου σε μια χώρα δίνει το μέγεθος της βιομηχανικής της προόδου. Πέρα όμως από τη χρήση του στις διάφορες κατασκευές, αξιοσημείωτη είναι η χρήση του στους ηλεκτρομαγνήτες, όπου εκμεταλλευόμαστε τις μαγνητικές του ιδιότητες, καθώς επίσης και η σημασία του για τον άνθρωπο, αφού συμμετέχει στο μόριο της αιμοσφαιρίνης της χρωστικής του αίματος. Έλλειψη του σιδήρου από τις τροφές προκαλεί τη σιδηροπενική αναιμία.
Στοιχείο.Η απλή και καθορισμένη μορφή της ύλης, που δεν μπορεί να διασπαστεί με χημικές μεθόδους σε άλλες απλούστερες, ούτε να συντεθεί από άλλα απλούστερα σώματα. Η άπειρη ποικιλία των μορφών του κόσμου που μας περιβάλλει παράγεται με το συνδυασμό λίγων απλών σωμάτων, δηλαδή των στοιχείων. Η έννοια του στοιχείου εμφανίστηκε από τα αρχαιότατα χρόνια, αλλά με την πρόοδο των γνώσεων του ανθρώπου μεταβλήθηκε. Έτσι, οι αρχαίοι φιλόσοφοι παραδέχονταν ότι τα τέσσερα στοιχεία από τα οποία αποτελείται ο κόσμος είναι το νερό, ο αέρας, η φωτιά και η γη.
Σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, στοιχείο είναι το σώμα που αποτελείται από άτομα με τον ίδιο ατομικό αριθμό. Οι λόγοι που δόθηκε αυτός ο ορισμός είναι οι εξής: α) Η ανακάλυψη του φαινομένου της ραδιενέργειας, κατά το οποίο ένα στοιχείο μετατρέπεται σε άλλο λόγω μεταβολής του ατομικού του αριθμού. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται μεταστοιχείωση. β) Η ανακάλυψη των ισοτόπων, με την οποία αποδείχτηκε ότι πολλά στοιχεία δεν αποτελούνται από όμοια άτομα, τα οποία έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων, αλλά διαφέρουν κατά τον αριθμό των νετρονίων.Είναι γνωστά 112 στοιχεία, από τα οποία 90 βρέθηκαν στη φύση και τα υπόλοιπα δημιουργήθηκαν τεχνητά μέσα σε κατάλληλες διατάξεις, που επινοήθηκαν από τους πυρηνικούς επιστήμονες. Στη διάρκεια του 1999 ανακοινώθηκε η ανακάλυψη δύο νέων στοιχείων.
Για τη σύντομη παράσταση των διάφορων στοιχείων επικράτησε το απλό σύστημα συμβολισμού που προτάθηκε από τον Μπερζέλιους. Κατά το σύστημα αυτό, κάθε στοιχείο παρασταίνεται με το αρχικό κεφαλαίο γράμμα του λατινικού ονόματός του, π.χ. το οξυγόνο με το Ο, το άζωτο με το Ν κτλ. Στην περίπτωση κατά την οποία τα ονόματα δύο ή περισσότερων στοιχείων αρχίζουν με το ίδιο γράμμα, χρησιμοποιείται το πρώτο γράμμα του ονόματος του στοιχείου με κεφαλαίο και ακολουθείται από άλλο μικρό γράμμα του ονόματός του, π.χ. για τον άνθρακα το C, για το ασβέστιο το Ca, για το χλώριο το Cl κτλ. Γενικά το σύμβολο ενός στοιχείου αποτελείται από ένα ή δύο γράμματα και παρασταίνει ένα άτομο του στοιχείου.
Τα ισότοπα συμβολίζονται με την αναγραφή κάτω και αριστερά του συμβόλου του στοιχείου, του ατομικού τους αριθμού και πάνω αριστερά του μαζικού τους αριθμού. Π.χ., όπου Χ το σύμβολο του στοιχείου, Ζ ο ατομικός αριθμός του και Α ο μαζικός αριθμός του. Από τα στοιχεία, τα 11 είναι αέρια, 2 είναι υγρά και τα υπόλοιπα στερεά. Τα αέρια είναι το υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο, φθόριο, χλώριο και τα 6 ευγενή, δηλαδή το ήλιο, νέο, αργό, κρυπτό, ξένο και ραδόνιο. Τα υγρά είναι το βρόμιο και ο υδράργυρος.Επίσης τα στοιχεία με βάση τις διαφορές που παρουσιάζουν στις φυσικές και χημικές ιδιότητες, ταξινομούνται σε δύο τάξεις, τα μέταλλα και τα αμέταλλα. Από τα μέταλλα όλα είναι στερεά εκτός από τον υδράργυρο που είναι υγρός, ενώ από τα αμέταλλα, τα οποία είναι 23, 1 είναι υγρό, 11 αέρια και τα υπόλοιπα στερεά.
Κατανομή των στοιχείων στη φύση. Τα διάφορα στοιχεία δε συμμετέχουν εξίσου στο σχηματισμό της Γης. Αν ληφθεί υπόψη ο στερεός φλοιός της Γης, δηλαδή το προσιτό σε μας τμήμα της ως βάθος 16 χλμ. και υπολογιστεί σε αυτό η θάλασσα, αποδεικνύεται ότι το μισό του περίπου κατά βάρος, αποτελείται από ένα μόνο στοιχείο, το οξυγόνο και το ένα τέταρτο από πυρίτιο. Τα στοιχεία τα οποία αποτελούν το 99,587% του στερεού φλοιού είναι τα εξής: οξυγόνο 49,5%, πυρίτιο 25,8%, αργίλιο 7,57%, σίδηρος 4,7%, ασβέστιο 3,38%, νάτριο 2,63%, κάλιο 2,41%, υδρογόνο 0,88%, μαγνήσιο 1,95%, τιτάνιο 0,41%, χλώριο 0,19%, φωσφόρος 0,09%, άνθρακας 0,087%.
Ατομικό βάρος στοιχείου και γραμμοάτομο. Ατομικό βάρος στοιχείου ονομάζεται ο αριθμός που εκφράζει πόσες φορές είναι βαρύτερο το άτομο του στοιχείου από το 1/12 του βάρους του ισοτόπου του άνθρακα 12C. Γραμμοάτομο στοιχείου είναι η ποσότητά του σε γραμμάρια, τόσα, όσο είναι το μοριακό βάρος. Π.χ. το ατομικό βάρος του οξυγόνου είναι 16, επομένως το γραμμοάτομό του είναι 16 gr.
Μοριακό βάρος στοιχείου και γραμμομόριο. Μοριακό βάρος στοιχείου ονομάζεται ο ατομικός αριθμός, ο οποίος εκφράζει πόσες φορές είναι βαρύτερο το μόριο του στοιχείου από το 1/12 του βάρους του άνθρακα 12C, και γραμμομόριο η ποσότητά του σε γραμμάρια τόσα όσα είναι το μοριακό βάρος. Π.χ. το μοριακό βάρος του οξυγόνου είναι 32, επομένως το γραμμομόριό του είναι 32 gr.
Τα χημικά στοιχεία κατατάσσονται σε πίνακα με βάση τον ατομικό αριθμό τους, που ονομάζεται περιοδικός πίνακας στοιχείων.
Υδράργυρος.Χημικό στοιχείο που ανήκει στην II ομάδα του περιοδικού πίνακα. Έχει ατομικό αριθμό 80, ατομικό βάρος 200, αριθμούς οξείδωσης (+2), (+1) και συμβολίζεται Ηg. Τον συναντάμε ως θειούχο ορυκτό με το όνομα κιννάβαρι (ΗgS). Ως αυτοφυής Hg συναντάται σε μικρές ποσότητες με μορφή σταγονιδίων μέσα σε μερικά πετρώματα (σπουδαιότερο το κιννάβαρι). Ο υδράργυρος εξάγεται σχεδόν αποκλειστικά από το κιννάβαρι.
Φυσικές ιδιότητες. Είναι το μόνο υγρό μέταλλο στη συνηθισμένη θερμοκρασία. Είναι αργυρόλευκο, έχει ισχυρή μεταλλική λάμψη, είναι βαρύ (πυκνότητα 13,6 gr/cm3), έχει σημείο τήξης -38,84°C και σημείο ζέσης 357°C. Σε όλες τις θερμοκρασίες αναδίδει ατμούς, οι οποίοι είναι δηλητηριώδεις. Ως αντίδοτο σε δηλητηριάσεις από υδράργυρο δίνεται λεύκωμα αβγού.
Χημικές ιδιότητες. Στον αέρα παραμένει αναλλοίωτος. Όταν θερμανθεί στους 300°C σχηματίζει ερυθρό οζίδιο (ΗgS), το οποίο διασπάται στους 400°C. Στη συνηθισμένη θερμοκρασία ενώνεται με τα αλογόνα. Τα κράματα του υδράργυρου λέγονται αμαλγάματα. Όλα τα μέταλλα, εκτός από ελάχιστα, όπως π.χ. ο σίδηρος, το νικέλιο και το κοβάλτιο, σχηματίζουν αμαλγάματα. Ευκολότερα σχηματίζουν αμάλγαμα το νάτριο, το κάλιο, ο άργυρος, ο χρυσός, ο ψευδάργυρος, ο κασσίτερος, το κάδμιο και ο μόλυβδος.
Χρήσεις. Χρησιμοποιείται α) για την κατασκευή θερμόμετρων, βαρόμετρων, αεραντλιών και άλλων οργάνων φυσικής, β) για την κατασκευή λυχνιών παραγωγής υπεριωδών ακτινών, οι οποίες χρησιμοποιούνται στη θεραπευτική κ.α., γ) για την παρασκευή κροτικού υδράργυρου.
Ενώσεις υδράργυρου. α) Χλωριούχος υφυδράργυρος ή καλομέλας (Hg2Cl2). Είναι λευκή σκόνη που διαλύεται δύσκολα στο νερό. Δεν είναι δηλητήριο, αλλά αντίθετα χρησιμοποιείται ως ήπιο καθαρτικό και αντισηπτικό, β) χλωριούχος υδράργυρος ή άχνη υδράργυρου (HgCl2). Είναι λευκό κρυσταλλικό στερεό, που διαλύεται λίγο σε ψυχρό νερό, περισσότερο σε θερμό. Είναι σφοδρό δηλητήριο, το οποίο μπορεί να προκαλέσει θάνατο σε δόση 0,2 gr. Αραιό διάλυμά του (1:1000) χρησιμοποιείται ως απολυμαντικό (σουμπλιμέ).
υδρογονάνθρακες, οι (Χημ.). Οι οργανικές ενώσεις οι οποίες αποτελούνται μόνο από άνθρακα και υδρογόνο. Διακρίνονται σε άκυκλους, αρωματικούς και αλεικυκλικούς. Οι άκυκλοι υδρογονάνθρακες διακρίνονται σε κορεσμένους και ακόρεστους και κατατάσσονται σε διάφορες ομόλογες σειρές, οι σπουδαιότερες από τις οποίες συμπεριλαμβάνονται στον ακόλουθο πίνακα:












Ομόλογες σειρές άκυκλων υδρογονανθράκων
Γενικός τύπος ομόλογης σειράς CνH2ν+2 CνΗ2ν CνΗ2ν-2 CνΗ2ν-2
Ονομασία κατά το σύστημα της Γενεύης αλκ-άνια αλκ-ένια αλκα-διένια αλκ-ίνια
Ονομασία από το πρώτο μέλος σειρά μεθανίου σειρά του αιθυλενίου σειρά βουταδιενίου σειρά του ακετυλενίου
Ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσης των ατόμων του C κορεσμένοι υδρογονάνθρακες ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με 1 διπλό δεσμό ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με 2 διπλούς δεσμού ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με 1 τριπλό δεσμό
Εμπειρική Ονομασία παραφίνες ολεφίνες διολεφίνες

Υδροχλωρικό οξύ.Το υδατικό διάλυμα του αέριου υδροχλωρίου. Ανήκει στα οξέα και έχει χημικό τύπο ΗCl. Λέγεται και σπίρτο του άλατος, καθώς επίσης και κεζάπι. Παρασκευάστηκε το 17ο αι. από το Ρούντολφ Γκλάουμπερ. Το υδροχλωρικό οξύ βρίσκεται φυσιολογικά στο γαστρικό υγρό (0,3%) και υποβοηθά τη χώνεψη των τροφών. Παρασκευάζεται με θέρμανση μείγματος πυκνού θειικού οξέος και χλωριούχου νατρίου σύμφωνα με την αντίδραση: Η2SΟ4 + ΗCl → ΝaΗSΟ4 + ΗCl. Το αέριο προϊόν της αντίδρασης είναι το υδροχλώριο, το οποίο διαλύεται στη συνέχεια σε υπολογισμένη ποσότητα νερού για την παραλαβή του υδροχλωρικού οξέος. Το υδροχλωρικό οξύ χρησιμοποιείται σε μεγάλες ποσότητες τόσο στα εργαστήρια όσο και στη βιομηχανία και γι’ αυτό παρασκευάζεται κυρίως συνθετικά από υδρογόνο και χλώριο Η2 + CΙ2 → 2ΗCl. Και τα δύο αέρια παίρνονται με ηλεκτρόλυση νερού που περιέχει χλωριούχο νάτριο, οπότε η δαπάνη των πρώτων υλών είναι πολύ μικρή και η παρασκευή συμφέρουσα.
Το πυκνό υδροχλωρικό οξύ είναι δηλητηριώδες και σε υγρό αέρα αναδίδει πυκνούς ατμούς. Αυτό που χρησιμοποιείται στο εμπόριο είναι διάλυμα υδροχλωρίου σε νερό 30% και το κίτρινο χρώμα του οφείλεται σε προσμείξεις ξένων ουσιών. Έχει πυκνότητα 1,19gr/cm3.Από άποψη χημικής δραστηριότητας είναι το πιο ισχυρό από όλα τα οξέα και αντιδρά με τα περισσότερα μέταλλα, τις βάσεις και τα βασικά οξείδια, ενώ διασπά τα ανθρακικά και θειώδη άλατα και οξειδώνεται προς χλώριο από τα διάφορα οξειδωτικά σώματα.Το μείγμα υδροχλωρικού οξέος και νιτρικού οξέος σε αναλογία 3:1 λέγεται «βασιλικό ύδωρ» και έχει την ιδιότητα να διαλύει το χρυσό και την πλατίνα. Η δραστικότητα αυτού του μείγματος οφείλεται στο ότι ως αποτέλεσμα της αντίδρασης παράγεται ατομικό χλώριο.
Το υδροχλωρικό οξύ χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό μεταλλικών επιφανειών, οι οποίες πρόκειται να συγκολληθούν ή να επιμεταλλωθούν, καθώς επίσης και στην παρασκευή γλυκόζης, ζελατίνας, ιχθυόκολλας, στη βιομηχανία φαρμάκων και χρωμάτων, στην ανίχνευση ιόντων αργύρου κ.ά.
Υπερουράνια στοιχεία.Χαρακτηρισμός που δίνεται στις ακτινίδες, τα χημικά δηλαδή στοιχεία που έχουν ατομικό αριθμό μεγαλύτερο του ουρανίου (92). Τα υπερουράνια στοιχεία δεν υπάρχουν ελεύθερα στη φύση, είναι τεχνητά χημικά στοιχεία και προκύπτουν με κατάλληλες πυρηνικές μετατροπές.
Τα πρώτα υπερουράνια στοιχεία ανακαλύφτηκαν το 1940 στο εργαστήριο του πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας και το πρώτο στη σειρά ήταν το ισότοπο του ποσειδωνίου 239.

ΥΠΕΡΟΥΡΑΝΙΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ
Ονομασία Συμβολισμός Ατομικός αριθμός
ποσειδώνιο (νεπτούνιο) Νp 93
πλουτώνιο Ρu 94
αμερίκιο Αm 95
κιούριο Cm 96
μπερκέλιο Βk 97
καλιφόρνιο Cf 98
αϊνσταΐνιο Εs 99
φέρμιο Fm 100
μεντελέβιο Μd 101
νομπέλιο Νο 102
λορένσιο Lr 103
ραδεφόρδιο Rf 104
(ή κουρτσατόβιο Κu)
δούβνιο Db 105
(ή χάνιο Ha)

Φθόριο.Χημικό στοιχείο που ανήκει στην VΙΙ ομάδα του περιοδικού συστήματος. Έχει σύμβολο F, ατομικό αριθμό 9, ατομικό βάρος 19 και αριθμό οξείδωσης -1. Ανήκει στην ομάδα των αλατογόνων ή αλογόνων. Ελεύθερο δε συναντιέται εξαιτίας της δραστικότητάς του, αλλά το βρίσκουμε στη φύση στα ορυκτά φθορίτης ή αργυραδάμαντας και κρυόλιθος. Παρασκευάζεται με ηλεκτρόλυση λιωμένου όξινου φθοριούχου καλίου.
Φυσικές ιδιότητες. Είναι αέριο με χρώμα ανοιχτό κιτρινοπράσινο, με μυρωδιά δηκτική, ενώ είναι βαρύτερο από τον αέρα. Υγροποιείται δύσκολα στους -187,9°C.
Χημικές ιδιότητες. Είναι το πιο ηλεκτραρνητικό από τα στοιχεία, το πιο δραστικό και, επίσης, το πιο οξειδωτικό από όλα. Αντιδρά με όλα τα αμέταλλα στοιχεία εκτός από το οξυγόνο και το άζωτο. Αντιδρά με όλα τα μέταλλα ακόμα και με το λευκόχρυσο και το χρυσό, σε υψηλή, όμως, θερμοκρασία. Το ελεύθερο φθόριο ως πολύ δραστικό δεν έχει πρακτικές εφαρμογές. Διάφορα, όμως, οργανικά φθοριοπαράγωγα έχουν μεγάλη τεχνική σημασία. Έτσι, εκτός από το Freon CF2Cl2 (διφθοροδιχλωρομεθάνιο), το οποίο είναι αέριο και χρησιμοποιείται ως ψυκτικό μέσο στα ηλεκτρικά ψυγεία, διάφοροι φθοριωμένοι υδρογονάνθρακες χρησιμοποιούνται ως λιπαντικά και ως πλαστικά θερμοανθεκτικά που δεν προσβάλλονται από τα περισσότερα χημικά αντιδραστήρια (π.χ. Teflon κ.ά.).
Φλόγα.Φαινόμενο που συνίσταται σε διαρκή λάμψη, υψηλή θερμότητα, θερμά και φωτεινά αέρια ή ατμούς, αποτέλεσμα ταχείας οξείδωσης (καύσης) ενός σώματος.
Σε μια μάζα εύφλεκτου αερίου ή μείγματος αερίου η φλόγα διαδίδεται με τη μορφή μιας αυξανόμενης σε όγκο σφαίρας, αλλά συνήθως το σφαιρικό σχήμα παραμορφώνεται εξαιτίας ρευμάτων αερίων, που δημιουργούνται από τα προϊόντα της καύσης και τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του εσωτερικού σφαιρικού χώρου και του εξωτερικού. Η διάδοση της φλόγας στη μάζα ενός κινούμενου αερίου εξαρτάται από την ταχύτητα ροής του αερίου. Όταν η ταχύτητα ροής πλησιάζει την ταχύτητα διάδοσης της φλόγας, η φλόγα διαδίδεται μόνο κατά τη διεύθυνση της ροής, ενώ όταν η ταχύτητα ροής αυξηθεί πολύ, η φλόγα σβήνει.
Η λαμπρότητα της φλόγας εξαρτάται από το καιόμενο υλικό και αυξάνεται με την προσθήκη στερεών εύφλεκτων σωματιδίων, όπως η απλή σκόνη ή η καρβουνόσκονη.
Η θερμοκρασία της φλόγας ποικίλλει επίσης με τα υλικά. Η φλόγα του φυσικού αερίου αναπτύσσει θερμοκρασία της τάξης των 1.800°C, η οξυυδρική φλόγα 2.800°C και η φλόγα της ασετυλίνης 3.300°C.
Οι λεγόμενες «ψυχρές φλόγες», με θερμοκρασία 100-200°C, δημιουργούνται με την καύση ουσιών, όπως ο αιθέρας, η ακεταλδεΰδη, ο διθειάνθρακας κ.ά., μαζί με μικρή σχετικά ποσότητα αέρα.
Φωτοσύνθεση.Η διαδικασία κατά την οποία οι φυτικοί οργανισμοί δεσμεύουν την ηλιακή ενέργεια και με τη βοήθειά της συνθέτουν οργανικές ουσίες, χρησιμοποιώντας ως πρώτες ύλες νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Η δέσμευση της φωτεινής ενέργειας είναι ίσως η μόνη αντίδραση που διακρίνει τα φυτά από τα ζώα.
Η πραγματικά εκπληκτική φωτοσυνθετική διαδικασία πραγματοποιείται με τη βοήθεια του μορίου της χλωροφύλλης. Το σύνολο των δραστηριοτήτων του οργανισμού στηρίζεται πάνω στην ενέργεια που τα φυτά αποταμιεύουν μέσα σε πολύπλοκες οργανικές ενώσεις με τη βοήθεια της χλωροφύλλης.
Η ενέργεια που δεσμεύεται από τη χλωροφύλλη θα ήταν άχρηστη, αν δεν μπορούσε να μεταβιβαστεί στη συνέχεια σε άλλα μόρια, ώστε να καταλήξει τελικά στη σύνθεση πολύπλοκων ενώσεων. Τη μεταβίβαση αυτή αναλαμβάνουν ορισμένες ουσίες που λέγονται κυτοχρώματα. Στην όλη διαδικασία συμμετέχουν, επίσης, συνένζυμα. Όμως, όλες αυτές οι ουσίες δε συμμετέχουν ποσοτικά στις αντιδράσεις, αλλά μόνο τις καταλύουν. Έτσι μπορούμε να δώσουμε περιληπτικά τη βασική αντίδραση της φωτοσύνθεσης ως εξής:
6Η2Ο + 6CΟ2 C6Η12O6 + 6O2 (δηλαδή νερό + διοξείδιο του άνθρακα = γλυκόζη + οξυγόνο).
Οι λεπτομέρειες των πολύπλοκων αντιδράσεων της φωτοσύνθεσης διευκρινίστηκαν μόλις κατά τα μέσα του 20ού αι. Οι επιστήμονες χώριζαν τις αντιδράσεις αυτές σε δύο ξεχωριστές φάσεις. Η πρώτη φάση, που λέγεται και στάδιο φωτεινών αντιδράσεων, επειδή προϋποθέτει την ύπαρξη φωτός, περιλαμβάνει τη δέσμευση της ενέργειας των φωτονίων από τη χλωροφύλλη, τη φωτόλυση του νερού, την προσθήκη του υδρογόνου που προκύπτει στο συνένζυμο ΝΑDΡ και τη φωτοσυνθετική φωσφορυλίωση του συνένζυμου ΑDΡ. Χαρακτηριστικό της φάσης αυτής είναι η παραγωγή οξυγόνου. Στη δεύτερη φάση δεν είναι απαραίτητη η ύπαρξη φωτός, γι’ αυτό η φάση αυτή λέγεται και στάδιο σκοτεινών αντιδράσεων. Η δεύτερη φάση περιλαμβάνει έναν κύκλο αντιδράσεων, που είναι γνωστός και ως κύκλος του Κάλβιν. Κατά αυτόν, μία οργανική ουσία, η 1,5 διφωσφορική ριβουλόζη, δεσμεύει το διοξείδιο του άνθρακα και χρησιμοποιώντας τα προϊόντα της προηγούμενης φάσης μετατρέπεται σε γλυκόζη.
Η γλυκόζη είναι μία ουσία που απαντά στο μεταβολισμό των φυτών και των ζώων. Χρησιμοποιείται από φυτά και ζώα τόσο ως πρώτη ύλη για την παραγωγή ενέργειας όσο και ως αποταμιευτική ύλη με μορφή αμύλου στα φυτά και γλυκογόνου στα ζώα. Βλέπουμε λοιπόν πως η φωτοσύνθεση καταλήγει στη σύνθεση ενός προϊόντος που «γεφυρώνει» το βασίλειο των φυτών με το βασίλειο των ζώων και εξασφαλίζει την ενεργειακή συνέχεια ανάμεσα στα έμβια όντα.
Η σημασία της φωτοσύνθεσης για τη ζωή επάνω στη Γη είναι τεράστια. Από τα ενδιάμεσα προϊόντα των σκοτεινών αντιδράσεων, όπως η φωσφορογλυκεριναλδεΰδη, ανοίγει ο δρόμος για τη σύνθεση όλων των άλλων οργανικών ουσιών του κυττάρου, όπως αμινοξέων, λιπαρών οξέων, μονοσακχαριτών, και στη συνέχεια πρωτεϊνών, λιπιδίων, πολυσακχαριτών και νουκλεϊνικών οξέων. Με άλλα λόγια η φωτοσύνθεση αποτελεί το πέρασμα από την ανόργανη στην οργανική ύλη και αυτό γίνεται μόνο στα φυτά. Στη συνέχεια, οι οργανικές αυτές ουσίες περνούν στα ζώα ως τροφή. Οι ουσίες αυτές αποτελούν πηγές ενέργειας για όλους τους οργανισμούς, δηλαδή η φωτοσύνθεση αποτελεί και το μέσο με το οποίο οι οργανισμοί δεσμεύουν την ηλιακή ενέργεια, τη μετατρέπουν σε χημική και τη χρησιμοποιούν για τις ανάγκες τους. Με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης μέρος της ηλιακής ενέργειας χρησιμοποιείται για τη διάσπαση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο (φωτόλυση του νερού). Το οξυγόνο που προέρχεται από τη φωτόλυση του νερού απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Έχει διαπιστωθεί ότι πριν εμφανιστούν στη Γη τα φυτά δεν υπήρχε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα. Επομένως, η φωτοσύνθεση είναι η μοναδική πηγή του οξυγόνου της ατμόσφαιρας. Το οξυγόνο χρησιμοποιούν στη συνέχεια όλοι οι αερόβιοι οργανισμοί, αυτότροφοι και ετερότροφοι, για την αναπνοή και τις καύσεις τους. Αλλά και όλη η πρόοδος του ανθρώπου που στηρίζεται στη βιομηχανική ανάπτυξη επιτεύχθηκε χάρη στη φωτοσυνθετική δραστηριότητα των φυτών. Οι βασικές καύσιμες ύλες ξύλο, κάρβουνο, πετρέλαιο και φυσικό αέριο είναι προϊόντα της φωτοσύνθεσης, αλλά και το οξυγόνο που απαιτείται για τις καύσεις είναι επίσης προϊόν της φωτοσύνθεσης.
Τέλος, η εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας από τους πρώτους οργανισμούς που εμφανίστηκαν στη Γη, σε συνδυασμό με το προστατευτικό στρώμα του όζοντος (που προήλθε από το οξυγόνο), το οποίο σχηματίστηκε στην ατμόσφαιρα, έδωσε ώθηση στην εξέλιξη των οργανισμών.
Υψικάμινος. Κάμινος εξαγωγής με τήξη μεταλλευμάτων σιδήρου, όπως ο αιματίτης (Fe2O3) ή o μαγνητίτης (Fe3O4), για την κατασκευή χυτοσιδήρου. Η κάμινος είναι μία ψηλή κυλινδρική κατασκευή από πυρίμαχα τοιχώματα, που γεμίζεται από ψηλά με το καθαρό μετάλλευμα, το κοκ και μια ποσότητα ασβεστόλιθου. Η μετατροπή των οξειδίων του σιδήρου σε μεταλλικό σίδηρο είναι μία διαδικασία αναγωγής, κατά την οποία το μονοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο είναι τα αναγωγικά σώματα. Η όλη αναγωγή μπορεί να παρασταθεί με την παρακάτω χημική αντίδραση: Fe3O4 + 2CO + 2H2  3Fe + 2CO2 + 2H2O. Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) το παίρνουμε από την υψικάμινο στέλνοντας καυτό πεπιεσμένο αέρα στο κοκ από ένα δακτύλιο ειδικών σωλήνων κλιβάνου γύρω στα 2/3 του ύψους της υψικαμίνου. Η αντίδραση που παράγει το CO είναι: 2C + O2  2CO. Στις περισσότερες υψικαμίνους οι υδρογονάνθρακες (πετρέλαιο, αέρια, πίσσα κτλ.) προστίθενται στο καύσιμο μείγμα, ώστε να δημιουργηθεί πηγή υδρογόνου. Στη σύγχρονη μέθοδο άμεσης αναγωγής το CO και το H2 μπορούν να παραχθούν ξεχωριστά έτσι ώστε η αναγωγή να γίνεται σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Ο χυτοσίδηρος που παράγεται από υψικάμινο περιέχει περίπου 45% άνθρακα και νέα επεξεργασία στη συνέχεια είναι απαραίτητη συνήθως για την παραγωγή χάλυβα ή μαντεμιού.
Φουλερένια.Τάξη ενώσεων του άνθρακα με μοριακούς τύπους C28, C32, C50, C60, C70, C240 και C540, οι οποίες έχουν συμμετρική σφαιροειδή δομή. Η ανακάλυψη των φουλερενίων έγινε με βάση τη μελέτη του φάσματος μαζών εξαερούμενου γραφίτη με την επίδραση παλμών λέιζερ. Στο φάσμα αυτό παρατηρήθηκε μία κορυφή που αντιστοιχεί στο μόριο C60. Οι κορυφές που αντιστοιχούν στα άλλα μόρια είναι πολύ μικρότερης έντασης. Τα φουλερένια απαντούν και στο αστρικό μέσο, όπου δημιουργούνται με την πυρηνοποίηση του πλάσματος. Τέτοια μόρια απαντούν επίσης και στην κάπνα που συσσωρεύεται στις καπνοδόχους.
Η ονομασία φουλερένια προέρχεται από όνομα του αρχιτέκτονα Μπ. Φούλερ, ο οποίος σχεδίασε το γεωδαισικό τρούλο στο περίπτερο των ΗΠΑ της έκθεσης 1967 που έγινε στο Μόντρεαλ του Καναδά και είχε σχήμα παρόμοιο με αυτό των φουλερενίων.
Κρύσταλλοι των φουλερενίων C60 και C70 παραλαμβάνονται από διαλύματά τους σε βενζόλιο, τα οποία έχουν χρώμα ματζέντα. Οι χημικές ιδιότητες των φουλερενίων είναι πολύ ενδιαφέρουσες δεδομένου ότι δίνουν διάφορα παράγωγα, τα οποία περιέχουν μεταλλικά άτομα ή ιόντα ή ομάδες άλλων στοιχείων, σύμπλοκες ενώσεις, κ.ά.
Τα φουλερένια βρίσκουν πολλές εφαρμογές, όπως στην κατασκευή οπτικών συσκευών, φωτοβολταϊκών κυττάρων, χημικών αισθητήρων, συσκευών διαχωρισμού αερίων, θερμομονωτικών υλικών, μπαταριών, καταλυτών, πολυμερών, ως μεταφορείς φαρμάκων μέσα στον οργανισμό, κ.ά.
Φυσικό αέριο.Καύσιμο μείγμα αέριων υδρογονανθράκων που αποτελείται κυρίως από μεθάνιο CH4 και ανήκει στη 2η οικογένεια των αερίων καυσίμων. Οι υπόλοιποι υδρογονάνθρακες που συμμετέχουν στη σύσταση είναι το αιθάνιο, το προπάνιο, το βουτάνιο, το πεντάνιο, ενώ συνυπάρχουν και το άζωτο, το διοξείδιο του άνθρακα, το υδρόθειο, το θείο και οι μερκαπτάνες. Το φυσικό αέριο δεν περιέχει μονοξείδιο του άνθρακα και δεν είναι τοξικό. Είναι ελαφρύτερο από τον αέρα και έχει σχετική πυκνότητα 0,59. Εξάγεται από φυσικές κοιλότητες, υποθαλάσσιες ή υπόγειες, όπου σχηματίστηκε ανάλογα με τον τρόπο σχηματισμού του πετρελαίου. Λόγω της μορφής και της σύστασής του θεωρείται κατεξοχήν «οικολογικό καύσιμο», επειδή κατά την καύση του παράγει λιγότερο μονοξείδιο του άνθρακα και του αζώτου, ενώ είναι μηδενικές οι εκπομπές οξειδίου του θείου και αιωρούμενων σωματιδίων. Η χρήση του φυσικού αερίου καταπολεμά το φαινόμενο του θερμοκηπίου και περιορίζει σημαντικά την όξινη βροχή, ενώ ως εναλλακτικό καύσιμο συντείνει στη διαφοροποίηση των ενεργειακών πηγών και στη μείωση της εξάρτησης από το πετρέλαιο.
Η συμμετοχή του φυσικού αερίου στην παγκόσμια κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας χρονολογείται από τα τέλη του 19ου αι. Στην ενεργειακή αγορά η θέση του έγινε περισσότερο ισχυρή κάτω από την επίδραση των ενεργειακών κρίσεων του 1973 και του 1979 και της συνολικής προσπάθειας για μειωμένη εξάρτηση από το πετρέλαιο. Η κατανάλωση φυσικού αερίου τριπλασιάστηκε από τη δεκαετία του 1970 και μετέπειτα.
Το φυσικό αέριο λόγω των σημαντικών πλεονεκτημάτων του σε σχέση με τα άλλα καύσιμα βρίσκει μεγάλο πεδίο εφαρμογών. Έτσι μπορεί να χρησιμοποιηθεί α) στην ηλεκτροπαραγωγή, β) στο βιομηχανικό τομέα για θερμικές χρήσεις, αλλά και ως πρώτη ύλη για παραγωγή χημικών προϊόντων, κυρίως αμμωνίας και μεθανόλης, γ) στον εμπορικό τομέα για θέρμανση χώρων, παραγωγή ζεστού νερού χρήσης και σε άλλες πιο ειδικευμένες χρήσεις, δ) στον οικιακό τομέα για παρόμοιες χρήσεις, καθώς και για μαγείρεμα, ε) στη συμπαραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος και θερμότητας.
Η υλοποίηση του ενεργειακού έργου αξιοποίησης του φυσικού αερίου στην Ελλάδα γίνεται από τη Δημόσια Επιχείρηση Αερίου (ΔΕΠΑ), η οποία είναι και υπεύθυνη για τη δημιουργία κατάλληλης υποδομής για τη μεταφορά, αποθήκευση και διανομή του. Η βασική υποδομή του ελληνικού συστήματος περιλαμβάνει: 1. τον κύριο αγωγό μήκους 511 χλμ., που εκτείνεται από τα βόρεια σύνορα μέχρι την Αττική, με παράπλευρους κλάδους 400 χλμ., 2. τον τερματικό Σταθμό Υγροποιημένου Αερίου (LNG), στο νησάκι Ρεβυθούσα του κόλπου των Μεγάρων, και 3. τα δίκτυα κατανομής και διανομής του φυσικού αερίου στις διάφορες πόλεις με συνολικό μήκος περίπου 6.500 χλμ.
Η χώρα μας προμηθεύεται φυσικό αέριο από τη Ρωσία και την Αλγερία. Το φυσικό αέριο από τη Ρωσία φθάνει με τη βοήθεια αγωγού, ενώ αυτό της Αλγερίας μεταφέρεται σε υγροποιημένη μορφή με ειδικά δεξαμενόπλοια.
Υδατάνθρακες (ή σάκχαρα).Οργανικές ενώσεις που περιέχουν άνθρακα, οξυγόνο και υδρογόνο. Έχουν θρεπτική αξία για τον άνθρωπο και τα ζώα και πολλά από αυτά διαθέτουν γλυκιά γεύση. Βρίσκονται κυρίως στο φυτικό βασίλειο είτε ελεύθερα είτε σε άλλες ενώσεις, όπου και αποτελούν θρεπτική ή στηρικτική ύλη.
Η ονομασία σάκχαρα οφείλεται στη γλυκιά γεύση ορισμένων από αυτά, αν και υπάρχουν ουσίες με γλυκιά γεύση που δεν έχουν καμιά σχέση με τα σάκχαρα (π.χ. σακχαρίνη).
Η ονομασία υδατάνθρακες οφείλεται στο γεγονός ότι τα περισσότερα σάκχαρα έχουν το οξυγόνο και το υδρογόνο με την ίδια αναλογία που υπάρχει στο νερό με αποτέλεσμα να εμφανίζονται ως ενώσεις άνθρακα και νερού.
Η ονομασία όμως θεωρείται αποτυχημένη, γιατί υπάρχουν και άλλες οργανικές ενώσεις που έχουν το υδρογόνο και το οξυγόνο σε αναλογία 1:2 (όπως το νερό) χωρίς να έχουν καμιά σχέση με τα σάκχαρα (π.χ. φορμαλδεΰδη CΗ2Ο κ.ά.), ενώ παράλληλα υπάρχουν και σάκχαρα που δεν πληρούν αυτόν τον όρο, όπως είναι οι μεθυλοπεντόζες και τα δεσοξυσάκχαρα (C6Η12Ο5).
Η βιολογική τους αξία είναι μεγάλη είτε ως κύριες πηγές ενέργειας για το κύτταρο (γλυκόζη, άμυλο, γλυκογόνο) είτε ως κύριο συστατικό του κυτταρικού τοιχώματος των φυτών (κυτταρίνη) είτε ως συστατικά των νουκλεϊκών οξέων (ριβόζη, δεσοξυριβόζη). Ενώ, όμως, ο άνθρωπος και τα ζώα λαμβάνουν το απαιτούμενο ποσό υδατανθράκων αποκλειστικά με τις τροφές τους, τα φυτά έχουν την ικανότητα να συνθέτουν υδατάνθρακες από ανόργανες πρώτες ύλες. Η σύνθεση, γνωστή ως φωτοσύνθεση, βασίζεται στο σχηματισμό υδατανθράκων από CΟ2 και Η2Ο με τη βοήθεια της χλωροφύλλης των πράσινων μερών των φυτών. Η απαιτούμενη ενέργεια παρέχεται από το ηλιακό φως, ενώ συγχρόνως ανανεώνεται το οξυγόνο της ατμόσφαιρας, απαραίτητο για την αναπνοή των ζώων.
Οι υδατάνθρακες διαιρούνται στα απλά σάκχαρα ή μονοσακχαρίτες, σώματα κρυσταλλικά, διαλυτά στο νερό, με γλυκιά γεύση και αναγωγικές ιδιότητες και στα διασπώμενα σάκχαρα ή μονοσακχαρίτες, που προέρχονται από τα απλά σάκχαρα με απόσπαση νερού και προς τα οποία διασπώνται με οξέα ή ένζυμα.
Τα διασπώμενα σάκχαρα διακρίνονται σε: α) Σακχαροειδείς πολυσακχαρίτες ή ολιγοσακχαρίτες, ανυδριτικά παράγωγα 2, 3 ή 4 απλών σακχάρων που διατηρούν τα εξωτερικά χαρακτηριστικά των απλών σακχάρων, δηλαδή γλυκιά γεύση, κρυσταλλική μορφή, διαλυτότητα και μερικές φορές τις αναγωγικές ιδιότητες και β) Μη σακχαροειδείς πολυσακχαρίτες, σώματα άμορφα, αδιάλυτα στο νερό, χωρίς αναγωγικές ιδιότητες, που προέρχονται από τη συμπύκνωση πολλών μορίων απλών σακχάρων.
Εξετάζοντας κάθε κατηγορία υδατανθράκων ξεχωριστά, παρατηρούμε ότι:
α) Τα απλά σάκχαρα ή μονοσακχαρίτες είναι αλδεΰδες ή κετόνες με ένα υδροξύλιο σε κάθε άτομο άνθρακα της υπόλοιπης ανθρακικής αλυσίδας. Τα σάκχαρα που έχουν αλδεϋδικό καρβονύλιο ονομάζονται αλδόζες, ενώ αυτά που έχουν κετονικό καρβονύλιο (πάντα στο δεύτερο άτομο άνθρακα της άλυσης) κετόζες. Ανάλογα με τον αριθμό των ατόμων του άνθρακα στο μόριό τους διακρίνονται σε τριόζες, τετρόζες, πεντόζες, εξόζες, επτόζες (δε βρέθηκαν απλά σάκχαρα με περισσότερα άτομα άνθρακα). Ανάμεσα στις αλδόζες και τις κετόζες με τον ίδιο αριθμό ατόμων άνθρακα υπάρχει συντακτική ισομέρεια. Η ύπαρξη όμως υδροξυλίων σε κάθε άτομο άνθρακα δημιουργεί ασυμμετρίες μέσα στο μόριο με αποτέλεσμα να υπάρχει μεγάλος αριθμός στερεοϊσομερών (βλ. λ. ισομέρεια).
Έτσι έχουμε 2 στερεοϊσομερείς αλδοτριόζες, 4 αλδοτετρόζες, 8 αλδοπεντόζες και 16 αλδοτριόζες. Ο ήδη μεγάλος αριθμός αλδοπεντοζών και αλδοεξοζών διπλασιάζεται εξαιτίας μιας άλλης ισομέρειας, γνωστής ως ανωμέρειας, που οφείλεται στο σχηματισμό ενός ακόμα ασύμμετρου ατόμου άνθρακα. Το νέο αυτό ασύμμετρο άτομο άνθρακα δημιουργείται λόγω της προσθήκης του υδροξυλίου του 4ου ή 5ου ατόμου άνθρακα στο καρβονύλιο με αποτέλεσμα από τη μια τη δημιουργία ενός νέου υδροξυλίου και από την άλλη το σχηματισμό ετεροκυκλικού δακτυλίου πενταμελούς ή εξαμελούς. Τα κυκλικά αυτά σάκχαρα ονομάζονται πυρανόζες ή φουρανόζες και θεωρούνται ως παράγωγα του πυράνιου ή του φουράνιου αντίστοιχα. Το νέο αυτό υδροξύλιο που σχηματίζεται με την προσθήκη στον καρβονυλικό διπλό δεσμό είναι ο φορέας των αναγωγικών ιδιοτήτων των σακχάρων. Οι αναγωγικές ιδιότητες διαπιστώνονται με την αναγωγή του φελίγγειου υγρού (μείγματος CuSΟ4 με αλκαλικό διάλυμα τρυγικού καλιονατρίου) ή του Αg2Ο προς το μεταλλικό Αg. Άλλες ομάδες ευαίσθητες σε οξείδωση είναι τα ακραία πρωτοταγή υδροξύλια των σακχάρων. Έτσι με οξείδωση των σακχάρων λαμβάνουμε τα αλδονικά οξέα (οξείδωση του καρβονυλίου προς καρβοξύλιο), τα ουρανικά οξέα (οξείδωση μόνο του ακραίου πρωτοταγούς υδροξυλίου) και τα σακχαρικά οξέα (οξείδωση και των δύο άκρων). Όλα τα απλά σάκχαρα παρουσιάζουν στροφική ικανότητα. Βρίσκονται στη φύση είτε ελεύθερα είτε ως γλυκοζίτες. Κυριότεροι εκπρόσωποι της τάξης είναι η γλυκόζη, η φρουκτόζη, η γαλακτόζη, η ριβόζη κ.ά.
β) Οι ολιγοσακχαρίτες διατηρούν τα βασικά χαρακτηριστικά των απλών σακχάρων. Διατηρούν την αναγωγική ιδιότητα εφόσον το υδροξύλιο που προήλθε από την προσθήκη στον καρβονυλικό δεσμό δε διατίθεται για την ένωση των απλών σακχάρων μέσα στο μόριό του ολιγοσακχαρίτη. Ανάλογα με τον αριθμό των απλών σακχάρων που συνθέτουν το μόριό τους διακρίνονται σε δισακχαρίτες, τρισακχαρίτες και τετρασακχαρίτες. Με οξέα υδρολύονται σε απλά σάκχαρα, ενώ με ένζυμα οι δισακχαρίτες υδρολύονται σε απλά σάκχαρα, ενώ οι πιο πολύπλοκοι υδρολύονται πρώτα σε δισακχαρίτες και στη συνέχεια σε απλά σάκχαρα. Βρίσκονται και αυτά στη φύση ελεύθερα ή ως γλυκοζίτες. Κυριότεροι εκπρόσωποι είναι το καλαμοσάκχαρο (ζάχαρη), το γαλακτοσάκχαρο, η μαλτόζη, η κελλοβιόζη κ.ά.
γ) Οι μη σακχαροειδείς πολυσακχαρίτες, αν και αποτελούνται από απλά σάκχαρα, δε διατηρούν καμιά από τις ιδιότητές τους. Αποτελούν τον απόθετο υδατάνθρακα (άμυλο, ινουλίνη) ή παίζουν στηρικτικό ρόλο (κυτταρίνη) σε φυτά και ζώα. Είναι σώματα πολύ μεγάλου μοριακού βάρους (της τάξης του 1.000.000), αλλά αποτελούν επανάληψη της ίδιας δομικής ύλης (π.χ. το άμυλο από γλυκόζη). Με ένζυμα διασπώνται σε δισακχαρίτες και αυτοί σε απλά σάκχαρα, ενώ με οξέα απευθείας σε απλά σάκχαρα. Κυριότεροι εκπρόσωποι της τάξης είναι το άμυλο, η ινουλίνη, το γλυκογόνο, η κυτταρίνη κ.ά.
Υδρογόνο.Το ελαφρότερο και απλούστερο σε ατομική δομή στοιχείο της χημείας. Το χημικό του σύμβολο είναι Η, έχει ατομικό αριθμό 1 και ατομικό βάρος 1,008. Είναι πολύ διαδομένο στη φύση, όπου έρχεται 9ο στη σειρά διάδοσης των στοιχείων, και ως ελεύθερο (σε ελάχιστες ποσότητες) στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και στο φυσικό αέριο των πετρελαιοπηγών, αλλά κυρίως ενωμένο στο νερό και στις διάφορες οργανικές ενώσεις (ελάχιστες οργανικές ενώσεις δεν έχουν υδρογόνο). Άφθονο υδρογόνο υπάρχει στην ατμόσφαιρα του Ήλιου.
Μια από τις απλές εργαστηριακές παρασκευές του υδρογόνου είναι η μέθοδος της αντίδρασης Ζn + 2ΗCl ΖnCl2 + Η2↑, όπου τη θέση του ψευδάργυρου μπορεί να πάρει οποιοδήποτε μέταλλο δραστικότερο του υδρογόνου, ενώ τη θέση του ΗCl οποιοδήποτε οξύ. Παρόμοια διάσπαση με έκλυση υδρογόνου προκαλούν διάφορα αμέταλλα σε βάσεις, ενώ την ίδια αντίδραση δίνουν και ο ψευδάργυρος και το αργίλιο. Υδρογόνο μπορεί να απελευθερωθεί και κατά τη διάσπαση του νερού είτε από αλκάλια (Κ, Νa) «εν ψυχρώ», είτε από σίδηρο «εν θερμώ» (υπέρθερμοι ατμοί σε διάπυρο σίδηρο), είτε τέλος από διάπυρο άνθρακα, οπότε σχηματίζεται το υδραέριο. Η προσφορότερη όμως μέθοδος διάσπασης νερού προς υδρογόνο και οξυγόνο είναι η ηλεκτρολυτική μέθοδος. Αυτή η τελευταία μέθοδος, μαζί με την πυρόλυση των πετρελαίων, είναι οι βασικότερες πηγές υδρογόνου για βιομηχανική χρήση.
Το υδρογόνο είναι αέριο διατομικό, άχρωμο, άοσμο, άγευστο και το ελαφρότερο γνωστό αέριο (d=0,089 gr/lit). Σύμφωνα με το νόμο του Γκράχαμ έχει τη μεγαλύτερη ταχύτητα διάχυσης από όλα τα αέρια. Υγροποιείται στους -258,8°C. Παρουσιάζει την ικανότητα να προσροφάται σε μεγάλο βαθμό από το παλλάδιο, το λευκόχρυσο, το νικέλιο και άλλα μέταλλα της ομάδας VII του περιοδικού συστήματος, όταν αυτά βρίσκονται σε πορώδη μορφή ή σε σκόνη. Τα υδρογονωμένα αυτά μέταλλα χρησιμοποιούνται για υδρογονώσεις. Το υδρογόνο βρίσκεται στη φύση με τρεις μορφές:
α) Το κανονικό υδρογόνο με ατομικό βάρος 1 και β) το δευτέριο (D) και το τρίτιο (Τ), βαρύτερα ισότοπα του υδρογόνου με ατομικά βάρη 2 και 3 αντίστοιχα.
Το υδρογόνο με ένα μόνο ηλεκτρόνιο στη μοναδική του στιβάδα εμφανίζει τάση αποβολής του ηλεκτρονίου και σχηματισμού του Η+ που στην ουσία είναι ένα πρωτόνιο (πολύ σπάνια συναντάται το Η σε υδρίδια). Η τάση αυτή έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση ισχυρών αναγωγικών ιδιοτήτων που παλιότερα τις θεωρούσαν απόλυτα συνυφασμένες με το υδρογόνο. Λόγω των αναγωγικών του ιδιοτήτων ενώνεται με το χλώριο, το φθόριο και κυρίως με το οξυγόνο (καύση του υδρογόνου), οπότε ελευθερώνει μεγάλα ποσά θερμότητας που χρησιμοποιείται για την αυτογενή κοπή και συγκόλληση των μετάλλων, γνωστή ως οξυγονοκόλληση. Η φλόγα που παράγεται, γνωστή ως οξυυδρική φλόγα, έχει θερμοκρασία 1.800°C. Από την καύση του υδρογόνου παράγεται το νερό, γεγονός στο οποίο οφείλεται το όνομα του (ύδωρ+γίγνομαι). Η αναγωγική του δράση εκδηλώνεται και με την απόσπαση του οξυγόνου από διάφορα οξείδια μετάλλων CuΟ+Η2 Cu+Η2Ο. Το υδρογόνο είναι πολύ περισσότερο δραστικό τη στιγμή της παρασκευής του από εξώθερμες αντιδράσεις, οπότε λέγεται υδρογόνο εν τω γεννάσθαι. Η αυξημένη αυτή δραστικότητα οφείλεται στο λεπτό διαμερισμό του υδρογόνου και όχι στην ατομική του υφή, όπως πίστευαν παλιότερα. Τέλος το υδρογόνο χρησιμοποιείται και σε αντιδράσεις προσθήκης στην οργανική χημεία, όπως είναι η υδρογόνωση των λιπών και των ελαίων. Η υδρογόνωση μαζί με την οξυυδρική φλόγα αποτελούν τις χαρακτηριστικότερες εφαρμογές του υδρογόνου, ενώ μεγάλη εφαρμογή βρίσκει στην αναγωγή μετάλλων από τα οξείδιά τους (μεταλλουργία), ιδιαίτερα για τα πολυτιμότερα από αυτά, και ως πρώτη ύλη για την παρασκευή άλλων σωμάτων (αμμωνία, μεθανόλη κ.ά.).
Σάπωνες. Τα άλατα των ανώτερων οργανικών οξέων και κυρίως του παλμιτικού, στεατικού και ελαϊκού με αλκάλια. Οι σάπωνες σχηματίζονται κατά την αλκαλική υδρόλυση των λιπών και ελαίων σύμφωνα με την αντίδραση
Ο3Η5(ΟCΟR)3 + 3ΝaΟΗ→C3Η5(ΟΗ)3 + 3RCΟΟΝa.
Λόγω του σχηματισμού του σάπωνα σε αυτή την ειδική περίπτωση υδρόλυσης, συχνά χρησιμοποιείται ο όρος σαπωνοποίηση αντί του όρου υδρόλυση. Το μείγμα που σχηματίζεται μετά την υδρόλυση περιέχει σάπωνες, γλυκερίνη, καθώς και άλλα παραπροϊόντα της αντίδρασης ή πρώτες ύλες που δεν αντέδρασαν. Για να παραληφθεί ο σάπωνας από το μείγμα, εφαρμόζεται η μέθοδος της εξαλάτωσης με κοινό αλάτι. Ο σάπωνας συγκεντρώνεται στην επιφάνεια, μαζεύεται, συμπιέζεται για να απομακρυνθούν τα υγρά που έχει συγκρατήσει και στη συνέχεια η σαπωνομάζα κατεργάζεται εν θερμώ και παίρνει τη μορφή του σαπουνιού, όπως αυτό κυκλοφορεί στο εμπόριο.
Στη σύγχρονη σαπωνοβιομηχανία προτιμάται η όξινη υδρόλυση των λιπών και ελαίων που δίνει τα ελεύθερα οξέα. Αυτά στη συνέχεια εξουδετερώνονται με την ανάλογη ποσότητα σόδας και σχηματίζουν τους σάπωνες.
Για την παρασκευή αρωματικών σαπώνων κατεργάζεται μέσα σε ειδικούς αναμείκτες η κοινή σαπωνομάζα με τα κατάλληλα αρώματα και χρώματα και το μείγμα χύνεται σε καλούπια, όπου ξεραίνεται.
Από τα απόνερα της υδρόλυσης παίρνεται η γλυκερίνη, που αποτελεί το κυριότερο υποπροϊόν της σαπωνοβιομηχανίας.
Η πορεία που αναφέρθηκε ως τώρα αφορά μόνο τους σάπωνες νατρίου. Γιατί στην περίπτωση που για την υδρόλυση χρησιμοποιηθεί καυστικό κάλιο, τότε οι σχηματιζόμενοι σάπωνες χωρίζονται πολύ δύσκολα από τη γλυκερίνη και γι’ αυτό κυκλοφορούν στο εμπόριο ως φαρμακευτικοί σάπωνες (σάπωνες καλίου).
Οι σάπωνες είναι σώματα λευκά ή υποκίτρινα ως πράσινα, ανάλογα με τις χρωστικές της λιπαρής ουσίας από την οποία προέρχονται. Διαλύονται στο νερό και τα διαλύματά τους με ανατάραξη δίνουν έντονο αφρισμό. Στον αφρισμό, καθώς και σε άλλες ιδιότητές τους, οφείλεται η απορρυπαντική τους δράση (βλ. λ. απορρυπαντικά). Η δράση τους όμως αυτή μειώνεται, όταν το νερό περιέχει αρκετά άλατα ασβεστίου και μαγνησίου, με τα οποία οι σάπωνες σχηματίζουν αδιάλυτα σώματα. Το γεγονός αυτό χρησιμοποιήθηκε παλιότερα για τον προσδιορισμό της σκληρότητας του νερού. Η ευαισθησία αυτή των σαπώνων στο σκληρό νερό και το όξινο περιβάλλον από τη μια, και το γεγονός ότι πρώτες ύλες για την παρασκευή σαπώνων είναι σώματα με θρεπτική αξία, οδήγησαν στην καθιέρωση των γνωστών απορρυπαντικών, που προέρχονται από τις πετροχημικές βιομηχανίες ως παραπροϊόντα της διάλυσης του πετρελαίου, που παρουσιάζουν μεγαλύτερη απορρυπαντική δράση και μεγαλύτερη ανθεκτικότητα στο σκληρό νερό και το όξινο περιβάλλον. Η χρήση όμως αυτών περιορίζεται στον καθαρισμό ιματισμού και διάφορων αντικειμένων, ενώ για την καθαριότητα του σώματος χρησιμοποιούνται τα συνηθισμένα σαπούνια. Μια ειδική εμπορική μορφή σαπώνων είναι το γνωστό σαμπουάν.
Τέλος, οι ρητινοσάπωνες, σώματα που προέρχονται από την υδρόλυση διάφορων ρητινών με αλκάλια, χρησιμοποιούνται μαζί με τα κοινά σαπούνια στη μορφοποίηση των σαπουνιών πολυτελείας. Εδώ πρέπει να αναφερθούν και μερικά σώματα που είναι συγγενή προς τους σάπωνες από πλευράς χημικής δομής, αλλά δεν έχουν καμιά άλλη σχέση προς τους σάπωνες, αν και καταχρηστικά ονομάζονται και αυτά σάπωνες. Αυτά είναι τα άλατα των ίδιων οξέων με ασβέστιο, που χρησιμοποιούνται ως λιπαντικά, με μαγνήσιο και μαγγάνιο ως ξηραντικά, με μόλυβδο και υδράργυρο για την κατασκευή έμπλαστρων και καλλυντικών αντίστοιχα και του αργίλιου, που χρησιμοποιούνται για την αδιαβροχοποίηση επιφανειών. Τέλος, τα άλατα του νικελίου και κοβαλτίου με τα οξέα αυτά χρησιμοποιούνται ως καταλύτες στην υδρογόνωση των λιπών και ελαίων.
Η σαπωνοβιομηχανία, είτε αυτοτελής είτε ως παρασιτική βιομηχανία της ελαιουργίας, είχε πάντα μεγάλη έκταση στην Ελλάδα, αν και με την εισβολή των απορρυπαντικών η δραστηριότητά της μειώθηκε εξαιρετικά.
Χαλκός.Χημικό στοιχείο με σύμβολο Cu, ατομικό αριθμό 29, ατομικό βάρος 63,54 και αριθμό οξείδωσης 1,2.
Ο χαλκός είναι αδρανές μέταλλο και βρίσκεται στη φύση ως αυτοφυής. Πιο συχνά, όμως, βρίσκεται με μορφή ορυκτών, όπως ο κυπρίτης, ο χαλκοσίνης, ο χαλκοπυρίτης, ο μαλαχίτης και ο αζουρίτης.
Το όνομά του το πήρε από τα αρχικά της λατινικής ονομασίας της Κύπρου, όπου υπήρχε και υπάρχει σε σχετικά μεγάλες ποσότητες. Οι περισσότεροι ζωικοί και φυτικοί οργανισμοί περιέχουν σε μικρή ποσότητα χαλκό, ενώ στο αίμα των μαλακίων η αιμοκυανίνη, που περιέχει χαλκό, παίζει το ρόλο της αιμοσφαιρίνης.
Φυσικές ιδιότητες. Ο χαλκός είναι μέταλλο μαλακό, ελατό και όλκιμο. Έχει πυκνότητα 8,92 gr/cm3 και σημείο τήξης 1.083°C. Μετατρέπεται σε πυκνόρρευστο υγρό και δεν προσφέρεται για την κατασκευή χυτών αντικειμένων. Είναι εξαιρετικός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού.
Χημικές ιδιότητες. Είναι σχετικά αδρανές μέταλλο. Η επίδραση του υγρού αέρα δημιουργεί ένα πράσινο προστατευτικό επίστρωμα (παθητική κατάσταση). Το νιτρικό οξύ προσβάλλει το χαλκό (χάραξη με νιτρικό οξύ), ενώ ελάχιστη επίδραση έχουν το υδροχλωρικό και το θειικό οξύ. Τα οργανικά οξέα επιδρούν στο χαλκό και σχηματίζουν δηλητηριώδεις ενώσεις.
Χρήσεις. Ο χαλκός όσο και τα κράματά του (μπρούντζος, ορείχαλκος, κονσταντέν, κράμα νομισμάτων κ.ά.) χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικές ή θερμικές εφαρμογές, καθώς και στην κατασκευή αποστακτήρων ή έργων τέχνης (χαλκογραφίες).
Τα σημαντικότερα κοιτάσματα ορυκτών χαλκού βρίσκονται στις ΗΠΑ, στο Ουζμπεκιστάν, στη Χιλή, στη Ζιμπάμπουε και στο Κογκό, ενώ ακολουθούν στη σειρά η Νορβηγία, η Σερβία, η Ισπανία και η Κύπρος.
Μεταλλουργία. Η μεταλλουργία του χαλκού ακολουθεί μία διαδικασία με τρία κυρίως στάδια: α) τη λειοτρίβηση και το βαθμιαίο εμπλουτισμό του μεταλλεύματος, β) τη θέρμανση του μεταλλεύματος σε ρεύμα αέρα και οξυγόνου για να απαλλαγεί ο χαλκός από τις ενώσεις του θείου, και γ) τον τελικό καθαρισμό του παραγόμενου μετάλλου με ηλεκτρολυτική μέθοδο.
Εξάλλου η τεχνική παραγωγής χρησιμοποιεί δύο μεθόδους, την «ξερή οδό» και την «υγρή οδό». Η πρώτη μέθοδος επιτρέπει το διαχωρισμό του χαλκού από το σίδηρο, ο οποίος περιέχεται στα μεταλλεύματα. Στις διαδοχικές φάσεις της μεθόδου παράγεται χαλκόλιθος, «μέλας χαλκός» και τελικά καθαρός χαλκός. Η δεύτερη μέθοδος χρησιμοποιείται όταν υπάρχουν φτωχά θειούχα μεταλλεύματα. Η τελική κάθαρση γίνεται με ηλεκτρολυτική μέθοδο σε ειδικές συσκευές, όπου τα ηλεκτρόδια είναι κατασκευασμένα από πολύ καθαρό χαλκό, ενώ ως ηλεκτρολύτης χρησιμοποιείται όξινο διάλυμα θειικού χαλκού. Η καθαρότητα του χαλκού που παράγεται ξεπερνάει το 99,9%.
Χάλυβας.Κράμα σιδήρου και άνθρακα. Λέγεται επίσης και ατσάλι. Η αναλογία του άνθρακα στο κράμα κυμαίνεται σε διάφορα ποσοστά, όμως ποτέ δεν ξεπερνά το 1,5%. Στο κράμα υπάρχουν, επίσης, και άλλα στοιχεία (μέταλλα ή αμέταλλα) είτε ως ακάθαρτες προσμείξεις είτε ως προσμείξεις ειδικές, για να αποκτήσει το κράμα ορισμένες ιδιότητες.
Ανάλογα με τη σύστασή τους οι χάλυβες διακρίνονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες, τους κοινούς και τους ειδικούς χάλυβες. Οι κοινοί χάλυβες περιέχουν μόνο άνθρακα και προσμείξεις από διάφορα στοιχεία (μαγγάνιο, πυρίτιο, θείο κτλ.). Η αναλογία του άνθρακα κυμαίνεται συνήθως από 0,5% ως 1,5% και από αυτήν γίνεται η διάκριση του χάλυβα σε διάφορους τύπους (με ανάλογες μηχανικές ιδιότητες), όπως είναι οι πολύ μαλακοί, μαλακοί, ημιμαλακοί, σκληροί και πολύ σκληροί χάλυβες. Οι ειδικοί χάλυβες εκτός από τον άνθρακα περιέχουν και προσμείξεις από άλλα στοιχεία σε διάφορες αναλογίες (νικέλιο, χρώμιο, βολφράμιο, βανάδιο κ.ά.), χάρη στις οποίες αποκτούν τις εξαιρετικές ιδιότητές τους (ανοξείδωτοι, ημιελαστικοί, σκληροί, ελατοί και ανθεκτικοί, πολύ σκληροί κτλ.).
Βιομηχανική παραγωγή χάλυβα. Η παραγωγή χάλυβα παίζει σπουδαίο ρόλο στην παγκόσμια οικονομία. Οι βιομηχανίες που ασχολούνται με την παραγωγή χάλυβα (χαλυβουργίες) κατατάσσονται στις βαριές. Χρησιμοποιούνται οι εξής μέθοδοι για την παραγωγή του χάλυβα:
1. Μέθοδος Μπέσεμερ. Χρησιμοποιεί ως πρώτη ύλη το χυτοσίδηρο, ο οποίος εξάγεται σε ρευστή κατάσταση από την υψικάμινο και χύνεται μέσα σε μετατροπέα Μπέσεμερ, του οποίου το ειδικό σχήμα και η κατασκευή ελαττώνουν το κόστος παραγωγής και διευκολύνουν τη μετατροπή του χυτοσιδήρου σε χάλυβα.
2. Μέθοδος Ζίμενς-Μάρτιν ή μέθοδος ανοιχτής εστίας. Ο χυτοσίδηρος τοποθετείται σε αβαθή εστία μαζί με ποσότητες αιματίτη (Fe2Ο3) και παλιών σιδερένιων ή χαλύβδινων αντικειμένων. Για να διευκολυνθεί ο σχηματισμός εύτηκτης σκουριάς, προστίθενται και ποσότητες δολομίτη ή ασβεστόλιθου και διαβιβάζεται ρεύμα θερμού αέρα.
3. Ηλεκτρική μέθοδος. Σε ειδική ηλεκτρική κάμινο δημιουργείται βολταϊκό τόξο ανάμεσα σε δύο μεγάλα υδρόψυκτα ηλεκτρόδια που κρέμονται από την κορυφή της. Η πολύ υψηλή, αλλά εύκολα ρυθμιζόμενη θερμοκρασία, λιώνει μείγμα χάλυβα, που λαμβάνεται από τα δοχεία Μπέσεμερ, αιματίτη και ανθρακικού ασβεστίου. Με τη μέθοδο αυτή παράγεται χάλυβας εξαιρετικής ποιότητας (ακριβούς σύστασης και τέλειας ομογένειας), καθώς επίσης και διάφορα σιδηροκράματα.
Κατεργασία και χρησιμοποίηση του χάλυβα. Γενικά, οι ιδιότητες του χάλυβα εξαρτώνται από το ποσοστό του περιεχόμενου άνθρακα και των άλλων συστατικών, από τον τρόπο βαφής του και, τέλος, από τη μηχανική του κατεργασία. Μεγάλη σημασία έχει η βαφή του χάλυβα. Πρόκειται για τη διεργασία θέρμανσης και στη συνέχεια ψύξης του χάλυβα με σκοπό την επιθυμητή σκλήρυνσή του. Σήμερα η συνεχής βελτίωση των ειδικών χαλύβων αυξάνει και τη χρησιμοποίηση τους. Οι χάλυβες χρωμίου (14%) είναι ανοξείδωτοι, οι χάλυβες βολφράμιου είναι πολύ δύστηκτοι, οι χάλυβες νικελίου είναι ελατοί και ανθεκτικοί, οι χάλυβες πυριτίου (1,5%) χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ελασμάτων, ελατηρίων κ.ά., ενώ οι χάλυβες μαγγανίου είναι πολύ σκληροί και ανθεκτικοί και χρησιμοποιούνται για την κατασκευή σιδηροτροχιών, μηχανών, όπλων κ.ά. Τέλος, το μέταλλο ίνβαρ είναι χάλυβας με 36% νικέλιο και με αυτό κατασκευάζονται όργανα φυσικής, εξαρτήματα ρολογιών, σταθμά κ.ά., επειδή έχει πολύ μικρό συντελεστή θερμικής διαστολής.
Η χαλυβουργία συνεχώς αυξάνει την παραγωγή της, για να αντεπεξέρχεται στην τεράστια ζήτηση του προϊόντος της. Σχεδόν τα 4/5 της παγκόσμιας παραγωγής χάλυβα παράγονται στις ΗΠΑ, σε χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης, στην Ουκρανία και στη Ρωσική Ομοσπονδία.
Χρυσός.Χημικό στοιχείο, μέταλλο, με σύμβολο Αu, ατομικό αριθμό 79, ατομικό βάρος 196,96 και αριθμό οξείδωσης 1,3. Ανήκει στην κατηγορία των ευγενών μετάλλων και βρίσκεται στη φύση ως αυτοφυής με μορφή λεπτών κόκκων σε πετρώματα χαλαζία. Από αυτά, και με την επίδραση του νερού, μεταφέρεται και παραμένει στην άμμο των ποταμών, από την οποία και διαχωρίζεται. Όταν η άμμος περιέχει χρυσό σε αναλογία 1:300.000 θεωρείται εκμεταλλεύσιμη. Το θαλασσινό νερό, όπου καταλήγουν τα ποτάμια, εμπλουτίζεται με περιεκτικότητα χρυσού περίπου 0,03 mg/m3, αλλά η εκμετάλλευσή του είναι ασύμφορη.
Μεταλλουργία. Το ένα τέταρτο της παγκόσμιας παραγωγής χρυσού λαμβάνεται ως παραπροϊόν της μεταλλουργικής κατεργασίας άλλων μετάλλων. Ένα τέταρτο επίσης προέρχεται από τα χρυσωρυχεία, όπου ο χρυσός είναι ελεύθερος και ανακατεμένος με προσμείξεις χωμάτων. Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιείται η μέθοδος της καθίζησης, οπότε απομακρύνονται οι ξένες προσμείξεις, επειδή έχουν μικρότερο ειδικό βάρος. Με τη μέθοδο της αμαλγαμάτωσης, όπου ο χρυσός σχηματίζει αμάλγαμα με υδράργυρο πάνω σε χάλκινες πλάκες, εξάγεται ακόμα ένα τέταρτο της παραγωγής. Στη συνέχεια ο υδράργυρος απομακρύνεται με απόσταξη. Το υπόλοιπο ποσοστό της παγκόσμιας παραγωγής εξάγεται με τη μέθοδο του κυανιούχου νάτριου. Ο μεταλλικός χρυσός οξειδώνεται από το οξυγόνο της ατμόσφαιρας σε διάλυμα κυανιούχου νάτριου και μετατρέπεται σε σύμπλοκη ένωση από όπου και απομακρύνεται με ηλεκτρόλυση. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται σε πρώτη ύλη με ελάχιστη περιεκτικότητα σε χρυσό και είναι η σπουδαιότερη.
Φυσικές ιδιότητες. Είναι μέταλλο με λαμπερό κίτρινο χρώμα, έχει σημείο τήξης 1.063°C, πυκνότητα 19,3 g/cm3 και είναι καλός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού. Ο χρυσός είναι πολύ μαλακός και μετατρέπεται σε ελάσματα και σύρματα τόσο λεπτά, ώστε από 1 γραμμάριο χρυσού μπορεί να κατασκευαστεί σύρμα 3 χλμ.
Χημικές ιδιότητες. Πρακτικά ο χρυσός δεν προσβάλλεται από οξέα και βάσεις. Διαλύεται όμως από χλωριούχο νερό, από βασιλικό νερό (3 μέρη υδροχλωρικού οξέος και 1 μέρος νιτρικού οξέος), ενώ προσβάλλεται από τα κυανιούχα αλκάλια, το βρόμιο και το υδροφθόριο.
Χρήσεις. Ο χρυσός χρησιμοποιήθηκε από την αρχαιότητα για την κατασκευή κοσμημάτων και νομισμάτων, σε επιχρυσώσεις κ.ά. Σήμερα βρίσκει επίσης εφαρμογές στην οδοντιατρική, στη φωτογραφική τέχνη, στην υαλουργία κ.α. Είναι πολύ μαλακό μέταλλο και χρησιμοποιούνται κυρίως κράματά του με χαλκό ή άργυρο. Η περιεκτικότητα ενός κράματος σε χρυσό εκφράζεται σε καράτια, τα οποία προσδιορίζουν τα μέρη του βάρους του καθαρού χρυσού που περιέχεται σε 24 μέρη βάρους του κράματος. Έτσι ο καθαρός χρυσός είναι 24 καρατιών.
Χρωστικές.Ο όρος αφορά ένα μεγάλο αριθμό έγχρωμων ουσιών, που είναι υπεύθυνες για το χρώμα των διάφορων σωμάτων. Οι ουσίες αυτές μπορούν να ανήκουν σε διάφορες κατηγορίες από πλευρά χημικής ταξινόμησης· έτσι τις διακρίνουμε σε ανόργανες και οργανικές.
Στις ανόργανες, το χρώμα συνήθως οφείλεται στην ύπαρξη κάποιου έγχρωμου ιόντος (συνήθως κατιόντος). Χρησιμοποιούνται συχνά για τη διακόσμηση αντικειμένων που πρόκειται να υποστούν θερμική κατεργασία (π.χ. πορσελάνη, σμάλτο κτλ.) ή ως αιωρήματα (ώχρα). Στις οργανικές, το χρώμα οφείλεται στην ύπαρξη στο μόριο της ένωσης ορισμένων ομάδων που μετατοπίζουν το μήκος κύματος της ακτινοβολίας μέγιστης απορρόφησης της ένωσης στην περιοχή του ορατού φωτός, με αποτέλεσμα η ένωση να φαίνεται έγχρωμη. Οι ομάδες αυτές ονομάζονται χρωμοφόρες ομάδες ή χρωμοφόρα. Στις οργανικές χρωστικές διακρίνουμε τις φυσικές χρωστικές και τις συνθετικές χρωστικές. Από τις φυσικές χρωστικές άλλες χρησιμοποιούνται όπως και οι συνθετικές, δηλαδή για τη βαφή διάφορων σωμάτων (π.χ. ινδικό, πορφύρα), και άλλες παρουσιάζουν ενδιαφέρον, επειδή είναι χρωστικές των φυτών και των ζώων (π.χ. χλωροφύλλες, καροτένια, αιμοσφαιρίνη κ.ά.). Οι συνθετικές χρωστικές κατατάσσονται ανάλογα με τη δομή του μορίου τους, σε διάφορες κατηγορίες (π.χ. αζωχρώματα, τριφαινυλομεθανικά, αλιζαρίνης κτλ.). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι, όταν οι χρωστικές χρωματίζουν ένα διάλυμα ή αέριο (δηλαδή διασκορπίζονται μέσα στη μάζα της ουσίας που χρωματίζουν), τότε ο έγχρωμος χαρακτήρας είναι αρκετός για το χρωματισμό. Όταν όμως πρόκειται για χρωματισμό στερεού σώματος, όπου απαιτείται προσρόφηση της χρωστικής ουσίας ή επίστρωση, τότε κάθε έγχρωμη ουσία δεν μπορεί να παίξει το ρόλο της χρωστικής, αλλά είναι απαραίτητη η ύπαρξη ορισμένων άλλων προϋποθέσεων που θα κάνουν την έγχρωμη ένωση ικανή να βάψει.
Ψευδάργυρος.Χημικό στοιχείο, μέταλλο, με συμβολισμό Ζn, με ατομικό αριθμό 30, ατομικό βάρος 65,38 και αριθμό οξείδωσης 2.Ελεύθερος δε βρίσκεται στη φύση, αλλά σε ορυκτά, όπως ο σφαλερίτης, ο ζιγκίτης και ο σμιθσονίτης. Στο Λαύριο και τη Θάσο υπάρχουν ορυκτά ψευδάργυρου. Παραγωγή καθαρού ψευδάργυρου επετεύχθη στα μέσα του 18ου αι. από το Μάργκραφ.
Το μετάλλευμα που θα χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή εμπλουτίζεται με μηχανικές μεθόδους σε ψευδάργυρο και έπειτα, ανάλογα με το αν είναι θειούχο ή ανθρακικό, υποβάλλεται σε χημική διαδικασία. Το οξείδιο του ψευδάργυρου που προκύπτει (ΖnΟ) θερμαίνεται με άνθρακα σε ειδικούς πήλινους αποστακτήρες και σε θερμοκρασία 1300°C περίπου, οπότε ο ψευδάργυρος που υπέστη αναγωγή αποστάζει. Με τη χρησιμοποίηση της ηλεκτρολυτικής επίσης μεθόδου παράγονται μεγάλες ποσότητες ψευδάργυρου.





Φυσικές ιδιότητες. Είναι μέταλλο ασπρογάλαζο με έντονη μεταλλική λάμψη. Λιώνει στους 419,4°C και έχει πυκνότητα 7,13 gr/cm3. Σε θερμοκρασία 120°C ως 150°C γίνεται ευκολοκατέργαστος.
Χημικές ιδιότητες. Ο υγρός αέρας επιδρά επιφανειακά στον ψευδάργυρο και σχηματίζει λεπτό προστατευτικό επίστρωμα (παθητική κατάσταση). Προσβάλλεται από αραιά διαλύματα οξέων, κυρίως υδροχλωρικού και θειικού, ενώ τα αλκάλια διαλύουν τον ψευδάργυρο και σχηματίζουν ψευδαργυρικά άλατα.
Χρήσεις. Επειδή παρουσιάζει αντίσταση στην επίδραση των καιρικών συνθηκών, χρησιμοποιείται για το γαλβανισμό της λαμαρίνας ή και αυτούσιος σε ελάσματα για την κατασκευή δεξαμενών, ηλεκτρικών στοιχείων και φωτογραφικών κλισέ (τσιγκογραφία).
Τα κράματα του ψευδάργυρου ορείχαλκος, γερμανικός άργυρος, κράμα δέλτα, βρίσκουν σπουδαίες πρακτικές εφαρμογές, ενώ από τις ενώσεις του το οξείδιο του ψευδάργυρου (ΖnΟ) χρησιμοποιείται ως λευκό χρώμα (λευκό του ψευδάργυρου) και στη φαρμακευτική. Ο θειικός ψευδάργυρος (ΖnSΟ4) επίσης χρησιμοποιείται στην οφθαλμιατρική ως κολλύριο και στην τυποβαφική των υφασμάτων.
Αλχημεία.Τεχνική που εφαρμοζόταν κυρίως στο Μεσαίωνα με σκοπό την ανακάλυψη του φαρμάκου που θα θεραπεύει όλες τις ασθένειες και τη μεταστοιχείωση των κοινών μετάλλων σε ευγενή μέταλλα, με τη βοήθεια της φιλοσοφικής λίθου. Η φιλοσοφική λίθος είχε την ιδιότητα να μεταστοιχειώνει τα μέταλλα με την εισαγωγή της σε δεδομένη στιγμή μέσα στη μάζα τους, καθώς αυτά τήκονταν. Με τον τρόπο αυτό κατά το Μεσαίωνα οι αλχημιστές προσπαθούσαν να μεταβάλουν σε χρυσό ή άργυρο άλλα μέταλλα.
Η αλχημεία έχει τις ρίζες της στην αρχαία Αίγυπτο και στις μεθόδους της καταδεικνύονται οι επιδράσεις των μυστικιστικών επιστημών της Ανατολής, της μαγείας και της αστρολογίας. Η ίδια η λέξη αλχημεία είναι αραβική. Από την Αίγυπτο η αλχημεία εξαπλώθηκε και αναπτύχθηκε στην Ελλάδα, τη Δύση και την Ανατολή. Αν και οι αλχημιστές δεν κατέληξαν σε επιστημονικές γνώσεις για τη φύση, ωστόσο οφείλουμε να τους αναγνωρίσουμε την ορθότητα ορισμένων αντιλήψεών τους. Και στη σύγχρονη επιστήμη βρήκαν, κατά κάποιο τρόπο, τη δικαίωσή τους με τη μετατροπή της ύλης σε ενέργεια και αντίστροφα. Γι’ αυτό μερικοί αλχημιστές (Παράκελσος κ.ά.) θεωρούνται ως πρωτεργάτες της σύγχρονης Χημείας.

No comments:

Post a Comment