Applied Chemistry Practical Exercises: Cement, Ceramics, Water

‫مقرر ‪ :‬كيمياء تطبيقية (‪)2‬‬ ‫رمز المقرر ‪TPCH4019‬‬ ‫االشغال التطبيقية‬ ‫السنة الجامعية ‪2022/2021‬‬ ‫من اعداد د‪.‬نصرالدين الناصر‬ ‫جامعة التقنية والعلوم التطبيقية بالرستاق‬ ‫‪1‬‬ ‫الفصل الثاني‬ ‫‪.‬‬ ‫الفهرس‬ ‫‪2‬‬ ‫تحديد الكتلة الحجمية لمسحوق االسمنت اوالسيراميك بالطريقة الهولندية‪...............‬‬ ‫)طريقة مقياس البيكروماتر(‬ ‫‪1‬‬ ‫لعينة اسطوانية من االسمنت دراسة تطبيقية‪.............................................‬‬ ‫‪7‬‬ ‫اختبار توافق عجين االسمنت‪..............................................................‬‬ ‫‪11‬‬ ‫تعريف السيراميك‪...........................................................................‬‬ ‫‪14‬‬ ‫كيفية صنع الزجاج‪..........................................................................‬‬ ‫‪17‬‬ ‫معايرة خليط من حمض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك‪.................................‬‬ ‫‪20‬‬ ‫تحليل المياه‪..................................................................................‬‬ ‫‪25‬‬ ‫مالحظة عن التقرير‬ ‫العمل المطلوب يتمثل فى تقرير لكل جلسة لهذه الدراسات‪ .‬ويكون معد على النحو التالي‪ :‬مقدمة ؛ الهدف ؛‬ ‫‪.‬النتائج؛ المناقشة واالستنتاج‬ ‫على أن يتضمن التقرير مقدمة موجزة للغاية ووصفًا لإلعداد التجريبي ومبدأ القياس والمصادر الرئيسية‬ ‫المحتملة للخطأ‪ .‬ويمكن ان تقوم بتحليل جميع النتائج التجريبية المتاحة‬ ‫‪3‬‬ ‫تحديد الكتلة الحجمية لمسحوق االسمنت اوالسيراميك بالطريقة الهولندية‬ ‫(طريقة مقياس البيكروماتر)‬ ‫‪ .1‬المعدات المستعملة‪:‬‬ ‫‪-‬جهاز ‪ – .Pycnometer‬ميزان دقيق ؛ ‪ -‬فرن ؛ مدق‬ ‫‪.2‬الهدف‪:‬‬ ‫قياس الكثافة المطلقة لمادة صلبة بعد تحويلها إلى مسحوق و ذلك مقارنة بكتلتها و حجمها الحقيقي‪.‬‬ ‫‪ .3‬مراحل التجربة ‪:‬‬ ‫‪ ‬اخذ قطعة من العينة المراد االشتغال بها سواءا كان خليطا متجانسا من السيراميك او الطين او االسمنتت وسحقها‬ ‫جيدا بواسطة المدق ثم نعمل على غربلتها للحصول علي حبيبات ذات حجم أقل من ‪ 160‬ميكرومتر ( ‪modulus 23‬‬ ‫‪.)sieve‬‬ ‫‪ ‬يجفف المسحوق الناتج في فرن (‪ 115‬درجة مئوية) وتتركه يبرد في مجفف‪ desiccator‬كي ال يلتقط رطوبة الهواء‪.‬‬ ‫‪ ‬نقوم بمعايرة ‪ pycnometer‬وفقًا للخطوات التالية‪ :‬يتكون مقياس ‪ pycnometer‬من دورق به أنبوب شعري‬ ‫وسيفون زجاجي صغير مزود بسدادة مطاطية مناسبة لمقياس ‪ .pycnometer‬يتم تحديد الحجم من خالل وزنين على‬ ‫ميزان دقيق كالتالي‪:‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪ ‬الوزن األول‪ :‬مقياس ‪ pycnometer‬فارغ ‪.P1‬‬ ‫امأل القارورة بالماء المقطر حتى العالمة ‪ ،‬مع الحرص على عدم ترك أي فقاعات هواء بالداخل‪.‬‬ ‫ندون درجة حرارة الماء ‪( T1‬درجة مئوية)‪.‬‬ ‫‪ ‬الوزن الثاني‪ pycnometer :‬مليء بالماء‪P2 :‬‬ ‫نستنتج الحجم‪:‬‬ ‫‪ :d1‬كثافة الماء عند ‪ T1‬معطاة بالجداول‪.‬‬ ‫‪ o‬يتم إدخال المسحوق المجفف في القارورة الفارغة والجافة بكمية بحيث يكون الحجم الممتلئ يعادل حوالي الربع من‬ ‫حجم ‪.pycnometer‬‬ ‫‪ o‬نقوم بوزن ثالث ‪ + pycnometer ،‬المسحوق=‪P3‬‬ ‫‪ o‬نقوم بتسخين ‪ pycnometer‬مع المسحوق والماء لمدة ‪ 30‬دقيقة‪.‬‬ ‫سا رابعًا لوزن ‪ + pycnometer‬مسحوق ‪ +‬ماء = ‪.P4‬‬ ‫‪ o‬نجري قيا ً‬ ‫حسابات كثافة المسحوق‪:‬‬ ‫ستكون كثافة المسحوق هي حاصل قسمة كتلته بالحجم الفعلي‪.‬‬ ‫كتلة المسحوق‪: M = P3 - P1.‬‬ ‫حجم الماء الموجود في القارورة مع المسحوق‪:‬‬ ‫حيث ‪ :d2‬كثافة الماء عند ‪( T2‬درجة مئوية)‪.‬‬ ‫حجم المسحوق (‪)Vp – Ve‬‬ ‫‪5‬‬ ‫الكتلة الحجمية‬ ‫التقرير‬ ‫العمل المطلوب‬ ‫يجب أن يتضمن التقرير مقدمة موجزة للغاية ووصفًا لإلعداد التجريبي ومبدأ القياس والمصادر الرئيسية‬ ‫المحتملة للخطأ‪.‬‬ ‫حساب كثافة مسحوق االسمنت و عينة من الطين ‪.‬‬ ‫‪6‬‬ ‫دراسة تطبيقية لعينة اسطوانية من االسمنت‬ ‫‪ -1‬مقدمة ‪ :‬يعد اجراء اختبارات ميكانيكية طبقا للمواصفات العالمية المتفق عليها اجراء ضروري لمعرفة‬ ‫الخصائص الفيزيائية و الكيمائية لالسمنت او السيراميك من حيث قوة التحمل و الهشاشة وبالتالي تقويم مدى‬ ‫جاهزية المادة لالستعمال ‪.‬‬ ‫‪ -2‬االختبارات الميكانيكية‪ :‬اختبار الضغط ينتج عن أي قوة يتم تطبيقها على مادة ما يؤدي إلى احداث تشوه ينتج عنه‬ ‫تغيير في موقع الذرات‪ .‬اعتمادا على أهمية القوة المطبقة على الجسم ‪ ،‬فإن التشوهات التي يتعرض لها تكون‬ ‫مرنة أو بالستيكية أو تؤدي إلى تمزق‪.‬‬ ‫يستخدم اختبار الضغط لتحديد ضغوط كسر المواد (الخرسانة ‪ ،‬السيراميك ‪ ،‬إلخ)‪ .‬تكون قطعة االختبار أسطوانية أو‬ ‫مكعبة الشكل أو على شكل قرص بمواصفات معينة حيث يتم ضغطه بين لوحين حديديين صلبين وبالتالي يخضعان‬ ‫لقوتين محوريتين متعاكستين‪ .‬يتم بذلك رسم المنحنى "القوة × مسافة التحول" و يسمح ذلك بتحديد معامل يونج ‪، E‬‬ ‫وقوو مدى المرونة ‪ ،Re‬واإلجهاد النهائي أو المقاومة ‪ Rm‬لـالمواد الهشة ‪.‬‬ ‫‪7‬‬ ‫و كنيجة لها يمكن ان نرسم رسم تخطيطي لعينة اختبار ضغ ط جر أسطواني ويمكن تتبع تطورها أثناء االختبار‬ ‫من الممكن أيضًا تحديد خصائص معينة يحددها اختبار الشد‪:‬‬ ‫الصالبة هي دالة لطاقة الروابط بين الذرات أو الجزيئات المكونة للمادة‪ .‬يتم قياس الصالبة بشكل أساسي بواسطة معامل‬‫‪YOUNG.‬وكلما زاد هذا المعامل ‪ ،‬زادت صالبة المادة‪.‬‬ ‫تحدد المقاومة أقصى ضغط تدعمه المادة قبل االنكسار‪ .‬تعتمد هذه المقاومة على قوة الروابط ولكن أيضًا على شكل األجزاء‬‫أو عيوبها‪.‬‬ ‫تتوافق اللدونة مع قدرة المادة على التشوه بشكل دائم قبل االنكسار‪ .‬كلما زاد االستطالة عند الكسر ‪ ،‬زادت مرونة المادة في‬‫صفرا ‪ ،‬فإننا نتحدث عن مادة هشة‪ .‬يمكن أن تظهر المادة‬ ‫صغيرا جدًا أو‬ ‫االعتبار‪ .‬من ناحية أخرى ‪ ،‬عندما يكون التشوه الدائم‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫الهشة قوة عالية جدًا )الرسم البياني التالي)‪.‬‬ ‫‪8‬‬ ‫منحنى اإلجهاد واالنفعال‪ .‬مواد مختلفة الصالبة والليونة‬ ‫‪ -3‬العمل التجريبي‬ ‫العيينة‬ ‫عينة اسطوانية لالسمنت بعد مرور ‪28‬‬ ‫يوما‬ ‫آلة الجر‬ ‫‪9‬‬ ‫‪ .1‬على آلة الجر ‪ ،‬قم بأخذ قراءات لمسافة التحول‬ ‫‪ .2‬ارسم المنحنيين )‪ F (ΔL‬و (‪.)σ‬‬ ‫‪ .3‬احسب بتحديد معامل يونج وفقا لكل قراءة‬ ‫‪10‬‬ ‫وفقًا لـقوة االجهاد ‪. σ‬‬ ‫اختبار توافق عجين االسمنت ‪:‬وقت التصلب (حسب المواصفات)‬ ‫تقديم ‪:‬‬ ‫يتبع تصلب األسمنت عملية بطيئة‪ ،‬ويمكن أن تستمر المقاومة الميكانيكية للمادة في النمو لعدة أشهر‪ .‬من المهم جدًا معرفة وقت‬ ‫تثبيت الخرسانة الخاصة بي من أجل تنفيذ التجريد وتجنب التأخير في موقع البناء والعقوبات التي قد تنجم عن ذلك‪ .‬قبل أن‬ ‫تصل إلى مرحلتها النهائية وأثناء ترطيبها‪ ،‬تمر عجينة األسمنت بثالث مراحل متتالية (انظر الشكل ‪:)1‬‬ ‫مرحلة الخمول‪ :‬يبقى العجين على ما يبدو دون تغيير على الرغم من بدء التفاعالت األولى‪.‬‬ ‫بداية ونهاية اإلعداد‪ :‬بعد ساعة إلى ساعتين‪ ،‬بالنسبة لمعظم األسمنت‪ ،‬تحدث زيادة مفاجئة في اللزوجة ‪ ،‬مصحوبة بإطالق‬ ‫للحرارة ‪ -‬هذه هي بداية اإلعداد‪ .‬تكون نهاية اإلعداد فعالة عندما يتوقف اللصق عن التشوه ويصبح مادة صلبة‪.‬‬ ‫التصلب‪ :‬يستمر ترطيب األسمنت وتستمر المقاومة الميكانيكية في الزيادة لعدة أشهر‪ .‬المقاومة لمدة ‪ 28‬يو ًما هي قيمة التحكم‬ ‫التقليدية‪.‬‬ ‫للظروف المناخية أثناء التنفيذ تأثير كبير على وقت تحديد الخرسانة؛ تعتبر الزيادة في درجة حرارة الخرسانة سببًا في فقدان‬ ‫قابلية التشغيل ويشارك كل مكون فيها بشكل مختلف وفقًا للجرعة والحرارة المحددة‪ .‬لذلك من المفيد العمل على نسبة ‪W / C‬‬ ‫لتعديل االتساق إلى قيمة مناسب‪.‬‬ ‫العملي‪:‬‬ ‫يستخدم اختبار االتساق لتحديد الكمية المثلى من الماء لخلط مادة رابطة من أجل الحصول على عجينة عادية‪ .‬المعجون الناتج له‬ ‫مقاومة محددة لالختراق بواسطة مسبار قياسي‪.‬‬ ‫مبدأ االختبار‪:‬‬ ‫يتم إجراء االختبار للعثور على كمية الماء التي يجب خلطها دائ ًما وفقًا لنفس العملية مع كتلة من األسمنت ‪ ،‬حيث يغوص مسبار‬ ‫جهاز ‪ Vicat‬فقط (‪ )1 ± 6‬مم من قاع القالب‪.‬‬ ‫المعدات المستخدمة أثناء االختبار في الجدول التالي‪ :‬سحاحة‪ .‬ميزان ‪ .‬خالطة طبقا ً للمواصفة ‪ EN 196-1‬و جهاز ‪VICAT‬‬ ‫‪11‬‬ ‫وضع التشغيل‬ ‫قبل بدء االختبار ‪ ،‬يجب ترطيب كوب الخلط والمضرب وتجفيفهما للحصول على النتائج المقدرة‪ .‬ثم ننتقل إلى ما يلي‪:‬‬ ‫‪. 1‬قم بوزن ‪ 500‬جم ‪ 1-‬جم من األسمنت واسكبه في وعاء الخلط‪.‬‬ ‫‪. 2‬أضف الكمية المحسوبة من الماء إلى خزان الخالط( نبدأ بنسبة كتلة‪W / C = 0.21).‬‬ ‫‪. 3‬ضبط السرعة ‪ 140‬دورة في الدقيقة (سرعة بطيئة)‬ ‫‪12‬‬ ‫‪. 4‬قم بتشغيل الخالط‬ ‫‪. 5‬اخلط العجينة لمدة ‪ 90‬ثانية بسرعة بطيئة‬ ‫‪. 6‬توقف لمدة ‪ 15‬ثانية ‪ ،‬قم بفك الكوب وأعد باستخدام ملعقة ‪ ،‬كل العجينة ملتصقة بالخزان خارج منطقة الخلط‪.‬‬ ‫‪ .7‬ارفعي الكوب واخلطيه لمدة ‪ 90‬ثانية بسرعة عالية‪.‬‬ ‫‪. 8‬امأل القالب المتجمد بالعجين الذي تم الحصول عليه ‪ ،‬وقم بتسوية السطح من خالل وضعه على حافة القالب‪.‬‬ ‫‪. 9‬ضع القالب الكامل على جهاز ‪ ، Vicat‬واضبط مستوى الصفر للمسبار (المسبار مماس لحافة القالب)‪( .‬انظر الشكل ‪)2‬‬ ‫‪. 10‬قم بتوسيط القالب في محور المسبار ‪ ،‬قم بخفض المسبار بعناية حتى يتالمس مع العجين ‪ ،‬قم بفك المسمار بحيث يخترق‬ ‫المسبار تحت وزنه في العجين‪.‬‬ ‫بعد ‪ 30‬ثانية ‪ ،‬الحظ قيمة االكتئاب ¨‪ ¨d‬قراءة على فهرس الجهاز (انظر الشكل)‪.‬‬ ‫•إذا كانت ‪ d = 6 ± 1‬مم ‪ ،‬يكون االختبار حاس ًما واالتساق طبيعي‪.‬‬ ‫•إذا كانت ‪ d ≤ 5‬مم ‪ ،‬يكون المعجون رطبًا جدًا ويجب إعادة االختبار بكمية أقل من الماء‪.‬‬ ‫•إذا د ‪ 7‬مم ‪ ،‬فإن العجينة تكون صلبة للغاية ويجب إعادة االختبار بمزيد من الماء‪.‬‬ ‫يكرر االختبار بمحتويات مائية مختلفة حتى يتم العثور على إحداها بمسافة ‪ 6‬مم ‪ 1 ±‬مم‪ .‬سجل المحتوى المائي لهذا المعجون‬ ‫بنسبة ‪ ٪0.5‬بالقرب من محتوى الماء‬ ‫للحصول على االتساق القياسي‬ ‫‪https://www.youtube.com/watch?v=sQgJzuP9TA4‬‬ ‫استغالل النتائج‬ ‫للحصول على عجينة ذات قوام عادي ‪ ،‬نبدأ أوالً بإضافة كمية من الماء ‪ E = 0.26 * C‬إلى األسمنت مع ‪ C = 0.5‬كجم ( ‪E /‬‬ ‫‪ ، )C = 0.26‬ثم لقيم مختلفة ‪( E / C‬فرق = ‪ )0.05‬تم قياس القيم المقابلة ‪ d‬بواسطة اختبار ‪ ، Vicat‬يتم رسم المنحنى التالي‬ ‫من أجل الحصول على ‪ E / C‬المقابل لـ ‪d = 6mm ± 1‬‬ ‫‪13‬‬ ‫اقرا‬ ‫تعريف السيراميك‬ ‫السيراميك مواد غير عضوية تنقسم إلى عائلتين رئيسيتين حسب استخداماتها‪:‬‬ ‫دورا متزايد األهمية بفضل خصائصه العازلة والحرارية والكهربائية والميكانيكية‪.‬‬ ‫•السيراميك التقني أو الخاص الذي يلعب ً‬ ‫•الخزف التقليدي المعد لالستخدام المنزلي مثل الخزف واألدوات الصحية والطوب ‪ ،‬إلخ‪...‬‬ ‫من بين الخزفيات التقليدية ‪ ،‬هناك أدوات صحية تمثل حصة جيدة من سوق مواد السيراميك‪.‬‬ ‫المواد الخام للسيراميك‬ ‫المواد الخام بشكل عام هي معادن طينية شائعة االستخدام في صناعة السيراميك‪ .‬يعد اختياره مه ًما من وجهة نظر قابلية‬ ‫التشغيل بقدر أهمته من سلوك التجفيف او سهر المواد غير عضوية‪...‬‬ ‫هناك عدة أنواع من المواد ‪ ،‬وهي المواد البالستيكية وغير البالستيكية والمواد المضافة‪.‬‬ ‫‪. 1. 1‬عجينة لدن )‪ (plastic‬بالستيكية‬ ‫وهي بشكل أساسي من الصلصال التي لها خاصية إعطاء معجون بالستيكي بالماء يمكن تشكيله بسهولة ويصبح صلبًا وقاسيا‬ ‫وغير قابل للتغيير بعد الحرق او الطهئ‪ .‬يمكن تعريفها على أنها أكثر أو أقل من سيليكات األلومينيوم ‪ ،‬الناتجة عن تحلل‬ ‫الصخور‪.‬‬ ‫‪. 2. 1‬مواد غير بالستيكية‬ ‫مزيالت الشحوم‬ ‫تؤدي إضافة مواد إزالة الشحوم إلى الطين إلى تقليل لدونتها وتقليل االنكماش أثناء التجفيف أو الحرق‪ .‬وذلك ألن الزيادة في‬ ‫حجم مادة إزالة الشحوم أثناء الحرق تعوض انكماش الطين وتسهل هروب الغازات والماء‪.‬‬ ‫مواد مسهلة للتكون العجين )‪(fondant‬‬ ‫تتمثل الوظيفة الرئيسية للمواد المسهلة في تكوين طور زجاجي ‪ ،‬بمفرده أو من خالل التفاعل مع المكونات األخرى للعجين ‪،‬‬ ‫مما يسمح بإعادة ترتيب الحبوب بشكل جيد وبالتالي يسهل تكثيف األجزاء الخزفية ويسمح بتخفيض درجة حرارة الطهئ‪.‬‬ ‫المضافات‬ ‫المضافات الرئيسية المستخدمة في منتجات السيراميك هي مواد رابطة و مواد للتشتيت (‪)binders and deflocculants.‬‬ ‫‪14‬‬ ‫خواص السيراميك‬ ‫خاصية المواد مهمة جدا بغية االستعماالت الحصرية حيث تقارن مزايا مادة على أخرى ليتم اختيارها في تطبيق معين‪ .‬يمكن‬ ‫أن تكون الخاصية ثابتة أو دالة لعدة متغيرات مستقلة ‪ ،‬مثل درجة الحرارة‪.‬‬ ‫هناك ثالث فئات رئيسية من الخاصيات‪:‬‬ ‫فيزيائية‪ :‬سلوك المواد تحت تأثير درجات الحرارة أو المجاالت الكهربائية أو المغناطيسية أو الضوء (البصريات) ؛‬ ‫كيميائية‪ :‬تميز سلوك المواد في بيئة تفاعلية‬ ‫ميكانيكية‪ :‬يعكس سلوك المواد عندما تتعرض للتوتر بفعل قوى خارجية‪.‬‬ ‫تتعلق الخواص الميكانيكية بسلوك المواد عندما تتعرض لقوى خارجية‪ .‬الخصائص الميكانيكية الرئيسية هي‪:‬‬ ‫*المقاومة‪ :‬تحدد أقصى ضغط يمكن أن تتحمله المادة قبل االنكسار‪ .‬ترتبط المقاومة ارتبا ً‬ ‫مباشرا بصالبة المادة‪.‬‬ ‫طا‬ ‫ً‬ ‫*الصالبة‪ :‬مقاومة المادة لالختراق‪.‬‬ ‫*التحمل‪ :‬وهي القدرة على تحمل الضغوط دون تشويه شكلها المرن‪ .‬يعتمد على قوة الروابط بين الذرات أو الجزيئات (وحدة‬ ‫يونغ) ‪Young's modulus‬‬ ‫إذا ثبت سلك من أحد طرفيه وجذب من الطرف اآلخر بقوة ‪ F‬عمودية على مساحة مقطعه ‪A 0‬وزاد طوله األصلي ‪L 0‬بمقدار‬ ‫‪ΔL‬فإن معامل يونغ ‪ Y‬يعطى بالعالقة اآلتية‪:‬‬ ‫‪ - I‬مفاهيم اإلجهاد والتوتر‬ ‫عندما يتعرض جسم مادي لقوى خارجية ‪ ،‬يتم إنشاء ضغوط داخلية‪ .‬مع هذه الضغوط ترتبط بالتشوهات (وجود عالقة بين‬ ‫اإلجهاد واالنفعال)‪.‬‬ ‫اإلجهاد ‪ )stress ( :σ‬اإلجهاد هو قياس لمتوسط كمية القوة المطبقة على وحدة المساحة‪ ،‬وبالتالي تكون متجانسة مع‬ ‫الضغط ويتم التعبير عنها بالباسكال‪.‬‬ ‫االنفعال‬ ‫(باإلنجليزية‪ (Strain) :‬أو التشوه (‪ (Deformation‬هو تشوه المواد نتيجة فعل اإلجهاد‪ .‬يتم استخدام فكرة‬ ‫التشوه لتحديد كيفية تمدد األطوال وتغير الزوايا في الوسط‪ .‬هناك طريقتان للتشوه‪ :‬مرن وبالستيك‪.‬‬ ‫‪15‬‬ ‫تكون االستطالة )‬ ‫( موجبة إذا اكتسبت المادة طوال (بالشد)‪ ،‬وتكون سالبة إذا نقص الطول باالنضغاط‪ .‬وألن‬ ‫موجب دائ ًما‪،‬‬ ‫فإن إشارة االنفعال موافقة دائ ًما إلشارة االستطالة‪.‬‬ ‫االنفعال هو كمية ال بعدية ‪.‬فال يوجد وحدة لالنفعال وهذا واضح من اختزال الوحدات في عالقة االنفعال‪ .‬وبكل حال قد تكتب وحدة‬ ‫لالنفعال مثل متر‪/‬متر فقط للداللة على أن العدد يدل على تغير في الطول‪.‬‬ ‫التشوه‪ :‬مرن يقابل الزيادة المنتظمة والتدريجية في المسافة بين الذرات‪ :‬تشوه عكسي‪.‬‬ ‫→المعادن‪ :‬مرونة عالية‬ ‫←السيراميك‪ :‬مرونة عالية جدًا‬ ‫*التشوهات البالستيكية‪ :‬إذا تم إلغاء القوة المطبقة ‪ ،‬يبقى التشوه‪ :‬تشوه ال رجوع فيه‪.‬‬ ‫→المعادن‪ :‬لدونة جيدة‬ ‫←السيراميك‪ :‬ضعف اللدونة‬ ‫القيود التقليدية هي‪:‬‬ ‫التشوه الطبيعي‪ :‬إجهاد عمودي على السطح ‪S.‬‬ ‫‪16‬‬ ‫‪‬‬ ‫جر بسيط‬ ‫‪‬‬ ‫ضغط‬ ‫اقرا‬ ‫كيفية صنع الزجاج‬ ‫تحذيرات‬ ‫خذ حذرك دائ ًما حول مصادر الحرارة العالية وال تحاول صنع الزجاج حول األطفال أو الحيوانات األليفة أبدًا‪.‬‬ ‫إطفاء الحرائق الساخنة للغاية بالماء قد يجعل حالتها أسوأ‪ .‬على سبيل المثال إذا كان الحريق درجة حرارته‬ ‫‪ 2000‬مئوية فهو ساخن كفاية لشطر الماء إلى مكوناته (أي ذرتي الهيدروجين واألكسجين) مما ينتج كمية هائلة‬ ‫من الطاقة الحرارية‪ ]٦[.‬يفضل مع الحرائق شديدة السخونة إبقاء دلو كبير من التراب أو الرمل بجانبك‪.‬تحتوي‬ ‫طفايات الحرائق فئة د على كلوريد الصوديوم (ملح المائدة)‪ ،‬وتستخدم إلطفاء حرائق المعادن‪.‬‬ ‫‪.I‬‬ ‫المعدات المستعملة‪:‬‬ ‫‪ .1‬رمل السيليكا (ثاني أكسيد السيليكون)‬ ‫‪ .2‬كربونات الصوديوم (صودا)‬ ‫‪ .3‬أكسيد الكالسيوم (جير)‬ ‫‪ .4‬أكاسيد وأمالح أخرى (مثل أكسيد المنجنيز واأللومنيوم والحديد والمنجنيز أو أمالح الصوديوم أو الكالسيوم) (اختياري)‪.‬‬ ‫أكسيد الرصاص (اختياري)‬ ‫‪ .5‬بوتقة مقاومة للحرارة‪ ،‬وقالب أو أنبوبة مجوفة‬ ‫‪ .6‬فرن‬ ‫‪.II‬‬ ‫‪-‬‬ ‫مراحل التجربة ‪:‬‬ ‫نسبة ‪ 70%‬من الوزن تكون من السيليكا اذ يمكن استخدام بعض رمال الشواطئ ً‬ ‫بدال من رمل السيليكا النقي‪ ،‬بالرغم أن‬ ‫الزجاج الناتج سيكن معت ًما ملط ًخا أو ذا جودة أقل‪ .‬استخدم أبيض وأدق وأكثر صورة متسقة متاحة من الرمل‪ .‬رمل السيليكا‪.‬‬ ‫مخضرا عند وجوده‪.‬‬ ‫يطلق عليه أيضًا رمل الكوارتز‪ ،‬وهو المكون األساسي في تصنيع الزجاج‪ .‬فالحديد يجعل الزجاج‬ ‫ً‬ ‫ارت ِد كمامة إذا كنت تتعامل مع رمل السيليكا رقيق الحبيبات حيث من شأنه أن يسبب تهيج الحلق والرئتين‪.‬‬ ‫إذا لم تتمكن من العثور على رمل خا ٍل من شائبات الحديد فيمكنك إبطال تأثيرها الملون بإضافة كميات صغيرة من ثاني أكسيد المنجنيز‪،‬‬ ‫مخضرا فاترك الحديد!‬ ‫أما إذا أردت زجا ًجا‬ ‫ً‬ ‫‪17‬‬ ‫‪-‬‬ ‫بنسبة مواد مضافة لخليط الزجاج ب ‪.%30-26‬‬ ‫ضف كربونات الصوديوم وأكسيد الكالسيوم للرمل‪ .‬كربونات الصوديوم المعروفة بصودا الغسيل تخفض درجة‬ ‫ا ِ‬ ‫الحرارة للحد الالزم لتصنيع الزجاج تجاريًا‪ ،‬ومع ذلك فهي تسمح بمرور الماء إلى الزجاج‪ ،‬لذا يتم إضافة الجير أو‬ ‫أكسيد الكالسيوم إلبطال تلك الخاصية‪ .‬يمكن إضافة أكاسيد الماغنسيوم أو األلومنيوم أيضًا لجعل الزجاج أكثر متانة‪.‬‬ ‫‪18‬‬ ‫تحديد عسرة مياه الحنفية‬ ‫مقدمة‬ ‫هناك نوعان من الماء ‪ ،‬عذبة و عسرة ‪:‬‬ ‫المياه العذبة هي المياه التي تحتوي على عدد قليل من األيونات أو (بعبارات غير كيميائية ‪ ،‬وهي ليست مالحة) ‪:‬المياه العذبة‬ ‫إنها مياه من األنهار والبحيرات ومياه األمطار واألنهار الجليدية وأراضي الخث ‪ ،‬إلخ‬ ‫تحتوي المياه العذبة عادة على أقل من غرام واحد من المواد الصلبة الذائبة (مثل األمالح والمعادن والمواد المغذية) لكل لتر‪.‬‬ ‫الماء العسر ‪ ،‬مقارنة بالمياه العذبة ‪ ،‬هي المياه الذي يحتوي على نسبة عالية من المعادن ‪.،‬‬ ‫الماء العسر عموما ليس ضارا بالصحة ولكن يمكن أن يشكل مشاكل خطيرة في البيئات الصناعية‪ ، .‬دون استخدام وسائل كيميائية‬ ‫متخصصة ‪ ،‬غالبا ما يشار إلى الماء العسر بعدم تكوين الرغوة عند استخدام الصابون أو منتج الغسيل عند تحريكه في الماء‪.‬‬ ‫يعن مصطلح صالبة المياه؟ *‬ ‫ماذا ي‬ ‫هو العيار الهيدروتيدي ‪ ،‬أو صالبة ‪ :‬صالبة المياه ناتج خصوصا عن اجود أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم‬ ‫مؤشر تمعدن المياه‬ ‫صالبة المياه‪ :‬العيار الهيدروتيدي )‪ ، (T.H.‬أو صالبة المياه ‪ ،‬هو مؤشر تمعدن المياه‪ .‬ويرجع ذلك أساسا إلى أيونات الكالسيوم‬ ‫والمغنيسيوم‪.‬‬ ‫يتم التعبير عن الصالبة في ملغ ‪ /‬لتر من ‪CaCO3‬‬‫مثال‪ :‬في الدرجة الفرنسية ‪ ° f‬في فرنسا (‪ 1‬درجة فرنسية تتوافق مع ‪ 4-10‬مول ‪ /‬لتر ‪ ،‬أو ‪ 4‬ملليغرام من الكالسيوم أو ‪2.4‬‬ ‫ملليغرام من المغنيسيوم لكل لتر من الماء‪).‬‬ ‫ بشكل عام ‪ ،‬يتم التمييز بين العسر الدائم ‪:‬العسر التي تستمر بعد تمغلية الماء و نزع المعادن وخاصة ‪ Ca‬و ‪Mg‬‬‫والعسرالمؤقت (عكس العسر الدائم) مجموع االثنين هو العسل الكلي‪.‬‬ ‫وقد حددت صالبة المياه بالمعايير التالية‪-‬‬ ‫‪19‬‬ ‫‪+ 35‬‬ ‫عرس‬ ‫جدا‬ ‫‪25- 35‬‬ ‫عرس‬ ‫‪15-- 25‬‬ ‫لطيف‬ ‫‪5--15‬‬ ‫متوسط‬ ‫خفيف‬ ‫‪T.H= [Ca +2 ]mg/l +[Mg2+]mg/l‬‬ ‫‪20‬‬ ‫‪0-5‬‬ ‫حلو جدا‬ ‫‪TH‬‬ ‫الماء‬ ‫أهداف التجربة‪:‬‬ ‫‪ )a‬تقديرعسرالماء الكلي‬ ‫‪ )b‬تقدير تركيز الكالسيوم والماغنسيوم في مياه الشرب‬ ‫نظرية التجربة‪:‬‬ ‫العسرة ‪:Hardness‬‬ ‫وهي قابلية الماء على ترسيب الصابون أي الخاصية التي تبطل عمل الصابون‬ ‫وفي العادة فإن الماء العسر يعرف بأنه‪:‬‬ ‫الماء المحتوي على كميات غير مرغوب فيها من أمالح الكالسيوم )‪ (Ca‬والماغنيسيوم(‪ )Mg‬الذائبة‬ ‫في الماء إما على صورة أمالح بيكربونات )‪ (HCO3−‬أو كلوريدات )‪ (Cl−‬وكبريتات )‪ (SO4−2‬و نترات‬ ‫االيونات المذكورة آنفا وهذه األمالح·‪:‬تكون مع محلول الصابون رواسب غير قابلة للذوبان حيث تحل االيونات‬ ‫الموجبة الكالسيوم )‪ (Ca‬والماغنيسيوم) ‪ )Mg‬محل الصوديوم والبوتاسيوم في الصابون فيكون رواسب دهنية‬ ‫غير قابلة للذوبان في الماء‪.‬‬ ‫كما أنها تؤدي الى ترسب قشور لها معامل توصيل حراري منخفض على أسطح التسخين عند‬ ‫استخدامها في الغاليات‪.‬‬ ‫وتنشأ المياه العسرة عندما تسقط مياه االمطار على االرض وتذيب االمالح من التربة وتزداد قابلية‬ ‫ذوبان امالح التربة إذا زادت حامضية المياه او وجود غاز ‪ CO2‬الناتج عن عمليات التخمر في التربة‪.‬‬ ‫وهناك انواع من العسرة منها‪:‬‬ ‫‪ -1‬العسرة الكربونية او المؤقتة ‪ carbonate or temporary hardness‬الناتجة عن وجود كربونات و‬ ‫بيكربونات االيونات (الكالسيوم والماغنسيوم) ويمكن ان تترسب (ازالتها) بالغليان‪.‬‬ ‫‪ -2‬العسرة غير الكربونية او الدائمة ‪ noncarbonate or permanent hardness‬الناتجة عن تواجد كبريتات‬ ‫وكلوريدات وفلوريدات ونترات االيونات (الكالسيوم والماغنسيوم)‪ ،‬وال يمكن ان تترسب (ازالتها) بالغليان‪.‬‬ ‫‪ -3‬العسرة الوهمية ‪ pseudo hardness‬الناتجة عن التراكيز العالية اليونات الصوديوم لذا يؤثر على سلوك‬ ‫الماء للصابون وتحول دون رغوته بسبب خاصية االيون المشترك‪.‬‬ ‫‪21‬‬ ‫وعسرة المياه تختلف باختالف المورد المائي فالمياه الجوفية أكثر عسرة من المياه السطحية واعتمادا على‬ ‫نوع الترسبات الصخرية التي تجري فيها المياه‪ .‬وتمثل عادة قيمة العسرة التركيز الكلي اليونات الكالسيوم‬ ‫والمغنيسيوم معبرا عنها بداللة كربونات الكالسيوم‪.‬‬ ‫من أهم طرق ايجاد عسرة المياه‪:‬‬ ‫طريقة المعايرة باستخدام ‪:EDTA‬‬ ‫‪ :Na2-EDTA‬وهو ملح الصوديوم لالثيلين ثنائي االمين رباعي حامض الخليك‬ ‫(‪)Ethylene Diamine Tetraacetic Acid disodium Salt‬‬ ‫ويمكن تطبيقها في ايجاد عسرة المياه الجوفية الواطئة التركيز والعالية ايضا حيث تقيس طريقة الـ‬ ‫‪ EDTA‬العسرة الناتجة عن ايونات الكالسيوم والماغنيسيوم فقط في وسط قاعدي عند ‪ pH=10‬حيث يحل‬ ‫ايون ‪ Ca‬وايون ‪ Mg‬المسببان للعسرة محل ايون الصوديوم في ‪ Na2- EDTA‬ومالحظة نقطة التعادل‬ ‫باستعمال دليل ‪ Eriochrome Black-T‬حيث يختفي اللون االحمر الخمري الذي يدل على وجود ايون ‪Ca‬‬ ‫وايون ‪ Mg‬ويظهر اللون االزرق الختفاء هذه االيونات من المحلول‪.‬‬ ‫يقدر عسر الماء بحساب تركيز كربونات الكالسيوم‪ ،‬بوحدات‪ ،‬ملجم‪/‬لتر (‪ )mg/L‬أوجزء لكل مليون جزء‬ ‫(‪.)ppm‬‬ ‫معادالت التفاعل للمعايرة (‪:)a‬‬ ‫‪ .1‬أثناء المعايرة‬ ‫‪Ca+2 + H2Y−2 → CaY−2 + 2H+‬‬ ‫‪Ca+2 + MgY−2 → CaY−2 + Mg+2‬‬ ‫‪ .2‬عند نقطة النهاية‬ ‫‪Mg+2 + HIn−2 → MgIn− + H+‬‬ ‫‪MgIn− + H2Y−2 → MgY−2 + HIn−2 + H+‬‬ ‫(ازرق)‬ ‫حيث ‪ HIn−2‬يمثل دليل االريوكروم بالك تى (‪)EBT‬‬ ‫‪ H2Y-2‬تمثل محلول ‪EDTA‬‬ ‫معادالت التفاعل للمعايرة (‪:)b‬‬ ‫‪22‬‬ ‫(عديم اللون)‬ ‫(عديم اللون)‬ ‫(احمر)‬ ‫يتم إجراء هذه التجربة عمليًا على خطوتين متتاليتين حيث يتم في الخطوة األولى حساب حجم ‪EDTA‬‬ ‫القياسي الذي يكافئ كالمن الكالسيوم والماغنسيوم بأستخدام دليل االير وكروم بالك تى (‪ )EBT‬عند‬ ‫(‪.)pH=10‬‬ ‫والخطوة الثانية يتم فيها حساب حجم ‪ EDTA‬القياسي الذي يكافئ الكالسيوم فقط وتتم هذه الخطوة عند‬ ‫(‪ )pH=12‬حيث تتم إضافة هيدروكسيد الصوديوم ‪ 1‬مول‪/‬لتر لتعديل قيمة ‪ pH‬ويستخدم دليل الميروكسيد في‬ ‫هذه المعايرة للوصول الى نقطة التكافؤ‬ ‫‪ .1‬عند ‪pH= 10‬‬ ‫‪pH=10‬‬ ‫)‪Ca + EBT → Ca−EBT(RED‬‬ ‫‪Ca−EBT(RED) + EDTA → Ca−EDTA(blue) + EBT‬‬ ‫‪+2‬‬ ‫‪ .2‬عند ‪pH= 12‬‬ ‫‪Mg+2 + 2OH− → Mg(OH)2‬‬ ‫‪pH=12‬‬ ‫‪→ Ca−Murexid‬‬ ‫‪Ca+2(sample) + Murexid‬‬ ‫‪pH=12‬‬ ‫‪→ Ca−EDTA + Murexid‬‬ ‫‪Ca−Murexid + EDTA‬‬ ‫المحاليل والكيماويات المطلوبة‪:‬‬ ‫‪ ‬محلول ‪ Na2- EDTA‬تركيزه (‪ : )0.01 M‬ويحضر هذا المحلول كاألتي‪،‬يتم تجفيف عينة من ملح‬ ‫‪ Na2- EDTA‬ثنائى الماء لمدة ساعتين على درجة حرارة ‪ 80‬في فزن تجفيف‪،‬ثم تبرد هذه العينة في‬ ‫مجفف ثم يتم وزن وزنه مقدارها ‪ 3.723‬جم من العينة ثم تذوب في الماء الخالي من االيونات في دورق‬ ‫قياسي سعة ‪ 1000‬مل ثم يكمل الحجم بالماء الخالي من االيونات حتى العالمة ثم رج المحلول‬ ‫للتجانس‪،‬ويتم حفظ المحلول بعد تحضيره في أوعية من البولي أيثلين الن محلول االديتا له القدرة على‬ ‫التفاعل مع الكاتيونات الثنائية الداخلة في تركيب الزجاج‪.‬‬ ‫‪ ‬محلول منظم (‪ )pH=10‬وهوعبارةعن (‪ )NH4Cl-NH3‬ويحضر بإذابة ‪ 64‬جم من ملح كلوريد‬ ‫االمونيوم في الماء الخالي من االيونات ثم يضاف إليه ‪ 57‬مل من محلول االمونيا المركز في دورق‬ ‫‪23‬‬ ‫قياسي سعة واحد لتر ويكمل الحجم حتى العالمة ويرج المحلول جيدا للتجانس ويتم تخزينه في قنينة‬ ‫مصنوعة من البولي ايثلين‪.‬‬ ‫‪ ‬دليل االيروكروم بالك تي (‪)EBT‬‬ ‫يمكن استخدام هذا الدليل على صورة محلول أو علي هيئة ملح‪ ،‬و يتم تحضيره عندما يكون على‬ ‫صورة محلول بإذابة ‪ 200‬ملجم من الملح الصلب للدليل في ‪ 15‬مل من ثالثي ايثانول أمين و‪ 5‬مل من الكحول‬ ‫االيثيلى النقي‪ .‬وعندما يستخدم الدليل على هيئة محلول فانه يكون صالح فقط الى عدة أيام‬ ‫أما تحضيره في صورة ملح صلب يتم بطحن ‪1‬جم من الدليل مع ‪ 200‬جم من ملح الطعام ‪ NaCl‬ويتم‬ ‫االحتفاظ به في قنينة محكمة حتى ال يتلف بالرطوبة‬ ‫‪ ‬دليل الميروكسيد‬ ‫ويحضر هذا الدليل بطحن ‪ 0.4‬جم من دليل الميروكسيد مع ‪ 100‬جم من ملح الطعام ‪ NaCl‬ويتم‬ ‫الخلط جيدا ويتم حفظ الدليل في أوعية محكمة الن رطوبة الهواء تساعد في تلف الدليل وهذا الدليل يتغير لونه‬ ‫من اللون الوردي القرنفلي الى اللون األرجواني عند انتهاء المعايرة أي عند نقطة النهاية‬ ‫‪ ‬محلول هيدروكسيد الصوديوم تركيزه (‪ )1 M‬ويحضر هذا المحلول بإذابة ‪ 4‬جم من ملح ‪ NaOH‬في‬ ‫كمية من الماء المقطر المغلي مسبقا في دورق قياسي سعة ‪ 1‬لتر ويكمل الحجم حتى العالمة ويرج‬ ‫المحلول جيدا للتجانس‬ ‫‪ ‬مقياس ‪( pH‬جهاز قياس الحموضة ‪)pH‬‬ ‫‪ ‬محلول ‪ 0.005‬موالرى من (‪ )Mg-EDTA‬ويحضر هذا المحلول بإضافة كميات متكافئة من كلوريد‬ ‫الماغنسيوم (‪ )MgCl2 0.01M‬و (‪ )EDTA 0.01 M‬ويتم استخدام هذا المحلول في حالة العينات‬ ‫التي ال تحوي أيون ماغنسيوم حيث يتم إضافة حوالي ‪ 1‬مل من (‪ )Mg-EDTA‬للعينة المدروسة‬ ‫خطوات التجربة‪:‬‬ ‫اوال‪ :‬ايجاد العسر الكلى للماء‬ ‫‪ )1‬نظف أدوات التجربة جيدا بالماء المقطر ثم بالماء الخالي من االيونات‬ ‫‪ )2‬بعد تنظيف السحاحة بالماء يتم تنظيفها بقليل من محلول ‪ EDTA‬القياسي المستخدم في التجربة وذلك‬ ‫للتخلص من بقايا الماء ثم إمالء السحاحة بمحلول ‪ EDTA‬القياسي (‪ )0.01M‬مع التأكد من عدم وجود‬ ‫فقاعات هواء وامتالء الجزء ما تحت الصنبور حتى ال يحدث خطأ في قراءة الحجم‬ ‫‪24‬‬ ‫‪ )3‬خذ ‪ 50‬مل من عينة الماء بواسطة الماصة القياسية في دورق المعايرة (دورق مخروطي) ثم أضف الى‬ ‫الدورق (‪2‬مل) من المحلول المنظم ‪ ،‬و‪ 1‬مل من معقد (‪ )Mg−EDTA‬وال يضاف هذا المحلول المعقد‬ ‫إال في ) حالة التأكسد من عدم احتواء العينة على ايون الماغنسيوم) ثم يضاف الدليل ‪ EBT‬حوالي‬ ‫خمس قطرات إذا كان الدليل على صورة محلول أو ملعقة صغيرة إذا كان الدليل في صورة ملح‬ ‫مع مالحظة عدم إضافة الدليل بكميات كبيرة للمحاليل المخففة كذلك يجب أن تتم إضافة المحلول المنظم‬ ‫قبل إضافة الدليل و هذا بدوره يمنع تفاعل ايونات الحديد القليلة مع الدليل حيث يدل التغير في اللون عند نقطة‬ ‫النهاية ( نقطة التكافؤ) من األحمر الى البنفسجي بدال من األزرق وجود كميات كبيرة من الحديد في العينة في‬ ‫هذه الحالة يمكن إزالة التداخالت بإضافة عدد قليل من بلورات سيانيد البوتاسيوم (‪ )KSCN‬بعد إضافة المحلول‬ ‫المنظم مباشرة ‪ ،‬ويتم إضافة واحد جرام من (‪ )FeSO4.7H2O‬بعد االنتهاء من المعايرة مباشرة للتخلص من‬ ‫المادة السامة المتبخرة المتكونة نتيجة إلضافة سيانيد البوتاسيوم حيث تعمل كبريتات الحديدوز المائية على‬ ‫تحويل (‪ )HCN‬المادة المتبخرة السامة الى معقد (‪ )[Fe(SCN)6] −4‬وفي حالة احتواء العينة على النحاس‬ ‫فيتم إضافة قليال من بللورات هيدروكسيل أمين الهيدروكلوريد الذي يعمل على اختزال النحاس الثنائي ‪Cu+2‬‬ ‫الى نحاس أحادى ‪ Cu+‬وبذلك يمنع تأثير التداخل ثم ترج محتويات الدورق جيدا‬ ‫‪ )4‬إبداء معايرة العينة بتنقيط محلول ‪ EDTA‬القياسي قطرة قطرة مع الرج المستمر واستمر في عملية‬ ‫المعايرة حتى الوصول الى نقطة النهاية (حتى يتحول لون المحلول من األحمر الى اللون األزرق )‬ ‫سجل الحجم المستهلك من ‪ EDTA‬من السحاحه‬ ‫‪ )5‬كرر عملية المعايرة ثالث مرات ثم خذ متوسط الحجم المستهلك من السحاحة من ‪ EDTA‬القياسي‬ ‫‪ )6‬احسب العسر الكلي للماء على هيئة ملجم‪/‬لتر كربونات كالسيوم‬ ‫ثانيا‪ :‬تقدير تركيز الكالسيوم والماغنسيوم في مياه الشرب‬ ‫‪ )1‬نظف أدوات التجربة جيدا بالماء المقطر ثم بالماء الخالي من االيونات‬ ‫‪ )2‬بعد تنظيف السحاحة بالماء يتم تنظيفها بقليل من محلول ‪ EDTA‬القياسي المستخدم في التجربة وذلك‬ ‫للتخلص من بقايا الماء ثم إمالء السحاحة بمحلول ‪ EDTA‬القياسي (‪ )0.01M‬مع التأكد من عدم وجود‬ ‫فقاعات هواء وامتالء الجزء ما تحت الصنبور حتى ال يحدث خطاء في قراءة الحجم‬ ‫‪ )3‬بالماصة القياسية خذ ‪ 100‬مل من عينة مياه الشرب في دورق المعايرة ثم أضف الى الدورق ‪ 2‬مل من‬ ‫المحلول المنظم (‪ )pH=10‬ثم أضف حوالي نصف جرام من دليل االيروكروم بالك تى رج الدورق‬ ‫جيدا حتى يذوب الدليل والحظ ماذا يحدث للمحلول في الدورق؟‬ ‫‪25‬‬ ‫‪ )4‬إبدأ عملية المعايرة بتنقيط محلول ‪ EDTA‬القياسي قطرة قطرة مع الرج واستمر في عملية المعايرة‬ ‫حتى الوصول الى نقطة النهاية (أي حتى يتحول لون المحلول من األحمر الوردي الى األزرق) وسجل‬ ‫الحجم المستهلك من السحاحة‬ ‫‪ )5‬كرر التجربة ثالث مرات وخذ متوسط الحجم المستهلك (ليكن ‪ )V1‬وهذا الحجم يمثل حجم ‪EDTA‬‬ ‫الذى يكافئ الكالسيوم والماغنسيوم‬ ‫‪ )6‬نظف دورق المعايرة جيدا بالماء الخالي من االيونات ثم بواسطة الماصة القياسية خذ ‪ 100‬مل من عينة‬ ‫مياه الشرب في الدورق المخروطي ثم أضف الى الدورق (‪ 2‬مل من محلول ‪ NaOH‬تركيزه‬ ‫‪1‬مول‪/‬لتر)‬ ‫‪ )7‬أضف الى الدورق حوالي ½ جم من دليل الميروكسيد ورج الدورق جيد ا‬ ‫‪ )8‬إبداء في عملية المعايرة بتنقيط محلول ‪ EDTA‬القياسي قطرة مع الرج المستمرواستمر في عملية‬ ‫المعايرة حتى الوصول الى نقطة النهاية أي حتى يتحول لون المحلول من األحمر الوردي الى األحمر‬ ‫األرجواني وسجل الحجم المستهلك من السحاحة‬ ‫‪ )9‬كرر التجربة ثالثة مرات وخذ متوسط الحجم (ليكن ‪ )V2‬ويمثل هذا الحجم حجم ‪ EDTA‬الذي يكافئ‬ ‫الكالسيوم فقط‪.‬‬ ‫)‪V3 (EDTA) ≡ Mg+2 = (V1 − V2‬‬ ‫احسب تركيز كال من الكالسيوم والماغنسيوم فى عينة الماء‬ ‫‪https://www.youtube.com/watch?v=N1Xzp8GPtco‬‬ ‫‪https://www.youtube.com/watch?v=qz8xHQJw6qY‬‬ ‫‪26‬‬ ‫قياس العكارة و التوصيلة الكهربائية لعينة ماء – ‪Measurement conductivity –Turbidity‬‬ ‫العكورة أو الكدرة أو العكرة هو مقدار السحابة او الشوائب في الماء‪ .‬يمكن أن يختلف هذا من نهر مليء بالطين والطمي حيث‬ ‫يكون من المستحيل رؤيته من خالل الماء (الكدرة العالية) ‪ ،‬إلى مياه الينابيع التي تبدو واضحة تما ًما أو صافية (التعكر‬ ‫المنخفض)‪.‬‬ ‫يمكن أن يكون سبب العكارة ما يلي‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫الطمي والرمل والطين ؛‬ ‫‪‬‬ ‫البكتيريا والجراثيم األخرى ؛‬ ‫‪‬‬ ‫رواسب كيميائية‪.‬‬ ‫من المهم جدا ً فحص الكدرة إلمدادات المياه المنزلية ‪ ،‬حيث إن هذه اإلمدادات غالبا ً ما تخضع لبعض أنواع معالجة المياه التي‬ ‫يمكن أن تتأثر بالعكرة‪.‬‬ ‫عند إستخدام الكلور ‪ ،‬حتى العكرة المنخفضة للغاية ستمنع الكلور من قتل الجراثيم الموجودة في الماء بكفاءة‪ .‬تم تصميم بعض‬ ‫أنظمة المعالجة ‪ ،‬مثل الرسوبيات ومخثرات الدم والمرشحات المسبقة للحصى إلزالة العكارة‪.‬‬ ‫من المهم لمشغلي كل من أنظمة المعالجة الكبيرة والصغيرة معرفة مدى نجاح هذه األنظمة‪ .‬فحص الكدرة لعينة ماء قبل وبعد‬ ‫كل جزء من أجزاء النظام يمكن أن يخبر المشغل بالمطلوب إلى الصيانة أو التنظيف‪.‬‬ ‫الغرض من التجربة‬ ‫فحص عكارة لعينتين من المياه وبالتالي معرفة مدى صالحية الماء لإلستهالك البشري‪.‬‬ ‫طرق قياس العكرة‬ ‫‪ .1‬طريقة النفيلوميتر ‪:‬بإستخدام جهاز ‪Nephelometric Turbidity Unit‬وحدة القياس هي‪NTU.‬‬ ‫‪ .2‬طريقة جاكسون ‪:‬بإستخدام جهاز ‪Jackson Turbidity unit‬وحدة القياس‪JTU‬‬ ‫قياس العكرة‬ ‫‪27‬‬ ‫يمكن قياس العكارة باستخدام إما مقياس التعكر اإللكتروني أو أنبوب التعكر‪ .‬كلتا الطريقتين لها مزايا وعيوب ‪ ،‬كما هو مبين‬ ‫أدناه‪.‬‬ ‫عادة ً ما يتم قياس التعكر بوحدات التعكر الكلوي )‪ (NTU‬أو وحدات تعكر جاكسون )‪ ، (JTU‬اعتمادًا على الطريقة المستخدمة‬ ‫في القياس‪ .‬الوحدتين متساوية تقريبا‪.‬‬ ‫االجهزة واألدوات‪:‬‬ ‫‪ .1‬جهاز قياس العكارة‪(NepheloMeteric).‬‬ ‫‪ .2‬محاليل غروية معلومة العكارة‪.‬‬ ‫‪ .3‬أنابيب إختبار أسطوانية‪.‬‬ ‫‪ .4‬ماصة‪(Pipet).‬‬ ‫مقياس العكارة‬ ‫هناك العديد من األنواع المختلفة من جهاز قياس العكرة اإللكتروني المتاحة‪ .‬مزاياها وعيوبها هي كما يلي‪:‬‬ ‫الفوائد‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫دقيق للغاية ومفيد بشكل خاص لقياس االضطرابات المنخفضة جدًا (أقل من ‪ 5‬وحدات)‬ ‫المساوئ‪:‬‬ ‫‪28‬‬ ‫‪‬‬ ‫التكلفة العالية‬ ‫‪‬‬ ‫بحاجة إلى مصدر طاقة (التيار الكهربائي أو البطارية)‬ ‫‪‬‬ ‫يتضرر بسهولة‬ ‫من المستحيل إعطاء إرشادات عامة حول استخدامها هنا‪ .‬يجب عليك الرجوع إلى تعليمات الشركات المصنعة الستخدام‬ ‫وصيانة هذه العدادات‪.‬‬ ‫يوضح الشكل في أدناه مثال على مقياس الكدرة اإللكتروني‪.‬‬ ‫المعالجة الممكنة‬ ‫يتم عالج العكارة بشكل شائع باستخدام إما عملية الترسيب أو الترشيح‪ .‬اعتمادًا على التطبيق ‪ ،‬سيتم حقن الكواشف الكيميائية في‬ ‫مجرى المياه العادمة لزيادة فعالية عملية الترسيب أو الترشيح‪ .‬غالبًا ما تزيل محطات معالجة مياه الشرب ومحطات الصرف‬ ‫الصحي البلدية التعكر بمزيج من ترشيح الرمل وخزانات الترسيب وأجهزة التصفية‪.‬‬ ‫أمرا شائعًا عند تشتت المسطحات المائية المتأثرة (أي هناك‬ ‫تعد معالجة المياه في الموقع أو الجرعات المباشرة لمعالجة التعكر ً‬ ‫العديد من المسطحات المائية المنتشرة في منطقة جغرافية ‪ ،‬مثل خزانات مياه الشرب الصغيرة) ‪ ،‬عندما تكون المشكلة غير متسقة‬ ‫(أي عندما يكون هناك عكارة في جسم مائي فقط أثناء وبعد موسم األمطار) أو عند الحاجة إلى حل منخفض التكلفة‪ .‬تتضمن‬ ‫معالجة التعكر في الموقع إضافة كاشف ‪ ،‬وهو مادة ندف بشكل عام ‪ ،‬يتم توزيعه بالتساوي على سطح جسم الماء‪ .‬ثم تستقر الكتل‬ ‫في قاع الجسم المائي حيث تبقى أو تتم إزالتها عند تصريف الجسم المائي‪ .‬تستخدم هذه الطريقة بشكل شائع في مناجم الفحم‬ ‫ومنشآت تحميل الفحم حيث تعاني برك تجميع مياه األمطار من مشاكل موسمية مع التعكر‪ .‬يقدم عدد من الشركات أنظمة معالجة‬ ‫محمولة لمعالجة المياه في الموقع أو جرعات مباشرة من الكواشف‪.‬‬ ‫‪29‬‬ ‫الكواشف‬ ‫يوجد عدد من الكواشف الكيميائية المتاحة لمعالجة التعكر‪ .‬تشتمل الكواشف المتوفرة لمعالجة التعكر على كبريتات األلومنيوم أو‬ ‫الشب ‪ ،Al2 (SO4)3 · nH2O‬كلوريد الحديديك ‪ ،FeCl3‬الجبس ‪ ،CaSO4 · 2H2O‬بولي كلوريد األلومنيوم ‪ ،‬سلسلة‬ ‫طويلة البوليمرات القائمة على مادة األكريالميد والعديد من الكواشف المسجلة الملكية‪ .‬يجب مراعاة كيمياء الماء بعناية عند‬ ‫تحديد الجرعات الكيميائية ألن بعض الكواشف ‪ ،‬مثل الشب ‪ ،‬ستغير درجة حموضة الماء‪.‬‬ ‫التوصيلية الكهربية ‪Electrical conductivity‬‬ ‫تعبر التوصيلية الكهربية عن نسب االمالح الكلية الذائبة في المياه‪ ،‬فارتفاعها يدل على ارتفاع نسب االمالح في المياه‪ ،‬حيث انه‬ ‫كلنا زادت االمالح في المياه زادت توصيليتها الكهربية (توصيل التيار الكهربي)‪ .‬وزيادة االمالح اما ان تكون بفعل طبيعي‬ ‫كطبيعة المياه واألرض الجوفية او ما تذيبه وتسقطه مياه االمطار من عناصر او بفعل صناعي كصرف مياه الصرف الصحي او‬ ‫الصناعي على المسطحات المائية الطبيعية‪.‬‬ ‫تعتمد التوصيلية الكهربائية للماء على‪:‬‬ ‫‪ .1‬مجموع المواد الصلبة الذائبة‪.‬‬ ‫‪ .2‬درجة حرارة المياه‪.‬‬ ‫‪ .3‬تركيز األيونات‪.‬‬ ‫‪ .4‬تكافئ األيونات‪.‬‬ ‫تعد المواد الصلبة في الماء إحدى ملوثاته في الحاالت‪:‬‬ ‫‪ .1‬زيادة تركيزها في الماء‪.‬‬ ‫‪ .2‬مواد سامة‪.‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫مسرطنة‪ ،‬عندئذ يكون الماء غير صالح لالستعماالت المنزلية والصناعية‪.‬‬ ‫‪30‬‬ ‫ويستخدم الفحص لكافة أنواع المياه ويتم ذلك باستعمال جهاز محمول ‪ Portable‬نوع )‪(Conductivity. TDS. C° meter‬‬ ‫ومن هذا يتضح أنه جهاز متعدد االستخدام ويتم تحويله حسب الحاجة لنوع الفحص على سبيل المثال ولغرض إيجاد التوصيلية‬ ‫الكهربائية لنموذج معين يتم التالي‪:‬‬ ‫‪ .1‬يتم تحويل مؤشر الجهاز على إيعاز التوصيلية الكهربائية‪.‬‬ ‫‪ .2‬يتم معايرة جهاز الفحص بوساطة محاليل قياسية ذات توصيلية كهربائية معلومة وتكون مرفقة مع الجهاز وهي‬ ‫)‪(1.413µs‬وهذه تستخدم للمياه المعدنية واإلسالة والنهر كونها تراكيز واطئة أما )‪ (12.880µs‬فتستخدم لمياه األهوار‬ ‫والصرف الصحي كونها ذات تراكيز عالية‪ ،‬وهذه المحاليل يتم قراءتها مع ضبط درجة حرارة لها‪.‬‬ ‫‪ .3‬بعدها يتم إدخال قطب الجهاز في النموذج ومن ثم تسجيل القراءة من الجهاز مباشرة والتي تمثل التوصيلية الكهربائية‬ ‫للنموذج بوحدة )‪ (µs‬مايكروسيمنس‪ ،‬عل ًما بأنه يتم غسل قطب الجهاز بالماء المقطر بعد كل عملية فحص‪.‬‬ ‫مالحظة‪:‬‬ ‫أفضل درجة حرارة للقياس هي ‪oC. 25‬وقيم التوصيلية الكهربائية هي تقريبًا ضعف قيم المواد الصلبة الذائبة الكلية‪.‬‬ ‫تحتوي المياه الطبيعية على تراكيز خفيفة من األمالح المعدنية المتأينة وبالتالي فجميعها تشارك في التوصيلية الكهربائية‪ ،‬وتنتج‬ ‫التوصيلية العالية عن ارتفاع نسبة الملوحة بسبب الملوثات المعدنية‪ .‬وتعرف التوصيلية الكهربائية بأنها قياس مدى قابلية نقل‬ ‫الماء للتيار الكهربائي بوحدة الميكروسيمنز ‪ /‬سم؛ إذ أنه كلما كان تركيز المواد الصلبة الذائبة في الماء أكبر كلما كان قابلية‬ ‫الماء لنقل التيار الكهربائي أكبر‪ ،‬وتعتمد قيمة التوصيل الكهربائي على تركيز األيونات الموجودة في المياه‪ ،‬وهي قابلية ‪1.0‬‬ ‫سم ‪3‬من الماء على توصيل التيار الكهربائي عند ‪ o25.0‬م وتمثل مقلوب المقاومة النوعية للماء( مقلوب االوم ‪ ohm‬وتسمى‬ ‫بالموز‪moh).‬‬ ‫بما ّ‬ ‫أن التوصيل الكهربائي هو عكس المقاومة الكهربائية لذلك يمكن اعتبار وحدة التوصيل الكهربائي عكس وحد المقاومة‪:‬‬ ‫‪mohs = 1/ohms‬‬ ‫‪m mohs = 1000 µ mohs‬‬ ‫ويستعمل دائما ً وحدة (مايكرو موز‪/‬سم) لقياس التوصيلية الكهربائية النوعية للماء‪ .‬وتقاس بوحدات مايكروسيمنس ‪.‬سم‬ ‫‪-‬‬ ‫‪1‬وملي سيمنس ‪.‬سم ‪-1.‬ويمكن تحويل التوصيلية الكهربائية المقيسة بوحدة الميكروسيمنز ‪ /‬سم إلى الوحدة (ملي غرام ‪ /‬لتر)‬ ‫بضربها في ثابت مقداره ‪0.64‬‬ ‫يستفاد من قياس التوصيل الكهربائي لتحديد نقاوة الماء المقطر حيث يكون الماء الخالي من األيونات ‪Deionized Water‬‬ ‫عديم التوصيل للكهربائية إذ تكون قيمته قريبة من الصفر‪ .‬بينما تكون للماء المقطر االعتيادي والجديد أقل من ‪(2µ mohs /‬‬ ‫)‪cm‬ويمكن أن تصل إلى )‪ (4µ mohs / cm‬إذا تم تخزين الماء المقطر لعدة أسابيع وتنتج هذه الزيادة عن امتصاص الماء‬ ‫لغاز ثنائي أوكسيد الكربون أو غاز األمونيا إن وجد في الجو‪.‬‬ ‫‪31‬‬ ‫يقاس التوصيل الكهربائي للماء باستعمال جهاز قياس التوصيل الكهربائي ‪ Electrical Conductivity Meter‬الذي يرتبط‬ ‫بخلية أو قطب حساس للتوصيل الكهربائي‪ ،‬وتؤخذ القراءات بشكل مباشر من مقياس الجهاز ثم تعدل القيم المستحصلة عند‬ ‫درجة حــــــرارة (‪oC) 25‬على اعتبار هذه الدرجة قياسية للتوصيل الكهربائي‪.‬‬ ‫حددت المواصفة األوربية ‪ EEC‬لعام ‪ 1976‬قيم التوصيلية للمياه السطحية المستخدمة إلنتاج مياه الشرب بـ ‪1000.0‬‬ ‫مايكروسيمنس ‪.‬سم ‪-1‬حدًا أقصى مسموح به‪.‬‬ ‫جدول‪ :‬نوعية المياه بداللة التوصيلية الكهربائية استناد ًا على دليل منظمة الصحة العالمية‪dS/m‬‬ ‫لتوصيلية الكهربائية استناد ًا على دليل منظمة الصحة العالمية‪dS/m‬‬ ‫التوصيلية الكهربائية‬ ‫نوعية المياه‬ ‫‪0.05‬إلى ‪0.40‬‬ ‫مياه ممتازة‬ ‫‪0.40‬إلى ‪0.750‬‬ ‫مياه جيدة‬ ‫‪0.750‬إلى ‪1.50‬‬ ‫مياه متوسطة‬ ‫أكثر من ‪1‬‬ ‫مياه ذات معدنية عالية‬ ‫‪deciSiemens per metre (dS/m) and millimho per centimetre (mmho/cm), numerically: 1 dS/m = 1 mmho/cm.‬‬ ‫ان مجموع دول االتحاد األوربي تسمح بوجود توصيلية للمياه الصالحة للشرب حتى ‪ 1250‬ميكروسيمنز ‪ /‬سم‪.‬‬ ‫‪https://www.youtube.com/watch?v=-QF27bncXAQ‬‬ ‫‪32‬‬ 33

Applied Chemistry Practical Exercises: Cement, Ceramics, Water

Products

Support

Applied Chemistry Practical Exercises: Cement, Ceramics, Water

Add this document to collection(s)

Add this document to saved

Suggest us how to improve StudyLib